信息科学技术面临重大突破

　　信息科学技术面临新的革命
　　在过去几十年中，信息技术一直走在信息科学的前面，无论是图灵机理论、冯·诺依曼计算机模型，还是香侬信息论，都是在20世纪30～40年代建立起来的。半个多世纪过去了，尽管信息技术飞速发展，但许多重要的信息科学基本理论问题仍没有得到解决。根据前苏联经济学家康德拉季耶夫提出的经济长波理论，我们预计21世纪上半叶信息科学将取得突破性发展，而下半叶将出现一次基于科学突破的新的信息技术革命。
　　中国科学院信息领域战略研究组[2]通过一年多的战略研究工作，做出的最基本的判断是：
　　第一，信息技术经过半个世纪的高速发展以后，不会变成以增量改进为主的传统产业技术，而是面临一次新的信息科学革命；在整个21世纪，信息科学技术将与生物、纳米、认知等科学技术交织在一起，继续焕发出蓬勃的生机，引领和支撑国民经济的发展，改变人们的生活方式。
　　第二，不论是集成电路、高性能计算机，还是互联网和存储器，2020年前后都会遇到只靠延续现有技术难以逾越的障碍(信息技术墙)，孕育着新的重大科学问题的发现和原理性的突破。所谓信息技术墙是指：挖掘并行性和可扩展的困难, 信息处理的高功耗, 复杂信息系统安全可靠性低。
　　到2020年左右，摩尔定律将不再有效，集成电路正在逐步进入“后摩尔时代”，我们必须更多地从“Beyond CMOS”中寻找新的出路。计算机也正逐步进入“后PC时代”，终端设备将从“高大全”向“低小专”(“专”指个性化 )转变，降低功耗是首要目标。2020年以后 ，超级计算机的“千倍定律”将失效，只在现有的技术基础上做改进，到2030年将无法制造出Zettaflops级(1021 flops ) 水平的计算机。进入“后IP”时代是不可避免的发展过程，可能需要15-20年时间才能真正突破TCP/IP协议的局限。
　　信息领域的技术在以下三个方向必须有革命性的突破：在扩展性方面，要可扩展到亿级甚至百亿千亿级并行度，惠及数十亿用户；在低功耗方面，性能功耗比要提高几个数量级；在可靠安全方面，要致力于研制自检测、自诊断、自修复的高可信系统。

　　10～15年的战略机遇期
　　基于以上的分析，我们认为，信息领域的科技工作者在2020年以前必须积极探索攻克“信息技术墙”的核心技术，重点解决信息系统的可扩展性、低能耗、安全性和易用性等难题；2020年以后，什么技术将成为新的主流技术就会逐步明朗；2020到2035年将是信息技术改天换地的大变革期；2035到2050年，符合科学发展观的新的信息网络体系会逐步形成。
　　这样的结论给我们的重要启示是：从现在开始，历史留给我们难得的机遇期只有10～15年左右。 如果错过这15年，我国就很难在21世纪上半叶成为信息产业的强国，也必将对我国的现代化进程产生十分不利的影响。