知名市场调研机构IDC曾经发布的一份报告显示，创新平台分三个阶段：1985年以前，全世界以计算机为创新平台；2005年以前，以互联网为创新平台；到2020年之前，移动宽带、云服务、社交应用和大数据将成为新的创新平台。预测“大智移云”将支撑2020年全球信息产业收入的40%和增长份额的98%。

 

　　信息技术发展的基础是集成电路。30年来，CPU运行速度提高了100万倍，内存价格下降到原来的1/45000，硬盘价格下降到原来的1/3600000。如果汽车价格以与硬盘同等的速率下降，那么今天我们买一辆新车只需要0.01美元。如果汽油性能以同样的速度发展，那么现在1升汽油能够使飞行器环绕地球飞行573圈，目前除信息技术外还没有哪一种工业产品有如此高的发展速度。

 

　　当然，现代信息技术发展也面临一些挑战。比如，在桌面CPU芯片领域，美国英特尔公司占领了90%的市场，而中国还没有实现规模化商业应用的桌面CPU芯片。现在集成电路进入纳米时代，投片费与代工线的成本都非常昂贵，目前英特尔将CPU芯片产品做到14纳米，生产线的投资高达150亿美元。国内最好的芯片企业中芯国际集成电路制造有限公司目前的产品水平为28纳米，还落后英特尔一两代。另外，现在有一种趋势，一些集成电路装备生产公司被国外代工线收购，将来可能没有独立的代工线装备供应商。如果这样，那未来我们面临的挑战会更大。随着光刻线条间隔越来越细，基于CMOS集成电路的摩尔定律因功耗和代工线的成本可能走到尽头，亟待新材料、新工艺的突破。中国集成电路市场占全球一半，但中国自行设计生产的集成电路产品只能满足20%的市场需求。2014年我国进口集成电路2176亿美元，数额略低于原油（2283亿美元），而在前几年，我国的集成电路进口额均高于原油。在这样的背景下，中国下决心设立集成电路基金，要改变集成电路发展的被动状态。

 

　　软件定义一切。软件从互联网环境发展到普适计算环境，用户数量和复杂度剧增，软件的应用无所不至。1972年阿波罗登月飞行器软件仅有4K代码，如今华为传感器是10K代码，日本高铁的列控软件有数百万行代码，奔驰新出的高档汽车软件规模达到1亿行代码，空客飞机软件则有10亿行代码，PC的Windows7操作系统有3000万行代码，苹果IOS和安卓手机操作系统软件也有上百万行代码，软件的规模越来越大。但对中国来说，软件也是软肋。微软基本垄断了PC操作系统，苹果的IOS和谷歌的安卓几乎瓜分了手机操作系统市场。苹果最关键的创新是在IOS操作系统上的AppStore，它承载了上百万种应用，实现内容与终端捆绑，形成以IOS为核心的生态系统。与此相对的是诺基亚，向智能手机的转型反应迟钝，向移动互联网发展行动不力，多年的手机霸主竟没有打造起自己的手机生态系统，终于退出手机市场。现在中国不是做不出手机操作系统，而是如何吸引现有的超过百万种应用嫁接于其上，没有丰富的应用就没有用户体验。

 

　　计算能力的演进。其经历了从20世纪50年代的大型计算机，到60年代的小型计算机，再到80年代的个人计算机，90年代的笔记本电脑，2010年代的移动智能终端。世界上第一台电子计算机1946年发明，占地170平方米，性能不及现在的计算器。1956年美国航天局用500万美元购买了一台当时最好的计算机cray-1，其性能不如2012年价值400美元的iPhone4。1985年美国国防部更新了超级计算机cray-2，其功能不及现在的ipad2。1997年1GB闪存卡的价格是7992美元，现在只有25美分。这些演进都是摩尔定律带来的。

 

　　超级计算机能力“十年千倍”。现在中国的天河2号超级计算机能力是cray-1的4亿倍，其持续计算峰值每秒33.86千万亿次，已经连续6次蝉联全球最快的计算机，它使用了312万个CPU核，1.6万个计算机节点，但芯片主要来自英特尔公司，正在研发的新一代的天河计算机将要基于自主开发的芯片。

 

　　云计算“无所不容”。随着信息化的发展，每一个单位自建信息化系统是不经济的，不如把自己的数据放在第三方公司的服务器上，第三方公司把它的基础设施当成服务来出租。第三方公司还可同时提供一些软件工具供租用单位开发自己所需的软件。对于大多数中小企业来讲，有工具也并不一定具备软件开发能力，不妨直接租用第三方公司的软件。这里的第三方公司就是云计算平台公司，它还可以提供各种各样的数据以及数据挖掘的工具以供租用。比如阿里巴巴是一家电子商务公司，可是现在它要向亚马逊学习，成为云计算服务公司，要卖云计算服务器，还卖云计算的解决方案，提供云计算的服务。

 

　　移动终端的演进。我们的手机早年只能听语音，现在则可以触摸、感知。现在智能手机就是计算机，过去通信公司做手机，现在计算机公司卖手机。智能手机还嵌入大量传感器，与云端的连接使手机具有部分人工智能，可以手势输入、语音搜索和语音翻译等。中国现在生产全世界70%的手机，但是苹果和三星两个企业占了全世界手机利润的90%。2015年第一季度，苹果和三星的利润占全世界手机利润的103%，这意味着其他公司的利润总和是-3%，大部分手机厂商受高通公司专利制约而亏损。

 

　　移动通信的换代发展。第一代移动通信的基站利用频率区分用户，即频分多址，2G的GSM是时分多址，3G的CDMA是码分多址，现在的4G采用正交频分多址技术，把频率、空间和时间的复用因素都利用起来。这么多年来移动通信几乎按照十年一代发展，每一代的峰值速率提高一千倍。目前国际上已经开始5G标准化的研究，5G的用户体验速度是4G的十倍，连接密度是4G的10倍，峰值是4G的近百倍，用户体验速率100兆，峰值速率20G，这是一个很大的飞跃。中国5G拟于2020年商用。 5G的核心技术是超密度的组网、大规模天线阵、全频谱接入、新型的多址技术等。5G既要适应高速宽带又要适应物联网的海量连接，新需求推动5G网络架构革新，基于SDN（软件定义网络）和NFV（网络功能虚拟化）依据逻辑功能分离为接入、转发和控制三个平面。传统路由器节点的控制功能和传送功能放在一起，路由器按照最短的路径优先原则转发IP包，不考虑是否全局最优。现在的SDN把各节点的控制功能抽出来集中成为网络操作系统，在网络控制下路由器只承担转发任务，这是集中控制和全局优化，适应大数据情境下网络的流量的时空突发性。在SDN技术方面，美国的IT企业已经提前布局，并且在标准化方面占了主导地位。

 

　　下一代的互联网发展有两条路线，一种是基于IPv6的演进路线，一种是全新的革命路线。美国率先开展下一代互联网的研究，中国期待在下一代互联网弯道超车的机遇。美国网民人均有6.34个IPv4地址，中国网民人均0.5个。中国没有足够的互联网地址，向IPv6发展是必然的选择，但是往IPv6过渡还有很多的技术挑战。

 

　　与中国IPv4地址严重不足和美国IPv4地址十分富裕的情况相反，中国目前IPv6地址的使用量只有美国的8.6%，美国IPv6的流量在2015年第二季度已占到全网流量的19%，显然美国的IPv6进程已经走在中国前面，中国在下一代互联网的发展方面难得的与发达国家几乎处于同一起跑线的机会眼看又会丧失，中国需要加快IPv6的部署。在向下一代互联网发展中，需要研究DNS（域名服务器）的新体系，目前IPv4全球13个根服务器没有一个在中国，在IPv6体制上怎么解决域名根服务器的问题提上议事日程，争取根服务器落户中国，以提升中国在互联网中的话语权和安全感。

 

　　互联网的宽带化发展促进了光纤通信技术进步。光纤通信容量20年增长了1万倍，现在单纤容量已经做到了50Tbps，目前干线传输还没有哪一种技术有光纤这么大的容量，而且光纤还有很大的发展空间。中国在光纤光缆产业上发展很快，中国的光纤光缆产能占全世界一半，中国每年的光纤光缆市场也消耗了全世界一半的产能。我们可以生产光纤、光缆和光纤的预制棒，但是上游的高纯度玻璃管还需要进口，另外，高端的光电子器件仍依赖国外的产品。

 

　　2015年电信运营商在提速降费方面做了大量工作，宽带发展状况有了改观，但我们的宽带在国际上还是落后的。中国网民的人均国际干线带宽水平在2015年仅为7.84kbps，不及全球平均水平的1/7，宽带化提速降费还面临很大的挑战。

 

　　去年9月份在西雅图举办的第八届中美互联网论坛上，习近平主席会见了与会的主要互联网企业，参加会见的中国15家公司的总市值（包括估值）仅是参加会见的11家美国公司的1/4，还不如美国苹果公司一家多，我们在产业技术水平上与先进国家大有差距。

 

　　网络安全问题需要警钟长鸣。网络安全涉及网络基础设施安全、内容层面的安全和被控制执行层面的安全，即航空、铁路和电力以及银行等重要基础设施的安全。去年6月份，国家计算机病毒应急处理中心报告称，2014年我国计算机、手机感染病毒的比例分别达63.7%和31.5%。2015年第二季度和2014年同期相比，分布式的拒绝服务攻击增加了132%。现在手机的安全问题更大，手机有用户身份，可以定位跟踪，还涉及银行账号，但又不可能像PC那样内置功能完善的防病毒软件。腾讯的安全实验室报告，2015年手机病毒包新增了一千多万个，是2014年的十倍。2014年我国31.3%的移动用户遭遇个人信息泄露。ITU（国际电信联盟）在2015年4月公布的全球网络安全指数显示，美国得分0.824，位居第一；中国得分0.4412，位列第49名。

 

　　在信息技术与产业发展中，我们还面临频谱资源的挑战。ITU评估报告指出，到2020年全球移动通信频率缺口1GHz。现在地面广播电视被有线电视和互联网电视分流，城市的无线广播电视利用率很低。据一些城市统计，无线广播电视的频谱利用率不到5%。而且电视数字化后单个频道可以同时传送6套标清节目或1套高清节目，模数转换后保留35个频道，还可以承载210套标清电视，是现有47套模拟节目的4.4倍，从而可以腾出96MHz带宽。

 

　　移动通信蜂窝小区的覆盖面积在使用700MHz频率时是现在4G使用的2.6GHz频段的5倍，成本可下降2/3。2013年已有美国等25个国家把广电模数转换后腾出的700MHz部分频段经拍卖重新分配给移动通信。中国频率资源的重新分配需要靠体制改革才能推动。

 

　　综上所述，大数据、智能化、移动互联网和云计算相结合的“大智移云”，代表了信息技术发展新阶段的时代特征。“互联网+”开拓了信息技术应用空间，凸显了作为经济增长新引擎的作用。在核心信息技术方面，我们还没有摆脱受制于人的局面，宽带提速降费压力很大，信息安全形势严峻，频谱资源面临挑战。下一步应当努力的方向则是：狠抓改革攻坚，突出创新驱动，强化企业主体，建设网络强国。

 

　　作者系中国工程院院士。本文是作者2016年1月23日在“信息化促进中国经济转型升级”论坛上所作的演讲，《中国发展观察》记者杜悦英根据录音整理，发表前经作者审定。

 

　　文章来源：《中国发展观察》2016年第4期，原题为《新一代信息技术的发展机遇与挑战》