具存儲(chǔ)與處理功能的人造神經(jīng)元問世,可用于認(rèn)知計(jì)算領(lǐng)域(計(jì)算機(jī)發(fā)展史)

具存儲(chǔ)與處理功能的人造神經(jīng)元問世,可用于認(rèn)知計(jì)算領(lǐng)域

2016年08月22日訊 據(jù)物理學(xué)家組織網(wǎng)日前報(bào)道，IBM公司的科學(xué)家使用相變材料，制造出了能存儲(chǔ)和處理數(shù)據(jù)的隨機(jī)脈沖神經(jīng)元?？蒲腥藛T表示，這種神經(jīng)元集群與人造突觸等納米計(jì)算元件聯(lián)合，或是制造可用于認(rèn)知計(jì)算領(lǐng)域的下一代超密集神經(jīng)形態(tài)計(jì)算系統(tǒng)的關(guān)鍵，這一系統(tǒng)可用于認(rèn)知計(jì)算領(lǐng)域。

研究負(fù)責(zé)人埃萬杰洛斯·埃萊夫特里烏說：“十多年來，我們一直在研究相變存儲(chǔ)（PCM）材料。今年5月我們公布的最新相變存儲(chǔ)技術(shù)表明，每個(gè)單元能穩(wěn)定存儲(chǔ)3比特?cái)?shù)據(jù)；現(xiàn)在我們再次證明，基于相變材料的人工神經(jīng)元能執(zhí)行多種計(jì)算，如檢測數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)等，而且速度快、能耗低?！?/p>

最新制造出的人工神經(jīng)元由包括鍺銻碲化物在內(nèi)的相變材料組成，這些相變材料會(huì)展示出非結(jié)晶態(tài)和結(jié)晶態(tài)兩種穩(wěn)定的狀態(tài)：一種非結(jié)晶態(tài)；一種結(jié)晶態(tài)，是制造可擦寫藍(lán)光光盤的基礎(chǔ)。

在最新研究中，科學(xué)家們在人工神經(jīng)元上施加了一系列電子脈沖，使相變材料不斷結(jié)晶，最終導(dǎo)致神經(jīng)元“點(diǎn)火”。在神經(jīng)科學(xué)領(lǐng)域，這一功能被稱為生物神經(jīng)元的集成-點(diǎn)火屬性，它是基于事件的計(jì)算基礎(chǔ)。從原理上說，與人們接觸某些熱東西后大腦的反應(yīng)一樣。

這一發(fā)現(xiàn)使單個(gè)神經(jīng)元也能被用來探測行為模式，發(fā)現(xiàn)基于事件的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)流內(nèi)的關(guān)聯(lián)。例如，在物聯(lián)網(wǎng)中，傳感器能收集并分析海量天氣數(shù)據(jù)用于天氣預(yù)報(bào)；這一人工神經(jīng)元也能用來探測金融交易模式中的差異。能用于擁有協(xié)同定位存儲(chǔ)和處理單元的神經(jīng)形態(tài)協(xié)同處理器內(nèi)。

IBM的科學(xué)家們讓數(shù)百個(gè)神經(jīng)元組成集群，并使用它們來代表快而復(fù)雜的信號(hào)；同時(shí)證明，這些人工神經(jīng)元能耐受數(shù)十億次的開關(guān)操作，相當(dāng)于以100赫茲的更新頻率工作多年。神經(jīng)元每次更新所需的能量不到5皮焦（10-12焦），平均電壓不足120微瓦（百萬分之一瓦）。

計(jì)算機(jī)發(fā)展史

1:計(jì)算機(jī)語言之父:尼蓋德

10日，計(jì)算機(jī)編程語言的先驅(qū)克里斯汀·尼蓋德死于心臟病，享年75歲。尼蓋德幫助因特網(wǎng)奠下了基礎(chǔ)，為計(jì)算機(jī)業(yè)做出了巨大貢獻(xiàn)。據(jù)挪威媒體報(bào)道，尼蓋德11日在挪威首都奧斯陸逝世。

尼蓋德是奧斯陸大學(xué)的教授，因?yàn)榘l(fā)展了Simula編程語言，為MS－DOS和因特網(wǎng)打下了基礎(chǔ)而享譽(yù)國際?？死锼雇　つ嵘w德于1926年在奧斯陸出生，1956年畢業(yè)于奧斯陸大學(xué)并取得數(shù)學(xué)碩士學(xué)位，此后致力于計(jì)算機(jī)計(jì)算與編程研究。

1961年～1967年，尼蓋德在挪威計(jì)算機(jī)中心工作，參與開發(fā)了面向?qū)ο蟮木幊陶Z言。因?yàn)楸憩F(xiàn)出色，2001年，尼蓋德和同事奧爾·約安·達(dá)爾獲得了2001年A．M．圖靈機(jī)獎(jiǎng)及其它多個(gè)獎(jiǎng)項(xiàng)。當(dāng)時(shí)為尼蓋德頒獎(jiǎng)的計(jì)算機(jī)協(xié)會(huì)認(rèn)為他們的工作為Java，C＋＋等編程語言在個(gè)人電腦和家庭娛樂裝置的廣泛應(yīng)用掃清了道路，“他們的工作使軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和編程發(fā)生了基本改變，可循環(huán)使用的、可靠的、可升級的軟件也因此得以面世

世紀(jì)發(fā)現(xiàn)·從圖靈機(jī)到馮·諾依曼機(jī)

英國科學(xué)家艾倫·圖靈1937年發(fā)表著名的《論應(yīng)用于解決問題的可計(jì)算數(shù)字》一文。文中提出思考原理計(jì)算機(jī)——圖靈機(jī)的概念，推進(jìn)了計(jì)算機(jī)理論的發(fā)展。1945年圖靈到英國國家物理研究所工作，并開始設(shè)計(jì)自動(dòng)計(jì)算機(jī)。1950年，圖靈發(fā)表題為《計(jì)算機(jī)能思考嗎？》的論文，設(shè)計(jì)了著名的圖靈測驗(yàn)，通過問答來測試計(jì)算機(jī)是否具有同人類相等的智力。

圖靈提出了一種抽象計(jì)算模型，用來精確定義可計(jì)算函數(shù)。圖靈機(jī)由一個(gè)控制器、一條可無限伸延的帶子和一個(gè)在帶子上左右移動(dòng)的讀寫頭組成。這個(gè)在概念上如此簡單的機(jī)器，理論上卻可以計(jì)算任何直觀可計(jì)算的函數(shù)。圖靈機(jī)作為計(jì)算機(jī)的理論模型，在有關(guān)計(jì)算機(jī)和計(jì)算復(fù)雜性的研究方面得到廣泛應(yīng)用。

計(jì)算機(jī)是人類制造出來的信息加工工具。如果說人類制造的其他工具是人類雙手的延伸，那么計(jì)算機(jī)作為代替人腦進(jìn)行信息加工的工具，則可以說是人類大腦的延伸。最初真正制造出來的計(jì)算機(jī)是用來解決數(shù)值計(jì)算問題的。二次大戰(zhàn)后期，當(dāng)時(shí)為軍事目的進(jìn)行的一系列破譯密碼和彈道計(jì)算工作，越來越復(fù)雜。大量的數(shù)據(jù)、復(fù)雜的計(jì)算公式，即使使用電動(dòng)機(jī)械計(jì)算器也要耗費(fèi)相當(dāng)?shù)娜肆蜁r(shí)間。在這種背景下，人們開始研制電子計(jì)算機(jī)。

世界上第一臺(tái)計(jì)算機(jī)“科洛薩斯”誕生于英國，“科洛薩斯”計(jì)算機(jī)是1943年3月開始研制的，當(dāng)時(shí)研制“科洛薩斯”計(jì)算機(jī)的主要目的是破譯經(jīng)德國“洛倫茨”加密機(jī)加密過的密碼。使用其他手段破譯這種密碼需要6至8個(gè)星期，而使用‘科洛薩斯’計(jì)算機(jī)則僅需6至8小時(shí)。1944年1月10日，“科洛薩斯”計(jì)算機(jī)開始運(yùn)行。自它投入使用后，德軍大量高級軍事機(jī)密很快被破譯，盟軍如虎添翼。“科洛薩斯”比美國的ENIAC計(jì)算機(jī)問世早兩年多，在二戰(zhàn)期間破譯了大量德軍機(jī)密，戰(zhàn)爭結(jié)束后，它被秘密銷毀了，故不為人所了解。

盡管第一臺(tái)電子計(jì)算機(jī)誕生于英國，但英國沒有抓住由計(jì)算機(jī)引發(fā)的技術(shù)和產(chǎn)業(yè)革命的機(jī)遇。相比之下，美國抓住了這一歷史機(jī)遇，鼓勵(lì)發(fā)展計(jì)算機(jī)技術(shù)和產(chǎn)業(yè)，從而崛起了一大批計(jì)算機(jī)產(chǎn)業(yè)巨頭，大大促進(jìn)了美國綜合國力的發(fā)展。1944年美國國防部門組織了有莫奇利和?？嗣擃I(lǐng)導(dǎo)的ENIAC計(jì)算機(jī)的研究小組，當(dāng)時(shí)在普林斯頓大學(xué)工作的現(xiàn)代計(jì)算機(jī)的奠基者美籍匈牙利數(shù)學(xué)家馮·諾依曼也參加了者像研究工作。1946年研究工作獲得成功，制成了世界上第一臺(tái)電子數(shù)字計(jì)算機(jī)ENIAC。這臺(tái)用18000只電子管組成的計(jì)算機(jī)，盡管體積龐大，耗電量驚人，功能有限，但是確實(shí)起了節(jié)約人力節(jié)省時(shí)間的作用，而且開辟了一個(gè)計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)的新紀(jì)元。這也許連制造它的科學(xué)家們也是始料不及的。

最早的計(jì)算機(jī)盡管功能有限，和現(xiàn)代計(jì)算機(jī)有很大的差別，但是它已具備了現(xiàn)代計(jì)算機(jī)的基本部分，那就是運(yùn)算器、控制器和存儲(chǔ)器。

運(yùn)算器就象算盤，用來進(jìn)行數(shù)值運(yùn)算和邏輯運(yùn)算，并獲得計(jì)算結(jié)果。而控制器就象機(jī)算機(jī)的司令部，指揮著計(jì)算機(jī)各個(gè)部分的工作，它的指揮是靠發(fā)出一系列控制信號(hào)完成的。

計(jì)算機(jī)的程序、數(shù)據(jù)、以及在運(yùn)算中產(chǎn)生的中間結(jié)果以及最后結(jié)果都要有個(gè)存儲(chǔ)的地方，這就是計(jì)算機(jī)的第三個(gè)部件——存儲(chǔ)器。

計(jì)算機(jī)是自動(dòng)進(jìn)行計(jì)算的，自動(dòng)計(jì)算的根據(jù)就是存儲(chǔ)于計(jì)算機(jī)中的程序?，F(xiàn)代的計(jì)算機(jī)都是存儲(chǔ)程序計(jì)算機(jī)，又叫馮·諾依曼機(jī)，這是因?yàn)榇鎯?chǔ)程序的概念是馮·諾依曼提出的。人們按照要解決的問題的數(shù)學(xué)描述，用計(jì)算機(jī)能接受的“語言”編制成程序，輸入并存儲(chǔ)于計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)就能按人的意圖，自動(dòng)地高速地完成運(yùn)算并輸出結(jié)果。程序要為計(jì)算機(jī)提供要運(yùn)算的數(shù)據(jù)、運(yùn)算的順序、進(jìn)行何種運(yùn)算等等。

微電子技術(shù)的產(chǎn)生使計(jì)算機(jī)的發(fā)展又有了新的機(jī)遇，它使計(jì)算機(jī)小型化成為可能。微電子技術(shù)的發(fā)展可以追溯到晶體管的出現(xiàn)。1947年美國電報(bào)電話公司的貝爾實(shí)驗(yàn)室的三位學(xué)家巴丁、不賴頓和肖克萊制成第一支晶體管，開始了以晶體管代替電子管的時(shí)代。

晶體管的出現(xiàn)可以說是集成電路出臺(tái)的序幕。晶體管出現(xiàn)后，一些科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，把電路元器件和連線像制造晶體管那樣做在一塊硅片上可實(shí)現(xiàn)電路的小型化。于是，晶體管制造工業(yè)經(jīng)過10年的發(fā)展后，1958年出現(xiàn)了第一塊集成電路。

微電子技術(shù)的發(fā)展，集成電路的出現(xiàn)，首先引起了計(jì)算機(jī)技術(shù)的巨大變革?，F(xiàn)代計(jì)算機(jī)多把運(yùn)算器和控制器做在一起，叫微處理器，由于計(jì)算機(jī)的心臟——微處理器（計(jì)算機(jī)芯片）的集成化，使微型計(jì)算機(jī)應(yīng)運(yùn)爾生，并在70－80年代間得到迅速發(fā)展，特別是IBM PC個(gè)人計(jì)算機(jī)出現(xiàn)以后，打開了計(jì)算機(jī)普及的大門，促進(jìn)了計(jì)算機(jī)在各行各業(yè)的應(yīng)用，五六十年代，價(jià)格昂貴、體積龐大、耗電量驚人的計(jì)算機(jī)，只能在少數(shù)大型軍事或科研設(shè)施中應(yīng)用，今天由于采用了大規(guī)模集成電路，計(jì)算機(jī)已經(jīng)進(jìn)入普通的辦公室和家庭。

標(biāo)志集成電路水平的指標(biāo)之一是集成度，即在一定尺寸的芯片上能做出多少個(gè)晶體管，從集成電路出現(xiàn)到今天，僅40余年，發(fā)展的速度卻是驚人的，芯片越做越小，這對生產(chǎn)、生活的影響也是深遠(yuǎn)的。ENIAC計(jì)算機(jī)占地150平方米，重達(dá)30噸，耗電量幾百瓦，其所完成的計(jì)算，今天高級一點(diǎn)的袖珍計(jì)算器皆可完成。這就是微電子技術(shù)和集成電路所創(chuàng)造的奇跡。

現(xiàn)狀與前景

美國科學(xué)家最近指出，經(jīng)過30多年的發(fā)展，計(jì)算機(jī)芯片的微型化已接近極限。計(jì)算機(jī)技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展只能寄希望于全新的技術(shù)，如新材料、新的晶體管設(shè)計(jì)方法和分子層次的計(jì)算技術(shù)。

過去30多年來，半導(dǎo)體工業(yè)的發(fā)展基本上遵循穆爾法則，即安裝在硅芯片上的晶體管數(shù)目每隔18個(gè)月就翻一番。芯片體積越來越小，包含的晶體管數(shù)目越來越多，蝕刻線寬越來越??；計(jì)算機(jī)的性能也因而越來越高，同時(shí)價(jià)格越來越低。但有人提出，這種發(fā)展趨勢最多只能再持續(xù)10到15年的時(shí)間。

美國最大的芯片生產(chǎn)廠商英特爾公司的科學(xué)家保羅·A·帕坎最近在美國《科學(xué)》雜志上撰文說，穆爾法則（1965年提出的預(yù)測半導(dǎo)體能力將以幾何速度增長的法則）也許在未來10年里就會(huì)遇到不可逾越的障礙：芯片的微型化已接近極限。人們尚未找到超越該極限的方法，一些科學(xué)家將其稱之為“半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)面臨的最大挑戰(zhàn)”。

目前最先進(jìn)的超大規(guī)模集成電路芯片制造技術(shù)所能達(dá)到的最小線寬約為0.18微米，即一根頭發(fā)的5％那樣寬。晶體管里的絕緣層只有4到5個(gè)原子那樣厚。日本將于2000年初開始批量生產(chǎn)線寬只有0. 13微米的芯片。預(yù)計(jì)這種芯片將在未來兩年得到廣泛應(yīng)用。下一步是推出線寬0. 1微米的的芯片。帕坎說，在這樣小的尺寸上，晶體管只能由不到100個(gè)原子構(gòu)成。

芯片線寬小到一定程度后，線路與線路之間就會(huì)因靠得太近而容易互相干擾。而如果通過線路的電流微弱到只有幾十個(gè)甚至幾個(gè)電子，信號(hào)的背景噪聲將大到不可忍受。尺寸進(jìn)一步縮小，量子效應(yīng)就會(huì)起作用，使傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)理論完全失效。在這種情況下，科學(xué)家必須使用全新的材料、設(shè)計(jì)方法乃至運(yùn)算理論，使半導(dǎo)體業(yè)和計(jì)算機(jī)業(yè)突破傳統(tǒng)理論的極限，另辟蹊徑尋求出路。

當(dāng)前計(jì)算機(jī)發(fā)展的主流是什么呢？國內(nèi)外比較一致的看法是

RISC

RISC是精簡指令系統(tǒng)計(jì)算機(jī)（Reduced Instruction Set Computer）的英文縮寫。所謂指令系統(tǒng)計(jì)算機(jī)所能執(zhí)行的操作命令的集合。程序最終要變成指令的序列，計(jì)算機(jī)能執(zhí)行。計(jì)算機(jī)都有自己的指令系統(tǒng)，對于本機(jī)指令系統(tǒng)的指令，計(jì)算機(jī)能識(shí)別并執(zhí)行，識(shí)別就是進(jìn)行譯碼——把代表操作的二進(jìn)制碼變成操作所對應(yīng)的控制信號(hào)，從而進(jìn)行指令要求的操作。一般講，計(jì)算機(jī)的指令系統(tǒng)約豐富，它的功能也約強(qiáng)。RISC系統(tǒng)將指令系統(tǒng)精簡，使系統(tǒng)簡單，目的在于減少指令的執(zhí)行時(shí)間，提高計(jì)算機(jī)的處理速度。傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)一般都是每次取一條指令，而RISC系統(tǒng)采用多發(fā)射結(jié)構(gòu)，在同一時(shí)間發(fā)射多條指令，當(dāng)然這必須增加芯片上的執(zhí)行部件。

并行處理技術(shù)

并行處理技術(shù)也是提高計(jì)算機(jī)處理速度的重要方向，傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)，一般只有一個(gè)中央處理器，中央處理器中執(zhí)行的也只是一個(gè)程序，程序的執(zhí)行是一條接一條地順序進(jìn)行，通過處理器反映程序的數(shù)據(jù)也是一個(gè)接一個(gè)的一串，所以叫串行執(zhí)行指令。并行處理技術(shù)可在同一時(shí)間內(nèi)多個(gè)處理器中執(zhí)行多個(gè)相關(guān)的或獨(dú)立的程序。目前并行處理系統(tǒng)分兩種：一種具有4個(gè)、8個(gè)甚至32個(gè)處理器集合在一起的并行處理系統(tǒng)，或稱多處理機(jī)系統(tǒng)；另一種是將100個(gè)以上的處理器集合在一起，組成大規(guī)模處理系統(tǒng)。這兩種系統(tǒng)不僅是處理器數(shù)量多少之分，其內(nèi)部互連方式、存儲(chǔ)器連接方式、操作系統(tǒng)支持以及應(yīng)用領(lǐng)域都有很大的不同。

曾經(jīng)有一段時(shí)間，超級計(jì)算機(jī)是利用與普通計(jì)算機(jī)不同的材料制造的。最早的克雷1號(hào)計(jì)算機(jī)是利用安裝在鍍銅的液冷式電路板上的奇形怪狀的芯片、通過手工方式制造的。而克雷2號(hào)計(jì)算機(jī)看起來更加奇怪，它在一個(gè)盛有液態(tài)碳氟化合物的浴器中翻騰著氣泡———采用的是“人造血液”冷卻。并行計(jì)算技術(shù)改變了所有這一切?，F(xiàn)在，世界上速度最快的計(jì)算機(jī)是美國的“Asci Red”， 這臺(tái)計(jì)算機(jī)的運(yùn)算速度為每秒鐘2·1萬億次，它就是利用與個(gè)人計(jì)算機(jī)和工作站相同的元件制造的，只不過超級計(jì)算機(jī)采用的元件較多而已，內(nèi)部配置了9000塊標(biāo)準(zhǔn)奔騰芯片。鑒于目前的技術(shù)潮流，有一點(diǎn)是千真萬確的，那就是超級計(jì)算機(jī)與其它計(jì)算機(jī)的差別正在開始模糊。

至少在近期，這一趨勢很明顯將會(huì)繼續(xù)下去。那么，哪些即將到來的技術(shù)有可能會(huì)擾亂計(jì)算技術(shù)的格局，從而引發(fā)下一次超級計(jì)算技術(shù)革命呢？

這樣的技術(shù)至少有三種：光子計(jì)算機(jī)、生物計(jì)算機(jī)和量子計(jì)算機(jī)。它們能夠成為現(xiàn)實(shí)的可能性都很小，但是由于它們具有引發(fā)革命的潛力，因此是值得進(jìn)行研究的。

光子計(jì)算機(jī)

光子計(jì)算機(jī)可能是這三種新技術(shù)中最接近傳統(tǒng)的一種。幾十年來，這種技術(shù)已經(jīng)得到了有限的應(yīng)用，尤其是在軍用信號(hào)處理方面。

在光子計(jì)算技術(shù)中，光能夠像電一樣傳送信息，甚至傳送效果更好，，光束在把信息從一地傳送至另一地的效果要優(yōu)于電，這也就是電話公司利用光纜進(jìn)行遠(yuǎn)距離通信的緣故。光對通信十分有用的原因，在于它不會(huì)與周圍環(huán)境發(fā)生相互影響，這是它與電不同的一點(diǎn)。兩束光線可以神不知鬼不覺地互相穿透。光在長距離內(nèi)傳輸要比電子信號(hào)快約100倍，光器件的能耗非常低。預(yù)計(jì)，光子計(jì)算機(jī)的運(yùn)算速度可能比今天的超級計(jì)算機(jī)快1000到10000倍。

令人遺憾的是，正是這種極端的獨(dú)立性使得人們難以制造出一種全光子計(jì)算機(jī)，因?yàn)橛?jì)算處理需要利用相互之間的影響。要想制造真正的光子計(jì)算機(jī)，就必須開發(fā)出光學(xué)晶體管，這樣就可以用一條光束來開關(guān)另一條光束了。這樣的裝置已經(jīng)存在，但是要制造具有適合的性能特征的光學(xué)晶體管，還需要仰仗材料科學(xué)領(lǐng)域的重大突破。

生物計(jì)算機(jī)

與光子計(jì)算技術(shù)相比，大規(guī)模生物計(jì)算技術(shù)實(shí)現(xiàn)起來更為困難，不過其潛力也更大。不妨設(shè)想一種大小像柚子，能夠進(jìn)行實(shí)時(shí)圖像處理、語音識(shí)別及邏輯推理的超級計(jì)算機(jī)。這樣的計(jì)算機(jī)已經(jīng)存在：它們就是人腦。自本世紀(jì)70年代以來，人們開始研究生物計(jì)算機(jī)（也叫分子計(jì)算機(jī)），隨著生物技術(shù)的穩(wěn)步發(fā)展，我們將開始了解并操縱制造大腦的基因?qū)W機(jī)制。

生物計(jì)算機(jī)將具有比電子計(jì)算機(jī)和光學(xué)計(jì)算機(jī)更優(yōu)異的性能。如果技術(shù)進(jìn)步繼續(xù)保持目前的速度，可以想像在一二十年之后，超級計(jì)算機(jī)將大量涌現(xiàn)。這聽起來也許像科幻小說，但是實(shí)際上已經(jīng)出現(xiàn)了這方面的實(shí)驗(yàn)。例如，硅片上長出排列特殊的神經(jīng)元的“生物芯片”已被生產(chǎn)出來。

在另外一些實(shí)驗(yàn)室里，研究人員已經(jīng)利用有關(guān)的數(shù)據(jù)對DNA的單鏈進(jìn)行了編碼，從而使這些單鏈能夠在燒瓶中實(shí)施運(yùn)算。這些生物計(jì)算實(shí)驗(yàn)離實(shí)用還很遙遠(yuǎn)，然而1958年時(shí)我們對集成電路的看法也不過如此。

量子計(jì)算機(jī)

量子力學(xué)是第三種有潛力創(chuàng)造超級計(jì)算革命的技術(shù)。這一概念比光子計(jì)算或生物計(jì)算的概念出現(xiàn)得晚，但是卻具有更大的革命潛力。由于量子計(jì)算機(jī)利用了量子力學(xué)違反直覺的法則，它們的潛在運(yùn)算速度將大大快于電子計(jì)算機(jī)。事實(shí)上，它們速度的提高差不多是沒有止境的。一臺(tái)具有5000個(gè)左右量子位的量子計(jì)算機(jī)可以在大約3 0秒內(nèi)解決傳統(tǒng)超級計(jì)算機(jī)需要100億年才能解決的素?cái)?shù)問題。

眼下恰好有一項(xiàng)重要的用途適合這種貌似深?yuàn)W的作業(yè)。通過對代表數(shù)據(jù)的代碼進(jìn)行加密，計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)得到保護(hù)。而解密的數(shù)學(xué)“鑰匙”是以十分巨大的數(shù)字——一般長達(dá)250位——及其素?cái)?shù)因子的形式出現(xiàn)的。這樣的加密被認(rèn)為是無法破譯的，因?yàn)闆]有一臺(tái)傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)能夠在適當(dāng)?shù)臅r(shí)間里計(jì)算出如此巨大數(shù)字的素?cái)?shù)因子。但是，至少在理論上，量子計(jì)算機(jī)可以輕易地處理這些素?cái)?shù)加密方案。因此，量子計(jì)算機(jī)黑客將不僅能夠輕而易舉地獲得常常出沒于各種計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)（包括因特網(wǎng)）中的信用卡號(hào)碼及其他個(gè)人信息，而且能夠輕易獲取政府及軍方機(jī)密。這也正是某些奉行“寧為人先、莫落人后”這一原則的政府機(jī)構(gòu)一直在投入巨資進(jìn)行量子計(jì)算機(jī)研究的原因。

量子超級網(wǎng)絡(luò)引擎

量子計(jì)算機(jī)將不大可能破壞因特網(wǎng)的完整性，不僅如此，它們到頭來還可能給因特網(wǎng)帶來巨大的好處。兩年前，貝爾實(shí)驗(yàn)室的研究人員洛夫·格羅弗發(fā)現(xiàn)了用量子計(jì)算機(jī)處理我們許多人的一種日常事務(wù)的方法———搜尋隱藏在浩如煙海的龐大數(shù)據(jù)庫內(nèi)的某項(xiàng)信息。尋找數(shù)據(jù)庫中的信息就像是在公文包里找東西一樣。如果各不相同的量子位狀態(tài)組合分別檢索數(shù)據(jù)庫不同的部分，那么其中的一種狀態(tài)組合將會(huì)遭遇到所需查找的信息。

由于某些技術(shù)的限制，量子搜索所能帶來的速度提高并沒有預(yù)計(jì)的那么大，例如，如果要在1億個(gè)地址中搜索某個(gè)地址，傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)需要進(jìn)行大約5000萬次嘗試才能找到該地址；而量子計(jì)算機(jī)則需大約1萬次嘗試，不過這已經(jīng)是很大的改善了，如果數(shù)據(jù)庫增大的話，改善將會(huì)更大。此外，數(shù)據(jù)庫搜索是一種十分基礎(chǔ)的計(jì)算機(jī)任務(wù)，任何的改善都很可能對大批的應(yīng)用產(chǎn)生影響。

迄今為止，很少有研究人員愿意預(yù)言量子計(jì)算機(jī)是否將會(huì)得到更為廣泛的應(yīng)用。盡管如此，總的趨勢一直是喜人的。盡管許多物理學(xué)家————如果不是全部的話———一開始曾認(rèn)為量子力學(xué)撲朔迷離的本性必定會(huì)消除實(shí)用量子計(jì)算技術(shù)面臨的難以捉摸而又根深蒂固的障礙，但已經(jīng)進(jìn)行的深刻而廣泛的理論研究卻尚未能造就一臺(tái)實(shí)實(shí)在在的機(jī)器。

那么，量子計(jì)算機(jī)的研究熱潮到底意味著什么？計(jì)算技術(shù)的歷史表明，總是先有硬件和軟件的突破，然后才出現(xiàn)需要由它們解決的問題。或許，到我們需要檢索那些用普通計(jì)算機(jī)耗時(shí)數(shù)月才能查完的龐大數(shù)據(jù)庫時(shí)，量子計(jì)算機(jī)才將會(huì)真正開始投入運(yùn)行。研究將能取代電子計(jì)算機(jī)的技術(shù)并非易事。畢竟，采用標(biāo)準(zhǔn)微處理器技術(shù)的并行計(jì)算機(jī)每隔幾年都會(huì)有長足的進(jìn)步。因此，任何要想取代它的技術(shù)必須極其出色。不過，計(jì)算技術(shù)領(lǐng)域的進(jìn)步始終是十分迅速的，并且充滿了意想不到的事情。對未來的預(yù)測從來都是靠不住的，事后看來，那些斷言“此事不可行”的說法，才是最最愚蠢的。

除了超級計(jì)算機(jī)外，未來計(jì)算機(jī)還會(huì)在哪些方面進(jìn)行發(fā)展呢？

多媒體技術(shù)

多媒體技術(shù)是進(jìn)一步拓寬計(jì)算機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域的新興技術(shù)。它是把文字、數(shù)據(jù)、圖形、圖像和聲音等信息媒體作為一個(gè)集成體有計(jì)算機(jī)來處理，把計(jì)算機(jī)帶入了一個(gè)聲、文、圖集成的應(yīng)用領(lǐng)域。多媒體必須要有顯示器、鍵盤、鼠標(biāo)、操縱桿、視頻錄象帶／盤、攝象機(jī)、輸入／輸出、電訊傳送等多種外部設(shè)備。多媒體系統(tǒng)把計(jì)算機(jī)、家用電器、通信設(shè)備組成一個(gè)整體由計(jì)算機(jī)統(tǒng)一控制和管理。多媒體系統(tǒng)將對人類社會(huì)產(chǎn)生巨大的影響。

網(wǎng)絡(luò)

當(dāng)前的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)多是連成網(wǎng)絡(luò)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。所謂網(wǎng)絡(luò)，是指在地理上分散布置的多臺(tái)獨(dú)立計(jì)算機(jī)通過通信線路互連構(gòu)成的系統(tǒng)。根據(jù)聯(lián)網(wǎng)區(qū)域的大小，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)可分成居域網(wǎng)和遠(yuǎn)程網(wǎng)。小至一個(gè)工廠的各個(gè)車間和辦公室，大到跨洲隔洋都可構(gòu)成計(jì)算機(jī)網(wǎng)。因特網(wǎng)將發(fā)展成為人類社會(huì)中一股看不見的強(qiáng)大力量－－它悄無聲息地向人們傳遞各種信息，以最快、最先進(jìn)的手段方便人類的工作和生活?，F(xiàn)在的因特網(wǎng)發(fā)展有將世界變成“地球村”的趨勢。

專家認(rèn)為PC機(jī)不會(huì)馬上消失，而同時(shí)單功能或有限功能的終端設(shè)備（如手執(zhí)電腦、智能電話）將挑戰(zhàn)PC機(jī)作為計(jì)算機(jī)革新動(dòng)力的地位。把因特網(wǎng)的接入和電子郵件的功能與有限的計(jì)算功能結(jié)合起來的“置頂式”計(jì)算機(jī)如網(wǎng)絡(luò)電視將會(huì)很快流行開來。單功能的終端最終會(huì)變得更易應(yīng)用

智能化計(jì)算機(jī)

我們對大腦的認(rèn)識(shí)還很膚淺，但是使計(jì)算機(jī)智能化的工作絕不能等到人們對大腦有足夠認(rèn)識(shí)以后才開始。使計(jì)算機(jī)更聰明，從開始就是人們不斷追求的目標(biāo)。目前用計(jì)算機(jī)進(jìn)行的輔助設(shè)計(jì)、翻譯、檢索、繪圖、寫作、下棋、機(jī)械作業(yè)等方面的發(fā)展，已經(jīng)向計(jì)算機(jī)的智能化邁進(jìn)了一步。隨著計(jì)算機(jī)性能的不斷提高，人工智能技術(shù)在徘徊了50年之后終于找到了露臉的機(jī)會(huì)，世界頭號(hào)國際象棋大師卡斯帕羅夫向“深藍(lán)”的俯首稱臣，讓人腦第一次嘗到了在電腦面前失敗的滋味。人類從來沒有像今天這樣深感憂懼，也從來沒有像今天這樣強(qiáng)烈地感受到認(rèn)識(shí)自身的需要。

目前的計(jì)算機(jī)，多數(shù)是馮·諾依曼型計(jì)算機(jī)，它在認(rèn)字、識(shí)圖、聽話及形象思維方面的功能特別差。為了使計(jì)算機(jī)更加人工智能化，科學(xué)家開始使計(jì)算機(jī)模擬人類大腦的功能，近年來，各先進(jìn)國家注意開展人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的研究，向計(jì)算機(jī)的智能化邁出了重要的一步。

人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)和優(yōu)越性，主要表現(xiàn)在三個(gè)方面：具有自學(xué)功能。六如實(shí)現(xiàn)圖象識(shí)別時(shí)，只要線把許多不同的圖象樣板和對應(yīng)的應(yīng)識(shí)別的結(jié)果輸入人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)就會(huì)通過自學(xué)功能，漫漫學(xué)會(huì)識(shí)別類似的圖像。自學(xué)功能對于預(yù)測有特別重要的意義。預(yù)期未來的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)將為人類提供同經(jīng)濟(jì)預(yù)測、市場預(yù)測、效益預(yù)測、其前途是很遠(yuǎn)大的。

具有聯(lián)想儲(chǔ)存功能。人的大腦是具有兩廂功能的。如果有人和你提起你幼年的同學(xué)張某某。，你就會(huì)聯(lián)想起張某某的許多事情。用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的反饋網(wǎng)絡(luò)就可以實(shí)現(xiàn)這種聯(lián)想。

具有高速尋找優(yōu)化解的能力。尋找一個(gè)復(fù)雜問題的優(yōu)化解，往往需要很大的計(jì)算量，利用一個(gè)針對某問題而設(shè)計(jì)的反饋人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，發(fā)揮計(jì)算機(jī)的高速運(yùn)算能力，可能很快找到優(yōu)化解。

人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是未來為電子技術(shù)應(yīng)用的新流域。智能計(jì)算機(jī)的構(gòu)成，可能就是作為主機(jī)的馮·諾依曼機(jī)與作為智能外圍的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)合。

人們普遍認(rèn)為智能計(jì)算機(jī)將像穆爾定律（1965年提出的預(yù)測半導(dǎo)體能力將以幾何速度增長的定律）的應(yīng)驗(yàn)?zāi)菢颖厝怀霈F(xiàn)。提出這一定律的英特爾公司名譽(yù)董事長戈登·穆爾本人也同意這一看法，他認(rèn)為：“硅智能將發(fā)展到很難將計(jì)算機(jī)和人區(qū)分開來的程度?！钡怯?jì)算機(jī)智能不會(huì)到此為止。許多科學(xué)家斷言，機(jī)器的智慧會(huì)迅速超過阿爾伯特·愛因斯坦和霍金的智慧之和?；艚鹫J(rèn)為，就像人類可以憑借其高超的搗弄數(shù)字的能力來設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)一樣，智能機(jī)器將創(chuàng)造出性能更好的計(jì)算機(jī)。最遲到下個(gè)世紀(jì)中葉（而且很可能還要快得多），計(jì)算機(jī)的智能也許就會(huì)超出人類的理解能力。

世紀(jì)發(fā)現(xiàn)·從圖靈機(jī)到馮·諾依曼機(jī)

英國科學(xué)家艾倫·圖靈1937年發(fā)表著名的《論應(yīng)用于解決問題的可計(jì)算數(shù)字》一文。文中提出思考原理計(jì)算機(jī)——圖靈機(jī)的概念，推進(jìn)了計(jì)算機(jī)理論的發(fā)展。1945年圖靈到英國國家物理研究所工作，并開始設(shè)計(jì)自動(dòng)計(jì)算機(jī)。1950年，圖靈發(fā)表題為《計(jì)算機(jī)能思考嗎？》的論文，設(shè)計(jì)了著名的圖靈測驗(yàn)，通過問答來測試計(jì)算機(jī)是否具有同人類相等的智力。

圖靈提出了一種抽象計(jì)算模型，用來精確定義可計(jì)算函數(shù)。圖靈機(jī)由一個(gè)控制器、一條可無限伸延的帶子和一個(gè)在帶子上左右移動(dòng)的讀寫頭組成。這個(gè)在概念上如此簡單的機(jī)器，理論上卻可以計(jì)算任何直觀可計(jì)算的函數(shù)。圖靈機(jī)作為計(jì)算機(jī)的理論模型，在有關(guān)計(jì)算機(jī)和計(jì)算復(fù)雜性的研究方面得到廣泛應(yīng)用。

計(jì)算機(jī)是人類制造出來的信息加工工具。如果說人類制造的其他工具是人類雙手的延伸，那么計(jì)算機(jī)作為代替人腦進(jìn)行信息加工的工具，則可以說是人類大腦的延伸。最初真正制造出來的計(jì)算機(jī)是用來解決數(shù)值計(jì)算問題的。二次大戰(zhàn)后期，當(dāng)時(shí)為軍事目的進(jìn)行的一系列破譯密碼和彈道計(jì)算工作，越來越復(fù)雜。大量的數(shù)據(jù)、復(fù)雜的計(jì)算公式，即使使用電動(dòng)機(jī)械計(jì)算器也要耗費(fèi)相當(dāng)?shù)娜肆蜁r(shí)間。在這種背景下，人們開始研制電子計(jì)算機(jī)。

世界上第一臺(tái)計(jì)算機(jī)“科洛薩斯”誕生于英國，“科洛薩斯”計(jì)算機(jī)是1943年3月開始研制的，當(dāng)時(shí)研制“科洛薩斯”計(jì)算機(jī)的主要目的是破譯經(jīng)德國“洛倫茨”加密機(jī)加密過的密碼。使用其他手段破譯這種密碼需要6至8個(gè)星期，而使用‘科洛薩斯’計(jì)算機(jī)則僅需6至8小時(shí)。1944年1月10日，“科洛薩斯”計(jì)算機(jī)開始運(yùn)行。自它投入使用后，德軍大量高級軍事機(jī)密很快被破譯，盟軍如虎添翼?！翱坡逅_斯”比美國的ENIAC計(jì)算機(jī)問世早兩年多，在二戰(zhàn)期間破譯了大量德軍機(jī)密，戰(zhàn)爭結(jié)束后，它被秘密銷毀了，故不為人所了解。

盡管第一臺(tái)電子計(jì)算機(jī)誕生于英國，但英國沒有抓住由計(jì)算機(jī)引發(fā)的技術(shù)和產(chǎn)業(yè)革命的機(jī)遇。相比之下，美國抓住了這一歷史機(jī)遇，鼓勵(lì)發(fā)展計(jì)算機(jī)技術(shù)和產(chǎn)業(yè)，從而崛起了一大批計(jì)算機(jī)產(chǎn)業(yè)巨頭，大大促進(jìn)了美國綜合國力的發(fā)展。1944年美國國防部門組織了有莫奇利和?？嗣擃I(lǐng)導(dǎo)的ENIAC計(jì)算機(jī)的研究小組，當(dāng)時(shí)在普林斯頓大學(xué)工作的現(xiàn)代計(jì)算機(jī)的奠基者美籍匈牙利數(shù)學(xué)家馮·諾依曼也參加了者像研究工作。1946年研究工作獲得成功，制成了世界上第一臺(tái)電子數(shù)字計(jì)算機(jī)ENIAC。這臺(tái)用18000只電子管組成的計(jì)算機(jī)，盡管體積龐大，耗電量驚人，功能有限，但是確實(shí)起了節(jié)約人力節(jié)省時(shí)間的作用，而且開辟了一個(gè)計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)的新紀(jì)元。這也許連制造它的科學(xué)家們也是始料不及的。

最早的計(jì)算機(jī)盡管功能有限，和現(xiàn)代計(jì)算機(jī)有很大的差別，但是它已具備了現(xiàn)代計(jì)算機(jī)的基本部分，那就是運(yùn)算器、控制器和存儲(chǔ)器。

運(yùn)算器就象算盤，用來進(jìn)行數(shù)值運(yùn)算和邏輯運(yùn)算，并獲得計(jì)算結(jié)果。而控制器就象機(jī)算機(jī)的司令部，指揮著計(jì)算機(jī)各個(gè)部分的工作，它的指揮是靠發(fā)出一系列控制信號(hào)完成的。

計(jì)算機(jī)的程序、數(shù)據(jù)、以及在運(yùn)算中產(chǎn)生的中間結(jié)果以及最后結(jié)果都要有個(gè)存儲(chǔ)的地方，這就是計(jì)算機(jī)的第三個(gè)部件——存儲(chǔ)器。

計(jì)算機(jī)是自動(dòng)進(jìn)行計(jì)算的，自動(dòng)計(jì)算的根據(jù)就是存儲(chǔ)于計(jì)算機(jī)中的程序?，F(xiàn)代的計(jì)算機(jī)都是存儲(chǔ)程序計(jì)算機(jī)，又叫馮·諾依曼機(jī)，這是因?yàn)榇鎯?chǔ)程序的概念是馮·諾依曼提出的。人們按照要解決的問題的數(shù)學(xué)描述，用計(jì)算機(jī)能接受的“語言”編制成程序，輸入并存儲(chǔ)于計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)就能按人的意圖，自動(dòng)地高速地完成運(yùn)算并輸出結(jié)果。程序要為計(jì)算機(jī)提供要運(yùn)算的數(shù)據(jù)、運(yùn)算的順序、進(jìn)行何種運(yùn)算等等。

微電子技術(shù)的產(chǎn)生使計(jì)算機(jī)的發(fā)展又有了新的機(jī)遇，它使計(jì)算機(jī)小型化成為可能。微電子技術(shù)的發(fā)展可以追溯到晶體管的出現(xiàn)。1947年美國電報(bào)電話公司的貝爾實(shí)驗(yàn)室的三位學(xué)家巴丁、不賴頓和肖克萊制成第一支晶體管，開始了以晶體管代替電子管的時(shí)代。

晶體管的出現(xiàn)可以說是集成電路出臺(tái)的序幕。晶體管出現(xiàn)后，一些科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，把電路元器件和連線像制造晶體管那樣做在一塊硅片上可實(shí)現(xiàn)電路的小型化。于是，晶體管制造工業(yè)經(jīng)過10年的發(fā)展后，1958年出現(xiàn)了第一塊集成電路。

微電子技術(shù)的發(fā)展，集成電路的出現(xiàn)，首先引起了計(jì)算機(jī)技術(shù)的巨大變革。現(xiàn)代計(jì)算機(jī)多把運(yùn)算器和控制器做在一起，叫微處理器，由于計(jì)算機(jī)的心臟——微處理器（計(jì)算機(jī)芯片）的集成化，使微型計(jì)算機(jī)應(yīng)運(yùn)爾生，并在70－80年代間得到迅速發(fā)展，特別是IBM PC個(gè)人計(jì)算機(jī)出現(xiàn)以后，打開了計(jì)算機(jī)普及的大門，促進(jìn)了計(jì)算機(jī)在各行各業(yè)的應(yīng)用，五六十年代，價(jià)格昂貴、體積龐大、耗電量驚人的計(jì)算機(jī)，只能在少數(shù)大型軍事或科研設(shè)施中應(yīng)用，今天由于采用了大規(guī)模集成電路，計(jì)算機(jī)已經(jīng)進(jìn)入普通的辦公室和家庭。

標(biāo)志集成電路水平的指標(biāo)之一是集成度，即在一定尺寸的芯片上能做出多少個(gè)晶體管，從集成電路出現(xiàn)到今天，僅40余年，發(fā)展的速度卻是驚人的，芯片越做越小，這對生產(chǎn)、生活的影響也是深遠(yuǎn)的。ENIAC計(jì)算機(jī)占地150平方米，重達(dá)30噸，耗電量幾百瓦，其所完成的計(jì)算，今天高級一點(diǎn)的袖珍計(jì)算器皆可完成。這就是微電子技術(shù)和集成電路所創(chuàng)造的奇跡。

2021那些事兒｜細(xì)數(shù)信息技術(shù)4大領(lǐng)域

2021年，信息技術(shù)發(fā)展突飛猛進(jìn)。人工智能、大數(shù)據(jù)、開源、虛擬現(xiàn)實(shí)（VR）、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（AR）……每個(gè)領(lǐng)域的發(fā)展幾乎都可圈可點(diǎn)。

在人工智能領(lǐng)域，人工智能的語言大模型、圖文大模型乃至多模態(tài)大模型的基本能力已得到了充分展現(xiàn)。例如，阿里巴巴達(dá)摩院公布多模態(tài)大模型M6最新進(jìn)展，參數(shù)從萬億躍遷至10萬億；鵬城實(shí)驗(yàn)室與百度聯(lián)合發(fā)布全球首個(gè)知識(shí)增強(qiáng)千億大模型——鵬城—百度·文心，參數(shù)規(guī)模達(dá)到2600億。

不僅如此，人工智能與其他科學(xué)領(lǐng)域的交叉融合也擦出火花。在《科學(xué)》近日公布的2021年度科學(xué)突破榜單上，AlphaFold和RoseTTA-fold兩種基于人工智能預(yù)測蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的技術(shù)位列榜首。

在人機(jī)交互領(lǐng)域，扎克伯格將Facebook公司更名為“Meta”時(shí)，特斯拉和SpaceX首席執(zhí)行官埃隆·馬斯克則將注意力放在腦機(jī)接口上。馬斯克認(rèn)為腦機(jī)接口裝置將更有可能改變世界，幫助四肢癱瘓或有身體缺陷的人更好地生活和工作，“復(fù)雜的腦機(jī)接口裝置可以讓你完全沉浸在虛擬現(xiàn)實(shí)中”。此外，今年5月，斯坦福大學(xué)開發(fā)出一套皮質(zhì)內(nèi)腦機(jī)接口系統(tǒng)，可以從運(yùn)動(dòng)皮層的神經(jīng)活動(dòng)中解碼癱瘓患者想象中的手寫動(dòng)作，并將其轉(zhuǎn)換為文本。

在超算領(lǐng)域，最值得一提的是，今年11月，我國超算應(yīng)用團(tuán)隊(duì)?wèi){借“超大規(guī)模量子隨機(jī)電路實(shí)時(shí)模擬”成果斬獲國際高性能計(jì)算應(yīng)用領(lǐng)域的最高獎(jiǎng)項(xiàng)“戈登貝爾獎(jiǎng)”。

在開源方面，RISC-V開源指令集及其生態(tài)快速崛起；由華為公司牽頭，中國科學(xué)院軟件研究所、麒麟軟件等參與的openEuler操作系統(tǒng)開源社區(qū)業(yè)已匯聚了7000名活躍開發(fā)者，完成8000多個(gè)自主維護(hù)的開源軟件包，催生了10多家廠商的商業(yè)發(fā)行版……

回望2021年，信息技術(shù)版邀請業(yè)內(nèi)專家梳理上述四個(gè)領(lǐng)域的發(fā)展脈絡(luò)，展望未來發(fā)展趨勢。

作者 張雙虎

AlphaFold或是2021年人工智能（AI）領(lǐng)域的“一哥”。

近日，《科學(xué)》雜志公布了 2021 年度科學(xué)突破榜單，AlphaFold 和 RoseTTA-fold 兩種基于人工智能預(yù)測蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的技術(shù)位列榜首。

此前幾天，由中國工程院院刊評選的“2021全球十大工程成就（近5年全球?qū)嵺`驗(yàn)證有效、有全球影響力的工程科學(xué)和技術(shù)重大成果）”中，AlphaGo和AlphaFold亦榜上有名。

在接受《中國科學(xué)報(bào)》采訪時(shí)，數(shù)位專家回望今年人工智能領(lǐng)域取得的成就時(shí)，均談到了AlphaFold。

“面向科學(xué)發(fā)現(xiàn)的AlphaFold和中國正在構(gòu)建的人工智能發(fā)展生態(tài)不能不說?！?浙江大學(xué)人工智能研究所所長吳飛對《中國科學(xué)報(bào)》說。

中科院自動(dòng)化研究所模式識(shí)別國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室研究員王金橋則提名“用AI進(jìn)行新冠診斷”“人工智能與生物、制藥、材料等科學(xué)融合（AI for Science）”和“三模態(tài)大模型紫東太初”。

在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，AI識(shí)別咳嗽聲早已用于肺炎、哮喘、阿爾茨海默氏癥等疾病檢測。美國麻省理工學(xué)院研究人員研發(fā)出可以通過分析咳嗽錄音識(shí)別新冠患者的AI模型，識(shí)別出新冠患者咳嗽的準(zhǔn)確率為98.5％，其中識(shí)別無癥狀感染者的準(zhǔn)確度高達(dá)100％。日前，有報(bào)道稱該模型已用于識(shí)別奧密克戎病毒。

“紫東太初首次實(shí)現(xiàn)了圖—文—音語義統(tǒng)一表達(dá)，兼具跨模態(tài)理解和生成能力?！?王金橋說，“目前與新華社共同發(fā)布的‘全媒體多模態(tài)大模型研發(fā)計(jì)劃’，實(shí)現(xiàn)對全媒體數(shù)據(jù)理解與生成的統(tǒng)一建模，打造全棧國產(chǎn)化媒體人工智能平臺(tái)，已 探索 性地應(yīng)用于紡織業(yè)和 汽車 行業(yè)質(zhì)檢等場景。”

12月7日， 科技 部官網(wǎng)公布3份函件，支持哈爾濱、沈陽、鄭州3地建設(shè)國家新一代人工智能創(chuàng)新發(fā)展試驗(yàn)區(qū)。至此，我國已經(jīng)有18個(gè)國家新一代人工智能創(chuàng)新發(fā)展試驗(yàn)區(qū)，這將引領(lǐng)帶動(dòng)中國人工智能創(chuàng)新發(fā)展。

“我國正在推動(dòng)人工智能生態(tài)發(fā)展，構(gòu)建良好生態(tài)。”吳飛說，“目前已有15個(gè)國家新一代人工智能開發(fā)創(chuàng)新平臺(tái)、18個(gè)國家新一代人工智能創(chuàng)新發(fā)展試驗(yàn)區(qū)、8個(gè)人工智能創(chuàng)新應(yīng)用先導(dǎo)區(qū)和高等學(xué)校設(shè)置的人工智能本科專業(yè)和交叉學(xué)科等人才培養(yǎng)載體?！?

“一是大模型，二是人工智能和基礎(chǔ)學(xué)科的結(jié)合?！睂O茂松對《中國科學(xué)報(bào)》說，“語言大模型、圖文大模型乃至多模態(tài)大模型的基本能力已得到了充分展現(xiàn)，確定了它作為智能信息處理基礎(chǔ)軟設(shè)施的地位。同時(shí)，它并非簡單地?cái)U(kuò)大規(guī)模，而是對數(shù)字資源整合能力和計(jì)算能力都提出了挑戰(zhàn)。雖然它的局限性也很明顯，但它所表現(xiàn)出的某些‘奇特’性質(zhì)（如少樣本學(xué)習(xí)、深度雙下降、基于提示的任務(wù)調(diào)整等），使學(xué)者產(chǎn)生了超大參數(shù)規(guī)模或會(huì)引發(fā)質(zhì)變的期待，從而為新的突破埋下了伏筆?！?

今年，人工智能領(lǐng)域從“大煉模型”走向“煉大模型”階段，從千億量級到萬億量級，在大模型領(lǐng)域，似乎沒有最大，只有更大。

3月，北京智源人工智能研究院發(fā)布我國首個(gè)超大規(guī)模人工智能模型“悟道1.0”。6月，智源就改寫了自己的紀(jì)錄，發(fā)布悟道2.0，參數(shù)規(guī)模達(dá)到1.75萬億；9月,浪潮人工智能研究院推出了中文巨量語言模型——源 1.0，參數(shù)量達(dá)2457億；11 月，阿里巴巴達(dá)摩院公布多模態(tài)大模型 M6 最新進(jìn)展，參數(shù)從萬億躍遷至 10 萬億；12月，鵬城實(shí)驗(yàn)室與百度聯(lián)合發(fā)布全球首個(gè)知識(shí)增強(qiáng)千億大模型——鵬城—百度·文心，參數(shù)規(guī)模達(dá)到2600億。

與此相應(yīng)，最近快手和蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院提出了一個(gè)新的推薦系統(tǒng)Persia，最高支持100萬億級參數(shù)的模型訓(xùn)練。

另一方面，人工智能在基礎(chǔ)學(xué)科領(lǐng)域不斷攻城略地。

7月，DeepMind公司人工智能程序Alphafold2研究成果又登頂《自然》，在結(jié)構(gòu)生物學(xué)研究領(lǐng)域，人工智能或帶領(lǐng)生物學(xué)、醫(yī)學(xué)和藥學(xué)挺進(jìn)新天地；11月，美國南加利福尼亞大學(xué)研究人員通過腦機(jī)連接設(shè)備，讓猴子玩 游戲 和跑步機(jī)，從而進(jìn)行神經(jīng)活動(dòng)數(shù)據(jù)研究；12月，DeepMind開發(fā)的機(jī)器學(xué)習(xí)框架，已幫助人們發(fā)現(xiàn)了純數(shù)學(xué)領(lǐng)域的兩個(gè)新猜想，展示了機(jī)器學(xué)習(xí)支持?jǐn)?shù)學(xué)研究的潛力。

“今年人工智能在各行業(yè)應(yīng)用方面也取得不小的成績?！睂O茂松說，“人工智能與基礎(chǔ)學(xué)科結(jié)合已顯示出巨大潛力，發(fā)表了多篇頂級論文，已展露出某種較強(qiáng)的趨勢性，即‘人工智能+基礎(chǔ)科學(xué)’大有可為?！?

作者 張雙虎

腦機(jī)接口、AR眼鏡、智能語音、肌電手環(huán)、隔空手勢識(shí)別……2021年，從基礎(chǔ)研究到應(yīng)用落地，人機(jī)交互領(lǐng)域風(fēng)起云涌。不管是智能 健康 、元宇宙，還是自動(dòng)駕駛領(lǐng)域的蓬勃發(fā)展，似乎都表明，人機(jī)交互正站在產(chǎn)業(yè)化落地的門口。

“我們研發(fā)的高通量超柔性神經(jīng)電極已通過科研臨床倫理審批，即將開展腦機(jī)接口人體臨床試驗(yàn)?！敝锌圃荷虾Ｎ⑾到y(tǒng)所副所長、傳感技術(shù)聯(lián)合國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室副主任陶虎對《中國科學(xué)報(bào)》說，“安全穩(wěn)定地大規(guī)模采集人體大腦的神經(jīng)元信號(hào)并進(jìn)行閉環(huán)調(diào)控，將實(shí)現(xiàn)病人感知和運(yùn)動(dòng)功能的修復(fù)。”

腦機(jī)接口技術(shù)給患者帶來越來越多的便利。今年5月，斯坦福大學(xué)研究人員在《自然》發(fā)表封面論文，開發(fā)出一套皮質(zhì)內(nèi)腦機(jī)接口系統(tǒng)，可以從運(yùn)動(dòng)皮層的神經(jīng)活動(dòng)中解碼癱瘓患者想象中的手寫動(dòng)作，并將其轉(zhuǎn)換為文本。借助該系統(tǒng)，受試者（因脊髓損失癱瘓）每分鐘可以打出近百個(gè)字符，且自動(dòng)更正后的離線準(zhǔn)確率超過了 99%。

不久前，馬斯克表示，希望明年能在人類身上使用Neuralink 的微芯片裝置。該芯片將用于治療脊髓損傷、帕金森氏癥等腦部疾病和神經(jīng)系統(tǒng)疾病。目前，相關(guān)技術(shù)正在等待美國食品藥品監(jiān)督管理局的批準(zhǔn)。

“腦機(jī)接口領(lǐng)域已經(jīng)蓄積了相當(dāng)?shù)募夹g(shù)，有望成為解決大腦疾病的利器?！碧栈⒄f，“大家都在搶占臨床應(yīng)用的先機(jī)，明年可能會(huì)實(shí)現(xiàn)技術(shù)落地應(yīng)用。預(yù)計(jì)兩三年內(nèi)，國內(nèi)會(huì)出現(xiàn)可媲美馬斯克Neuralink的獨(dú)角獸企業(yè)?！?

“人機(jī)交互將引申出新的萬億級市場?！备Ｖ荽髮W(xué)特聘教授嚴(yán)群這句判斷，也囊括了元宇宙這個(gè)巨大的市場。

有人稱2021年是“元宇宙元年”，也有人認(rèn)為這不過是“舊瓶裝新酒”。但無論如何，元宇宙已是今年人機(jī)交互領(lǐng)域繞不開的話題。

“元宇宙是虛擬現(xiàn)實(shí)、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)和混合現(xiàn)實(shí)的綜合，它實(shí)際上并非新的東西。”北京郵電大學(xué)人機(jī)交互與認(rèn)知工程實(shí)驗(yàn)室主任劉偉告訴《中國科學(xué)報(bào)》，“元宇宙是現(xiàn)實(shí)世界和虛擬世界跨越未來的發(fā)展方向，但還有些技術(shù)問題未能很好地解決?！?

在真實(shí)世界里，人機(jī)交互問題和人機(jī)環(huán)境系統(tǒng)的混合問題未能很好地解決。真實(shí)世界的人機(jī)交互中，不管是輸入、處理還是輸出過程中，客觀數(shù)據(jù)、主觀信息和知識(shí)依然不能完美融合。

劉偉認(rèn)為，無論真實(shí)世界還是虛擬世界，人類和機(jī)器決策都有“快決策”和“慢決策”過程。人類決策有時(shí)依靠邏輯決策多些，有時(shí)直覺決策多些，這種“混合決策”不斷變換，而且很難找到變化規(guī)律。這方面的問題機(jī)器決策目前還未能解決。

“元宇宙還處在畫餅的前期階段。”劉偉說，“因?yàn)樗牡讓訖C(jī)理沒有解決——人在真實(shí)世界里未能完美解決人機(jī)交互的問題，帶到元宇宙里同樣不能解決。”

談到人機(jī)交互，劉偉認(rèn)為第二個(gè)不能不說的問題是“復(fù)雜領(lǐng)域”。

“今年的諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)，也給了復(fù)雜系統(tǒng)預(yù)測氣候變化模型的提出者?！眲フf，“人機(jī)交互也是一個(gè)復(fù)雜系統(tǒng)，它既包括重復(fù)的問題，還包括雜亂的、跨域協(xié)同的問題?！?

劉偉認(rèn)為，從智能的角度說，復(fù)雜系統(tǒng)包括三個(gè)重要組成部分，一是人，二是裝備（人造物），三是環(huán)境。這其實(shí)是多個(gè)事物之間相互作用，交織在一起、既糾纏又重疊的“人機(jī)環(huán)系統(tǒng)”問題。

“在人機(jī)交互中，機(jī)器強(qiáng)在處理‘復(fù)’的問題，人擅長管‘雜’的事——跨域協(xié)同、事物間平衡等。因?yàn)槿藗冞€沒找到復(fù)雜事物的簡單運(yùn)行規(guī)律，所以解決所有智能產(chǎn)品、智能系統(tǒng)問題，要從人、機(jī)、環(huán)這個(gè)系統(tǒng)里找它們的結(jié)合、融合和交互點(diǎn)。而且，人要在這個(gè)系統(tǒng)中處于主導(dǎo)地位?！?

人機(jī)交互領(lǐng)域引起劉偉重視的第三個(gè)現(xiàn)象，是“人工智能幫數(shù)學(xué)家發(fā)現(xiàn)了一些定律”?！白罱?，DeepMind研發(fā)了一個(gè)機(jī)器學(xué)習(xí)框架，能幫助數(shù)學(xué)家發(fā)現(xiàn)新的猜想和定理?！眲フf，“人工智能是一個(gè)基本的數(shù)學(xué)工具，同時(shí)，數(shù)學(xué)又反映了一些基本規(guī)律。如果人工智能可以幫助數(shù)學(xué)家處理一些數(shù)學(xué)問題，那么，人們將更好地認(rèn)識(shí)復(fù)雜系統(tǒng)的簡單規(guī)律，人機(jī)交互方面就可能會(huì)取得新突破?！?

作者 張?jiān)迫ㄖ袊茖W(xué)院計(jì)算技術(shù)研究所研究員）

今年是我國超算應(yīng)用實(shí)現(xiàn)豐收的一年。

11月中旬在美國舉行的全球超算大會(huì)（SC21）上，中國超算應(yīng)用團(tuán)隊(duì)?wèi){借基于一臺(tái)神威新系統(tǒng)對量子電路開創(chuàng)性的模擬（“超大規(guī)模量子隨機(jī)電路實(shí)時(shí)模擬”），一舉摘得國際上高性能計(jì)算應(yīng)用領(lǐng)域的最高學(xué)術(shù)獎(jiǎng)——“戈登貝爾獎(jiǎng)”。

同時(shí)，在SC 21大學(xué)生超算競賽總決賽上，清華大學(xué)超算團(tuán)隊(duì)再次奪得總冠軍，實(shí)現(xiàn)SC競賽四連冠。這些大規(guī)模應(yīng)用軟件可擴(kuò)展性和性能調(diào)優(yōu)方面的成績表明，我國在并行軟件方面的發(fā)展方興未艾。

回到超算對產(chǎn)業(yè)的驅(qū)動(dòng)來看，我們要重提“算力經(jīng)濟(jì)”一詞。早在2018年，我們提出“算力經(jīng)濟(jì)”概念，認(rèn)為以超級計(jì)算為核心的算力經(jīng)濟(jì)將成為衡量一個(gè)地方數(shù)字經(jīng)濟(jì)發(fā)展程度的代表性指標(biāo)和新舊動(dòng)能轉(zhuǎn)換的主要手段。

綜合近幾年的發(fā)展趨勢，我們認(rèn)為高性能計(jì)算當(dāng)前發(fā)展趨勢已充分表明，隨著超算與云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、AI的融合創(chuàng)新，算力已成為當(dāng)前整個(gè)數(shù)字信息 社會(huì) 發(fā)展的關(guān)鍵，算力經(jīng)濟(jì)已經(jīng)登上 歷史 舞臺(tái)。

通過對2021年中國高性能計(jì)算機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀綜合分析，可以總結(jié)出當(dāng)前高性能計(jì)算正呈現(xiàn)出以下幾個(gè)特點(diǎn)。

首先，高性能計(jì)算與云計(jì)算已經(jīng)深度結(jié)合。高性能計(jì)算通常是以MPI、高效通信、異構(gòu)計(jì)算等技術(shù)為主，偏向獨(dú)占式運(yùn)行，而云計(jì)算有彈性部署能力與容錯(cuò)能力，支持虛擬化、資源統(tǒng)一調(diào)度和彈性系統(tǒng)配置。

隨著技術(shù)發(fā)展，超級計(jì)算與容器云正融合創(chuàng)新，高性能云成為新的產(chǎn)品服務(wù)，AWS、阿里云、騰訊、百度以及商業(yè)化超算的代表“北龍超云”，都已基于超級計(jì)算與云計(jì)算技術(shù)推出了高性能云服務(wù)和產(chǎn)品。

其次，超算應(yīng)用從過去的高精尖向更廣、更寬的方向發(fā)展。隨著超級計(jì)算機(jī)的發(fā)展，尤其是使用成本的不斷下降，其應(yīng)用領(lǐng)域也從具有國家戰(zhàn)略意義的精密研制、信息安全、石油勘探、航空航天和“高冷”的科學(xué)計(jì)算領(lǐng)域向更廣泛的國民經(jīng)濟(jì)主戰(zhàn)場快速擴(kuò)張，比如制藥、基因測序、動(dòng)漫渲染、數(shù)字電影、數(shù)據(jù)挖掘、金融分析及互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)等，可以說已經(jīng)深入到國民經(jīng)濟(jì)的各行各業(yè)。

從近年中國高性能計(jì)算百強(qiáng)排行榜（HPC TOP100）來看，超算系統(tǒng)過去主要集中于科學(xué)計(jì)算、政府、能源、電力、氣象等領(lǐng)域，而近5年互聯(lián)網(wǎng)公司部署的超算系統(tǒng)占據(jù)了相當(dāng)大比例，主要應(yīng)用為云計(jì)算、機(jī)器學(xué)習(xí)、人工智能、大數(shù)據(jù)分析以及短視頻等。這些領(lǐng)域?qū)τ谟?jì)算需求的急劇上升表明，超算正與互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)進(jìn)行融合。

從HPC TOP100榜單的Linpack性能份額看，算力服務(wù)以46%的比例占據(jù)第一；超算中心占24%，排名第二；人工智能、云計(jì)算和短視頻分別以9%、5%和4%緊隨其后。

可以看出，人工智能占比的持續(xù)增加與機(jī)器學(xué)習(xí)等算法和應(yīng)用的快速崛起，以及大數(shù)據(jù)中的深度學(xué)習(xí)算法的廣泛應(yīng)用有很大關(guān)系?；ヂ?lián)網(wǎng)公司通過深度學(xué)習(xí)算法重新發(fā)現(xiàn)了超級計(jì)算機(jī)，特別是GPU加速的異構(gòu)超級計(jì)算機(jī)的價(jià)值，紛紛投入巨資建設(shè)新系統(tǒng)。

綜合來看，目前的算力服務(wù)、超算中心、人工智能、科學(xué)計(jì)算等領(lǐng)域是高性能計(jì)算的主要用戶，互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)，特別是AI領(lǐng)域增長強(qiáng)勁。

再次，國家層面已經(jīng)制訂了戰(zhàn)略性的算力布局計(jì)劃。今年5月，國家發(fā)展改革委等四部門聯(lián)合發(fā)布《全國一體化大數(shù)據(jù)中心協(xié)同創(chuàng)新體系算力樞紐實(shí)施方案》，提出在京津冀、長三角、粵港澳大灣區(qū)、成渝以及貴州、內(nèi)蒙古、甘肅、寧夏建設(shè)全國算力網(wǎng)絡(luò)國家樞紐節(jié)點(diǎn)，啟動(dòng)實(shí)施“東數(shù)西算”工程，力促把東部的數(shù)據(jù)送到西部進(jìn)行存儲(chǔ)和計(jì)算，同時(shí)在西部建立算力節(jié)點(diǎn)，改善數(shù)字基礎(chǔ)設(shè)施不平衡的布局，有效優(yōu)化數(shù)據(jù)中心的布局結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)算力升級，構(gòu)建國家算力網(wǎng)絡(luò)體系。

最后，人工智能的算力需求已成為算力發(fā)展主要?jiǎng)恿?。機(jī)器學(xué)習(xí)、深度學(xué)習(xí)等算法革新和通過物聯(lián)網(wǎng)、傳感器、智能手機(jī)、智能設(shè)備、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)搜集的大數(shù)據(jù)，以及由超級計(jì)算機(jī)、云計(jì)算等組成的超級算力，被公認(rèn)為是人工智能時(shí)代的“三駕馬車”，共同掀起最新一輪的人工智能革命。

在人工智能蓬勃發(fā)展這一背景下，虛擬化云計(jì)算向高性能容器云計(jì)算演進(jìn)，大數(shù)據(jù)與并行計(jì)算、機(jī)器學(xué)習(xí)融合創(chuàng)新就成為了產(chǎn)業(yè)發(fā)展的最新方向。

此外，在智能計(jì)算評測方面，我國已經(jīng)提出了包括AIPerf 500在內(nèi)的眾多基準(zhǔn)測試程序，這是對傳統(tǒng)Linpack測試標(biāo)準(zhǔn)的有力補(bǔ)充。

這些發(fā)展表明超算技術(shù)向產(chǎn)業(yè)滲透的速度加快，我們已經(jīng)進(jìn)入一個(gè)依靠算力的人工智能時(shí)代，這也是未來發(fā)展的必然趨勢之一。隨著用戶對算力需求的不斷增長，算力經(jīng)濟(jì)必將在未來 社會(huì) 發(fā)展中占據(jù)重要地位。

作者 武延軍（中國科學(xué)院軟件研究所研究員）

開源發(fā)展可圈可點(diǎn)并非只是今年的事。最近幾年，開源領(lǐng)域發(fā)生了很多重要的事情。

例如，RISC-V開源指令集及其生態(tài)的快速崛起。這與上世紀(jì)90年代初Linux誕生一樣。當(dāng)時(shí)，UNIX和Windows是主流，很少有人能夠預(yù)料到今天以Linux為內(nèi)核的操作系統(tǒng)已經(jīng)遍及人們生活的方方面面。

如今，人們每天使用的App，超過80% 概率是運(yùn)行在以Linux為內(nèi)核的安卓操作系統(tǒng)上，而且，支撐其業(yè)務(wù)的后端服務(wù)器上運(yùn)行的操作系統(tǒng)很大概率也是Linux發(fā)行版。

所以，今天的RISC-V也同樣可能被低估，認(rèn)為其不成熟，很難與ARM和X86抗衡。但也許未來RISC-V就像Linux一樣，最終成為全球范圍內(nèi)的主流指令集生態(tài)，產(chǎn)品遍及方方面面。

僅2020年，RISC-V International（RVI，RISC-V基金會(huì)遷入瑞士之后的新名稱）的會(huì)員數(shù)增長了133%。其實(shí)RVI遷入瑞士這件事情本身也意義重大，是一次開源領(lǐng)域面對大國競爭保持初心不“選邊站”的經(jīng)典案例，值得全球其他開源基金會(huì)參考。

在國內(nèi)，2019年底，華為公司牽頭，中國科學(xué)院軟件研究所、麒麟軟件等參與的openEuler操作系統(tǒng)開源社區(qū)正式成立。在短短的兩年內(nèi)，社區(qū)已經(jīng)匯聚了7000名活躍開發(fā)者，完成8000多個(gè)自主維護(hù)的開源軟件包，催生了10多家廠商的商業(yè)發(fā)行版。

這是中國基礎(chǔ)軟件領(lǐng)域第一個(gè)真正意義上的“根社區(qū)”，雖然與20多年 歷史 的Debian、Fedora還有差距，但邁出了重要一步，對學(xué)術(shù)研究、技術(shù)研發(fā)、產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新來說，終于有了國內(nèi)主導(dǎo)的、可以長期積淀的新平臺(tái)。

同時(shí)，華為在遭遇安卓操作系統(tǒng)GMS（谷歌移動(dòng)服務(wù)）海外斷供之后，推出了鴻蒙操作系統(tǒng)HarmonyOS，并在開放原子開源基金會(huì)下啟動(dòng)開源項(xiàng)目OpenHarmony。

目前OpenHarmony短時(shí)間內(nèi)已經(jīng)吸引了國內(nèi)眾多廠商參與，也側(cè)面反映了國內(nèi)產(chǎn)業(yè)界對新一代萬物互聯(lián)操作系統(tǒng)的旺盛需求。盡管其在生態(tài)規(guī)模和技術(shù)完整程度方面與安卓仍有差距，但畢竟邁出了打造自主生態(tài)的第一步。

這相當(dāng)于為源代碼合理使用劃定了一個(gè)邊界，即合理使用僅限于接口，一旦深入到接口的實(shí)現(xiàn)代碼，則需要遵守相關(guān)許可。這對開源知識(shí)產(chǎn)權(quán)的法律界定具有重要參考意義。

今年5月，《2021中國開源發(fā)展藍(lán)皮書》重磅發(fā)布。它不僅系統(tǒng)梳理了我國開源人才、項(xiàng)目、社區(qū)、組織、教育、商業(yè)的現(xiàn)狀，并給出發(fā)展建議，而且為國家政府相關(guān)管理部門制定開源政策、布局開源戰(zhàn)略提供參考，為科研院所、 科技 企業(yè)以及開源從業(yè)者提供更多的案例參考和數(shù)據(jù)支撐。

而不論是開源軟件向圍繞開放指令集的開源軟硬件生態(tài)發(fā)展，還是開源有嚴(yán)格的法律邊界約束，抑或是國內(nèi)龍頭企業(yè)正嘗試通過開源 探索 解決“卡脖子”問題，且已經(jīng)取得了一定的效果……眾多案例都指向一個(gè)方向——開源趨勢不可阻擋。因?yàn)樗醋匀祟惙窒碇R(shí)、協(xié)同創(chuàng)造的天性，也是人類文明在數(shù)字時(shí)代薪火相傳的重要模式。

當(dāng)然，不可否認(rèn)的是，開源還存在很多問題，例如，開源軟件供應(yīng)鏈安全的問題。這里的安全既有傳統(tǒng)意義上軟件質(zhì)量、安全漏洞的問題，也有開源軟件無法得到持續(xù)有效維護(hù)的問題（如OpenSSL在出現(xiàn)HeartBleed問題時(shí)只有兩位兼職維護(hù)者，log4j出現(xiàn)問題時(shí)只有三位兼職維護(hù)者），更有大國競爭導(dǎo)致的“斷供”問題（如GitHub曾限制伊朗開發(fā)者訪問）。

隨著開源軟件向GitHub這類商業(yè)平臺(tái)的集中，這一問題會(huì)更加突出，甚至演變?yōu)橹卮箫L(fēng)險(xiǎn)。開源軟件這一本應(yīng)屬于全人類的智慧資產(chǎn)，可能變?yōu)閷?shí)施“長臂管轄”的武器。為了避免這一問題，開源代碼托管平臺(tái)、開源軟件構(gòu)建發(fā)布平臺(tái)等公共基礎(chǔ)設(shè)施需要“去中心化”。世界需要多個(gè)開源軟件基礎(chǔ)設(shè)施，以最大程度消除政治力量對開源社區(qū)的威脅。

對于中國來說，隨著開源軟件成為眾多科研、工業(yè)等重大基礎(chǔ)設(shè)施的重要支撐部分，開源軟件本身也要有一個(gè)基礎(chǔ)設(shè)施，具備代碼托管、編譯、構(gòu)建、測試、發(fā)布、運(yùn)維等功能，保證開源軟件供應(yīng)的安全性和連續(xù)性，進(jìn)而增強(qiáng)各行各業(yè)使用開源軟件的信心。

未來，核心技術(shù)創(chuàng)新與開源貢獻(xiàn)引領(lǐng)將成為國內(nèi)企業(yè)發(fā)展的新動(dòng)力，或?qū)⑽覈_源事業(yè)推向另一個(gè)高潮。

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