信息技术发展极为迅速，近十年来，大数据、物联网、深度学习、区块链等具有较大影响的技术形态层出不穷，更多的新兴技术不断涌现。 同时，信息技术正在深刻改变着人类社会，其对人类福利的保障作用充分体现在新冠防治肺炎疫情中。 在世界经济下滑和当前疫情冲击的背景下，5G、人工智能等技术有望在今后几年成为更多行业的基础设施，像蒸汽机、电力一样大幅提高社会生产力。 鉴于近年来层出不穷的新技术、新挑战、新机遇，本文梳理了全球信息技术领域2017—2020年特别关注的7个热点趋势，包括相关的战略布局、重大进展、科技问题、未来方向等，以及相关的战略研究判断和政策
1人工智能主流技术迅速发展，许多人将推动人工智能的“第三浪潮”
国际主流的人工智能(AI )算法模型正在迅速发展，算法效率也在迅速提高。 例如，着名的AlexNet人工算法的效率约每16个月提高一倍，而其他典型算法的效率更快。 同时，这些主要算法模型的规模越来越大。 例如，在自然语言处理的领先模型中，参数规模最低达到了1亿个，最高达到了1.6兆个！
发达机构和有识之士已经着手推进人工智能的“第三浪潮”，其主要目标是突破第二代人工智能依赖大量高质量训练数据、可靠性不高、无法解释、情境联想推理能力不足等局限。 中国科技部科技创新2030—“脑科学与类脑研究”重大项目部署了类脑计算与脑机智能研究，中科院也在战略先导科技专项(类B )等项目部署/规划了脑认知与类脑前沿研究等相关研究。 清华大学开发的“天机芯”成功地融合了脉冲神经网络和人工神经网络。 美国国防部高级研究计划局(DARPA )投入20亿美元的巨额，大力推进“新一代人工智能”。 美国谷歌、Open AI等企业投入大量资源攻克难关的Intel公司将神经形态计算系统的规模提高到了1亿个神经元——达到小型哺乳动物大脑的水平。 卡内基梅隆大学、谷歌旗下的DeepMind公司等提高了人工智能系统在《德州扑克》 《星际争霸》等游戏中的游戏能力。
2开源芯片带来了新的机遇，DARPA推进后的zddcg时代“电子复兴”
随着万物互联、人工智能对芯片需求的多样化，基于RISC-V等开源指令集的开源芯片成为强大的新潮流。 美国、欧盟、中国已经积极展开部署，印度已将RISC-V确立为事实上的国家指令集标准。 目前，国际RISC-V基金会已有500多家机构会员，我国也成立了开放指令生态联盟。 国内外开源芯片运动的影响力越来越显著，有望成为未来芯片创新的重要基础。
美国、欧盟、韩国等重视后zddcg时代半导体产业发展的新途径，为了推进下一次电子革命相继展开了大规模的战略研究开发计划。 美国DARPA主导的“电子复兴计划”最具代表性，该计划于2017年启动，5年内投入15亿美元，围绕3D异构化集成、新材料与器件、特殊功能芯片、设计与安全四个重点研究方向展开技术攻关。 DARPA的意图是通过这个计划，让美国半导体产业实现划时代的创新，突破现有的技术局限，持续控制全球半导体的话语权。
3全球量子竞争加速，群雄竞争“量子优势”
2018年以来，中国、美国、欧盟等发达国家和地区进一步加大了对量子信息的支持力度。 同时，荷兰、俄罗斯、以色列等国相继加入，纷纷公布各自国家级量子发展战略，明显加快了世界量子竞赛。
科学研究界和产业界在量子秘密通信、量子计算方面持续取得了很大的进展。 特别是美国谷歌在2019年实现了标志性的“量子优势”，进一步刺激了各界对量子信息的重视和投资，大型企业和新创企业纷纷入局。 谷歌公司的“量子优势”工作证明了量子计算具有超过经典计算的潜力，但“随机数字采样”的任务没有实用性。 在这种情况下，美国IBM公司提出了更实用的测量标准——“量子体积”。 “量子体积”可以更好地考虑量子位数、量子电路深度、噪声误差、软件编译效率等因素，更能反映系统的真实性能和价值，因此可以作为未来量子计算发展的参考标准。
text-align: center;">4 脑机接口迎来“风口”，卫星互联网竞赛全面开启在脑机接口方面，近年来形成了基础研究支撑、军事应用牵引、科技突破驱动、产业机构助力的整体局面，创新链与产业链初步形成，目前正处于一个发展“风口”。美国“脑计划”、欧盟“人类大脑计划”、中国“脑科学和类脑研究”等大型基础研究项目为脑机接口研究取得关键性突破提供了有力支撑。DARPA 连续布局脑机接口重大项目，从军事应用需求方面快速推动相关技术进步。全球研究机构也在频繁取得技术突破。美国太空探索技术公司（SpaceX）、脸书公司（Facebook）等产业巨头与一批新创企业的入局将加速脑机接口的产业化进程。
在卫星互联网方面，已出现市场需求旺盛、技术趋于成熟、政策环境友好、大量企业参与的良好局面，世界卫星互联网竞赛全面开启。需要指出的是，在我国，卫星互联网已被列入新型基础设施建设范围，未来发展向好。
5 网络安全形势日益严峻，安全防范问题凸显
全球网络安全状况正在不断恶化，重大安全事件频发。例如：2017 年的 WannaCry 勒索病毒造成了全球性恐慌；区块链近年引发的安全事故已造成高达上百亿美元的损失；人工智能使得黑客攻击效率更高；5G 的复杂应用场景给物联网设备带来重大威胁。
新形势下的网络安全防范问题快速凸显。例如，新冠肺炎疫情期间我国生物安全实验室、世界卫生组织等受到的网络攻击暴增，远程办公软件 ZOOM 也曝出重大漏洞。在这些复杂形势下，被动式安全防范已难以支撑，主动式、智能化的安全防范技术愈发重要。
6 信息技术支撑重大科技发现作用愈发明显，信息技术“陷阱”不断涌现
在信息科技本身快速发展的同时，信息技术对重大科技发现的支撑作用也越发明显。例如，2020 年 11 月，谷歌公司旗下 DeepMind 公司人工智能系统 AlphaFold 2 在国际蛋白质结构预测竞赛（CASP）中破解了困扰生物学家 50 年的难题——蛋白质折叠问题，并基于蛋白质的氨基酸序列精确地预测了蛋白质 3D 结构，准确性可与冷冻电子显微镜、核磁共振或 X 射线晶体学等实验技术相媲美。
同时，信息技术（特别是人工智能）是把“双刃剑”。当前，人工智能技术本身存在局限性；同时，错误运用人工智能技术、数据对象存在瑕疵等因素，导致其应用于科研的“陷阱”问题不断涌现。例如，2019 年《自然》杂志报道了 2 项借助人工智能技术完成的材料研究和地震研究，却被人工智能专家发现在使用人工智能技术方面存在严重错误，导致其结果并不可信。新冠肺炎疫情在全球暴发后，国内外计算机科学家积极提出针对新冠病毒的人工智能解决方案。然而，其中很多方案缺乏临床经验或医学能力，或使用了有瑕疵的数据，对患者和医生没有任何帮助。
7 信息产业成强国博弈焦点，产业生态和创新生态正在重构
掌握信息产业核心竞争优势的国家和地区，正在围绕新一轮国际分工展开激烈的博弈。2018 年以来美国对我国及数十个国家发起贸易摩擦；同时，美国对我国高科技特别是信息技术领域采取“脱钩”政策，包括技术封锁、产业断供、市场禁入、人才断流、学术断交、全球围堵等举措。这严重破坏了相关方面的国际合作与交流，重创了全球产业链。重构相关领域产业生态和创新生态成为当前迫在眉睫的关键任务之一。
美国 2019 年对我国的限制重点主要与硬件相关，包括人工智能与机器学习、微处理器、机器人、量子计算、脑机接口、数据分析、先进计算、定位导航等；2020 年则扩展至软件领域，包括地理空间图像软件、点云分析软件、卫星图像分析软件、3D 空间技术分析软件等。在这些方向上，原有的全球产业生态和创新生态正在重构。
引用来源：
趋势观察：2017—2020年信息技术领域热点. 中国科学院院刊, 2021, 36(3): 364-366.
转载：世界科技研究与发展