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现代信息科技的发展与产业变革

放大字体  缩小字体 发布日期:2013-11-13  来源:中国人大网  作者:邬贺铨  浏览次数:1422
核心提示:近半个多世纪以来,以集成电路、计算机、互联网、光纤通信、移动通信的相继发明和应用为代表,信息技术的发展深刻影响了人们的工作和生活。目前又面临移动互联网、物联网、大数据、云计算为代表的新一轮的信息化浪潮,将重塑信息产业生态链,推动信息化与工业化深度融合,拉开新产业革命的序幕,对经济和社会及全球竞争格局将产生深刻的影响。
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尊敬的委员长、各位副委员长、秘书长、各位委员:

近半个多世纪以来,以集成电路、计算机、互联网、光纤通信、移动通信的相继发明和应用为代表,信息技术的发展深刻影响了人们的工作和生活。目前又面临移动互联网、物联网、大数据、云计算为代表的新一轮的信息化浪潮,将重塑信息产业生态链,推动信息化与工业化深度融合,拉开新产业革命的序幕,对经济和社会及全球竞争格局将产生深刻的影响。

一、加快我国信息科技发展的现实意义

(一)信息产业成为国民经济的支柱产业


信息产业(含电子产品制造与软件及电信服务)在不少国家都已成为国民经济的支柱产业。2000-2004期间欧盟经济增长的一半是由信息通信产业贡献[1]。信息产业增加值占GDP的比例在2008年美国为6.4%,日本为6.9%,韩国为7.2%[2]。中国近十年此值在5%-7.5%之间,2012年为6.25%,中国信息产品出口占我国外贸1/3以上。

(二)信息技术的辐射带动作用

信息技术作为通用性技术渗透率高和外部性强,对其他产业和社会发展有很强的带动作用和辐射效应。2010年互联网经济给G20国家贡献GDP的4.1%,给G8加上韩国、瑞典、巴西、中国和印度共13国贡献GDP总量的3.4%和增量的20%[3]。宽带普及率每增加10%,GDP可增加1.3%[4](世界银行估计对中低收入国家和高收入国家分别是1.38%和1.21%[5])。2011年对经合组织(OECD)33个国家的研究得出GDP会随宽带接入速率的加倍而增加0.3%[6]。Vodafone公司对1996-2003年一些国家移动通信与经济发展的关联做过调查分析,得出移动通信普及率增加10%,人均GDP增加0.6个百分点(对发展中国家将是0.8-1.2个百分点)[7]。对74个国家1995-2010年的情况统计,发现移动通信普及率提高10%,全要素劳动生产率增加4.2个百分点,2008-2011年对96个国家统计,在总的移动通信普及率不变但随着2G用户替换为3G而使3G普及率提升10%的情况下,人均GDP的平均年增长率将提高0.15个百分点,对14个国家统计若移动数据的使用加倍,人均GDP的平均年增长率将提高0.5个百分点[8]。

信息通信技术支撑节能降耗。在电网、建筑、物流、汽车等行业应用信息技术将减少对能源的消耗和提高能源转换效率,按照《Smart2020》报告,信息技术的使用所贡献的节能效果是信息技术产品自身耗能的五倍,可以减少2020年二氧化碳排放的15%[9]。据推算,2011年通过淘宝网进行的交易相比传统模式减少了235.8万吨标准煤的使用。

信息化对就业有积极的贡献。据美国布鲁金斯学会的研究,美国每个宽带制造岗位和每个宽带服务业岗位分别能够产生2.91个和2.52个其他新工作岗位,宽带普及率每增加一个百分点,各州的年就业率就可增长0.2%-0.3%[10]。截至2012年底,阿里巴巴国际和国内交易市场分别拥有280万和850万个企业商铺,拥有小企业业务注册用户7770万名,淘宝网帮助数百万人实现直接就业。富士康在中国大陆就提供了130万个工作岗位,其中主要是农民工。今年年初人力资源和社会保障部报告,我国网络创业就业累计新增岗位上千万。

《2013全球信息技术报告》提出,尽管处在不利的全球经济环境,数字化还是使2011年的世界GDP提升了1930亿美元,新增就业600万人,其中发展中国家占新增GDP的71%和就业的94%[11]。

(三)新时期信息技术的战略地位

在国际金融危机后各国对依靠科技发展经济更加重视,信息技术的高增长性、带动性和低碳性以及在非传统安全中的重要角色更显突出,信息技术被寄予厚望。国外学者认为大数据时代、智能化生产和无线网络革命将引领科技繁荣[12],IDC公司提出信息技术已从计算机和互联网这两个平台发展到移动宽带、云服务、社交应用和大数据为标志的第三平台,并预测到2020年信息产业收入的40%和增长的98%将由第三平台的技术所驱动[13]。

为了抢占信息技术新的制高点,一些国家纷纷出台国家战略,最近两年美国出台了《国家宽带计划》、《大数据研究和发展倡议》和《脑科学计划》等,欧盟2010年3月公布的《欧洲2020战略》将以知识和创新为基础的智慧增长摆在首位,优先发展信息技术,韩国的“2025年构想”的重点领域也是信息技术领衔。全球有146国家都制定了加速发展宽带的国家战略或规划,我国国务院在今年8月发布了《“宽带中国”战略及实施方案》,成为这一高潮的响亮尾声。

习近平主席今年三月在全国政协十二届一次会议科协、科技界委员联组会上作了重要讲话,指出“当今世界,新科技革命和全球产业变革正在孕育兴起,新技术突破加速带动产业变革,对世界经济结构和竞争格局产生了重大影响”。习主席从新一代信息技术、新能源、绿色经济和生物技术四方面概括了世界科技发展的趋势,指出“移动互联网、智能终端、大数据、云计算、高端芯片等新一代信息技术发展带动众多产业变革和创新”。“面对世界科技发展新趋势,世界主要国家纷纷加快发展新兴产业,加速推进数字技术同制造业的结合,推进‘再工业化’,力图抢占未来科技和产业发展的制高点”。习主席的讲话阐明了新一代信息技术的特征及其带动产业变革创新的战略作用。

(四)我国发展信息技术的紧迫性和重要性

改革开放以来我国信息技术和产业快速发展,在通信设备、计算机、电信运营和互联网服务等方面涌现了产业规模位居世界前列的一批企业,但自主创新能力不足,产业大而不强,而且我国城乡差距大,信息化应用总体水平还不高。世界经济论坛的2013年《全球信息技术报告(GITR)》用网络就绪指数(NRI)来评价各国的信息化水平,在所列的144个国家和地区中我国位于第58位,比2012年还落后7位。国际电信联盟在《衡量2013信息社会发展》的报告中用信息通信技术发展指数(IDI)评价固定与移动接入及宽带使用状况,我国2012年在157个国家和地区中名列第78位。总的来说我国信息化状况的世界排名与我国的社会经济地位不相称。

发达国家是在工业化、城市化完成之后才开始信息化,我国信息化与工业化、农业现代化和城镇化同时进行,这既是挑战也是机遇。与消费者的信息产品和服务应用相比,我国在信息化与工业化融合方面差距更大。从前述的一些统计分析数据看,信息化对发展中国家的效果比工业化国家更显著,跨越发展可以少走弯路。但另一方面信息技术换代很快,一两年的差距就意味着落后一代,发达国家会利用所掌握的先机扩大这一差距。在传统的彩管电视时代,我国企业经过多年努力站在全球领先位置,但到了平板电视时代,又回到跟踪的行列;在功能手机时代,我国的手机企业占领了国内中低端市场,在智能手机时代,国产手机的操作系统则全是舶来品。

当前信息技术发展呈现一些新趋势,预示比过去有一个更快和更大的发展,我们必须高度重视、争取弯道超车。我国当前转变经济增长方式打造中国经济发展的升级版需要更多依靠科技进步,现代信息技术将是重要的抓手。党的十八大报告提出“建设下一代信息基础设施,发展现代信息技术产业体系,健全信息安全保障体系,推进信息网络技术广泛运用”,推动信息化与工业化深度融合,促进四化同步发展。

二、信息科技的发展

(一)信息技术的基础及发展


集成电路是信息产业的基础。自1959年集成电路发明以来,几乎每18个月集成电路上的晶体管数就能加倍,这一发展速度被称为摩尔定律。 2011年一个CPU芯片上的晶体管数已多达20亿个,与1982年相比,CPU性能提高一万倍,内存价格下降4.5万倍,硬盘价格下降360万倍。目前商用芯片的线宽最好水平国外是22纳米,我国是40纳米,还相差两代。线宽每缩窄0.7倍,集成电路代工线的投资要增加1.5倍,22或20纳米生产线的投资就高达上百亿美元的规模,这既是技术密集也是资金密集的产业。随着半导体技术逐渐逼近硅工艺尺寸极限,集成电路进入“后摩尔时代”,期待在材料和工艺上有革命性的突破才能继续保持以往的发展速度。

计算机是20世纪的重大发明。电子数字计算机发明于1946年,第一台占地170平方米,其计算能力仅相当于现在的计算器。直到集成电路出现后,计算机性能和成本才开始达到规模应用的需要。1980年PC机出现开创了计算机大众化时代,从笔记本电脑到平板电脑向着轻薄化和可携带性演进,去年400美元的iPhone4手机的性能已全面超越美国国防部(NASA)1975年价值500万美元的超级计算机Cray-1,iPad2则超过了1985年的超级计算机Cray-2。TOP500的超级计算机平均性能大约十年提高了一千倍,现在中国的天河2号超级计算机的能力是Cray-1的4亿倍,其实际峰值(每秒33.86千万亿次)成为目前全球最快的计算机,它使用了38.4万个CPU核,但大量的芯片还来自英特尔公司。一些复杂的科学或工程问题需要调用不止一个超级计算机,多个超算机可以是几何分布的,甚至不属于同一单位,这种情况称为网格计算,再进一步发展则是公用计算,计算任务的提出和使用者无需关心计算资源的归属和位置,只是按需使用和付费即可,这一概念的延伸和商业化实现催生了云计算。

软件伴随着计算机而发展。软件的运行环境从单机发展为网络,用户数量和复杂度剧增。早期的阿波罗登月飞行器软件仅有4000行代码,现在波音飞机的飞行管理软件达到100万行代码,空客机舱通信和控制软件有500万行代码,雪佛兰、奔驰新车的软件规模也超过1000万行,Windows操作系统超过3000万行代码,智能手机的安卓操作系统也有上百万行代码。为应对软件的复杂性和可信性,软件从面向对象设计发展到面向认证设计,以提高编程质量,同时软件加速向开源化、网络化、服务化和语义化方向发展。

(二)传输技术的进展

光纤的发明为通信做出历史性贡献。1966年美籍华人高琨先生理论上证明了光纤的传输能力,70年代后期光纤通信进入商用,实用传输能力几乎按照十年千倍的速度在提升。采用数字时分复用技术,光纤单波长商用可传送的最高速率目前为100Gbps(吉比特每秒),在此基础上再利用波分复用技术,可同时传送160个波长,单纤的传输容量达到16Tbps(太比特每秒),等效2亿条电话信道。光纤不仅在干线网也在接入网广泛使用,百兆到户在技术上已不是问题。目前中国的光纤光缆产能和市场规模均占全球的一半,成本也迅速下降,单根裸纤每公里报价低到53元,有力地推动了宽带化的发展。

广播电视的数字化。首先体现在基于光纤或同轴电缆上的有线电视,随后地面无线广播电视也开始数字化进程,目前发达国家基本完成了广播电视的模数转换。数字化后可以采用高效的压缩编码,原来传送一个模拟电视节目的频带现可传送至少6套标清数字电视节目,频谱利用率大大提升。电视传输技术的数字化以及双向化为三网融合创造了条件,内嵌操作系统智能电视的出现,提供了电视、电脑和手机之间的三屏互动便利。基于集成电路工艺制造的平板电视显示屏迅速取代原来的阴极射线管,实现了电视机的换代。

蜂窝通信技术的发明开启了无线技术应用到公众移动通信领域的时代。移动通信从80年代的第一代移动通信(1G)到我国今年将要启动的4G,业务能力从话音到数据再到多媒体、从窄带到宽带、从慢速移动到高速移动,体制上从模拟到数字、从电路交换到IP交换,复用方式从频域到时域以及多种复用技术的结合。移动通信的发展历程几乎十年一代,峰值速率每十年提高近千倍,主要是利用了更宽的频带,同时频谱利用率也不断提高。值得提出的是从3G开始,中国有自主知识产权的TD-SCDMA取得了与欧美主导的国际标准同等地位,它将时分复用技术与码分多址(CDMA)技术结合,还采用了与欧美主导的频分双工(FDD,以频段来区分上下行)不同的模式,我国提出以时分双工(TDD)方式在同一频段但不同的时隙分开来与去两方向的通信,适于互联网通常的上下行不对称的应用。4G也分为FDD与TDD两大系列,由我国主导的TD-LTE成为4G两大国际标准之一。4G峰值速率在高速运动状态达到100Mbps,在低速移动状态可达1Gbps。从今年起国际电信联盟(ITU)开始启动第五代移动通信(5G)的标准研究,5G目标是峰值速率在高速运动时为10Gbps,低速运动时为50Gbps,频谱效率较4G要提高10倍,5G将使移动互联网的用户上网更快体验更好,还拓展了移动通信在行业应用的空间。

(三)网络技术的演进

互联网的发明和应用标志着人类进入信息社会。1969年发明的互联网在开始时仅仅是一个收发邮件的联系平台,自1990年WWW发明后互联网成为浏览和下载文件的平台,互联网也因其方便性而迅速普及,近十年来IP电话、博客、微博等应用相继出现,互联网成为交互平台。目前全球互联网普及率达到39%,中国为44%,发达国家为70%。互联网的发展超越了设计的初衷,原来只考虑传固网非实时的数据,现在需要支持固网或移动终端的话音和视频,互联网的发展面临可扩展性、可管理性、移动性、泛在性和安全性等挑战。首先要解决互联网地址不足问题,美国平均每个网民有5个以上的IPv4地址,而中国平均每个网民仅有0.5个IPv4地址,现在IPv4地址已分配殆尽,转向地址数量足够多的IPv6地址是必然的选择。不过仅有IPv6还不能解决互联网的问题,不少国家都在开展以宽带、移动、泛在、安全为目标的下一代互联网的研究和试验,已经提出一些技术方案,可分为演进型与革命型两条路线,前者基于IPv6开展创新研究,后者希望在一张白纸上重新设计互联网。在中国下一代互联网示范工程(CNGI)项目支持下,我国建成了全球最大规模的IPv6网络,在下一代互联网的国际标准上开始有了话语权。

 
 
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