四種技術(shù)造就未來(lái):大、智、移、云
現(xiàn)階段,“大智移云”成為信息技術(shù)新時(shí)代的特征。何謂“大智移云”?具體說(shuō)來(lái),“大”是指大數(shù)據(jù),“智”是指智能化、物聯(lián)網(wǎng),“移”是指移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng),“云”是指云計(jì)算。
知名市場(chǎng)調(diào)研機(jī)構(gòu)IDC曾經(jīng)發(fā)布的一份報(bào)告顯示,創(chuàng)新平臺(tái)分三個(gè)階段:1985年以前,全世界以計(jì)算機(jī)為創(chuàng)新平臺(tái);2005年以前,以互聯(lián)網(wǎng)為創(chuàng)新平臺(tái);到2020年之前,移動(dòng)寬帶、云服務(wù)、社交應(yīng)用和大數(shù)據(jù)將成為新的創(chuàng)新平臺(tái)。預(yù)測(cè)“大智移云”將支撐2020年全球信息產(chǎn)業(yè)收入的40%和增長(zhǎng)份額的98%。
信息技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ)是集成電路。30年來(lái),CPU運(yùn)行速度提高了100萬(wàn)倍,內(nèi)存價(jià)格下降到原來(lái)的1/45000,硬盤(pán)價(jià)格下降到原來(lái)的1/3600000。如果汽車價(jià)格以與硬盤(pán)同等的速率下降,那么今天我們買一輛新車只需要0.01美元。如果汽油性能以同樣的速度發(fā)展,那么現(xiàn)在1升汽油能夠使飛行器環(huán)繞地球飛行573圈,目前除信息技術(shù)外還沒(méi)有哪一種工業(yè)產(chǎn)品有如此高的發(fā)展速度。
當(dāng)然,現(xiàn)代信息技術(shù)發(fā)展也面臨一些挑戰(zhàn)。比如,在桌面CPU芯片領(lǐng)域,美國(guó)英特爾公司占領(lǐng)了90%的市場(chǎng),而中國(guó)還沒(méi)有實(shí)現(xiàn)規(guī)?;虡I(yè)應(yīng)用的桌面CPU芯片。現(xiàn)在集成電路進(jìn)入納米時(shí)代,投片費(fèi)與代工線的成本都非常昂貴,目前英特爾將CPU芯片產(chǎn)品做到14納米,生產(chǎn)線的投資高達(dá)150億美元。國(guó)內(nèi)最好的芯片企業(yè)中芯國(guó)際集成電路制造有限公司目前的產(chǎn)品水平為28納米,還落后英特爾一兩代。
另外,現(xiàn)在有一種趨勢(shì),一些集成電路裝備生產(chǎn)公司被國(guó)外代工線收購(gòu),將來(lái)可能沒(méi)有獨(dú)立的代工線裝備供應(yīng)商。如果這樣,那未來(lái)我們面臨的挑戰(zhàn)會(huì)更大。隨著光刻線條間隔越來(lái)越細(xì),基于CMOS集成電路的摩爾定律因功耗和代工線的成本可能走到盡頭,亟待新材料、新工藝的突破。
中國(guó)集成電路市場(chǎng)占全球一半,但中國(guó)自行設(shè)計(jì)生產(chǎn)的集成電路產(chǎn)品只能滿足20%的市場(chǎng)需求。2014年我國(guó)進(jìn)口集成電路2176億美元,數(shù)額略低于原油(2283億美元),而在前幾年,我國(guó)的集成電路進(jìn)口額均高于原油。在這樣的背景下,中國(guó)下決心設(shè)立集成電路基金,要改變集成電路發(fā)展的被動(dòng)狀態(tài)。
軟件定義一切。軟件從互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境發(fā)展到普適計(jì)算環(huán)境,用戶數(shù)量和復(fù)雜度劇增,軟件的應(yīng)用無(wú)所不至。1972年阿波羅登月飛行器軟件僅有4K代碼,如今華為傳感器是10K代碼,日本高鐵的列控軟件有數(shù)百萬(wàn)行代碼,奔馳新出的高檔汽車軟件規(guī)模達(dá)到1億行代碼,空客飛機(jī)軟件則有10億行代碼,PC的Windows7操作系統(tǒng)有3000萬(wàn)行代碼,蘋(píng)果IOS和安卓手機(jī)操作系統(tǒng)軟件也有上百萬(wàn)行代碼,軟件的規(guī)模越來(lái)越大。
但對(duì)中國(guó)來(lái)說(shuō),軟件也是軟肋。微軟基本壟斷了PC操作系統(tǒng),蘋(píng)果的IOS和谷歌的安卓幾乎瓜分了手機(jī)操作系統(tǒng)市場(chǎng)。蘋(píng)果最關(guān)鍵的創(chuàng)新是在IOS操作系統(tǒng)上的AppStore,它承載了上百萬(wàn)種應(yīng)用,實(shí)現(xiàn)內(nèi)容與終端捆綁,形成以IOS為核心的生態(tài)系統(tǒng)。與此相對(duì)的是諾基亞,向智能手機(jī)的轉(zhuǎn)型反應(yīng)遲鈍,向移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展行動(dòng)不力,多年的手機(jī)霸主竟沒(méi)有打造起自己的手機(jī)生態(tài)系統(tǒng),終于退出手機(jī)市場(chǎng)?,F(xiàn)在中國(guó)不是做不出手機(jī)操作系統(tǒng),而是如何吸引現(xiàn)有的超過(guò)百萬(wàn)種應(yīng)用嫁接于其上,沒(méi)有豐富的應(yīng)用就沒(méi)有用戶體驗(yàn)。
計(jì)算能力的演進(jìn)。其經(jīng)歷了從20世紀(jì)50年代的大型計(jì)算機(jī),到60年代的小型計(jì)算機(jī),再到80年代的個(gè)人計(jì)算機(jī),90年代的筆記本電腦,2010年代的移動(dòng)智能終端。世界上第一臺(tái)電子計(jì)算機(jī)1946年發(fā)明,占地170平方米,性能不及現(xiàn)在的計(jì)算器。1956年美國(guó)航天局用500萬(wàn)美元購(gòu)買了一臺(tái)當(dāng)時(shí)最好的計(jì)算機(jī)cray-1,其性能不如2012年價(jià)值400美元的iPhone4。1985年美國(guó)國(guó)防部更新了超級(jí)計(jì)算機(jī)cray-2,其功能不及現(xiàn)在的ipad2。1997年1GB閃存卡的價(jià)格是7992美元,現(xiàn)在只有25美分。這些演進(jìn)都是摩爾定律帶來(lái)的。
超級(jí)計(jì)算機(jī)能力“十年千倍”。現(xiàn)在中國(guó)的天河2號(hào)超級(jí)計(jì)算機(jī)能力是cray-1的4億倍,其持續(xù)計(jì)算峰值每秒33.86千萬(wàn)億次,已經(jīng)連續(xù)6次蟬聯(lián)全球最快的計(jì)算機(jī),它使用了312萬(wàn)個(gè)CPU核,1.6萬(wàn)個(gè)計(jì)算機(jī)節(jié)點(diǎn),但芯片主要來(lái)自英特爾公司,正在研發(fā)的新一代的天河計(jì)算機(jī)將要基于自主開(kāi)發(fā)的芯片。
云計(jì)算“無(wú)所不容”。隨著信息化的發(fā)展,每一個(gè)單位自建信息化系統(tǒng)是不經(jīng)濟(jì)的,不如把自己的數(shù)據(jù)放在第三方公司的服務(wù)器上,第三方公司把它的基礎(chǔ)設(shè)施當(dāng)成服務(wù)來(lái)出租。第三方公司還可同時(shí)提供一些軟件工具供租用單位開(kāi)發(fā)自己所需的軟件。
對(duì)于大多數(shù)中小企業(yè)來(lái)講,有工具也并不一定具備軟件開(kāi)發(fā)能力,不妨直接租用第三方公司的軟件。這里的第三方公司就是云計(jì)算平臺(tái)公司,它還可以提供各種各樣的數(shù)據(jù)以及數(shù)據(jù)挖掘的工具以供租用。比如阿里巴巴是一家電子商務(wù)公司,可是現(xiàn)在它要向亞馬遜學(xué)習(xí),成為云計(jì)算服務(wù)公司,要賣云計(jì)算服務(wù)器,還賣云計(jì)算的解決方案,提供云計(jì)算的服務(wù)。
移動(dòng)終端的演進(jìn)。我們的手機(jī)早年只能聽(tīng)語(yǔ)音,現(xiàn)在則可以觸摸、感知?,F(xiàn)在智能手機(jī)就是計(jì)算機(jī),過(guò)去通信公司做手機(jī),現(xiàn)在計(jì)算機(jī)公司賣手機(jī)。智能手機(jī)還嵌入大量傳感器,與云端的連接使手機(jī)具有部分人工智能,可以手勢(shì)輸入、語(yǔ)音搜索和語(yǔ)音翻譯等。
中國(guó)現(xiàn)在生產(chǎn)全世界70%的手機(jī),但是蘋(píng)果和三星兩個(gè)企業(yè)占了全世界手機(jī)利潤(rùn)的90%。2015年第一季度,蘋(píng)果和三星的利潤(rùn)占全世界手機(jī)利潤(rùn)的103%,這意味著其他公司的利潤(rùn)總和是-3%,大部分手機(jī)廠商受高通公司專利制約而虧損。
移動(dòng)通信的換代發(fā)展。第一代移動(dòng)通信的基站利用頻率區(qū)分用戶,即頻分多址,2G的GSM是時(shí)分多址,3G的CDMA是碼分多址,現(xiàn)在的4G采用正交頻分多址技術(shù),把頻率、空間和時(shí)間的復(fù)用因素都利用起來(lái)。這么多年來(lái)移動(dòng)通信幾乎按照十年一代發(fā)展,每一代的峰值速率提高一千倍。
目前國(guó)際上已經(jīng)開(kāi)始5G標(biāo)準(zhǔn)化的研究,5G的用戶體驗(yàn)速度是4G的十倍,連接密度是4G的10倍,峰值是4G的近百倍,用戶體驗(yàn)速率100兆,峰值速率20G,這是一個(gè)很大的飛躍。中國(guó)5G擬于2020年商用。 5G的核心技術(shù)是超密度的組網(wǎng)、大規(guī)模天線陣、全頻譜接入、新型的多址技術(shù)等。5G既要適應(yīng)高速寬帶又要適應(yīng)物聯(lián)網(wǎng)的海量連接,新需求推動(dòng)5G網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)革新,基于SDN(軟件定義網(wǎng)絡(luò))和NFV(網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化)依據(jù)邏輯功能分離為接入、轉(zhuǎn)發(fā)和控制三個(gè)平面。
傳統(tǒng)路由器節(jié)點(diǎn)的控制功能和傳送功能放在一起,路由器按照最短的路徑優(yōu)先原則轉(zhuǎn)發(fā)IP包,不考慮是否全局最優(yōu)?,F(xiàn)在的SDN把各節(jié)點(diǎn)的控制功能抽出來(lái)集中成為網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng),在網(wǎng)絡(luò)控制下路由器只承擔(dān)轉(zhuǎn)發(fā)任務(wù),這是集中控制和全局優(yōu)化,適應(yīng)大數(shù)據(jù)情境下網(wǎng)絡(luò)的流量的時(shí)空突發(fā)性。在SDN技術(shù)方面,美國(guó)的IT企業(yè)已經(jīng)提前布局,并且在標(biāo)準(zhǔn)化方面占了主導(dǎo)地位。
下一代的互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展有兩條路線,一種是基于IPv6的演進(jìn)路線,一種是全新的革命路線。美國(guó)率先開(kāi)展下一代互聯(lián)網(wǎng)的研究,中國(guó)期待在下一代互聯(lián)網(wǎng)彎道超車的機(jī)遇。美國(guó)網(wǎng)民人均有6.34個(gè)IPv4地址,中國(guó)網(wǎng)民人均0.5個(gè)。中國(guó)沒(méi)有足夠的互聯(lián)網(wǎng)地址,向IPv6發(fā)展是必然的選擇,但是往IPv6過(guò)渡還有很多的技術(shù)挑戰(zhàn)。
與中國(guó)IPv4地址嚴(yán)重不足和美國(guó)IPv4地址十分富裕的情況相反,中國(guó)目前IPv6地址的使用量只有美國(guó)的8.6%,美國(guó)IPv6的流量在2015年第二季度已占到全網(wǎng)流量的19%,顯然美國(guó)的IPv6進(jìn)程已經(jīng)走在中國(guó)前面,中國(guó)在下一代互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展方面難得的與發(fā)達(dá)國(guó)家?guī)缀跆幱谕黄鹋芫€的機(jī)會(huì)眼看又會(huì)喪失,中國(guó)需要加快IPv6的部署。在向下一代互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展中,需要研究DNS(域名服務(wù)器)的新體系,目前IPv4全球13個(gè)根服務(wù)器沒(méi)有一個(gè)在中國(guó),在IPv6體制上怎么解決域名根服務(wù)器的問(wèn)題提上議事日程,爭(zhēng)取根服務(wù)器落戶中國(guó),以提升中國(guó)在互聯(lián)網(wǎng)中的話語(yǔ)權(quán)和安全感。
互聯(lián)網(wǎng)的寬帶化發(fā)展促進(jìn)了光纖通信技術(shù)進(jìn)步。光纖通信容量20年增長(zhǎng)了1萬(wàn)倍,現(xiàn)在單纖容量已經(jīng)做到了50Tbps,目前干線傳輸還沒(méi)有哪一種技術(shù)有光纖這么大的容量,而且光纖還有很大的發(fā)展空間。
中國(guó)在光纖光纜產(chǎn)業(yè)上發(fā)展很快,中國(guó)的光纖光纜產(chǎn)能占全世界一半,中國(guó)每年的光纖光纜市場(chǎng)也消耗了全世界一半的產(chǎn)能。我們可以生產(chǎn)光纖、光纜和光纖的預(yù)制棒,但是上游的高純度玻璃管還需要進(jìn)口,另外,高端的光電子器件仍依賴國(guó)外的產(chǎn)品。
2015年電信運(yùn)營(yíng)商在提速降費(fèi)方面做了大量工作,寬帶發(fā)展?fàn)顩r有了改觀,但我們的寬帶在國(guó)際上還是落后的。中國(guó)網(wǎng)民的人均國(guó)際干線帶寬水平在2015年僅為7.84kbps,不及全球平均水平的1/7,寬帶化提速降費(fèi)還面臨很大的挑戰(zhàn)。
去年9月份在西雅圖舉辦的第八屆中美互聯(lián)網(wǎng)論壇上,習(xí)近平主席會(huì)見(jiàn)了與會(huì)的主要互聯(lián)網(wǎng)企業(yè),參加會(huì)見(jiàn)的中國(guó)15家公司的總市值(包括估值)僅是參加會(huì)見(jiàn)的11家美國(guó)公司的1/4,還不如美國(guó)蘋(píng)果公司一家多,我們?cè)诋a(chǎn)業(yè)技術(shù)水平上與先進(jìn)國(guó)家大有差距。
網(wǎng)絡(luò)安全問(wèn)題需要警鐘長(zhǎng)鳴。網(wǎng)絡(luò)安全涉及網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施安全、內(nèi)容層面的安全和被控制執(zhí)行層面的安全,即航空、鐵路和電力以及銀行等重要基礎(chǔ)設(shè)施的安全。去年6月份,國(guó)家計(jì)算機(jī)病毒應(yīng)急處理中心報(bào)告稱,2014年我國(guó)計(jì)算機(jī)、手機(jī)感染病毒的比例分別達(dá)63.7%和31.5%。
2015年第二季度和2014年同期相比,分布式的拒絕服務(wù)攻擊增加了132%。現(xiàn)在手機(jī)的安全問(wèn)題更大,手機(jī)有用戶身份,可以定位跟蹤,還涉及銀行賬號(hào),但又不可能像PC那樣內(nèi)置功能完善的防病毒軟件。
騰訊的安全實(shí)驗(yàn)室報(bào)告,2015年手機(jī)病毒包新增了一千多萬(wàn)個(gè),是2014年的十倍。2014年我國(guó)31.3%的移動(dòng)用戶遭遇個(gè)人信息泄露。ITU(國(guó)際電信聯(lián)盟)在2015年4月公布的全球網(wǎng)絡(luò)安全指數(shù)顯示,美國(guó)得分0.824,位居第一;中國(guó)得分0.4412,位列第49名。
在信息技術(shù)與產(chǎn)業(yè)發(fā)展中,我們還面臨頻譜資源的挑戰(zhàn)。ITU評(píng)估報(bào)告指出,到2020年全球移動(dòng)通信頻率缺口1GHz?,F(xiàn)在地面廣播電視被有線電視和互聯(lián)網(wǎng)電視分流,城市的無(wú)線廣播電視利用率很低。據(jù)一些城市統(tǒng)計(jì),無(wú)線廣播電視的頻譜利用率不到5%。而且電視數(shù)字化后單個(gè)頻道可以同時(shí)傳送6套標(biāo)清節(jié)目或1套高清節(jié)目,模數(shù)轉(zhuǎn)換后保留35個(gè)頻道,還可以承載210套標(biāo)清電視,是現(xiàn)有47套模擬節(jié)目的4.4倍,從而可以騰出96MHz帶寬。
移動(dòng)通信蜂窩小區(qū)的覆蓋面積在使用700MHz頻率時(shí)是現(xiàn)在4G使用的2.6GHz頻段的5倍,成本可下降2/3。2013年已有美國(guó)等25個(gè)國(guó)家把廣電模數(shù)轉(zhuǎn)換后騰出的700MHz部分頻段經(jīng)拍賣重新分配給移動(dòng)通信。中國(guó)頻率資源的重新分配需要靠體制改革才能推動(dòng)。
總結(jié)
綜上所述,大數(shù)據(jù)、智能化、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)和云計(jì)算相結(jié)合的“大智移云”,代表了信息技術(shù)發(fā)展新階段的時(shí)代特征?!盎ヂ?lián)網(wǎng)+”開(kāi)拓了信息技術(shù)應(yīng)用空間,凸顯了作為經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)新引擎的作用。在核心信息技術(shù)方面,我們還沒(méi)有擺脫受制于人的局面,寬帶提速降費(fèi)壓力很大,信息安全形勢(shì)嚴(yán)峻,頻譜資源面臨挑戰(zhàn)。下一步應(yīng)當(dāng)努力的方向則是:狠抓改革攻堅(jiān),突出創(chuàng)新驅(qū)動(dòng),強(qiáng)化企業(yè)主體,建設(shè)網(wǎng)絡(luò)強(qiáng)國(guó)。
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