中國電子學會會士觀點

為充分發揮開放型、樞紐型、平台型的組織優勢，進一步促進學術交流，助力電子信息技術創新和產業進步，中國電子學會每年聯繫中國科學院、中國工程院部分院士，組織學會會士和青年科學家，針對電子信息技術快速發展的重點領域和前沿技術，撰寫研究報告，並提煉成“觀點”並經遴選，編撰成《中國電子學會會士觀點》，並在每年4月舉行的中國電子信息技術年會上發布，供學術界和產業界交流參考。

基本介紹

• 中文名：中國電子學會會士觀點
• 組織單位：中國電子學會

中國電子學會會士觀點（2018）

2018年1月在中國電子學會在其官方網站發布“關於邀請參加《中國電子學會會士觀點（2018）》編撰工作的函”，開始向中國電子學會會士徵集重點領域和前沿技術的“觀點”。

經過近3個月，3輪觀點稿件的徵集，共收到投稿49篇。初步篩選後，向專家委員會提交了13篇觀點進行評審把關，經多次修改審議，形成了11個關鍵技術和重要領域“觀點”。最後，經中國電子學會理事長、副理事長審議，形成10大觀點，並發布。並在第十三屆中國電子信息技術年會上發布，供學術界和產業界交流參考。

劉明院士發布《中國電子學會會士觀點》

專家委員會

主任委員：張 軍

委 員：李樹深 梅 宏 尹 浩 費愛國 劉 明 王沙飛 魏少軍

編委會

主 編： 劉 明

撰 稿： （以姓氏筆畫為序）

于海斌 馬小峰 王雲鵬 尤肖虎 尹 浩（清華） 吉訓明 呂衛鋒 劉光明 孫貽滋 周 旋 趙軍鎖

曹先彬 常 佳 潘建偉 魏少軍

觀 點 目 錄

微電子技術

量子信息技術

第五代移動通信（5G）技術

大數據技術

軟體定義

智慧醫療

無人駕駛交通系統

工業網際網路

區塊鏈

臨空信息網路

　　

一、微電子技術

微電子技術基於現代物理學發展而來，涉及半導體物理、材料、積體電路設計、超精細製造、超精密與超高密度微納組裝，不斷延續和拓展摩爾定律。微電子技術的主流是積體電路。

更高密度、更高性能、更低功耗、更低成本和更加安全可靠是微電子技術追求的主題。積體電路一直按照摩爾定律發展，每代技術比上一代技術密度提升100%，性能提升40%，而功耗下降50%。今天，積體電路工藝技術達到10納米，單個晶片集成250億隻電晶體，單片半導體存儲器容量超過64Gb。預計到2025年，積體電路工藝技術將沿著摩爾定律繼續微縮，特徵尺寸達到5納米；主流器件是FinFET；單個晶片集成500億隻電晶體；CPU運算能力達到每秒100萬億次浮點運算；單片存儲器容量超過512 Gb；但二維微縮（2D Scaling）技術潛力基本耗盡；多元件異質封裝技術興起。到2030年，三維微縮（3D Scaling）成為積體電路製造技術主流，繼續推動摩爾定律前行；主流器件將發生根本性變化，圍柵電晶體、負電容電晶體是重要的候選技術；積體電路的概念將被集成系統替代；微納尺度異質結構的高精度、高密度組裝將成為基礎技術。

微電子技術是當代信息領域的使能技術，全面支撐計算機、網路、通信和各類電子整機的發展，正在興起的人工智慧、類腦計算、量子通信、量子計算和自動駕駛等無一例外都離不開積體電路晶片，信息領域的科技發展在很大程度上有賴於微電子技術的突破和原始創新。

二、量子信息技術

量子信息技術包括量子通信、量子計算、量子精密測量等。量子通信是迄今唯一安全性得到嚴格證明的通信方式，可從根本上解決信息安全傳輸問題；量子計算具有強大的並行計算和模擬能力，為某些大規模計算難題提供了解決方案；量子精密測量可實現超越經典技術極限的測量精度，大幅提升導航、醫學檢測和引力波探測等的準確性和精度。

量子通信技術的發展路線是通過光纖實現城域量子保密通信網路，通過可信中繼、量子中繼、衛星中繼可實現廣域量子保密通信。量子計算技術通過新型量子結構及量子計算原理的探索，規模化量子比特的相干操縱，可率先突破專用量子模擬機，在處理若干複雜物理問題方面有望超越經典計算能力；如果突破可擴展的量子邏輯門等通用量子計算機關鍵技術，將有望實現可程式的通用量子計算機。基於量子精確操控的測量技術，可實現高精度、高穩定度的精密測量。

通過10至15年的努力，在量子通信方面，有望構建全球化廣域量子保密通信網路，實現量子密鑰分發網路和經典通信網路的無縫銜接；在量子計算方面，有望實現100個以上量子比特的相干操縱，對特定問題的求解能力超越經典超級計算機，為新材料設計和新能源開發等重大問題提供支撐；在量子精密測量方面，有望實現超高精度的光頻標與廣域時頻傳遞網，無需藉助衛星定位的高精度自主導航等重大技術突破。

三、第五代移動通信（5G）技術

第五代移動通信（5G）是面向2020年發展需求的新一代移動通信系統，為移動網際網路和物聯網的快速發展提供無所不在的基礎性業務能力，其主要目標可概括為“提高速率、增強寬頻、萬物互聯”。

5G具有高速率、廣聯接、低時延、高可靠等特點，是新一代移動通信技術發展的主要方向，是未來新一代信息基礎設施的重要組成部分。其關鍵技術主要涉及大規模天線陣列、超密集網路、新型波形復用與信道編解碼、全雙工通信、非正交多址技術、高頻段通信等。同時，為適應未來5G極為豐富的套用場景，也需要研究網路虛擬化與切片技術，將5G網路構建在雲計算平台上，通過計算與通信資源的隔離、動態調配與遷移，實現網路資源的智慧型調配。

目前，許多政府和企業都在加速布局5G網路，以迎接下一波科技浪潮。5G目前還處於標準制定、技術研發和測試階段，運營牌照、技術互操作性開放標準等都可能成為制約發展的障礙，但5G可以滿足未來移動網際網路流量迅猛增長的發展需求，使得移動通信更加具備通用技術和使能技術的特徵，其套用前景將非常廣闊。

5G將大幅提升移動網際網路和物聯網的整體水平，助推車聯網、物聯網、智慧城市、無人機網路等新興技術的發展, 為發展智慧型家居、建設智慧城市、構建智慧地球提供強有力的支撐；5G技術將進一步套用到工業、醫療、安全等領域，能夠極大地創造新價值、催生新理念，加速經濟社會的轉型升級，開啟人與物互聯、萬物互聯的新時代。

四、大數據技術

大數據泛指無法在可容忍的時間內用傳統信息技術和軟硬體工具對其進行獲取、管理和處理的巨量數據集合。大數據時代的到來，標誌著信息化在經歷以單機套用為主要特徵的數位化階段和以聯網套用為主要特徵的網路化階段之後，正在進入以數據深度挖掘與融合套用為主要特徵的智慧型化階段。

大數據對現有的信息技術體系提出了一系列挑戰，孕育著體系重構和顛覆式發展的新機遇。例如，需要在新的計算模式和新型計算機體系結構，通用大數據管理系統技術和定製化大數據套用系統使能技術，模式可定製的並行數據處理技術和平台，支持高維、流式、語義化的數據分析方法和端到端的數據分析工具，以及數據安全和隱私保護等方面持續的技術創新；需要發展支持海量數據高速傳輸和網路接入的寬頻、移動、泛在網路通信技術；更需要發展新型基礎器件並構建數據科學的理論基礎。另外，還需要主動適應軟硬體開源開放所帶來的產業生態重構；同時，配合數據的基礎性戰略資源地位，亟需從法律法規、標準規範、套用實踐和支撐技術等方面多管齊下，探索並構建完整的數據治理體系。

當前，一種新的經濟範式——“數字經濟”，正在逐漸成型。構建以數據為關鍵要素的數字經濟，運用大數據提升國家治理現代化水平、促進保障和改善民生，以及保障國家數據安全，是發展大數據事業的重點。

五、軟體定義

軟體定義是基於軟體的泛在性，利用數據時代軟體本身的算法、數據、認知一體化的特性，對物理產品和信息系統賦予套用功能和使用價值，是資訊時代滿足多樣化需求的有效手段，也是軟體基礎設施化的重要技術途徑。軟體定義的本質就是在基礎物理資源虛擬化的基礎上，通過管理任務可程式實現靈活、多樣和定製的系統功能，從而實現軟體對物理硬體設施與系統的“賦值”“賦能”和“賦智”。

軟體定義有三大特點：硬體資源虛擬化、系統軟體平台化、套用軟體多樣化。硬體資源虛擬化是指將各種硬體資源抽象化，打破其物理形態的不可分割性，以便通過靈活重組、重用發揮其最大效能。系統軟體平台化，實現對硬體資源統一管控、按需配置與分配，支撐面向不同套用需求和場景的多樣化、領域化、個性化的資源管理需求。在平台化系統軟體解決方案的基礎上，套用軟體不受硬體資源約束，系統將實現更多的功能、提供更為靈活高效和多樣化的服務。軟體定義概念正在“泛化”，正實現從單一資源的按需管控到全網資源的互連互通的躍變，支持縱向全棧式、橫向一體化的多維資源按需可程式，最終形成面向人機物融合套用的基礎設施架構。

軟體定義加速了軟體與硬體、裝備製造、行業套用的融合，催生了大量的新技術、新產品、新模式、新業態，促進了信息技術產業由單一技術、單一產品、單一模式向多技術、集成化、融合化、平台系統、生態體系的持續演化升級。“一切皆可程式”， 與數據科學和人工智慧技術深度融合，軟體定義將迅速引發各個行業的變革。

六、智慧醫療

智慧醫療是對傳統醫療的一種系統化改造，它利用先進的信息技術、人工智慧、感測器技術等實現醫療信息的智慧型化採集、轉換、存儲、傳輸、辯識，以及醫療業務流程的數位化，達到醫療的信息化與智慧型化。

智慧醫療的一個重要標誌是數據成為醫療的基礎性資源。近年來，利用大數據、人工智慧、機器學習技術，充分挖掘醫療大數據（包括影像數據、體外診斷數據和病理生理數據等）中具有醫療價值的信息，支持臨床的智慧型診斷、輔助治療和健康狀態評估等，推動智慧醫療成為醫學與信息學交叉的一個熱點研究方向。例如，利用高精度感測器，經過智慧型計算處理提取出有醫療價值的信號，對人體健康狀況進行提前感知和預判；利用多模態影像數據獲取、融合和關聯分析，提供全面準確的診斷依據，實現精準治療和輔助干預等。另外，醫療資源的整合，容納各類疾病特徵、病例、指標的大數據共享平台的建設，數據的共享和互聯互通，也是智慧醫療進一步發展面臨的挑戰。

智慧醫療極大地促進了醫學、信息、生物、材料等多學科融合，將在疾病診斷、輔助決策、健康管理等領域發揮重要作用。特別是，智慧醫療的發展將改變病患健康觀念，提高診治水平，節省醫療社會成本，是醫療向全生命周期健康管理轉化的關健技術，成為全面提升醫療衛生水平和大眾健康狀況的有效途徑。

七、無人駕駛交通系統

無人駕駛交通系統是以無人潛航器、無人船、無人車以及無人航空器和太空飛行器等新型載運工具為主體，具備駕駛操作無人化、運行管控自動化、載運平台共享化、運輸模式定製化等特點的新型交通運輸系統。面向無人駕駛的車聯網技術的快速發展，無人駕駛交通系統有望實現“駕駛零事故、交通零延誤、行駛零排放、出行零差異”等顛覆性願景。

無人駕駛交通系統融合了移動通信、導航定位、大數據、雲計算、雲控制、人工智慧等先進技術，涉及“感、傳、知、控、安”五大核心技術要素。具體包括：“海-陸-空-天”多維縱深空間感知技術；載運工具之間以及載運工具和基礎設施之間高頻寬、低延時、多粒度、富信息、高可靠數據傳輸技術；多源、多域、多態交通大數據的知識處理與動態決策技術；強非線性、強隨機性和高動態性條件下群體自組織控制技術；一體化交通信息安全檢測與主動防禦技術。

無人駕駛交通系統不僅會打破傳統載運工具產業鏈、技術鏈和價值鏈，還將推動交通運輸領域新技術持續創新與產業化發展，促進軍事交通、物流運輸、工業製造、娛樂服務等上下游產業的轉型升級。

八、工業網際網路

工業網際網路通過全球化的網際網路，將傳統工業系統與先進感測、高性能計算、數據分析以及控制技術融合，通過人機物的全面互聯，實現企業內部從感知到決策的垂直集成、上下游企業間的橫向互聯和產品全生命周期的管理，推動工業智慧型化發展，是企業實現智慧型製造的關鍵使能技術。

工業網際網路是落實“網際網路+先進制造業”戰略的重要抓手，其關鍵技術涉及網路、感測器、高性能計算、數據分析和智慧型控制等，主要發展趨勢是網際網路、物聯網和工業控制網路的深度融合。發展趨勢是採用雲計算和邊緣計算協同系統架構，感知和處理具有時空關聯特徵的物理信息，支撐數據驅動的工業知識獲取、傳播和高效利用，實現智慧型化製造；同時要綜合考慮信息安全和物理安全的一體化安全理念，在保障工業系統可用性的前提下，實現系統的保密性。

工業網際網路的發展，對傳統工業的升級換代具有革命性的影響，將會促進全球工業體系的重構，激發生產力進步，形成新興業態和新的套用模式。工業網際網路目前主要套用是作為企業智慧型化轉型重要抓手，通過對生產過程中各類數據的全面採集和分析，為各類工業設備提供生產效率最佳化、能耗管理和排程最佳化等方面的服務；未來將逐步向製造過程的智慧型互聯方向發展，支持個性化定製模式，實現製造產業鏈與價值鏈的重塑。

九、區塊鏈

區塊鏈是一種分散式賬簿技術，能夠實現安全、可靠的分散式協同計算。它有機結合數據結構、對等網路、共識算法和密碼學算法，形成對等節點的分散式存儲，並通過分散式的共識機制同步各節點數據。鏈上代碼（智慧型契約）是存儲與執行在分散式賬簿節點上的計算機代碼，在約定條件下被多個節點獨立執行並共識存儲執行結果。

區塊鏈的核心特性是不可篡改性和共享數據，這可保證鏈上代碼執行過程的可追溯，形成多方參與者之間的信任機制。基於區塊鏈與鏈上代碼的可信共享機制，在無需中心化數據匯集的情況下，就可使多方數據的共享、互操作形成良性信用體系；同時，實現數據所有權、使用權與執行權的分離，確保了數據擁有者對數據的控制。另外，鏈上代碼的編輯、驗證、執行技術，可以充分利用可交換數據，形成可交易的鏈上代碼“服務庫”，有助於推動數字社會服務尤其是多樣性的政府公共服務。

區塊鏈可以實現數據和價值跨平台、地域、系統、部門、業務、國境的有序流通，也可支撐有效的協同管理和服務。作為推動供給側改革的利器之一，這一技術的推廣套用將創造出全新的服務模式和商業模式，預計會在許多領域很快落地，並逐步探索出最優的套用模式。

十、臨空信息網路

臨空信息網路以空間運動平台（包括部署於20至100公里高空的臨近空間飛行器、無人機）為載體，實時獲取、傳輸和處理空間信息，向上可增強天基衛星系統，向下可補充陸基海基既有網路系統，實現空間信息網路全域覆蓋能力與局部通信、導航、監視增強能力的融合。

臨空信息網路在傳統天基、地基、海基節點之外，通過新的臨近空間飛行器和無人機節點的引入，其獨有的平台運動特性、組網特性以及多業務接入組網需求的特殊性也對空間信息網路的既有技術和運行體制帶來新的技術挑戰，需要解決異構網路的立體按需組網、空間信息的協同可靠傳輸、空間節點的多維複合運控等關鍵技術問題。

臨空信息網路具有持久留空、廣域感知等特點，而且具備布設方便、機動靈活、使用可靠、成本低廉的突出優勢，可以帶來空間信息網路局部增強、能力保持和服務強度上的改善和提升。臨空信息網路作為天空地一體化網路的重要組成部分，在先進通信、導航、格線、下一代網際網路（IPv6）和雲計算等技術的支持下，可支撐天臨空地海用戶的隨遇接入、可信傳輸、智慧型管理和按需服務，在科學觀測、應急救援、通信覆蓋、作戰指揮、遠洋航行等套用領域，對國家安全、國民經濟和人民生活有著積極深遠的影響。