作者/ 迎九 《電子產品世界》編輯

摘要：在3月23日南京舉行的“2017中國半導體市場年會暨第六屆中國集成電路產業創新大會”上，中國工程院院士鄔賀銓介紹了ICT演進與創新的三個方面：ICT技術的新時代;無線寬帶的新技術;網絡技術的新進展。

ICT技術的新時代——大智物移云

　　我們現在進入了一個“大智物移云”的時代，即大數據、智能化、物聯網、移動互聯網和云計算。現在是一個計算無處不在、軟件定義一切、網絡包容萬物、連接隨手可及、寬帶永無止境、智慧點亮未來的時代。

　　去年是計算機應用的60周年、人工智能概念提出的60周年、光纖通信發明的50周年、摩爾定律提出的50周年、蜂窩移動通信應用的40周年、互聯網WEB技術的25周年。 上述技術的融合發展，現在到了一個換代發展的新起點。

　　集成電路

　　集成電路(IC)已經有60年的歷史，目前來看，通過片上系統(SoC)，以及SoC和SIP(堆疊封裝)兩者結合，集成電路還在繼續發展。通過一些新技術，諸如自旋螺旋器件、碳基器件等，集成電路技術在走向“后摩爾時代”。石墨烯技術還在發揮作用，但石墨烯等碳基材料有可能成為對硅基材料的顛覆。例如，2015年IBM發布了由片級石墨烯材料做的集成電路，實現了速度更高、能效更低和成本更低。

　　軟件

　　軟件已有很長的歷史。早年的軟件是在計算機平臺上來支撐軟件平臺應用和開發環境。后來到了互聯網平臺，現在到了在云平臺上來支撐軟件。

　　軟件需要適應云上的運算和存儲能力的動態變化。雖然各類終端能支撐海量的用戶，能有更高的安全性和隱私保護，但軟件的上層(開發應用系統和開發環境)也在完善，可以用云平臺上的開發工具，可以在線開發、異地開發、協同開發，可以通過云來實現知識的積累和軟件的復用。

　　通過云平臺，軟件的內容可以有SaaS(軟件即服務)、PaaS(平臺即服務)等。

　　軟件開發，從面向模塊到面向數據、面向事件、面向用戶、面向對象、面向硬件銜接，向著構建化、語義化、智能化、服務化的方向發展。例如，現在美國有一個平臺，如果你要寫App，不用自己寫程序，只要把需求寫上去，它就會自動生成App的程序。但是，現有的軟件理論和技術還難以支撐互聯網軟件的新形態和特征，軟件技術的顛覆性創新現在還沒有形成。

　　人工智能

　　人工智能已經有60年的歷史了。在60年前看計算機的發展，我們以為計算機什么都能干，但是那時無法想象計算機能寫歌曲和電影。后來發現，把專家的經驗輸入到計算機，通過模仿，人工智能能夠得到一定的發展，但無法超越已有的專家。

　　現在發展的新一輪的人工智能強調學習(因為人跟動物的主要區別是學習)。例如AlphaGO與李世石下圍棋時，AlphaGo和李世石都收集了已有的所有棋譜，所不同的是，AlphaGO通過自我對弈產生了3000萬盤棋譜，這是李世石沒有的。所以，AlphaGO戰勝了李世石。今年年初，Master在網絡圍棋快棋方面，也分別戰勝了中日韓高手，贏了60多盤。

　　2016年10月，美國發布了《國家人工智能研究和發展戰略規劃》[1]，稱人工智能具有變革我們工作、生活、學習、發現和交往的潛力，人工智能的研究能夠增加國家各方面的優勢，包括繁榮經濟、改進戰略、提升生活質量，增強國家安全。

　　人工智能主要是基于深度學習，利用GPU等處理器，現在可以模擬超大型的人工神經網絡，且效果在不斷地提升。另外，深度學習更能夠跟我們所需要的技術進行匹配。盡管深度學習的理論機制還不清晰，但是基于深度學習的語音和圖象識別率已經提升到了95%。例如，經過多層的神經網絡，把各種各樣的狗的照片輸入給神經網絡，機器會把它們歸類，并對蘋果、花等照片進行分類，然后告訴機器這類照片都是狗。當再有狗的照片時，機器就能識別這就是狗了。當然，這看起來很簡單，其實它經過了很多層的訓練。

　　區塊鏈

　　另外一個值得注意的技術是區塊鏈。區塊是包含了時間戳的數字資產交易的信息數據塊。區塊鏈的數據有多種交易形式，彼此相鄰的區塊是有關聯的。

　　區塊鏈是由密碼關聯的區塊串組成的一個分布式的數據庫，也稱為分布式帳本。例如，假設有一些交易發生，那么這些交易會提出來，但是需要通過使用加密和計算，不是任意的節點都可以發布，誰能計算出來，誰就獲得發布權來驗證，發布完之后由所有的節點來驗證，然后產生新的區塊加進去，再跟前一個區塊關聯起來。

　　所以，一旦信息經過驗證并添加到區塊鏈，就會永久地存儲，所有當前參與的節點來共同維護這個交易用戶的數據。所以，單個節點獨自修改數據是無效的。因此，區塊鏈的穩定性和可靠性很高。

　　當然，區塊鏈不僅僅是底層有加密、數字簽名，它提供了不對稱的加密技術，公鑰是公開發布的(這是用戶名)，私鑰是密碼，通過解這個哈希函數來對應檢查你的數據有沒有錯誤并驗證數字簽名。所以它不需要中介方，通過密碼學的方式來進行驗證。

　　當然，僅有數據層是不夠的，區塊鏈的網絡層是一個P2P網絡(自組織網絡)，它沒有中心節點(中介)。

　　但是上文提到，計算能力在所有節點里，只有率先計算出來的節點才具有發布權，而其它節點用來驗證，所以不用擔心某個節點受到損壞。

　　還有一個共識層。怎么能說明這個節點比其他節點具有優先發布權呢?有幾種方法：其中工作量的證明機制，大家都可以計算，但是這個挖礦誰最先能算出這個解，就能得到發布權(注：這個解是有一定難度的，如果大家都能算出來的話，這個難度就要加大;如果大家都算不出，難度就要降低)。當然這可能要費些時間，所以，最近的區塊鏈已改成股權證明機制和授權股權證明機制了。

　　還有激勵層，你怎么能促進所有節點都去挖礦呢?這里有一些利益的平衡機制。

　　最終，還有一個是智能合約，所謂以太網是一種類似于JAVA的程序，它可以編程，可以用作于分散擔保交易、投票域名等。比如傳統的銀行是一個中介機構，A要轉帳給D，銀行要驗證A有沒有錢，再驗證一下D的帳號對不對，然后再轉帳。現在區塊鏈沒有中介了，A需要轉帳給D的時候，A就向周邊節點來廣播，周邊節點來驗證一下A有沒有錢、是不是合法的，D是否可以收錢。當一定數量的節點經過驗證以后，這個交易就成立了，這個帳就可以轉到D。一旦轉帳完成，A要向全網廣播，證明這筆錢的新主人已經到了D，這個交易就被記錄下來。除了銀行以外，區塊鏈還可以用在公正、驗證、仲裁、審計、股市、保險、支付、清算、保薦、供應鏈等。

　　區塊鏈是架構在互聯網上的，互聯網的主要用途是實現信息的快速發送和接收，而區塊鏈的主要用途是形成數據的存儲和記錄，區塊鏈有高度的防篡改性。而互聯網通常除了加密外，不具備這種能力。

　　虛擬機和容器

　　現在發展得比較快的還有虛擬機和容器。一個公有云是要為很多企業服務的，每個企業之間是有隔離的，也可以利用虛擬機的技術實現隔離，也可以通過操作系統來隔離，每一個服務、進程都要帶一個操作系統，這是一種比較重型化的虛擬化，它在分鐘級啟動，效率比較低。

　　現在，改成容器了(注：它不是用操作系統隔離，而是對進程隔離，操作系統是共享的)。這樣，它就可以簡化來實現輕量化和秒級啟動。當然，容器的安全性可能沒有虛擬機隔離得那么好，但是目前技術也在發展，應該還是可用的。

　　產業用ICT/產業物聯網

　　信息技術(包括軟件)的發展，不只是用在一般的消費電子，還用在了產業上。美國產業互聯網的參考模型基本上是CPS(信息物理系統)的概念打造出來的。CPS的底層有現場控制層，通過DCS(分布式控制系統)等，把生產裝置和傳感器關聯起來，實現生產過程的自動化。中間作為車間級，企業級有運營管理層，還有產品的研發、創新，以及對生產過程的管理。再上一層是集團級的企業層，包括SCM(供應鏈管理)、ERP(企業資源計劃)、PDM(產品數據管理)、WEMS、CRAM等等，當然，這上面會利用到外部的資源。

無線寬帶的新技術

　　現在5G出來了，外圈是5G的性能，內圈是4G的性能。5G相比于4G用戶體驗提高了10倍[2]，頻譜效率提高了3倍，移動性提高了3倍，可以支持高鐵(注：高鐵時速500公里);無線接口延時減少90%(不高于1毫秒)，能夠支持高速公路時速200公里的汽車避免碰撞;連接密度提高了10倍，要做到1平方公里內可以有100萬個傳感器可以上網，支持大規模的物聯網;能效提高了100倍、流量密度提高了100倍、峰值速率提高了30倍。

　　5G的性能為何比4G高很多?

　　根據香農定理，要提高網絡的容量，無非是增加基站數(蜂窩變密)、增多天線數(空分復用)、增加帶寬(更多的帶寬資源)、增加信噪比。大規模的天線是增加天線數，超密集組網是增加基站數，全頻譜接入是增加帶寬，新型多子接入是增加信噪比。當然，還有更多的技術來支撐5G的發展。