未来计算发展演变2020
未来计算发展演变、全球竞争态势分析与发
展趋势判断
第01讲未来计算发展演变、全球竞争态势分析
与发展趋势判断
什么是未来计算？？
未来计算是人们为了突破目前计算技术的能力瓶颈，对现有计算技术持续进行全方位创新而发展出来的一系列计算新原理、新材料、新器件、新设备、新算法，如高性能计算（HPC）、量子计算、认知计算、异构计算、类脑计算等，代表着信息技术发展前沿。
未来计算是各领域重点发展核心技术之一
第一部分：未来计算发展演变
《数据爆炸凸显计算能力瓶颈
●数据爆炸增长的现实：
●全球已经有大约30亿人联入互联网。在Web2.0时代，人们不仅是信息的接受者，也是信息的生产者，每个人都成为了数据源，都在用智能终端拍照、录
●数据处理成为难题：
●主要表现是：一是速度跟不上数据处理分析的需求；二是功耗高。三是计算算法智能性不足，无法胜任智能型的工作。
对新计算技术探索持续加强
人类提升计算能力的步伐从未停止：
●在数据爆炸暴露计算能力瓶颈后，人类已在多领域着重开展计算方面的突破和创新。放眼当下，大计算时代已经近在眼前，因此，未来计算今后十年新的转变不仅仅是当前计算模式下性能的逐步提升，更将是大计算模式的转换。现在，人类正在计算机原理、材料、工艺、器件、设备、系统算法和应用上试图进行全链条和全体系突破创新。
未来计算全链条突破概览图
第二部分：全球竞争态势分析
发达国家和地区强化领先优势
美国国家战略性计算计划（NSCI）
●加快开发百亿亿次级计算系统
●提高建模仿真技术基础与数据分析计算技术基础之间的连贯性
●突破半导体技术发展限制，探索未来高性能计算系统发展路径
●增强美国国家高性能计算生态系统可持续发展能力
●构建长效的公私合作机制，以确保政府、工业及学术界能够最大限度地共享高性能计算项目的研发成果
2015财年预算
高端计算基础设施与应用：9.74亿美元
高端计算研究与开发：5.35亿美元
美国国防高级研究计划局（DARPA）：2015新版规划
为未来“网络中心战”提供安全，高效、功能强大和通用的计算基础，建立全新的、能使指挥官和作战人员进行更有效作战的计算能力。
国防部（DoD）：2013-2017年科技发展计划
重点研究量子计算，量子传感、量子计量与量子成像，量子仿真，量子通信等技术
发达国家和地区强化领先优势
中国瞄准“网络强国”持续发力
大研究计划
●2016年3月，中国发布的“十三五”规划纲要将“脑科学与类脑研究”列为“科技创新2030重大项目”，也被称为中国“脑计划”。
●该计划分两个方向：以探索大脑秘密、攻克大脑疾病为导向的脑科学研究和以建立和发展人工智能技术为导向的类脑研究。
●其中，脑认知原理主要解决三个层面的问题：一是大脑对外界环境的感官认知，即探究人类对外界环境的感知，如人的注意力、学习、记忆及决策制定等；二是对人类及非人灵长类自我意识的认知，通过动物模型研究人类和非人灵长类的自我意识、同情心以及意识的形成；三是对语言的认知，探究语法及广泛的句式结构，用以研究人工智能技术。
各国未来计算战略的特点分析
3.各国重视大型计算基础设施建设
●基础设施是各国展开未来计算竞争的物理载体与重要领域，该领域建设直接关系到未来计算的战略目标实现程度。因此，欧美各国均投入巨大资金建设国家级超算中心，并通过技术封锁、限制出口等方式对他国基础设施建设进行干扰与阻挠，企图以基础设施奠定未来计算技引领地位。
第三部分：未来发展形势判断
1.大计算时代，计算能力将是基础性、战略性资源
目前，信息资源已和土地、水、石油等自然资源一样，成为生活中不可或缺的资源。但是，面对信息爆炸，计算资源和计算能力的局限，大量的信息资源无法处理。随着信息技术、智慧城市、自媒体的不断发展，信息的爆炸式增长只会越来越快，将计算能力提升到战略高度势在必行。近年来，以美国、欧盟、英国、日本、韩国为代表的发达经济体均将计算当成基础性、战略性资源，纷纷调动政府、军队、高校、研究机构、企业等多方资源，加快推进前沿计算技术研发和产业化。
2.信息产业属性将从“高技术产业”变为“基础产业”
凭借在性能和算法上的巨大能力，未来计算将促使信息产业迅猛壮大，形成大量的智能机器和高效能信息网络，从而凝结出与产业相适应的新型基础设施，包括顶层、通用的基础设施和专业、专用的基础设施。在不久的将来，架构在未来计算之上的新型信息产业，将改变原有“高大上”的产业形象，变得更加普及，支撑经济社会发展的“基础性”属性表现得更为强烈，成为“基础产业”，促使制造与服务向网络化、智能化、协同化的方向发展，实现全产业变革。
3.5-10年软、硬件融合创新，体系化推进趋势明显
5-10年，未来计算将呈现出软硬结合、体系化推进的发展态势，短期内（五年内）将主要延续对现有的信息技术（云计算、大数据、物联网、人工智能等）的融合、优化与提升，并不断出现创新亮点，如异构计算、边缘计算，感知计算、认知计算等；中长期内（十年内）将可能出现新的硬件类突破，向着小微方向发展，如量子芯片、新型碳基材料等，并在新的计算原理方面出现巨大进展，一系列新算法、新应用愈加成熟，逐步产业化。
4.未来计算是我国信息技术和产业从跟跑并跑向并跑领跑转变的历史新机遇
传统计算体系架构下，我国长期处于跟跑状态，处处受制于人。而在高性能计算方面，我国“星云”、“天河”、“神威”等超级计算机性能已达到世界领先水平，自主研制的多核处理器、网络接口芯片、交换芯片系统带宽等也已达到国际先进水平。在量子计算方面，“墨子”的成功发射奠定了我国在该领域研发进程上的领先地位，为产业率先发展提供了可能。未来计算对经济社会发展的颠覆性作用，以及我国在该领域的优势地位，让其成为我国信息技术和产业从跟跑并跑向并跑领跑转变的历史新机遇。