工(gōng)程院：我(wǒ)國電子(zǐ)信(xìn)息領域(yù)面臨(lín)“十(shí)三大(dà)挑戰”

2月(yuè)15日，中國工程院信(xìn)息與(yǔ)電子工程學部(bù)、中國信息與電子工(gōng)程科技(jì)發(fā)展戰略研(yán)究中(zhōng)心在京(jīng)發布“中國電子信息工(gōng)程(chéng)科技發展十(shí)三大挑(tiāo)戰（2022）”，總結(jié)提煉出中國電(diàn)子信息工(gōng)程科(kē)技當(dāng)前的發展(zhǎn)趨勢和面臨的(de)重大挑戰。這些挑戰包括：信息(xī)領域(yù)的(de)自主可(kě)控，實(shí)現超高速(sù)、高(gāo)性能、低功耗(hào)、多功能、高(gāo)密(mì)度(dù)光電子器件，研(yán)發出(chū)基于(yú)新一(yī)代信息技術的(de)智能化管(guǎn)控系(xì)統和智能化工(gōng)業軟件，研(yán)發軟件定(dìng)義、軟硬協(xié)同、場(chǎng)景驅動、應(yīng)用感知、智(zhì)能賦(fù)能的基礎軟件(jiàn)等。

　　中(zhōng)國工(gōng)程院黨組成員、副院(yuàn)長陳(chén)左甯(níng)院士(shì)表示(shì)，中國(guó)工程(chéng)院作為中國工(gōng)程科(kē)學技(jì)術界(jiè)最高榮(róng)譽性、咨(zī)詢性學術機構(gòu)，要緊密(mì)圍繞國(guó)家經濟社會(huì)發(fā)展和科技(jì)創新(xīn)的全(quán)局性(xìng)、戰略性問題，牢(láo)牢把握電子信息領(lǐng)域的(de)發展态勢(shì)，為國家(jiā)相關決(jué)策提供(gòng)準确、前(qián)瞻、及時的建議。在當前全球科(kē)技創新(xīn)進(jìn)入密(mì)集活躍期，信息(xī)與電(diàn)子工程科(kē)技成(chéng)為全球創(chuàng)新最活(huó)躍(yuè)、應用(yòng)最廣泛、輻射(shè)帶(dài)動作用最(zuì)大的科技(jì)領(lǐng)域的背景下，及(jí)時把握(wò)電(diàn)子信息領域(yù)的研究進展、發展趨(qū)勢(shì)和面臨(lín)的挑戰，對我國建設科技強國(guó)、實現高(gāo)水平科(kē)技自立(lì)自(zì)強(qiáng)、做(zuò)強做(zuò)優做(zuò)大數(shù)字經(jīng)濟(jì)具有重(zhòng)要意義。

　　據悉，中國工程院信息(xī)與電子工(gōng)程(chéng)學部從2014年起(qǐ)開展(zhǎn)《中國電子信息工程(chéng)科技發展(zhǎn)研(yán)究》系列研究(jiū)工作，主要(yào)目(mù)标(biāo)是分(fèn)析研(yán)究電子信(xìn)息(xī)領域年(nián)度科技發(fā)展情(qíng)況，綜(zōng)合闡述國(guó)内外年(nián)度本領(lǐng)域重(zhòng)要突破及(jí)标志性成果。2015年(nián)11月，由中國工程(chéng)院、中央網(wǎng)信辦(bàn)、工業和信息化(huà)部、中國(guó)電(diàn)子科(kē)技集團(tuán)聯(lián)合成(chéng)立了(le)中(zhōng)國(guó)信息與(yǔ)電子工程科(kē)技發展戰(zhàn)略(luè)研(yán)究中(zhōng)心，深入開(kāi)展此項(xiàng)研究工(gōng)作。2018年(nián)以來，項目(mù)由餘少(shǎo)華(huá)、陸軍兩位(wèi)院士負(fù)責，組織院士、專家300餘人(rén)，充(chōng)分發揮(huī)國家(jiā)部委(wěi)、企事業單(dān)位(wèi)和(hé)高校(xiào)科研院(yuàn)所中各(gè)層面(miàn)專家學者(zhě)的智力優(yōu)勢，完成了(le)《中國電子信息工程(chéng)科技(jì)發展(zhǎn)研(yán)究》綜(zōng)合(hé)篇、專(zhuān)題篇(piān)和專(zhuān)題小(xiǎo)冊子等系(xì)列研(yán)究(jiū)成(chéng)果，并(bìng)在此基(jī)礎上凝(níng)練中國電(diàn)子信息工(gōng)程科(kē)技發(fā)展趨(qū)勢和(hé)挑戰，為我(wǒ)國科技人(rén)員(yuán)準确把(bǎ)握電(diàn)子信(xìn)息領域發展趨勢(shì)提供參(cān)考，同時也(yě)為我(wǒ)國制(zhì)定電子信(xìn)息科技發(fā)展戰(zhàn)略提供支撐。

　　附(fù)：中國電(diàn)子信息(xī)工程(chéng)科技發展十三(sān)大挑戰（2022）

　　1、信(xìn)息(xī)領域

　　以數字(zì)化、網絡化、智能(néng)化為(wéi)特征(zhēng)的信息化浪(làng)潮方興(xìng)未艾，信息技術(shù)一日千裡、欣欣(xīn)向榮，全面(miàn)融(róng)入人類(lèi)社會生産(chǎn)生活(huó)，與(yǔ)各行業(yè)不斷(duàn)交叉融合(hé)，正(zhèng)深刻(kè)改(gǎi)變着(zhe)世界的經濟(jì)格(gé)局、文化(huà)格(gé)局、安全格局和競争(zhēng)格局。在雙循環戰(zhàn)略(luè)下，如何快(kuài)速有效組織國(guó)内外優勢(shì)科技(jì)力量，構建(jiàn)新型(xíng)體制(zhì)機制(zhì)，攻克(kè)系列關鍵(jiàn)核心(xīn)技術，補短闆，加(jiā)長闆，建立與新時代大國競争(zhēng)力和經(jīng)濟(jì)社會可持續發展相(xiàng)适應的信息(xī)體(tǐ)系，确保國家在信息領(lǐng)域自主可控(kòng)、安全可靠(kào)是該領域當前(qián)面臨(lín)的重要挑(tiāo)戰。

　　2、微電子光電子

　　境(jìng)外和國際(jì)上3nm制(zhì)程有(yǒu)望今年推出(chū)，2nm制程也(yě)已列入研發(fā)計劃。先進芯片工藝日益趨近物(wù)理極限，涉及設(shè)計到制造産業鍊關鍵環節，如(rú)設備、材料(liào)、eda/ip核等(děng)基本被國際大(dà)企業(yè)壟斷(duàn)。國内(nèi)企業創新能力(lì)提升面(miàn)臨重大(dà)挑戰。新器(qì)件、新(xīn)結構、新(xīn)材料、新(xīn)工藝、新封裝等(děng)技術協同創新(xīn)推進産業化，是應對微電(diàn)子領域挑戰(zhàn)的重要(yào)技術(shù)途徑。實現超(chāo)高速、高性能(néng)、低功耗(hào)、多功能(néng)、高密(mì)度光電子(zǐ)器件是信息光(guāng)電子(zǐ)領域(yù)面臨的重要挑戰，發(fā)展光(guāng)子集成、光電集(jí)成和(hé)光電融合(hé)等(děng)技術是(shì)應對信(xìn)息光電(diàn)子領域挑戰的(de)重要技術(shù)途徑(jìng)。

　　3、光學工程

　　光學(xué)工程是(shì)融合光學、精(jīng)密機(jī)械、電(diàn)子學、材料(liào)、計算機等(děng)技術(shù)解決(jué)多種工程應用問題的交(jiāo)叉學科，重(zhòng)點研究光(guāng)信息(xī)的(de)獲取、傳(chuán)輸、處理、存儲、顯(xiǎn)示以及(jí)激光技(jì)術應用，正向着(zhe)紫外(wài)、可(kě)見光、紅(hóng)外(wài)等(děng)多頻(pín)段，強(qiáng)度、光(guāng)譜、偏振(zhèn)、相位等(děng)多維(wéi)度，探測、成像(xiàng)、測距、通(tōng)信等(děng)多功(gōng)能，微納、超(chāo)快、超分辨(biàn)、x射線及太(tài)赫茲光學(xué)等多(duō)種新(xīn)技術方(fāng)向(xiàng)發展(zhǎn)。如何(hé)實現光學(xué)工(gōng)程高(gāo)質(zhì)量的(de)信息化、網絡化、自動(dòng)化、芯片化(huà)、數字化(huà)、智能化(huà)，提高(gāo)複雜環境下的動态感知(zhī)和處(chù)理能(néng)力是該領域當前面(miàn)臨的重(zhòng)要挑戰。

　　4、測量(liàng)計量與儀(yí)器

　　新一代國家(jiā)測量(liàng)體系建設已經(jīng)啟動(dòng)，國家(jiā)儀器産業體系(xì)建設已開始布局(jú)，重(zhòng)要場(chǎng)景下(xià)的關鍵核心測(cè)量技(jì)術亟待突(tū)破，整體測量能力亟待提(tí)升，特(tè)别(bié)是支撐超精(jīng)密光刻機、高端(duān)航空發動(dòng)機和高端(duān)工業母機等為(wéi)代表的高(gāo)精尖(jiān)裝備研發(fā)制造(zào)中的超(chāo)精(jīng)密測(cè)量與(yǔ)儀器(qì)技術亟待(dài)率先突破，制造質量(liàng)調控(kòng)能力亟待(dài)提升；支撐數字化制(zhì)造、數(shù)字化(huà)醫療、智慧(huì)城市(shì)建設(shè)等領域發(fā)展的數字化測(cè)量、網(wǎng)絡(luò)化(huà)測量、精密(mì)儀器和傳(chuán)感器等共(gòng)性核(hé)心技(jì)術突破是(shì)該領域(yù)當(dāng)前面(miàn)臨的重要挑戰(zhàn)。

　　5、網絡與通信

　　随(suí)着5g移動(dòng)信(xìn)息網(wǎng)絡的加(jiā)速構建，5g網絡(luò)與(yǔ)各行業(yè)應用的垂(chuí)直(zhí)整(zhěng)合面(miàn)臨較大挑戰。6g研發加(jiā)速布局。互(hù)聯網作為(wéi)支(zhī)撐未來十年(nián)全球信息傳(chuán)輸(shū)基礎設施的主導體(tǐ)系(xì)架構，面(miàn)臨萬(wàn)物互聯、萬(wàn)事互聯時(shí)代tob、tom、tox、高(gāo)速核心器件等(děng)多樣化(huà)需求帶(dài)來的前(qián)所(suǒ)未有挑戰。在(zài)網絡流(liú)量(liàng)的爆(bào)發(fā)式增(zēng)長、陸海(hǎi)空天全(quán)覆蓋和(hé)“雙(shuāng)碳”背景下，網(wǎng)絡需滿(mǎn)足巨容(róng)量(liàng)、大連(lián)接、廣覆蓋、高可(kě)靠、綠色節能、低成本等需求，彈(dàn)性智能網(wǎng)絡架構、服(fú)務質量、用(yòng)戶體(tǐ)驗、網絡安(ān)全性(xìng)和可靠性(xìng)等是該領域當(dāng)前面臨的重要(yào)挑戰。

　　6、網絡(luò)安全(quán)

　　新形勢下的網(wǎng)絡安全在(zài)于風(fēng)險消(xiāo)減與賦能(néng)增值雙(shuāng)輪(lún)驅動(dòng)。在網(wǎng)絡系統的(de)缺陷(xiàn)管控與縱(zòng)深防(fáng)禦中，如何(hé)應對(duì)海量存量(liàng)威脅治理及其(qí)有效防護不足(zú)、網絡(luò)安全邊界(jiè)的削弱，如(rú)何構(gòu)建威(wēi)脅畫像、威(wēi)脅情報運營機制及安全知識體系；在運行任(rèn)務的(de)威脅管控(kòng)與時(shí)機防(fáng)禦中(zhōng)，如何(hé)應(yīng)對(duì)動态(tài)環境下“未知的(de)未知(zhī)”攻擊，如何(hé)構建威(wēi)脅感(gǎn)知的時機防禦形(xíng)态，如(rú)何打造計(jì)算和(hé)防護融合(hé)新模式、形成運(yùn)行和(hé)防禦并行(háng)雙結構(gòu)；如(rú)何實(shí)施風險管理與(yǔ)量化(huà)評估(gū)手段以支(zhī)撐(chēng)網絡安(ān)全保險；如何(hé)破(pò)解數(shù)據安全和(hé)隐私保(bǎo)護與數據流(liú)動和開發(fā)利用(yòng)相悖等難(nán)題，都是該領域(yù)面臨的主要挑戰。

　　7、水聲工程

　　以(yǐ)實時化信(xìn)息獲取傳(chuán)輸與大數(shù)據處(chù)理為手(shǒu)段，掌握(wò)與複雜多變海(hǎi)洋環(huán)境規(guī)律耦(ǒu)合(hé)的(de)水下(xià)目(mù)标聲(shēng)學(xué)信息(xī)，實現(xiàn)海洋(yáng)水下信息自(zì)主掌控(kòng)是該領(lǐng)域當前(qián)面臨的(de)重(zhòng)要挑(tiāo)戰。

　　8、電磁場(chǎng)與電(diàn)磁環(huán)境效應

　　随(suí)着5g、物聯(lián)網(wǎng)、無人(rén)系統、人工智能(néng)等技(jì)術領域的(de)快速發展(zhǎn)、重大(dà)基礎設施和(hé)先進智(zhì)能化(huà)裝備或系統(tǒng)的建設(shè)與應用，電磁環(huán)境适應性(xìng)和電(diàn)磁安全性(xìng)成為(wéi)各類(lèi)智能裝備(bèi)系統可(kě)靠安全運行(háng)的重要制(zhì)約因素。促(cù)進電(diàn)磁場(chǎng)與電(diàn)磁環(huán)境效應學(xué)科建(jiàn)設，開展(zhǎn)電磁場(chǎng)基礎問題研究，加強(qiáng)電磁環境(jìng)主動(dòng)感知、智能(néng)電磁(cí)防護(hù)、電磁(cí)防護(hù)仿(páng)生、高性(xìng)能電(diàn)磁綜合仿(páng)真計算等(děng)自主(zhǔ)原創(chuàng)性技術攻(gōng)關，提升智(zhì)能化裝備電(diàn)磁防護(hù)能力是該(gāi)領域(yù)當前(qián)面(miàn)臨的重(zhòng)要挑戰。

　　9、控(kòng)制(zhì)

　　物理信(xìn)息(xī)因果關(guān)系不清的(de)複雜工業(yè)動(dòng)态(tài)系統建模、控(kòng)制與優(yōu)化機理不清情(qíng)況下的數學建(jiàn)模、開放環境下(xià)輸入/輸(shū)出相關(guān)信(xìn)息(xī)處于開放(fàng)環境(jìng)且變(biàn)化不(bú)确定、感知信息(xī)難以獲(huò)取(qǔ)、控制(zhì)與決(jué)策目标多(duō)尺度(dù)多沖突等(děng)控制理論與技術問題，為此需(xū)開展(zhǎn)工業動态系統(tǒng)人(rén)工智能研(yán)究，并将(jiāng)工業(yè)互聯網(wǎng)、工(gōng)業自動化(huà)與信息化(huà)技術與制造業深度融合，研發(fā)出基于新一代(dài)信息技術的智(zhì)能化管控(kòng)系統(tǒng)和智(zhì)能化工業(yè)軟件，是該領域當(dāng)前(qián)面臨的重(zhòng)要挑戰。

　　10、認知

　　腦(nǎo)認知與人工智(zhì)能加速融合，多尺度(dù)動态腦觀測(cè)、針(zhēn)對記憶、情(qíng)緒、視(shì)覺(jiào)等(děng)認知(zhī)功能的機(jī)理揭示，和易泛(fàn)化、魯(lǔ)棒性、低功(gōng)耗的(de)腦啟(qǐ)發人(rén)工智(zhì)能理論與模(mó)型的建立是當前(qián)技術難點；在邊緣計(jì)算(suàn)設備、可穿戴設備、高速設備(bèi)等(děng)高速(sù)低(dī)功耗場景(jǐng)應用(yòng)需求迫(pò)切，打破(pò)馮諾依曼(màn)計算架(jià)構(gòu)，研制感存(cún)算一體、大(dà)帶寬的新(xīn)型智能計(jì)算器(qì)件(jiàn)與系統(tǒng)，是突(tū)破(pò)當前算力與能效(xiào)核心(xīn)瓶頸的重要(yào)挑(tiāo)戰。

　　11、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)與軟(ruǎn)件(jiàn)

　　當(dāng)前存(cún)在智(zhì)能計算理(lǐ)論基礎(chǔ)不堅實(shí)、人網物協(xié)同計算範式不(bú)成熟、内生(shēng)安(ān)全(quán)計算(suàn)機理不清晰等(děng)新型應(yīng)用帶來(lái)的對計算理論(lùn)、機理(lǐ)和(hé)方法的挑戰，後(hòu)摩(mó)爾時(shí)代單(dān)位體(tǐ)積和(hé)能耗下算(suàn)力提(tí)升困難、單一計(jì)算架構難(nán)以有(yǒu)效應對(duì)計(jì)算環(huán)境對全(quán)場景及(jí)不(bú)确(què)定(dìng)性支撐的挑(tiāo)戰，以及新(xīn)型泛在計(jì)算基礎軟(ruǎn)件理論與(yǔ)技術(shù)的挑(tiāo)戰。為此需(xū)開展多元(yuán)計算架構(gòu)形(xíng)态(tài)研究，深耕量子(zǐ)、類腦、光(guāng)子等前(qián)沿技術，将計算(suàn)、存(cún)儲、網絡深度(dù)融合，在微體(tǐ)系(xì)結構、微納(nà)結構、新材料新工藝(yì)新器(qì)件(jiàn)等方面持續(xù)創新，研發(fā)軟件定義(yì)、軟硬協同、場景驅動、應用感(gǎn)知、智能賦能的基礎軟(ruǎn)件，這些都是該(gāi)領域(yù)當前(qián)面臨的重要挑(tiāo)戰。

　　12、計算機應用

　　新時(shí)代、新态(tài)勢、新征(zhēng)程(chéng)背景下，計算(suàn)機應用(yòng)正(zhèng)在邁(mài)向新(xīn)的階段、催(cuī)生新的(de)理念、推(tuī)向新(xīn)的格局。随(suí)着(zhe)萬(wàn)物互聯與(yǔ)智能(néng)技(jì)術融合程度的不(bú)斷加(jiā)深，滿足工(gōng)業、農(nóng)業、能(néng)源、金融、商(shāng)務、交通、政務、教(jiāo)育、醫療、健康、養(yǎng)老等複(fú)雜場景(jǐng)應用需求成為計算機(jī)應用技(jì)術(shù)發(fā)展的(de)内在(zài)驅動力(lì)。通(tōng)過對(duì)複雜場景異構(gòu)信息(xī)系(xì)統之間(jiān)進行功(gōng)能調用或(huò)者交換共享(xiǎng)數據，實現系統(tǒng)間數據、信(xìn)息、知(zhī)識的互(hù)聯互通，實現現實世界(jiè)與虛拟世界的(de)新型虛實相(xiàng)融(róng)，将越來越(yuè)重要(yào)。技術(shù)發展如何(hé)與經(jīng)濟社會複(fú)雜場(chǎng)景(jǐng)應用相(xiàng)融合是該領域當前(qián)面臨(lín)的重(zhòng)要挑戰。

　　13、應(yīng)對重(zhòng)大突發(fā)事件

　　如何建立國家、省(shěng)、市三(sān)級重大(dà)突(tū)發事件（比(bǐ)如新(xīn)冠肺(fèi)炎爆發、特大暴(bào)雨災害等(děng)）信(xìn)息化(huà)決策體(tǐ)系，集思廣益，突破局限性(xìng)，延伸到經濟(jì)社(shè)會發展各(gè)領域(yù)；如何(hé)整合(hé)相關部門(mén)的數據資源和科技力量(liàng)，包括醫療衛(wèi)生、公安、交通、建(jiàn)設、環保、教育、能源(yuán)、民政(zhèng)、國企數據(jù)等，建立重大(dà)突發事(shì)件大數(shù)據(jù)綜合(hé)平台(tái)，形成預警(jǐng)能(néng)力(lì)和快速反(fǎn)應能力，把災害(hài)損失(shī)降(jiàng)到(dào)最小(xiǎo)，是應對重大突(tū)發事(shì)件、提升國(guó)家綜合治理能(néng)力的(de)重要挑戰(zhàn)。