2020年前沿科技发展趋势及2021年趋势展望——信息
2020年世界信息状况综述
许多国家在重视人工智能治理的同时，不断加强人工智能的战略部署。加大投入，促进技术创新。白宫向国会提交2021财年联邦预算报告，提出将联邦研发支出增加至1422亿美元，尤其计划大幅增加RD对人工智能和量子信息科学等未来产业的投资；白宫科技政策办公室宣布，将在2020-2025年投资超过10亿美元，在美国设立12个新的人工智能和量子信息科学研究所，旨在保持美国在人工智能和量子技术方面的全球竞争力。德国政府决定修改2018年版人工智能战略，计划通过经济刺激和未来“一揽子”计划，在2025年前将人工智能的资金从30亿欧元增加到50亿欧元。欧盟计划为“数字欧洲”计划拨款75亿欧元，其中21亿欧元将用于人工智能，以提高欧洲数字经济的竞争力。
关注人工智能治理和数据可用性。白宫科技政策办公室发布《美国人工智能监管原则》提案，敦促联邦法规放松对人工智能的限制，以促进创新，避免过度监管；国防部于2019年10月正式通过国防创新委员会提出的人工智能道德准则；IBM宣布成立政策实验室，旨在为各国决策者提供人工智能等技术问题的建议；美国国家标准与技术研究所提出了四项原则来确定人工智能的“可解释”程度。欧盟委员会发布《人工智能白皮书》，旨在推动欧洲人工智能领域的创新，促进道德可信的人工智能发展；宣布面部识别五年禁令，鼓励成员国制定自己的面部识别法规；《数字治理法案》的提出是为了促进数据共享，为欧盟经济发展和社会治理提供支持。
5G竞争已经进入白热化阶段，而美国的盟友则加大了对中国华为等高科技企业的打击力度。截至2020年12月，全球5G用户数已达2.29亿，5G商用网络数量近180个。美国联邦通信委员会批准了一项97亿美元的拨款计划，以获得中频频谱，并启动了5G中频频谱的拍卖。日本三大运营商NTT DoCoMo、KDDI和软银相继推出5G商用服务。南非成为非洲首个5G网络商用的国家。法国政府启动5G频谱拍卖，分配3.4~3.8GHz频谱。英国通信办公室宣布释放700MHz频段，为2021年1月的5G频谱拍卖腾出空间。
美国的盟友正在全球范围内打击中国的华为和其他高科技企业。美国国务院宣布启动“净网”行动，意在消灭中国参与全球网络建设；联邦通信委员会正式将华为和中兴列为国家安全威胁；加强商务部的出口控制，防止TSMC、三星和其他供应商向华为供货。与此同时，在美国的鼓励下，许多国家公开表示将禁止中国电信设备。法国表示不会完全禁用华为的5G设备，但不鼓励运营商尝试。印度计划禁止中国的电信设备，中国最大的电信运营商Batty Telecom在5G测试中排除了华为和中兴。英国政府禁止运营商在2021年9月后安装华为5G设备，并要求运营商在2027年底前彻底拆除华为设备。意大利内阁首次表示反对华为参与5G建设。波兰计划出台新的网络安全法，禁止华为参与5G建设。
欧美日对科技巨头展开反垄断调查，防止其利用领先地位破坏市场竞争。美国司法部宣布一项立法提案，旨在削弱互联网公司的法律豁免权；众议院司法委员会反垄断小组举行反垄断听证会，质询谷歌、脸书、亚马逊和苹果；司法部、美国联邦贸易委员会以及州和地区检察长对谷歌和脸书提起了五起反垄断诉讼。欧盟数字服务法案和数字市场法案的颁布是为了遏制科技巨头的不正当竞争。法国和荷兰呼吁欧盟成立新机构监管科技巨头。英国政府计划成立一个数字市场部门来监管科技巨头，防止他们利用自己的优势地位排挤较小的企业和弱势消费者。日本政府表示将与美欧一起加强对科技巨头的反垄断审查。
世界各地恶意网络活动猖獗，医药RD机构、商业公司和政府部门成为黑客攻击的重点。黑客攻击医疗和RD医疗机构。中国医疗机构成为印度黑客的攻击目标。FBI警告勒索软件攻击威胁美国医疗保健系统；微软表示，新冠肺炎至少有七家疫苗开发机构遭到黑客攻击。对一家商业公司的攻击。美国导航系统厂商佳明公司被勒索软件攻击，服务器被迫关闭；社交媒体平台Twitter大规模被黑，大量高影响力账号被盗；雅诗兰黛服务器被黑，4.4亿条数据泄露；顶级安全公司FireEye被黑，敏感安全测试工具被盗；英特尔20GB内部文件公开，大量机密芯片数据泄露。印度杂货电商公司BigBasket被黑，2000万用户信息泄露。对各国政府、政府部门、军事机构的攻击。美国美联储图书馆计划网站被伊朗黑客入侵，网站页面被篡改；洲际弹道导弹部队机密文件被黑客窃取；包括商务部、财政部和国土安全部在内的6个政府机构以及多家美国公司遭到俄罗斯黑客组织“舒适熊”的入侵。北约在波兰举行军事演习期间，遭到俄罗斯黑客攻击，许多网站被植入虚假信息。奥地利外交部的计算机系统遭到网络攻击，其内部系统遭到破坏。
各国不断加大量子计算研究，量子计算机性能不断提升。麻省理工学院、加州大学河滨分校、香港科技大学和印度理工学院的研究人员在金属材料中观测到了马约拉纳费米子，这可以促进容错量子计算的发展。美国陆军研究实验室与麻省理工学院研究人员合作，证明室温下量子计算的可行性；IBM宣布其量子计算机的量子比特数增加到64比特，与2019年的32比特相比翻了一番；量子计算初创公司IonQ宣布，它推出了一种新的量子计算机，具有“32个完美的量子位和相当低的门误差”。量子通信领域突破性研究凸显，远距离量子纠缠实验成功，量子网络建设提上日程。而数据传输单元的哥本哈根大学成功利用纠缠量子网络实现了高精度的分布式传感。德国慕尼黑大学的研究人员已经成功地将量子纠缠态的传输距离延长到了20公里。中国科学技术大学完成了长距离量子纠缠实验，用两种实验方案分别实现了22km和50km的量子纠缠，创下了长距离量子纠缠的新纪录。瑞士苏黎世联邦理工学院创建了一条5米长的微波量子链路。美国发布了量子互联网蓝图，计划在10年内建成量子网络。
全球半导体市场正迎来MA的热潮，美韩半导体企业通过MA加强自身实力，应对激烈竞争。美国英伟达公司宣布斥资400亿美元收购英国ARM公司；模拟芯片公司雅德诺半导体公司宣布以210亿美元收购另一家大型模拟芯片公司Maxim。AMD宣布以350亿美元收购全球最大的现场可编程门阵列独立供应商Xilinx，以扩大其不断增长的数据中心业务；满妹电子技术公司宣布将以100亿美元收购Inphi公司。韩国SK海力士公司宣布将以90亿美元收购英特尔NAND存储芯片业务。
2021年世界信息领域的趋势
信息技术产业化规模不断扩大，数字经济和实体经济共同发展。白宫劳工政策顾问委员会呼吁对数字基础设施进行前期[/k0/]投资，以支持新冠肺炎疫情后的经济复苏；美国咨询公司麦肯锡预测，2030年全部5G网络建设投资将高达7000-9000亿美元，中低频5G网络将覆盖全球80%的人口；国际数据公司预测，2024年全球云计算市场规模将超过1万亿美元，年复合增长率为15.7%。
网络攻击形式复杂，目标多样，攻防手段多样。攻击手段并不局限于硬破解和漏洞利用，而是会更加隐秘，难以察觉。密歇根州立大学发现了一种利用超声波操纵语音助手的新方法。以色列本古立昂大学演示了一种新的侧信道攻击方法，可以通过灯泡的振动实时窃听；本古立昂大学演示了通过计算机内存的辐射信号发送数据来窃取机密的方法。为应对安全威胁，美英等国从防御手段、装备、人才等方面加强了网络安全的部署。芝加哥大学开发了一种超声波手环，可以干扰麦克风，防止窃听。德克萨斯大学达拉斯分校提出一种新的网络防御方法，可以给黑客设置陷阱；陆军发布了一份价值8.5亿美元的加密设备招标文件，计划在2020年至2030年研发新的加密设备和加密算法；美国国家标准技术研究院公布了第三轮反量子密钥竞赛的15家入围企业名单，计划于2022年发布初始反量子密钥标准；国土资源部将启动网络人才管理系统，2021年春季末启动征求意见程序。英国国防部成立了第一支网络战部队，为全球行动提供数字化保护。
以量子计算机、超级计算机为代表的高性能计算技术不断发展，应用领域不断拓展。超级计算机仍将是各国研发的重点，更先进的超级计算机将于2021年推出。美国能源部橡树岭国家实验室建造的顶级超级计算机“前沿”(Frontier)将于2021年问世，其峰值计算能力将达到每秒150亿次；英伟达宣布将与佛罗里达大学联合开发人工智能超级计算机。通过欧盟高性能计算机联合承诺项目，计划在2021年至2033年投资80亿欧元研发新一代超级计算机，其中一台“LUMI”将于2021年发射。日本理化学研究所和富士通共同开发的超级计算机“富越”将于2021年全面投入运行。俄罗斯计划在其境内建设超级计算机网络，以改善俄罗斯超级计算机研究水平落后于中国和美国的现状。量子计算机的研发会不断进步，市场会逐渐扩大。美国Hyperion研究公司预测，到2024年，私营部门在量子计算产品和服务上的支出可能增加两倍多，从2019年的2.5亿美元增加到8.3亿美元；哥伦比亚大学获得美国国家科学基金会100万美元，用于建造量子模拟器，推动量子计算研究；麻省理工学院的研究人员提出了一种量子计算架构，这种架构将与量子计算和量子通信兼容。
半导体行业正在经历复苏，销售额将继续增长。5G、人工智能等产业的发展，带动了电子设备需求的增加。世界半导体贸易统计组织预测，2021年芯片销售额将增长8.4%，达到4690亿美元。欧美国家推进半导体自主化。欧盟17国决定2021年至2023年投资1450亿欧元自主研发半导体。美国政府提出“2020年美国晶圆制造法案”，计划投入250亿美元推动半导体供应链回流；邀请TSMC和英特尔在美国设厂，提供高端半导体的本地制造能力。
各国都关注下一代移动通信技术，开始布局6G技术，争夺领先地位。尽管6G技术尚未形成国际标准，但世界上许多国家打算率先采用。国际电信联盟启动了2030年及以后的技术研发，提出了6G发展计划，启动了6G技术研发。日本总务省发布了“6G综合战略”计划大纲，将通过财政支持和税收优惠等方式推动6G技术的研发，力争在2025年取得关键突破，2030年实现6G商用。法国原子能委员会的电子和信息技术实验室已经为6G应用开发了D波段RF架构。韩国科学信息通信技术部发布了引领6G时代的未来移动通信RD战略，计划在2021年至2026年向6G技术的RD投资2000亿韩元，以确保韩国在2029年前成为首个实现6G商用的国家。高通、微软、脸书、InterDigital、威瑞森、美国电话电报公司和T-Mobile宣布成立6G联盟，致力于在未来10年内推动美国移动技术在6G及以上领域的领先地位。
全球数字税问题悬而未决，急需重启谈判。由于美国单方面退出世界经济合作组织框架下的数字税收谈判，全球普遍适用的数字税收规则讨论陷入停滞。预计2021年，各国将继续围绕数字税收问题进行多边磋商和谈判。世界经济合作组织警告称，数字税收冲突将使全球GDP减少1%以上。法国财政部长表示，无论国际税收协议进展如何，法国都将坚持在2021年征收数字税。根据欧盟此前的计划，在2020年没有全球数字税的情况下，欧盟可能会在2021年对谷歌、亚马逊、脸书和苹果等大型科技公司的数字服务单独征税。加拿大计划从2022年开始对提供数字服务的公司征税，直到全球主要国家就数字税收问题达成一致的解决方案。
作者简介
itei第五研究室研究助理唐干臣。
研究方向:信息领域战略、技术、产业前沿。
联系人:tangqc@drciite.org
作者唐干臣
编辑刘进
研究所简介
国际技术经济研究所成立于1985年11月，是隶属于国务院发展研究中心的非营利性研究机构。其主要职能是研究我国经济、科技和社会发展中的重大政策性、战略性和前瞻性问题，跟踪分析世界科技和经济发展趋势，为中央政府和有关部委提供决策咨询服务。“全球科技地图”是国际技术经济研究所的官方微信账号，致力于向公众传递前沿科技信息和科技创新洞察。
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