文|李尧
自强不息，春耕秋收。随着中国进入高质量发展的新阶段，高水平科学技术自力更生的重要性日益凸显。
过去的一年，中国坚持创新在现代化建设全局中的核心地位。科技创新与经济发展紧密结合，锻造长板，弥补短板。从核心技术到高端产业，创新创业按下快进键，“绝活”不断增加。卡住我们核心技术“脖子”的手指被一根根折断。
站在年度交替的节点上，《财经周刊》根据以往的研究信息和最新的研究进展，梳理出2021年信息技术领域的五大优秀科技创新成果，并对其进行“颁奖”，希望这些影响全局发展的“牛鼻子”继续坚持科技创新，不断推进现代化国家建设。
▲图/视觉中国
“惊人案例”奖:重获中国互联网主动权
先想到一个可能在你脑海中闪过的问题:外国有没有可能切断中国的互联网？
2021年之前，答案是“确实有可能”。
现实世界有现实世界的规则，网络世界也是。IP协议就是这样一套为计算机网络相互通信而设计的协议。它规定了计算机在互联网上通信时应该遵循的规则。简单来说，任何厂商生产的计算机系统，只要符合IP协议，都可以在互联网上互联。
IPv4是互联网协议发展的第四个版本，是一个无连接协议。在互联网诞生之初，每个连接到互联网的用户都被分配了一个IPv4地址。
中科院院士倪光南表示，在当今全球变革中，网络安全和信息化首当其冲，因为它是全球科技创新的竞争高地，很大程度上决定了国家安全和科技产业的水平。
在过去的几十年里，美国以IPv4为基石协议，毫无疑问地主导了互联网领域。而中国则没有主动权，甚至没有自主权。
以前业内流传一种说法，最早的全球IPv4协议只有不到13个根服务器，光美国就有10个，中国一个都没有。
这种比较不免让人联想到:如果美国宁愿伤敌1000，损敌800，还要关闭根服务器，那么我国不应该完全断网吗？
为摆脱这种“卡脖子”风险，2014年，中国抓住美国转让互联网地址管理权的契机，在全球范围内启动“雪人计划”，号召16个国家共同研究IPv6地址。很快，在不到三年的时间里，中国搭建了1台主根服务器和3台辅助服务器，实现了从0到1的突破。
过去几年，中国在IPv6领域不断努力。2021年10月，工信部披露的相关信息显示，我国IPv6活跃用户达到8.7亿，相关电信企业陆续完成IPv6网络升级。数据中心、云产品、内容分发初步具备全网IPv6支持服务能力。
这意味着中国在网络技术实现自身飞跃的同时，已经打破了美国的网络垄断，掌握了IPv6发展的主动权。目前，中国的IPv6网络“高速公路”已经全面建成。
根据2017年中共中央办公厅、国务院办公厅印发的《推进第六版互联网协议规模部署行动计划》，预计到2025年底，我国网络、应用和终端将全面支持IPv6，完成下一代互联网平滑演进升级，形成全球领先的下一代互联网技术产业体系。
▲图/图Bug创意
“创新卓越”奖:国内深度学习框架不再“唯唯诺诺”
很多人对人工智能并不陌生。但是很少有人知道深度学习的框架是什么。
简单来说，深度学习框架不仅可以支持各种商业模式和工业应用，还可以连接芯片和大型计算机系统。可谓是人工智能的一个“核心轴”。
对于人工智能算法的研发和人工智能的应用，开源的深度学习框架可以帮助人工智能研究人员和开发者显著降低RD门槛，提高RD效率；对于人工智能芯片的发展，当业务和应用对深度学习框架提出越来越复杂的新需求时，传统芯片可能难以支持深度学习框架新能力的输出，因此有可能为深度学习框架反向定制专用人工智能芯片。
过去十年，国内外涌现出大量的AI算法和应用，这些都离不开开源深度学习框架的支持。市场研究机构IDC的统计数据显示，中国AI领域超过90%的产品使用开源的深度学习框架、库或其他工具包。
但需要注意的是，长期以来，业界主流的深度学习框架都来自国外大公司，如谷歌、亚马逊、脸书等。，而中国对国外框架的依赖程度很高。
很多业内人士都指出，如果芯片是一个计算平台，那么深度学习框架就相当于编程生产力平台。作为编程生产力平台的深度学习框架，对于芯片行业“卡壳”的教训，应该尽量避免依赖国外开源版本。
好在这两年国内深度学习框架开源发展很快，现在在国际开源框架市场大有作为。
产业实力方面，腾讯、阿里、华为、旷视、一流科技、清华大学等。相继进入市场，发布并启动了从研究到深入学习的框架，推动了行业的蓬勃发展。
在技术研发方面，国内深度学习框架不再只是“跟随者”，已经开发出了很多领先的创新，如天元MegEngine的DTR技术、一流技术OneFlow的SBP并行方案、MindSpore的AKG等
在开源生态建设方面，各方不断加大投入，通过支持开源社区、建立产学研合作等方式，加速国内开源生态的发展和人才储备建设。
虽然国内深度学习框架尚未挺进国际主流学习框架，但千里之行，始于足下。探索者迈出了意义非凡的第一步，国内深度学习框架的生态建设已经启动。
旷天元MegEngine RD总监许表示，未来需要持续投入，不断完善生态建设，也需要找到差异化的技术竞争点，充分结合中国国情和国产硬件，发挥自身的技术优势和更好的生态洞察力。
“稳中求胜”奖:中国超算继续领先。
超级，公认的综合国力的标志之一。
自1987年“863计划”出台以来，我国正式启动了超级计算机的研发工作。从1986年到2016年，30年间，大量科研工作者投身于这一伟大工程，最终推动中国摆脱了这一领域的“卡脖子”困境，成为国际领跑者。尤其是2013年以后，这个领域基本维持着中美互追，轮流冠亚军的状态。
虽然日本超级计算机“福悦”前两年一度赶超中国和美国，在业界引起不小的轰动，但2021年11月公布的全球超级计算机500强榜单显示，中国和美国依然是毋庸置疑的强:中国有173台超级计算机入榜，占比34.6%；美国以149台位居第二，占比29.8%。
日媒也相当清醒地说:虽然“福月”连续四次蝉联榜首，但失去第一只是时间问题，因为中美正在研发新一轮E级超级计算机。
所谓E级超算，指的是百亿亿次超算。国内早就有这方面的布局。目前已交付神威E级原型机、天河三号E级原型机、曙光E级原型机三种不同技术路线的原型机系统。
▲“太湖之光”超级计算机。新华社记者李
另据外媒报道，美国已投入近90亿美元研发更先进的超级计算机，并且还拥有三台E级超级计算机。“性能可能略高于中国，但总体来说，彼此处于同一水平。”
中国科学院计算技术研究所研究员张云泉表示，目前看来，中美E级机世界冠军的决战最早可能要到2022年6月才能见分晓。
事实上，超级计算机不仅要做，而且要用，这使得超级计算机在实际创新项目和产业发展中发挥驱动作用更加重要。这些年来，中国不仅在硬件上投入巨大，还在这些超级计算机上“运行”了很多应用和软件，特别是在超级计算机与实际行业和科研创新相结合的能力上，正在不断探索和提高。
在这里，不得不提超算领域的“诺贝尔奖”——戈登·贝尔奖，该奖项设立于1987年，是全球高性能计算应用领域的最高学术奖项。主要授予高性能计算应用领域最杰出的成就。
2016年之前，美国和日本已经垄断该奖项近30年。直到2016年，中国终于在这个奖项上“破冰”，随后在2017年和2020年获奖。
令人颇感振奋的是，2021年11月18日，在美国密苏里州圣路易斯市举行的全球超级计算大会上，来自中国的14人超级计算应用团队凭借基于新一代神威超算计算能力的“超大规模量子随机电路实时仿真”应用，荣获2021年度“金钟奖”，再次展示了中国在超算应用领域的实力和潜力。
当然，中国的超算发展还没有到满怀信心庆祝成绩的时刻，但稳步前进，做好超算技术研发、应用探索和人才储备，实现持续领先，摆脱那些试图再次卡住我们“脖子”的手，难度不会太大。
“继往开来”奖:量子计算继续辉煌。
2021年是中国量子计算硕果累累的一年。
继2020年12月中国科学技术大学宣布其潘建伟院士团队成功构建了76个光子的量子计算原型后，2021年10月，九章“九章II”升级版成功构建，再次刷新了光量子操控的国际技术水平，处理具体问题的能力比目前世界上最快的超级计算机快数十亿倍。
加上2021年10月中科大发布的超导量子计算机“祖冲之二”，这一系列令人瞩目的成就，标志着中国成为世界上唯一在超导和光量子两条“赛道”上达到“量子优势”里程碑的国家。
潘建伟说:“证明‘量子优越性’可以说是量子计算机发展的里程碑。‘九章二’和‘祖冲之二’的诞生，就像一对双子星，照亮了量子应用更广阔的未来。”
如果说量子计算机的研制成功是从无到有，那么接下来的技术和设备的突破将被称为“复兴”——极低温制冷技术是量子计算机中的关键技术之一。因此，承载这项技术的稀释制冷设备是量子计算机的关键设备之一。
早在1951年，稀释制冷技术就诞生了。虽然经历了70年的发展，但稀释制冷设备仍然非常昂贵和稀有。而且在过去的几十年里，这项技术和设备一直被西方发达国家垄断。
这种情况的结果是，虽然中国的量子计算在世界上保持了领先水平，但即使是中国量子计算的顶级团队，他们的冰箱也全部来自国外。
2019年，美国商务部提议逐步限制向中国出口制冷设备，以阻止量子计算机在中国的发展。这意味着，如果国内稀释制冷设备跟不上，我国量子计算机的发展将永远面临“被卡在喉咙里”的风险。
事实上，中科院理化所冉启泽团队早在20世纪70年代就研制出稀释式冰箱，水平领先世界，设备一度出口美国，为中国创造了大量外汇。可惜由于种种原因，队员们相继退役后没有后继者，中国在这一领域止步不前。
直到2021年7月，中国科学院物理研究所宣布，其自主研发的无氦稀释制冷机取得重大突破，可将温度降至零下273.1319摄氏度，仅比绝对零度高0.01摄氏度。
这一串数字你不懂吗？没关系。简单来说，这意味着中国在高端超低温制冷设备方面树立了新的里程碑。这种新型国产制冷设备解决了我国量子计算中的“瓶颈”问题，为我国量子计算机的发展铺平了道路。
▲2021年10月19日，观众在杭州2021云起大会上观看阿里达摩院推出的量子计算机核心部件。图/视觉中国
“等待企业”奖:高纯电子级多晶硅国产化、提质提速
被称为“光伏产业基石”的多晶硅，过去最受关注的是其在太阳能电池中的应用。然而，近年来，随着集成电路产业发展战略的不断完善，越来越多的人发现它仍然掌握着集成电路产业的命脉。
▲2021年6月5日，上海，第十六届国际太阳能光伏及智能能源展览会，多晶硅。图/视觉中国
公开资料显示，全球95%以上的半导体器件和集成电路都是由硅材料制成的；相比光伏行业使用的太阳能级多晶硅99.9999%的纯度，电子级多晶硅的纯度要求高达99.9999999%。正因如此，纯度要求如此之高的电子级多晶硅一直是国家发展集成电路产业的战略原料。
放眼全球，制备电子级多晶硅的关键技术主要掌握在德国、日本和美国手中，能够生产电子级多晶硅产品的企业寥寥无几。中国的电子多晶硅长期被外国企业垄断。
因此，我国只有突破电子多晶硅生产的核心技术，彻底打破国外企业的市场垄断，才能摆脱集成电路关键基础材料长期进口、受制于国外的局面，确保我国集成电路产业的战略安全。
公开资料显示，2015年前后，一批新能源企业和半导体企业相继进入高纯电子级多晶硅生产技术的自主研发和创新，并在国家重大科技专项的指导下，结合各级科研项目，试图为我国集成电路等泛半导体产业及相关战略性新兴产业提供硅原料和服务。
2017年以来，企业陆续建成投产高纯电子级多晶硅生产线。截至目前，部分企业已经完全实现了4-8英寸半导体硅片和半导体硅组件的批量应用，产品甚至出口到韩国和欧洲，打破了国外对这一技术和市场的垄断。
最新消息显示，2021年，国产电子级多晶硅产品已在先进工艺使用的12英寸半导体硅片上得到验证，并取得突破性进展，进一步加快了我国集成电路用高纯电子级多晶硅的国产化进程，为我国集成电路硅材料产业的战略安全增添了一份保障。
多家相关企业表示，下一步将针对一些“瓶颈”问题进一步开展技术攻关，联合知名科研机构，凝聚产业合力，打响半导体硅中国的民族品牌，形成和巩固中国高纯晶体硅产业在世界的领先地位和竞争实力。
艰难，成功，打破“锁喉之手”
2021年将是整整一年，无论是在信息技术领域，还是在整个科技创新领域。除了本文提到的五个“奖项”，一系列前沿科技研究取得重大创新和突破，涌现出一大批科技成果，在世界科技舞台上留下浓墨重彩的中国印记。
把这些成果用笔墨写出来，颁发“奖状”，并不能充分展现他们背后一代代科技人为实现中国梦付出巨大努力、付出巨大努力，失败后永不放弃的精神。正是有了这种“艰难困苦使你成功”的信念，我们坚信那些“锁住喉咙的手”终将被甩开，这些突破和创新镌刻着深远的意义。
回顾这一年，以科技创新创造发展新动力，提升我国关键核心技术创新能力，加快关键核心技术攻关，不断探索解决“瓶颈”问题，既是贯穿全年的重要旋律，也是未来科技创新的基础。
日前，中央经济工作会议首次将科技政策列为新一年的七大政策，并再次强调了实施科技政策的紧迫性和艰巨性。不难看出，2022年将是中国科技创新政策的承上启下之年，能否推动相关工作取得实效，将影响中国实现科技强国目标的进程。
多位专家就如何有效推进新信息技术创新，不断突破“卡脖子”困境提出以下意见和建议:
一是认真落实党中央、国务院的决策部署，在有“卡脖子”风险、急需创新突破的组织内部，要真正以“夯实核心技术基础”为己任，摒弃只尝过其中滋味的创新惯性。
二是适应国家战略需要，加大国家相关技术研究院布局，充分发挥国家实验室、高校、科研院所等国家战略科技力量，重点加强前沿技术和核心技术的多路径探索、交叉融合和创新技术源供给。
第三，发挥国有企业的主导作用，配合中小企业参与基础创新专项，营造良好的产业生态；在基本创新方向的决策中，加强对企业意见的参考；通过财政补贴、税收优惠等制度，加大企业对基础创新的投入。
第四，继承和发扬“两弹一星”精神，建立和完善以贡献、能力、合作为导向的科学创新人才培养和评价机制，确保吸引人才、留住人才、用好人才。
当今世界，百年未有之大变局，新一轮科技革命和产业变革深入发展，国际力量对比深刻调整。那些不认能冲天的树，直到它入了天，人说它高。我们期待并相信，激活创新源泉，先发力，勇往直前，一定能创造科技强国梦。
