先進(jìn)計(jì)算產(chǎn)業(yè)發(fā)展白皮書(shū)

1、賽迪智庫(kù)電子信息研究所目錄 HYPERLINK l _bookmark0 一、先進(jìn)計(jì)算的基本概念 1 HYPERLINK l _bookmark1 （一）內(nèi)涵與外延 2 HYPERLINK l _bookmark2 1、算力 3 HYPERLINK l _bookmark3 2、算法 4 HYPERLINK l _bookmark4 3、算據(jù) 5 HYPERLINK l _bookmark5 4、“計(jì)算+” 6 HYPERLINK l _bookmark6 （二）技術(shù)體系演繹 8 HYPERLINK l _bookmark7 （三）產(chǎn)業(yè)體系及指標(biāo)設(shè)計(jì) 10 HYPERLINK l _bookm

2、ark8 1、先進(jìn)計(jì)算產(chǎn)業(yè)鏈 10 HYPERLINK l _bookmark9 2、先進(jìn)計(jì)算產(chǎn)業(yè)未來(lái)指標(biāo)設(shè)計(jì) 11 HYPERLINK l _bookmark10 二、發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢(shì) 13 HYPERLINK l _bookmark11 （一）全球先進(jìn)計(jì)算發(fā)展?fàn)顩r 13 HYPERLINK l _bookmark12 1、從驅(qū)動(dòng)因素看，數(shù)據(jù)增長(zhǎng)和行業(yè)需求提供內(nèi)外動(dòng)力 13 HYPERLINK l _bookmark13 2、從技術(shù)創(chuàng)新看，材料、架構(gòu)、軟件等多路演進(jìn)并行 14 HYPERLINK l _bookmark14 3、從政策環(huán)境看，發(fā)達(dá)國(guó)家多維度支持手段引導(dǎo)發(fā)力 15 HYPERLI

3、NK l _bookmark15 4、從競(jìng)爭(zhēng)態(tài)勢(shì)看，跨國(guó)巨頭爭(zhēng)相加大投入搶灘布局 20 HYPERLINK l _bookmark16 5、從滲透路徑看，信息領(lǐng)域單點(diǎn)場(chǎng)景向各行業(yè)多元布局延伸 21 HYPERLINK l _bookmark17 （二）我國(guó)先進(jìn)計(jì)算發(fā)展?fàn)顩r 22 HYPERLINK l _bookmark18 1、從發(fā)展階段看，技術(shù)躍升條件初步具備 22 HYPERLINK l _bookmark19 2、從競(jìng)爭(zhēng)態(tài)勢(shì)看，部分領(lǐng)域躋身領(lǐng)先行列 23 HYPERLINK l _bookmark20 3、從市場(chǎng)潛力看，規(guī)模帶動(dòng)效應(yīng)逐步釋放 24 HYPERLINK l _bookma

4、rk21 4、從生態(tài)構(gòu)建看，自主演進(jìn)架構(gòu)生態(tài)加速形成 24 HYPERLINK l _bookmark22 5、從通用計(jì)算看，關(guān)鍵核心技術(shù)亟待補(bǔ)短板 25 HYPERLINK l _bookmark23 （三）重點(diǎn)領(lǐng)域發(fā)展現(xiàn)狀 30 HYPERLINK l _bookmark24 1、超級(jí)計(jì)算 30 HYPERLINK l _bookmark25 2、人工智能 31 HYPERLINK l _bookmark26 3、汽車智能計(jì)算平臺(tái) 31 HYPERLINK l _bookmark27 4、量子計(jì)算 32 HYPERLINK l _bookmark28 5、云計(jì)算 33先進(jìn)計(jì)算產(chǎn)業(yè)發(fā)展白皮書(shū)

5、 HYPERLINK l _bookmark29 三、產(chǎn)業(yè)規(guī)模測(cè)算 33 HYPERLINK l _bookmark30 （一）直接產(chǎn)業(yè)規(guī)模測(cè)算 34 HYPERLINK l _bookmark31 （二）輻射帶動(dòng)規(guī)模測(cè)算 36 HYPERLINK l _bookmark32 1、智慧城市 36 HYPERLINK l _bookmark33 2、工業(yè)制造 37 HYPERLINK l _bookmark34 3、自動(dòng)駕駛 39 HYPERLINK l _bookmark35 4、醫(yī)藥研發(fā) 40 HYPERLINK l _bookmark36 5、金融科技 40 HYPERLINK l _bo

6、okmark37 （三）測(cè)算結(jié)論 41 HYPERLINK l _bookmark38 四、建議突破方向 42 HYPERLINK l _bookmark39 （一）重點(diǎn)領(lǐng)域 42 HYPERLINK l _bookmark40 1、算力層面 42 HYPERLINK l _bookmark41 2、算法層面 44 HYPERLINK l _bookmark42 3、算據(jù)層面 45 HYPERLINK l _bookmark43 （二）發(fā)展建議 45 HYPERLINK l _bookmark44 1、提升產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新能力 45 HYPERLINK l _bookmark45 2、推進(jìn)計(jì)算產(chǎn)業(yè)

7、生態(tài)構(gòu)建 46 HYPERLINK l _bookmark46 3、加強(qiáng)深度國(guó)際合作 47 HYPERLINK l _bookmark47 4、激勵(lì)培育重點(diǎn)骨干企業(yè) 47 HYPERLINK l _bookmark48 附件 1：先進(jìn)計(jì)算產(chǎn)業(yè)需求指南 48 HYPERLINK l _bookmark49 附件 2：先進(jìn)計(jì)算直接規(guī)模測(cè)算表 51一、先進(jìn)計(jì)算的基本概念計(jì)算力就是生產(chǎn)力。從結(jié)繩計(jì)數(shù)到使用算盤(pán)算尺再到使用基于機(jī)械原理的計(jì)算器等設(shè)備到電子計(jì)算機(jī)，每次新計(jì)算技術(shù)的出現(xiàn)都從根本上促進(jìn)了生產(chǎn)力發(fā)展。自 20 世紀(jì)計(jì)算機(jī)誕生以來(lái)，計(jì)算技術(shù)不斷演進(jìn)升級(jí)，經(jīng)歷由低到高、由淺到深、由量變到質(zhì)變的發(fā)展，

8、計(jì)算能力持續(xù)提升、計(jì)算方式不斷優(yōu)化、計(jì)算數(shù)據(jù)指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)。在對(duì)多種新興計(jì)算歸納認(rèn)識(shí)和總結(jié)共性的基礎(chǔ)上，本白皮書(shū)認(rèn)為，先進(jìn)計(jì)算是面向從量變到質(zhì)變的信息需求，在計(jì)算方式、位置、算法或機(jī)理等方面產(chǎn)生進(jìn)步和革新的新興計(jì)算技術(shù)及產(chǎn)業(yè)的統(tǒng)稱。先進(jìn)計(jì)算是從單一的計(jì)算設(shè)備及技術(shù)向多元化計(jì)算系統(tǒng)及應(yīng)用的演進(jìn)，具有先進(jìn)性、泛在性、多樣性，也是新一代信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)的本質(zhì)和核心?！跋冗M(jìn)”是相對(duì)于“傳統(tǒng)”而言，既包括基于傳統(tǒng)半導(dǎo)體技術(shù)架構(gòu)的產(chǎn)業(yè)演進(jìn)，又包括換道型的前沿理論及模式、服務(wù)創(chuàng)新。從信息技術(shù)體系看，信息背后的基礎(chǔ)和關(guān)鍵是計(jì)算，一切數(shù)字信息的產(chǎn)生和使用都需要經(jīng)過(guò)輸入、計(jì)算和存儲(chǔ)、輸出等過(guò)程，數(shù)據(jù)只是信息的表象和結(jié)果，

9、計(jì)算才是信息的樞紐和關(guān)鍵。從技術(shù)脈絡(luò)看，從以存算一體化、分布式計(jì)算的架構(gòu)創(chuàng)新和以芯片工藝、結(jié)構(gòu)的硬件創(chuàng)新為主，逐步拓展到材料、算法，最終到基礎(chǔ)理論的發(fā)展應(yīng)用。從物理承載空間看，由大體積、高能耗、集中式的計(jì)算設(shè)備到小體積、低能耗、分布式的多元化計(jì)算生態(tài)演化邁進(jìn)。從滲透路徑看，從電子信息、軟件信息等層面的創(chuàng)新以點(diǎn)帶面，通過(guò)技術(shù)溢出效應(yīng)，逐步滲透到其他產(chǎn)業(yè)交叉融合，推動(dòng)各個(gè)產(chǎn)業(yè)全面創(chuàng)新升級(jí)。從產(chǎn)業(yè)趨勢(shì)看，重構(gòu)計(jì)算、內(nèi)存計(jì)算等催生摩爾定律不斷打破物理極限，量子計(jì)算、生物計(jì)算不斷拓展新興領(lǐng)域，面向云計(jì)算的軟件逐漸替代單機(jī)版基礎(chǔ)軟件，持續(xù)進(jìn)步的計(jì)算技術(shù)推動(dòng)信息產(chǎn)業(yè)突飛猛進(jìn)，后者加速發(fā)展又促進(jìn)了前者的持續(xù)創(chuàng)

10、新，推動(dòng)計(jì)算技術(shù)、應(yīng)用、模式向更先進(jìn)的方向演進(jìn)發(fā)展。圖 1本章邏輯框架圖（一）內(nèi)涵與外延賽迪智庫(kù)整理，2020 年 10 月先進(jìn)計(jì)算的內(nèi)涵可由算力、算法、算據(jù)三大要素來(lái)表征。其中：（1）算力層面，指服務(wù)于經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的計(jì)算能力，以及支 撐計(jì)算 能力的 軟硬件 系統(tǒng) ， 涉及對(duì) 象包括CPU/GPU/NPU、服務(wù)器、存儲(chǔ)器等基礎(chǔ)產(chǎn)品。（2）算法層面，指驅(qū)動(dòng)計(jì)算發(fā)揮賦能效用的系列理論、架構(gòu)、系統(tǒng)、軟件、方法的統(tǒng)稱，包括計(jì)算理論、計(jì)算架構(gòu)、計(jì)算系統(tǒng)及各類計(jì)算方法（加密算法、矩陣算法、遺傳進(jìn)化算法）、EDA、基礎(chǔ)軟件等。（3）算據(jù)層面，指一切比特化的事物，及其生成、采集、編碼、存儲(chǔ)、傳輸、搜索等系列行

11、為，如圍繞數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、清洗、分析、挖掘、交易等過(guò)程提供的產(chǎn)品及服務(wù)。先進(jìn)計(jì)算的外延主要指行業(yè)計(jì)算應(yīng)用。1、算力新平臺(tái)。傳統(tǒng)計(jì)算中心存在普遍的資源閑置現(xiàn)象，計(jì)算資源難以得到充分應(yīng)用。在此背景下，以大規(guī)模數(shù)據(jù)中心、AI 計(jì)算中心、超算中心為主要代表的新型算力平臺(tái)向高計(jì)算密度、高賦能密度方向部署。從服務(wù)器、存儲(chǔ)設(shè)備等硬件部署的空間密度向服務(wù)器性能躍升、電力配置合理、高效散熱等綜合指標(biāo)提升的算力密度延伸；從能源高效利用的耗能密度向高效處理高并發(fā)、按需分配資源的賦能密度拓展。新型算力平臺(tái)的運(yùn)營(yíng)效率、集約水平持續(xù)迭代。新材料。傳統(tǒng)計(jì)算均以硅基材料為基礎(chǔ)，隨著硅基材料的應(yīng)用不斷逼近極限，以非硅基材料（如碳基材

12、料）的研發(fā)與探索的研發(fā)與商用成為熱點(diǎn)。例如，從硅基 7 納米技術(shù)到5 納米技術(shù)，芯片速度大約提升 20；而相比硅基 7 納米技術(shù)，碳納米管 7 納米技術(shù)的芯片速度將提升 300。此外，超導(dǎo)材料離子阱多運(yùn)用于量子計(jì)算技術(shù)、磁變相變介質(zhì)多運(yùn)用于存儲(chǔ)器技術(shù)、化合物半導(dǎo)體中突破前兩代半導(dǎo)體瓶頸的第三代寬禁帶半導(dǎo)體在計(jì)算產(chǎn)業(yè)被持續(xù)看好。新計(jì)算硬件。新型硬件層出不窮，根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)景歸納為云端場(chǎng)景和終端場(chǎng)景兩大類，由于算法效率和底層硬件選擇密切相關(guān)，云端和終端場(chǎng)景對(duì)硬件的需求也大不相同。云端主要指服務(wù)器端，包括各種公有云、私有云、數(shù)據(jù)中心等業(yè)務(wù)。終端主要指安防、汽車智能計(jì)算平臺(tái)、PC 整機(jī)、手機(jī)、物聯(lián)網(wǎng)終端、

13、機(jī)器人等各種應(yīng)用。2、算法基礎(chǔ)架構(gòu)。當(dāng)前四大主流計(jì)算架構(gòu)包括 X86、ARM、 RISC-V、MIPS。其中 X86 和ARM 是市場(chǎng)份額的兩大架構(gòu)，X86 架構(gòu)在 PC 市場(chǎng)上長(zhǎng)期處于霸主地位。ARM 架構(gòu)廣泛地使用在嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，具有低耗電的特性。RISC-V 架構(gòu)完全開(kāi)源，設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，可根據(jù)具體場(chǎng)景選擇合適的指令集。 MIPS 采用導(dǎo)入/存儲(chǔ)數(shù)據(jù)模型，具有極高的拓展性。新計(jì)算軟件。與核心算力提升緊密相關(guān)的基礎(chǔ)型軟件持續(xù)迭代?？傮w而言，軟件從傳統(tǒng) PC 端走向云端匯聚。具體而言，針對(duì)不同場(chǎng)景、不同應(yīng)用的軟件開(kāi)發(fā)成為現(xiàn)下發(fā)展潮流，主要包括基于新型體系結(jié)構(gòu)的操作系統(tǒng)，面向大數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)處理的新型

14、數(shù)據(jù)庫(kù)，容器化的新型數(shù)據(jù)中心設(shè)計(jì)架構(gòu)。新計(jì)算模式。高性能計(jì)算、存算一體化、超導(dǎo)計(jì)算等前沿計(jì)算模式成為研發(fā)重點(diǎn)；流式計(jì)算、圖計(jì)算、邊緣計(jì)算、群智協(xié)同計(jì)算、云際計(jì)算、霧計(jì)算、無(wú)邊界計(jì)算、安全多方計(jì)算等新興計(jì)算模式接續(xù)涌現(xiàn)；城市計(jì)算、服務(wù)計(jì)算、計(jì)算經(jīng)濟(jì)學(xué)、計(jì)算社會(huì)科學(xué)、認(rèn)知計(jì)算等融合性計(jì)算領(lǐng)域成為新的探索方向。前沿理論。非馮諾伊曼架構(gòu)體系理論探索升溫，如類腦計(jì)算、生物計(jì)算等。傳統(tǒng)計(jì)算以馮諾伊曼理論為框架，難以滿足現(xiàn)下人工智能發(fā)展的需要。因此，非馮諾伊曼架構(gòu)體系理論，包括量子信息科學(xué)通過(guò)推進(jìn)對(duì)多量子態(tài)的精準(zhǔn)控制出現(xiàn)量子計(jì)算，由腦科學(xué)衍生出的類腦計(jì)算等開(kāi)始嶄露頭角。3、算據(jù)算據(jù)采集與集成。大數(shù)據(jù)時(shí)代的數(shù)

15、據(jù)往往是先有數(shù)據(jù)再有模式，且模式處于不斷的動(dòng)態(tài)演化之中。從數(shù)據(jù)集成模型來(lái)看，現(xiàn)有的數(shù)據(jù)采集與集成方式可大致分為四種類型：基于物化或 ETL 方法的引擎、基于數(shù)據(jù)庫(kù)或中間件方法的引擎、基于數(shù)據(jù)流方法的引擎、以及基于搜索引擎的方法。算據(jù)分析與挖掘。數(shù)據(jù)分析與挖掘是整個(gè)大數(shù)據(jù)處理流程的核心。大數(shù)據(jù)時(shí)代的數(shù)據(jù)量大，類型混雜，產(chǎn)生速度快，具有實(shí)時(shí)性的特點(diǎn)。傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)分析挖掘算法都是線性執(zhí)行的，耗時(shí)很長(zhǎng)。分布式并發(fā)計(jì)算系統(tǒng)是解決這一問(wèn)題，進(jìn)行數(shù)據(jù)分析與挖掘的有利工具，很多算法必須做出調(diào)整以適應(yīng)分布并發(fā)的計(jì)算框架，算法需要變得具有可擴(kuò)展性。算據(jù)感知交互。數(shù)據(jù)感知提供了數(shù)據(jù)來(lái)源，數(shù)據(jù)交互是一個(gè)數(shù)據(jù)傳輸、共享和

16、交換的過(guò)程，兩者共同組成了大數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)。目前數(shù)據(jù)感知具有顯著的異構(gòu)特征，因此信息交互應(yīng)用需要采用有效統(tǒng)一的表達(dá)形式，并提供高層語(yǔ)義知識(shí)的描述方法，實(shí)現(xiàn)多源異構(gòu)數(shù)據(jù)的交互可以從數(shù)據(jù)和語(yǔ)義知識(shí)兩個(gè)層面入手?；谡Z(yǔ)義理解的數(shù)據(jù)資源管理。隨著數(shù)據(jù)量劇增，數(shù)據(jù)資源管理成為提高效率的關(guān)鍵環(huán)節(jié)?；谡Z(yǔ)義理解，將信息解析為結(jié)構(gòu)化的、機(jī)器可讀的數(shù)據(jù)，應(yīng)用數(shù)據(jù)庫(kù)管理、數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)等信息系統(tǒng)技術(shù)和其他數(shù)據(jù)管理工具，進(jìn)行對(duì)數(shù)據(jù)有效的處理和應(yīng)用。數(shù)據(jù)交易平臺(tái)。隨著大數(shù)據(jù)應(yīng)用場(chǎng)景逐漸豐富，數(shù)據(jù)需求日益增大，大數(shù)據(jù)交易成為大數(shù)據(jù)服務(wù)應(yīng)用的新熱點(diǎn)。數(shù) 據(jù)交易平臺(tái)以數(shù)據(jù)資源、數(shù)據(jù)服務(wù)為標(biāo)的，以第三方的身份 為數(shù)據(jù)提供方和數(shù)據(jù)需求方

17、提供數(shù)據(jù)交易服務(wù)，同時(shí)數(shù)據(jù)交 易平臺(tái)還可提供數(shù)據(jù)定制服務(wù)，根據(jù)數(shù)據(jù)需求方的特殊需求，由用戶進(jìn)行采集或者標(biāo)注大規(guī)模數(shù)據(jù)。4、“計(jì)算+”行業(yè)云。云作為數(shù)字化轉(zhuǎn)型的核心技術(shù)之一，持續(xù)激發(fā)各行各業(yè)創(chuàng)新發(fā)展。先進(jìn)計(jì)算技術(shù)在提供靈活拓展的計(jì)算資源的同時(shí)，對(duì)其業(yè)務(wù)穩(wěn)定、安全、可靠運(yùn)行起著重要的支撐作用，縮短業(yè)務(wù)部署上線以及擴(kuò)展升級(jí)的周期，大大降低運(yùn)維成本，提高效率。目前行業(yè)云細(xì)分市場(chǎng)眾多，在金融、零售、教育、政務(wù)、物流、醫(yī)療、制造、傳媒等行業(yè)應(yīng)用廣泛。城市大腦。城市大腦是互聯(lián)網(wǎng)大腦架構(gòu)與智慧城市建設(shè)結(jié)合的產(chǎn)物，在物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能、邊緣計(jì)算、5G、云計(jì)算、數(shù)字孿生等前沿技術(shù)的支撐下，建立大數(shù)據(jù)管理平臺(tái)

18、，融合專家經(jīng)驗(yàn)和人工智能技術(shù)，利用實(shí)時(shí)全量的城市數(shù)據(jù)資源全局優(yōu)化城市公共資源，即時(shí)修正城市運(yùn)行缺陷，提升對(duì)行業(yè)需求的洞察力和理解力，實(shí)現(xiàn)城市治理模式、服務(wù)模式和產(chǎn)業(yè)發(fā)展的三重突破。目前在安防監(jiān)控、應(yīng)急響應(yīng)、智慧城市、智慧政務(wù)等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。智能制造。智能制造融合了信息技術(shù)、先進(jìn)制造技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)和人工智能技術(shù)，是實(shí)現(xiàn)整個(gè)制造業(yè)價(jià)值鏈的智能化和創(chuàng)新的關(guān)鍵。智能制造需要高性能計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施，生產(chǎn)環(huán)節(jié)上，應(yīng)用大數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)，進(jìn)行數(shù)據(jù)采集并分析處理，優(yōu)化產(chǎn)品生產(chǎn)流程；通過(guò)實(shí)時(shí)感知數(shù)據(jù)，明確產(chǎn)品故障；用云計(jì)算對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，從根本上提高了制造的靈活性。供應(yīng)鏈管理上，通過(guò)大數(shù)據(jù)分析，大幅提

19、升倉(cāng)儲(chǔ)、配送、銷售效率，降低物流成本。生產(chǎn)設(shè)備維護(hù)上，根據(jù)設(shè)備和傳感器收集的數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)設(shè)備的實(shí)時(shí)和預(yù)測(cè)性維護(hù)。計(jì)算產(chǎn)業(yè)的迭代升級(jí)保證了生產(chǎn)過(guò)程中所有因素的精準(zhǔn)控制，實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)智能化。（二）技術(shù)體系演繹先進(jìn)計(jì)算是傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)的硬件單元和架構(gòu)（材料，硬件設(shè)計(jì)和制造，架構(gòu)）、傳統(tǒng)的計(jì)算原理、傳統(tǒng)計(jì)算構(gòu)造原理或者理論發(fā)展出的新的形態(tài)和新的發(fā)展階段。計(jì)算機(jī)硬件單元與架構(gòu)演進(jìn)發(fā)展筑牢計(jì)算基礎(chǔ)設(shè)施底座。從計(jì)算機(jī)發(fā)展史看：第一代電子管計(jì)算機(jī)，完成了由軍用設(shè)施到民用設(shè)施、從實(shí)驗(yàn)室設(shè)備到工業(yè)生產(chǎn)裝備、從科學(xué)計(jì)算儀器到數(shù)據(jù)處理終端的轉(zhuǎn)變。第二代晶體管計(jì)算機(jī)，一方面提升了計(jì)算能力，減小了設(shè)備體積，另一方面促成編譯語(yǔ)

20、言、操作系統(tǒng)的出現(xiàn)，向開(kāi)發(fā)者屏蔽了硬件設(shè)計(jì)的復(fù)雜性，降低了使用難度。第三代集成電路和超大規(guī)模集成電路計(jì)算機(jī)，遵循摩爾定律演進(jìn)路徑，加速了個(gè)人計(jì)算機(jī)、高性能計(jì)算機(jī)、超級(jí)計(jì)算機(jī)以及數(shù)據(jù)中心的普及與部署。軟件系統(tǒng)在這一階段計(jì)算基礎(chǔ)設(shè)施構(gòu)建中的角色愈發(fā)重要，軟硬結(jié)合的系統(tǒng)化設(shè)計(jì)成為主流趨勢(shì)。第四代智能、泛在、專業(yè)化計(jì)算機(jī)，正成為互聯(lián)網(wǎng)和大數(shù)據(jù)時(shí)代數(shù)據(jù)、網(wǎng)絡(luò)入口和控制核心，人工智能、邊緣計(jì)算等技術(shù)的引入，加速計(jì)算產(chǎn)業(yè)在工業(yè)、交通、能源、電信、金融、城市管理等國(guó)民經(jīng)濟(jì)重點(diǎn)行業(yè)的融合滲透。綜上，作為重要的基礎(chǔ)設(shè)施，計(jì)算機(jī)硬件單元與架構(gòu)發(fā)展為構(gòu)造能力更強(qiáng)、可靠性更高的計(jì)算平臺(tái)，構(gòu)建先進(jìn)、普惠的新型計(jì)算社會(huì)筑牢

21、基座支撐。計(jì)算原理的多路徑演進(jìn)帶動(dòng)算法能級(jí)躍升。計(jì)算原理囊括算法設(shè)計(jì)與分析、數(shù)字邏輯、計(jì)算復(fù)雜性理論等，其基本的核心是算法問(wèn)題。當(dāng)前傳統(tǒng)計(jì)算面臨海量數(shù)據(jù)并發(fā)、非線性模式識(shí)別、數(shù)據(jù)加密等復(fù)雜問(wèn)題亟待解決。而計(jì)算原理演進(jìn)的三種路徑為解決上述問(wèn)題提供了技術(shù)基座支撐。一是傳統(tǒng)硅基計(jì)算技術(shù)向類腦計(jì)算、高效能計(jì)算領(lǐng)域拓展。過(guò)去數(shù)十年間，計(jì)算技術(shù)演進(jìn)一直處于線性發(fā)展階段，半導(dǎo)體工藝 制程始終遵循摩爾定律，但隨著人工智能等新技術(shù)的發(fā)展和 應(yīng)用逐漸興起，計(jì)算架構(gòu)正在從馮諾依曼架構(gòu)向多元化架 構(gòu)體系演進(jìn)，高性能計(jì)算、量子計(jì)算、類腦計(jì)算等成為計(jì)算 新趨勢(shì)。二是集中式云計(jì)算向云下沉、邊緣計(jì)算延展。隨著 智能網(wǎng)聯(lián)汽車、

22、超高清視頻、機(jī)器人和機(jī)器人流程自動(dòng)化、智慧城市管理等領(lǐng)域發(fā)展提速，集中式的云計(jì)算已難以滿足 海量數(shù)據(jù)的處理需求，通過(guò)邊緣計(jì)算節(jié)點(diǎn)進(jìn)行數(shù)據(jù)初步處理、由云計(jì)算中心將算法下發(fā)到邊緣計(jì)算節(jié)點(diǎn)、將邊緣計(jì)算節(jié)點(diǎn) 作為云計(jì)算中心系統(tǒng)的延伸等邊緣計(jì)算處理方式，能夠?qū)崟r(shí) 有效處理海量數(shù)據(jù)，推動(dòng)云端數(shù)據(jù)處理能力下沉，確保資源的彈性和最大化利用。三是量子、光子等前沿理論架構(gòu)成為計(jì)算新方向。以量子計(jì)算、光子計(jì)算等新型微粒子計(jì)算為代表的非馮體系計(jì)算技術(shù)逐步走向?qū)嵱?。谷歌宣稱實(shí)現(xiàn)“量子霸權(quán)”，大大增加了行業(yè)對(duì)超導(dǎo)路線和大規(guī)模量子計(jì)算實(shí)現(xiàn)步伐的樂(lè)觀預(yù)期。盡管量子計(jì)算的編程語(yǔ)言及生態(tài)發(fā)展仍需長(zhǎng)期沉淀，量子糾錯(cuò)和容錯(cuò)計(jì)算仍需長(zhǎng)

23、期技術(shù)攻堅(jiān)，但其已在密碼破解、超大型金融計(jì)算等特定場(chǎng)景、領(lǐng)域展現(xiàn)出極為出色的性能表現(xiàn)，并開(kāi)始逐步替代當(dāng)前計(jì)算方式和部分專用芯片。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與數(shù)據(jù)交互技術(shù)發(fā)展提升計(jì)算系統(tǒng)整體效能。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)方面，隨著汞延遲線、穿孔卡片、磁帶、動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取內(nèi)存 DRAM、軟盤(pán)、硬盤(pán)、閃存等存儲(chǔ)介質(zhì)迭代升級(jí)，存儲(chǔ)密度、讀寫(xiě)效率不斷提升，整體架構(gòu)向著高性能、高可靠、高擴(kuò)展性逐步邁進(jìn)。高端存儲(chǔ)架構(gòu)經(jīng)歷了從總線架構(gòu)向交換式架構(gòu)、矩陣直連架構(gòu)、分布式架構(gòu)、全共享交換式架構(gòu)的演進(jìn)歷程。存算一體方面，通過(guò)縮短計(jì)算單元與存儲(chǔ)單元物理距離，將計(jì)算單元與存儲(chǔ)單元融為一體，并在“存算”單元上完成高能效并發(fā)運(yùn)算，以增加帶寬、緩解數(shù)據(jù)搬移產(chǎn)生

24、的瓶頸。數(shù)據(jù)交互方面，主要包括單計(jì)算設(shè)備內(nèi)部的總線技術(shù)、高速數(shù)據(jù)接口、光交換技術(shù)和多計(jì)算設(shè)備間數(shù)據(jù)互通的以太網(wǎng)技術(shù)等。數(shù)據(jù)交互技術(shù)向著高速率、高帶寬、低延時(shí)的目標(biāo)不斷發(fā)展，在提高數(shù)據(jù)交換能力的同時(shí)持續(xù)提升計(jì)算系統(tǒng)的整體能效水平。（三）產(chǎn)業(yè)體系及指標(biāo)設(shè)計(jì)1、先進(jìn)計(jì)算產(chǎn)業(yè)鏈先進(jìn)計(jì)算產(chǎn)業(yè)鏈包括核心元器件層、整機(jī)層、基礎(chǔ)軟件層、平臺(tái)層、應(yīng)用層、數(shù)據(jù)層、理論層等七個(gè)層次，各層次之間的邏輯關(guān)系如下圖所示。其中，核心元器件層、整機(jī)層代表算力的部分，基礎(chǔ)軟件和平臺(tái)層代表算法的部分，算據(jù)層貫穿了算力、算法以及行業(yè)應(yīng)用。圖 1先進(jìn)計(jì)算產(chǎn)業(yè)鏈賽迪智庫(kù)整理，2020 年 10 月2、先進(jìn)計(jì)算產(chǎn)業(yè)未來(lái)指標(biāo)設(shè)計(jì)算力指標(biāo)。

25、二級(jí)指標(biāo)包括基礎(chǔ)算力指標(biāo)、先進(jìn)計(jì)算生態(tài)應(yīng)用的企業(yè)數(shù)量、計(jì)算產(chǎn)業(yè)研發(fā)投入增加值、開(kāi)展計(jì)算產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同創(chuàng)新的企業(yè)數(shù)量等。其中，基礎(chǔ)算力指算力基礎(chǔ)設(shè)施的計(jì)算能力總和，包括超級(jí)計(jì)算機(jī)算力、計(jì)算中心算力以及云服務(wù)外延計(jì)算環(huán)節(jié)等。計(jì)算公式：基礎(chǔ)算力=國(guó)內(nèi)超級(jí)計(jì)算機(jī)算力+計(jì)算中心服務(wù)器規(guī)模 服務(wù)器平均算力+邊緣算力（MEC）算據(jù)指標(biāo)。二級(jí)指標(biāo)為云服務(wù)發(fā)展指標(biāo)，主要表征數(shù)據(jù)計(jì)算公式：云服務(wù)支出占比=云服務(wù)支出總額/IT 基礎(chǔ)設(shè)施投資總額服務(wù)的提供能力。云服務(wù)支出包括兩部分，自建云的運(yùn)營(yíng)服務(wù)費(fèi)用支出和全租賃云的費(fèi)用支出。云服務(wù)包括軟件運(yùn)營(yíng)服務(wù)（SaaS）、平臺(tái)運(yùn)營(yíng)服務(wù)（PaaS）、基礎(chǔ)設(shè)施運(yùn)營(yíng)服務(wù)（IaaS）等三

26、層。表 1先進(jìn)計(jì)算未來(lái)發(fā)展指標(biāo)設(shè)計(jì)算力指標(biāo)算據(jù)指標(biāo)行業(yè)應(yīng)用指標(biāo)人均算力指標(biāo)云服務(wù)發(fā)展指標(biāo)自建云的運(yùn)營(yíng)服務(wù)費(fèi)用支出全租賃云的費(fèi)用支出人工智能普及率人工智能創(chuàng)新平臺(tái)數(shù)量智能化企業(yè)占比先進(jìn)計(jì)算生態(tài)應(yīng)用的企業(yè)數(shù)量開(kāi)展計(jì)算產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同創(chuàng)新的企業(yè)數(shù)量云化比例上云率用云量計(jì)算產(chǎn)業(yè)研發(fā)投入增加值賽迪智庫(kù)整理，2020 年 10 月 全球超算 Top 500 取中國(guó)數(shù)值 近 6 年（參考我國(guó)服務(wù)器資產(chǎn)管理辦法）IDC 每年服務(wù)器出貨量 選取近 6 年主流芯片算力的平均值 近 6 年 IDC 每年服務(wù)器出貨量 運(yùn)營(yíng)商提供 國(guó)家統(tǒng)計(jì)局 C0207 相關(guān)數(shù)據(jù) 國(guó)家統(tǒng)計(jì)局相關(guān)數(shù)據(jù)（已在十三五信息化規(guī)劃中引用）行業(yè)應(yīng)用指標(biāo)

27、。二級(jí)指標(biāo)包括人工智能普及率、云化比例等，三級(jí)指標(biāo)包括人工智能創(chuàng)新平臺(tái)數(shù)量、智能化企業(yè)占比、上云率、用云量等。二、發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢(shì)發(fā)展先進(jìn)計(jì)算對(duì)加快經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展、重塑產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)具有重要戰(zhàn)略意義。從全球看，世界多國(guó)政府、高校、科研機(jī)構(gòu)、市場(chǎng)主體等正加速推進(jìn)先進(jìn)計(jì)算領(lǐng)域的基礎(chǔ)研究、應(yīng)用研究和前沿布局。從國(guó)內(nèi)看，我國(guó)先進(jìn)計(jì)算產(chǎn)業(yè)在基礎(chǔ)理論方面、芯片技術(shù)方面、計(jì)算系統(tǒng)方面、企業(yè)布局方面已積累了一定量級(jí)的底層儲(chǔ)備，在大國(guó)大市場(chǎng)和國(guó)家治理現(xiàn)代化的背景下?lián)碛袕V闊的市場(chǎng)空間。（一）全球先進(jìn)計(jì)算發(fā)展?fàn)顩r1、從驅(qū)動(dòng)因素看，數(shù)據(jù)增長(zhǎng)和行業(yè)需求提供內(nèi)外動(dòng)力在 5G、人工智能、物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算等技術(shù)融合發(fā)展的背景下，全球

28、數(shù)據(jù)量正在迎來(lái)新一輪的爆發(fā)式增長(zhǎng)。全球非傳統(tǒng)及非結(jié)構(gòu)化的數(shù)據(jù)正在數(shù)量、種類上相互疊加、交錯(cuò)、倍增，形成多維度、多層次、多向度的數(shù)據(jù)網(wǎng)。據(jù) IDC 預(yù)測(cè)，全球數(shù)據(jù)流量將從 2018 年的 33ZB 增長(zhǎng)至 2025 年的 175ZB（澤字節(jié)）。與此同時(shí)，應(yīng)用場(chǎng)景的多樣化將使得數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)處理需求呈指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)。物聯(lián)網(wǎng)方面，將傳統(tǒng)的人與人之間的連接擴(kuò)展到萬(wàn)物互聯(lián)的同時(shí)，其數(shù)據(jù)的海量性、多態(tài)性、異構(gòu)性、時(shí)效性對(duì)邊緣計(jì)算提出了更高的要求。人工智能方面，對(duì)于計(jì)算力的需求加速提升，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了通用計(jì)算技術(shù)的發(fā)展水平，GPU、NPU、眾核、FPGA、ASIC等異構(gòu)計(jì)算技術(shù)也因此得到了快速發(fā)展。數(shù)據(jù)和

29、算力需求的飛速增長(zhǎng)驅(qū)動(dòng)先進(jìn)計(jì)算產(chǎn)業(yè)加速演進(jìn)。VR/AR、自動(dòng)駕駛等新興應(yīng)用方面，在給用戶帶來(lái)全新體驗(yàn)的同時(shí)，也對(duì)海量數(shù)2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020E 2021E 2022E 2023E 2024E 2025E160140120100806040200175200180據(jù)的實(shí)時(shí)處理能力和交互時(shí)延提出了更高的要求。圖 2全球數(shù)據(jù)圈規(guī)模（ZB）賽迪智庫(kù)整理，2020 年 10 月2、從技術(shù)創(chuàng)新看，材料、架構(gòu)、軟件等多路演進(jìn)并行當(dāng)前，晶體管尺寸與密度已逼近極限，經(jīng)典計(jì)算系統(tǒng)通過(guò)工藝制程的微縮提升性能的空間有限。未來(lái)先進(jìn)計(jì)算將從體系結(jié)構(gòu)上進(jìn)行創(chuàng)

30、新，從材料、架構(gòu)、軟件等方向多路徑演進(jìn)。具體來(lái)說(shuō)，數(shù)據(jù)中心算力多樣化成為趨勢(shì)，通用化、專業(yè)化計(jì)算芯片將并行發(fā)展。傳統(tǒng)以 CPU 為中心的架構(gòu)難以滿足海量數(shù)據(jù)處理的要求，系統(tǒng)架構(gòu)將向以內(nèi)存為中心演進(jìn)，存內(nèi)計(jì)算技術(shù)已經(jīng)歷分布式緩存、內(nèi)存數(shù)據(jù)網(wǎng)格、分布式內(nèi)存數(shù)據(jù)庫(kù)和高性能、集成化、分布式內(nèi)存平臺(tái)等四大發(fā)展階段?；A(chǔ)計(jì)算模式圍繞多核并行、異構(gòu)并行、邊緣計(jì)算等體系架構(gòu)創(chuàng)新而演進(jìn)。軟硬系統(tǒng)垂直整合成為現(xiàn)下主流廠商布局焦點(diǎn)，通過(guò)軟件硬件的協(xié)同，提升系統(tǒng)應(yīng)用性能。圖 3先進(jìn)計(jì)算演進(jìn)路徑賽迪智庫(kù)整理，2020 年 10 月3、從政策環(huán)境看，發(fā)達(dá)國(guó)家多維度支持手段引導(dǎo)發(fā)力美國(guó)長(zhǎng)時(shí)間以來(lái)在量子計(jì)算、超級(jí)計(jì)算、類腦計(jì)

31、算和異構(gòu)計(jì)算等前沿領(lǐng)域出臺(tái)多項(xiàng)國(guó)家級(jí)戰(zhàn)略。其國(guó)家戰(zhàn)略計(jì)算計(jì)劃制定了先進(jìn)計(jì)算產(chǎn)業(yè)的發(fā)展框架，用以改善計(jì)算基礎(chǔ)設(shè)施，建立持久的多部門(mén)協(xié)同合作關(guān)系，確保美國(guó)在此領(lǐng)域保持領(lǐng)先地位。歐盟利用“地平線”計(jì)劃，將先進(jìn)計(jì)算視為戰(zhàn)略布局的重點(diǎn)并制定了多維度舉措。英國(guó)將先進(jìn)計(jì)算置于重要發(fā)展地位并構(gòu)建了長(zhǎng)期穩(wěn)定的資助體系，不斷優(yōu)化基礎(chǔ)條件和研發(fā)環(huán)境，從戰(zhàn)略方向、科研基礎(chǔ)、產(chǎn)業(yè)生態(tài)、企業(yè)支持、人才儲(chǔ)備進(jìn)行長(zhǎng)期穩(wěn)固布局。日本將先進(jìn)計(jì)算納入重點(diǎn)支持的高新科技領(lǐng)域，在國(guó)家層面開(kāi)展統(tǒng)一協(xié)調(diào)的研發(fā)部署，發(fā)布多個(gè)重點(diǎn)支持項(xiàng)目。表 2發(fā)達(dá)國(guó)家先進(jìn)計(jì)算產(chǎn)業(yè)政策布局情況國(guó)家技術(shù)領(lǐng)域相關(guān)政策措施美國(guó)量子科技2018 年底通過(guò)了為期 10

32、 年的“國(guó)家量子計(jì)劃法案”，并明確授權(quán)美國(guó)能源部（DOE）、美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金會(huì)（NSF）及國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究院（NIST）在 20192022 年內(nèi)投入約 12.5 億美元，推進(jìn)量子通信、量子計(jì)算機(jī)和超精密量子傳感器三大領(lǐng)域的發(fā)展。2020 年 2 月發(fā)布了美國(guó)量子網(wǎng)絡(luò)戰(zhàn)略構(gòu)想，提出美國(guó)將開(kāi)辟由量子計(jì)算機(jī)和相關(guān)設(shè)備組成的量子互聯(lián)網(wǎng)，使量子互聯(lián)網(wǎng)成為推動(dòng)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)和提高生活質(zhì)量的最強(qiáng)引擎。人工智能2018 年，白宮成立了人工智能專門(mén)委員會(huì)，負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)各政府機(jī)構(gòu)針對(duì)自動(dòng)化系統(tǒng)研發(fā)、生物識(shí)別技術(shù)、計(jì)算機(jī)視覺(jué)和機(jī)器人等相關(guān)領(lǐng)域的投資計(jì)劃。2018 年 7 月，美國(guó)國(guó)防部（Department of Def

33、ense，DOD）成立聯(lián)合人工智能中心，預(yù)計(jì) 5 年內(nèi)投入 17 億美元以服務(wù)美國(guó)國(guó)防部的各種軍事任務(wù)和商業(yè)應(yīng)用。2018 年 9 月，美國(guó)國(guó)防高級(jí)研究計(jì)劃局（Defense Advanced Research Projects Agency，DARPA）宣布投入 20 億美元開(kāi)發(fā)第三代人工智能技術(shù)，推動(dòng)相關(guān)新技術(shù)在軍事上的運(yùn)用；成立了人工智能國(guó)家安全委員會(huì)，負(fù)責(zé)審查人工智能相關(guān)技術(shù)的進(jìn)展及倫理道德問(wèn)題。2019 年 6 月，美國(guó)發(fā)布最新版的國(guó)家人工智能研發(fā)戰(zhàn)略規(guī)劃，強(qiáng)調(diào)對(duì)人工智能基礎(chǔ)研究的長(zhǎng)期投資，以保持美國(guó)在人工智能領(lǐng)域的全球領(lǐng)先地位。高性能計(jì)算2016 年發(fā)布了國(guó)家戰(zhàn)略計(jì)算計(jì)劃戰(zhàn)略規(guī)劃，

34、旨在增強(qiáng)建模、數(shù)值模擬和數(shù)據(jù)分析技術(shù)融合，實(shí)現(xiàn)百億億次計(jì)算能力。2019 年 5 月，DOE 宣布將在 2021 年建成世界上最快的超級(jí)計(jì)算機(jī)，峰值運(yùn)算可達(dá)每秒 1.5 百億億次。2019 年 11 月，美國(guó)白宮科學(xué)技術(shù)政策辦公室（OSTP）在 2016 年版本的基礎(chǔ)上發(fā)布更新版國(guó)家戰(zhàn)略性計(jì)算計(jì)劃：引領(lǐng)未來(lái)計(jì)算，側(cè)重于計(jì)算機(jī)硬件、軟件和整體基礎(chǔ)設(shè)施，目標(biāo)是開(kāi)拓?cái)?shù)字和非數(shù)字計(jì)算的新領(lǐng)域，開(kāi)發(fā)、擴(kuò)展和推進(jìn)計(jì)算基礎(chǔ)架構(gòu)和生態(tài)系統(tǒng)，建立和擴(kuò)大合作伙伴關(guān)系，以支持美國(guó)計(jì)算的未來(lái)。網(wǎng)絡(luò)空間與安全科技2018 年 5 月，美國(guó)國(guó)土安全部（DHS）發(fā)布網(wǎng)絡(luò)安全戰(zhàn)略，確定了國(guó)土安全部未來(lái)五年將致力于培育更加安全

35、和更具彈性的網(wǎng)絡(luò)生態(tài)系統(tǒng)。2018 年 8 月，美國(guó)通過(guò)2019 年國(guó)防授權(quán)法案，確立了國(guó)防部在網(wǎng)絡(luò)行動(dòng)中的主導(dǎo)作用，提高了國(guó)防部發(fā)起軍事網(wǎng)絡(luò)行動(dòng)的自由度，并明確將俄羅斯、中國(guó)、朝鮮、伊朗列為敵人。2019 年 12 月，DARPA 發(fā)布保障國(guó)家安全的突破性技術(shù)和新能力2019 年戰(zhàn)略框架文件，將網(wǎng)絡(luò)威懾與防御列為捍衛(wèi)國(guó)土安全方面的重點(diǎn)關(guān)注內(nèi)容，明確將重點(diǎn)關(guān)注網(wǎng)絡(luò)空間可視化技術(shù)、針對(duì)惡意網(wǎng)絡(luò)行為的增強(qiáng)歸因、檢測(cè)并抵御網(wǎng)絡(luò)攻擊的自動(dòng)化工具開(kāi)發(fā)等。2019 年 12 月，美國(guó)國(guó)家科學(xué)技術(shù)委員會(huì)（NSTC）發(fā)布了最新版本的聯(lián)邦網(wǎng)絡(luò)空間安全研發(fā)戰(zhàn)略計(jì)劃，確定網(wǎng)絡(luò)安全研發(fā)投入的總體新方向包括網(wǎng)絡(luò)空間安全

36、對(duì)用戶的影響、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)全面實(shí)時(shí)維護(hù)和管理、網(wǎng)絡(luò)有效響應(yīng)，并點(diǎn)明人工智能、量子信息科學(xué)、可信的分布式數(shù)字基礎(chǔ)設(shè)施、隱私、安全硬件和軟件、教育和勞動(dòng)力發(fā)展 6 個(gè)優(yōu)先重點(diǎn)研發(fā)領(lǐng)域。國(guó)家技術(shù)領(lǐng)域相關(guān)政策措施未來(lái) 信息通訊美國(guó)國(guó)防部在 2018 年 12 月和 2019 年 12 月總計(jì)發(fā)布了 4 個(gè) 5G 技術(shù)提案，包括智能倉(cāng)庫(kù)和資產(chǎn)管理、5G 動(dòng)態(tài)頻譜共享、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)/虛擬現(xiàn)實(shí)和 5G 智能倉(cāng)庫(kù)網(wǎng)絡(luò)，以便更好地利用高速無(wú)線網(wǎng)絡(luò)。新美國(guó)安全中心（CNAS）在 2019 年 11 月發(fā)布的保障美國(guó) 5G 未來(lái)：美國(guó)政策面臨的競(jìng)爭(zhēng)挑戰(zhàn)和思考報(bào)告中指出，美國(guó) 5G 發(fā)展與中國(guó)相比可能處于弱勢(shì)，并建議重新制定

37、 5G 領(lǐng)域的競(jìng)爭(zhēng)策略，將 5G 技術(shù)作為中美在第四次工業(yè)革命中的基礎(chǔ)性競(jìng)爭(zhēng)力。2019 年 3 月，美國(guó)商業(yè)航天公司 OneWeb 成功發(fā)射了 6 顆互聯(lián)網(wǎng)衛(wèi)星。2019 年 5 月，美國(guó)SpaceX 公司成功將首批 60 顆星座衛(wèi)星送入太空，預(yù)計(jì)總計(jì)發(fā)射 3.2 萬(wàn)顆星座衛(wèi)星的“星鏈計(jì)劃”正式啟動(dòng)并得到美國(guó)聯(lián)邦政府通訊委員會(huì)（FCC）批準(zhǔn)，截至 2020 年 2 月 16日，該計(jì)劃已完成 5 次發(fā)射、300 顆星座衛(wèi)星的組網(wǎng)。2019 年 6 月，美國(guó)國(guó)家航空航天局等在近地軌道部署全球最大芯片級(jí)微型衛(wèi)星群 ChipSats，由105 顆郵票大小衛(wèi)星組成。此外，亞馬遜“柯伊伯項(xiàng)目”太空互聯(lián)網(wǎng)

38、計(jì)劃準(zhǔn)備把 3236 顆衛(wèi)星發(fā)射入軌，為全球提供低延遲、高速度的太空互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)。納米科技和新材料制造2001 年，實(shí)施美國(guó)國(guó)家納米技術(shù)計(jì)劃（National Nanotechnology Initiative，NNI），部署了 “材料基因組計(jì)劃”，并通過(guò)建設(shè)制造業(yè)創(chuàng)新研究所、材料創(chuàng)新平臺(tái)、能源材料網(wǎng)絡(luò)等舉措，積極推動(dòng)材料科學(xué)技術(shù)的發(fā)展。2011 年，出臺(tái)“先進(jìn)制造伙伴計(jì)劃”。2012 年，發(fā)布“國(guó)家制造業(yè)創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)（NNMI）計(jì)劃”，大力推進(jìn)了制造業(yè)創(chuàng)新研究中心建設(shè)。科學(xué)與技術(shù)大數(shù)據(jù)2012 年 3 月，美國(guó)啟動(dòng)“大數(shù)據(jù)研發(fā)計(jì)劃”，致力于提高從海量數(shù)據(jù)中提取知識(shí)和觀點(diǎn)的能力，以加速科學(xué)發(fā)現(xiàn)。20

39、14 年 10 月，美國(guó)網(wǎng)絡(luò)與信息技術(shù)研發(fā)計(jì)劃（NITRD）發(fā)布國(guó)家大數(shù)據(jù)研發(fā)計(jì)劃（草案）。2016 年 5 月，美國(guó)再次發(fā)布聯(lián)邦大數(shù)據(jù)研發(fā)戰(zhàn)略計(jì)劃，其目的是為在數(shù)據(jù)科學(xué)、數(shù)據(jù)密集型應(yīng)用、大規(guī)模數(shù)據(jù)管理與分析領(lǐng)域開(kāi)展和主持各項(xiàng)研發(fā)工作的各聯(lián)邦機(jī)構(gòu)提供一套相互關(guān)聯(lián)的大數(shù)據(jù)研發(fā)戰(zhàn)略，維持美國(guó)在數(shù)據(jù)科學(xué)和創(chuàng)新領(lǐng)域的競(jìng)爭(zhēng)力。2019 年 12 月，美國(guó)管理和預(yù)算辦公室（OMB）發(fā)布聯(lián)邦數(shù)據(jù)戰(zhàn)略與 2020 年行動(dòng)計(jì)劃，其核心目標(biāo)就是對(duì)數(shù)據(jù)的關(guān)注由技術(shù)轉(zhuǎn)向資產(chǎn)，將數(shù)據(jù)作為戰(zhàn)略資源開(kāi)發(fā)。歐盟量子科技“地平線 2020”計(jì)劃（20142020）、“地平線歐洲”計(jì)劃（20212027），通過(guò)支持量子通信與量子

40、計(jì)算相關(guān)項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)量子科技從基礎(chǔ)研究向基礎(chǔ)設(shè)施的發(fā)展演進(jìn)。2018 年 10 月，啟動(dòng)投資 10 億歐元的“量子技術(shù)旗艦計(jì)劃”，致力于通過(guò)量子通信、計(jì)算、模擬、傳感四方面的短期及中長(zhǎng)期發(fā)展實(shí)現(xiàn)原子量子時(shí)鐘、量子傳感器、城際量子通信、量子模擬器、量子互聯(lián)網(wǎng)和泛在量子計(jì)算機(jī)等的重大應(yīng)用。2019 年 9 月，歐盟發(fā)布?xì)W盟量子技術(shù)與量子互聯(lián)網(wǎng)報(bào)告，從通信、模擬、傳感和計(jì)算四個(gè)角度描繪了未來(lái)量子互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展藍(lán)圖，最終目標(biāo)是建成量子網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)分布式量子計(jì)算機(jī)和量子傳感器的互聯(lián)。人工智能2018 年 4 月，發(fā)布?xì)W盟人工智能報(bào)告，描述了歐盟在國(guó)際人工智能競(jìng)爭(zhēng)中的地位，并制定了 “歐盟人工智能行動(dòng)計(jì)劃”，提出

41、三大目標(biāo)：重視技術(shù)研發(fā)和應(yīng)用、應(yīng)對(duì)人工智能帶來(lái)的社會(huì)經(jīng)濟(jì)變革、制定倫理和法律框架。同期，歐盟成員國(guó)簽署人工智能合作宣言，計(jì)劃在 20182020 年間投入 200 億歐元，升級(jí)教育和培訓(xùn)體系。高性能計(jì)算2017 年 3 月，成立針對(duì)世界級(jí)綜合性高性能計(jì)算基礎(chǔ)設(shè)施的“歐洲高性能計(jì)算共同計(jì)劃（EuroHPC）”，開(kāi)發(fā)百億億次計(jì)算機(jī)。新建 10 家面向高性能計(jì)算的卓越中心，以促進(jìn)即將出現(xiàn)的百億億次計(jì)算和極限性能計(jì)算的使用。設(shè)立了以產(chǎn)業(yè)界為主導(dǎo)的開(kāi)放平臺(tái)ETP4HPC，旨在明確歐盟高性能計(jì)算技術(shù)生態(tài)系統(tǒng)的研發(fā)優(yōu)先項(xiàng)，制定并持續(xù)更新高性能計(jì)算戰(zhàn)略研究議程。2018 年 1 月，歐盟宣布投入 10 億歐元

42、在 2023 年前研制完成兩套E 級(jí)超算系統(tǒng)，扭轉(zhuǎn)超算研發(fā)落國(guó)家技術(shù)領(lǐng)域相關(guān)政策措施后中美的局面。2018 年 3 月，歐盟委員會(huì)宣布推出歐洲處理器計(jì)劃（EPI），為其百億億次系統(tǒng)協(xié)同設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)一款自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的低功耗處理器。2018 年 11 月，歐盟新成立的資助機(jī)構(gòu)歐洲高性能計(jì)算聯(lián)合執(zhí)行體正式開(kāi)始運(yùn)行，將更好地促進(jìn)超算和數(shù)據(jù)基礎(chǔ)的建設(shè)。網(wǎng)絡(luò)空間與安全科技2019 年 9 月，發(fā)布的建設(shè)強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)安全手冊(cè)，歐洲的網(wǎng)絡(luò)安全市場(chǎng)達(dá)到 1300 億歐元，共有 6 萬(wàn)余家網(wǎng)絡(luò)安全企業(yè)、660 余家網(wǎng)絡(luò)安全專業(yè)機(jī)構(gòu)，網(wǎng)絡(luò)安全、信任和隱私是歐洲數(shù)字單一市場(chǎng)繁榮的基礎(chǔ)。2019 年 12 月，歐盟委員會(huì)發(fā)

43、布?xì)W盟網(wǎng)絡(luò)安全分類指南提案，對(duì)歐盟的網(wǎng)絡(luò)安全術(shù)語(yǔ)的概念及分類、網(wǎng)絡(luò)安全環(huán)境、應(yīng)用領(lǐng)域及相關(guān)研究進(jìn)行了清晰的定義，目標(biāo)是幫助歐盟發(fā)展網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)和保持產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力。未來(lái)信息通訊2019 年 4 月，歐洲航天局（ESA）與歐盟委員會(huì)簽訂歐洲量子通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)協(xié)議，將開(kāi)發(fā)用于泛歐洲量子通信基礎(chǔ)設(shè)施的衛(wèi)星系統(tǒng)。納米科技和新材料制造“地平線 2020”計(jì)劃布局材料高通量計(jì)算、材料高通量制備與表征、專用數(shù)據(jù)庫(kù)及其平臺(tái)建設(shè)。2018 年，發(fā)布“地平線歐洲”計(jì)劃也將先進(jìn)材料和納米技術(shù)作為六大關(guān)鍵使能技術(shù)之一，重點(diǎn)設(shè)計(jì)具有新特性和功能的材料，包括生物材料、納米材料、二維材料、智能材料等?？茖W(xué)與技術(shù)大數(shù)據(jù)2014 年

44、 10 月，建立大數(shù)據(jù)價(jià)值公私合作伙伴關(guān)系（BDV PPP），促進(jìn)大數(shù)據(jù)研究與創(chuàng)新及相關(guān)社區(qū)建設(shè)，為繁榮歐洲的數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)型經(jīng)濟(jì)奠定基礎(chǔ)?！暗仄骄€ 2020”計(jì)劃預(yù)計(jì)在 20162020 年向BDV PPP 投資 5 億歐元，而私營(yíng)行業(yè)合作伙伴的投資將超過(guò) 20 億歐元。歐盟啟動(dòng)了“數(shù)據(jù)價(jià)值鏈戰(zhàn)略計(jì)劃”，極大地增強(qiáng)了高質(zhì)量數(shù)據(jù)的廣泛可獲取性，實(shí)現(xiàn)了歐盟內(nèi)數(shù)據(jù)的自由流動(dòng)性。2014 年，發(fā)布數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)經(jīng)濟(jì)戰(zhàn)略。2017 年，發(fā)布打造歐洲數(shù)據(jù)經(jīng)濟(jì)報(bào)告，持續(xù)推進(jìn)數(shù)據(jù)戰(zhàn)略。2020 年 2 月，歐盟委員會(huì)發(fā)布?xì)W洲數(shù)據(jù)戰(zhàn)略，其長(zhǎng)期愿景是致力于建立單一的歐洲數(shù)據(jù)空間，投資下一代技術(shù)、基礎(chǔ)設(shè)施和技能，支持創(chuàng)建歐洲

45、數(shù)據(jù)池，建設(shè)數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的生態(tài)系統(tǒng)。英國(guó)量子科技2014 年，啟動(dòng)國(guó)家量子技術(shù)計(jì)劃。2015 年，發(fā)布量子技術(shù)國(guó)家戰(zhàn)略，指導(dǎo)未來(lái) 20 年英國(guó)量子科技的發(fā)展。英國(guó)第一期（20142019）國(guó)家量子技術(shù)計(jì)劃已經(jīng)結(jié)束，總計(jì)投入了 2.7 億英鎊；第二期計(jì)劃在2019 年末啟動(dòng)，計(jì)劃投資 3.15 億英鎊，重點(diǎn)支持相關(guān)創(chuàng)新中心的發(fā)展，包括為產(chǎn)業(yè)提供共享設(shè)施、聚集研究人員、支持基礎(chǔ)研究、人才技能培訓(xùn)等。人工智能2017 年 10 月，英國(guó)發(fā)布在英國(guó)發(fā)展人工智能報(bào)告，提出了數(shù)據(jù)獲取、人才培養(yǎng)、研究轉(zhuǎn)化和行業(yè)發(fā)展等四個(gè)促進(jìn)人工智能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的建議。2018 年 4 月，英國(guó)發(fā)布產(chǎn)業(yè)戰(zhàn)略：人工智能領(lǐng)域行動(dòng)政策文件

46、，進(jìn)一步制定政府和業(yè)界有關(guān)人工智能技術(shù)的具體行動(dòng)措施。高性能計(jì)算2011 年，英國(guó)政府投資 15800 萬(wàn)英鎊用于高性能技術(shù)基礎(chǔ)建設(shè)。網(wǎng)絡(luò)空間與安全科技2009 年 6 月發(fā)布英國(guó)網(wǎng)絡(luò)安全戰(zhàn)略：網(wǎng)絡(luò)空間的安全、可靠性和可恢復(fù)性，用以指導(dǎo)和加強(qiáng)國(guó)家的網(wǎng)絡(luò)安全建設(shè)。2011 年 11 月，英國(guó)政府發(fā)布第二版國(guó)家網(wǎng)絡(luò)安全戰(zhàn)略英國(guó)網(wǎng)絡(luò)安全戰(zhàn)略：保護(hù)和促進(jìn)數(shù)字世界中的英國(guó)，同時(shí)啟動(dòng)了NCSP。2015 年 11 月，英國(guó)政府發(fā)布2015 年國(guó)家安全戰(zhàn)略、戰(zhàn)略防御與安全評(píng)估：安全繁榮的英國(guó)，確認(rèn)網(wǎng)絡(luò)安全風(fēng)險(xiǎn)仍是英國(guó)經(jīng)濟(jì)和國(guó)家安全的一級(jí)威脅，并且這種威脅的規(guī)模和復(fù)雜性正在增加。國(guó)家技術(shù)領(lǐng)域相關(guān)政策措施201

47、6 年 11 月，英國(guó)政府發(fā)布第三版國(guó)家網(wǎng)絡(luò)安全戰(zhàn)略2016-2021 年國(guó)家網(wǎng)絡(luò)安全戰(zhàn)略，明確了 2021 年網(wǎng)絡(luò)安全的愿景目標(biāo)以及未來(lái) 5 年的行動(dòng)方案等事項(xiàng)。未來(lái)信息通訊2017 年 3 月，英國(guó)文化、媒體及體育部發(fā)布下一代移動(dòng)通信技術(shù):英國(guó) 5G 戰(zhàn)略?？茖W(xué)與技術(shù)大數(shù)據(jù)2012 年，英國(guó)便將大數(shù)據(jù)作為八大前瞻性技術(shù)領(lǐng)域之首，一次性投入 1.89 億英鎊用于相關(guān)科研與創(chuàng)新，在八大領(lǐng)域投入總額中占比高達(dá) 38.6，遠(yuǎn)超其余七個(gè)領(lǐng)域。隨后，英國(guó)將全方位構(gòu)建數(shù)據(jù)能力上升為國(guó)家戰(zhàn)略。2013 年，發(fā)布把握數(shù)據(jù)帶來(lái)的機(jī)遇：英國(guó)數(shù)據(jù)能力戰(zhàn)略規(guī)劃，提出人力資本（研發(fā)人才與善于運(yùn)用數(shù)據(jù)的民眾）、基礎(chǔ)設(shè)施

48、和軟硬件開(kāi)發(fā)能力，以及豐富開(kāi)放的數(shù)據(jù)資產(chǎn)是發(fā)展大數(shù)據(jù)的核心。2017 年，發(fā)布數(shù)字戰(zhàn)略 2017工業(yè)戰(zhàn)略：建設(shè)適應(yīng)未來(lái)的英國(guó)等，希望到 2025 年數(shù)字經(jīng)濟(jì)對(duì)本國(guó)經(jīng)濟(jì)總量的貢獻(xiàn)值可達(dá) 2000 億英鎊，積極應(yīng)對(duì)脫歐可能帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)增速放緩的挑戰(zhàn)。2018 年 4 月，英國(guó)發(fā)布工業(yè)戰(zhàn)略：人工智能報(bào)告，立足引領(lǐng)全球人工智能和大數(shù)據(jù)發(fā)展，從鼓勵(lì)創(chuàng)新、培養(yǎng)和集聚人才、升級(jí)基礎(chǔ)設(shè)施、優(yōu)化營(yíng)商環(huán)境以及促進(jìn)區(qū)域均衡發(fā)展等五大維度提出一系列實(shí)實(shí)在在的舉措。日本量子科技2016 年 1 月，日本政府在第五期科學(xué)技術(shù)基本計(jì)劃中把量子技術(shù)稱為創(chuàng)造新價(jià)值的核心優(yōu)勢(shì)基礎(chǔ)技術(shù)。2017 年 2 月，日本量子科技委員會(huì)發(fā)表的

49、關(guān)于量子科學(xué)技術(shù)的最新推動(dòng)方向報(bào)告提出了未來(lái)應(yīng)重點(diǎn)發(fā)展量子信息處理和通信、量子測(cè)量、傳感器和影像技術(shù)、最尖端光電和激光技術(shù)等方向。 2018 年 3 月，日本文部省發(fā)布量子飛躍旗艦計(jì)劃（Q-LEAP），主要涉及量子信息處理（量子模擬、量子計(jì)算機(jī)等）、量子測(cè)量和傳感器、下一代激光技術(shù)三大技術(shù)領(lǐng)域，旨在資助日本光量子科學(xué)的研究活動(dòng)。2019 年 12 月，日本和美國(guó)簽署了東京量子合作聲明，計(jì)劃聯(lián)合培養(yǎng)專業(yè)人才，共享設(shè)施、數(shù)據(jù)與方法等。2020 年 1 月，日本統(tǒng)合創(chuàng)新戰(zhàn)略推進(jìn)會(huì)議發(fā)布量子技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略（最終報(bào)告），稱日本將制定面向未來(lái) 1020 年“量子技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略”，旨在國(guó)家層面開(kāi)展統(tǒng)一協(xié)調(diào)的研發(fā)

50、活動(dòng)。人工智能2017 年 3 月，日本人工智能技術(shù)戰(zhàn)略委員會(huì)發(fā)布的人工智能技術(shù)戰(zhàn)略中闡述了日本人工智能產(chǎn)業(yè)化發(fā)展路線圖，包括三個(gè)階段：數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的人工智能利用和應(yīng)用（至 2020 年）；公開(kāi)使用人工智能技術(shù)和數(shù)據(jù)（2020 至 2025 或至 2030 年）；建立基于多領(lǐng)域連通的人工智能生態(tài)系統(tǒng)。2019 年 6 月，日本發(fā)布人工智能戰(zhàn)略 2019，確立了三大戰(zhàn)略目標(biāo)，即具有世界頂尖人才培養(yǎng)與吸引能力、引領(lǐng)全球工智能技術(shù)研發(fā)、引領(lǐng)全球人工智能產(chǎn)業(yè)。高性能計(jì)算2018 年，日本開(kāi)始投入 1100 億日元，資助日本理化學(xué)研究所和富士通公司（自籌 200 億日元），計(jì)劃在 2021 年投入運(yùn)行日本下

51、一代超級(jí)計(jì)算機(jī)，把運(yùn)算速度提高至目前全球最快超級(jí)計(jì)算機(jī)的10 倍左右，也力爭(zhēng)建成全球最快的超級(jí)計(jì)算機(jī)。網(wǎng)絡(luò)空間與安全科技日本對(duì)網(wǎng)絡(luò)安全領(lǐng)域的投入也急劇增長(zhǎng)，2019 財(cái)年為網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域相關(guān)的國(guó)防預(yù)算分配了 180 億日元，與 2018 財(cái)年相比增幅高達(dá) 64。未來(lái)信息通訊2020 年 1 月，日本推出了到 2030 年實(shí)現(xiàn) 6G 技術(shù)的綜合戰(zhàn)略，目標(biāo)是用 10 年時(shí)間，改變 5G 研發(fā)上不占優(yōu)勢(shì)的現(xiàn)狀并在 6G 上實(shí)現(xiàn)反超。納米科技和新材料制造2018 年 6 月，日本發(fā)布的納米技術(shù)和材料科學(xué)技術(shù)研發(fā)戰(zhàn)略（草案）指出，納米和材料領(lǐng)域可能會(huì)利用人工智能、物聯(lián)網(wǎng)和大數(shù)據(jù)技術(shù)來(lái)加速新材料開(kāi)發(fā)，其發(fā)展將影

52、響未來(lái)社會(huì)的形態(tài)，帶來(lái)社會(huì)性變革。國(guó)家技術(shù)領(lǐng)域相關(guān)政策措施科學(xué)與技術(shù)大數(shù)據(jù)2013 年 6 月，日本公布創(chuàng)建最尖端 IT 國(guó)家宣言，闡述了 20132020 年以發(fā)展開(kāi)放公共數(shù)據(jù)和大數(shù)據(jù)為核心的日本新 IT 國(guó)家戰(zhàn)略。日本大數(shù)據(jù)戰(zhàn)略以務(wù)實(shí)的應(yīng)用開(kāi)發(fā)為主，尤其是與能源、交通、醫(yī)療、農(nóng)業(yè)等傳統(tǒng)行業(yè)相關(guān)的大數(shù)據(jù)應(yīng)用開(kāi)發(fā)。賽迪智庫(kù)整理，2020 年 10 月4、從競(jìng)爭(zhēng)態(tài)勢(shì)看，跨國(guó)巨頭爭(zhēng)相加大投入搶灘布局以算力、算法、算據(jù)為核心的先進(jìn)計(jì)算將打造企業(yè)發(fā)展的新動(dòng)能，各國(guó)科技巨頭加大研發(fā)投入、搶灘布局。先進(jìn)計(jì)算產(chǎn)業(yè)以應(yīng)用為導(dǎo)向，邊緣計(jì)算等高通量計(jì)算技術(shù)方興未艾?？萍季揞^、設(shè)備制造商等紛紛推出邊緣計(jì)算解決方案，

53、英特 爾布局了從云、網(wǎng)絡(luò)到邊緣的智能技術(shù)；BlackBerry 和 AWS聯(lián)手創(chuàng)建邊緣到云平臺(tái)，為自動(dòng)駕駛汽車提供邊緣計(jì)算功能。巨頭通過(guò)制程迭代、AI 加速技術(shù)助推算力崛起。英特爾宣布 推出 Tiger Lake 處理器支撐高性能計(jì)算需求；AMD 宣布推出的下一代基于 RDNA 的高端 GPU，擁有更高的帶寬內(nèi)存設(shè)計(jì)和計(jì)算能力?？萍季揞^進(jìn)軍自動(dòng)駕駛，通過(guò) AI 計(jì)算實(shí)現(xiàn)云端控制。高通首發(fā) Snapdragon Ride，該平臺(tái)通過(guò)云端 AI計(jì)算，實(shí)現(xiàn)車道保持、交通標(biāo)志識(shí)別、高速公路自動(dòng)駕駛等云端控制功能。量子計(jì)算等高性能計(jì)算技術(shù)向應(yīng)用方向“挪步”。谷歌宣布實(shí)現(xiàn)量子霸權(quán)；IBM 宣布擴(kuò)張Q Ne

54、twork 以推進(jìn)量子計(jì)算，計(jì)劃安裝首批 IBM Q System One 商業(yè)通用量子計(jì)算機(jī)，以推動(dòng)量子計(jì)算的應(yīng)用落地，諸如，在應(yīng)對(duì)全球氣候變暖問(wèn)題中尋找新的碳捕獲材料、為動(dòng)力電池的節(jié)能問(wèn)題尋找更適合的化學(xué)反應(yīng)等。圖 4先進(jìn)計(jì)算企業(yè)加速布局賽迪智庫(kù)整理，2020 年 10 月5、從滲透路徑看，信息領(lǐng)域單點(diǎn)場(chǎng)景向各行業(yè)多元布局延伸隨著物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、大數(shù)據(jù)等新興技術(shù)的發(fā)展，先進(jìn)計(jì)算正進(jìn)一步與各個(gè)產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域交互融合，已在金融、醫(yī)療、教育、零售、工業(yè)、交通、娛樂(lè)等諸多領(lǐng)域深度滲透。在智能變革的驅(qū)使下，傳統(tǒng)行業(yè)紛紛開(kāi)始擁抱先進(jìn)計(jì)算，相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)研究和應(yīng)用不斷提速，未來(lái)將在化學(xué)反應(yīng)、材料設(shè)計(jì)、藥物合

55、成、密碼破譯、大數(shù)據(jù)分析、機(jī)器學(xué)習(xí)、軍事氣象、核武器研究等方面起到?jīng)Q定性作用，產(chǎn)生顛覆性影響。盡管先進(jìn)計(jì)算具有極強(qiáng)的產(chǎn)業(yè)帶動(dòng)作用，但是隨著傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的智能化實(shí)踐逐步深入，單點(diǎn)應(yīng)用的模式將難以滿足用戶的智能化預(yù)期，先進(jìn)計(jì)算技術(shù)需要圍繞應(yīng)用場(chǎng)景需求進(jìn)一步下沉，通過(guò)產(chǎn)業(yè)智能化重塑與實(shí)體經(jīng)濟(jì)深度融合，完成從供給側(cè)的技術(shù)驅(qū)動(dòng)導(dǎo)向轉(zhuǎn)向需求側(cè)的場(chǎng)景化應(yīng)用主導(dǎo)轉(zhuǎn)型。圖 5先進(jìn)計(jì)算多元化布局延伸（二）我國(guó)先進(jìn)計(jì)算發(fā)展?fàn)顩r賽迪智庫(kù)整理，2020 年 10 月1、從發(fā)展階段看，技術(shù)躍升條件初步具備近年來(lái)，我國(guó)數(shù)據(jù)環(huán)境在各類應(yīng)用場(chǎng)景爆發(fā)之下發(fā)生深刻變化，海量數(shù)據(jù)向異構(gòu)化、多?；?、泛在化等形態(tài)演進(jìn)發(fā)展，傳統(tǒng)的計(jì)算技術(shù)已難

56、以滿足未來(lái)以云化、邊緣化、移動(dòng)化、智能化為特征的計(jì)算需求，新環(huán)境、新形勢(shì)、新變化對(duì)計(jì)算產(chǎn)業(yè)提出了更高的發(fā)展要求。與此同時(shí)，以中芯國(guó)際、長(zhǎng)江存儲(chǔ)為代表的底層硬件企業(yè)，以華為、中興、浪潮等為代表的計(jì)算整機(jī)企業(yè)，以百度、地平線、小馬智行等為代表的計(jì)算應(yīng)用企業(yè)，以國(guó)盾量子、本源量子、寒武紀(jì)等為代表的前沿計(jì)算技術(shù)企業(yè)經(jīng)過(guò)多年的技術(shù)積累，在各自領(lǐng)域深耕自主創(chuàng)新，著力打造技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，構(gòu)建新的應(yīng)用模式，逐步成為我國(guó)計(jì)算產(chǎn)業(yè)的主力軍。圖 6企業(yè)技術(shù)躍升條件具備賽迪智庫(kù)整理，2020 年 10 月2、從競(jìng)爭(zhēng)態(tài)勢(shì)看，部分領(lǐng)域躋身領(lǐng)先行列我國(guó)近年來(lái)在人工智能、高性能計(jì)算、量子計(jì)算等方面，先后取得了一批原創(chuàng)成果，相關(guān)領(lǐng)域

57、方向躋身世界先進(jìn)行列。人工智能方面，據(jù)胡潤(rùn)研究院數(shù)據(jù)，我國(guó)在計(jì)算機(jī)視覺(jué)、自 然語(yǔ)言處理、機(jī)器學(xué)習(xí)等人工智能的主要領(lǐng)域?qū)＠暾?qǐng)總量 均居世界第一。高性能計(jì)算方面，其在國(guó)家科研體系中居于 基礎(chǔ)性的地位，我國(guó)在高性能計(jì)算機(jī)研制方面也取得了長(zhǎng)足進(jìn)展，性能指標(biāo)達(dá)到世界領(lǐng)先，今年公布的高性能計(jì)算百?gòu)?qiáng)中，神威太湖之光和天河二號(hào)高性能計(jì)算系統(tǒng)位列全球高性能計(jì)算 500 強(qiáng)的第 4 和第 5 位。量子計(jì)算方面，我國(guó)科學(xué)家做出了一系列開(kāi)創(chuàng)性工作，中科大潘建偉團(tuán)隊(duì)預(yù)計(jì)今年實(shí)現(xiàn) 60 量子比特、99.5保真度的超導(dǎo)量子系統(tǒng)，十年期目標(biāo)預(yù)計(jì)將達(dá)到一百萬(wàn)比特量子計(jì)算機(jī)，與國(guó)際一流水平保持一致。表 3超級(jí)計(jì)算機(jī)全球排名排名

58、國(guó)家廠商超級(jí)計(jì)算機(jī)1日本富士通Fugaku（富岳）2美國(guó)IBMSummit3美國(guó)IBMSierra4中國(guó)國(guó)家并行計(jì)算機(jī)工程技術(shù)研究中心神威 太湖之光5中國(guó)國(guó)防科大TH-2 天河二號(hào)6意大利DELL EMCHPC57美國(guó)NvidiaSelene8美國(guó)CrayFrontera9意大利富士通Marconi-10010瑞士聯(lián)想Piz Daint賽迪智庫(kù)整理，2020 年 10 月3、從市場(chǎng)潛力看，規(guī)模帶動(dòng)效應(yīng)逐步釋放我國(guó)具有全球體量最大、用戶最活躍的數(shù)據(jù)市場(chǎng)和以自動(dòng)駕駛、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、智能制造等為代表的龐大的應(yīng)用市場(chǎng)。新基建、“內(nèi)外雙循環(huán)”等政策也帶來(lái)巨大市場(chǎng)需求，市場(chǎng)引導(dǎo)金融機(jī)構(gòu)、互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)等優(yōu)

59、勢(shì)資源投入，逐步建立產(chǎn)業(yè)公共服務(wù)平臺(tái)和創(chuàng)新中心，完善安全可靠的先進(jìn)計(jì)算產(chǎn)業(yè)鏈關(guān)鍵環(huán)節(jié)。此外，新冠疫情防控下的各類場(chǎng)景讓生產(chǎn)生活從線下轉(zhuǎn)移至線上，在線教育、遠(yuǎn)程會(huì)議、在線醫(yī)療、社交電商等數(shù)字經(jīng)濟(jì)業(yè)態(tài)迎來(lái)了快速發(fā)展的新契機(jī)，也為先進(jìn)計(jì)算帶來(lái)更多發(fā)展機(jī)遇。4、從生態(tài)構(gòu)建看，自主演進(jìn)架構(gòu)生態(tài)加速形成在國(guó)內(nèi)計(jì)算產(chǎn)業(yè)中，市場(chǎng)上主流的芯片架構(gòu)有 X86、ARM、RISC-V 和 MIPS 等，并在市場(chǎng)條件成熟前提下，形成適度收斂。X86 架構(gòu)在技術(shù)性能和應(yīng)用生態(tài)上具有顯著優(yōu)勢(shì)，基于 X86 處理器市場(chǎng)份額已達(dá) 96%，其臺(tái)式機(jī)、筆記本電腦、服務(wù)器市場(chǎng)份額分別為 82%、84%、96%。我國(guó)海光、兆芯等企業(yè)已

60、基于 X86 架構(gòu)自主研發(fā)了 CPU 核、IP 核、整機(jī)等系列產(chǎn)品，構(gòu)建了相應(yīng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。ARM 架構(gòu)在移動(dòng)端和低功耗領(lǐng)域性能突出，IP 授權(quán)模式已經(jīng)趨于完善，市場(chǎng)應(yīng)用規(guī)模愈發(fā)壯大。當(dāng)前我國(guó)基于 ARM 架構(gòu)的主流生態(tài)包括鯤鵬和 PK 生態(tài)，并形成了系列區(qū)域性面向諸多行業(yè)領(lǐng)域的服務(wù)器、PC 整機(jī)品牌，應(yīng)用推廣密集落地，生態(tài)布局方興未艾，呈“軍團(tuán)式”興起態(tài)勢(shì)。RISC-V 架構(gòu)具有模塊化的特點(diǎn)和強(qiáng)大的擴(kuò)展能力，能夠根據(jù)應(yīng)用需求選擇合適的功能指令集，主要應(yīng)用于智能穿戴設(shè)備。國(guó)內(nèi)中科院計(jì)算所、阿里平頭哥、君正、大魚(yú)半導(dǎo)體等企業(yè)已經(jīng)針對(duì) RISC-V 進(jìn)行戰(zhàn)略布局，推動(dòng)RISC-V 產(chǎn)業(yè)生態(tài)快速發(fā)展。表