2019年世界前沿科技发展态势及2020年趋势展望——信息篇

5G成为全球主要经济体博弈焦点，竞争日益激烈。世界迎来5G商用元年。2019年，韩国、美国、瑞士、英国、意大利、西班牙、德国和中国等国通信运营商陆续推出5G服务，拉开5G商用序幕。5G商用合同数量不断攀升，如爱立信、华为、诺基亚、中兴在全球已分别获得75笔、65笔、50笔和35笔5G商用订单。5G基础设施建设如火如荼展开。英国简化5G部署流程，并投资4000万英镑用于5G测试平台和试验项目。德国5G频谱拍卖完成，加快5G网络基础设施建设进度。日本完成5G频谱商用授权，拟5年内投入152.9亿美元建设5G网络。2019年，全球已有109个国家的328家运营商开始进行5G方面的投资，27个国家和地区的50家运营商已完成5G基础设施的初步建设。世界主要经济体持续颁布5G扶持政策和规划。美国发布《美国无线通信领导力研发优先事项》《新兴技术及其对非联邦频谱需求的预期影响》两份5G技术报告，推动制定长期的国家频谱战略。欧盟发布《5G挑战、部署进展及竞争格局》报告，为提高欧洲5G竞争力提出建议。日本将发展5G通信作为国家战略，计划对通信运营商给予优惠税收待遇。韩国公布《5G应用战略推进计划》，通过减税等措施刺激5G部署。此外，美国联合盟友持续对中国华为、中兴等公司进行打压，干扰全球5G发展进程。

量子技术获得更多政策倾斜和资金支持，不断取得新的突破。美德英日等国大力推动量子技术研发。美国国家科学基金会发布“量子跃迁挑战研究院”项目指南，拟投资9400万美元推动量子信息科学与工程前沿研究。德国政府拨款6.5亿欧元开展大型量子通信研究项目，以拓展德国及欧洲在量子通信技术领域独立自主的能力。英国政府投资1.5亿英镑用于量子技术商业开发，最大限度发挥英国在量子技术方面的潜力。日本发布《2019年科学技术创新综合战略》，提出日本未来在量子技术、生物技术等关键领域的发展目标和建议。量子技术突破性进展持续涌现。IBM公司上线53比特量子计算机进行商用，希望通过提供云计算服务和开源软件，进一步拓展量子计算的科研和商业应用。加拿大多伦多大学研制出全光子量子中继器的关键元件，可用于远距离光量子信息传输。澳大利亚新南威尔士大学成功测量硅双量子比特操作的准确性，首次验证了硅双量子比特逻辑运算的保真度。谷歌宣布实现“量子霸权”。谷歌在《自然》杂志发表文章，宣称其量子计算机在解答特定计算任务时，只需200秒即可完成全球最强大的“顶点”超级计算机耗时1万年完成的计算。谷歌的“量子霸权”是否属实仍需进一步验证，但量子计算机的研发无疑已取得里程碑式进展。

人工智能发展不断加速，在各领域的应用持续深化。多国从国家层面强化人工智能战略布局。美国总统特朗普签署“维护美国人工智能领导力”的行政令，将人工智能研究和开发作为优先事项。俄罗斯总统普京批准《2030年前俄罗斯国家人工智能发展战略》，推动人工智能领域科学研究。欧洲人工智能项目正式启动，打造以人为中心的人工智能开放协作平台。丹麦政府发布“人工智能国家战略”，确定人工智能未来发展愿景。荷兰政府制定“国家人工智能战略”草案，将发展人工智能作为国家优先事项。日本文部科学省拟与全国的大学共同制定新的人才培养课程，以培养熟练运用人工智能技术的人才。韩国政府发布《推动数据、人工智能、氢经济发展规划》，加大对数据及人工智能产业的投资力度。新加坡发布为期11年的国家人工智能战略，在交通物流、智慧城市等领域推动人工智能技术的应用。人工智能与产业结合引领新变革。美国DeepMind公司将人工智能应用于风力发电，可提前36小时预测发电状况；麻省理工学院开发出自动学习诊断声带疾病的系统，推进人工智能在医疗诊断领域的应用；英伟达与沃尔沃集团签署协议，联合开发适用于自动驾驶卡车的人工智能平台。人工智能在军事领域有望带来新突破。美国休斯研究实验室拟开发新型软件系统，使用人工智能辅助海军指挥决策；DARPA陆续启动“知识导向的人工智能推理图式”“微尺度仿生鲁棒人工智能网络”“针对开放世界新奇事物的人工智能和学习科学”等项目，改进人工智能的学习、推理和适应环境能力，探索强人工智能的发展路径。

网络安全形势严峻，网络安全防御能力不断加强。网络安全漏洞等威胁加剧。英特尔芯片爆出严重安全漏洞，几乎影响其2011年以后发行的所有处理器；柏林工业大学发现可被用于窃取数据的5G网络漏洞；新加坡、德国和英国研究人员发现蓝牙连接存在安全漏洞，可导致用户通讯被监视。公共基础设施和政府机构成为网络攻击重点目标。美国路易斯安那州教育系统遭受严重恶意软件攻击。西班牙巴斯克自治区、赫雷斯市等多个市政厅办公系统遭遇勒索病毒攻击。委内瑞拉电力系统遭到网络攻击，导致全国大范围停电。格鲁吉亚网络供应商遭遇网络攻击，包括其总统府、法院和报社网站在内的15000余网站受影响。各国积极提升国家层面网络安全防护水平。美国总统特朗普签署“网络安全人才队伍建设”行政令，强化美国网络安全人才队伍建设。俄罗斯总统普京签署法令，拟建立可独立运行、不受国外网络限制的“俄罗斯自主互联网”；俄政府12月23日宣布俄罗斯国家互联网基础设施（RuNet）断网测试取得成功。日本防卫省对陆海空自卫队网络防卫人才进行统一培养，并扩大网络防卫队规模。网络攻防手段向智能攻防转变。美国雷神公司研发网络异常检测系统，以实时监测网络攻击和异常行为；普林斯顿大学开发出新型防御算法，可抵御物联网攻击，防止电力网络被破坏。以色列本-古里安大学开发出恶意软件，可利用人工智能技术控制USB键盘的输入。

信息技术产业化规模逐步扩张，为经济发展注入新动能。德勤发布《全球人工智能发展白皮书》称，2025年世界人工智能市场规模将超过6万亿美元，2017年-2025年复合增长率达30%。毕马威预测，5G技术在主要垂直行业的全球市场潜在价值可达4.3万亿美元。咨询公司高德纳发布报告称，2020年全球云计算市场规模将达到4110亿美元。咨询公司Tractica预测，2030年全球量子计算市场的总营收额将达到91亿美元。咨询公司弗若斯特沙利文预测，2023年全球军事网络安全市场份额将达160亿美元。

各国将加快在网络攻防系统中应用人工智能等先进技术。美国国防部制定网络安全数据新框架，为人工智能网络防御体系奠定基础。美国国防信息系统局寻求开发人工智能驱动的网络防御系统，以抵御常规网络攻击。法国拟开发和部署智能化网络攻击武器，强化对网络空间的保护。日本拟开发新型病毒软件，以在遭到网络攻击时发起反击。

下一代超级计算机研发竞争激烈，超级计算机算力向百亿亿次级迈进。日本启动研发新一代超级计算机“Post京”，最早将于2021年投入运行。美国阿贡国家实验室、英特尔和克雷公司将共建下一代超级计算机“极光”，其浮点运算能力将达每秒百亿亿次级，拟在2021年底全面投入使用。欧盟斥资8.4亿欧元建造8台超级计算机，预计将于2020年下半年开放使用。印度提出“国家超级计算机任务规划”，拟投资6.27亿美元，在2022年前分阶段建造60台超级计算机。

半导体芯片制造工艺趋近极限，芯片设计水平稳步提升。台积电5纳米制程工艺研发成功，拟于2020年3月量产，苹果、海思、高通等企业将率先采用。同时，台积电2纳米制程工艺开始研发，最早将在2024年投产。三星5纳米极紫外线光刻工艺技术开发完成，拟于2020年正式投产；3纳米芯片闸极全环工艺技术路线图正式发布，拟于2021年实现量产。韩国SK海力士公司推出业界容量最大、速度最快的第三代动态随机存取存储器，拟于2020年投入市场。ARM发布下一代架构设计方案，采用新架构的CPU、GPU和神经网络芯片将于2020年上市。

各国政府强化对科技公司和数据平台的管控，打击网络虚假信息和网络恐怖主义。日本拟在2020年修改电信企业法，加强对苹果、亚马逊等海外科技巨头的监管。美国国会将对谷歌、Facebook和推特展开调查，以防范2020年选举的潜在风险。美国政府问责局发布报告，建议国会效仿欧盟通用数据保护条例，制定互联网数据隐私法。新加坡议会提交《在线虚假信息与操纵规避法案》，打击网络虚假信息。法国、德国、新西兰、日本和印度等18国政府机构和Facebook、亚马逊、谷歌等8家科技公司签署协议，共同打击网络恐怖主义。

全球范围的数字税征收被提上日程。意大利政府拟于2020年1月正式推出数字税政策，对大型科技公司征收其在意大利营业额3%的数字税。奥地利政府拟从2020年起对谷歌、亚马逊和Facebook等互联网巨头征收5%的数字广告税。捷克政府拟对全球互联网巨头征收7%的数字税，以增加国库收入。新西兰拟出台新法律，以便对谷歌、Facebook和亚马逊等互联网巨头的收入征税。印度拟对谷歌等互联网巨头征收数字税，税率将会按照企业在印度运营的业务收入和用户基数来计算。

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