工程院：我國電子信息領域面臨(lín)“十三大挑戰”

2月15日，中國工程(chéng)院信(xìn)息與電子(zǐ)工程學部、中(zhōng)國信息與電子工程科技發展戰略研究中心在京發布“中國電子信(xìn)息(xī)工程科技發展十(shí)三大挑戰（2022）”，總結提煉出中國電(diàn)子信息工(gōng)程科技當前的發展趨勢和面臨的重大挑戰。這些挑戰包括(kuò)：信息領域的(de)自(zì)主(zhǔ)可控，實現超高速、高性能、低功耗、多功能、高(gāo)密度光電子器件，研發出基于新一代信(xìn)息技術的智能化管控系統和智能化工(gōng)業軟件，研發軟(ruǎn)件定義、軟硬協同、場景驅(qū)動、應用感知、智能賦(fù)能的基(jī)礎(chǔ)軟件等。

　　中(zhōng)國工程院黨組成員、副院長陳左甯院士表(biǎo)示，中國工程院作(zuò)為中國工程科學技術界最高榮譽性、咨詢性學術機構，要緊密圍繞國(guó)家經濟社會發展和(hé)科技創新的全局性、戰略性問題，牢牢把握電子信(xìn)息領域的發展(zhǎn)态勢，為國家相關決(jué)策提供準(zhǔn)确、前瞻、及時的(de)建議。在當前全球科技創新進(jìn)入密集活躍期，信息與電子工(gōng)程(chéng)科技成為全球創新最活躍、應用最(zuì)廣泛、輻射帶動作用最(zuì)大的科技領域的背景下，及時把握電子信息領域(yù)的研究進(jìn)展、發(fā)展趨勢和面臨的挑戰，對我國建設(shè)科技強國、實現高(gāo)水(shuǐ)平科技自立自(zì)強、做強做優做大數字經(jīng)濟具有重要意義。

　　據悉，中國(guó)工程(chéng)院信息與電子工(gōng)程學部從2014年起開展《中國電子(zǐ)信息工程科技發展研究》系列研究工作，主要目标是分析研究電子信息領域年度科技發(fā)展情況，綜合闡述國内(nèi)外年度本領域重要突破及(jí)标志性成果。2015年11月(yuè)，由中國(guó)工程院、中(zhōng)央網(wǎng)信辦、工業和信息化部、中國電(diàn)子科技集(jí)團聯合成立(lì)了(le)中國信息與電子工程科(kē)技發展戰略研究(jiū)中心，深入開展此項研究工作。2018年(nián)以來，項目由餘少華、陸軍兩位院士負責，組織院士、專家300餘(yú)人，充分發揮國家部委、企事業單位和高(gāo)校科研院所(suǒ)中各層面專家學者(zhě)的(de)智力優勢，完成了(le)《中國電子信(xìn)息工程科技(jì)發展研究》綜合篇、專題(tí)篇(piān)和專題小冊子等系列研(yán)究成果(guǒ)，并在此基(jī)礎上凝(níng)練中國電(diàn)子信息工程科技發展趨勢和挑戰，為我國科技人(rén)員準确把握電(diàn)子信息領域(yù)發展趨勢提(tí)供(gòng)參考，同時也為我國制(zhì)定電子信息科(kē)技發(fā)展戰略提供支撐。

　　附：中國電子(zǐ)信息工程科技發展十三大挑戰（2022）

　　1、信息領域

　　以(yǐ)數字化(huà)、網絡化、智能化為特征的信息化浪潮方興未艾，信息(xī)技術一日千裡、欣欣向榮，全面融入人類社會生産生活，與各行業不斷(duàn)交叉融合，正深刻(kè)改(gǎi)變着世界的經(jīng)濟格局、文化格(gé)局、安(ān)全格局和競争(zhēng)格局。在雙循環戰略下，如何快速有效組織國内外優勢科技力量，構建(jiàn)新型體制機制，攻克系列關鍵核心技術，補短闆，加長(zhǎng)闆，建立(lì)與新時代(dài)大國競争力(lì)和經濟社會可持續發展相适應的信息體系，确保國家在信息領域自主可控、安全可靠是該領域當前面臨的(de)重要挑戰(zhàn)。

　　2、微電子光電子

　　境外和國際上3nm制程有望今年推出，2nm制程也已列入研發計劃。先進芯片工藝日益趨(qū)近物理極限，涉及設計到制造産業(yè)鍊關鍵環節，如(rú)設(shè)備、材料、EDA/IP核等基本(běn)被國際大企業(yè)壟斷(duàn)。國内企(qǐ)業創新能力(lì)提升面臨重大挑戰。新器件、新結構、新材料、新(xīn)工藝、新封(fēng)裝等技術協同創新推進(jìn)産業化，是應對微電(diàn)子領域挑戰的(de)重(zhòng)要技術途徑。實現超高速、高性能、低功耗、多功能(néng)、高(gāo)密度光電子器件是信息光電子領域面臨的重要挑戰，發展光子集成、光(guāng)電集成和光電融合等技術是應對(duì)信息(xī)光電子領域挑戰的(de)重要技術途徑。

　　3、光學工程(chéng)

　　光學工程是融合光學(xué)、精密機械、電子學、材料、計算機等技術解決多種工程(chéng)應用問題的交叉學科，重點研(yán)究光信息的(de)獲取、傳輸、處理、存(cún)儲、顯示以及激光技術(shù)應用，正向着紫外(wài)、可見光(guāng)、紅外等多頻段(duàn)，強度、光譜、偏振、相位等多維度，探測、成像、測距、通信(xìn)等多功能，微納(nà)、超快、超分辨、X射線(xiàn)及太赫茲光學等多種新技術方向發展。如何實現光學工程高質量的信息化、網絡化、自動化、芯(xīn)片化、數字(zì)化、智能化(huà)，提高複(fú)雜環境下的動态感知和處理能力是該領域當前面臨的重要挑戰。

　　4、測(cè)量(liàng)計量與儀器

　　新(xīn)一代(dài)國家測量體系建設已經啟動(dòng)，國家儀器産業體系建設已開始布(bù)局，重要場景下(xià)的關鍵核心測量技術亟待突破，整體測量能力亟待提(tí)升，特别是支撐超精密光刻機、高端航空發動(dòng)機和高端工業母機(jī)等為(wéi)代表的高精尖裝備研發制造中的(de)超精密測量(liàng)與儀器(qì)技術亟待率先(xiān)突破，制造質量調控能力亟待提升；支撐數字化制造、數(shù)字化醫療、智慧城市建設(shè)等領域(yù)發展的數字化測(cè)量、網絡化測量、精(jīng)密儀(yí)器(qì)和傳感器(qì)等共性核心技術突(tū)破是該領域當前面臨的重要挑戰。

　　5、網(wǎng)絡與通信

　　随着5G移動信息網(wǎng)絡的加速構建，5G網絡與各行業應(yīng)用的(de)垂直整合面臨較大挑戰。6G研發加速布局。互聯網作為(wéi)支撐未(wèi)來十年全球信息傳輸基礎設施(shī)的主導體系架構，面臨萬物互(hù)聯、萬事互聯時代(dài)toB、toM、toX、高速核心器件等多樣化需(xū)求帶來的前所未有挑戰。在網絡流量的爆發式增長、陸海空天全覆蓋和“雙(shuāng)碳”背景下，網絡需滿足(zú)巨容量、大連接、廣覆蓋、高可靠(kào)、綠色節(jiē)能、低成本等需求，彈性智能網絡架構、服務質量、用戶體驗、網(wǎng)絡安全性和可靠性等(děng)是該領域當前面臨的重要挑戰。

　　6、網絡(luò)安全

　　新(xīn)形勢下的網絡安全在于風險消減與賦能增值雙輪驅動。在網絡系統的缺陷管控(kòng)與(yǔ)縱深防禦中，如何應對海量(liàng)存量威脅治理及其有效防護不足(zú)、網絡安全邊界的(de)削弱，如(rú)何構建威脅畫像、威脅情報運(yùn)營機制及安全知識體系；在運(yùn)行任務的威脅(xié)管控與時機防(fáng)禦中，如何應對動态環境下“未知的未知”攻擊，如何構建威脅(xié)感知的時機防禦形态，如何打造計算和防護融合(hé)新模(mó)式、形成運(yùn)行和(hé)防禦并行雙結構；如(rú)何實施風險管(guǎn)理與量化評估手段以支撐網絡安(ān)全保險；如(rú)何破解數據安全和隐私保護(hù)與數據流動和開發利用相悖等難題，都是該領(lǐng)域面臨的主要挑戰。

　　7、水聲工程

　　以實(shí)時化信息獲取傳輸與大數據處理為手段，掌握(wò)與複(fú)雜多變海洋環(huán)境規律耦合的水下目(mù)标聲學信息，實現海洋(yáng)水下信息自主掌控是(shì)該領(lǐng)域當前面臨的重要挑戰。

　　8、電磁場與電磁環境效應

　　随着5G、物聯網、無人系(xì)統、人(rén)工智能等技(jì)術領域的快速發(fā)展(zhǎn)、重大基礎設施和先進智能化裝備或系(xì)統的(de)建設(shè)與應用，電磁環境适應性和電磁安(ān)全性成為各類智能裝備系統可靠安全運行的重要(yào)制約因素。促進電磁場與電磁環境(jìng)效應學科建設，開展電磁場基礎問題研究，加強電磁環境主動感知、智能電磁防護、電磁(cí)防護仿生、高性能電磁綜合仿真(zhēn)計算等自主(zhǔ)原創性(xìng)技術攻關，提升智(zhì)能化裝備電磁防護能力是該領域當前面臨的重(zhòng)要(yào)挑戰。

　　9、控制

　　物理信息因果關系不清的(de)複雜工(gōng)業動态系統建模、控制與優化機理不清情況下的數學建模、開放環境下輸入/輸出相關信息(xī)處于開放環境且變(biàn)化不确定、感知信息難以獲取(qǔ)、控制與決策目标多尺度多沖突等控(kòng)制(zhì)理論與技術問題，為此需開展工業動态系統(tǒng)人工(gōng)智(zhì)能研究，并将工業互聯網、工業自動化(huà)與信息化技術(shù)與制造業深度融合，研發出基于新一代(dài)信息技術的智能化管控(kòng)系統和智能化工業軟件，是該(gāi)領域當前(qián)面臨的重要挑戰。

　　10、認知

　　腦(nǎo)認知與人工智能加速融合，多尺(chǐ)度動态腦觀(guān)測、針對記憶、情緒(xù)、視覺等認知功能的機理揭示，和易泛(fàn)化、魯棒性、低功(gōng)耗的腦啟發人工智(zhì)能理論與模型的建立是當前(qián)技術難點；在邊緣計算設(shè)備、可穿戴設備、高速設備等高(gāo)速低功耗場景應(yīng)用需求迫切，打破(pò)馮諾(nuò)依曼計算架構，研制感存算一體、大(dà)帶寬的新型(xíng)智能計算器件與系統，是突破當前算力與能效核心(xīn)瓶頸的重要挑戰。

　　11、計算機(jī)系統與軟件

　　當前存在智能(néng)計算理論基礎不(bú)堅實、人網物協(xié)同計算範(fàn)式不(bú)成熟(shú)、内生安全計算機理不清晰等新型應用帶來(lái)的對計算理論、機理和方(fāng)法的挑戰，後摩爾時代單位體積和能(néng)耗下算力提升(shēng)困難、單(dān)一計算架構難以有效應對計算環境(jìng)對全場景及不确定性支撐(chēng)的挑戰，以及新(xīn)型泛在計(jì)算基礎軟件理論與技術的挑戰。為此需開(kāi)展多元(yuán)計算架(jià)構(gòu)形态研究，深耕(gēng)量子、類腦、光子(zǐ)等前沿技術，将計算、存儲、網絡深度融合，在微體系結構、微納(nà)結構、新材(cái)料新工藝(yì)新器件等(děng)方面持續創新，研發(fā)軟件定義、軟硬協同、場(chǎng)景驅動、應用感知、智能賦能的基礎(chǔ)軟件，這些都(dōu)是該領域當前面臨的重要挑戰。

　　12、計(jì)算機應用

　　新時代、新态勢、新征程背景下，計算機應用正在邁向新的階(jiē)段、催生(shēng)新的(de)理(lǐ)念、推向新的格局。随着萬物互聯與智(zhì)能技術融合程度的不斷加深，滿足工業、農業、能源、金融、商務、交通、政務、教育、醫療、健(jiàn)康、養(yǎng)老(lǎo)等複雜場景應(yīng)用需求成為計算(suàn)機應用技術(shù)發展的内在(zài)驅動力(lì)。通過對複雜場景(jǐng)異構信息系統之間進行功能(néng)調用(yòng)或者交換共(gòng)享(xiǎng)數(shù)據，實現系統間數據、信(xìn)息、知識的互聯互通，實現現實世界與虛拟世(shì)界的新型虛實相融，将(jiāng)越來越重要。技術發展如何與經濟(jì)社(shè)會複雜場景應(yīng)用相融合是該(gāi)領域當前面臨的重要挑戰。

　　13、應對重大突發事件

　　如何建立國家、省、市三級(jí)重大突(tū)發事件（比(bǐ)如新冠肺炎爆發、特大暴雨災(zāi)害等）信息(xī)化決策體系，集思廣益，突破局限性，延伸到經濟(jì)社(shè)會發展各領域(yù)；如何整合相關部門的數據資源和(hé)科技力量，包括醫(yī)療衛生、公安(ān)、交通(tōng)、建設、環保、教育、能源、民政、國企數據等，建立重大突發事件大(dà)數據(jù)綜合平台，形成預警能力和快(kuài)速反應能力，把災害損失降到最小，是應對(duì)重大突發事件、提(tí)升國家綜合治理能力的重要(yào)挑戰。