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对计算所“十三五”规划的思考
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孙凝晖
2016年3月3日

  一、对科技促进经济的认识

  当前,中国经济发展步入了新常态与新经济。十八大党中央提出了“四个全面”的战略布局,五中全会提出“创新、协调、绿色、开放、共享”的国家发展理念, 其中“创新”位列首位。2015年,国务院发布了统筹推进世界一流大学和一流学科建设的总体方案,还发布了关于优化学术环境的指导意见,中科院在“十三五”期间将启动促进科技成果转移转化的专项行动。

  一时间科技和创新成了高频词。作为科研工作者,我们要充分认识到创新驱动发展的紧迫性,具有责任感和使命感,同时又不能在焦躁和焦虑中不冷静、不沉着、不理性。我们需要在认识我国经济社会发展现状、尊重科技与经济二者相互作用规律的基础上,来分析我们“做什么”与“怎么做”。

  国际货币基金组织(IMF)给出了世界上189个国家和地区的经济发展数据,从1980年-2014年的统计数据来看,1986年美国的GDP是中国的15倍多,到2014年中国的GDP是美国的约60%;1991年日本的GDP是中国的8.3倍,到2014年中国的GDP已经超过日本近一倍;1987年中国的GDP是印度的1.16倍,到2014年中国的GDP已经是印度的5倍。中国自改革开放以来的经济发展速度确实是举世瞩目。

  从人均GDP的角度看,如果不考虑美国、日本、德国这3个国家,2014年中国的人均GDP(7581美元,全球排名79)与世界平均水平相比已经相差无几(7943美元)。从人口总数看,世界上约70亿人口,有大约78个国家的19.2亿人口(约2/7),人均GDP超过中国,有大约110个国家的40.4亿人口(约4/7),人均GDP低于中国。中国人的富裕程度没有像我们想象中的那么糟糕,如果全世界70亿人口按照人均GDP分成7档的话,中国占据第3档,印度占据第5档。

  当然,中国离发达国家还有很不小的距离。世界上有37个国家或地区进入了发达国家行列,其中台湾排名正好是37,人均GDP是2.3万美元。在人口超过1000万的人均GDP最高的十个国家中,除去人口仅1000多万的荷兰、比利时,剩下的八个(澳大利亚、美国、加拿大、英国、德国、法国、意大利、日本),无一不是经过一两百年的持续发展才建立起来领先优势。中国在向两个100年的目标前进的道路上,科技创新的支撑与引领作用必须得到充分的重视,但这些发达国家的历史经验也启示我们:科技作为生产力要素,从孕育形成,到验证完善,到应用推广、形成生产力、显现出拉动经济社会发展的整体效果,是一个螺旋上升的过程,每一个螺旋都需要周期。我们需要认识到这一点,并打好提前量。作为科研工作者需要具备严肃态度、理性精神和踏实行为,不是精神上的“急行军”就能达到我们追求的“世界一流”的目标。

  我们预测,到2050年,中国的经济社会发展和与之相适应的科技支撑,大致如下三步走:

  第一步:2015年-2025年,保持中高速的增长,人均GDP超过1.2万美元,摆脱中等收入陷阱,东部发达地区(2015年人均GDP超过1万美元的有11个省市,5亿人口)的人均GDP超过第二档主要国家(俄罗斯、阿根廷、巴西、墨西哥等,约5亿人口)。实现这一步,主要靠新型城镇化和“一带一路”战略。科技的主要支撑作用是通过“互联网+”和“智能制造”技术帮助企业生产出性价优良的高质量产品。

  第二步:2025年-2035年,人均GDP能接近2万美元,中国整体进入第二档,成为中等发达国家,东部八个发达城市(北上广深津宁苏杭,约1.5亿人)的人均GDP超过第一档的韩国、西班牙、沙特,台湾等(约1.4亿人)。要达到这一步的目标,中国成为创新型国家还不够,还需要靠“引领性创新”来形成核心竞争力及其高附加值,才能与这几个发达经济体进行竞争。

  第三步:2035年-2050年,中国整体稳定在第二档,东部八个发达城市的人均GDP超过日本(约1.27亿人,2014年人均GDP 3.63万美元),实现第二个一百年的伟大目标,和中华民族的伟大复兴。要达到这一步的目标,就需要更多的世界级原创性成果。通俗的说,就是诺贝尔奖、图灵奖这种级别的科技成果。

  所以,计算所为了在短期(10年)、中期(20年)、长期(35年)实现科技对经济的支撑作用,在增量改进性创新、引领性创新、世界级原创性成果三者之间要做一个合理的布局和人才储备,科技比经济要有10年左右的提前量。

  二、对引领的认识

  计算所的一个定位浓缩成一句口号就是“引领创新,争做源头”。源头是针对摇篮和龙头讲的,过去计算所的价值体现在“中国计算机事业的摇篮”和“战略高技术自主创新的龙头”上,未来的价值要体现为“IT产业的源头”。下面谈谈对“引领”的认识。

  如上所述,按照我们“三步走”的预测,在每个阶段,科技要达到一定的引领水平,才能实现对经济发展的驱动作用。那么计算所这样的研究所,每个阶段要达到的水平,有没有类似的对标单位或者基准(benchmark)呢?

  2050年,我们要做到与国际计算机学科第一名可比,对标就是斯坦福大学。我们从师资队伍、成果影响、校友情况等三个方面来体会一下这个对标。斯坦福大学1965年成立的计算机学科,与U.C.Berkeley、CMU、MIT并列世界第一,师资队伍上,56位全职教授中18位图灵奖得主、21位美国两院院士,超过80%教授毕业于Top10计算机学院。在成果方面,文章引用次数世界第一,80%方向引用次数居世界前五,孵化了Cisco、Yahoo、Google等企业。在校友情况上,超过150位毕业生在美国一流大学任教,斯坦福大学的校友每年创造2.7万亿美元收入,居所有大学之首。做到这样的水平,才能称为引领。

  2030年,我们要达到国际一流计算机学科的水平,对标可以参考瑞士联邦理工学院(洛桑)(EPFL)。EPFL在欧洲及世界上都是一所顶尖的理工院校,在工程科技领域享有极高的声望,其计算机学科在欧洲排名第二,是近十年全世界发展最快的计算机学科。在师资方面,40位全职教授,其中1位图灵奖得主,超过10位ACM Fellow,超过50%的教授毕业于或曾在Top10学校工作。在成果方面,EPFL领导了欧洲大脑计划,多次获国际顶级会议最佳论文奖,吸引了微软、谷歌、高通等企业资助。在校友情况上,很多毕业生能直接获得斯坦福、耶鲁、UIUC等大学的教职。这些是我们中期阶段做到引领要达到的参考指标。

  面向2020年,计算所最大的压力来自成“大事”,就是下一个联想、曙光、龙芯在哪儿? 就“大事”和“引领”这两个关键词,有几点值得我们思考:

  1、“大事”是来自行业还是平台?“大事”就是一个“拔尖”的成果。在中国拿住一个行业的重大需求,更容易成“大事”。譬如,科学院的深海机器人、鱼雷、SAR雷达、军用宽带通信、军用物联网、宇航器件等,计算所历史上的国防计算机、石油计算机、近期的国家信息关防、眼前的网信办大数据应用、军队大数据应用、信号数据融合系统等。进入到这些行业,路径相对较短,圈子相对封闭。但同时,每个重要行业,都会有相应的研究力量自己去做这些应用,尤其是信息技术中的通用技术,很多时候不需要我们帮忙。计算所的曙光、龙芯、与华为的合作、未来网络走的是平台的路子,天玑、晶上等现在是做行业的例子。垂直行业的路子要成功,就必须和需求紧密结合;平台型的路子要成功,不和领导型企业深度合作是很难成功的。

  2、做“大事”,并不等于就是“引领”。“引领”是我们的长远目标,“大事”是现实的压力,这其中的平衡对我们也是一个考验。从技术含金量、与产业的距离两个维度来观察我们的科研,大致能有如下分类:高技术类研究可分为重大任务型、引领产业型、学生培养型、问题驱动型;基础研究类科研可分为科学发现型、前沿研究型、文章驱动型、改进提高型。目前,计算所各个类型的研究都需要,但最缺少还是引领产业型和前沿研究型。在现在这个阶段,引领性研究如果能占到四成比例,就很理想了。

  计算所“引领”型工作长得像什么样,一句话概括就是:“成体系的引领产业的原始性创新”。“成体系”是从上向下看,强调完整性,能说出符合国家重大需求的“大故事”;“引领产业”是横向看,强调得到产业界和企业的认可,核心是技术的国际竞争力;“原始性创新”是从下向上看,强调学术界的认可,核心是科研人员的国际化。做到三者缺一不可,才能避免原始创新的碎片化。

  3、办企业的价值也在于“引领”。下表所示,从上世纪八十年代开始,计算所一共办了95家企业,只有4家企业销售额过亿,10家过千万,绝大多数公司死了,剩下的多为小公司。对这个历程,我们有几个观察:计算所平均每十年左右培育出一家“独角兽”公司,这样的企业由初创到成功大约需要二十年时间。如果按照这个观察推断,预计在2025-2030年,计算所会再培育出一到两家成规模的大公司。但是,我们对产业的贡献靠办成了多少公司、创造了多少销售额、获得了多少技术转移收入来体现吗?无疑这些是必要的基础数据,但根子还在于技术转移对产业的“引领”作用,联想代表了我们对“中关村一条街”时代的引领,曙光代表了我们对战略高技术规模产业化模式的引领,龙芯代表了用市场化机制来实现CPU生态系统自主可控的引领性探索。


计算所成立公司的情况

  三、计算所“十三五”规划

  信息化经历了以计算机一元世界为特征的IT1.0时代,到以人-机二元世界为特征的IT2.0时代,正在向以人-机-物三元世界为特征的IT3.0时代发展,信息技术的范式正在发生变革:从算得快变成算得多,从事务型计算变成通量型计算,从聚焦数据通路变成关注控制能力,从数据分析变成信息融合,从单模智能变成多模智能,从高熵系统变成低熵系统,等等。IT2.0时代人(十亿级)-机(亿级)间的二元互联,催生出智能手机和云计算等核心技术,IT3.0时代人(百亿级)-机(十亿级)-物(千亿级)间的三元融合需将IT基础设施的能力提升3个数量级,计算技术面临巨大挑战。

  基于以上判断,计算所“十三五”规划的总体思路可以概括为:

  1、引领创新:计算所的发展模式从自主创新转变到引领创新(即斯坦福模式),到2030年把计算所建设成为世界一流研究机构。

  2、信息高铁:面向“互联网+”国家重大需求,通过建设中科院网络计算创新研究院,引领中国“信息高速铁路”技术的发展。

  3、产业源头:支撑企业实现三个100亿的产业目标(曙光市值100亿美元、嵌入到华为等企业IT产品销售100亿人民币、创业公司市值100亿人民币),计算所成为中国计算机产业源头。

  “十三五”期间,科研与管理规划的四条主线包括:

  1、服务信息高速铁路的技术与系统

  美国的“信息高速公路”计划促进了互联网的普及和繁荣,在我国也诞生了很多重要的互联网企业,但目前我国的人均信息消费尚不及美国的1/30,甚至不及经济水平相当的巴西的1/3,其中一个重要原因是我国用户多、网络基础设施不足、用户体验差。正如我国把高铁作为人口众多的中国的核心交通基础设施一样,我国也应构建高效能、高智能、高通量的信息基础设施,也称“信息高铁”,促进国内的信息消费,支撑“互联网+”战略落地。“信息高铁”与“信息高速公路”相比最突出特点是强化“控制”功能,通过有序管理和可重塑实现高效能,通过高通量计算实现高性能和低成本,通过大数据和万物感知实现高智能。为了支撑“信息高铁”,需要研究通用大数据引擎、高通量云服务器、海计算机、服务控制路由器、超级基站等五大核心装备,构成完整支撑端、网、云、数、用五个层次的新一代信息基础设施。

  2、面向网络信息空间安全的技术与系统

  主要包括:(1)自主处理器:研制自主可控的国际先进水平的通用多核处理器,初步形成产业链,在军工安全、党政军信息化等应用领域占据主导地位。(2)海洋感知:研究海洋信息感知与数据融合技术,研制海洋环境感知核心元器件,构建海洋开放大数据平台和全球海上目标知识库,具备全面服务国家涉海部门的综合能力。(3)视频监管:研制高速高精度、全网规模的视频分析处理系统,满足国家互联网视频监管的新需求。(4)情报分析:形成领先的六大能力,即ZB级数据分析、全维态势感知与关联分析、全域覆盖与融合处理、全程闭环自增益服务、全息数据展示、成体系综合对抗。

  3、成体系的基础前沿研究

  计算机体系结构国家重点实验室重点研究体系结构中的访存不确定性、计算不确定性、通信不确定性、控制不确定性、功能不确定性等难题,研制新型智能计算系统。中科院智能信息重点实验室重点研究多模、自主智能计算技术与系统,研制机器人/盲人的视觉导航原型系统,让高端嵌入式设备具备实时准确的万物识别能力。中科院网络数据重点实验室重点研究数据涌现智能,解决数据、计算与人机割裂的问题,构造贯穿数据全生命周期的协同计算模式,实现数据驱动的社会智能。移动计算与新型终端北京市重点实验室研究一体化融合终端、智能移动业务、宽带移动计算系统中的关键技术,重点突破低功耗器件、多模智能感知与交互、支持云计算的协同移动通信技术。

  4、秉承“从优秀到卓越”的理念,营造“垒高台”的文化氛围

  “从优秀到卓越”是计算所迈向世界一流研究所的文化基石。“十三五”期间既要重视“拔尖”,更要营造“垒高台”的文化氛围,通过拔苗助长、或花大钱引进,可以搞到“刘翔”、“姚明”,但没有耐心一点一点地垒学科高台,就没有可能成为世界一流的组织。围绕“源头”定位,大胆进行机制体制的创新,进一步优化研究所组织架构,积极策划和争取资源,构建面向世界一流研究机构的人才结构,深化科教融合,承办世界一流的计算机学院,建立产业发展加速器以帮助创业企业加速成长,进一步规范财务管理,树立经营理念,做好科研支撑服务,推进新园区建设,做好后勤保障服务。分所要为机器换人、智能制造、培育IT企业与产业聚集、新型园区建设,做出我们的贡献。

  在IT1.0时代,计算所用打破封锁的技术满足国家战略需求,但未能形成规模化企业;在IT2.0时代,计算所用有市场竞争力的技术满足国家重大需求,培育了联想和曙光,但未在原始性创新上取得大的突破;面向IT3.0时代,计算所的目标是用引领创新的技术满足国家重大需求,以原始性、颠覆性技术为源头,促使华为等中国企业成为国际舞台上技术引领型IT企业。在第八届中美互联网论坛上,参加的有300多人,最后有机会与习近平主席合影的中美各14人,中方的14人中,有2人所代表的公司与计算所有直接的关系,一个是联想,一个是曙光。试问:计算所在十年之后能让谁站在同样的位置?

  (根据孙凝晖所长在2016年计算所春季战略规划会上的讲话整理而成)

 
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