天天看點

2022年我國電子資訊工程領域将面臨哪些挑戰?

作者:達州市數字經濟局

2月15日,中國工程院資訊與電子工程學部、中國資訊與電子工程科技發展戰略研究中心釋出“中國電子資訊工程科技發展十三大挑戰(2022)”,分析研究電子資訊領域年度科技發展情況,綜合闡述國内外年度本領域重要突破及标志性成果,為大陸科技人員準确把握電子資訊領域發展趨勢提供參考。

資訊領域

以數字化、網絡化、智能化為特征的資訊化浪潮方興未艾,資訊技術一日千裡、欣欣向榮,全面融入人類社會生産生活,與各行業不斷交叉融合,正深刻改變着世界的經濟格局、文化格局、安全格局和競争格局。在雙循環戰略下,如何快速有效組織國内外優勢科技力量,建構新型體制機制,攻克系列關鍵核心技術,補短闆,鍛長闆,建立與新時代大國競争力和經濟社會可持續發展相适應的資訊體系,確定國家在資訊領域自主可控、安全可靠是該領域目前面臨的重要挑戰。

微電子和光電子

從國際上來看,3nm制程有望今年推出,2nm制程也已列入研發計劃。先進晶片工藝日益趨近實體極限,涉及從設計到制造産業鍊關鍵環節,如裝置、材料、EDA/IP核等基本被國際大企業壟斷。國内企業創新能力提升面臨重大挑戰。新器件、新結構、新材料、新工藝、新封裝等技術協同創新推進産業化,是應對微電子領域挑戰的重要技術途徑。研制超高速、高性能、低功耗、多功能、高密度光電子器件是資訊光電子領域面臨的重要挑戰,發展光子內建、光電內建和光電融合等技術是應對資訊光電子領域挑戰的重要技術途徑。

光學工程

光學工程是融合光學、精密機械、電子學、材料、計算機等技術解決多種工程應用問題的交叉學科,重點研究光資訊的擷取、傳輸、處理、存儲、顯示以及雷射技術應用,正向着紫外、可見光、紅外等多頻段,強度、光譜、偏振、相位等多元度,探測、成像、測距、通信等多功能,微納、超快、超分辨、X射線及太赫茲光學等多種新技術方向發展。如何實作光學工程高品質的資訊化、網絡化、自動化、晶片化、數字化、智能化,提高複雜環境下的動态感覺和處理能力是該領域目前面臨的重要挑戰。

測量計量與儀器

新一代國家測量體系建設已經啟動,國家儀器産業體系建設已開始布局,重要場景下的關鍵核心測量技術亟待突破,整體測量能力亟待提升,特别是以支撐超精密光刻機、高端航空發動機和高端工業母機等為代表的高精尖裝備研發制造中的超精密測量與儀器技術亟待率先突破,制造品質調控能力亟待提升;支撐數字化制造、數字化醫療、智慧城市建設等領域發展的數字化測量、網絡化測量、精密儀器和傳感器等共性核心技術突破是該領域目前面臨的重要挑戰。

網絡與通信

随着5G移動資訊網絡的加速建構,5G網絡與各行業應用的垂直整合面臨較大挑戰。6G研發加速布局。網際網路作為支撐未來十年全球資訊傳輸基礎設施的主導體系架構,面臨萬物互聯、萬事互聯時代toB、toM、toX、高速核心器件等多樣化需求帶來的前所未有的挑戰。在網絡流量的爆發式增長、陸海空天全覆寫和“雙碳”背景下,網絡需滿足巨容量、大連接配接、廣覆寫、高可靠、綠色節能、低成本等需求,彈性智能網絡架構、服務品質、使用者體驗、網絡安全性和可靠性等是該領域目前面臨的重要挑戰。

網絡安全

新形勢下的網絡安全在于風險削減與賦能增值雙輪驅動。在網絡系統的缺陷管控與縱深防禦中,如何應對海量存量威脅及其有效防護不足、網絡安全邊界的削弱,如何建構威脅畫像、威脅情報營運機制及安全知識體系;在運作任務的威脅管控與時機防禦中,如何應對動态環境下“未知的未知”攻擊,如何建構威脅感覺的時機防禦形态,如何打造計算和防護融合新模式,形成運作和防禦并行雙結構;如何實施風險管理與量化評估手段以提供網絡安全保障;如何破解資料安全和隐私保護與資料流動及開發利用相悖等難題,都是該領域面臨的主要挑戰。

水聲工程

以實時化資訊擷取傳輸與大資料處理為手段,掌握與複雜多變海洋環境規律耦合的水下目标聲學資訊,實作海洋水下資訊自主掌控是該領域目前面臨的重要挑戰。

電磁場與電磁環境效應

随着5G、物聯網、無人系統、人工智能等技術的快速發展,重大基礎設施和先進智能化裝備或系統的建設與應用,電磁環境适應性和電磁安全性成為各類智能裝備系統可靠安全運作的重要制約因素。促進電磁場與電磁環境效應學科建設,開展電磁場基礎問題研究,加強電磁環境主動感覺、智能電磁防護、電磁防護仿生、高性能電磁綜合仿真計算等自主原創性技術攻關,提升智能化裝備電磁防護能力是該領域目前面臨的重要挑戰。

控制

實體資訊因果關系不清的複雜工業動态系統模組化、控制與優化機理不清情況下的數學模組化、開放環境下輸入/輸出相關資訊處于開放環境且變化不确定、感覺資訊難以擷取、控制與決策目标多尺度多沖突等控制理論與技術問題,需開展工業動态系統人工智能研究,并将工業網際網路、工業自動化與資訊化技術和制造業深度融合,研發出基于新一代資訊技術的智能化管控系統和智能化工業軟體,是該領域目前面臨的重要挑戰。

認知

腦認知與人工智能加速融合,多尺度動态腦觀測及針對記憶、情緒、視覺等認知功能的機理揭示,和易泛化、魯棒性、低功耗的腦啟發人工智能理論與模型的建立是目前的技術難點;邊緣計算裝置、可穿戴裝置、高速裝置等高速低功耗場景的應用需求迫切,打破馮·諾依曼計算架構,研制感存算一體、大帶寬的新型智能電腦件與系統,是突破目前算力與能效核心瓶頸的重要挑戰。

計算機系統與軟體

目前存在智能計算理論基礎不堅實、人網物協同計算範式不成熟、内生安全計算機理不清晰等新型應用帶來的對計算理論、機理和方法的挑戰,後摩爾時代機關體積和能耗下算力提升困難、單一計算架構難以有效應對計算環境對全場景及不确定性的支撐的挑戰,以及新型泛在計算基礎軟體理論與技術的挑戰。為此需開展多元計算架構形态研究,深耕量子、類腦、光子等前沿技術,将計算、存儲、網絡深度融合,在微體系結構、微納結構、新材料新工藝新器件等方面持續創新,研發軟體定義、軟硬協同、場景驅動、應用感覺、智能賦能的基礎軟體,這些都是該領域目前面臨的重要挑戰。

計算機應用

新時代、新态勢、新征程背景下,計算機應用正邁向新的階段、催生新的理念、推出新的格局。随着萬物互聯與智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、健康、養老等複雜場景應用需求成為計算機應用技術發展的内在驅動力。通過對複雜場景異構資訊系統之間進行功能調用或者交換共享資料,實作系統間資料、資訊、知識的互聯互通,實作現實世界與虛拟世界的新型虛實相融,将越來越重要。技術發展如何與經濟社會複雜場景應用相融合是該領域目前面臨的重要挑戰。

應對重大突發事件

如何建立國家、省、市三級重大突發事件(比如新冠肺炎暴發、特大暴雨災害等)資訊化決策體系,集思廣益,突破局限性,延伸到經濟社會發展各領域;如何整合相關部門的資料資源和科技力量,包括醫療衛生、公安、交通、建設、環保、教育、能源、民政、國企資料等,建立重大突發事件大資料綜合平台,形成預警能力和快速反應能力,把災害損失降到最小,是應對重大突發事件、提升國家綜合治理能力的重要挑戰。