工程院：我(wǒ)國電子信息領域面臨“十三大挑戰”

2月15日，中國工程院信息與電子(zǐ)工程學部、中國信息與電子工程科技發展戰略研究中心在(zài)京發布“中國電子信息工程科技發展十三大挑戰（2022）”，總結(jié)提煉出中(zhōng)國電子信息工程科技當前的發展趨勢和面臨的重大(dà)挑戰。這些挑戰包括(kuò)：信息領域的(de)自(zì)主(zhǔ)可控，實現超(chāo)高速、高性能、低功耗(hào)、多功能、高(gāo)密度光電子器件，研發出基于新一代信息技術的智能化管控系統(tǒng)和智能化工(gōng)業軟件，研發軟件定義、軟硬協同、場景驅動、應用感知、智能賦(fù)能的基礎(chǔ)軟件等(děng)。

　　中(zhōng)國工程院黨組成(chéng)員、副院(yuàn)長陳左甯院士表示，中國工程院作為中(zhōng)國工程科學技(jì)術界最高榮譽性、咨詢性學術機構，要緊(jǐn)密圍繞國(guó)家經濟社會發展和科技創新的全局性、戰略性問題，牢牢把握電子信息領域的發展态勢，為國家相關決策(cè)提供準确、前瞻(zhān)、及時的建議。在當前全球科技創新進入密集活躍期，信息與(yǔ)電子工程科技成為全球創(chuàng)新最活躍、應用(yòng)最(zuì)廣泛、輻射帶動作用最大的科技領域的背景(jǐng)下，及時(shí)把握電子信息領域的研究進展、發展趨勢和面臨的挑戰，對我國建設科技強國、實(shí)現高水(shuǐ)平科技自立(lì)自強、做強做優做大數字經濟具有重(zhòng)要意義。

　　據悉，中國工程院信息(xī)與電子工程學部從2014年起開展《中國電子信息工程科技發展研究》系列研究(jiū)工作，主要目标是分析研究電子信(xìn)息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(tū)破及(jí)标志性成果。2015年11月，由(yóu)中國工程院、中(zhōng)央網信辦、工(gōng)業和信息化部、中國電(diàn)子科技集團聯合成立(lì)了(le)中國信息(xī)與電子工程科技發展戰略研究中(zhōng)心，深入開展此項研(yán)究工作。2018年以來，項目(mù)由餘少華、陸(lù)軍兩位院士負責(zé)，組織院士、專家300餘(yú)人，充分發揮國家部(bù)委、企事業單位和高校科研(yán)院所(suǒ)中各層面專家學者的智力優勢，完成了《中國電子(zǐ)信息工程科技發展研究》綜合篇、專題篇和專題小(xiǎo)冊子(zǐ)等系列研究成果，并在此基礎上凝(níng)練中國電子信息工程科(kē)技發展趨勢和(hé)挑戰，為我國科技人員準确把握電子信息領域發展趨勢提供參考，同時也為我國制定電子信息科(kē)技發展戰(zhàn)略提供(gòng)支撐。

　　附：中國電(diàn)子(zǐ)信息工程科技發展十三(sān)大挑戰（2022）

　　1、信息領域

　　以數字(zì)化(huà)、網絡化、智能化為(wéi)特征(zhēng)的信息化(huà)浪潮方興未艾，信息技術一日千裡、欣欣向榮，全面融入人類社會生産生(shēng)活，與各行業不斷(duàn)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(hé)競争(zhēng)格局。在雙(shuāng)循(xún)環戰略下，如何快速有效組(zǔ)織國(guó)内外優勢(shì)科技力量，構建新型體(tǐ)制機制，攻克系列關鍵(jiàn)核心(xīn)技術，補短闆，加長闆，建立與新時代大國競争力和經濟社會可持續發(fā)展相(xiàng)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。

　　2、微電子光電子(zǐ)

　　境外和國際(jì)上3nm制程有望今(jīn)年推出，2nm制程也已(yǐ)列入研發計劃。先進芯片工藝日益趨近物理極限，涉及設計到制造(zào)産業鍊關鍵環節，如(rú)設備、材料(liào)、EDA/IP核等基本被國際大企業(yè)壟斷。國内企業創新能力提升面臨重大挑戰。新器(qì)件、新結構、新材(cái)料、新工藝、新封裝等技術協同創新推(tuī)進産業化，是應對微電子領域挑戰的(de)重(zhòng)要(yào)技術(shù)途徑。實(shí)現超高速、高性能(néng)、低功耗、多(duō)功能、高密度光電子器件是信息光電子領域面臨的重(zhòng)要挑(tiāo)戰，發展光子集(jí)成、光電集成(chéng)和(hé)光電融合等技術是應(yīng)對信息光電子領域挑戰的重要技術途徑。

　　3、光學工程(chéng)

　　光學工程是融合光學、精密機械、電子學、材料、計算(suàn)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(qǔ)、傳輸、處理、存儲、顯(xiǎn)示以及激光技術應用，正向着(zhe)紫外(wài)、可見光、紅外等多頻段，強度、光譜、偏(piān)振、相位等多維度，探測、成(chéng)像、測距、通信等多功能，微納、超快、超分辨(biàn)、X射線及太赫茲光學等多(duō)種新技術方向(xiàng)發展。如何實現光學(xué)工程高質量的信息化、網絡化、自動化、芯片化、數字化、智能化，提高複(fú)雜環境下的(de)動态感知和處理能力是該領域當前面臨的重要挑戰。

　　4、測量(liàng)計量與儀器

　　新一代國家(jiā)測量體系建設已經啟動(dòng)，國家儀器産業體系建設(shè)已開始布局，重要場景下的關鍵核(hé)心測量技(jì)術亟待突破，整體測量能力亟(jí)待提(tí)升，特别是支撐超精密光刻機、高端(duān)航空發動(dòng)機和高端工業母機等為代表的高精尖裝備研發制造中的(de)超精密測量與儀器(qì)技術亟待率先(xiān)突破(pò)，制造質量調控能力(lì)亟待(dài)提升(shēng)；支撐數字化制造、數字化醫療、智慧(huì)城市建設等領(lǐng)域(yù)發展的數字化測(cè)量、網絡化(huà)測量、精密儀器和傳感器等共性核心(xīn)技術突破是該領域當(dāng)前面臨的重要挑戰。

　　5、網絡與通信

　　随着5G移動信息網(wǎng)絡的加速構建，5G網(wǎng)絡(luò)與各行業應用的垂直整合面臨較大挑戰。6G研發加速(sù)布局。互聯網作為支撐未來(lái)十年全(quán)球信息傳輸基礎設施的主導體系架構，面臨萬物互聯(lián)、萬事互聯時代toB、toM、toX、高速核心器件等(děng)多樣化需求帶來的前所未有挑戰(zhàn)。在網絡流量的爆發式增長、陸海空天全覆蓋和“雙碳”背景下，網絡需滿(mǎn)足(zú)巨容量、大連接(jiē)、廣覆蓋、高可靠(kào)、綠(lǜ)色節能、低成本等需求(qiú)，彈性智能網絡架構、服務質量、用戶體驗、網絡安(ān)全性和可靠性等是該領域當前面臨的重要挑戰。

　　6、網絡安全

　　新形勢下的網絡安全在于風險消減與(yǔ)賦能(néng)增值雙輪驅動。在網絡系統的缺陷管控(kòng)與縱深防禦中，如何應對海量(liàng)存量威脅治理及其有效(xiào)防護不足、網(wǎng)絡安全邊界的削弱，如何構建(jiàn)威脅畫像、威(wēi)脅情報運營機制及安全(quán)知識體系；在運行任(rèn)務的威脅管控(kòng)與時機防禦中，如何應對動态環境(jìng)下“未(wèi)知的未知”攻擊，如何(hé)構建威脅感知的時機防(fáng)禦(yù)形态，如何打(dǎ)造計算和防護融合新(xīn)模式、形(xíng)成運(yùn)行和(hé)防禦并行雙結構；如何實施風險管理與量化(huà)評估手段以支(zhī)撐網絡安全保險；如何破解數據安(ān)全和隐私保護與數據流動和開發利用相悖等難(nán)題，都是該領域面臨的主(zhǔ)要挑戰。

　　7、水聲工程

　　以實時化信(xìn)息獲取傳輸(shū)與大數據處理為手段，掌握與複雜多變海洋環境規律耦合的水(shuǐ)下目标聲學信息，實(shí)現海洋水下(xià)信息(xī)自主掌控是該領域當前(qián)面臨的重要挑戰。

　　8、電磁場與電磁(cí)環境效應

　　随着5G、物聯網、無人系統(tǒng)、人工(gōng)智能等技(jì)術領域的快速發展、重大基礎設施和先進(jìn)智能化(huà)裝備或系統的建設與應用，電磁環境(jìng)适應性(xìng)和電(diàn)磁安全性成為各類智(zhì)能裝備系統可靠(kào)安全運行的重要制約因素。促(cù)進電(diàn)磁場與電磁環境效應學科建設，開展電磁場基礎問題研(yán)究，加強電磁環境主動感知、智(zhì)能電磁防護、電磁(cí)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(gāi)領域當前面臨的重要(yào)挑戰。

　　9、控制

　　物理信息因果關系不清的複雜工業動态系統(tǒng)建模、控制與優化機理不清情(qíng)況下的數學建模、開放環境下(xià)輸入/輸出相關信息處于開放環境且變化不确定、感知信息難以獲取、控制與決(jué)策目标多尺度多沖(chòng)突等控制理論與技術問題，為(wéi)此需開展工業動态系統人工智能研究，并将(jiāng)工業(yè)互聯網、工業自動化與信(xìn)息化技術與制(zhì)造業深度融(róng)合，研發出基于新(xīn)一代信息技術的智能化管控系統和智能化工業軟件(jiàn)，是該(gāi)領域當前(qián)面臨的重要挑戰。

　　10、認知

　　腦認知與人(rén)工智能加速融合(hé)，多尺度(dù)動态腦觀測、針對記憶、情(qíng)緒、視覺等認知功能的(de)機理揭示，和易泛(fàn)化、魯棒性、低功耗的腦啟發人工智能理論與模型(xíng)的建立是當前技術難點(diǎn)；在邊緣計(jì)算設備、可穿戴設備、高速設備等高(gāo)速低功耗場景應用需求迫切，打破馮諾依曼(màn)計算架(jià)構(gòu)，研制感存算一體、大(dà)帶寬的新型智能計算器件與系統(tǒng)，是突破當前(qián)算力與能效(xiào)核心瓶頸的重要挑戰。

　　11、計算機(jī)系統(tǒng)與軟件

　　當前存在智能(néng)計算理論(lùn)基礎不堅實、人網物協同(tóng)計算範(fàn)式不成熟、内生安全(quán)計算機理(lǐ)不清晰等新型應用帶來的對計算理論、機理和方法的挑戰，後摩爾時代單位體積和能耗下算力提(tí)升困難、單一計算架(jià)構難以有(yǒu)效應對計算環境對全場景及不确定性支撐(chēng)的挑戰，以及新型泛在計(jì)算基礎軟件理論與技術的挑戰。為此需開展多元計算架構(gòu)形态研究，深耕(gēng)量子、類腦、光子等前沿技術，将計算、存(cún)儲、網絡深度融合(hé)，在微體系結構、微納(nà)結構、新材料新工藝新器件等方面持續創新，研發(fā)軟件定義(yì)、軟硬協同、場景驅動、應用感知、智能賦能的基礎軟件，這些都(dōu)是該領域當前面臨的重要挑(tiāo)戰。

　　12、計算機應用

　　新時代(dài)、新态勢、新征程背景下，計算機應用正在邁向新的階段、催生(shēng)新的理念、推向新的格(gé)局。随(suí)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(jiāo)通、政務(wù)、教(jiāo)育、醫療、健(jiàn)康、養老等複雜(zá)場景應用需求(qiú)成為計算(suàn)機(jī)應用技術發展的(de)内在驅動力。通過對(duì)複雜場景(jǐng)異構信息系統之間(jiān)進行功能調用或者交換共享(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界的新型虛實相融，将越來越(yuè)重要。技術發展如何與經濟(jì)社會複雜場景應用相融合是該領域當前面臨(lín)的重要(yào)挑戰。

　　13、應對重大突發事(shì)件

　　如何建立國(guó)家、省、市(shì)三級重大突發事件（比(bǐ)如新冠肺炎爆發、特大(dà)暴雨災(zāi)害等）信(xìn)息化決策體(tǐ)系，集思廣(guǎng)益，突破局(jú)限性，延伸到經濟社(shè)會(huì)發展各領域；如何整(zhěng)合相關部(bù)門的數據資源和科技力量，包括醫(yī)療衛生、公安、交通(tōng)、建設、環保、教育、能源、民政、國企數據等，建立重大突(tū)發事(shì)件大數據綜合(hé)平台，形成預警能力和快(kuài)速反應能(néng)力，把災害損失降(jiàng)到最小，是應對重大突發事件、提升(shēng)國家綜合治理能(néng)力的重要挑戰。