2020年前沿科技发展态势及2021年趋势展望——信息篇

　　多国继续强化人工智能战略部署，同时重视人工智能的治理。加大投资力度，推动技术创新。美国白宫向国会提交2021财年联邦政府预算报告，提议将联邦研发支出增加到1422亿美元，尤其计划大幅增加人工智能和量子信息科学等未来产业的研发投资；白宫科技政策办公室宣布，将在2020-2025年投资超过10亿美元，在全美范围内设立12个新的人工智能和量子信息科学研究机构，旨在让美国在人工智能和量子技术方面保持全球竞争力。德国政府决定对2018年版的《人工智能战略》做出修订，计划到2025年，通过经济刺激和未来“一揽子”计划，把对人工智能的资助从30亿欧元增加到50亿欧元。欧盟拟为“数字欧洲”计划拨付75亿欧元，其中21亿欧元用于人工智能，以提高欧洲数字经济的竞争力。

　　重视人工智能治理和数据可利用性。美国白宫科技政策办公室发布美国人工智能监管原则提案，敦促联邦法规放宽对人工智能的限制，以推动创新并避免监管过度；国防部正式采用国防创新委员会于2019年10月提出的人工智能伦理准则；IBM公司宣布成立政策实验室，旨在为各国政策制定者就人工智能等技术问题提供建议；国家标准与技术研究院（NIST）提出四项原则，以确定人工智能的“可解释”程度。欧盟委员会发布《人工智能》，旨在促进欧洲在人工智能领域的创新，推动道德和可信赖人工智能的发展；宣布放弃为期5年的面部识别禁令，并鼓励各成员国制定自己的面部识别法规；拟推出《数字治理法案》（Digital Governance Act），以促进数据规范共享，为欧盟经济发展和社会治理提供支撑。

　　5G竞争进入白热化阶段，同时美国联合盟友加大打击中国华为等高科技企业。截至2020年12月，全球5G用户数量达到2.29亿，5G商用网络数量达到近180个。美国联邦通信委员会（FCC）通过97亿美元的拨款计划以收购中频频谱，并启动5G中频频谱拍卖。日本三大运营商NTT DoCoMo、KDDI和软银先后启动5G商用服务。南非成为非洲首个5G网络商用的国家。法国政府启动5G频谱拍卖，以分配3.4~3.8GHz频谱。英国通信办公室（Ofcom）宣布释放700MHz频段，为2021年1月5G频谱拍卖腾出容量。

　　美国联合盟友在全球范围内打击中国华为等高科技企业。美国国务院宣布启动“净网”行动，意在消除中国在全球网络建设中的参与；联邦通信委员会正式将华为和中兴列为威胁；商务部加强出口管制，阻止台积电、三星等供货商向华为供货。同时，在美国怂恿下，多国已公开表示，将禁用中国电信设备。法国表示不会完全禁用华为5G设备，但不鼓励运营商尝试。印度政府计划禁用中国电信设备，其国内最大电信运营商巴蒂电信在5G试验中排除华为和中兴。英国政府禁止运营商在2021年9月后安装华为5G设备，并要求运营商在2027年年底前彻底拆除华为设备。意大利内阁首次表态反对华为参与5G建设。波兰计划出台新网络安全法，以禁止华为参与5G建设。

　　欧、美、日对科技巨头发起反垄断调查，防止科技巨头利用领先地位破坏市场竞争。美国司法部公布立法提案，拟削弱互联网公司法律豁免权；众议院司法委员会反垄断小组举办反垄断听证会，对谷歌、Facebook、亚马逊和苹果公司进行质询；司法部、联邦贸易委员会及各州和地区检察长对谷歌和Facebook提起5起反垄断诉讼。欧盟发布《数字服务法案》和《数字市场法案》，遏制科技巨头不正当竞争。法国和荷兰呼吁欧盟成立新机构以监管科技巨头。英国政府计划成立数字市场部门（DMU）以监管科技巨头，阻止这些公司利用它们的主导地位排挤较小型企业和弱势消费者。日本政府称将与美欧共同加大对科技巨头的反垄断审查力度。

　　全球恶意网络活动肆虐，医药研发机构、商业公司及政府部门等成为黑客攻击重点。黑客对医疗和医药研发机构发起攻击。中国医疗机构遭印度黑客定向攻击。美国联邦调查局警告勒索软件攻击威胁美国医疗保健体系；微软公司称至少有7家新冠疫苗开发组织遭到黑客攻击。对商业公司的攻击。美国导航系统制造商佳明公司遭勒索软件攻击，服务器关闭；社交媒体平台Twitter遭大规模黑客攻击，大量高影响力账号被盗；雅诗兰黛公司服务器遭黑客入侵，4.4亿条数据泄露；安全公司FireEye遭黑客入侵，敏感安全测试工具被盗；英特尔公司20GB内部文档被公开，大量芯片机密数据遭泄漏。印度杂货电商BigBasket公司遭黑客攻击，2000万用户信息泄露。对各国政府政府部门及军事机构的攻击。美国联邦储存图书馆计划网站遭伊朗黑客入侵，网站页面被篡改；洲际弹道导弹部队机密文件遭黑客窃取；商务部、财政部和国土安全部等6家政府机构及多家美国公司遭俄罗斯黑客组织“Cozy Bear”入侵。波兰在北约军演期间遭俄罗斯黑客攻击，多个网站被植入虚假信息。奥地利外交部计算机系统遭网络攻击，内部系统受损。

　　各国持续加码量子计算研究，量子计算机性能不断增强。美国麻省理工学院、加州大学河滨分校、中国香港科技大学和印度理工学院研究人员在金属材料中观察到马约拉纳费米子，可推进容错量子计算开发。美国陆军研究实验室与麻省理工学院研究人员合作证明了室温下量子计算的可行性；IBM公司宣布将其量子计算机的量子比特数提升至64位，相比于2019年的32位提升了一倍；量子计算初创企业IonQ宣布，其已推出“具有32个完美的量子比特、且门误差相当低”的新型量子计算机。量子通信领域突破性研究凸显，长距离量子纠缠实验取得成功，量子网络建设提上日程。丹麦技术大学和哥本哈根大学成功使用纠缠量子网络实现高精度分布式传感。德国慕尼黑大学研究人员成功将量子纠缠态传输距离拓展至20公里。中国科学技术大学完成长距离量子纠缠实验，借助两种实验方案分别实现22公里和50公里的量子纠缠，创长距离量子纠缠新纪录。瑞士苏黎世联邦理工学院创造出5米长的微波量子链路。美国发布量子互联网蓝图，计划在10年内建成量子网络。

　　全球半导体市场迎来并购热潮，美、韩半导体企业通过并购壮大自身实力以应对激烈竞争。美国英伟达公司宣布将斥资400亿美元收购英国ARM公司；模拟芯片企业亚德诺半导体公司（ADI）宣布以210亿美元全股票收购另一大模拟芯片公司美信（Maxim Integrated）；AMD公司宣布以350亿美元全股票收购全球最大的现场可编程逻辑门阵列（FPGA）独立供应商赛灵思，以扩大其日益增长的数据中心业务；美满电子科技公司（Marvell）宣布将以100亿美元收购Inphi公司。韩国SK海力士公司宣布将以90亿美元价格收购英特尔NAND存储芯片业务。

　　信息技术产业化规模持续扩大，数字经济与实体经济融合发展。美国白宫劳动力政策咨询委员会呼吁对数字基础设施进行空前的投资，以支持新冠病毒大流行后的经济复苏；美国咨询公司麦肯锡预测，2030年全5G网络建设投资额将高达7000至9000亿美元，中低频5G网络将覆盖全球80%的人口（约70亿人）；国际数据公司（IDC）预测，全球云计算市场将在2024年超过1万亿美元，复合年均增长率将达到15.7%。

　　网络攻击形式复杂化、目标多元化，攻防手段多样化。攻击手段不局限于硬破解和漏洞利用，将更加隐秘、难以察觉。美国密歇根州立大学发现使用操纵语音助手的新方法。以色列本·古里安大学展示新的侧信道攻击方法，可通过灯泡振动进行实时；本·古里安大学演示通过电脑存储器的辐射信号发送数据的窃密方法。为应对安全威胁，美英等国加强防御手段、设备和人才方面的网络安全部署。美国芝加哥大学开发出手环，可干扰麦克风、防止；德克萨斯大学达拉斯分校提出网络防御新方法，可为黑客设置陷阱；陆军发布8.5亿美元的加密设备招标书，计划在2020~2030年间开发新型加密设备和加密算法；国家标准与技术研究院公布抗量子密钥第三轮竞赛15种入围算法名单，并计划于2022年发布抗量子密钥初始标准；国土安全部将启动网络人才管理系统，将于2021年春季末启动意见征询程序。英国国防部设立首个网络战军团,为全球行动提供数字保护。

　　以量子计算机、超级计算机为代表的高性能计算技术持续发展，应用面不断拓展。超级计算机仍将是各国研发的重点，2021年将有更先进的超级计算机推出。美国能源部橡树岭国家实验室搭建的超级计算机“Frontier”将于2021年面世，其峰值运算能力将达到150亿亿次/秒；英伟达公司宣布将与佛罗里达大合开发人工智能超级计算机。欧盟通过欧洲高性能计算机（EuroHPC）项目联合承诺书，拟在2021~2033年间投资80亿欧元研发新一代超级计算机，其中一部超级计算机“LUMI”将于2021年面世。日本理化学研究所和富士通公司共同研发的超级计算机“富岳”（Fugaku）将于2021年全面投入运营。俄罗斯计划在其境内建设超级计算机网络，以改善俄罗斯超级计算机研制水平落后于中国和美国的现状。量子计算机研发将持续进步，市场逐步扩大。美国Hyperion Research公司预测，到2024年，部门在量子计算产品和服务的支出可能会增加两倍以上，从2019年的2.5亿美元增加到8.3亿美元；哥伦比亚大学获得美国国家科学基金会（NSF）拨款100万美元，用于建造量子模拟器，推进量子计算研究；麻省理工学院研究人员提出一种量子计算架构，将可同时兼容量子计算与量子通信。

　　半导体行业迎来复苏，销售额将持续增长。5G、人工智能等行业的发展导致电子设备的需求量增大。世界半导体贸易统计组织（WSTS）预测，2021年芯片销售额将增长8.4%，达到4690亿美元。欧美国家推进半导体自主。欧盟17国决定投入1450亿欧元，在2021~2023年间自主研发半导体。美国政府提出《2020美国晶圆代工法案》（AFA），拟投入250亿美元推动半导体供应链回流；邀请台积电、英特尔在美建厂，提供高端半导体本土制造能力。

　　各国关注下一代移动通信技术，纷纷开始布局6G技术，以争夺领跑地位。尽管6G技术尚未形成国际标准，但世界多国均意在抢跑以获取主导权。国际电信联盟启动面向2030年及以后技术的研发，提出6G发展规划、启动6G技术研发。日本内政和通信部发布“6G综合战略”计划纲要，将通过财政支持和税收优惠等手段推动6G技术研发，力争在2025年取得关键突破，在2030年实现6G商业化。法国原子能委员会电子与信息技术实验室（CEA-Leti）研制出满足6G应用的D波段射频架构。韩国科学与信息通信技术部发布《引领6G时代的未来移动通信研发战略》，计划在2021~2026年内投资2000亿韩元（约合1.68亿美元）研发6G技术，确保韩国在2029年前成为首个6G商用的国家。美国高通、微软、Facebook、InterDigital、Verizon、AT&T和T-Mobile等公司宣布成立6G联盟，致力于在未来10年内推动美国的移动技术在6G及其后的行业领先地位。

　　全球数字税问题悬而未决，亟待重启谈判。由于美国单方面退出世界经合组织框架下的数字税谈判，全球范围内普遍适用的数字税规则讨论陷入停滞状态。预计2021年各国将继续围绕数字税问题展开多边磋商谈判。世界经合组织警告，数字税冲突会使全球GDP减损1%以上。法国财政部长表示，无论国际税收协议进展如何，法国将坚持于2021年征收数字税。根据欧盟此前的计划，在2020年未达成全球数字税的情况下，欧盟可能在2021年单独对谷歌、亚马逊、Facebook和苹果等大型科技公司的数字服务征税。加拿大计划从2022年开始对提供数字服务的公司征税，直至全球主要国家就数字税问题达成一致解决方案。