一、世界信息技术及产业发展重要动向

2019年，信息技术取得全方位突破，量子计算机技术加速发展，推动全球向量子计算时代迈进；超级计算机性能再创新高，为人类提供更高层次的算力；云计算技术的广泛应用带来数据存储、处理和服务等的便捷式共享；5G 全球逐步商用化为数据的高速传递和数字应用场景拓展提供渠道；人工智能与各行各业的深度融合带动社会智能化升级，区块链技术的集成应用在新的技术革新和产业变革中成为重要突破口。信息技术的飞速进步，促使产业应用持续深化，但全球贸易摩擦加剧影响产业规模的扩张，信息技术产业在跌宕的前行中积累爆发动能。

（一）信息技术进步带动数字经济等相关产业蓬勃发展

随着新一代信息技术快速发展，人工智能、区块链、云计算、量子技术等先进技术迸发创新活力，驱动数字经济发展、催生产业变革。数字经济已经成为全球经济最重要的组成部分之一。世界各国从政策、技术和资金等方面推动信息技术进步，促使数字技术向各个行业全面渗透，加速数字经济发展。

1.信息技术产业发展势头良好，中美成为数字经济的领头羊

2019年8月，德勤发布《未来已来·全球AI创新融合应用城市及展望》报告，指出全球人工智能市场将在未来几年经历现象级的增长，预计 2025年世界人工智能市场规模将超过6万亿美元，2017—2025年复合增长率达30%。该报告称，人工智能在传统市场的应用仍将保持大幅度增长，预计 2030年制造业、通信传媒及服务、自然资源与材料将分别以16%、16%、14%的增长率位居前三。与此同时，制造企业加速数字化转型，将推动管理、工厂、物流等领域全方位智能化。

2019年9月，联合国贸易和发展会议发布的《2019年数字经济报告》称，全球使用互联网的人数在过去 20 多年里迅速增加，数字技术的快速发展与传播正在改变经济和社会活动，并创造了巨大的财富。各国政府应通过调整现有政策法规或制定新的政策法规，在引导数字经济发展方向上发挥关键作用。但是，在数字经济创造新机遇的同时，不断扩大的数字鸿沟让很多发展中国家，尤其是最不发达国家远远落后。只有让所有国家都参与地区或国际合作，才能有效应对数字经济在竞争、税收、跨境数据流动、知识产权、贸易和就业等领域带来的挑战。该报告显示，美国和中国在全球数字经济发展中保持领先，两国市场占区块链技术所有相关专利的75%，全球物联网支出的50%，云计算市场的75%以上，全球70家最大数字平台公司市值的90%。

2019年10月，世界互联网大会发布《中国互联网发展报告2019》。该报告显示，2018年中国数字经济规模达31.3万亿元人民币，占国内生产总值比重达34.8%。从结构上看，2018年中国数字产业化规模为 6.4 万亿元人民币，进入稳步增长期；产业数字化规模增长迅猛，达24.9万亿元人民币，数字经济与实体经济的融合不断深化。电子商务蓬勃发展，2019年上半年中国网上零售交易额达 4.82万亿元人民币，同比增长17.8%。数字经济的蓬勃发展催生了大量新业态、新职业，如2018年中国数字经济领域就业岗位达到 1.91 亿个，相关就业人数占全年总就业人数的24.6%。

2.各国从人才培养、政策规划和资金投入等方面全力推动信息产业发展

2019年，日本在人工智能标准和人才培养上发力，推进人工智能的应用。在国际标准制定方面，日本产业技术综合研究所（National Institute of Advanced Industrial Science and Technology，AIST）为自动驾驶、商店销售预测等搭载人工智能的产品制定“品质保证标准”，提出需要达到的安全及性能标准，以及开发时需要预先检查的项目，以确保人工智能产品的品质。在人才培养方面，日本文部科学省将与全国的大学共同制定新的人才培养课程，以在制造业、零售及服务业、医学、农业等领域增加能熟练运用人工智能技术的人才。

2019年6月，英国政府宣布将投资1.5亿英镑用于量子技术商业开发，资金主要用于资助产品和服务创新、行业主导的技术开发项目、供应链和投资加速器4个领域，以最大限度发挥英国在量子技术方面的潜力，预计该投资将带动业界向量子技术商业开发投资2亿英镑。

2019年11月，美国白宫科技政策办公室（Office of Science and Technology Policy，OSTP）发布《2016—2019年推进人工智能研发的进展报告》。该报告总结了各联邦机构过去3年在人工智能领域的相关投资，并按照《国家人工智能研究和发展战略计划》中的8种人工智能研发策略对23个联邦机构的具体投资项目进行了梳理，这些投资项目涉及军事防御、农业、航天、公共卫生和国土安全等多个领域。该报告对联邦机构在人工智能领域的投资持支持态度，肯定其投资项目的广度、深度、重要性与影响力，并指出美国应保持在人工智能研发与创新领域的全球领导地位。

2019年11月，美国白宫科技政策办公室和美国国家科学与技术委员会（NationalScience and Technology Council，NSTC）发布《国家战略性计算计划》的更新版本。该计划于2016年9月首次发布，明确了维持并提高美国高性能计算领域领导力的战略目标。更新版本汇总了该计划迄今取得的成果，并确立了新的目标：一是开拓数字世界与非数字世界间的新领域，以应对 21 世纪的科学技术挑战和机遇；二是推进计算基础设施和生态系统的发展；三是建立并扩大合作伙伴关系，以确保美国在科学、技术和创新方面的领导地位。

3.对中国的影响和启示

随着高速、移动、安全、便捷的新一代信息基础设施建设不断推进，全球数字经济发展的基石日益牢固。世界互联网用户数量的持续增长，以及互联网对区块链、人工智能、物联网和云计算等前沿技术的吸收，又进一步催化了数字经济的强势崛起。

中美两国把握信息技术发展趋势，充分利用互联网红利，推动本国数字经济快速发展，目前处于全球领先地位，但两国数字经济发展模式存在很大不同。一是创新模式不同。美国数字经济的创新更多以底层技术创新为基础，通过技术创新引领商业模式创新，技术创新与商业模式创新并重，实现以技术驱动数字经济发展。中国数字经济创新更多依赖商业模式创新，或依靠庞大的国内市场，以营销手段推动用户转化，凭借市场规模效应实现快速成长。二是产业链深化程度不同。美国将信息技术视为一种通用技术，强调将信息技术应用于各个领域，在数字经济产业链上下游快速拓展，进行深度布局，形成持续创新与发展的能力，更好地发挥出信息技术的整体带动效应。中国则侧重数字经济下游产业，尤其是虚拟经济的带动性，产业链拓展程度不够，导致上游产业基础设施建设相对落后，资金和人才大量集中在互联网金融、网购等下游产业，数字经济企业对底层技术研发热情不高。同时，中国制造业与互联网的融合度不高，也导致数字经济面临后续发展乏力的困境。可喜的是，近年来，中国在关键核心技术领域投入巨大，在芯片技术等制造业上游领域加强自主创新，相关技术水平有较为显著的提高。

中国在支持数字经济发展方面，应该更加注重互联网产业的整体布局，强化信息基础设施建设，积极发展大数据、云计算和人工智能技术，推进工业与能源等领域的互联网应用，重视技术研发、专利和知识产权保护，鼓励研究成果向市场产品转化，从而有效推进数字经济的发展。

（二）全球人工智能战略竞争日趋激烈

人工智能技术随着算法更新、数据扩容和计算能力提升不断取得新的突破，其应用场景已覆盖生产生活、经济运作、社会管理和军事作战等方方面面。2019年，世界各国继续积极推动人工智能技术发展，加快相关人才培养进度，鼓励传统产业利用人工智能转型升级，强化人工智能领域的竞争壁垒，以期在第四次工业革命的前夜赢得先发优势。

1.世界主要经济体加速推进人工智能发展，旨在确保竞争优势

2019年，美国、英国、欧盟、日本和韩国等世界主要经济体继续加强政策引导，加大支持力度，抢占人工智能竞争制高点。新加坡、丹麦、荷兰和俄罗斯等人工智能领域的新兴国家，也积极制定人工智能国家战略，加快人工智能产业发展。

2019年2月，美国总统特朗普签署“维护美国人工智能领导力”行政令，启动《美国人工智能倡议》，美国将人工智能研究和开发作为优先事项，从资源调配、政策、人才培养和国际合作等方面扶持人工智能研发，旨在维持美国在人工智能领域的领导地位，确保全球优势。

2019年3月，丹麦政府发布《人工智能国家战略》，旨在使丹麦从人工智能的巨大潜力中获得最大收益。该战略确定了人工智能必须以人为中心，推进人工智能技术的研究和开发，企业通过开发和应用人工智能实现增长，公共部门应用人工智能提供世界一流服务4个愿景，并提出了发展人工智能的道德原则及措施。

2019年10月，俄罗斯总统普京批准《2030年前俄罗斯国家人工智能发展战略》。该战略旨在促进俄罗斯在人工智能领域快速发展，包括在人工智能领域进行科学研究，为用户提升信息和计算资源的可用性，完善人工智能领域人才培养体系等。

2019年11月，新加坡发布一项为期11年的国家人工智能战略，计划投入5亿新加坡元，在交通物流、智慧城市、医疗保健、教育和安全5大领域推动人工智能技术的应用，力争在 2030年完成国家基础设施的智能化升级。新加坡还将积极加强人工智能相关人才储备，推动人工智能教育普及，增强全民计算思维和数据素养，为人工智能驱动型经济打造人力基础。

2.军事领域人工智能研究加速，有望带来人工智能技术的新突破

近年来，以DARPA为代表的国防部门意识到人工智能在军事领域的颠覆性价值，全面资助人工智能技术研究，以争夺未来智能军事领域的主导权和优势地位。军事领域人工智能技术的研究涉及机器学习、图像识别、语音识别、机器人、指挥与控制、文本分析等诸多领域，已经成为人工智能与其他科学交叉研究的前沿阵地，或将从底层技术出发，为人工智能带来革新式发展。

2019年2月，DARPA启动“针对开放世界新奇事物的人工智能和学习科学”项目，开发可适应环境动态变化的人工智能系统。该项目拟通过开展科学研究，将开放世界的新颖性进行量化表征，从而创建能对开放世界的新颖性做出反应的人工智能系统，并在美国国防部选定的领域进行演示和评估。2019年5月，DARPA启动“空战演进”项目，旨在将人工智能应用于空战。人工智能空战应用成熟后，人工智能可替代飞行员完成部分空战任务，人类飞行员的地位将提升为驾驶舱任务指挥官。

2019年4月，美国陆军研究实验室（U.S.Army Research Laboratory，ARL）研究如何利用人的大脑活动信号来训练人工智能系统，使该系统可动态响应士兵需求，并自适应地辅助士兵完成任务，优化人机组队性能。2019年5月，美国海军水面作战中心（Naval Surface Warfare Center，NSWC）宣布开发“蜂群战术”系统，旨在利用机器学习和人工智能技术为大型战舰制定战术，提高其防御小艇集群攻击的能力。2019年9月，美国休斯研究实验室（Hughes Research Laboratories，HRL）启动“因果自适应决策辅助”项目，拟开发新型软件系统，从多源情报中抓取海量数据，为海军指挥中心整理行动优先级建议清单。

3.对中国的影响和启示

人工智能是新一轮科技革命和产业变革的重要驱动力量。在大数据、移动互联网和脑科学等新兴技术的驱动下，人工智能加速发展，呈现出深度学习、跨界融合、人机协同、群智开放、自主操控等新特征，对经济发展、社会进步、国际政治经济格局等方面产生深远影响。近年来，人工智能领域的竞争日趋激烈，中、美、英、日、德等国大力推动人工智能发展，以期在新一轮科技革命中占据制高点。美国凭借其强大的创新能力、深厚的人才储备和活跃的技术研发，在人工智能竞争中稳居首位。

在人工智能领域，与美国相比，中国仍存在明显差距。在学术论文方面，中国人工智能领域的论文发表数量从 2006年开始快速增长，至今论文总数量已接近美国，但中国论文的影响力和引用率与美国差距巨大。在基础技术方面，中国在机器学习、文本分析、计算机图像与视频分析、群体智能等技术上积极发展，在深度学习、机器人流程自动化和推理学习等领域还比较落后。在人才储备方面，中国人工智能人才总数约为5万人，而美国约为83万人，特别是在人工智能的基础算法、芯片和传感器等方面的人才数量上，中国不仅落后于美国，也落后于英国、德国、日本和以色列。

总体来说，美国在人工智能领域的技术领先地位短期内难以被撼动，但中国充分利用政策支持、数据优势和场景开放性，推动人工智能应用迅速走向市场。一方面，中国要继续稳步推进人工智能技术发展，从科研立项、智能经济到智能社会全面布局；另一方面，中国也应加大对人工智能基础层和技术层的关注和投入，同时加强人工智能可能带来的风险、相关标准、政策保障、行业准则和伦理规范等方面的研究，有效促进人工智能的发展。

（三）各国积极探索量子技术，抢占发展先机

量子技术被认为是可以改变未来的关键科学技术。各国对量子技术的关注度持续攀升，研发投入不断加大，预计2020年全球对量子技术的投资将达到130亿美元。美国、德国、英国和日本等国均加大对量子技术的政策倾斜和资金支持，旨在构筑竞争优势，抢占发展先机。

1.美、德、英、日等国政府强化量子研究支持措施，加大对科研机构的资助力度

2019年2月，美国国家科学基金会发布“量子跃迁挑战研究所”项目指南，拟投资 9400 万美元推动量子信息科学与工程前沿研究，研究内容涵盖量子计算、量子通信、量子模拟和量子传感等方向。该项目旨在研究用于远程安全通信的量子网络，开发、创建高效量子计算机所需的软件解决方案，为量子模拟器开发算法、架构和平台，研发基于量子系统的计量和传感器技术。“量子跃迁挑战研究所”项目还将加大培养量子技术人才的力度，促进不同研究团体之间的合作，推动产业界、国家实验室和国际合作伙伴的深度协同，利用现有基础设施资源开展更多量子研发活动。

2019年5月，德国政府宣布将拨款6.5亿欧元开展大型量子通信研究项目，以强化德国及欧洲在量子通信技术领域独立自主的能力。2019年7月，日本内阁会议发布《集成创新战略2019》，分析过去一年日本国内外形势的变化，指出日本未来在生物技术、量子技术、人工智能、环境能源及安全等关键领域的发展目标和发展建议。2019年12月，美国和日本签署《东京量子合作声明》，正式确立两国在量子科学领域的合作关系。根据声明，两国未来将在量子信息科学技术研究与开发方面持续合作，具体合作领域包括但不限于量子计算、量子网络和量子探测；合作培育下一代量子信息科学家和工程师；利用多边合作机会解决国际性重要问题和关键政策问题；促进研究方法、基础设施和数据的共享等。

2.量子技术屡获突破，量子计算机商用化初步展开

2019年2月，加拿大多伦多大学研制出全光子量子中继器的关键元件，该元件可用于远距离光量子信息传输。光量子中继器是解决量子信息传输中信息丢失和出错问题的一项备选方案，能够克服传统量子中继器的诸多缺点，可为量子信息传输提供稳定、快速和节能的通信保障。此项研究成果将有助于制造高效的光量子信息传输网络。

2019年5月，澳大利亚新南威尔士大学的研究人员成功测量硅双量子比特操作的准确性，首次验证了硅双量子比特逻辑运算的保真度。量子保真度决定着量子运算的准确性，但此前研究人员对双量子比特逻辑门的保真度尚不清楚。研究人员实施了基于“Clifford”技术（一种可以评估量子比特精度的技术）的保真度基准测试，结果证明，平均两个量子比特逻辑门的保真度为98%。研究人员表示，除首次验证硅双量子比特运算的保真度以外，此次成果亦进一步证明，硅基技术平台非常适合扩展到通用量子计算上。

2019年9月，美国IBM公司上线53比特量子计算机并进行商用，保证95%的服务可用性。美国IBM公司在该量子计算机中采用了全新的53比特系统，并引入许多新技术和更紧凑的定制电子设备，使它能提供更高的算力、更优秀的扩展性并降低错误率，助力美国IBM公司推出更大、更可靠的云服务系统。美国IBM公司已经与 80 个商业客户、学术机构和实验室就量子计算建立了合作关系，希望通过提供云计算服务和开源软件，进一步拓展量子计算的科研和商业应用。

3.对中国的影响和启示

量子技术的两个主要研究方向为量子通信和量子计算。在量子通信领域，中国具备了一定的技术储备和人才积累；在量子计算领域，中国也已具备一定的技术储备和人才积累，但在资金投入和量子计算机的研发进展上稍显不足。美国在量子计算领域居全球领先地位，美国从科研、应用和产业发展等方面为量子计算研发提供全面支撑，已形成政府、科研机构、产业和投资力量多方协同的局面。与之相比，中国量子计算以科研机构为主导，产业和研究各方力量分散，科研体制较难适应量子计算领域快速变化的新情况。

量子计算机仍处于技术攻关和样机研制的早期发展阶段，处理器方向、编码技术、算法仍有大量问题未能解决，其发展方向、模式仍处于摸索阶段，而且量子计算机的研制属于巨型系统工程，不仅需要多种专业的协同配合，更涉及众多产业、基础和工程实现环节，这些因素都制约了中国量子计算的快速发展。此外，中国在高质量材料样品、结构工艺、制冷设备和测量系统等领域仍落后于美国、欧洲等发达国家和地区。因此，中国量子计算发展不仅要面对跨学科、跨领域合作方面体制机制的壁垒，而且存在关键环节受制于人的风险。

近年来，量子计算发展加速，虽然距离终极目标——通用量子计算机仍有很大差距，但2019年谷歌开发出能在200秒内完成特定计算任务的量子计算机，量子计算机的研发进展之快超越业界估计。中国要尽快发力，把握量子计算研发的关键窗口期，实现在量子计算机领域的赶超。

（四）5G部署竞争白热化，各国动作频频

4G时代，苹果、亚马逊、脸谱和腾讯、阿里巴巴等互联网公司快速崛起，引发全球数字化变革。4G 技术的巨大红利促使各国政府提升对通信网络的关注度。面对新一轮科技革命浪潮，世界各国纷纷将5G提升至国家战略层面，从政策、资金和市场等多方面调动国家资源进行支持，期望在5G部署中获得先机。美国无线通信和互联网协会发布的《5G全球竞争》调查报告综合考量了各国在5G领域的政府战略、民营企业5G技术研发及引入进度、频谱分配等情况，对各国的 5G综合水平进行了排名。其中，中国和美国并列第一，韩国第三，日本第四。

1.美国推动国家频谱战略制定，为5G部署打造坚实基础

为加快5G技术应用落地，美国政府推动制定长期国家频谱战略，为全面部署5G网络做好准备。2019年5月，美国白宫科技政策办公室发布《美国无线通信领导力研发优先事项》《新兴技术及其对非联邦频谱需求的预期影响》两份5G技术报告，阐述美国在无线通信领域的研发重点，并对新兴技术进行展望。两份报告指出，美国白宫科技政策办公室明确美国5G发展的三大优先领域分别为追求频谱的灵活性和敏捷性，以使用更多的频段及波形；提高频谱实时感知能力；通过安全的自主频谱决策提高频谱效率和效益。美国将通过研发更先进的射频技术，以一种安全的方式提高频谱感知能力，增强频谱干扰检测和分辨率，使5G技术可以更好地应对不断变化的环境条件。美国政府将频谱可用性及频谱的有效利用率作为国家安全和繁荣的基础，希望建立一个涵盖科学研究、技术、政策、立法、运营和经济的全频谱解决方案，为5G部署铺平道路。

作为美国通信领域的主要管理机构，美国联邦通信委员会（Federal Communications Commission，FCC）重金支持5G基础设施建设。2019年4月，美国联邦通信委员会主席阿吉特·派（Ajit Pai）表示，美国在5G终端和基站建设方面稍显不足，将在未来 10年内向 5G 通信基础设施建设投入 204 亿美元，通过补贴推动基站和天线的建设，将用户与5G技术更紧密地联系起来。美国联邦通信委员会除向民营企业分配更多的5G专用频段外，还将向民营通信公司及线缆公司发放补贴，以推动地方高速通信网络的普及。

2.英国积极进行5G战略部署，日、德加快频谱分发和5G基础设施建设

作为传统科技强国，英国积极进行5G战略部署和技术研发。英国政府表示，英国将简化5G部署流程，并投资4000万英镑用于5G测试平台和试验项目。英国政府将探讨调整现行法规的可能性，以简化安装 5G新设备的流程，支持5G基础设施的开发和建设，为运营商在英国提供高质量移动通信铺平道路。此外，作为“改善移动连接计划”的一部分，英国政府还将投资2亿英镑对5G技术在各领域的应用进行测试。

日本完成5G频谱商用授权，希望通过5G商用带动依赖高速、低时延通信服务的自动驾驶、远程医疗等技术的应用。2019年4月，日本政府电信监管部门正式向日本都科摩公司（NTT Docomo）、软银（SoftBank）和乐天移动（Rakuten Mobile）等移动运营商分配 5G频谱，希望运营商建造覆盖大城市及农村广泛地区的 5G基础设施。日本移动运营商计划于2020年开始推出商用5G服务，并在未来5年内累计投入约152.9亿美元建设5G网络。

德国加快5G网络基础设施建设，将5G商用置于优先地位。2019年7月，德国电信（Deutsche Telekom AG）宣布投资约56亿美元用于5G网络基础设施建设，并率先在德国推出5G商用网络。德国电信将首先在4座城市推出5G网络，并将在 2020年年底使 5G 网络覆盖德国的 20 座城市。除德国电信外，西班牙电信（Telefónica）和沃达丰（Vodafone LSE）等公司也将在德国推出5G商用网络。

3.对中国的影响和启示

尽管中国在5G领域取得了一定的技术研发成果，但在 5G发展上仍然面临诸多问题。一是技术路径选择问题。5G 存在独立组网和非独立组网两种模式，非独立组网造价低，便于快速部署，国外普遍采用此种模式。但是，只有独立组网才能对5G各项功能进行全方位支撑，满足产业型互联网的发展需求，而其造价则显著高于非独立组网的造价。二是运营商成本问题。5G 基础设施除了宏基站，还涉及大量小微基站、光传输、核心网等设施，这意味着5G运营商将面临较高的运营成本。三是商业模式问题。在4G时代，运营商主要通过用户端实现商业盈利，在5G三大应用场景中，两个面向企业端，这代表用户端盈利走弱。如何通过面向企业端的服务实现5G商业目的，全球运营商都在探索，前景仍不明晰。四是产业链安全问题。5G 产业链全球化趋势不可阻挡，但部分西方国家通过政治手段阻碍正常的商业合作，这将严重影响5G产业链安全。

5G 被认为是第四次工业革命中全球竞争的新基础，其建设和发展是一个长期过程。为促进5G技术进一步成熟及落地应用，中国要在保证安全的前提下，推动数字基础设施的全面铺设，鼓励市场探索5G技术的应用创新，构建完善的产业链和生态系统。

（五）网络安全技术逐渐向智能化攻防转变，5G 网络安全受到欧洲高度关注

近年来，芯片底层漏洞暴露、病毒软件大范围爆发和脸谱等平台亿级用户信息泄露等事件频发，使得网络安全在硬件、软件和数据方面面临的挑战愈加严峻。与此同时，云计算、量子计算和人工智能等技术的持续进步，又推动网络安全加速向智能化、自动化方向发展，加速网络安全由人工主导向智能攻防转变。

1.网络安全技术与人工智能结合取得进展，智能化攻防成果不断涌现

2019年1月，日本富士通公司（Fujitsu）开发出一种人工智能技术，该技术能够从大量操作日志中识别和提取攻击日志，并自动判断是否需要对网络攻击采取行动。在模拟试验中，机器结论与专家结论的匹配率达到95%，且无漏报情况。富士通公司利用该技术可以迅速对需要采取应对措施的网络攻击进行即时、有效处理，提升网络安全防护能力。

2019年6月，以色列本—古里安大学的网络安全研究人员开发出名为Malboard的恶意软件。该软件可控制 USB 键盘的输入，并通过人工智能模拟受攻击者的击键特征，避开根据个性化击键特征验证用户身份的安全检测产品的检测。安全检测产品一般通过识别恶意软件生成的击键输入与人类输入的不匹配度，发现控制键盘的恶意软件。研究人员开发的恶意软件利用人工智能技术，能自动生成符合用户风格的击键输入。研究人员表示，该恶意软件可对联想、微软和戴尔（Dell）的键盘产品进行有效攻击。

2019年3月，美国网络安全厂商火眼公司（FireEye）和美国俄亥俄州立大学（Ohio State University）的研究人员开发出一项利用人工智能预测安全漏洞的技术。该技术首选读取数百万条推文提及的软件安全漏洞，而后利用机器学习训练算法，对漏洞描述方式与具体内容代表的威胁状态进行评估，从而进行高危漏洞预测。研究人员表示，该技术不仅可以利用推特信息预测未来数天内将被国家漏洞数据库收集的大多数安全漏洞，还可利用自然语言处理技术分析预测出哪些漏洞将被赋予“危险”或“高危”严重等级，准确率超过80%。

2.美国持续优化网络防御措施，提升安全防护水平

作为网络安全领域强国，美国不仅在网络安全技术智能化水平上领先，而且不断从政策、组织和人才上强化其网络安全防御。2019年4月，美国参议院情报委员会（U.S.Senate Select Committee on Intelligence）通过一项法案，旨在加强美国情报机构参与美国政府信息技术供应链及网络安全事务，促使美国情报界在保障美国政府信息技术供应链、防范他国干涉美国选举，以及消除政府安全密级资质审查工作积压方面扮演更重要的角色。2019年5月，美国总统特朗普签署“网络安全人才队伍建设”行政令，要求通过规范网络安全的政府间用语、激励学术界和联邦机构的参与、加速学习等方面的新举措，填补美国网络安全领域的 30 万职位空缺。2019年9月，美国国防部联合人工智能中心为美国军方网络安全数据制定新框架，旨在为将来的人工智能网络防御体系奠定基础。JAIC 将与美国国家安全局（National Security Agency，NSA）、美国网络司令部（Cyber Command）和数十个网络安全承包商展开合作，共同加速数据收集工作的标准化进程，创建统一的流程以管理、展示、共享及储存信息，并最终将人工智能系统应用于监控潜在的网络威胁。

3.欧洲高度重视5G网络安全，拟制定严格法律法规监管5G供应链安全

2019年3月，欧盟委员会（European Commission）建议欧盟内部进行协调，采取一致行动，确保 5G网络安全。2019年 7月，欧盟成员国完成 5G网络安全性的国家风险评估，内容主要为：5G 网络安全的威胁来源、5G 网络架构及功能的敏感性、包含 5G 技术和供应链在内的各种风险要素。欧盟网络与信息安全局（European Union Agency for Cybersecurity，ENISA）将根据此次评估结果，针对数字产品、程序和服务创建统一的欧洲网络安全认证框架，确保公共信息网络的一致性与安全性。

2019年7月，英国政府发布对电信供应链的审查结果并指出，英国需要落实网络安全政策法规，以降低电信网络风险。英国政府拟通过立法建立新的安全框架，赋予监管机构更大的权力，以提供更强大的国家安全支持，满足电信安全需求。2019年7月，荷兰安全与反恐协调员办公室（National Coordinator for Security and Counter-terrorism，NCTV）发布公报，建议政府在5G网络建设中要求供应商采取额外的安全措施，对关键设备和服务供应商设置更严格的要求。

4.对中国的影响和启示

人类社会进入互联网时代以来，网络安全就成为一个长期话题。随着移动互联网、工业互联网和物联网等网络新模式的逐渐推广普及，以及人工智能、区块链和云计算等新技术的加速推进，网络接入设备数量呈现指数级增长，网络安全影响范围也日益扩大，涵盖生产生活、经济发展和社会稳定等方方面面。

当前，中国面临的网络安全威胁呈现出新的发展趋势。一是软硬件设备安全漏洞威胁加剧。移动设备、数据中心和物联网设备数量持续增长，造成网络安全攻击点不断增加。同时，网络黑客挖掘软、硬件设备底层漏洞和零日漏洞，不仅进一步增加漏洞的危害程度，扩大波及范围，还加大了漏洞修补和防范的难度。二是针对关键基础设施的网络攻击增加。2019年，以电网为目标的网络攻击频发，直接威胁受害国的经济和社会秩序。委内瑞拉电网遭到攻击，全国大范围、长时间停电；俄罗斯电网多个系统被植入恶意软件。三是网络攻击规模化、手段智能化。5G 技术的逐步落地将带来海量的物联网设备，但多数物联网设备的安全防护措施简陋，极易被黑客控制，利用规模化物联网设备发动网络攻击的威胁大增。黑客将人工智能、区块链等新技术融入网络攻击手段，使网络攻击难以追踪、监控和防范。

网络安全是国家长治久安的必要保障。中国要从多方面着手解决网络安全问题：一是强化国家整体网络安全意识，做好网络使用者的网络安全教育工作，普及网络安全技术知识；二是增强网络安全应急处理机制，加强网络安全态势监控与应急处理措施，增强信息系统的恢复能力；三是发展网络信息安全技术，提高网络底层处理芯片硬件、操作系统与应用软件的国产化率；同时积极建设网络安全学科体系，培养信息产业专门人才，推动网络安全领域对外合作、产品开发、安全测评和生态系统构建。

（六）超级计算机在科技研发中的应用进一步深化，全球下一代超算研发竞争日趋激烈

超级计算机因其极快的数据处理速度和超高的数据存储容量，常被用于大容量信息和海量数据处理。超级计算机的运算能力将为人工智能、生物技术、新材料技术及核爆炸模拟等研究提供重要支撑，已成为一个国家在信息数据领域的综合实力象征。目前，各科技大国和科技发达地区在打造新一代至强超算上展开全方位竞争。1.美、日超级计算机在生物、能源等领域的应用日趋成熟

美国和日本已将超级计算机应用于基因研究、核储备管理和物理研究等领域。2019年4月，美国洛斯阿拉莫斯国家实验室（Los Alamos National Laboratory，LANL）和日本理化学研究所（Institute of Physical and Chemical Research，RIKEN）成立一支研究团队，利用“三一”超级计算机对10亿个原子进行DNA基因建模，从原子水平完整解释DNA的扩展和收缩，以研究基因开关的详细过程。该研究有助于解释包括癌症在内的众多疾病的发病机理，促进相关基因疗法的开发。2019年8月，美国能源部和美国国家核安全管理局（National Nuclear Security Administration，NNSA）与克雷公司签署合同，使用超级计算机管理核储备，使美国在应对核威胁时，拥有更快的响应、更强的创新性和更前瞻的思维。2019年11月，美国普林斯顿大学的研究人员在“泰坦”超级计算机上成功模拟太阳耀斑，帮助物理学家深入研究磁重联现象，并以此为基础设计出更高效的核聚变反应堆。

2.中、美超算领先全球，下一代超算研发竞争加剧

在超级计算机分布上，美国包揽最强超级计算机前两名，且超算算力位居世界第一。2019年11月，国际组织TOP 500发布全球超级计算机500强榜单，美国橡树岭国家实验室（Oak Ridge National Laboratory，ORNL）开发的“顶点”超级计算机蝉联冠军，其浮点运算速度达到每秒14.86亿亿次。美国劳伦斯·利弗莫尔国家实验室（Lawrence Livermore National Laboratory，LLNL）开发的“山脊”、中国开发的“神威·太湖之光”和“天河二号”分列第2、3、4名。该榜单显示，中国境内有227台超级计算机上榜，在上榜数量上蝉联第一。美国以118台位列第二，日本、法国、德国依次位居其后。从总算力上看，美国超级计算机的占比为 37.8%，中国超级计算机的占比为31.9%。中国企业在全球十大超级计算机制造商中占据了前三名，其中联想以174台名列冠军，中科曙光以71台名列亚军，浪潮以65台名列季军。从超算系统使用的芯片上看，英特尔继续占据主导地位，入围500强的超级计算机中有470台用到了该公司的处理器。

美国、日本和欧盟已经开展对下一代超级计算机的研发，具有百亿亿次级运算能力的超级计算机预计在不久的将来面世。美国阿贡国家实验室、芯片制造商英特尔和美国超级计算机制造商克雷公司宣布将共建美国下一代超级计算机“极光”。该超级计算机的浮点运算能力将达每秒百亿亿次级，计划在 2021年年底全面投入使用。日本理化学研究所和富士通公司启动建造的新一代超级计算机“富岳”，具备每秒 100亿亿次浮点运算能力，最早将于 2021年投入运行。欧盟将投资 8.4亿欧元，在保加利亚、捷克、芬兰、意大利、卢森堡、葡萄牙、斯洛文尼亚和西班牙建造8台超级计算机，其中3台将具备每秒15亿亿次浮点运算能力，其余5台将具备每秒4000万亿次浮点运算能力。

3.对中国的影响和启示

超级计算机不仅是衡量一个国家科技水平和创新能力的重要标志，也是解决国家发展面临的重大挑战性问题的强力工具。超级计算机的高性能计算能力，可为大飞机和高速列车等的设计提供计算支撑，助力生命科学领域的新药研究和精准医疗模式变革，降低新功能材料的发现难度并提高材料性能，为科技创新提供更多可能。

近 10年来，中国超算产业取得了一批重要成果，但还面临着诸多挑战。一是核心技术依赖国外，虽然中国超级计算机的制造已经达到了一定的水平，但中国商用超算系统绝大部分采用国外厂商的芯片、系统和应用软件等，自主技术的超级计算机相对较少。二是超算应用软件研发与高水平人才培养亟待加强，中国超算应用的生态环境尚未得到系统构建，超算软件应用领域较窄，自主研发的并行应用软件不够丰富，各层次超算人才培养力度欠缺，尤其是高水平超算人才队伍积累明显不足。三是超算基础设施的应用效率有待提升，中国超算中心往往在应用软件的开发能力和商业化运营上略有不足，运维费用和基础设施的升级依赖外部政策性投入，要进一步发挥对经济和产业的推动作用。

面对上述挑战，中国一方面要统揽超算行业发展全局，建立一种创新的体制，形成政府投资引导、市场投资跟进、社会协同推动研发和部署的超算生态环境；另一方面要注重超算产业的可持续发展，完善超算产业生态链的建设，并利用超算中心的自身优势，建立不同学科领域的合作交流平台、人才培养平台和应用开发平台。

（七）光电芯片技术研发进展顺利，在人工智能等领域的应用前景逐渐明晰

随着摩尔定律逐步逼近物理规律极限，微电子技术集成电路发展瓶颈已经出现，光电芯片成为下一代芯片技术发展的方向之一。利用光信号进行数据传输、处理和存储的光电芯片有望成为5G和人工智能时代的关键基础设施，并带动整个信息技术产业进入“从电到光”的转换过程。

1.美国光电芯片研发屡获突破，技术水平处于世界领先地位

2019年1月，美国哈佛大学的研究人员开发出新型光子集成芯片。该芯片可以存储光并修改光的频率，有望应用于光量子信息处理、光信号处理和微波光子学。研究人员表示，许多光量子和经典光学应用都需要改变光的频率，而该芯片首次利用微波以可编程的方式实现对光频率的修改。

2019年6月，美国麻省理工学院的研究人员开发出一种新型光子芯片。该芯片不仅体积更小，具有更低的功耗，且处理大规模神经网络的效率比现有计算机高出数百万倍。研究结果表明，该芯片运行光神经网络的效率是电子芯片的千万倍。该芯片可提高训练和测试神经网络的速度与效率，其应用领域包括机器人目标识别、自然语言处理、药物开发、医学成像和无人驾驶汽车等。

2.光电芯片研究成果将加速其在人工智能等领域的应用

2019年4月，美国光智芯片公司（Lightelligence）成功开发出世界首款光子芯片原型板卡。研究人员在该原型板卡上成功应用光子芯片运行Google Tensorflow自带的卷积神经网络模型，并完成对 MNIST数据集的处理。在测试中，该光子芯片独立完成超过95%的运算，运算准确率在97%以上，已经接近电子芯片，而光子芯片完成矩阵乘法所用的时间仅为最先进的电子芯片的约 1%。该光子芯片成功验证了用光子代替电子进行人工智能计算的可行性。

2019年5月，英特尔与美国加州大学伯克利分校（University of California，Berkeley）的研究人员提出构建光神经网络的新架构，该研究有助于纳米光子神经网络在实际中应用。研究人员提出构建光学神经网络引擎的GridNet和FFTNet两种架构，并在针对手写数字识别任务的软件仿真中，对这两种架构进行训练。研究人员发现，在双精度浮点值下，GridNet的精度要高于FFTNet，FFTNet则对制造过程的精确性有更高的容忍度，且两种架构均可用于规模化生产。此项成果将推动基于光电芯片的人工智能硬件生态系统的搭建，为光电芯片的大规模应用创造可能。

3.对中国的影响和启示

人工智能、大数据、超级计算机和云计算等前沿科技飞速发展，带动芯片制造工艺和设计水平直线提升。随着微电子芯片制造工艺逼近1纳米物理极限，依靠工艺水平精进提升芯片性能的方法越来越难以奏效，摩尔定律正濒临失效。由于光子在芯片中不受电磁阻力等的影响，可大幅提升芯片的信息处理效率，光子学与芯片结合的光电芯片技术有望摆脱摩尔定律的桎梏。

当前，全球光电芯片行业尚未形成寡头垄断局面，但美、日厂商占据整体规模优势，中国主要面临几方面的挑战：一是知识产权受限，国外领先企业已对部分器件、基础设计结构和某些技术路径申请专利，凭借专利把控产业链高端市场，抢占市场空间，中国企业通过自主创新绕过专利壁垒难度高；二是国际标准制定能力不足，国外机构和厂商在相关技术上已有多年积累，掌握行业话语权，而中国只能参照国际标准；三是高端产品核心技术缺失，产业基础配套能力薄弱，中国低速光电芯片产品国产化率很高，但在高速光电芯片方面技术不足，与国外差距明显。此外，中国在光电芯片设计工具、基础工艺和制造装备等产业基础方面配套能力不足。

面对光电芯片落后的现状，中国应重视技术发展趋势，进行科学规划布局，突破关键技术，培育和构建产业生态，强化产业基础提升与底层技术创新，推动技术、政策和产业环境的多渠道协同，推进产业布局向高端和自主可控发展。

（八）区块链成为技术竞争的下个热点，在各领域的应用探索已经展开

区块链是分布式数据存储、点对点传输、共识机制、加密算法等计算机技术的新型应用模式，是通过去中心化和去信任的方式集体维护一个可靠数据库的技术方案的统称。区块链技术是比特币等加密数字货币背后的技术支撑，有望成为革新科技发展的新一代核心技术。

1.各国发布区块链战略或相关规划，加速区块链技术的推广

2019年8月，美国国会研究服务部（Congressional Research Service，CRS）发布《比特币、区块链与能源部门》报告，认为加密货币及底层区块链技术的普及为能源部门带来新的挑战与机遇，建议美国政府积极制定相关政策加以应对。同时，该报告还介绍了比特币挖矿技术、加密货币对能源消耗的影响，以及国际及美国境内挖矿活动的地域分布。该报告指出，区块链技术是促进能源行业发展的新机遇，并对国会解决加密货币能源消耗问题提出建议。

2019年9月，德国政府发布《联邦政府区块链战略》，拟采取44项措施在德国推广区块链技术，重点推进证券数字化。作为比特币等加密货币背后的核心技术，区块链技术被德国政府视为一种有前景的关键技术。此次发布的战略由德国联邦经济和能源部、财政部等机构共同起草。德国政府希望利用区块链技术带来的机遇，挖掘其促进经济社会数字化转型的潜力，主要措施包括加大对区块链技术研究的资金支持，制定法律框架对数字货币发行进行限制，利用区块链技术推动分布式能源行业解决方案应用，探索区块链技术在数字化合同方面的应用潜力。

2019年11月，印度电子和信息科技部（Ministry of Electronics and Information Technology，MeitY）表示，区块链技术在国家治理、银行、金融和网络安全等领域具有潜在的应用价值，正着手制定国家级区块链战略，推动区块链技术在全国的应用。印度先进运算发展中心（Centre for Development of Advanced Computing，C-DAC）和银行技术发展与研究所（Institute for Development and Research in Banking Technology，IDRBT）等机构已建立区块链技术卓越分布式中心，致力于开发和拓展有关区块链技术及其应用案例的研究。此外，印度还在部分地区开展试验，试行用于财产登记的区块链系统，开发了用于云端安全保证和贸易融资的概念验证解决方案。

2.区块链技术重要性屡被提及，各国在多领域开展应用探索

2019年2月，美国IBM公司发布2019年度《IBM未来5年五大创新趋势》报告，认为数字映射技术、区块链、微生物图谱、塑料回收新技术和人工智能传感器五大创新将在未来 5年改变人们的生活。2019年5月，世界经济论坛（World Economic Forum）成立6个独立的“第四次工业革命委员会”，分别为区块链、人工智能和物联网等技术提供政策指导，并帮助各国政府对技术进行监管。2019年10月，高德纳发布《2020年十大战略科技发展趋势》，指出实用型区块链、人工智能安全和超自动化等将在未来5年内呈迅速增长趋势。

2019年8月，美国IBM公司、思科（Cisco）、葛兰素史克（Glaxo Smith Kline，GSK）、联想、诺基亚、施耐德电气（Schneider Electric SA）和沃达丰等公司计划共同开发新型区块链网络，使用数字化手段改善供应链管理。该项目使用美国IBM公司的区块链平台构建网络，再由各合作公司将供应商数据放到网络上，并贡献专业知识以扩展网络。该项目旨在简化传统供应链管理流程，借助区块链手段优化审计等环节，提高效率并降低发生欺诈和错误的风险。美国IBM公司采购部门预计，通过新网络吸纳新供应商所需的时间将减少 70%～80%，公司内部的管理成本将降低50%。

2019年9月，雪佛龙（Chevron Corporation）、康菲石油（ConocoPhillips）、埃克森美孚（Exxon Mobil Corporation）和荷兰壳牌等油气巨头组成的企业联盟与区块链技术供应商贡博数据公司（Data Gumbo）签署合同，拟在美国北达科他州巴肯页岩区试点测试区域链技术，旨在降低现场运营的管理成本，同时减少支付纠纷和潜在的诈骗。贡博数据公司表示，在此次试点中，该公司的区块链技术将用于自动支付，可为在页岩区运营的油气企业节省约 37 亿美元的成本。雪佛龙、荷兰壳牌等公司组成的联盟名为“OOC 石油和天然气区块链财团”，将重点发展区块链在石油和天然气行业的应用方式。

3.对中国的影响和启示

区块链技术具备去中心化、透明、开放和不可篡改等特点。在理论上，需要借助第三方中介信用背书完成的相关交易，都可以通过区块链技术完成，因此，区块链技术具备广阔的应用前景。

当前，区块链技术尚不成熟，还存在可信性、可扩展性欠缺，纠错机制待完善和安全难以全面保障等问题。除技术问题外，中国推广区块链应用还存在3个方面的挑战。一是法律和监管政策不完善，区块链技术在社会治理、金融和医疗等领域的应用，将为现有法律法规和监管框架带来新的挑战，同时区块链技术应用的全球化水平较高，中国要加强国际监管协调，形成较为一致的监管政策。二是标准制定问题，区块链在国内外还没有形成通用标准，中国除加快推进国内标准化体系建设之外，还要积极关注和参与国际与区域统一标准的制定。三是有效的合作机制亟待建立，区块链应用场景广泛，包含众多不同类型的主体，中国要推动区块链技术企业、监管部门和市场参与者的合作，加强沟通协调，建立有效、持续、深入的合作机制。

区块链技术拥有变革互联网乃至社会生产的潜质，但也面临着技术不成熟、标准不确定和监管不到位等问题。中国想要推广、应用区块链技术，首先要解决相关技术难题，然后要推动监管体系的主动变革与创新，制定相关标准和监管措施，从而推动区块链技术在生产生活中的全面应用，助力社会经济发展。