普惠计算引领“人机物三元融合”世界的范式变革

未来10年，信息技术的长远发展方向是普惠计算。普惠计算需要让计算进入广大民众生产生活的业务价值层面，这意味着计算需要从赛博空间进入人机物三元世界，综合利用人类社会（人）、信息空间（机）、物理世界（物）的资源，通过云计算、物联网、移动通信、光子信息等技术支撑，协作进行个性化大数据计算。这是21世纪信息领域基本性的范式变革。在面向三元世界的计算中，计算过程不再局限于使用计算机与网络的硬件、软件和服务，而是综合利用物理世界、赛博空间、人类社会的资源，通过人机物融合协作完成任务。

人机物融合与普惠计算已经出现一些科研、技术和应用实例，如个人作坊利用信息系统和增材制造技术设计制造物理产品等。我国正在开展的“智慧城市”建设也体现了人机物三元融合的趋势。未来10年内，人机物三元融合将使得信息科技沉浸式地渗透到实体经济和社会服务活动中。传统计算机科学将演变为人机物三元计算信息科学，传统信息技术将升级为“端—网—云”信息网络技术，出现新的硬件、软件、应用模式、协议和标准。

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新一代网络和通信技术是21世纪的关键技术

互联网的发展已遇到本质性的困难，在IP协议的基础上修修补补已解决不了互联网的可扩展性、安全可控和质量保证等问题。21世纪新型互联网体系结构研究已成为各国关注的焦点，美国、欧洲、日本等发达国家和地区都在研究发展“后IP网络”的系统结构和关键技术。

其中，光网络的技术革新将从基础性环节推动信息产业的革新，进而大幅提高社会效率，推动经济发展。光网技术的关键创新与突破包括光子集成技术、全光互联技术、全光网技术、

新一代光通信系统与网络、面向宽带接入需求的新型光网技术等。

在WDM（wavelength division multiplexing，即波分复用）技术之后，以较低的成本满足下一个10年内100倍网络容量的增长，低功耗、超高速、大容量是光通信发展的必然选择。

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增材制造等智能制造技术将引发制造业的重大变革

近日，英国《经济学人》杂志发文宣称，未来增材制造，将与可再生能源与互联网更紧密结合，实现能源、制造、营销和物流的民主化，社会向分散和合作方向发展。增材制造可能将引起制造业的重大变革，引发社会化制造，堪称其为“第三次工业革命”。文章指出，日趋融合的许多非凡的科技成果，如增材制造、智能软件、新材料、更加灵巧的机器人等，促使制造业面临一场数字化革命。制造业的数字化进程不仅会改变传统的产品制造模式，还将改变生产组织模式。过去的工厂以快速大量制造相同产品为理念，但随着生产少量多批次产品的成本日益下降，未来的工厂将会把精力放在处理大规模的消费者定制品的订单上面。发达国家已开始向该方向布局，例如：2016年美国国会提出“制造创新国家网络” 拟以10亿美元联邦政府资金支持15个制造技术创新中心。

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智能技术将进入开花结果阶段

信息科学技术的根本性突破可能要取决于脑科学的进展，一旦脑科学取得大的突破，必将引起信息技术的一场革命性变革。脑科学和神经科技是近20年内发展最快的学科之一，脑功能成像技术的进步大大加深了对人脑这个最复杂系统的了解。神经科学和信息学的合作和相互渗透，导致采用一种新的研究模式，即实验数据→数学理论→计算机模拟和预测→生物学实验验证→数学模型与验证后的理论，加快了脑的研究进程。未来5-10年，脑机接口（braincomputer interface）和神经工程（neural engineering）将成为科研的热点领域。智能技术开始进入开花结果阶段，未来5-10年，人工智能技术的发展和应用将进入又一个春天。

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未来将实现能源互联网

美国著名未来学家杰里米·里夫金在其新著《第三次工业革命》中提出了能源互联网的新概念。里夫金认为，由于化石能源的不可持续性，第二次工业革命正走向终结，未来能源体系的特征是能源生产民主化、能源分配分享互联网化，并把新能源和互联网之间结合产生的“能源互联网”视为即将到来的第三次工业革命的标志。德国率先认识到“能源互联网”的重要性，2008年就推出了“EEnergy”计划，提出打造新型能源网络，在整个能源供应体系中实现综合数字化互联以及计算器控制和监测。未来，在突破能源互联网涉及的关键技术有分布式储能、固态变压器、安全故障隔离、分布式电网智能和安全可靠通信五大使能技术后，将有望成为未来五年新的产业趋向走势。国家工信部信息技术研究员马光前观点称： 在全球新的趋势背景下，能否在新一代信息技术中取得领先优势，事关一个国家经济命脉和运势。在全球新一代信息技术更新升级日新月异，趋势层出不穷的全球竞争环境中，中国要想获得先发优势，不仅要从政府、政策、资本、人才等方面予以支持，更要发动市场的力量，引导社会资本和社会资源参与到新一代信息技术产业的研发中去。而“产业双资平台”正是一个能助跑新一代信息技术产业的社会“双资”驱动器。