高端论坛|李建成院士：数字改变世界
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文章来源：GIS软件技术大会公众号，原文标题：李建成：数字改变世界 | GTC主会场报告（视频+PPT演讲配文），本文标题有改动，版权归原作者及刊载媒体所有。
数字化正在改变世界和颠覆传统对世界的认知，信息技术和网络技术飞速发展时代，大数据、物联网、云计算和智能制造如何解决数字化转型？如何构建更智能的设计、生产、经营、管理体系，提高产品质量并降低成本？数字经济如何衍生出更加共享和开放的经济生态，以推动高质量发展？如何通过数字智慧实现可持续化发展？过去十几年，测绘学和地理信息学在数字化领域取得了哪些重要进展？面临哪些亟待解决的问题？
在2019 GIS 软件技术大会主题大会上，中国工程院院士、武汉大学副校长李建成作《数字改变世界》主题报告。经授权，现分享资料如下：
演讲视频
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演讲PPT
当今社会已进入信息化时代，信息化时代的发展载体就是通过数字实现，数字改变了世界。我所从事的专业是大地测量，而改变我们行业传统的一些东西又是通过数字技术，所以我从事数字高程系统研究。2007年提出这个技术的时候，人们还有很多异议。现在来看，利用数字高程基准代替传统标石基准是一种颠覆性的技术。
我主要分四个方面讲，第一是数字与数字化简史。
数字革命如果以1942年第一台计算机诞生为标志，至今已经有77年的历史，这77年所历经的变化超过了300年电气化革命的综合。从图中，大家可以看到技术革命的典型进程，第一次是机械化，就是以机械代替人类的体力；第二次是能源能量的使用，主要是电能的广泛使用，第三次是信息化，第四次是智能化。
智能化的基础是建立在数字的基础上。计算机的应用和实现就是通过计算，而计算的过程是通过数字来体现。
我们在很小的时候接受的教育，在文字上是从认识“妈妈”、“爸爸”等开始，然后就是认识数字123456…...数字对我们人生的启蒙是最早。
数字到了计算机就是最简单的0和1。很多的信息都可以数字化。大家想想，在传媒界我们把文字信息、语言信息、图文信息变成数字就可以获取。当今世界通过计算机处理信息、获取信息，是直接的数字信息。
计算机发展有70多年的历史，70多年历史中每一步都发生着变化，主要是计算能力的提升。第一台计算机只有5000次的计算能力，到今天的计算机已经有上亿次的计算能力。计算能力可反应一个国家的综合实力，为此美国去年做出了一套计算机，采用了2万8千块英伟达计算卡，达到200个P，20亿亿次。
从上个世纪80年代到2000年，摩尔定律速度提升50%，价格降低50%。人工智能时代主要是体现了计算机计算能力的贡献。今年6月份到8月份又出了一个重大突破——量子计算。
IBM在2000年以后就悄然搞量子计算了。在IEEE大会上，IBM推出了50比特的量子计算，达到千万亿次计算能力。今年谷歌推出的54位量子计算机。我们现在像素工厂上进行处理的一些任务，此前最快的计算机计算需要上万年，而量子计算机只需要200秒，这是一种颠覆。
量子计算机之所以速度快，是因为它改变了传统计算的构架。量子计算机是第三代计算机，它没有能量消耗，现在我们的大型计算机的瓶颈主要是功耗和制冷。正因为计算能力大幅度提升，才重新开启了1956年提出来的人工智能。人工智能就是“三盘棋”开始的，1997年和俄罗斯国际象棋手的比赛，以及近年来和李世石、柯洁的围棋比赛。
量子计算代表将来发展趋势。前些年以比特币为代表的区块链是一种新技术，量子计算机的出现可以分秒破解密码，所以它出现以后导致比特币爆跌，因为区块链主要是通过计算机设置密钥，而解密需要有强大的计算能力。
计算机发展从CPU到GPU，当前GPU现在已经成熟了。早在2005年，MIT的科学家就发现，GPU不仅可以显示图形，而且也可以用于计算。通过十多年的发展，GPU这个生态已经健全了。一块GPU卡达到了15个T的单精度浮点运算。
现在又出现了TPU，以谷歌为代表，我们的华为也有NPU。
二、数字化革命。
凡是与数字不结合的行业最终要被淘汰或者要滞后。
电商和数字结合以后，产生了新的支付方式。比如微信支付、余额宝、支付宝，都产生了新的支付链条，新的支付生态直接挑战传统银行业。这就是数字带来的颠覆。
还有大家知道的数字医疗，将数字技术融入医疗。德国有一篇文章认为，数字医疗将产生未来人类的一次革命。现在医疗有很多问题，医疗行业是和新技术结合最快的一种行业，各种诊断手段都是通过最新的技术来实现。还有电商和智慧城市，智慧城市是建立在数字城市基础上，只有把各行各业数字化以后才能实现智能化。
大家知道，媒体方面经过了几次变革，从模拟信号到数字信号经历了很大的变化。其中模拟信号中没有产生颠覆性的变化。进入互联网时代我们不仅有数字、有信息、有处理信息的能力，更重要的是有传播信息的能力。互联网的诞生已经有50多年的历史，50多年的历史成就了诸多新兴行业，甚至挑战实体经济。
2000年，互联网只有2亿用户，2012年达到90亿，2020年预计超过250亿。所以，互联网增速非常快，这也是与数字有关的。
音乐和音频， 从1938年脉冲编码调制到1969年日本广播协会发展到了立体声，到1978年成为数字，到了2001年苹果首次推出iPod，数字音乐到了用户终端，这产生了音乐载体的颠覆。
这个过程大家可以看到，我们从最早的唱片、到磁带、到光介质、最后到数字，颠覆了整个音乐制作传媒。
1995年最重要的一个变化就是影片的制作，摆脱了传统制作方式。通过苹果电脑合成的《动物总动员》，解决了过去传统电影制作的一些瓶颈和早期放映问题。
放映仅仅是20世纪发展的新生事物，到本世纪已经出现了3D、4D、5D等多维立体电影。
还有立体化设计。制造和设计相结合产生了制造业的颠覆。BIM技术，使得建筑不仅和工业结合，而且和计算机结合，使建筑设计理念发生深刻变化。
我们过去看时间和空间，通常说通过时间来换空间，而现在我们是通过数字的方式打破了时间和空间的界限，大大减少时间，把时间和空间几乎同步完成。
还有货币，已经发展到去中心电子货币，包括最新的区块链，区块链将是对传统货币的一种颠覆。大家知道，我们人类出现以后，最早的货币是物与物交换，后来到了纸质货币，到了信用卡，现在是去中心化电子货币。
比如我们中国通过银行发行货币，在以比特币为例的区块链技术出现以后，我们将去中心化，没有中心化，采用点对点的，将来我们的支付就是密钥、计算机。为什么说量子计算机出现以后对比特币是一个冲击，是因为它的密钥解得更快了，所以密钥要确保绝对安全。在这种技术体系下，大家不要担心货币会通胀。
还有就是数字化的支付方式，所谓数字化就是直接到本人，不经过中间任何环节的处理。
还有数字农业、数字育种、数字医疗、人工智能与生物学、基因计算等等。
三、数字化与测绘科学。
大家都不陌生，我们测绘行业已经发生了深刻的变化，主要是空间观测技术的应用，包括航空技术和航天技术。因为计算能力的发展，测绘表达方式也在发生变化。例如电子地图，大家知道电子地图进入终端用户，进入大众，已经引起了社会形态的变化，也就是我们出行很多时候都依赖导航电子地图和GIS。
还有我所做的数字高程基准，以前是通过地面标石维护，现在是通过数字模型。过去90年代GIS兴起的时候，测绘所做的主要工作是把过去的图纸数字化。过去测量成果首先是放在纸图上，没有变成数字化，我们又把图上的东西变成数字。现在我们的大学生，很多人连图都不会做了。我认为这是正常的，因为我们现在测的图直接变成数字，数字可以直接推送给终端用户使用，这是一种变革。
大家知道，从光学、光机电到卫星观测能直接转化成电子成果，转换成数字，而这种数字已经引起测绘翻天覆地的变化。
大家刚才看到的GPS，GPS目前高精度定位还没有直接变成数字，为了解决这个问题我们在地面增加了很多基站，经过处理获取数字位置，但是代价昂贵。
再一个就是汽车，将来的无人驾驶、自动导航，就是采用GNSS，直接数字化。
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过去我们维护大地测量基准是通过野外的标石，现在是通过计算机数字模型，过去等高线在图纸上描述，今天已经放到计算机里了。
四、数字化与测绘未来。
5G出现将会给人带来极大的便利，其速度比4G快得多，带宽提高30倍，没有延时。
未来无人机、云计算、无人驾驶、人工智能、5G等应用场景方面，社会地理信息会有很大的前景去发展。
我们衷心地祝愿中国GIS软件工业，像超图软件，不仅能在国内发声而且在国际上也有大的作为。谢谢！
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指导：万剑华教授