世界网信前沿技术领域2019年发展回顾与2020年展望

抢占前沿技术制高点，推动科技实力全面发展是武器装备创新突破的重要途径。当前，世界各国科技进步显著、大国科技态势更趋激烈。2019年，各国纷纷加强战略布局并开展项目进行技术研发，使人工智能、区块链、量子、云计算等领域不断取得创新和突破，推动世界军事电子前沿科技探索取得重要进展。总体而言，人工智能领域，作为军事电子领域前沿技术的代表性技术，2019年人工智能在多个技术方向发展迅速，世界各国从顶层规划到应用落地各环节对人工智能发展高度关注，投资开展了一大批有影响力的技术研发项目，整体上推动全球对人工智能的关注度再上新台阶；区块链领域，以美国、俄罗斯为代表的西方发达国家主动作为、抓住发展先机，不断加快顶层设计和战略布局，国际范围的区块链竞备赛正式打响；量子信息领域，2019年该技术领域继续保持快速发展趋势，量子计算、量子通信等多领域得到应用，相关各方继续营造良好生态生态攻关量子信息技术，突破材料和结构工艺等基础瓶颈，打造技术快速发展新时代。此外，云技术、5G、虚拟现实等领域2019年也发展迅速，上述前沿电子信息技术的发展深刻影响了世界国防科技与武器装备的发展，并将对2020年各领域发展带来重要影响。

一、2019年发展回顾

01、美国多领域布局人工智能战略规划引领人工智能发展

2019年，美国从对人工智能领域开展了过去不曾有过的高强度、体系化布局，在国家层面发布《国家人工智能倡议》、《国家人工智能研究发展战略计划：2019更新版》、《中期报告》（人工智能国家安全委员会）、《2016～2019年人工智能研发进展报告》等多份文件，国防部层面发布《使用机器增强智能的策略计划》、《国防部人工智能战略概要》，军种层面空军发布《2019空军人工智能战略》，海军分析中心发布《海军人工智能框架》报告。上述一系列措施推动美国人工智能顶层规划完成了从国家到国防部，再到军兵种的全覆盖。美国接连发布顶层战略，完善了其在人工智能领域的政策体系，将确保美国能够利用人工智能技术维护国家安全、促进经济发展，保持在该领域的战略领先地位。

02、美国防部发布云战略促进保障云系统国防应用

2019年2月，美国发布首份《国防部云战略》，针对国防部信息领域面临的问题，制定了云应用的战略目标，明确了指导原则和实施途径。战略将对美国国防领域加快云服务采办、建立完善国防领域云信息环境产生重要影响。2010年8月，国防部长通过“IT技术设施整合计划”提出，国防部信息基础设施要采用云技术；2011年2月，联邦政府制定“云优先”战略。此后，国防部将云技术作为保持和提高军事优势的关键技术，开展应用研究，借助商业云方案与技术发展“军事云”系统。“军事云”1.0版2013年上线，2.0版2018年在国防部系统大面积推广。近两年，国防部正在加速面向办公和全军作战的两类云系统建设。与此同时，国防部本部办公系统正在向云系统全面迁移。国防部在总结以往经验教训基础上制定了首版云战略，用于指导下一步云系统建设与应用。云系统已成为美国国防部全球信息基础设施的基本组成部分，国防部在已有工作基础上制定云战略，表明作为新技术的“云”可安全且大规模地应用于国防信息领域。

03、世界首家互联网巨头推出新型加密货币Libra

2019年6月18日，美国Facebook公司发布Libra白皮书。这种新型加密货币是一种不追求对美元汇率稳定，而追求实际购买力相对稳定的加密数字货币，最初由美元、英镑、欧元和日元四种法币计价的一篮子低波动性资产作为抵押物。Libra愿景是作为一款全球性的数字原生货币，集稳定性、低通胀、全球普遍接受和可互换性于一体，推行金融普惠，主打支付和跨境汇款，有潜力向Facebook既有的24亿用户群开放，促使他们在全球范围内采用代币开展交易。Libra推出后，美国参议院银行、住房和城市事务委员会在第一场听证会上对Facebook提出的数字货币及数据隐私问题进行审查；众议院金融服务委员会举行有关Facebook虚拟货币的第二场听证会；扎克伯格在10月24日再次出席国会听证会，表示Libra旨在帮助弱势群体建立金融账户。

04、无创脑机接口取得新突破

2019年6月，美国卡内基-梅隆大学生物医学工程系教授贺斌的团队开发出可与大脑无创连接的脑机接口技术，能让人用意念控制机器臂连续、快速运动，该成果已发表于新一期的美国《科学·机器人学》杂志。该团队在开发低侵入性或非侵入性的脑机接口技术方向取得突破性进展，他们利用新颖的传感和机器学习技术，通过无创神经成像和一种新的连续追踪范式，克服了嘈杂的脑电图信号，显著改善基于脑电图的神经解码，从而实现实时连续的机器人设备控制。利用非侵入性脑机接口技术，研究人员首次在人类受试者身上，成功实现控制机器人手臂连续跟踪计算机屏幕上的光标。研究团队还建立了一个新的框架，通过增加用户参与和训练以及脑电信号源成像无创神经数据的空间分辨率，解决和改进脑机接口的“大脑”和“计算机”组件。研究结果表明，该团队独特的问题解决方法不仅将BCI 学习提高近60%，还将计算机光标的连续跟踪能力提高了500% 以上。

05、美国防部视区块链为数字现代化战略的一部分

2019年7月，美国防部在四年路线图中发布了区块链技术计划，名为“国防部数字现代化战略：国防部信息资源管理战略计划FY19-23”。国防部高度评价该技术蕴含的巨大潜力，有望极大推动未来的军事安全。目前，国防高级研究计划局正在进行至少两个侧重于网络安全的探索性区块链项目，一是试验区块链构建一种改进的通信和交易平台，保障各单位与总部之间、情报官员与五角大楼之间的通信；二是用区块链技术创建一种“不可修复的代码”，收集尝试入侵数据库的敌方情报。

06、美国空军太空司令部正制定“下一代数据战略”

2019年8月，美国空军太空司令部表示其正在制定“下一代数据战略”，以利用数据来改变战争和执行日常任务的方式。太空司令部表示，美国空军当前的数据系统相互隔离、分散，严重制约了协同工作的开展，为解决该问题，其正建设新数据系统并制定共同标准以开展互相协同，以在不同系统之间搭建“桥梁”。为制定该战略，太空司令部聘用马克·布拉迪为首席数据官，设立了专门团队，并调研了数十家单位以明确其所需要的信息。首席信息官及其团队的首要任务是设计企业数据战略，将信息整合成在一起，用以优化空军的太空中观察以及在多个领域开展任务的方式。

07、谷歌公司宣布首次实现量子优越性

2019年10月，谷歌公司宣布Sycamore首次完成了一项经典计算机基本无法完成的任务，实现了量子优越性（即量子霸权）。有人将这项成就比作当年的“HelloWorld”，但也有同行对它的意义提出了质疑。无论如何，尽管大规模量子计算的到来还十分遥远，这仍然是一项值得庆祝的成就。由加州大学圣巴巴拉分校实验物理学家、谷歌科学家约翰·马丁尼斯领导的研究团队宣布，他们的量子计算机首次在一种特定计算任务中超越了“经典”计算机。研究团队估计，即使最好的经典超级计算机也需要1万年才能完成这项运算。Nature刊出谷歌量子AI团队的最新科研工作“Quantumsupremacy using a programmable superconducting processor”。谷歌团队基于一个包含53个可用量子比特的可编程超导量子处理器，运行随机量子线路进行采样，耗时约200秒可进行100万次采样。

08、英伟达公司发布全球最小边缘人工智能超级计算模块

2019年11月，英伟达公司发布主要面向机器人和边缘嵌入式计算设备的全球最小边缘人工智能超级计算模块JetsonXavier NX。该超级计算模块大小与常规信用卡相当，可在15瓦的功率下实现每秒14万亿次运算。此外，JetsonXavier NX可支持多个神经网络的并行运算，也可同时处理来自多个高分辨率传感器的数据。英伟达公司表示，JetsonXavier NX可在现有软件架构下运行，具备较好的用户延续性。

09、美国国防部授予微软公司百亿美元军事云项目

2019年10月，美国国防部宣布为期十年、总价值达100亿美元的联合全域国防基础设施（JEDI）项目合同授予微软公司。美国国防部于2018年初发布的联合全域国防基础设施项目提案将为其提供以作战行动任务为重点的云计算服务，该项目把最具创新性和安全性的商用技术应用于云的调整及完善，同时提供支持美军在各领域开展军事行动的战术边缘设备等，例如耐用、坚固、可便携式计算和存储，可快速部署的模块化数据中心。项目工作重点将从为国防部建设云转向推动国防部使用云，提升国防部业务中云的使用占比，通过把国防部保密数据、机密数据和绝密数据集成到单一云平台，解决现有系统无法提供综合数据的问题。该项目的建设是美国国防部信息技术基础设施现代化的重要节点，其顺利开展将使云发挥出战术优势，显著改善美军作战人员战场态势感知能力，支撑美军全球联合作战行动。

10、美国莱斯大学和亚马逊公司取得分布式深度学习重大突破

2019年12月，美国莱斯大学和亚马逊公司取得分布式深度学习重大突破——MACH算法。研究人员对分布式深度学习系统进行重新设计，将系统中的10亿个参数分成若干层次并进行重新分类，使得单次搜索所用次数大幅减少。在包含约7000万条目和超过4900万种产品的亚马逊搜索数据集中，新型分布式深度学习系统达到最佳基准性能所需训练时间为原来的1/10～1/7，同时占用内存减小至原来的1/4～1/2。该研究将使得大型数据库中的检索更为高效。

二、2020年展望

在数字经济迅速发展的背景下，2020年人工智能、区块链、量子信息等技术将继续朝着深度融合的方向发展。随着主要强国顶层科技战略布局趋于完善，对人工智能、区块链、量子信息等技术的投资及研发力度将进一步增加，前沿电子信息技术有望在2020年迎来较快发展。

人工智能领域，认知智能将继续得到发展，当前的人工智能在需要外部知识、逻辑推理或者领域迁移等认知智能领域还处于初级阶段。以美国DARPA为代表研究机构正持续开展“可解释的人工智能”、“终身学习机器”等项目，着重探索人工智能的可解释性并强化其认知能力。认知智能将从认知心理学、脑科学及人类社会历史中汲取灵感，为机器建立稳定获取和表达知识的有效机制，实现从感知智能到认知智能的突破发展。

区块链领域，正凭借其创新的价值理念和独特的技术优势加速与实体经济融合，在产业应用上已积累了大量成熟经验。2020年，规模化生产级区块链应用将走入大众，并彰显其推动国防领域发展的潜力。随着区块链技术的成熟化和标准化，各军事强国将基于网络安全防护、安全弹性通信方面的初步应用，深化探索区块链在关键信息基础设施构建、可靠供应链管理、分布式可靠控制等方面的前沿布局。一旦取得突破，将颠覆传统装备的运行效率，有效解决组网通信、数据保存和系统维护等难题，实现系统级能力的大幅提升。通过与其他技术的创新结合，未来将产生更多的应用模式，获得更大的效益。

量子信息领域，量子计算2020年将进入攻坚期，超导量子计算芯片的成果，增强了行业对超导路线及对大规模量子计算实现步伐的乐观预期，2020年量子计算领域将会经历投入进一步增大、竞争激化、产业化加速和生态更加丰富的阶段，拓扑量子计算，有望成为2020年后十年的潜力科技。此外，量子技术将在未来深海通信、雷达探测、侦察成像、自主导航等方面发挥更重要的作用。

云计算领域，随着云技术的发展，云已经贯穿新型芯片、新型数据库、自驱动自适应的网络、大数据、人工智能、物联网、区块链、量子计算整个网络信息技术链路，伴随5G更进一步发展和产业互联网的发展，云计算领域2020年将获得更多发展机会，将围绕产业互联网的发展要求提供更加全面的服务。

作者：中国电科战略情报团队

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