編者的話 當前，數(shù)據(jù)正在呈現(xiàn)爆炸式增長，世界已經(jīng)進入一個計算變革的前夜，一批如高性能計算、量子計算、認知計算、異構(gòu)計算、類腦計算等面向未來的計算技術與產(chǎn)品紛至沓來。以未來計算為核心的“大計算”時代已經(jīng)慢慢揭開面紗，全球發(fā)達經(jīng)濟體正在這一領域紛紛開展前沿布局搶占先機。我們必須緊緊牽住核心技術自主創(chuàng)新這個“牛鼻子”，積極推動計算技術的發(fā)展，從而積極搶占全球技術創(chuàng)新競爭高地，真正實現(xiàn)信息科技與產(chǎn)業(yè)“換道超車”。

把握全球計算科學領域發(fā)展趨勢

▉ 發(fā)達國家積極布局 ▉ 政軍產(chǎn)學研協(xié)同攻堅

▉ 產(chǎn)業(yè)鏈演進融合創(chuàng)新 ▉ 把握無處不在的計算需求

目前，世界多國政府、高校、科研機構(gòu)、智庫等正在未來計算領域的基礎研究、應用研究和戰(zhàn)略前沿領域研究方面加速推進，從戰(zhàn)略、技術、產(chǎn)業(yè)、應用多層次全方位布局。

其一，發(fā)達國家未雨綢繆，戰(zhàn)略清晰。目前，雖然單一國家在未來計算核心計算體系、計算原理領域尚未形成獨有優(yōu)勢，但在戰(zhàn)略布局層面，以美國為首的發(fā)達國家在未來計算技術發(fā)展戰(zhàn)略層面出臺一系列發(fā)展規(guī)劃、戰(zhàn)略路線圖，全面涵蓋綜合型、專項型、項目型，加快推進前沿計算技術、產(chǎn)品的研發(fā)及專業(yè)化步伐?？傮w來說，各國在近年來逐步開始尖端信息技術發(fā)展戰(zhàn)略部署，同時將云計算、大數(shù)據(jù)相關領域視為戰(zhàn)略重點和切入點，將大數(shù)據(jù)領域的技術革新視為從側(cè)面加強整體計算能力的重要手段；后續(xù)過程中量子計算、高性能計算及人工智能技術幾乎成為各國共同的發(fā)展重點，并逐步向應用拓展。

其二，政軍產(chǎn)學研協(xié)同攻堅初現(xiàn)端倪。世界多國在制定戰(zhàn)略路線圖的同時，傾向于配套設置專項預算或者政策資金扶持未來計算項目，同時，政、軍、產(chǎn)、學、研的多方合作成為基礎技術研發(fā)的重要手段。

其三，產(chǎn)業(yè)鏈演進融合創(chuàng)新取得成效。技術方面，各國正在從計算機原理、材料、工藝、器件、設備、系統(tǒng)算法、應用的全鏈條和全體系上試圖突破創(chuàng)新，在多領域取得一定成果。從整體研發(fā)路徑來看存在新舊并進的特點，一方面主要包括傳統(tǒng)基礎設施算法的優(yōu)化提升，開發(fā)高性能計算機、面向云和大數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡計算設施、異構(gòu)網(wǎng)絡計算系統(tǒng)等；另一方面更側(cè)重新型計算設備的研發(fā)、新型計算原理突破與新的計算應用領域拓展，開發(fā)以量子計算機、光子計算機為代表的新型計算設備等。與經(jīng)典計算機的產(chǎn)業(yè)鏈相似，未來計算的產(chǎn)業(yè)鏈也包含硬件、軟件、服務等層次，從全球發(fā)達國家的布局來看，對硬件設施與軟件算法同時大力支持，基本上成為通用手段。硬件包含傳統(tǒng)計算基礎設施優(yōu)化與新型計算設備研發(fā)；軟件則指新的計算架構(gòu)與計算原理，目前類腦計算、感知計算、認知計算領域已有重大突破。

技術最終目標往往離不開產(chǎn)業(yè)化。信息技術的普及在培育形成新一代信息技術產(chǎn)業(yè)體系的同時，推動多產(chǎn)業(yè)領域跨界融合。目前，德國工業(yè)4.0、中國制造2025等基于前沿信息技術的產(chǎn)業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略正推動傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)從單一層面的信息技術應用向整體性融合躍升，而基于未來計算技術的新型信息技術產(chǎn)業(yè)將加速這一躍升，并形成真正自動化、智能化的計算型產(chǎn)業(yè)新體系。一方面，各國在未來計算自身產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的成果已證實，未來計算自身產(chǎn)業(yè)發(fā)展前景廣闊；同時，未來計算憑借其在數(shù)據(jù)運算和處理上的優(yōu)勢，對現(xiàn)有信息技術的優(yōu)化、改進和提升潛力巨大，一批互聯(lián)網(wǎng)領先企業(yè)利用高性能計算、異構(gòu)計算、認知計算等新型軟硬件解決方案聚力攻堅，突破瓶頸問題。另一方面，以類腦智能為代表的未來計算技術作用于制造流程，使生產(chǎn)設備成為具有自我控制能力的智能機器，使數(shù)據(jù)信息成為新型生產(chǎn)過程的輸入原料。使輸出產(chǎn)品的智能化屬性愈發(fā)增強，使智能機器能夠自組織協(xié)作，構(gòu)成當今時代先進的社會生產(chǎn)方式。因此，未來計算技術的不斷進步和成熟，必將一步步助推形成計算型產(chǎn)業(yè)新體系。

其四，把握無處不在的計算需求?？梢钥隙ǖ氖?，未來，計算將普遍存在于經(jīng)濟社會的各個角落，城市部件、生活事件、社會事務、產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新等都成為計算能力融合的創(chuàng)新突破點。目前，未來計算技術的應用尚處于初級階段，已成型應用大都以國際知名互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)為主導，以輸出新的服務或產(chǎn)品為目標，推進各領域應用研發(fā)。服務方面，如微軟推出的城市計算基本框架，通過不斷獲取、整合和分析城市中多種異構(gòu)大數(shù)據(jù)來處理環(huán)境惡化、交通擁堵、能耗增加、規(guī)劃落戶等重點問題。產(chǎn)品方面，新一代iWatch、谷歌眼鏡及智能手表、手環(huán)等產(chǎn)品逐漸豐富感知交互功能；“百度大腦”已建成超大規(guī)模的神經(jīng)網(wǎng)絡，擁有萬億參數(shù)、千億樣本、千億特征訓練，能模擬人腦的工作機制，等等。

從各國的著手領域發(fā)展現(xiàn)狀來看，核心計算與各類社會行為的深度融合趨勢已經(jīng)顯現(xiàn)，在科學研究、生命科學、社會分析、城市運營、人類生活等社會行為領域形成了全方位滲透融合態(tài)勢，全計算型社會漸顯雛形。前沿計算技術支撐下的未來研究方法，將全面釋放人力研究，以爆炸性數(shù)據(jù)驅(qū)動，完成從模擬仿真到分析仿真，形成最終理論，目前在霧霾預測領域已有例證。未來計算在精準醫(yī)療、基因研究方面的實踐，在解決傳統(tǒng)計算時代生命科學領域難題方面，也表現(xiàn)出了強有力的作用。從城市管理與運行來看，未來計算賦予城市“自運行”能力，也似乎為城市管理者提供了一種更為簡便的操作方式，等等。