NSFC信息科學(xué)基礎(chǔ)研究概況及戰(zhàn)略思考參考幻燈片

1、1,信息科學(xué)與技術(shù)基礎(chǔ)研究概況和重要領(lǐng)域,劉志勇 (Zhiyong LIU) 國(guó)家自然科學(xué)基金委員會(huì)信息科學(xué)部 (Directorate of Information Sciences, NSFC) 2006年2月15日,2,1,概要介紹,1-1, 國(guó)家自然科學(xué)基金委員會(huì) 資助基礎(chǔ)研究 科學(xué)和技術(shù) 成果，人才培養(yǎng) 經(jīng)費(fèi)來(lái)源 組織結(jié)構(gòu),3,4,年度經(jīng)費(fèi)情況,單位：十億元,5,機(jī)制 鼓勵(lì)創(chuàng)新、科學(xué)民主、平等競(jìng)爭(zhēng) 工作方針 尊重科學(xué)、發(fā)揚(yáng)民主、鼓勵(lì)競(jìng)爭(zhēng)、促進(jìn)合作、引領(lǐng)未來(lái) 評(píng)審原則 依靠專家、發(fā)揚(yáng)民主、擇優(yōu)支持、公正合理 項(xiàng)目評(píng)審和過(guò)程 同行評(píng)議（函評(píng)）、專家組評(píng)審（會(huì)評(píng)）,6,項(xiàng)目結(jié)構(gòu) 項(xiàng)目（面上

2、、重點(diǎn)、重大；重大研究計(jì)劃） 人才 聯(lián)合資助類項(xiàng)目 國(guó)際合作類項(xiàng)目 合作研究 回國(guó)講學(xué) 國(guó)際會(huì)議,7,*與國(guó)際基金組織的交往、協(xié)議*聯(lián)合資助研究項(xiàng)目、科學(xué)活動(dòng)*NSFC項(xiàng)目中的國(guó)際合作部分*NSFC的國(guó)際合作類項(xiàng)目,國(guó)際合作,8,NSFC網(wǎng)站：,9,1-2, 信息科學(xué)部所支持的領(lǐng)域,電子學(xué)和信息系統(tǒng) 計(jì)算機(jī) 自動(dòng)化 半導(dǎo)體器件 光學(xué)和光電子學(xué),10,信息科學(xué)部項(xiàng)目申請(qǐng)情況,2001年突破 2000項(xiàng)，2002年增19% 2003年增23%，突破 3000項(xiàng) 2004年增長(zhǎng)39%，收到 4500項(xiàng)申請(qǐng) 信息處理領(lǐng)域523項(xiàng),增長(zhǎng) 126% （2003年增長(zhǎng)79%） 網(wǎng)絡(luò)與信息安全增長(zhǎng)59%（20

3、03年增長(zhǎng)58%） 2005年收到5600多項(xiàng)申請(qǐng),11,信息科學(xué)領(lǐng)域面上項(xiàng)目申請(qǐng)與資助情況,12,申請(qǐng)應(yīng)注意的問(wèn)題（基礎(chǔ)研究，強(qiáng)調(diào)創(chuàng)新,鼓勵(lì)創(chuàng)新,寬容失?。?處理好背景 vs 要解決的問(wèn)題 勿太一般化（所要研究的問(wèn)題） 重要性 vs 難度 強(qiáng)調(diào)意義和重要性（學(xué)科發(fā)展、社會(huì)） 創(chuàng)新性 vs 完整性 強(qiáng)調(diào)創(chuàng)新點(diǎn)（原始性、優(yōu)越性）,13,新興研究領(lǐng)域 vs 較熟悉的研究領(lǐng)域 注意綜述研究現(xiàn)狀（已有成果的引用） 年輕研究人員（青年基金） 注意形式審查,14,，我國(guó)信息領(lǐng)域現(xiàn)狀與趨勢(shì),信息化水平IBS應(yīng)用（美國(guó)） （UC Berkeley Hal Varian 研究報(bào)告IBS對(duì)美國(guó)經(jīng)濟(jì)的影響） （抽樣

4、2065公司）61%實(shí)施IBS， 超過(guò)5000員工的公司83%實(shí)施IBS 自1998年以來(lái)3年內(nèi)節(jié)約了1552億美元成本，增加4439億美元的收入 IBS促進(jìn)美國(guó)年均增長(zhǎng)0.36個(gè)百分點(diǎn)，2001-2011年間占美國(guó)預(yù)期生產(chǎn)力增長(zhǎng)的40%,15,信息化水平聯(lián)網(wǎng)計(jì)算機(jī)和上網(wǎng)人數(shù),2002年9月全球上網(wǎng)人數(shù)6億多 北美1.83億，歐洲1.91億，亞太1.87億, 拉美0.33億, 非洲0.06億, 中東0.05億 2004年5月10日-9.45億 2010年達(dá)到22億？ 2001年7月, 聯(lián)網(wǎng)計(jì)算機(jī)數(shù)量1.26億臺(tái) 全世界6%人口上網(wǎng)？（NITRD Blue Book 2002) 北美60%人口上

5、網(wǎng) ? (NITRD Blue Book 2002),16,高端計(jì)算機(jī) TOP500總計(jì)算能力 375TFLOPS （2003年6月） (美國(guó)：安裝：系統(tǒng)51%，總性能55%；生產(chǎn)：92%) TOP5 70TFLOPS - 19TFLOPS PEAK (Nov. 2004) TOP3 日本NEC Earth Simulator 40-36TFLOPS (Nov. 2004) NEC SX-8, 65TFLOPS (Oct. 2004) TOP2 NASA/Ames/SGI Columbia 51.87 TFGLOPS (Nov. 2004) TOP1 DOE/LLNL/IBM BlueGene

6、/L 70.72 TFLOPS (Nov. 2004) 美國(guó)的百萬(wàn)億計(jì)劃和千萬(wàn)億次計(jì)算機(jī)研究計(jì)劃 2005年11月TOP500情況和技術(shù)趨勢(shì) TOP1, DOE/LLNL/IBM BlueGene/L 280.6TFLOPS, 美國(guó)的領(lǐng)先地位 技術(shù)趨勢(shì)（處理器機(jī)構(gòu)、系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)、互連結(jié)構(gòu)）,17,半導(dǎo)體和芯片技術(shù),0.1微米和0.09微米工藝技術(shù)0.05 1.6G 和 3.2G 主頻 64位微處理器（2001年） 億只十億只百億只晶體管 千億只晶體管的DRAM SOC,18,我國(guó)的情況 固定電話用戶： 2002年底2.14億 2003年底2.63億 2004年3月2.81億 移動(dòng)電話用戶： 2

7、002年底2.06億 2003年底2.69億 2004年3月2.90億,19,互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)聯(lián)機(jī)數(shù) 2002年12月底2083萬(wàn)臺(tái) 與一年前同期相比： 一年增長(zhǎng)66.1%, 68倍于1997年10月的29.9萬(wàn)臺(tái) 2003年12月底3089萬(wàn)臺(tái) 一年增長(zhǎng)48.3% 103.3倍于1997年10月的29.9萬(wàn)臺(tái),20,上網(wǎng)用戶數(shù) 2002年12月底 5910萬(wàn)人 半年增長(zhǎng)35.9%, 一年增長(zhǎng)72.8% 95倍于1997年10月的62萬(wàn)人 5910萬(wàn)/13億=4.5% （世界平均10%） 2003年12月底7950萬(wàn)人 半年增長(zhǎng)16.9%, 一年增長(zhǎng)34.5% 128.2倍于1997年10月的62萬(wàn)人

8、 7950萬(wàn)/13億=6.1%,21,芯片技術(shù) 0.18微米芯片0.13微米0.09微米（2007？） 500M主頻 1G主頻 2-3G 主頻 （2007？） 32位微處理器64位微處理器 規(guī)模（千萬(wàn)只管子）和品種 DRAM ？ SOC 整機(jī) 高端計(jì)算機(jī) 工作站 PC機(jī),22,3，進(jìn)展與差距,較大的進(jìn)展 某些產(chǎn)品產(chǎn)量世界首位或名列前茅 電信用戶、互聯(lián)網(wǎng)規(guī)模 一些自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的關(guān)鍵技術(shù) 差距 產(chǎn)業(yè)規(guī)模 高端產(chǎn)品研發(fā) 基礎(chǔ)研究，科學(xué)發(fā)現(xiàn)和技術(shù)創(chuàng)新（技術(shù)、系統(tǒng)） 加強(qiáng)基礎(chǔ)研究 基礎(chǔ)研究成果（知識(shí)形態(tài)的）的作用廣泛而長(zhǎng)遠(yuǎn) 基礎(chǔ)研究活動(dòng)對(duì)人思維、治事方法的訓(xùn)練 國(guó)民創(chuàng)造能力對(duì)國(guó)家地位的提高,23,4，“

9、十五”優(yōu)先領(lǐng)域概括,下一代通訊系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò) 網(wǎng)絡(luò)計(jì)算與信息安全 高性能計(jì)算 新型信息處理 新型技術(shù)手段和器件技術(shù),24,（）網(wǎng)絡(luò)與信息安全 可擴(kuò)展性 方便地共享資源 無(wú)處不在、無(wú)時(shí)不在的計(jì)算， 服務(wù)質(zhì)量保證 安全性 對(duì)網(wǎng)絡(luò)的行為特性的認(rèn)識(shí),25,（2） 高性能計(jì)算 計(jì)算模型（PRAM, LogP, BSP,-?) 體系結(jié)構(gòu)（MPP, Cluster, SMP, VM, GRID -?) 高性能算法與計(jì)算理論（調(diào)度，通訊，粒度） 計(jì)算環(huán)境 基于新技術(shù)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)（量子，超導(dǎo)，生物，光）,26,（3）芯片與器件技術(shù) 小尺寸器件工藝 散熱 SOC 功能到結(jié)構(gòu)的映射 測(cè)試與驗(yàn)證,27,5，NSFC “十

10、五”優(yōu)先領(lǐng)域,5-1-1，網(wǎng)絡(luò)計(jì)算與信息安全 5-1-2，半導(dǎo)體集成化芯片系統(tǒng)基礎(chǔ) 5-1-3，認(rèn)知科學(xué)及其信息處理 5-1-4，量子信息學(xué)基礎(chǔ),28,5-2-1，新型無(wú)線寬帶信息系統(tǒng) 5-2-2，高速通信系統(tǒng) 5-2-3，高性能計(jì)算 5-2-4，計(jì)算機(jī)軟件 5-2-5，智能化系統(tǒng)、理論與算法 5-2-6，光子基礎(chǔ)與新型光子器件 5-2-7，納米電子學(xué)的基本問(wèn)題,29,5-3-1，信息功能材料 5-3-2，生命科學(xué)中的信息科學(xué) 5-3-3，復(fù)雜系統(tǒng)與復(fù)雜性科學(xué) 5-3-4，21世紀(jì)制造科學(xué)中的信息技術(shù),30,4，一些新發(fā)展的領(lǐng)域及時(shí)給以重視 可可信計(jì)算 深深空探測(cè)中的通訊與控制 大大功率高性能

11、激光器 空空天地一體化網(wǎng)絡(luò) 傳傳感器網(wǎng)絡(luò),31,6，關(guān)于“十一五”戰(zhàn)略規(guī)劃的考慮,6.1 注意:基金的定位, 鼓勵(lì)自由探索,國(guó)家和社會(huì)需求 6.2 優(yōu)先領(lǐng)域遴選原則 重要性 前沿性 交叉性 我國(guó)已有的基礎(chǔ),32,6.3 學(xué)科發(fā)展戰(zhàn)略及兩類優(yōu)先領(lǐng)域 大跨度學(xué)科交叉 信息科學(xué)技術(shù)本身,33,學(xué)科發(fā)展戰(zhàn)略中的信息科學(xué)部份,信息科學(xué)研究信息的產(chǎn)生、獲取、存儲(chǔ)、顯示、處理、傳輸和利用，包括通信與電子學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)、自動(dòng)化科學(xué)與技術(shù)、半導(dǎo)體與微電子學(xué)以及光學(xué)與光電子學(xué)等學(xué)科?！笆晃濉逼陂g重點(diǎn)支持以下研究領(lǐng)域：未來(lái)通信理論與系統(tǒng)；先進(jìn)信息處理；電磁波產(chǎn)生、傳播及應(yīng)用的新理論與技術(shù)；生物信息處理與生物

12、計(jì)算；高性能計(jì)算及網(wǎng)絡(luò)計(jì)算；計(jì)算機(jī)挑戰(zhàn)性應(yīng)用關(guān)鍵技術(shù)；大規(guī)?？茖W(xué)與工程計(jì)算；可信計(jì)算；大型、關(guān)鍵軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法與技術(shù)；人工智能與先進(jìn)機(jī)器人；系統(tǒng)感知、建模、分析、優(yōu)化與控制；認(rèn)知過(guò)程及信息處理；計(jì)算與通信系統(tǒng)集成器件與集成系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)；光信息處理與顯示中的關(guān)鍵科學(xué)問(wèn)題；先進(jìn)光子學(xué)技術(shù)；等。,34,6.4 大跨度學(xué)科交叉優(yōu)先領(lǐng)域（尚未最后確定）,認(rèn)知過(guò)程及智能信息處理 知覺(jué)信息處理與注意調(diào)控； 學(xué)習(xí)與記憶過(guò)程中的信息處理，機(jī)器學(xué)習(xí) 新方法； 思維與語(yǔ)言模型，語(yǔ)言的認(rèn)知與信息處理模型； 腦成像數(shù)據(jù)的獲取與分析； 人-機(jī)結(jié)合的智能系統(tǒng)； 基于環(huán)境的認(rèn)知。,35,生物信息處理與生物計(jì)算* 生物信息學(xué)

13、的基礎(chǔ)理論與算法，如進(jìn)化分析和功能類比，功能分析和基因預(yù)測(cè)，生物大分子結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)； 功能基因組學(xué)中的信息科學(xué)理論與關(guān)鍵技術(shù)，如比較基因組學(xué)，基因表達(dá)和調(diào)控網(wǎng)絡(luò)分析，蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能分析和預(yù)測(cè)，基于重大疾病的生物信息分析技術(shù)和方法； 系統(tǒng)生物學(xué)的關(guān)鍵技術(shù)，如生命信息系統(tǒng)的建模與仿真，系統(tǒng)生物學(xué)中的數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)，復(fù)雜生命系統(tǒng)的計(jì)算、模擬與控制技術(shù)。,36,納米技術(shù)基礎(chǔ)及納米器件 納電子器件的量子效應(yīng)和單電子行為特性； 納米結(jié)構(gòu)的量子效應(yīng)、尺度效應(yīng)和邊界效應(yīng)；納米結(jié)構(gòu)的測(cè)試和表征； 硅基微電子器件的新原理、新技術(shù)及新結(jié)構(gòu)； 納米傳感、檢測(cè)、存儲(chǔ)與顯示器件； 納米材料與納米顆粒的生物學(xué)效應(yīng)； 生物單分子

14、與單細(xì)胞的識(shí)別、操縱控制原理； 納米結(jié)構(gòu)的仿生制造及生物學(xué)功能及信息獲取與智能系統(tǒng)的仿生學(xué)原理； 生物與醫(yī)學(xué)用納米材料的設(shè)計(jì)與可控合成、修飾及宏量制備技術(shù)； 基于微系統(tǒng)與納米技術(shù)的微型醫(yī)療診斷技術(shù)與方法等。,37,可信計(jì)算理論與關(guān)鍵技術(shù) 可信計(jì)算系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)與關(guān)鍵技術(shù)； 網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的安全機(jī)制，信息安全的算法與協(xié)議； 大型軟件系統(tǒng)的需求分析、規(guī)約與設(shè)計(jì)的方法與技術(shù)； 系統(tǒng)的自動(dòng)測(cè)試與分析，故障定位與修復(fù)； 信息系統(tǒng)可靠性的工程設(shè)計(jì)關(guān)鍵技術(shù)； 信息系統(tǒng)可靠性分析與評(píng)估； 可信計(jì)算系統(tǒng)開(kāi)發(fā)與管理的工程化方法，等。,38,科學(xué)與工程計(jì)算*,工業(yè)問(wèn)題中的建模分析與優(yōu)化；金融風(fēng)險(xiǎn)分析與預(yù)測(cè)；地球系統(tǒng)模擬；

15、大氣、海洋、地下水和石油等復(fù)雜流體計(jì)算；材料物理中的多尺度計(jì)算；復(fù)雜生命系統(tǒng)的計(jì)算、模擬與控制技術(shù)； 高性能計(jì)算方法和技術(shù)；并行計(jì)算、網(wǎng)絡(luò)計(jì)算中的關(guān)鍵技術(shù)；計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)； 大規(guī)?？茖W(xué)計(jì)算軟件平臺(tái)；等。,39,6.5 信息科學(xué)技術(shù)優(yōu)先領(lǐng)域 （尚未最后確定）,6.5.1.未來(lái)通信理論與系統(tǒng) 6.5.2.先進(jìn)信息處理 6.5.3.電磁波產(chǎn)生、傳播和應(yīng)用的新理論與技術(shù) 6.5.4.高性能、高可信計(jì)算系統(tǒng) 6.5.5.計(jì)算機(jī)挑戰(zhàn)性應(yīng)用關(guān)鍵技術(shù) 6.5.6.智能科學(xué)基礎(chǔ)與智能機(jī)器人,40,6.5.7.系統(tǒng)感知、建模、分析與控制 6.5.8.半導(dǎo)體集成化芯片系統(tǒng)（o） 6.5.9.光信息處理中的關(guān)鍵科學(xué)問(wèn)

16、題 6.5.10.先進(jìn)光子學(xué)技術(shù) 6.5.11.生物信息處理與生物計(jì)算,41,7, 網(wǎng)絡(luò)和信息安全重大研究計(jì)劃,第一期：4000萬(wàn)元，4年 第二期：1200萬(wàn)元，3年 體系結(jié)構(gòu)、協(xié)議，強(qiáng)調(diào)面向下一代互聯(lián)網(wǎng) QoS: Models, Mechanisms, Algorithms for Quality of Services Dynamic Behavior of Large Scale Networks 承載網(wǎng)，光網(wǎng)和無(wú)線網(wǎng)絡(luò) Optical Nodes and IP-Based Optical Networks Wireless Access, High Speed Transmission

17、,42,網(wǎng)絡(luò)管理 Platform for Network Management Systems Middleware 網(wǎng)絡(luò)信息安全 Protocols for Information Security Network Attack Detection and Reaction Information Sharing Between Special and Public Networks,43,已經(jīng)取得的一些成就 New Systems Key Techniques Standards (National Token-based authorization & Access Control,5

18、6,CSGrid Architecture,* Vega GOS is a candidate for CSGrid Middleware,57,9-3 HEP Grid in China,BES,On line system,Offline processor farm,YBJ,CERN CMS & ATLAS,IHEP Computer Center,pku,CASTOR,Physics data cache,Tier 1,Tier 2,Tier 3,All data from experiments Goes to IHEP Computing Center,This diagram only Shows HEP DataGrid in China,10Gbps,E-science,58,Goal: Build a Climates Simulation Model to emulate the evolvement of climates. High dimensions: up to 106 1012 dimensions Computational