先進計算產(chǎn)業(yè)發(fā)展白皮書

1、賽迪智庫電子信息研究所目錄 HYPERLINK l _bookmark0 一、先進計算的基本概念 1 HYPERLINK l _bookmark1 （一）內(nèi)涵與外延 2 HYPERLINK l _bookmark2 1、算力 3 HYPERLINK l _bookmark3 2、算法 4 HYPERLINK l _bookmark4 3、算據(jù) 5 HYPERLINK l _bookmark5 4、“計算+” 6 HYPERLINK l _bookmark6 （二）技術(shù)體系演繹 8 HYPERLINK l _bookmark7 （三）產(chǎn)業(yè)體系及指標(biāo)設(shè)計 10 HYPERLINK l _bookm

2、ark8 1、先進計算產(chǎn)業(yè)鏈 10 HYPERLINK l _bookmark9 2、先進計算產(chǎn)業(yè)未來指標(biāo)設(shè)計 11 HYPERLINK l _bookmark10 二、發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢 13 HYPERLINK l _bookmark11 （一）全球先進計算發(fā)展?fàn)顩r 13 HYPERLINK l _bookmark12 1、從驅(qū)動因素看，數(shù)據(jù)增長和行業(yè)需求提供內(nèi)外動力 13 HYPERLINK l _bookmark13 2、從技術(shù)創(chuàng)新看，材料、架構(gòu)、軟件等多路演進并行 14 HYPERLINK l _bookmark14 3、從政策環(huán)境看，發(fā)達國家多維度支持手段引導(dǎo)發(fā)力 15 HYPERLI

3、NK l _bookmark15 4、從競爭態(tài)勢看，跨國巨頭爭相加大投入搶灘布局 20 HYPERLINK l _bookmark16 5、從滲透路徑看，信息領(lǐng)域單點場景向各行業(yè)多元布局延伸 21 HYPERLINK l _bookmark17 （二）我國先進計算發(fā)展?fàn)顩r 22 HYPERLINK l _bookmark18 1、從發(fā)展階段看，技術(shù)躍升條件初步具備 22 HYPERLINK l _bookmark19 2、從競爭態(tài)勢看，部分領(lǐng)域躋身領(lǐng)先行列 23 HYPERLINK l _bookmark20 3、從市場潛力看，規(guī)模帶動效應(yīng)逐步釋放 24 HYPERLINK l _bookma

4、rk21 4、從生態(tài)構(gòu)建看，自主演進架構(gòu)生態(tài)加速形成 24 HYPERLINK l _bookmark22 5、從通用計算看，關(guān)鍵核心技術(shù)亟待補短板 25 HYPERLINK l _bookmark23 （三）重點領(lǐng)域發(fā)展現(xiàn)狀 30 HYPERLINK l _bookmark24 1、超級計算 30 HYPERLINK l _bookmark25 2、人工智能 31 HYPERLINK l _bookmark26 3、汽車智能計算平臺 31 HYPERLINK l _bookmark27 4、量子計算 32 HYPERLINK l _bookmark28 5、云計算 33先進計算產(chǎn)業(yè)發(fā)展白皮書

5、 HYPERLINK l _bookmark29 三、產(chǎn)業(yè)規(guī)模測算 33 HYPERLINK l _bookmark30 （一）直接產(chǎn)業(yè)規(guī)模測算 34 HYPERLINK l _bookmark31 （二）輻射帶動規(guī)模測算 36 HYPERLINK l _bookmark32 1、智慧城市 36 HYPERLINK l _bookmark33 2、工業(yè)制造 37 HYPERLINK l _bookmark34 3、自動駕駛 39 HYPERLINK l _bookmark35 4、醫(yī)藥研發(fā) 40 HYPERLINK l _bookmark36 5、金融科技 40 HYPERLINK l _bo

6、okmark37 （三）測算結(jié)論 41 HYPERLINK l _bookmark38 四、建議突破方向 42 HYPERLINK l _bookmark39 （一）重點領(lǐng)域 42 HYPERLINK l _bookmark40 1、算力層面 42 HYPERLINK l _bookmark41 2、算法層面 44 HYPERLINK l _bookmark42 3、算據(jù)層面 45 HYPERLINK l _bookmark43 （二）發(fā)展建議 45 HYPERLINK l _bookmark44 1、提升產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新能力 45 HYPERLINK l _bookmark45 2、推進計算產(chǎn)業(yè)

7、生態(tài)構(gòu)建 46 HYPERLINK l _bookmark46 3、加強深度國際合作 47 HYPERLINK l _bookmark47 4、激勵培育重點骨干企業(yè) 47 HYPERLINK l _bookmark48 附件 1：先進計算產(chǎn)業(yè)需求指南 48 HYPERLINK l _bookmark49 附件 2：先進計算直接規(guī)模測算表 51一、先進計算的基本概念計算力就是生產(chǎn)力。從結(jié)繩計數(shù)到使用算盤算尺再到使用基于機械原理的計算器等設(shè)備到電子計算機，每次新計算技術(shù)的出現(xiàn)都從根本上促進了生產(chǎn)力發(fā)展。自 20 世紀(jì)計算機誕生以來，計算技術(shù)不斷演進升級，經(jīng)歷由低到高、由淺到深、由量變到質(zhì)變的發(fā)展，

8、計算能力持續(xù)提升、計算方式不斷優(yōu)化、計算數(shù)據(jù)指數(shù)級增長。在對多種新興計算歸納認識和總結(jié)共性的基礎(chǔ)上，本白皮書認為，先進計算是面向從量變到質(zhì)變的信息需求，在計算方式、位置、算法或機理等方面產(chǎn)生進步和革新的新興計算技術(shù)及產(chǎn)業(yè)的統(tǒng)稱。先進計算是從單一的計算設(shè)備及技術(shù)向多元化計算系統(tǒng)及應(yīng)用的演進，具有先進性、泛在性、多樣性，也是新一代信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)的本質(zhì)和核心。“先進”是相對于“傳統(tǒng)”而言，既包括基于傳統(tǒng)半導(dǎo)體技術(shù)架構(gòu)的產(chǎn)業(yè)演進，又包括換道型的前沿理論及模式、服務(wù)創(chuàng)新。從信息技術(shù)體系看，信息背后的基礎(chǔ)和關(guān)鍵是計算，一切數(shù)字信息的產(chǎn)生和使用都需要經(jīng)過輸入、計算和存儲、輸出等過程，數(shù)據(jù)只是信息的表象和結(jié)果，

9、計算才是信息的樞紐和關(guān)鍵。從技術(shù)脈絡(luò)看，從以存算一體化、分布式計算的架構(gòu)創(chuàng)新和以芯片工藝、結(jié)構(gòu)的硬件創(chuàng)新為主，逐步拓展到材料、算法，最終到基礎(chǔ)理論的發(fā)展應(yīng)用。從物理承載空間看，由大體積、高能耗、集中式的計算設(shè)備到小體積、低能耗、分布式的多元化計算生態(tài)演化邁進。從滲透路徑看，從電子信息、軟件信息等層面的創(chuàng)新以點帶面，通過技術(shù)溢出效應(yīng)，逐步滲透到其他產(chǎn)業(yè)交叉融合，推動各個產(chǎn)業(yè)全面創(chuàng)新升級。從產(chǎn)業(yè)趨勢看，重構(gòu)計算、內(nèi)存計算等催生摩爾定律不斷打破物理極限，量子計算、生物計算不斷拓展新興領(lǐng)域，面向云計算的軟件逐漸替代單機版基礎(chǔ)軟件，持續(xù)進步的計算技術(shù)推動信息產(chǎn)業(yè)突飛猛進，后者加速發(fā)展又促進了前者的持續(xù)創(chuàng)

10、新，推動計算技術(shù)、應(yīng)用、模式向更先進的方向演進發(fā)展。圖 1本章邏輯框架圖（一）內(nèi)涵與外延賽迪智庫整理，2020 年 10 月先進計算的內(nèi)涵可由算力、算法、算據(jù)三大要素來表征。其中：（1）算力層面，指服務(wù)于經(jīng)濟社會發(fā)展的計算能力，以及支 撐計算 能力的 軟硬件 系統(tǒng) ， 涉及對 象包括CPU/GPU/NPU、服務(wù)器、存儲器等基礎(chǔ)產(chǎn)品。（2）算法層面，指驅(qū)動計算發(fā)揮賦能效用的系列理論、架構(gòu)、系統(tǒng)、軟件、方法的統(tǒng)稱，包括計算理論、計算架構(gòu)、計算系統(tǒng)及各類計算方法（加密算法、矩陣算法、遺傳進化算法）、EDA、基礎(chǔ)軟件等。（3）算據(jù)層面，指一切比特化的事物，及其生成、采集、編碼、存儲、傳輸、搜索等系列行

11、為，如圍繞數(shù)據(jù)存儲、清洗、分析、挖掘、交易等過程提供的產(chǎn)品及服務(wù)。先進計算的外延主要指行業(yè)計算應(yīng)用。1、算力新平臺。傳統(tǒng)計算中心存在普遍的資源閑置現(xiàn)象，計算資源難以得到充分應(yīng)用。在此背景下，以大規(guī)模數(shù)據(jù)中心、AI 計算中心、超算中心為主要代表的新型算力平臺向高計算密度、高賦能密度方向部署。從服務(wù)器、存儲設(shè)備等硬件部署的空間密度向服務(wù)器性能躍升、電力配置合理、高效散熱等綜合指標(biāo)提升的算力密度延伸；從能源高效利用的耗能密度向高效處理高并發(fā)、按需分配資源的賦能密度拓展。新型算力平臺的運營效率、集約水平持續(xù)迭代。新材料。傳統(tǒng)計算均以硅基材料為基礎(chǔ)，隨著硅基材料的應(yīng)用不斷逼近極限，以非硅基材料（如碳基材

12、料）的研發(fā)與探索的研發(fā)與商用成為熱點。例如，從硅基 7 納米技術(shù)到5 納米技術(shù)，芯片速度大約提升 20；而相比硅基 7 納米技術(shù)，碳納米管 7 納米技術(shù)的芯片速度將提升 300。此外，超導(dǎo)材料離子阱多運用于量子計算技術(shù)、磁變相變介質(zhì)多運用于存儲器技術(shù)、化合物半導(dǎo)體中突破前兩代半導(dǎo)體瓶頸的第三代寬禁帶半導(dǎo)體在計算產(chǎn)業(yè)被持續(xù)看好。新計算硬件。新型硬件層出不窮，根據(jù)應(yīng)用場景歸納為云端場景和終端場景兩大類，由于算法效率和底層硬件選擇密切相關(guān)，云端和終端場景對硬件的需求也大不相同。云端主要指服務(wù)器端，包括各種公有云、私有云、數(shù)據(jù)中心等業(yè)務(wù)。終端主要指安防、汽車智能計算平臺、PC 整機、手機、物聯(lián)網(wǎng)終端、

13、機器人等各種應(yīng)用。2、算法基礎(chǔ)架構(gòu)。當(dāng)前四大主流計算架構(gòu)包括 X86、ARM、 RISC-V、MIPS。其中 X86 和ARM 是市場份額的兩大架構(gòu)，X86 架構(gòu)在 PC 市場上長期處于霸主地位。ARM 架構(gòu)廣泛地使用在嵌入式系統(tǒng)設(shè)計中，具有低耗電的特性。RISC-V 架構(gòu)完全開源，設(shè)計簡單，可根據(jù)具體場景選擇合適的指令集。 MIPS 采用導(dǎo)入/存儲數(shù)據(jù)模型，具有極高的拓展性。新計算軟件。與核心算力提升緊密相關(guān)的基礎(chǔ)型軟件持續(xù)迭代。總體而言，軟件從傳統(tǒng) PC 端走向云端匯聚。具體而言，針對不同場景、不同應(yīng)用的軟件開發(fā)成為現(xiàn)下發(fā)展潮流，主要包括基于新型體系結(jié)構(gòu)的操作系統(tǒng)，面向大數(shù)據(jù)實時處理的新型

14、數(shù)據(jù)庫，容器化的新型數(shù)據(jù)中心設(shè)計架構(gòu)。新計算模式。高性能計算、存算一體化、超導(dǎo)計算等前沿計算模式成為研發(fā)重點；流式計算、圖計算、邊緣計算、群智協(xié)同計算、云際計算、霧計算、無邊界計算、安全多方計算等新興計算模式接續(xù)涌現(xiàn)；城市計算、服務(wù)計算、計算經(jīng)濟學(xué)、計算社會科學(xué)、認知計算等融合性計算領(lǐng)域成為新的探索方向。前沿理論。非馮諾伊曼架構(gòu)體系理論探索升溫，如類腦計算、生物計算等。傳統(tǒng)計算以馮諾伊曼理論為框架，難以滿足現(xiàn)下人工智能發(fā)展的需要。因此，非馮諾伊曼架構(gòu)體系理論，包括量子信息科學(xué)通過推進對多量子態(tài)的精準(zhǔn)控制出現(xiàn)量子計算，由腦科學(xué)衍生出的類腦計算等開始嶄露頭角。3、算據(jù)算據(jù)采集與集成。大數(shù)據(jù)時代的數(shù)

15、據(jù)往往是先有數(shù)據(jù)再有模式，且模式處于不斷的動態(tài)演化之中。從數(shù)據(jù)集成模型來看，現(xiàn)有的數(shù)據(jù)采集與集成方式可大致分為四種類型：基于物化或 ETL 方法的引擎、基于數(shù)據(jù)庫或中間件方法的引擎、基于數(shù)據(jù)流方法的引擎、以及基于搜索引擎的方法。算據(jù)分析與挖掘。數(shù)據(jù)分析與挖掘是整個大數(shù)據(jù)處理流程的核心。大數(shù)據(jù)時代的數(shù)據(jù)量大，類型混雜，產(chǎn)生速度快，具有實時性的特點。傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)分析挖掘算法都是線性執(zhí)行的，耗時很長。分布式并發(fā)計算系統(tǒng)是解決這一問題，進行數(shù)據(jù)分析與挖掘的有利工具，很多算法必須做出調(diào)整以適應(yīng)分布并發(fā)的計算框架，算法需要變得具有可擴展性。算據(jù)感知交互。數(shù)據(jù)感知提供了數(shù)據(jù)來源，數(shù)據(jù)交互是一個數(shù)據(jù)傳輸、共享和

16、交換的過程，兩者共同組成了大數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)。目前數(shù)據(jù)感知具有顯著的異構(gòu)特征，因此信息交互應(yīng)用需要采用有效統(tǒng)一的表達形式，并提供高層語義知識的描述方法，實現(xiàn)多源異構(gòu)數(shù)據(jù)的交互可以從數(shù)據(jù)和語義知識兩個層面入手?；谡Z義理解的數(shù)據(jù)資源管理。隨著數(shù)據(jù)量劇增，數(shù)據(jù)資源管理成為提高效率的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。基于語義理解，將信息解析為結(jié)構(gòu)化的、機器可讀的數(shù)據(jù)，應(yīng)用數(shù)據(jù)庫管理、數(shù)據(jù)倉庫等信息系統(tǒng)技術(shù)和其他數(shù)據(jù)管理工具，進行對數(shù)據(jù)有效的處理和應(yīng)用。數(shù)據(jù)交易平臺。隨著大數(shù)據(jù)應(yīng)用場景逐漸豐富，數(shù)據(jù)需求日益增大，大數(shù)據(jù)交易成為大數(shù)據(jù)服務(wù)應(yīng)用的新熱點。數(shù) 據(jù)交易平臺以數(shù)據(jù)資源、數(shù)據(jù)服務(wù)為標(biāo)的，以第三方的身份 為數(shù)據(jù)提供方和數(shù)據(jù)需求方

17、提供數(shù)據(jù)交易服務(wù)，同時數(shù)據(jù)交 易平臺還可提供數(shù)據(jù)定制服務(wù)，根據(jù)數(shù)據(jù)需求方的特殊需求，由用戶進行采集或者標(biāo)注大規(guī)模數(shù)據(jù)。4、“計算+”行業(yè)云。云作為數(shù)字化轉(zhuǎn)型的核心技術(shù)之一，持續(xù)激發(fā)各行各業(yè)創(chuàng)新發(fā)展。先進計算技術(shù)在提供靈活拓展的計算資源的同時，對其業(yè)務(wù)穩(wěn)定、安全、可靠運行起著重要的支撐作用，縮短業(yè)務(wù)部署上線以及擴展升級的周期，大大降低運維成本，提高效率。目前行業(yè)云細分市場眾多，在金融、零售、教育、政務(wù)、物流、醫(yī)療、制造、傳媒等行業(yè)應(yīng)用廣泛。城市大腦。城市大腦是互聯(lián)網(wǎng)大腦架構(gòu)與智慧城市建設(shè)結(jié)合的產(chǎn)物，在物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能、邊緣計算、5G、云計算、數(shù)字孿生等前沿技術(shù)的支撐下，建立大數(shù)據(jù)管理平臺

18、，融合專家經(jīng)驗和人工智能技術(shù)，利用實時全量的城市數(shù)據(jù)資源全局優(yōu)化城市公共資源，即時修正城市運行缺陷，提升對行業(yè)需求的洞察力和理解力，實現(xiàn)城市治理模式、服務(wù)模式和產(chǎn)業(yè)發(fā)展的三重突破。目前在安防監(jiān)控、應(yīng)急響應(yīng)、智慧城市、智慧政務(wù)等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。智能制造。智能制造融合了信息技術(shù)、先進制造技術(shù)、自動化技術(shù)和人工智能技術(shù)，是實現(xiàn)整個制造業(yè)價值鏈的智能化和創(chuàng)新的關(guān)鍵。智能制造需要高性能計算機和網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施，生產(chǎn)環(huán)節(jié)上，應(yīng)用大數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)，進行數(shù)據(jù)采集并分析處理，優(yōu)化產(chǎn)品生產(chǎn)流程；通過實時感知數(shù)據(jù)，明確產(chǎn)品故障；用云計算對現(xiàn)場設(shè)備進行遠程控制，從根本上提高了制造的靈活性。供應(yīng)鏈管理上，通過大數(shù)據(jù)分析，大幅提

19、升倉儲、配送、銷售效率，降低物流成本。生產(chǎn)設(shè)備維護上，根據(jù)設(shè)備和傳感器收集的數(shù)據(jù)實現(xiàn)對生產(chǎn)設(shè)備的實時和預(yù)測性維護。計算產(chǎn)業(yè)的迭代升級保證了生產(chǎn)過程中所有因素的精準(zhǔn)控制，實現(xiàn)了生產(chǎn)智能化。（二）技術(shù)體系演繹先進計算是傳統(tǒng)計算機的硬件單元和架構(gòu)（材料，硬件設(shè)計和制造，架構(gòu)）、傳統(tǒng)的計算原理、傳統(tǒng)計算構(gòu)造原理或者理論發(fā)展出的新的形態(tài)和新的發(fā)展階段。計算機硬件單元與架構(gòu)演進發(fā)展筑牢計算基礎(chǔ)設(shè)施底座。從計算機發(fā)展史看：第一代電子管計算機，完成了由軍用設(shè)施到民用設(shè)施、從實驗室設(shè)備到工業(yè)生產(chǎn)裝備、從科學(xué)計算儀器到數(shù)據(jù)處理終端的轉(zhuǎn)變。第二代晶體管計算機，一方面提升了計算能力，減小了設(shè)備體積，另一方面促成編譯語

20、言、操作系統(tǒng)的出現(xiàn)，向開發(fā)者屏蔽了硬件設(shè)計的復(fù)雜性，降低了使用難度。第三代集成電路和超大規(guī)模集成電路計算機，遵循摩爾定律演進路徑，加速了個人計算機、高性能計算機、超級計算機以及數(shù)據(jù)中心的普及與部署。軟件系統(tǒng)在這一階段計算基礎(chǔ)設(shè)施構(gòu)建中的角色愈發(fā)重要，軟硬結(jié)合的系統(tǒng)化設(shè)計成為主流趨勢。第四代智能、泛在、專業(yè)化計算機，正成為互聯(lián)網(wǎng)和大數(shù)據(jù)時代數(shù)據(jù)、網(wǎng)絡(luò)入口和控制核心，人工智能、邊緣計算等技術(shù)的引入，加速計算產(chǎn)業(yè)在工業(yè)、交通、能源、電信、金融、城市管理等國民經(jīng)濟重點行業(yè)的融合滲透。綜上，作為重要的基礎(chǔ)設(shè)施，計算機硬件單元與架構(gòu)發(fā)展為構(gòu)造能力更強、可靠性更高的計算平臺，構(gòu)建先進、普惠的新型計算社會筑牢

21、基座支撐。計算原理的多路徑演進帶動算法能級躍升。計算原理囊括算法設(shè)計與分析、數(shù)字邏輯、計算復(fù)雜性理論等，其基本的核心是算法問題。當(dāng)前傳統(tǒng)計算面臨海量數(shù)據(jù)并發(fā)、非線性模式識別、數(shù)據(jù)加密等復(fù)雜問題亟待解決。而計算原理演進的三種路徑為解決上述問題提供了技術(shù)基座支撐。一是傳統(tǒng)硅基計算技術(shù)向類腦計算、高效能計算領(lǐng)域拓展。過去數(shù)十年間，計算技術(shù)演進一直處于線性發(fā)展階段，半導(dǎo)體工藝 制程始終遵循摩爾定律，但隨著人工智能等新技術(shù)的發(fā)展和 應(yīng)用逐漸興起，計算架構(gòu)正在從馮諾依曼架構(gòu)向多元化架 構(gòu)體系演進，高性能計算、量子計算、類腦計算等成為計算 新趨勢。二是集中式云計算向云下沉、邊緣計算延展。隨著 智能網(wǎng)聯(lián)汽車、

22、超高清視頻、機器人和機器人流程自動化、智慧城市管理等領(lǐng)域發(fā)展提速，集中式的云計算已難以滿足 海量數(shù)據(jù)的處理需求，通過邊緣計算節(jié)點進行數(shù)據(jù)初步處理、由云計算中心將算法下發(fā)到邊緣計算節(jié)點、將邊緣計算節(jié)點 作為云計算中心系統(tǒng)的延伸等邊緣計算處理方式，能夠?qū)崟r 有效處理海量數(shù)據(jù)，推動云端數(shù)據(jù)處理能力下沉，確保資源的彈性和最大化利用。三是量子、光子等前沿理論架構(gòu)成為計算新方向。以量子計算、光子計算等新型微粒子計算為代表的非馮體系計算技術(shù)逐步走向?qū)嵱?。谷歌宣稱實現(xiàn)“量子霸權(quán)”，大大增加了行業(yè)對超導(dǎo)路線和大規(guī)模量子計算實現(xiàn)步伐的樂觀預(yù)期。盡管量子計算的編程語言及生態(tài)發(fā)展仍需長期沉淀，量子糾錯和容錯計算仍需長

23、期技術(shù)攻堅，但其已在密碼破解、超大型金融計算等特定場景、領(lǐng)域展現(xiàn)出極為出色的性能表現(xiàn)，并開始逐步替代當(dāng)前計算方式和部分專用芯片。數(shù)據(jù)存儲與數(shù)據(jù)交互技術(shù)發(fā)展提升計算系統(tǒng)整體效能。數(shù)據(jù)存儲方面，隨著汞延遲線、穿孔卡片、磁帶、動態(tài)隨機存取內(nèi)存 DRAM、軟盤、硬盤、閃存等存儲介質(zhì)迭代升級，存儲密度、讀寫效率不斷提升，整體架構(gòu)向著高性能、高可靠、高擴展性逐步邁進。高端存儲架構(gòu)經(jīng)歷了從總線架構(gòu)向交換式架構(gòu)、矩陣直連架構(gòu)、分布式架構(gòu)、全共享交換式架構(gòu)的演進歷程。存算一體方面，通過縮短計算單元與存儲單元物理距離，將計算單元與存儲單元融為一體，并在“存算”單元上完成高能效并發(fā)運算，以增加帶寬、緩解數(shù)據(jù)搬移產(chǎn)生

24、的瓶頸。數(shù)據(jù)交互方面，主要包括單計算設(shè)備內(nèi)部的總線技術(shù)、高速數(shù)據(jù)接口、光交換技術(shù)和多計算設(shè)備間數(shù)據(jù)互通的以太網(wǎng)技術(shù)等。數(shù)據(jù)交互技術(shù)向著高速率、高帶寬、低延時的目標(biāo)不斷發(fā)展，在提高數(shù)據(jù)交換能力的同時持續(xù)提升計算系統(tǒng)的整體能效水平。（三）產(chǎn)業(yè)體系及指標(biāo)設(shè)計1、先進計算產(chǎn)業(yè)鏈先進計算產(chǎn)業(yè)鏈包括核心元器件層、整機層、基礎(chǔ)軟件層、平臺層、應(yīng)用層、數(shù)據(jù)層、理論層等七個層次，各層次之間的邏輯關(guān)系如下圖所示。其中，核心元器件層、整機層代表算力的部分，基礎(chǔ)軟件和平臺層代表算法的部分，算據(jù)層貫穿了算力、算法以及行業(yè)應(yīng)用。圖 1先進計算產(chǎn)業(yè)鏈賽迪智庫整理，2020 年 10 月2、先進計算產(chǎn)業(yè)未來指標(biāo)設(shè)計算力指標(biāo)。

25、二級指標(biāo)包括基礎(chǔ)算力指標(biāo)、先進計算生態(tài)應(yīng)用的企業(yè)數(shù)量、計算產(chǎn)業(yè)研發(fā)投入增加值、開展計算產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同創(chuàng)新的企業(yè)數(shù)量等。其中，基礎(chǔ)算力指算力基礎(chǔ)設(shè)施的計算能力總和，包括超級計算機算力、計算中心算力以及云服務(wù)外延計算環(huán)節(jié)等。計算公式：基礎(chǔ)算力=國內(nèi)超級計算機算力+計算中心服務(wù)器規(guī)模 服務(wù)器平均算力+邊緣算力（MEC）算據(jù)指標(biāo)。二級指標(biāo)為云服務(wù)發(fā)展指標(biāo)，主要表征數(shù)據(jù)計算公式：云服務(wù)支出占比=云服務(wù)支出總額/IT 基礎(chǔ)設(shè)施投資總額服務(wù)的提供能力。云服務(wù)支出包括兩部分，自建云的運營服務(wù)費用支出和全租賃云的費用支出。云服務(wù)包括軟件運營服務(wù)（SaaS）、平臺運營服務(wù)（PaaS）、基礎(chǔ)設(shè)施運營服務(wù)（IaaS）等三

26、層。表 1先進計算未來發(fā)展指標(biāo)設(shè)計算力指標(biāo)算據(jù)指標(biāo)行業(yè)應(yīng)用指標(biāo)人均算力指標(biāo)云服務(wù)發(fā)展指標(biāo)自建云的運營服務(wù)費用支出全租賃云的費用支出人工智能普及率人工智能創(chuàng)新平臺數(shù)量智能化企業(yè)占比先進計算生態(tài)應(yīng)用的企業(yè)數(shù)量開展計算產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同創(chuàng)新的企業(yè)數(shù)量云化比例上云率用云量計算產(chǎn)業(yè)研發(fā)投入增加值賽迪智庫整理，2020 年 10 月 全球超算 Top 500 取中國數(shù)值 近 6 年（參考我國服務(wù)器資產(chǎn)管理辦法）IDC 每年服務(wù)器出貨量 選取近 6 年主流芯片算力的平均值 近 6 年 IDC 每年服務(wù)器出貨量 運營商提供 國家統(tǒng)計局 C0207 相關(guān)數(shù)據(jù) 國家統(tǒng)計局相關(guān)數(shù)據(jù)（已在十三五信息化規(guī)劃中引用）行業(yè)應(yīng)用指標(biāo)

27、。二級指標(biāo)包括人工智能普及率、云化比例等，三級指標(biāo)包括人工智能創(chuàng)新平臺數(shù)量、智能化企業(yè)占比、上云率、用云量等。二、發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢發(fā)展先進計算對加快經(jīng)濟社會發(fā)展、重塑產(chǎn)業(yè)競爭優(yōu)勢具有重要戰(zhàn)略意義。從全球看，世界多國政府、高校、科研機構(gòu)、市場主體等正加速推進先進計算領(lǐng)域的基礎(chǔ)研究、應(yīng)用研究和前沿布局。從國內(nèi)看，我國先進計算產(chǎn)業(yè)在基礎(chǔ)理論方面、芯片技術(shù)方面、計算系統(tǒng)方面、企業(yè)布局方面已積累了一定量級的底層儲備，在大國大市場和國家治理現(xiàn)代化的背景下?lián)碛袕V闊的市場空間。（一）全球先進計算發(fā)展?fàn)顩r1、從驅(qū)動因素看，數(shù)據(jù)增長和行業(yè)需求提供內(nèi)外動力在 5G、人工智能、物聯(lián)網(wǎng)、云計算等技術(shù)融合發(fā)展的背景下，全球

28、數(shù)據(jù)量正在迎來新一輪的爆發(fā)式增長。全球非傳統(tǒng)及非結(jié)構(gòu)化的數(shù)據(jù)正在數(shù)量、種類上相互疊加、交錯、倍增，形成多維度、多層次、多向度的數(shù)據(jù)網(wǎng)。據(jù) IDC 預(yù)測，全球數(shù)據(jù)流量將從 2018 年的 33ZB 增長至 2025 年的 175ZB（澤字節(jié)）。與此同時，應(yīng)用場景的多樣化將使得數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)處理需求呈指數(shù)級增長。物聯(lián)網(wǎng)方面，將傳統(tǒng)的人與人之間的連接擴展到萬物互聯(lián)的同時，其數(shù)據(jù)的海量性、多態(tài)性、異構(gòu)性、時效性對邊緣計算提出了更高的要求。人工智能方面，對于計算力的需求加速提升，遠遠超出了通用計算技術(shù)的發(fā)展水平，GPU、NPU、眾核、FPGA、ASIC等異構(gòu)計算技術(shù)也因此得到了快速發(fā)展。數(shù)據(jù)和

29、算力需求的飛速增長驅(qū)動先進計算產(chǎn)業(yè)加速演進。VR/AR、自動駕駛等新興應(yīng)用方面，在給用戶帶來全新體驗的同時，也對海量數(shù)2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020E 2021E 2022E 2023E 2024E 2025E160140120100806040200175200180據(jù)的實時處理能力和交互時延提出了更高的要求。圖 2全球數(shù)據(jù)圈規(guī)模（ZB）賽迪智庫整理，2020 年 10 月2、從技術(shù)創(chuàng)新看，材料、架構(gòu)、軟件等多路演進并行當(dāng)前，晶體管尺寸與密度已逼近極限，經(jīng)典計算系統(tǒng)通過工藝制程的微縮提升性能的空間有限。未來先進計算將從體系結(jié)構(gòu)上進行創(chuàng)

30、新，從材料、架構(gòu)、軟件等方向多路徑演進。具體來說，數(shù)據(jù)中心算力多樣化成為趨勢，通用化、專業(yè)化計算芯片將并行發(fā)展。傳統(tǒng)以 CPU 為中心的架構(gòu)難以滿足海量數(shù)據(jù)處理的要求，系統(tǒng)架構(gòu)將向以內(nèi)存為中心演進，存內(nèi)計算技術(shù)已經(jīng)歷分布式緩存、內(nèi)存數(shù)據(jù)網(wǎng)格、分布式內(nèi)存數(shù)據(jù)庫和高性能、集成化、分布式內(nèi)存平臺等四大發(fā)展階段?；A(chǔ)計算模式圍繞多核并行、異構(gòu)并行、邊緣計算等體系架構(gòu)創(chuàng)新而演進。軟硬系統(tǒng)垂直整合成為現(xiàn)下主流廠商布局焦點，通過軟件硬件的協(xié)同，提升系統(tǒng)應(yīng)用性能。圖 3先進計算演進路徑賽迪智庫整理，2020 年 10 月3、從政策環(huán)境看，發(fā)達國家多維度支持手段引導(dǎo)發(fā)力美國長時間以來在量子計算、超級計算、類腦計

31、算和異構(gòu)計算等前沿領(lǐng)域出臺多項國家級戰(zhàn)略。其國家戰(zhàn)略計算計劃制定了先進計算產(chǎn)業(yè)的發(fā)展框架，用以改善計算基礎(chǔ)設(shè)施，建立持久的多部門協(xié)同合作關(guān)系，確保美國在此領(lǐng)域保持領(lǐng)先地位。歐盟利用“地平線”計劃，將先進計算視為戰(zhàn)略布局的重點并制定了多維度舉措。英國將先進計算置于重要發(fā)展地位并構(gòu)建了長期穩(wěn)定的資助體系，不斷優(yōu)化基礎(chǔ)條件和研發(fā)環(huán)境，從戰(zhàn)略方向、科研基礎(chǔ)、產(chǎn)業(yè)生態(tài)、企業(yè)支持、人才儲備進行長期穩(wěn)固布局。日本將先進計算納入重點支持的高新科技領(lǐng)域，在國家層面開展統(tǒng)一協(xié)調(diào)的研發(fā)部署，發(fā)布多個重點支持項目。表 2發(fā)達國家先進計算產(chǎn)業(yè)政策布局情況國家技術(shù)領(lǐng)域相關(guān)政策措施美國量子科技2018 年底通過了為期 10

32、 年的“國家量子計劃法案”，并明確授權(quán)美國能源部（DOE）、美國國家科學(xué)基金會（NSF）及國家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究院（NIST）在 20192022 年內(nèi)投入約 12.5 億美元，推進量子通信、量子計算機和超精密量子傳感器三大領(lǐng)域的發(fā)展。2020 年 2 月發(fā)布了美國量子網(wǎng)絡(luò)戰(zhàn)略構(gòu)想，提出美國將開辟由量子計算機和相關(guān)設(shè)備組成的量子互聯(lián)網(wǎng)，使量子互聯(lián)網(wǎng)成為推動經(jīng)濟增長和提高生活質(zhì)量的最強引擎。人工智能2018 年，白宮成立了人工智能專門委員會，負責(zé)協(xié)調(diào)各政府機構(gòu)針對自動化系統(tǒng)研發(fā)、生物識別技術(shù)、計算機視覺和機器人等相關(guān)領(lǐng)域的投資計劃。2018 年 7 月，美國國防部（Department of Def

33、ense，DOD）成立聯(lián)合人工智能中心，預(yù)計 5 年內(nèi)投入 17 億美元以服務(wù)美國國防部的各種軍事任務(wù)和商業(yè)應(yīng)用。2018 年 9 月，美國國防高級研究計劃局（Defense Advanced Research Projects Agency，DARPA）宣布投入 20 億美元開發(fā)第三代人工智能技術(shù)，推動相關(guān)新技術(shù)在軍事上的運用；成立了人工智能國家安全委員會，負責(zé)審查人工智能相關(guān)技術(shù)的進展及倫理道德問題。2019 年 6 月，美國發(fā)布最新版的國家人工智能研發(fā)戰(zhàn)略規(guī)劃，強調(diào)對人工智能基礎(chǔ)研究的長期投資，以保持美國在人工智能領(lǐng)域的全球領(lǐng)先地位。高性能計算2016 年發(fā)布了國家戰(zhàn)略計算計劃戰(zhàn)略規(guī)劃，

34、旨在增強建模、數(shù)值模擬和數(shù)據(jù)分析技術(shù)融合，實現(xiàn)百億億次計算能力。2019 年 5 月，DOE 宣布將在 2021 年建成世界上最快的超級計算機，峰值運算可達每秒 1.5 百億億次。2019 年 11 月，美國白宮科學(xué)技術(shù)政策辦公室（OSTP）在 2016 年版本的基礎(chǔ)上發(fā)布更新版國家戰(zhàn)略性計算計劃：引領(lǐng)未來計算，側(cè)重于計算機硬件、軟件和整體基礎(chǔ)設(shè)施，目標(biāo)是開拓數(shù)字和非數(shù)字計算的新領(lǐng)域，開發(fā)、擴展和推進計算基礎(chǔ)架構(gòu)和生態(tài)系統(tǒng)，建立和擴大合作伙伴關(guān)系，以支持美國計算的未來。網(wǎng)絡(luò)空間與安全科技2018 年 5 月，美國國土安全部（DHS）發(fā)布網(wǎng)絡(luò)安全戰(zhàn)略，確定了國土安全部未來五年將致力于培育更加安全

35、和更具彈性的網(wǎng)絡(luò)生態(tài)系統(tǒng)。2018 年 8 月，美國通過2019 年國防授權(quán)法案，確立了國防部在網(wǎng)絡(luò)行動中的主導(dǎo)作用，提高了國防部發(fā)起軍事網(wǎng)絡(luò)行動的自由度，并明確將俄羅斯、中國、朝鮮、伊朗列為敵人。2019 年 12 月，DARPA 發(fā)布保障國家安全的突破性技術(shù)和新能力2019 年戰(zhàn)略框架文件，將網(wǎng)絡(luò)威懾與防御列為捍衛(wèi)國土安全方面的重點關(guān)注內(nèi)容，明確將重點關(guān)注網(wǎng)絡(luò)空間可視化技術(shù)、針對惡意網(wǎng)絡(luò)行為的增強歸因、檢測并抵御網(wǎng)絡(luò)攻擊的自動化工具開發(fā)等。2019 年 12 月，美國國家科學(xué)技術(shù)委員會（NSTC）發(fā)布了最新版本的聯(lián)邦網(wǎng)絡(luò)空間安全研發(fā)戰(zhàn)略計劃，確定網(wǎng)絡(luò)安全研發(fā)投入的總體新方向包括網(wǎng)絡(luò)空間安全

36、對用戶的影響、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)全面實時維護和管理、網(wǎng)絡(luò)有效響應(yīng)，并點明人工智能、量子信息科學(xué)、可信的分布式數(shù)字基礎(chǔ)設(shè)施、隱私、安全硬件和軟件、教育和勞動力發(fā)展 6 個優(yōu)先重點研發(fā)領(lǐng)域。國家技術(shù)領(lǐng)域相關(guān)政策措施未來 信息通訊美國國防部在 2018 年 12 月和 2019 年 12 月總計發(fā)布了 4 個 5G 技術(shù)提案，包括智能倉庫和資產(chǎn)管理、5G 動態(tài)頻譜共享、增強現(xiàn)實/虛擬現(xiàn)實和 5G 智能倉庫網(wǎng)絡(luò)，以便更好地利用高速無線網(wǎng)絡(luò)。新美國安全中心（CNAS）在 2019 年 11 月發(fā)布的保障美國 5G 未來：美國政策面臨的競爭挑戰(zhàn)和思考報告中指出，美國 5G 發(fā)展與中國相比可能處于弱勢，并建議重新制定

37、 5G 領(lǐng)域的競爭策略，將 5G 技術(shù)作為中美在第四次工業(yè)革命中的基礎(chǔ)性競爭力。2019 年 3 月，美國商業(yè)航天公司 OneWeb 成功發(fā)射了 6 顆互聯(lián)網(wǎng)衛(wèi)星。2019 年 5 月，美國SpaceX 公司成功將首批 60 顆星座衛(wèi)星送入太空，預(yù)計總計發(fā)射 3.2 萬顆星座衛(wèi)星的“星鏈計劃”正式啟動并得到美國聯(lián)邦政府通訊委員會（FCC）批準(zhǔn)，截至 2020 年 2 月 16日，該計劃已完成 5 次發(fā)射、300 顆星座衛(wèi)星的組網(wǎng)。2019 年 6 月，美國國家航空航天局等在近地軌道部署全球最大芯片級微型衛(wèi)星群 ChipSats，由105 顆郵票大小衛(wèi)星組成。此外，亞馬遜“柯伊伯項目”太空互聯(lián)網(wǎng)

38、計劃準(zhǔn)備把 3236 顆衛(wèi)星發(fā)射入軌，為全球提供低延遲、高速度的太空互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)。納米科技和新材料制造2001 年，實施美國國家納米技術(shù)計劃（National Nanotechnology Initiative，NNI），部署了 “材料基因組計劃”，并通過建設(shè)制造業(yè)創(chuàng)新研究所、材料創(chuàng)新平臺、能源材料網(wǎng)絡(luò)等舉措，積極推動材料科學(xué)技術(shù)的發(fā)展。2011 年，出臺“先進制造伙伴計劃”。2012 年，發(fā)布“國家制造業(yè)創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)（NNMI）計劃”，大力推進了制造業(yè)創(chuàng)新研究中心建設(shè)?？茖W(xué)與技術(shù)大數(shù)據(jù)2012 年 3 月，美國啟動“大數(shù)據(jù)研發(fā)計劃”，致力于提高從海量數(shù)據(jù)中提取知識和觀點的能力，以加速科學(xué)發(fā)現(xiàn)。20

39、14 年 10 月，美國網(wǎng)絡(luò)與信息技術(shù)研發(fā)計劃（NITRD）發(fā)布國家大數(shù)據(jù)研發(fā)計劃（草案）。2016 年 5 月，美國再次發(fā)布聯(lián)邦大數(shù)據(jù)研發(fā)戰(zhàn)略計劃，其目的是為在數(shù)據(jù)科學(xué)、數(shù)據(jù)密集型應(yīng)用、大規(guī)模數(shù)據(jù)管理與分析領(lǐng)域開展和主持各項研發(fā)工作的各聯(lián)邦機構(gòu)提供一套相互關(guān)聯(lián)的大數(shù)據(jù)研發(fā)戰(zhàn)略，維持美國在數(shù)據(jù)科學(xué)和創(chuàng)新領(lǐng)域的競爭力。2019 年 12 月，美國管理和預(yù)算辦公室（OMB）發(fā)布聯(lián)邦數(shù)據(jù)戰(zhàn)略與 2020 年行動計劃，其核心目標(biāo)就是對數(shù)據(jù)的關(guān)注由技術(shù)轉(zhuǎn)向資產(chǎn)，將數(shù)據(jù)作為戰(zhàn)略資源開發(fā)。歐盟量子科技“地平線 2020”計劃（20142020）、“地平線歐洲”計劃（20212027），通過支持量子通信與量子

40、計算相關(guān)項目實現(xiàn)量子科技從基礎(chǔ)研究向基礎(chǔ)設(shè)施的發(fā)展演進。2018 年 10 月，啟動投資 10 億歐元的“量子技術(shù)旗艦計劃”，致力于通過量子通信、計算、模擬、傳感四方面的短期及中長期發(fā)展實現(xiàn)原子量子時鐘、量子傳感器、城際量子通信、量子模擬器、量子互聯(lián)網(wǎng)和泛在量子計算機等的重大應(yīng)用。2019 年 9 月，歐盟發(fā)布歐盟量子技術(shù)與量子互聯(lián)網(wǎng)報告，從通信、模擬、傳感和計算四個角度描繪了未來量子互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展藍圖，最終目標(biāo)是建成量子網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)分布式量子計算機和量子傳感器的互聯(lián)。人工智能2018 年 4 月，發(fā)布歐盟人工智能報告，描述了歐盟在國際人工智能競爭中的地位，并制定了 “歐盟人工智能行動計劃”，提出

41、三大目標(biāo)：重視技術(shù)研發(fā)和應(yīng)用、應(yīng)對人工智能帶來的社會經(jīng)濟變革、制定倫理和法律框架。同期，歐盟成員國簽署人工智能合作宣言，計劃在 20182020 年間投入 200 億歐元，升級教育和培訓(xùn)體系。高性能計算2017 年 3 月，成立針對世界級綜合性高性能計算基礎(chǔ)設(shè)施的“歐洲高性能計算共同計劃（EuroHPC）”，開發(fā)百億億次計算機。新建 10 家面向高性能計算的卓越中心，以促進即將出現(xiàn)的百億億次計算和極限性能計算的使用。設(shè)立了以產(chǎn)業(yè)界為主導(dǎo)的開放平臺ETP4HPC，旨在明確歐盟高性能計算技術(shù)生態(tài)系統(tǒng)的研發(fā)優(yōu)先項，制定并持續(xù)更新高性能計算戰(zhàn)略研究議程。2018 年 1 月，歐盟宣布投入 10 億歐元

42、在 2023 年前研制完成兩套E 級超算系統(tǒng)，扭轉(zhuǎn)超算研發(fā)落國家技術(shù)領(lǐng)域相關(guān)政策措施后中美的局面。2018 年 3 月，歐盟委員會宣布推出歐洲處理器計劃（EPI），為其百億億次系統(tǒng)協(xié)同設(shè)計和開發(fā)一款自主知識產(chǎn)權(quán)的低功耗處理器。2018 年 11 月，歐盟新成立的資助機構(gòu)歐洲高性能計算聯(lián)合執(zhí)行體正式開始運行，將更好地促進超算和數(shù)據(jù)基礎(chǔ)的建設(shè)。網(wǎng)絡(luò)空間與安全科技2019 年 9 月，發(fā)布的建設(shè)強大的網(wǎng)絡(luò)安全手冊，歐洲的網(wǎng)絡(luò)安全市場達到 1300 億歐元，共有 6 萬余家網(wǎng)絡(luò)安全企業(yè)、660 余家網(wǎng)絡(luò)安全專業(yè)機構(gòu)，網(wǎng)絡(luò)安全、信任和隱私是歐洲數(shù)字單一市場繁榮的基礎(chǔ)。2019 年 12 月，歐盟委員會發(fā)

43、布歐盟網(wǎng)絡(luò)安全分類指南提案，對歐盟的網(wǎng)絡(luò)安全術(shù)語的概念及分類、網(wǎng)絡(luò)安全環(huán)境、應(yīng)用領(lǐng)域及相關(guān)研究進行了清晰的定義，目標(biāo)是幫助歐盟發(fā)展網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)和保持產(chǎn)業(yè)競爭力。未來信息通訊2019 年 4 月，歐洲航天局（ESA）與歐盟委員會簽訂歐洲量子通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)協(xié)議，將開發(fā)用于泛歐洲量子通信基礎(chǔ)設(shè)施的衛(wèi)星系統(tǒng)。納米科技和新材料制造“地平線 2020”計劃布局材料高通量計算、材料高通量制備與表征、專用數(shù)據(jù)庫及其平臺建設(shè)。2018 年，發(fā)布“地平線歐洲”計劃也將先進材料和納米技術(shù)作為六大關(guān)鍵使能技術(shù)之一，重點設(shè)計具有新特性和功能的材料，包括生物材料、納米材料、二維材料、智能材料等?？茖W(xué)與技術(shù)大數(shù)據(jù)2014 年

44、 10 月，建立大數(shù)據(jù)價值公私合作伙伴關(guān)系（BDV PPP），促進大數(shù)據(jù)研究與創(chuàng)新及相關(guān)社區(qū)建設(shè)，為繁榮歐洲的數(shù)據(jù)驅(qū)動型經(jīng)濟奠定基礎(chǔ)?！暗仄骄€ 2020”計劃預(yù)計在 20162020 年向BDV PPP 投資 5 億歐元，而私營行業(yè)合作伙伴的投資將超過 20 億歐元。歐盟啟動了“數(shù)據(jù)價值鏈戰(zhàn)略計劃”，極大地增強了高質(zhì)量數(shù)據(jù)的廣泛可獲取性，實現(xiàn)了歐盟內(nèi)數(shù)據(jù)的自由流動性。2014 年，發(fā)布數(shù)據(jù)驅(qū)動經(jīng)濟戰(zhàn)略。2017 年，發(fā)布打造歐洲數(shù)據(jù)經(jīng)濟報告，持續(xù)推進數(shù)據(jù)戰(zhàn)略。2020 年 2 月，歐盟委員會發(fā)布歐洲數(shù)據(jù)戰(zhàn)略，其長期愿景是致力于建立單一的歐洲數(shù)據(jù)空間，投資下一代技術(shù)、基礎(chǔ)設(shè)施和技能，支持創(chuàng)建歐洲

45、數(shù)據(jù)池，建設(shè)數(shù)據(jù)驅(qū)動的生態(tài)系統(tǒng)。英國量子科技2014 年，啟動國家量子技術(shù)計劃。2015 年，發(fā)布量子技術(shù)國家戰(zhàn)略，指導(dǎo)未來 20 年英國量子科技的發(fā)展。英國第一期（20142019）國家量子技術(shù)計劃已經(jīng)結(jié)束，總計投入了 2.7 億英鎊；第二期計劃在2019 年末啟動，計劃投資 3.15 億英鎊，重點支持相關(guān)創(chuàng)新中心的發(fā)展，包括為產(chǎn)業(yè)提供共享設(shè)施、聚集研究人員、支持基礎(chǔ)研究、人才技能培訓(xùn)等。人工智能2017 年 10 月，英國發(fā)布在英國發(fā)展人工智能報告，提出了數(shù)據(jù)獲取、人才培養(yǎng)、研究轉(zhuǎn)化和行業(yè)發(fā)展等四個促進人工智能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的建議。2018 年 4 月，英國發(fā)布產(chǎn)業(yè)戰(zhàn)略：人工智能領(lǐng)域行動政策文件

46、，進一步制定政府和業(yè)界有關(guān)人工智能技術(shù)的具體行動措施。高性能計算2011 年，英國政府投資 15800 萬英鎊用于高性能技術(shù)基礎(chǔ)建設(shè)。網(wǎng)絡(luò)空間與安全科技2009 年 6 月發(fā)布英國網(wǎng)絡(luò)安全戰(zhàn)略：網(wǎng)絡(luò)空間的安全、可靠性和可恢復(fù)性，用以指導(dǎo)和加強國家的網(wǎng)絡(luò)安全建設(shè)。2011 年 11 月，英國政府發(fā)布第二版國家網(wǎng)絡(luò)安全戰(zhàn)略英國網(wǎng)絡(luò)安全戰(zhàn)略：保護和促進數(shù)字世界中的英國，同時啟動了NCSP。2015 年 11 月，英國政府發(fā)布2015 年國家安全戰(zhàn)略、戰(zhàn)略防御與安全評估：安全繁榮的英國，確認網(wǎng)絡(luò)安全風(fēng)險仍是英國經(jīng)濟和國家安全的一級威脅，并且這種威脅的規(guī)模和復(fù)雜性正在增加。國家技術(shù)領(lǐng)域相關(guān)政策措施201

47、6 年 11 月，英國政府發(fā)布第三版國家網(wǎng)絡(luò)安全戰(zhàn)略2016-2021 年國家網(wǎng)絡(luò)安全戰(zhàn)略，明確了 2021 年網(wǎng)絡(luò)安全的愿景目標(biāo)以及未來 5 年的行動方案等事項。未來信息通訊2017 年 3 月，英國文化、媒體及體育部發(fā)布下一代移動通信技術(shù):英國 5G 戰(zhàn)略。科學(xué)與技術(shù)大數(shù)據(jù)2012 年，英國便將大數(shù)據(jù)作為八大前瞻性技術(shù)領(lǐng)域之首，一次性投入 1.89 億英鎊用于相關(guān)科研與創(chuàng)新，在八大領(lǐng)域投入總額中占比高達 38.6，遠超其余七個領(lǐng)域。隨后，英國將全方位構(gòu)建數(shù)據(jù)能力上升為國家戰(zhàn)略。2013 年，發(fā)布把握數(shù)據(jù)帶來的機遇：英國數(shù)據(jù)能力戰(zhàn)略規(guī)劃，提出人力資本（研發(fā)人才與善于運用數(shù)據(jù)的民眾）、基礎(chǔ)設(shè)施

48、和軟硬件開發(fā)能力，以及豐富開放的數(shù)據(jù)資產(chǎn)是發(fā)展大數(shù)據(jù)的核心。2017 年，發(fā)布數(shù)字戰(zhàn)略 2017工業(yè)戰(zhàn)略：建設(shè)適應(yīng)未來的英國等，希望到 2025 年數(shù)字經(jīng)濟對本國經(jīng)濟總量的貢獻值可達 2000 億英鎊，積極應(yīng)對脫歐可能帶來的經(jīng)濟增速放緩的挑戰(zhàn)。2018 年 4 月，英國發(fā)布工業(yè)戰(zhàn)略：人工智能報告，立足引領(lǐng)全球人工智能和大數(shù)據(jù)發(fā)展，從鼓勵創(chuàng)新、培養(yǎng)和集聚人才、升級基礎(chǔ)設(shè)施、優(yōu)化營商環(huán)境以及促進區(qū)域均衡發(fā)展等五大維度提出一系列實實在在的舉措。日本量子科技2016 年 1 月，日本政府在第五期科學(xué)技術(shù)基本計劃中把量子技術(shù)稱為創(chuàng)造新價值的核心優(yōu)勢基礎(chǔ)技術(shù)。2017 年 2 月，日本量子科技委員會發(fā)表的

49、關(guān)于量子科學(xué)技術(shù)的最新推動方向報告提出了未來應(yīng)重點發(fā)展量子信息處理和通信、量子測量、傳感器和影像技術(shù)、最尖端光電和激光技術(shù)等方向。 2018 年 3 月，日本文部省發(fā)布量子飛躍旗艦計劃（Q-LEAP），主要涉及量子信息處理（量子模擬、量子計算機等）、量子測量和傳感器、下一代激光技術(shù)三大技術(shù)領(lǐng)域，旨在資助日本光量子科學(xué)的研究活動。2019 年 12 月，日本和美國簽署了東京量子合作聲明，計劃聯(lián)合培養(yǎng)專業(yè)人才，共享設(shè)施、數(shù)據(jù)與方法等。2020 年 1 月，日本統(tǒng)合創(chuàng)新戰(zhàn)略推進會議發(fā)布量子技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略（最終報告），稱日本將制定面向未來 1020 年“量子技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略”，旨在國家層面開展統(tǒng)一協(xié)調(diào)的研發(fā)

50、活動。人工智能2017 年 3 月，日本人工智能技術(shù)戰(zhàn)略委員會發(fā)布的人工智能技術(shù)戰(zhàn)略中闡述了日本人工智能產(chǎn)業(yè)化發(fā)展路線圖，包括三個階段：數(shù)據(jù)驅(qū)動的人工智能利用和應(yīng)用（至 2020 年）；公開使用人工智能技術(shù)和數(shù)據(jù)（2020 至 2025 或至 2030 年）；建立基于多領(lǐng)域連通的人工智能生態(tài)系統(tǒng)。2019 年 6 月，日本發(fā)布人工智能戰(zhàn)略 2019，確立了三大戰(zhàn)略目標(biāo)，即具有世界頂尖人才培養(yǎng)與吸引能力、引領(lǐng)全球工智能技術(shù)研發(fā)、引領(lǐng)全球人工智能產(chǎn)業(yè)。高性能計算2018 年，日本開始投入 1100 億日元，資助日本理化學(xué)研究所和富士通公司（自籌 200 億日元），計劃在 2021 年投入運行日本下

51、一代超級計算機，把運算速度提高至目前全球最快超級計算機的10 倍左右，也力爭建成全球最快的超級計算機。網(wǎng)絡(luò)空間與安全科技日本對網(wǎng)絡(luò)安全領(lǐng)域的投入也急劇增長，2019 財年為網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域相關(guān)的國防預(yù)算分配了 180 億日元，與 2018 財年相比增幅高達 64。未來信息通訊2020 年 1 月，日本推出了到 2030 年實現(xiàn) 6G 技術(shù)的綜合戰(zhàn)略，目標(biāo)是用 10 年時間，改變 5G 研發(fā)上不占優(yōu)勢的現(xiàn)狀并在 6G 上實現(xiàn)反超。納米科技和新材料制造2018 年 6 月，日本發(fā)布的納米技術(shù)和材料科學(xué)技術(shù)研發(fā)戰(zhàn)略（草案）指出，納米和材料領(lǐng)域可能會利用人工智能、物聯(lián)網(wǎng)和大數(shù)據(jù)技術(shù)來加速新材料開發(fā)，其發(fā)展將影

52、響未來社會的形態(tài)，帶來社會性變革。國家技術(shù)領(lǐng)域相關(guān)政策措施科學(xué)與技術(shù)大數(shù)據(jù)2013 年 6 月，日本公布創(chuàng)建最尖端 IT 國家宣言，闡述了 20132020 年以發(fā)展開放公共數(shù)據(jù)和大數(shù)據(jù)為核心的日本新 IT 國家戰(zhàn)略。日本大數(shù)據(jù)戰(zhàn)略以務(wù)實的應(yīng)用開發(fā)為主，尤其是與能源、交通、醫(yī)療、農(nóng)業(yè)等傳統(tǒng)行業(yè)相關(guān)的大數(shù)據(jù)應(yīng)用開發(fā)。賽迪智庫整理，2020 年 10 月4、從競爭態(tài)勢看，跨國巨頭爭相加大投入搶灘布局以算力、算法、算據(jù)為核心的先進計算將打造企業(yè)發(fā)展的新動能，各國科技巨頭加大研發(fā)投入、搶灘布局。先進計算產(chǎn)業(yè)以應(yīng)用為導(dǎo)向，邊緣計算等高通量計算技術(shù)方興未艾?？萍季揞^、設(shè)備制造商等紛紛推出邊緣計算解決方案，

53、英特 爾布局了從云、網(wǎng)絡(luò)到邊緣的智能技術(shù)；BlackBerry 和 AWS聯(lián)手創(chuàng)建邊緣到云平臺，為自動駕駛汽車提供邊緣計算功能。巨頭通過制程迭代、AI 加速技術(shù)助推算力崛起。英特爾宣布 推出 Tiger Lake 處理器支撐高性能計算需求；AMD 宣布推出的下一代基于 RDNA 的高端 GPU，擁有更高的帶寬內(nèi)存設(shè)計和計算能力?？萍季揞^進軍自動駕駛，通過 AI 計算實現(xiàn)云端控制。高通首發(fā) Snapdragon Ride，該平臺通過云端 AI計算，實現(xiàn)車道保持、交通標(biāo)志識別、高速公路自動駕駛等云端控制功能。量子計算等高性能計算技術(shù)向應(yīng)用方向“挪步”。谷歌宣布實現(xiàn)量子霸權(quán)；IBM 宣布擴張Q Ne

54、twork 以推進量子計算，計劃安裝首批 IBM Q System One 商業(yè)通用量子計算機，以推動量子計算的應(yīng)用落地，諸如，在應(yīng)對全球氣候變暖問題中尋找新的碳捕獲材料、為動力電池的節(jié)能問題尋找更適合的化學(xué)反應(yīng)等。圖 4先進計算企業(yè)加速布局賽迪智庫整理，2020 年 10 月5、從滲透路徑看，信息領(lǐng)域單點場景向各行業(yè)多元布局延伸隨著物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、大數(shù)據(jù)等新興技術(shù)的發(fā)展，先進計算正進一步與各個產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域交互融合，已在金融、醫(yī)療、教育、零售、工業(yè)、交通、娛樂等諸多領(lǐng)域深度滲透。在智能變革的驅(qū)使下，傳統(tǒng)行業(yè)紛紛開始擁抱先進計算，相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)研究和應(yīng)用不斷提速，未來將在化學(xué)反應(yīng)、材料設(shè)計、藥物合

55、成、密碼破譯、大數(shù)據(jù)分析、機器學(xué)習(xí)、軍事氣象、核武器研究等方面起到?jīng)Q定性作用，產(chǎn)生顛覆性影響。盡管先進計算具有極強的產(chǎn)業(yè)帶動作用，但是隨著傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的智能化實踐逐步深入，單點應(yīng)用的模式將難以滿足用戶的智能化預(yù)期，先進計算技術(shù)需要圍繞應(yīng)用場景需求進一步下沉，通過產(chǎn)業(yè)智能化重塑與實體經(jīng)濟深度融合，完成從供給側(cè)的技術(shù)驅(qū)動導(dǎo)向轉(zhuǎn)向需求側(cè)的場景化應(yīng)用主導(dǎo)轉(zhuǎn)型。圖 5先進計算多元化布局延伸（二）我國先進計算發(fā)展?fàn)顩r賽迪智庫整理，2020 年 10 月1、從發(fā)展階段看，技術(shù)躍升條件初步具備近年來，我國數(shù)據(jù)環(huán)境在各類應(yīng)用場景爆發(fā)之下發(fā)生深刻變化，海量數(shù)據(jù)向異構(gòu)化、多?；?、泛在化等形態(tài)演進發(fā)展，傳統(tǒng)的計算技術(shù)已難

56、以滿足未來以云化、邊緣化、移動化、智能化為特征的計算需求，新環(huán)境、新形勢、新變化對計算產(chǎn)業(yè)提出了更高的發(fā)展要求。與此同時，以中芯國際、長江存儲為代表的底層硬件企業(yè)，以華為、中興、浪潮等為代表的計算整機企業(yè)，以百度、地平線、小馬智行等為代表的計算應(yīng)用企業(yè)，以國盾量子、本源量子、寒武紀(jì)等為代表的前沿計算技術(shù)企業(yè)經(jīng)過多年的技術(shù)積累，在各自領(lǐng)域深耕自主創(chuàng)新，著力打造技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，構(gòu)建新的應(yīng)用模式，逐步成為我國計算產(chǎn)業(yè)的主力軍。圖 6企業(yè)技術(shù)躍升條件具備賽迪智庫整理，2020 年 10 月2、從競爭態(tài)勢看，部分領(lǐng)域躋身領(lǐng)先行列我國近年來在人工智能、高性能計算、量子計算等方面，先后取得了一批原創(chuàng)成果，相關(guān)領(lǐng)域

57、方向躋身世界先進行列。人工智能方面，據(jù)胡潤研究院數(shù)據(jù)，我國在計算機視覺、自 然語言處理、機器學(xué)習(xí)等人工智能的主要領(lǐng)域?qū)＠暾埧偭?均居世界第一。高性能計算方面，其在國家科研體系中居于 基礎(chǔ)性的地位，我國在高性能計算機研制方面也取得了長足進展，性能指標(biāo)達到世界領(lǐng)先，今年公布的高性能計算百強中，神威太湖之光和天河二號高性能計算系統(tǒng)位列全球高性能計算 500 強的第 4 和第 5 位。量子計算方面，我國科學(xué)家做出了一系列開創(chuàng)性工作，中科大潘建偉團隊預(yù)計今年實現(xiàn) 60 量子比特、99.5保真度的超導(dǎo)量子系統(tǒng)，十年期目標(biāo)預(yù)計將達到一百萬比特量子計算機，與國際一流水平保持一致。表 3超級計算機全球排名排名

58、國家廠商超級計算機1日本富士通Fugaku（富岳）2美國IBMSummit3美國IBMSierra4中國國家并行計算機工程技術(shù)研究中心神威 太湖之光5中國國防科大TH-2 天河二號6意大利DELL EMCHPC57美國NvidiaSelene8美國CrayFrontera9意大利富士通Marconi-10010瑞士聯(lián)想Piz Daint賽迪智庫整理，2020 年 10 月3、從市場潛力看，規(guī)模帶動效應(yīng)逐步釋放我國具有全球體量最大、用戶最活躍的數(shù)據(jù)市場和以自動駕駛、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、智能制造等為代表的龐大的應(yīng)用市場。新基建、“內(nèi)外雙循環(huán)”等政策也帶來巨大市場需求，市場引導(dǎo)金融機構(gòu)、互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)等優(yōu)

59、勢資源投入，逐步建立產(chǎn)業(yè)公共服務(wù)平臺和創(chuàng)新中心，完善安全可靠的先進計算產(chǎn)業(yè)鏈關(guān)鍵環(huán)節(jié)。此外，新冠疫情防控下的各類場景讓生產(chǎn)生活從線下轉(zhuǎn)移至線上，在線教育、遠程會議、在線醫(yī)療、社交電商等數(shù)字經(jīng)濟業(yè)態(tài)迎來了快速發(fā)展的新契機，也為先進計算帶來更多發(fā)展機遇。4、從生態(tài)構(gòu)建看，自主演進架構(gòu)生態(tài)加速形成在國內(nèi)計算產(chǎn)業(yè)中，市場上主流的芯片架構(gòu)有 X86、ARM、RISC-V 和 MIPS 等，并在市場條件成熟前提下，形成適度收斂。X86 架構(gòu)在技術(shù)性能和應(yīng)用生態(tài)上具有顯著優(yōu)勢，基于 X86 處理器市場份額已達 96%，其臺式機、筆記本電腦、服務(wù)器市場份額分別為 82%、84%、96%。我國海光、兆芯等企業(yè)已

60、基于 X86 架構(gòu)自主研發(fā)了 CPU 核、IP 核、整機等系列產(chǎn)品，構(gòu)建了相應(yīng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。ARM 架構(gòu)在移動端和低功耗領(lǐng)域性能突出，IP 授權(quán)模式已經(jīng)趨于完善，市場應(yīng)用規(guī)模愈發(fā)壯大。當(dāng)前我國基于 ARM 架構(gòu)的主流生態(tài)包括鯤鵬和 PK 生態(tài)，并形成了系列區(qū)域性面向諸多行業(yè)領(lǐng)域的服務(wù)器、PC 整機品牌，應(yīng)用推廣密集落地，生態(tài)布局方興未艾，呈“軍團式”興起態(tài)勢。RISC-V 架構(gòu)具有模塊化的特點和強大的擴展能力，能夠根據(jù)應(yīng)用需求選擇合適的功能指令集，主要應(yīng)用于智能穿戴設(shè)備。國內(nèi)中科院計算所、阿里平頭哥、君正、大魚半導(dǎo)體等企業(yè)已經(jīng)針對 RISC-V 進行戰(zhàn)略布局，推動RISC-V 產(chǎn)業(yè)生態(tài)快速發(fā)展。表