NSFC信息科學基礎研究概況及戰(zhàn)略思考課件

信息科學與技術

基礎研究概況和重要領域

(ZhiyongLIU)國家自然科學基金委員會信息科學部(DirectorateofInformationSciences,NSFC)2006年2月15日1,概要介紹

1-1,國家自然科學基金委員會資助基礎研究科學和技術成果，人才培養(yǎng)經(jīng)費來源組織結構國家自然科學基金委員會數(shù)理科學部人事局化學科學部生命科學部地球科學部工程與材料科學部信息科學部委辦公室計劃局政策局國際合作局管理科學部財務局紀檢監(jiān)督局綜合處科學處科學處………………國家自然科學基金委員會主要管理部門機制鼓勵創(chuàng)新、科學民主、平等競爭工作方針尊重科學、發(fā)揚民主、鼓勵競爭、促進合作、引領未來評審原則依靠專家、發(fā)揚民主、擇優(yōu)支持、公正合理項目評審和過程同行評議（函評）、專家組評審（會評）項目結構項目（面上、重點、重大；重大研究計劃）人才聯(lián)合資助類項目國際合作類項目合作研究回國講學國際會議*與國際基金組織的交往、協(xié)議

*聯(lián)合資助研究項目、科學活動

*NSFC項目中的國際合作部分

*NSFC的國際合作類項目

國際合作

1-2,

信息科學部所支持的領域電子學和信息系統(tǒng)計算機自動化半導體器件光學和光電子學信息科學部項目申請情況2001年突破2000項，2002年增19%2003年增23%，突破3000項2004年增長39%，收到4500項申請信息處理領域523項,增長126%（2003年增長79%）網(wǎng)絡與信息安全增長59%（2003年增長58%）2005年收到5600多項申請信息科學領域面上項目申請與資助情況新興研究領域vs較熟悉的研究領域注意綜述研究現(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２，我國信息領域現(xiàn)狀與趨勢信息化水平－IBS應用（美國）（UCBerkeleyHalVarian研究報告IBS對美國經(jīng)濟的影響）（抽樣2065公司）61%實施IBS，超過5000員工的公司83%實施IBS自1998年以來3年內(nèi)節(jié)約了1552億美元成本，增加4439億美元的收入IBS促進美國年均增長0.36個百分點，2001-2011年間占美國預期生產(chǎn)力增長的40%信息化水平－聯(lián)網(wǎng)計算機和上網(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年達到22億？2001年7月,聯(lián)網(wǎng)計算機數(shù)量1.26億臺全世界6%人口上網(wǎng)？（NITRDBlueBook2002)北美60%人口上網(wǎng)?(NITRDBlueBook2002)半導體和芯片技術0.1微米和0.09微米工藝技術－－＞0.051.6G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DRAMSOC我國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2.81億移動電話用戶：2002年底2.06億2003年底2.69億2004年3月2.90億互聯(lián)網(wǎng)絡聯(lián)機數(shù)2002年12月底2083萬臺與一年前同期相比：一年增長66.1%,68倍于1997年10月的29.9萬臺2003年12月底3089萬臺一年增長48.3%103.3倍于1997年10月的29.9萬臺芯片技術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（千萬只管子）和品種DRAM？SOC整機高端計算機工作站PC機3，進展與差距較大的進展某些產(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)模一些自主知識產(chǎn)權的關鍵技術差距產(chǎn)業(yè)規(guī)模高端產(chǎn)品研發(fā)基礎研究，科學發(fā)現(xiàn)和技術創(chuàng)新（技術、系統(tǒng)）加強基礎研究基礎研究成果（知識形態(tài)的）的作用廣泛而長遠基礎研究活動對人思維、治事方法的訓練國民創(chuàng)造能力對國家地位的提高4，“十五”優(yōu)先領域概括下一代通訊系統(tǒng)和網(wǎng)絡網(wǎng)絡計算與信息安全高性能計算新型信息處理新型技術手段和器件技術

（2）高性能計算計算模型（PRAM,LogP,BSP,----->???)體系結構（MPP,Cluster,SMP,VM,GRID----->???)高性能算法與計算理論（調(diào)度，通訊，粒度．．．）計算環(huán)境基于新技術的計算機系統(tǒng)（量子，超導，生物，光）（3）芯片與器件技術小尺寸器件工藝散熱SOC功能到結構的映射測試與驗證5-3-1，信息功能材料5-3-2，生命科學中的信息科學5-3-3，復雜系統(tǒng)與復雜性科學5-3-4，21世紀制造科學中的信息技術５－4，一些新發(fā)展的領域及時給以重視可可信計算深深空探測中的通訊與控制大大功率高性能激光器空空天地一體化網(wǎng)絡傳傳感器網(wǎng)絡6，關于“十一五”戰(zhàn)略規(guī)劃的考慮6.1注意:基金的定位,鼓勵自由探索,國家和社會需求6.2優(yōu)先領域遴選原則 重要性前沿性交叉性我國已有的基礎6.3學科發(fā)展戰(zhàn)略及兩類優(yōu)先領域大跨度學科交叉信息科學技術本身學科發(fā)展戰(zhàn)略中的信息科學部份

信息科學研究信息的產(chǎn)生、獲取、存儲、顯示、處理、傳輸和利用，包括通信與電子學、計算機科學與技術、自動化科學與技術、半導體與微電子學以及光學與光電子學等學科?！笆晃濉逼陂g重點支持以下研究領域：未來通信理論與系統(tǒng)；先進信息處理；電磁波產(chǎn)生、傳播及應用的新理論與技術；生物信息處理與生物計算；高性能計算及網(wǎng)絡計算；計算機挑戰(zhàn)性應用關鍵技術；大規(guī)模科學與工程計算；可信計算；大型、關鍵軟件系統(tǒng)設計方法與技術；人工智能與先進機器人；系統(tǒng)感知、建模、分析、優(yōu)化與控制；認知過程及信息處理；計算與通信系統(tǒng)集成器件與集成系統(tǒng)關鍵技術；光信息處理與顯示中的關鍵科學問題；先進光子學技術；等。6.4大跨度學科交叉優(yōu)先領域

（尚未最后確定）認知過程及智能信息處理知覺信息處理與注意調(diào)控；學習與記憶過程中的信息處理，機器學習新方法；思維與語言模型，語言的認知與信息處理模型；腦成像數(shù)據(jù)的獲取與分析；人-機結合的智能系統(tǒng)；基于環(huán)境的認知。生物信息處理與生物計算*生物信息學的基礎理論與算法，如進化分析和功能類比，功能分析和基因預測，生物大分子結構預測；功能基因組學中的信息科學理論與關鍵技術，如比較基因組學，基因表達和調(diào)控網(wǎng)絡分析，蛋白質(zhì)結構與功能分析和預測，基于重大疾病的生物信息分析技術和方法；系統(tǒng)生物學的關鍵技術，如生命信息系統(tǒng)的建模與仿真，系統(tǒng)生物學中的數(shù)據(jù)挖掘技術，復雜生命系統(tǒng)的計算、模擬與控制技術。納米技術基礎及納米器件納電子器件的量子效應和單電子行為特性；納米結構的量子效應、尺度效應和邊界效應；納米結構的測試和表征；硅基微電子器件的新原理、新技術及新結構；納米傳感、檢測、存儲與顯示器件；納米材料與納米顆粒的生物學效應；生物單分子與單細胞的識別、操縱控制原理；納米結構的仿生制造及生物學功能及信息獲取與智能系統(tǒng)的仿生學原理；生物與醫(yī)學用納米材料的設計與可控合成、修飾及宏量制備技術；基于微系統(tǒng)與納米技術的微型醫(yī)療診斷技術與方法等?？尚庞嬎憷碚撆c關鍵技術可信計算系統(tǒng)的體系結構與關鍵技術；網(wǎng)絡系統(tǒng)的安全機制，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)約與設計的方法與技術；系統(tǒng)的自動測試與分析，故障定位與修復；信息系統(tǒng)可靠性的工程設計關鍵技術；信息系統(tǒng)可靠性分析與評估；可信計算系統(tǒng)開發(fā)與管理的工程化方法，等。科學與工程計算*工業(yè)問題中的建模分析與優(yōu)化；金融風險分析與預測；地球系統(tǒng)模擬；大氣、海洋、地下水和石油等復雜流體計算；材料物理中的多尺度計算；復雜生命系統(tǒng)的計算、模擬與控制技術；高性能計算方法和技術；并行計算、網(wǎng)絡計算中的關鍵技術；計算機輔助技術；大規(guī)?？茖W計算軟件平臺；等。6.5信息科學技術優(yōu)先領域

（尚未最后確定）6.5.1.未來通信理論與系統(tǒng)6.5.2.先進信息處理6.5.3.電磁波產(chǎn)生、傳播和應用的新理論與技術6.5.4.高性能、高可信計算系統(tǒng)6.5.5.計算機挑戰(zhàn)性應用關鍵技術6.5.6.智能科學基礎與智能機器人6.5.7.系統(tǒng)感知、建模、分析與控制6.5.8.半導體集成化芯片系統(tǒng)（ＳoＣ）6.5.9.光信息處理中的關鍵科學問題6.5.10.先進光子學技術6.5.11.生物信息處理與生物計算7,網(wǎng)絡和信息安全重大研究計劃

第一期：4000萬元，4年第二期：1200萬元，3年體系結構、協(xié)議，強調(diào)面向下一代互聯(lián)網(wǎng)QoS:Models,Mechanisms,AlgorithmsforQualityofServicesDynamicBehaviorofLargeScaleNetworks承載網(wǎng)，光網(wǎng)和無線網(wǎng)絡OpticalNodesandIP-BasedOpticalNetworksWirelessAccess,HighSpeedTransmission網(wǎng)絡管理PlatformforNetworkManagementSystemsMiddleware網(wǎng)絡信息安全ProtocolsforInformationSecurityNetworkAttackDetectionandReactionInformationSharingBetweenSpecialandPublicNetworks已經(jīng)取得的一些成就NewSystemsKeyTechniquesStandards(National&International)MD5BreakandSHA-1Break8,NSFCNet(重大項目)NSFC所支持的重大項目 (兩千六百萬元)高速計算機網(wǎng)絡以寬帶光波分復用為基礎（DWDM）體系結構和協(xié)議研究挑戰(zhàn)性應用學術界應用(2)TheNSFCNet2.5—10Gbps計算機網(wǎng)絡

200GbpsDWDM光傳輸(400KM)所進行的實驗 IPv6,QoS,TrafficControl,Native Multicast,Management

(3)NSFCNet上的應用系統(tǒng)Tele-Conferencing,Remote-EducationVODGeographicalInformationSystem 3-DDataBaseAstronomicalObservatoryDataBase ResearchonActivitiesoftheSunVirtualResearchEnvironment

(4)一些應用實例

InternationalConferencesInterviewingInternationalStudentsExtensiontotheNationalCNGIProjectABasicInfrastructurefortheNewNSFCProject“NetworkBasedEnvironmentforScientificActivitiesinChina”

PKUGSR12012GSR12008POSOC-48GEDPTRing

BUAAGSR12008

BUPTGSR12008

NSFCGSR12008

CASGSR12008CERNETCSTNETSTARTAPAPANNSFCNET

TsinghuaUSTARTAPvBNSAbileneNSFUCAIDCERNET/CERNET2CSTNETAPANOthersConnectionstoAbilene/vBNS/APANfromChina10MDragonTAP10M1G1G1GJANET2MNSFCNETCurrentPlanned(2001)Europe

Australia

KoreaJapanChinaThailandMalaysiaSingaporeIndonesiaUSA

PhilippinesVietnam

HongKong

APANTopologyHawaii

9,以網(wǎng)絡為基礎的科學活動環(huán)境

（重大研究計劃）背景情況NSFCNET及國家的下一代互聯(lián)網(wǎng)第一期：3000萬元，第二期：2000萬元目的：解決科學和技術問題形成支撐和實驗環(huán)境建立重大應用系統(tǒng)關鍵問題資源模型和計算模型體系結構和交互模型應用和實驗系統(tǒng)已執(zhí)行情況(18/183)重大項目和重點項目(2+3)面上項目(13)應用領域第二期評審資助情況9-1CROWNTestbedSponsoredbyNSFC,RMB8M,FromJan2004-Dec2006Currentlycovers6sites,totalcomputingcapabilityisover10GFlopsConnectedwithGLORIADR&DIssues(CROWN)ArchitectureforFutureWide-areaDistributedComputingOverlay-basedResourceManagementinDecentralizedEnvironmentHighAvailabilityMiddlewareEndtoEndQoSforGridService-OrientedApplicationDesignMethodologyConvergencebetweenGridandMultipleAccessTechnologies9-2CSGrid(RMB8M,Jan2004-Dec2006)KeyResearchIssuesVirtualOrganization(VO)AsetofcorrelativepeopleandresourcesContainsubjects,objects,context/policiesinformationGridProcessAruntimeconstructrepresentingasubject(agriduserrunningagridapplication)toaccessandutilizeobjects(gridresourcesandservices)NamingThree-levelnamingconvention:Effective(forenduser),Virtual(forsystem),Physical(forresources)SecurityBasedonWS-Security:Certificate-basedauthentication;Token-basedauthorization&AccessControlCSGridArchitecture*

VegaGOSisacandidateforCSGridMiddleware9-3HEPGridinChinaBESOnlinesystemOfflineprocessorfarmYBJCERNCMS&ATLASIHEPComputerCenterpkuCASTORPhysicsdatacacheTier1Tier2Tier3AlldatafromexperimentsGoestoIHEPComputingCenter

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