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2023年態勢總結及趨勢展望——資訊領域

2024-02-13科學


國際技術經濟研究所全體同仁祝各位讀者朋友新年快樂、幸福安康。感謝大家長久以來的關註和支持,也期待未來我們能一直有你相伴。我們將在春節期間連續九天獻上專題文章「年度科技發展態勢總結與展望」,希望能為讀者朋友們提供些許參考。

一、世界資訊領域2023年態勢總結


美國與盟友就半導體制造及出口管制開展合作,加速打造「去中國化」的供應鏈,對中國半導體行業形成「合圍」。 合作方面 ,越南與印度成為最新拉攏物件。與印度合作方面,微芯科技、美光、套用材料公司、AMD等公司都宣布了投資計劃,重點包括進一步完善新研發中心、擴建和加強工程實驗室、加強人才招聘,以及布局供應鏈等。與越南合作方面,美越將兩國關系提升為全面戰略夥伴關系,在半導體、AI及關鍵礦產等領域深化合作。微軟、輝達、美滿電子、新思科技、安靠等公司擴大與越南企業的合作,並建設新的設計中心與制造廠。 出口管制方面 ,美日荷針對半導體制造裝置和高端AI芯片限制出口。美國商務部釋出新的先進計算芯片出口管制臨時最終規則(AC/S IFR),依據算力、效能密度等參數對部份型號AI芯片出口進行限制,直接影響輝達、AMD和英特爾等先進GPU芯片對華出口;【芯片與科學法案】補貼申請細則限制企業在中國擴產。日本經濟產業省公布【外匯法法令修正案】,將先進芯片制造裝置等23個品類追加列入出口管制清單。荷蘭限制先進的沈積裝置和浸潤式光刻系統等技術出口,直接影響ASML高端深紫外(DUV)光刻機的對華出口。

網路與數據安全問題呈現擴大化、多層次對抗趨勢,各國加強應對。 漏洞利用、勒索攻擊和網路戰對全球威脅持續擴大,正演變為持續性安全風險:一是MOVEit漏洞導致全球2600個組織、8400萬人的數據遭泄露,影響美國能源部等多個政府機構;二是LockBit勒索軟體組織攻擊中國工商銀行美國子公司、美國波音公司、英國皇家郵政集團,導致大量數據泄露、業務被迫中斷;三是俄烏、巴以沖突各交戰方透過分散式阻斷服務攻擊(DDoS)、破解攻擊等手段攻陷關鍵基礎設施和重要資訊系統。作為應對,各國出台網路戰略與規劃。美國白宮釋出【國家網路安全戰略】實施計劃,意在加強國家安全和重大網路攻擊的長期抵禦能力;國防部釋出【2023年網路戰略】非機密摘要,借鑒多年網路行動與俄烏沖突實際經驗提出4條工作路線,並強調發展合作夥伴能力。歐盟就【網路韌性法案】達成臨時協定,軟/硬體產品的設計、開發、生產和上市提出網路安全要求。澳洲釋出【2023-2030年網路安全戰略】,成立新的協調機構並斥資6億澳元(約合4.04億美元)維護網路安全。

高頻通訊技術發展促進5G叠代與6G研發,6G標準化迎來關鍵視窗。 國際通訊組織國際電信聯盟(ITU)就6G願景和總體框架達成共識,計劃於2024-2026年具體開展技術效能指標和評估指南等的制定工作。中國東南大學開發出高安全性6G通訊的通用超表面天線,可同時操控電磁放射線的振幅、相位、頻率、極化和方向;航天科工完成國內首次太赫茲軌域角動量的即時無線傳輸通訊實驗,透過4模態合成實作100Gbps無線傳輸;華為公司推出5.5G關鍵技術,提高寬頻化、泛在化、綠色化和智慧化能力。美國國家安全會議釋出【6G原則:開放且具有韌性的設計】,重點闡述對6G設計原則的考慮;高通實作Sub-6GHz頻段全球最快5G下行傳輸速度;夫朗和斐海因裏希赫茲研究所和南韓LG公司將6G數據的傳輸距離提升至320m,較該團隊一年前創下的記錄提升2倍。歐盟啟動6G網路充分整合非地面網路(6G NTN)的關鍵技術,推動標準化工作。日本總務省宣布在資訊通訊研究機構(NICT)設立資訊通訊研究開發基金,用於支持6G計畫研發。南韓標準科學研究院(KRISS)制定D波段(110-170GHz)的電磁波測量標準,填補相關波段標準空白。

人工智慧大模型引領科技潮流,多模態成創新焦點。 人工智慧大模型啟用數據、算力、演算法AI三要素的創新活力,引領技術變革。美國OpenAI釋出多模態大模型GPT-4,效能表現超越ChatGPT,可接受影像和文本作為輸入物件,在生成內容方面更加安全;谷歌釋出多模態AI模型Gemini,功能從自然影像、音訊和視訊理解拓展到數學推理;Meta推出Code Llama模型,可以執行程式碼編寫、補全和偵錯等任務。中國百度釋出大語言模型文心一言,具備文學創作、商業文案創作、數理推算、中文理解和多模態生成五大生成能力;華為釋出槽古大模型3.0版本,包括5個面向行業場景的基礎大模型;騰訊釋出多模態大模型VL-GPT,可同時感知和生成視覺與語言數據。為應對人工智慧安全風險,各國加強監管與規範。美國白宮釋出【關於安全、可靠、可信地開發和使用人工智慧的行政命令】,要求對AI展開新的安全評估與指導。中美英等28國及歐盟簽署第一個全球性AI聲明【布萊切利宣言】,其被視為國際社會首次就人工智慧風險監管的必要性和迫切性做出正式聲明。歐盟就【歐洲人工智慧法案】達成協定,同意全面規範人工智慧使用、限制高風險場景套用。

中美「量子霸權」之爭激烈,量子系統規模與糾錯能力成為實用化關鍵因素。 量子系統規模擴大,運算效能有效提高。中國科大實作51個超導量子位元簇態制備和驗證,重新整理量子系統中真纏結位元數目的世界紀錄,並首次實作了基於測量的變分量子演算法的演示;推出「九章三號」光量子計算原型機重新整理效能紀錄。美國IBM公司釋出1121位量子電腦Condor,重新整理商用量子電腦效能記錄;Atom Computing加速研發1225位量子電腦,將在2024年推出。量子糾錯能力提升,為實作通用量子計算鋪平道路。美國IBM公司與加州大學柏克萊分校合作開發出量子雜訊管理方法,在IBM Eagle電腦上實作準確的量子計算;耶魯大學研發出量子計算錯誤辨識新方法,可將效能提升10倍;IBM公司推出基於雲的開箱即用量子糾錯服務,並推出無串擾的量子芯片Heron;國防部高等研究計劃署(DARPA)開發出具有48邏輯量子位的量子電路,具有強糾錯能力。

美軍加強資訊域作戰能力建設,並進行戰略推動、技術研發與測試演練。 美國國會提出【聯合全域指揮與控制實施法案】,加速聯合全域指揮與控制(JADC2)計劃加速發展;國防部釋出【數據、分析和人工智慧采用戰略】,重點關註如何透過可復用的方式加速數據、分析和人工智慧的采用;陸軍釋出【陸軍條令出版物3-13:資訊】(ADP 3-13, Information),為網路、電磁等多域中聯合作戰制定資訊行動指導;空軍釋出【電磁頻譜作戰】條令,支持聯合部隊在電磁頻譜環境中實作有利競爭;陸軍安全部隊援助旅測試特殊資訊環境下的作戰行動,研究了資訊戰、認知戰的影響;國防資訊系統局(DISA)推出聯合電磁作戰管理(EMBM-J)態勢感知工具的第一次叠代。

二、世界資訊領域2024年趨勢展望

人工智慧大模型有望在通用性和多模態發展上更進一步。 美國OpenAI公司執行長山姆·阿特曼(Sam Altman)公布2024年的目標和計劃,其中包括推出效能更強大的GPT-5,可能達到10萬億級別參數,遠超GPT-4,並支持文本、影像、視訊等多模態處理;史丹佛大學研究員彼得·諾維格(Peter Norvig)認為,2024年AI智慧助理(AI Agent)將會興起,將能夠連線到其他服務,並解決實際問題,如預訂機票、計劃旅行等。

全球6G研發加速,6G商業化行程提前。 美國Next G聯盟釋出「6G——創新和投資的下一個前沿」倡議書,指出6G作為下一代行動通訊技術將定義2030年以後的國際經濟格局,呼籲國會和政府充分資助已有的6G法案,並啟動6G立法新行程,強化美國技術領導地位。南韓釋出「K-Network 2030」戰略,將原計劃2026年啟動的6G商業化計畫提前至2024年,力爭在2028年實作商用。歐盟釋出【數位十年報告】,規劃在人口稠密地區實作5G網路覆蓋,並在此基礎上發展6G網路。

半導體研發獲得極大助力,制程進一步精細化。 戰略層面 ,各經濟體以戰略牽引加大投入。歐盟批準430億歐元的【歐洲芯片法案】,旨在到2030年將歐盟在全球芯片產量中的份額翻一番,達到20%。英國釋出【國家半導體戰略】計劃投資10億英鎊,重點側重於半導體設計和研究能力建設。日本公布【半導體·數位產業戰略】修正案,計劃到2030年將半導體和數位產業的國內銷售額提高至目前的3倍。南韓釋出「未來半導體技術路線圖」,提出確保未來10年在半導體儲存和晶圓代工方面實作「極大優勢」;透過【國家尖端戰略技術指定案】,計劃到2027年向半導體領域投入340萬億韓元(約合2653億美元)。 技術層面 ,先進制程技術延續莫耳定律,促進更小、更快的芯片問世。美國英特爾公司釋出下一代先進封裝的玻璃基板,並將於2024年量產20A工藝(2nm級)、18A工藝(1.8nm級)芯片。荷蘭ASML將在2024年向英特爾、台積電、SK海麗仕、美光等公司交付高數值孔徑先進光刻機,用於生產2nm級芯片。日本佳能公司推出5nm奈米壓印(NIL)芯片制造裝置,未來有望用於2nm芯片制造;Rapidus公司與IBM、比利時微電子研究中心(Imec)合作研發2nm技術,計劃2027年量產,並與東京大學、法國半導體研究機構Leti合作開發1nm級別半導體。

為應對量子計算技術帶來的破解攻擊風險,美國加速推動抗量子加密標準部署。 美國國家標準與技術研究院(NIST)將在2024年釋出第四種演算法FALCON的標準草案,補全體系化抗量子密碼標準的最終版本;網路安全與基礎設施安全域(CISA)、國家安全域(NSA)和NIST聯合釋出【量子就緒:向抗量子密碼學的遷移】【量子準備:密碼發現】和【量子準備:測試互操作性和效能標準草案】等多份指南檔,鼓勵各類機構開發量子加密標準,加速向抗量子加密標準遷移;谷歌公司推出第一個開源抗量子攻擊安全金鑰FIDO2,開啟抗量子密碼技術商用化行程。隨著標準和技術的成熟,美國抗量子密碼體系建設將在2024年進一步完善。

美國與盟友加強軍事高新技術研發,加強在印太地區的態勢感知能力和作戰能力投送。 美國、英國和澳洲在「美英澳三邊安全夥伴關系」(AUKUS)框架下推動「第二支柱」建設,提出關於武器系統AI化改造、建設3.6萬千米遠距探測陸基雷達、展開聯合海上無人機演習及電子戰挑戰賽等行動。美國【2024財年國防授權法案】對印太司令部「持久戰場感知」行動批準了高達53億美元的資金,用於建設飛彈預警、跟蹤和防禦的衛星網路及天基傳感器網路等。以上表明,美國正透過技術上的優勢來構建監控和預警體系,維護、擴大其在太平洋-印度洋地區的地緣政治和軍事利益,對我安全威脅和區域和平穩定的威脅加劇。

編輯丨鄭實

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