全球信息技術競爭十分激烈，其經(jīng)濟和國家安全意義備受關注。最近，美國國家研究理事會發(fā)布報告，分析了先進計算技術的發(fā)展方向和全球格局。報告認為，經(jīng)濟、通信和科技的全球化，以及智能移動設備的興起，可能使美國逐漸喪失先進計算領域的技術領先地位，并對美國的經(jīng)濟競爭力和國家安全產(chǎn)生深遠影響。

一、技術發(fā)展方向由串行計算向并行計算轉變

計算技術的顯著進步推動了信息技術革命。數(shù)十年來，由于時鐘頻率的提高、晶體管體積的縮小、制造工藝的改進以及系統(tǒng)結構和軟件的不斷創(chuàng)新，單核處理器的性能一直呈指數(shù)級增長，映證了摩爾定律。然而，近年來由于物理和技術因素的限制，單核處理器的性能提高速度大為放緩，這促使計算機體系結構明顯由單核處理器向同質(zhì)多核處理器和現(xiàn)在的異質(zhì)多核處理器轉變，使并行計算處于提高計算機性能的前沿。與串行計算不同，并行計算現(xiàn)在還沒有普遍公認的編程模式，因此對并行算法和并行編程方法進行進一步研究有巨大的需求，這既提供了巨大的機遇，又帶來了艱巨的挑戰(zhàn)。處理器性能的提高速度持續(xù)放緩，且并行軟件的未來發(fā)展不定，這對美國經(jīng)濟和國家安全構成了潛在的短期和長期風險，為全球先進計算的格局變化提供了機會。

二、全球研發(fā)和市場化格局分析

美國一直是通用計算、高性能計算、圖形處理器和其他專用處理器研發(fā)方面的領頭羊。過去15年美國大學和產(chǎn)業(yè)界的研發(fā)投資強勁，產(chǎn)生了無數(shù)創(chuàng)新。從過去15年先進計算領域頂尖國際科技會議收錄的會議論文來看，美國在半導體器件和電路、系統(tǒng)結構、編程系統(tǒng)、應用軟件方面均位于世界前列，在系統(tǒng)結構研發(fā)上更是優(yōu)勢明顯。從主要半導體公司、計算機硬件公司和軟件公司的收入以及信息通訊技術出口情況來看，美國同樣繼續(xù)保持領先地位。

報告指出，盡管如此，由于歐洲和亞洲的技術能力和制造能力日益上升，美國的地位正受到挑戰(zhàn)。例如，中國作為信息通信技術產(chǎn)品的主要消費國和供應國，其國內(nèi)半導體產(chǎn)業(yè)持續(xù)增長，對半導體產(chǎn)品預期和標準的影響力日益增強，中國在全球半導體價值鏈中的地位將不斷提高。

三、主要國家創(chuàng)新政策比較

未來美國在先進計算領域的競爭地位，在某種程度上越來越取決于其他國家的基礎研究能力、研發(fā)政策以及相應的經(jīng)濟環(huán)境。各國發(fā)展水平和經(jīng)濟環(huán)境存在差異，因而采取的創(chuàng)新政策也大不相同。美國依靠市場力量和私營部門把大學在政府資助下取得的基礎研究成果轉化為市場上的產(chǎn)品，而歐盟和中國、韓國等新興經(jīng)濟體則更多依靠政府來制定戰(zhàn)略目標和關鍵指標。中國的創(chuàng)新政策越來越強調(diào)自主創(chuàng)新，并向戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)聚焦。韓國則鼓勵大財團開展引進消化吸收再創(chuàng)新，獲得了后發(fā)優(yōu)勢的好處。歐盟實施一體化的創(chuàng)新政策，制定了關鍵使能技術計劃。

美國、中國、韓國和歐洲的創(chuàng)新政策各不相同，但是通過政策調(diào)研和對技術的深刻認識，可以得出一些基本的道理。首先，在科技及信息交流全球化的背景下，能夠?qū)l(fā)明和創(chuàng)意轉化為產(chǎn)品并取得商業(yè)成功的，不見得總是發(fā)明者。發(fā)明和創(chuàng)意能否被成功地商業(yè)化，這取決于國家或地區(qū)的創(chuàng)新政策和創(chuàng)業(yè)環(huán)境。第二，半導體制造設施的成本呈指數(shù)級上升，中小企業(yè)力所不及，大型跨國公司、國家和州政府才具投資實力。第三，不能保證美國能在新興計算領域再現(xiàn)傳統(tǒng)的統(tǒng)治地位。為提供新的功能特性，并提高計算性能，需通過并行計算實施體系結構創(chuàng)新和軟件創(chuàng)新，這為改變先進計算的世界創(chuàng)新格局提供了機會。第四，各國政策決策者均將信息技術，尤其是消費領域的計算技術，視為使當?shù)睾偷貐^(qū)受益的主要經(jīng)濟力量。他們投資未來，期望成功，但哪種創(chuàng)新政策最有成效還很難預測。

如今新設備和新服務不斷涌現(xiàn)，改變著先進計算格局。全球?qū)π畔⒓夹g主導權的激烈競爭已經(jīng)拉開帷幕，全球價值鏈纏繞交叉，沒有哪個國家、哪個地區(qū)或哪家公司會收獲全部經(jīng)濟利益，但是隨著技術更替，總會有贏家和輸家。

四、全球先進計算格局變化對美國家安全的重要影響

美國國家研究理事會的報告強調(diào)，美國當前在先進計算軟硬件能力上享有技術優(yōu)勢，但優(yōu)勢差距正在縮小，因為其它經(jīng)濟大國，如中國，正全力發(fā)展自己本土的計算機設計和制造能力，同時這種能力與軟件開發(fā)活動也日益分布在全球各地。要取得市場成功，卓越的技術只是一方面，供應商、消費者、市場規(guī)模和網(wǎng)絡效應也是重要的決定因素。

報告認為，與先進計算領域長期發(fā)展展望有關的國家安全擔憂不僅來自其技術優(yōu)勢面臨的潛在威脅，也來自技術創(chuàng)新和技術市場的性質(zhì)及結構的變化。日益激烈的全球競爭將影響全球供應鏈，將改變在市場競爭中生存下來的企業(yè)的數(shù)量和類型。傳統(tǒng)硅芯片的性能提高放緩、智能移動設備的興起和云計算服務使格局變化更為復雜。報告指出，全球先進計算格局的如下新變化將對美國國家安全產(chǎn)生重要影響。

（1）并行計算。美國國家安全一直依賴其信息技術優(yōu)勢。面對向并行計算的巨大轉變，美國軍用信息通信技術需要有效運用新的并行軟件和硬件，使工具、技術和工藝能滿足國防需求。這種轉變對軍方和業(yè)界均非易事，而且計算機性能的增長速度繼續(xù)放緩，將使其它國家，包括對手，更容易趕上美國。

（2）供應鏈的安全性。保持全球供應鏈的安全對美國是一項嚴峻挑戰(zhàn)。美國日益依靠外國生產(chǎn)微型芯片，器件組裝和測試也集中在少數(shù)幾個國家，折中產(chǎn)品和偽劣產(chǎn)品可能被用在關鍵基礎設施上。因此，查明和監(jiān)測半導體產(chǎn)品來源的方法將越發(fā)重要。軟硬件的驗證和確認依然很關鍵，尤其當系統(tǒng)的復雜性繼續(xù)上升時。此外，由于芯片設計、零部件制造和組裝的全球化依存，供應中斷的風險會增大。

（3）定制產(chǎn)品減少。能夠為國防部門制造定制產(chǎn)品的專業(yè)公司數(shù)量減少，也事關國家安全。盡管一些商用成品廣泛用于國防設備，但也有許多專業(yè)部件和產(chǎn)品不是商用產(chǎn)品。先進生產(chǎn)設施成本高企，使企業(yè)響應國防產(chǎn)品生產(chǎn)需求的積極性降低，而且設計和生產(chǎn)向少數(shù)企業(yè)巨頭集中可能會顯著增加成本。

（4）軍民兩用技術加速融合。商業(yè)市場競爭激烈，技術進步迅猛，而且成本效益高，這促使軍民兩用技術加速融合。與此同時，美國國防部門對全球半導體產(chǎn)業(yè)發(fā)展的影響已經(jīng)減弱。這種融合趨勢會讓對手更有可能縮小與美國的技術差距。

（5）后個人電腦時代的興起。信息通訊技術消費的大眾化推動了后個人電腦時代的興起。在后個人電腦時代，智能手機、平板電腦、云計算等商業(yè)技術成為時代標志。廉價入網(wǎng)設備的普及和大量的云數(shù)據(jù)中心催生了大數(shù)據(jù)分析方法，傳統(tǒng)計算觀念受到挑戰(zhàn)。價值天平由孤立的設備和軟件向整合設備、數(shù)據(jù)和服務的系統(tǒng)能力傾斜。在當前由消費者驅(qū)動的數(shù)據(jù)世界，數(shù)據(jù)無處不在、易于獲取，這對美國軍界的信息優(yōu)勢、信息保密和信息安全等觀念產(chǎn)生了深遠影響。

（6）市場驅(qū)動與創(chuàng)新中心的轉移。國外市場比美國市場更大，可能更有利可圖，而且長期增長前景更佳，這對美國引領技術方向的能力有重大影響，因為全球商業(yè)重心的轉移可能會導致全球研發(fā)中心的轉移。

（7）教育與研發(fā)。過去10年中國一直在增加先進計算領域的研發(fā)投資，既針對漸進式創(chuàng)新，也瞄準更高端的創(chuàng)新。同時，中國正在本科生和研究生層次投入大量資金，在國內(nèi)外培養(yǎng)高級科學家和工程師。長此以往，中美兩國的教育與研發(fā)差距將縮小。

（8）網(wǎng)絡安全與軟件。軟件開發(fā)日益成為計算機技術創(chuàng)新的核心趨動因素，而軟件開發(fā)的全球化和網(wǎng)絡間諜活動提出了網(wǎng)絡安全問題。報告認為，其他國家研發(fā)競爭力增強，可能對美國網(wǎng)絡安全產(chǎn)生深遠影響。未來網(wǎng)絡安全很可能是中美等國展開長期競爭的關鍵領域。