重啟信息技術(shù)革命（三）

編者按

2015年，華盛頓特區(qū)舉辦了一場關(guān)于重啟信息技術(shù)革命的研討會，對實(shí)現(xiàn)信息技術(shù)的跨越式發(fā)展問題進(jìn)行了探討。美國半導(dǎo)體行業(yè)協(xié)會（SIA）、美國半導(dǎo)體研究公司（SRC）以及他們的成員公司和半導(dǎo)體技術(shù)專家共同發(fā)布了一份倡議報(bào)告——《重啟信息技術(shù)革命行動倡議》，在之前的文章中主要對技術(shù)革命相關(guān)發(fā)展情況、大數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)設(shè)施技術(shù)、智能基礎(chǔ)設(shè)施組成要素等內(nèi)容進(jìn)行分析，本期將對關(guān)鍵技術(shù)研究面臨的挑戰(zhàn)及如何采取行動進(jìn)行闡述。

關(guān)鍵技術(shù)研究面臨的挑戰(zhàn)

未來的信息技術(shù)和系統(tǒng)正面臨重大的現(xiàn)實(shí)挑戰(zhàn)，若不解決好，可能會限制其增長。

1.高能效傳感和計(jì)算

提高能源效率是強(qiáng)制性要求，以便充分實(shí)現(xiàn)未來的信息技術(shù)功能。如果沒有進(jìn)步，那么在晶體管、芯片和系統(tǒng)層面的電力需求其成本將變得過高。在所有層面，能源效率都是至關(guān)重要的，從最小的傳感器，到超高性能的處理器和系統(tǒng)。

行業(yè)遵循摩爾定律的能力帶來了更小的晶體管，但也帶來了更大的功率密度和相關(guān)的熱管理問題。每個芯片上更多的晶體管數(shù)量意味著更多的互聯(lián)——最先進(jìn)的微處理器其總的互連長度可達(dá)數(shù)千米。但隨著互連縮小，它們變得更加低效。如今，處理器使用的一大半能源經(jīng)互連用于傳輸數(shù)據(jù)，例如在存儲單元與邏輯單元之間。傳統(tǒng)的方法是“跑到”物理極限。降低芯片上數(shù)據(jù)管理“能源成本”需要協(xié)調(diào)研究新材料、設(shè)備和體系結(jié)構(gòu)。而在過去，對這些主題需要單獨(dú)進(jìn)行解決，若想取得有意義的進(jìn)展，研究需要采取一種多學(xué)科的和協(xié)調(diào)的方法。

高能效的傳感器對物聯(lián)網(wǎng)而言是必不可少的。具有強(qiáng)大現(xiàn)場“智能”和通信能力的分布式傳感器，允許在本地進(jìn)行決策和執(zhí)行，將減少管理預(yù)期海量數(shù)據(jù)所需的能量。校準(zhǔn)和驗(yàn)證檢查工作應(yīng)能訪問遠(yuǎn)程的傳感器，如果它們長時間單獨(dú)存在，那么必須具備高效的能源收集和利用機(jī)制。此外，還可以將智能傳感器設(shè)備聯(lián)結(jié)成網(wǎng)，以執(zhí)行集體性任務(wù)，根據(jù)需要創(chuàng)建分布式信息計(jì)算和存儲容量，進(jìn)一步降低能耗。

從根本上說，必須要有一個新的概念模型和新的支持架構(gòu)，使得處理龐大的互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)流成為可能，并能夠及時提取和提出見解。若想能耗不出現(xiàn)爆炸性的增長，則這種新技術(shù)和新架構(gòu)的能效需要比當(dāng)前對主流數(shù)字半導(dǎo)體技術(shù)所做的最好估計(jì)還要高若干個數(shù)量級。

此外，對具備智能功率管理的微型能源（電池和能源收集設(shè)備），還有一個關(guān)鍵性的需求。為了盡可能減少傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量，在傳感器節(jié)點(diǎn)上需要充足的本地非易失性存儲密度。

如果要建造能力更強(qiáng)的系統(tǒng)（如超過百億億次計(jì)算能力的系統(tǒng)），那么高性能計(jì)算機(jī)和大型數(shù)據(jù)中心中的核心技術(shù)的能效還需更高。最具成本效益的解決方案將是一種可以在高性能、移動和嵌入式傳感器系統(tǒng)中實(shí)施的單一技術(shù)。然而，在這些不同應(yīng)用中的最優(yōu)解決方案可能采取不同的方法。因此，對多種技術(shù)應(yīng)做進(jìn)一步的探討。

研究的焦點(diǎn)領(lǐng)域應(yīng)包括有關(guān)傳感器和先進(jìn)處理器的極低功率設(shè)備、新穎的能量收集裝置、可減少數(shù)據(jù)傳輸?shù)男路f電路架構(gòu)、探索突破因沒有顯著的功率均衡而引起的噪聲波動所造成的物理極限，以及納米光子學(xué)和片上光子學(xué)集成。需要下一代電子設(shè)計(jì)自動化（EDA）工具，包括經(jīng)過改進(jìn)的傳感器、處理器和系統(tǒng)模型，以及用于度量能源降低效能的驗(yàn)證技術(shù)。在系統(tǒng)層面，需要研究如何在所有層面為物聯(lián)網(wǎng)植入智能以及提高能效。

2.網(wǎng)絡(luò)-物理系統(tǒng)

在未來的信息技術(shù)基礎(chǔ)設(shè)施中，網(wǎng)絡(luò)-物理系統(tǒng)是一個特殊和重要的問題。為實(shí)現(xiàn)成功的CPS，必須研究解決一系列重要的設(shè)計(jì)問題：

一是設(shè)計(jì)健壯、高效、有效的網(wǎng)絡(luò)算法，以應(yīng)對物理系統(tǒng)中可能發(fā)生的意料之外的事件；

二是在富有成本效益地利用現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)資源（如云計(jì)算）與構(gòu)思一個獨(dú)立于網(wǎng)絡(luò)資源的獨(dú)立系統(tǒng)之間做好權(quán)衡；

三是以最低的能耗實(shí)現(xiàn)高的性能；

四是異步操作能力以及協(xié)同應(yīng)對系統(tǒng)控制；

五是在一個制造環(huán)境中，當(dāng)面對意想不到的系統(tǒng)動態(tài)行為時，維持過程的可重復(fù)性。

六是在保證連接性的同時，保證安全性；

七是在開放的CPS架構(gòu)（利用諸多因素的有利條件）與數(shù)據(jù)和知識產(chǎn)權(quán)保護(hù)之間做好權(quán)衡。

對未來系統(tǒng)而言，安全性和私密性是兩個最大的挑戰(zhàn)。當(dāng)前信息技術(shù)的薄弱環(huán)節(jié)使它們易遭受攻擊，這可能導(dǎo)致數(shù)據(jù)丟失、隱私泄露以及可能被惡意利用。

3.智能存儲

需要新的存儲技術(shù)和管理系統(tǒng)來存儲和歸檔預(yù)期的、爆炸性增長的數(shù)據(jù)。為取得數(shù)據(jù)存儲技術(shù)的進(jìn)步，需要開展從設(shè)備層面到系統(tǒng)層面的研究工作。這些新的存儲系統(tǒng)需要提供對數(shù)據(jù)的訪問，以便進(jìn)行處理并能夠完成歸檔操作，此外，必須以這樣一種方式對其進(jìn)行管理，即可以實(shí)施智能數(shù)據(jù)清洗，以減少存儲容量。

新的存儲架構(gòu)，如處理器在存儲器上，將是顛覆性的創(chuàng)新和進(jìn)步，需要在硬件系統(tǒng)層面和軟件系統(tǒng)層面開展深入研究，以便優(yōu)化對存儲的管理。

未來的智能芯片將為實(shí)現(xiàn)數(shù)十億分布式、網(wǎng)絡(luò)化系統(tǒng)信息計(jì)算和存儲能力的結(jié)合提供前所未有的機(jī)遇。需要提高對可擴(kuò)展性問題的基本認(rèn)識，以及設(shè)計(jì)和操作這樣的大規(guī)模、分布式系統(tǒng)。應(yīng)對好該領(lǐng)域的挑戰(zhàn)將開創(chuàng)“非常大系統(tǒng)科學(xué)”領(lǐng)域的一個新篇章。

4.實(shí)時通信生態(tài)系統(tǒng)

在通信網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)和技術(shù)方面需要研究和創(chuàng)新，這樣才有可能快速傳送和接收關(guān)鍵數(shù)據(jù)，以便進(jìn)行分析，并防止因大規(guī)模數(shù)據(jù)傳輸而出現(xiàn)的網(wǎng)絡(luò)通信堵塞。除了快，通信網(wǎng)絡(luò)還必須盡可能降低所有層面上的能耗和傳輸錯誤，從網(wǎng)絡(luò)邊緣到集中處理系統(tǒng)。

數(shù)據(jù)的價(jià)值將嚴(yán)重依賴交付時間，一些數(shù)據(jù)可能在幾毫秒鐘后即失去其價(jià)值。因此，需要對實(shí)時數(shù)據(jù)流和數(shù)據(jù)分析學(xué)領(lǐng)域開展研究。無論通信變得多快，預(yù)計(jì)數(shù)據(jù)量將出現(xiàn)顛覆性增長，并將淹沒整個信息技術(shù)行業(yè)，除非發(fā)明新的存儲、通信和處理技術(shù)。

5.多層次和可擴(kuò)展的安全

對未來系統(tǒng)而言，安全性和私密性是兩個最大的挑戰(zhàn)。當(dāng)前信息技術(shù)的薄弱環(huán)節(jié)使它們易遭受攻擊，這可能導(dǎo)致數(shù)據(jù)丟失、隱私泄露以及可能被惡意利用。需要在基礎(chǔ)層面開展研究，這遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了鏈路和存儲的密碼協(xié)議范疇。

物聯(lián)網(wǎng)帶來的密集連接帶來了額外的挑戰(zhàn)。為使用戶接受和保護(hù)財(cái)產(chǎn)甚至生命，物聯(lián)網(wǎng)將需要一個非常高水平的免受攻擊能力。否則，全球分布式通信智能芯片系統(tǒng)可能成為最大的和最易遭受惡意行為攻擊的目標(biāo)。適當(dāng)水平的安全性必須嵌入在每一個硬件和網(wǎng)絡(luò)中；安全性必須在設(shè)計(jì)之初就要考慮到，而不是固定為一個事后的想法。需要基于基礎(chǔ)物理學(xué)和信息科學(xué)來理解關(guān)于安全性的限制。

物聯(lián)網(wǎng)研究人員和設(shè)計(jì)人員應(yīng)探索以下關(guān)于物聯(lián)網(wǎng)安全性問題的答案：如何定義和度量安全性？硬件可以提供軟件水平的、更大的安全性嗎？必須連接總是意味著脆弱性嗎？在多大程度上物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)保留機(jī)制應(yīng)包括數(shù)據(jù)擦除功能？有類似應(yīng)用于物聯(lián)網(wǎng)設(shè)計(jì)的社會信用嗎？安全應(yīng)被看作是一種分級服務(wù)并相應(yīng)地根據(jù)最終用戶的情況來定價(jià)嗎？為了實(shí)現(xiàn)一個值得信賴的物聯(lián)網(wǎng)，需要更多的標(biāo)準(zhǔn)嗎？

6.下一代制造范式

現(xiàn)有的主流半導(dǎo)體制造技術(shù)不支持未來智能芯片所需的異構(gòu)3D系統(tǒng)制造。需要在材料、制造、裝配和封裝領(lǐng)域開展基礎(chǔ)研究，以便實(shí)現(xiàn)新的信息技術(shù)硬件從最小的傳感器節(jié)點(diǎn)，到超高性能的處理器。展示未來技術(shù)前景的例子包括最終可獲得100 nm打印性能的半導(dǎo)體噴墨打印、可達(dá)分子尺度的原子級處理反應(yīng)器、靈活和可重構(gòu)的3D結(jié)構(gòu)以及生物啟發(fā)技術(shù)。

當(dāng)前的半導(dǎo)體制造需要大量生產(chǎn)才能實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)上可行。硬件模塊化原理（即分布式制造單元網(wǎng)絡(luò)，當(dāng)中可以下載并生成新的設(shè)計(jì)），可以促成速度快得多的、應(yīng)用特定的新硬件組成部件開發(fā)?？梢杂眯屡d的或傳統(tǒng)的方式組合的硬件模塊制造技術(shù)將支持各種各樣的創(chuàng)新，包括小尺寸產(chǎn)品的開發(fā)，并可能為當(dāng)前系統(tǒng)制造安全“補(bǔ)丁”。模塊化制造，結(jié)合新的設(shè)計(jì)和測試工具，將使各種規(guī)模的企業(yè)能開發(fā)最初專用的或小規(guī)模的應(yīng)用，而后快速實(shí)現(xiàn)迭代設(shè)計(jì)。

從長遠(yuǎn)來看，半導(dǎo)體制造需要一個新的范式，因?yàn)楝F(xiàn)有的主流平面技術(shù)并不能很好地適應(yīng)1 mm和更小尺寸的異構(gòu)系統(tǒng)。在這些尺寸上，空間是關(guān)鍵資產(chǎn)，最緊湊的設(shè)計(jì)是三維設(shè)計(jì)。離散的組成部件在這樣嚴(yán)苛的空間限制條件下是不可能的。

生成測量數(shù)據(jù)或?qū)?zhí)行命令做出響應(yīng)的傳感器/執(zhí)行器系統(tǒng)制造，將構(gòu)成特殊的挑戰(zhàn)。今天，制造過程和傳感器封裝通常依賴于特定的傳感器，這是低效且昂貴的，需要對制造和封裝傳感器/執(zhí)行器系統(tǒng)的新方法開展研究。

關(guān)于傳感器的另一個重大制造挑戰(zhàn)是健壯的和經(jīng)濟(jì)的多模組合制造。今天，利用單獨(dú)的過程來制造不同的智能傳感器節(jié)點(diǎn)基本組件，如CMOS電路、MEMS傳感器、閃存以及儲能器/集能器。沒有一個普遍存在的、類似數(shù)字系統(tǒng)CMOS的過程。此外，需要新的封裝技術(shù)來應(yīng)對小尺寸設(shè)備和傳感器。

最后，有關(guān)最終緊湊硬件（如智能傳感器節(jié)點(diǎn)）的材料基提出了一個重大的挑戰(zhàn)。如果部署多達(dá)萬億個的傳感器節(jié)點(diǎn)，那么今天使用的硅可能不再繼續(xù)可用，特別是如果許多這樣的傳感器節(jié)點(diǎn)是“短命的”和一次性的。我們需要更加持續(xù)可用的材料，例如，如同自然界中的可回收或重用的碳基系統(tǒng)。對替代材料（如聚合物和紙）在集成系統(tǒng)制造中的潛在作用需做進(jìn)一步探討和研究。

現(xiàn)有的主流半導(dǎo)體制造技術(shù)不支持未來智能芯片所需的異構(gòu)3D系統(tǒng)制造。需要在材料、制造、裝配和封裝領(lǐng)域開展基礎(chǔ)研究，以便實(shí)現(xiàn)新的信息技術(shù)硬件從最小的傳感器節(jié)點(diǎn)，到超高性能的處理器。

7.洞察計(jì)算

洞察計(jì)算需要對機(jī)器學(xué)習(xí)、數(shù)據(jù)分析和神經(jīng)形態(tài)計(jì)算開展深入研究。需要用于解決復(fù)雜問題的新算法以及用于用戶-機(jī)器接口的新方法。最終，洞察計(jì)算需要在本報(bào)告所述的所有領(lǐng)域取得進(jìn)步，從高能效傳感到通信和新穎制造。此外，還需要研究人員之間的協(xié)調(diào)，例如，在材料、設(shè)備和體系結(jié)構(gòu)、或者軟件和硬件領(lǐng)域的研究人員。這些領(lǐng)域的進(jìn)步將主要取決于與其他領(lǐng)域之間的協(xié)調(diào)，過去，它們之間尚未實(shí)現(xiàn)很好的協(xié)調(diào)和集成。

8.物聯(lián)網(wǎng)測試平臺

由于物聯(lián)網(wǎng)正變得越來越復(fù)雜，因此非常需要一個基礎(chǔ)設(shè)施來測試新的技術(shù)。如今，沒有任何富有代表性的測試平臺或演示系統(tǒng)可用來支撐未來預(yù)期的物聯(lián)網(wǎng)。沒有這樣一個測試平臺，解決方案驗(yàn)證和基準(zhǔn)測試將是不可能的。這樣一個演示系統(tǒng)的定義和支持將需要快速的和富有意義的進(jìn)展。這樣一個平臺應(yīng)該可供來自學(xué)術(shù)界，行業(yè)和政府部門的研究人員使用。

需要采取的行動

1.一個新的、協(xié)調(diào)一致的研究倡議

為重啟信息技術(shù)革命并確保國家在對經(jīng)濟(jì)活力和國家安全至關(guān)重要的信息技術(shù)和信息管理領(lǐng)域不容置疑的、長期的領(lǐng)導(dǎo)，需要一個新的、有針對性的研究倡議——國家計(jì)算和洞察技術(shù)生態(tài)系統(tǒng)（N-CITE）倡議。

倡議的目標(biāo)應(yīng)是協(xié)調(diào)在本報(bào)告所述之領(lǐng)域中的研究工作：高能效計(jì)算和傳感；網(wǎng)絡(luò)-物理系統(tǒng)；智能存儲；實(shí)時通信系統(tǒng)；多層次和可擴(kuò)展的安全；下一代制造模式；洞察計(jì)算等。

必須勇敢應(yīng)對技術(shù)的挑戰(zhàn)，以便完全實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)和大數(shù)據(jù)的益處，這預(yù)計(jì)需要在公共部門和私營部門的支持下付出巨大努力。為加快關(guān)鍵科學(xué)與工程的進(jìn)步并將成果有效轉(zhuǎn)換為實(shí)際使用，倡議應(yīng)包括政府、行業(yè)、學(xué)術(shù)界的合作伙伴關(guān)系。

1）課前階段。在混合式教學(xué)實(shí)施時，教師每周在課前將設(shè)計(jì)自主學(xué)習(xí)任務(wù)單和在線配套課程資源上傳至藍(lán)墨云端。課前自主學(xué)習(xí)任務(wù)單由四部分組成：①學(xué)習(xí)要達(dá)成的教學(xué)目標(biāo)、學(xué)習(xí)的難點(diǎn)和重點(diǎn)以及學(xué)習(xí)方法、手段的建議等；②課前自主學(xué)習(xí)任務(wù)，請學(xué)生按照自己的節(jié)奏安排時間，觀看配套資源及其他相關(guān)學(xué)習(xí)資料并閱讀對應(yīng)的教材章節(jié)；③自主進(jìn)行學(xué)習(xí)效果檢測，自學(xué)完學(xué)習(xí)材料后，完成配套的自測題目，并按照學(xué)習(xí)任務(wù)書單的提示自行檢查課前學(xué)習(xí)效果；④仿真實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)，根據(jù)提供的實(shí)驗(yàn)仿真模型，首先了解仿真模型各模塊的功能，通過改變控制參數(shù)和負(fù)載類型，觀察相關(guān)工作波形。

倡議必須橋接多個學(xué)科和研究領(lǐng)域，它們通常沒有協(xié)作。為取得進(jìn)步，需要在材料、電路和系統(tǒng)方面開展反復(fù)和協(xié)調(diào)研究。硬件和軟件需要協(xié)同設(shè)計(jì)。需要在多個層面考慮安全問題，從芯片到應(yīng)用層。設(shè)計(jì)時應(yīng)考慮到制造問題。

政府、學(xué)術(shù)界和行業(yè)下一步要做的是基于本報(bào)告中所述的建議，確定一系列更詳細(xì)的研究優(yōu)先級。這樣一個計(jì)劃或路線圖可以用來評估當(dāng)前研究計(jì)劃尚未妥善解決的差距，可以用來指導(dǎo)未來的計(jì)劃。N-CITE倡議將為跨機(jī)構(gòu)的以及公私之間的協(xié)作和協(xié)調(diào)提供一個框架。

2.發(fā)揮、保持和增強(qiáng)現(xiàn)有計(jì)劃的作用

N-CITE倡議應(yīng)建立在行業(yè)和政府支持的現(xiàn)有計(jì)劃基礎(chǔ)之上，這些計(jì)劃主要關(guān)注于信息技術(shù)、半導(dǎo)體和納米技術(shù)的長期研究。

2015年7月，通過行政命令，提出了國家戰(zhàn)略計(jì)算倡議（NSCI），旨在實(shí)現(xiàn)高性能計(jì)算（HPC）的最大益處。NSCI奠定了百億億次計(jì)算系統(tǒng)的研究和開發(fā)框架，它將提供百倍于當(dāng)前系統(tǒng)的性能。此外，再進(jìn)一步，NSCI將創(chuàng)建一條通向未來HPC系統(tǒng)的道路，其能力將超越當(dāng)前半導(dǎo)體技術(shù)的極限。這些目標(biāo)與提議之N-CITE倡議的目標(biāo)是一致的。

聯(lián)邦政府的國家納米技術(shù)倡議（NNI）包括在納米電子學(xué)和納米制造研究方面的重大投資。2010年，NNI建立了一系列簽名倡議，專注于“具有國家級重要性的技術(shù)領(lǐng)域（通過加強(qiáng)跨部門的協(xié)調(diào)和協(xié)作，將取得更快進(jìn)展）”的研究，包括2020年及以后的納米電子學(xué)以及可持續(xù)發(fā)展的納米制造業(yè)。NNI正在提出“重大挑戰(zhàn)”，以引導(dǎo)更大的公私合作和參與，實(shí)現(xiàn)“大膽的但可實(shí)現(xiàn)的”、納米技術(shù)激發(fā)的目標(biāo)。正在考慮的“重大挑戰(zhàn)”包括：創(chuàng)建不大于一粒米的設(shè)備，它可傳感、計(jì)算和通信，它沒有電線，且在10年內(nèi)無需維護(hù)，它將啟動一場“物聯(lián)網(wǎng)”革命；創(chuàng)建速度快百倍而能耗更小的計(jì)算機(jī)芯片。這些重大挑戰(zhàn)也將直接支持提議之N-CITE倡議。

其他的國家工作針對的是生物學(xué)和技術(shù)的聚合。主管部門的BRAIN（通過推進(jìn)創(chuàng)新技術(shù)發(fā)展實(shí)現(xiàn)對大腦的深入研究）倡議，主要專注于更好地了解人類的大腦，將有助于開發(fā)腦啟發(fā)計(jì)算。此外，半導(dǎo)體行業(yè)正在領(lǐng)導(dǎo)制定一個技術(shù)路線圖，以實(shí)現(xiàn)電子學(xué)和先進(jìn)生物學(xué)的交叉。路線圖的五個主題是：基于DNA的大規(guī)模信息存儲；高能效的、細(xì)胞啟發(fā)的、基于細(xì)胞的物理和計(jì)算系統(tǒng)；智能傳感器系統(tǒng)；生物系統(tǒng)設(shè)計(jì)自動化；以及有關(guān)半導(dǎo)體制造和集成的生物通路。

圖1 對應(yīng)所選機(jī)構(gòu)的任務(wù)

提議之N-CITE倡議與這些跨部門和行業(yè)引導(dǎo)的活動相輔相成。進(jìn)一步地，直接刺激開發(fā)下一代洞察計(jì)算系統(tǒng)將提供支持諸多美國政府機(jī)構(gòu)的能力，以完成其各自的任務(wù)，如圖1所示。

3.公私合作伙伴關(guān)系模式

實(shí)現(xiàn)真正的洞察計(jì)算系統(tǒng)將能滿足政府的需求，通過政府-行業(yè)之間的協(xié)作，商業(yè)應(yīng)用也將得到大大加快。半導(dǎo)體行業(yè)有著悠久的與政府合作歷史，以確定和支持關(guān)鍵的平臺技術(shù)研究，這些已幫助美國半導(dǎo)體行業(yè)保持競爭力和世界領(lǐng)袖地位。半導(dǎo)體研究公司（SRC）成立于1982年，在業(yè)界支持下，代表業(yè)界來管理這種類型的研究工作。如今，SRC涵蓋眾多的研究項(xiàng)目，其中許多通過與聯(lián)邦研究機(jī)構(gòu)建立合作伙伴關(guān)系來支持。半導(dǎo)體行業(yè)協(xié)會成立于1977年，負(fù)責(zé)提出公共政策方面的問題、提供教育、提出倡議，以通過研究和技術(shù)，來推動半導(dǎo)體行業(yè)的進(jìn)步。

例如，DARPA和MARCO（SRC的一個附屬機(jī)構(gòu)）共同資助了半導(dǎo)體技術(shù)高級研究網(wǎng)絡(luò)（STARnet）計(jì)劃，包括TerraSwarm研究中心，它主要專注于智能、聯(lián)網(wǎng)傳感器和執(zhí)行器普遍集成的研究。納米電子學(xué)研究倡議（NRI）是一個由SRC成員公司組成的聯(lián)盟，它與國家標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)研究院（NIST）、美國國家科學(xué)基金會（NSF）合作，主要專注于超越當(dāng)前之計(jì)算技術(shù)的研究。此外，SRC和NSF還共同資助了不同領(lǐng)域眾多有針對性的研究工作，如安全、可信、有保證、彈性的半導(dǎo)體和系統(tǒng)、耐故障系統(tǒng)以及多核芯片設(shè)計(jì)和架構(gòu)。最后，在NIST先進(jìn)制造技術(shù)聯(lián)盟（AMTech）計(jì)劃的支持下，SRC正在領(lǐng)導(dǎo)組建一個聯(lián)盟以及制定一個旨在聚合半導(dǎo)體技術(shù)和先進(jìn)生物學(xué)的路線圖。

N-CITE倡議需要政府與行業(yè)合作伙伴之間的強(qiáng)有力協(xié)調(diào)，以便應(yīng)對此處所述的研究挑戰(zhàn)。半導(dǎo)體行業(yè)模式不僅提供了有利于整個行業(yè)的研究資金，而且增強(qiáng)了大學(xué)研究和學(xué)生教育，有利于聯(lián)邦研究計(jì)劃的通報(bào)，得到了公眾對研究工作的支持，并消除了技術(shù)“從實(shí)驗(yàn)室到制造廠”的轉(zhuǎn)化障礙。

除了建立在現(xiàn)有研究項(xiàng)目基礎(chǔ)之上，N-CITE倡議還將發(fā)揮相關(guān)活動的作用，如IEEE關(guān)于重啟計(jì)算的、企業(yè)范圍的項(xiàng)目。

信息技術(shù)和基礎(chǔ)設(shè)施未來展望

通過實(shí)現(xiàn)自動化制表以及發(fā)揮計(jì)算處理和編程作用來為企業(yè)和個人提供生產(chǎn)力，今天的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)帶來了巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。未來新的洞察計(jì)算系統(tǒng)將永遠(yuǎn)改變?nèi)藗兣c計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的交互方式，幫助其擴(kuò)展知識，并做出涉及極其巨大、快速變化之?dāng)?shù)據(jù)的復(fù)雜決策。這些未來的系統(tǒng)提供了大量的機(jī)會來改善我們的社會和日常生活。不過，需要開展許多研究，以應(yīng)對數(shù)據(jù)日益豐富之世界帶來的失控挑戰(zhàn)。美國需要采納和資助一個創(chuàng)新議程，創(chuàng)建一個新的引擎來驅(qū)動下一代人類經(jīng)驗(yàn)、經(jīng)濟(jì)和社會進(jìn)步、安全和可持續(xù)發(fā)展。

（翻譯：盛開）