中国工程院发布“中国电子信息工程科技发展十六大挑战”

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为了深入贯彻党的十九大和党中央关于推进我国新型数字基础设施建设的精神，促进我国电子信息工程科技的高质量发展，帮助数字基础设施的科学发展带动和拓展新的经济动能。4月26日，中国工程院信息电子系和中国信息电子工程科技发展战略研究中心发布了《第十六届全国电子信息工程科技发展大会技术挑战(2020)》(以下简称“挑战”)。

《挑战》分析了中国电子信息工程科技16个领域面临的技术挑战，具体如下:

1.微电子学和光电子学

摩尔定律正在接近物理和技术的极限，新结构、新器件、新材料、新工艺和新封装是补充短板、加长板和该领域可持续发展的重要挑战。目前，光子集成和光电集成芯片技术的微小型化、高速、低成本、低功耗、多功能、光电集成和智能化，如通信激光的接收、发射、调制和放大，是短板、长板和可持续发展面临的重要挑战。

2.光学工程

自然界中的许多生物都具有目前无法与人工系统相比的视觉感知能力。“仿生光学如何模拟这些生物的可调谐、宽光谱、宽视野、抗反射和隐身的视觉系统，并将这些生物及其群体的智能感知机制和功能赋予人工智能系统，从而提高仿生光学在强背景干扰下的动态感知和处理能力，是一个重要的挑战。”

3.感觉

遥感技术正朝着主动与被动相结合、小型化高重复周期观测的方向发展，并与图像信息智能处理技术相结合，促进遥感信息的广泛应用；信息技术的快速发展推动了数字和智能传感器的研究和发展。“具有独立采集、数据处理、传输和安全管理的智能传感器”是这一领域的重要挑战。

4.测量、计量和仪器

随着基于“常数”重新定义的国际单位制的实施，中国的计量体系正经历着从多层金字塔结构到扁平化的历史性转变，这直接推动了国家计量体系向数字化、网络化和智能化方向的飞跃，支撑着中国科技、工业、卫生和国防的持续高质量发展。特别是，加速发展和生产服务于生命安全和生物安全的测量标准和测量仪器，以满足国家的迫切需要，是一项重大挑战。

5.电磁空室

在信息时代和智能时代，电磁频谱已经成为人类社会的主要活动和竞争资源之一，用户的数量、类型和频率都呈爆炸式增长。电磁空探测与传感、通信传输与控制等系统形式和技术系统正逐步走向一体化。实现全频谱多集成的智能频谱感知、高频宽带的高效频谱利用、动态精细的频率管理和控制以及系统设备的高集成度和低成本是该领域面临的重要挑战。

6.网络与通信

受可用频谱资源和关键光电器件指标的限制，移动通信和光纤通信的容量提升速度放缓。随着网络流量的爆炸式增长和对全覆盖天空/海洋的巨大需求，迫切需要突破性的理论和技术来实现技术的代际跨越。在人、网、物三重互联和网络与各行业深度融合的压力和推动下，网络架构、服务质量、用户体验、安全性和可靠性是该领域面临的重要挑战。

7.网络安全性

面对各国对网络控制权激烈争夺的变化，“要维护网络安全的主权，就必须创新主动、适应性强的多层联动技术体系，构筑快速攻击和智慧的积极防御屏障，突破网络边界防御的关键技术，形成基于自我的威胁感知和攻击预测能力”，这是目前该领域面临的重要挑战。

8.水声工程

针对复杂多变的海洋环境，开展水下网络声学观测，获取水声环境规律和水下目标声学信息，通过实时信息传输和大数据信息处理，实现海洋水下信息的自主控制，是该领域面临的重要挑战。

9.电磁场与电磁环境效应

随着5g、人工智能、物联网、大数据及其在高速通信、无人系统、工业互联网、先进能源、先进空日等领域的广泛应用，各种设备都面临着严峻的电磁安全问题。突破传统思维和方法的束缚，建立新的电磁环境效应和保护理论，开发新技术、新材料和新器件，提高我国信息电子及其应用的电磁环境适应性和电磁平衡能力，是目前该领域面临的重要挑战。

10.控制

当前的研究领域是:“在智能制造、无人驾驶、空深海等不确定复杂的动态环境中，如何利用自动化和人工智能集成的理论、技术和系统，实现对机理不清、难以建立数学模型的被控对象的自主智能控制、人机协同优化决策以及决策与控制的集成”

11.认识

大脑认知和人工智能的加速融合广泛应用于无人系统、类脑芯片、智能视觉等领域。基于大脑认知机制的创新人工智能技术是一个国际热点。“多尺度动态脑观察，揭示记忆、情绪、视觉等认知功能的机制，建立易于推广、鲁棒性强、低功耗的人工智能理论和模型”是目前该领域面临的重要挑战。

12.计算机系统和软件

随着人工智能应用的快速发展、数据的爆炸式增长和计算模型的日益复杂，人们对计算能力的需求也在快速增长。面对后摩尔时代的物理约束，计算系统的体系结构、系统硬件、系统软件和应用软件面临着高效、高可靠性、低能耗、敏捷设计、智能化和应用多样性等重要挑战。智能计算已经成为传统产业转型和新兴产业融合发展的基本支撑技术。

13.计算机应用

随着以人机集成、区块链、虚拟现实、数字结对为代表的计算机应用技术与各行业的融合不断深入，支持各种工业设备、信息系统、业务流程、企业产品和服务以及人员间互操作性的技术也越来越复杂。构建一个更高效、更适用、更智能的互操作技术体系是这一领域的一个重要挑战。

14.工业软件系统

软件运行固有的离散性和工业系统运行固有的连续性之间的适应性已经成为操作系统和中间件等工业基础软件的首要问题。高稳定性三维几何引擎、工程分析仿真求解器和电子设计自动化等工业核心软件，以及大规模、高可信的嵌入式工业软件和新型工业互联网系统软件是目前该领域面临的重要挑战。

15 .应对重大突发事件(部分信息领域)

“如何在国家、省、市三级建立重大突发事件信息决策平台(如COVID-19肺炎疫情等)。)，集思广益，突破局限，延伸到经济和社会的各个领域；如何整合相关部门的数据资源，包括医疗卫生、公安、交通、建设、环保、教育、能源、民政、国有企业数据等。，为重大突发事件搭建大数据平台；如何建立一个能够支持平时和战时应急科研的计算环境和平台，用于新药和疫苗等的研发。”是应对重大紧急情况和加强国家治理能力的重要挑战。

16.新基础设施

以5g、数据中心、工业互联网、物联网和人工智能为代表的新基础设施建设正在加快，在疫情期间和之后，它在支持高质量的经济和社会发展方面发挥着战略性的主导作用。随着建设速度的加快和规模的不断扩大，新基础设施在该领域面临着技术合作、大规模组网、应用模式创新、光电芯片和关键软件等核心技术支持、网络安全、高可靠性、绿色低成本、与各行业垂直整合等重要挑战。

据了解，自2014年以来，中国工程院信息与电子工程系持续开展“中国电子信息工程科技发展研究”的研究工作。根据研究结果，每年上半年出版《中国电子信息工程科技发展的最新挑战》和下半年出版《中国电子信息工程科技发展的最新趋势》，旨在为中国科技人员把握电子信息工程领域的发展趋势提供参考，为中国制定发展战略提供支持。

本研究工作由中国工程院、中央网络办公室、工业和信息化部、中国电子科技集团共同组建的中国信息与电子工程科技发展战略研究中心承担。余少华和陆军专门负责这项工作，来自不同领域的300多名学者和专家参加了这项工作。在完成《中国电子信息工程科学技术发展研究》的综合文章、专题文章和几个专题卷的基础上，浓缩了中国电子信息工程科学技术发展的最新挑战和趋势。

中国工程院副院长陈左宁院士表示，当前疫情正在深刻改变全球政治、经济和社会发展格局。作为关系国计民生的战略性、基础性、先导性产业，信息技术应该站在前沿，帮助中国建设数字经济和信息治理的“升级版”。特别是要以数字基础设施为契机，着眼于关键、全局性、战略性问题和挑战，加强协同融合和整体发展，推动中国信息技术在经济社会发展中发挥更好的引擎和纽带作用。