一、主要國(guó)家持續(xù)通過戰(zhàn)略和立法強(qiáng)化對(duì)人工智能領(lǐng)域的宏觀指導(dǎo)
2020年,前沿電子信息技術(shù)領(lǐng)域發(fā)展迅猛,新技術(shù)、新理念層出不窮,在應(yīng)對(duì)新冠肺炎疫情、大國(guó)競(jìng)爭(zhēng)博弈、提升整體科技水平等方面發(fā)揮了積極作用。主要國(guó)家和地區(qū)多點(diǎn)發(fā)力,圍繞人工智能、量子信息、6G、超算、物聯(lián)網(wǎng)、區(qū)塊鏈等細(xì)分技術(shù)領(lǐng)域,積極制定戰(zhàn)略規(guī)劃、投資項(xiàng)目開展、聚焦技術(shù)突破,推動(dòng)前沿電子信息技術(shù)領(lǐng)域向前發(fā)展。
圖1 美國(guó)會(huì)《2020年國(guó)家人工智能計(jì)劃法案》
2020年,人工智能戰(zhàn)略及立法方面呈現(xiàn)多點(diǎn)竟發(fā)局面,主要國(guó)家和地區(qū)持續(xù)豐富和完善領(lǐng)域戰(zhàn)略、規(guī)劃及立法,持續(xù)加強(qiáng)領(lǐng)域宏觀指導(dǎo)。美國(guó)積極推動(dòng)人工智能戰(zhàn)略立法,國(guó)會(huì)于3月通過《2020年國(guó)家人工智能計(jì)劃法案》,將2019年特朗普國(guó)家人工智能行政令落實(shí)為國(guó)家立法,并就美國(guó)人工智能計(jì)劃的目的和后續(xù)工作進(jìn)行了詳細(xì)說明,還于6月推出《軍隊(duì)人工智能法案》,指出要進(jìn)一步提高人工智能在整個(gè)國(guó)防部署方面的重要性。俄羅斯強(qiáng)化人工智能領(lǐng)域戰(zhàn)略短板,繼續(xù)重視并推動(dòng)機(jī)器人技術(shù)發(fā)展,普京于7月簽署《關(guān)于2030年前俄羅斯聯(lián)邦國(guó)家發(fā)展目標(biāo)的法令》,提出包含發(fā)展人工智能等前沿科技的國(guó)家發(fā)展5大目標(biāo),俄總理8月簽署《2024年前俄羅斯人工智能和機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域監(jiān)管發(fā)展構(gòu)想》,加速發(fā)展人工智能和機(jī)器人技術(shù)。歐盟加速夯實(shí)人工智能戰(zhàn)略及立法,全方位提升治理水平,歐盟委員會(huì)2月發(fā)布《人工智能白皮書:通往卓越與信任的歐洲之路》,12月歐盟委員會(huì)公布《數(shù)字服務(wù)法案》和《數(shù)字市場(chǎng)法案》草案,全面提升人工智能治理水平。
二、比利時(shí)微電子研究中心發(fā)布世界首個(gè)基于脈沖神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的雷達(dá)芯片
圖2 基于脈沖神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的雷達(dá)芯片示意圖
2020年4月,比利時(shí)微電子研究中心(IMEC)發(fā)布世界首個(gè)采用脈沖神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)處理雷達(dá)信號(hào)的芯片。該中心研究團(tuán)隊(duì)召集各領(lǐng)域?qū)<遥谒惴ㄩ_發(fā)、脈沖神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)、生物醫(yī)學(xué)、雷達(dá)信號(hào)處理、超低功耗數(shù)字芯片設(shè)計(jì)等方面開展了大量工作。團(tuán)隊(duì)開發(fā)的該款芯片通過模仿動(dòng)物神經(jīng)元的信號(hào)處理機(jī)制,采用遞歸連接的方式,實(shí)現(xiàn)了一個(gè)學(xué)習(xí)和記憶模式的動(dòng)態(tài)系統(tǒng)。盡管當(dāng)前人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(ANN)已被證明可廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域,但目前還存在能耗過高、無法集成在要求高要求傳感器設(shè)備中等局限,且因人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)架構(gòu)和數(shù)據(jù)格式必然要求花費(fèi)大量時(shí)間在推理算法上,因此該團(tuán)隊(duì)慎重考慮后決定嘗試脈沖神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。經(jīng)過努力,采用脈沖神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行機(jī)制的該芯片相較于傳統(tǒng)芯片能耗降低了100倍,延遲減少了10倍,幾乎可在瞬間做出響應(yīng)。比利時(shí)微電子研究中心本次開發(fā)的芯片可通過調(diào)整架構(gòu)和算法實(shí)現(xiàn)對(duì)各種傳感器數(shù)據(jù)的處理(包括心電圖、語音、聲納等),是發(fā)展真正自主學(xué)習(xí)系統(tǒng)的重大飛躍,其滿足了業(yè)界對(duì)能從數(shù)據(jù)中學(xué)習(xí)并實(shí)現(xiàn)個(gè)性化人工智能的超低功耗神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的需求,有望應(yīng)用于環(huán)境感知、碰撞預(yù)警等多個(gè)領(lǐng)域。
三、深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)助力薛定諤方程求解并促進(jìn)多領(lǐng)域發(fā)展
圖3 費(fèi)米神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)示意圖
薛定諤方程是量子力學(xué)的基本方程,即便已經(jīng)提出70多年,能夠精確求解薛定諤方程的方法少之又少,多年來科學(xué)家們一直試圖努力攻克該難題。2020年10月,DeepMind開源了其用來近似計(jì)算薛定諤方程的費(fèi)米神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(FermiNet),該網(wǎng)絡(luò)是第一個(gè)利用深度學(xué)習(xí)從第一性原理計(jì)算原子和分子能量的嘗試,在精度和準(zhǔn)確性上都滿足科研標(biāo)準(zhǔn),且是目前在相關(guān)領(lǐng)域中最為精準(zhǔn)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型,為深度學(xué)習(xí)在量子化學(xué)領(lǐng)域的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。2020年9月,德國(guó)柏林自由大學(xué)的科學(xué)家也提出了一種新的深度學(xué)習(xí)波函數(shù)擬設(shè)方法,其可以獲得電子薛定諤方程的近乎精確解。該類研究展現(xiàn)的不僅是深度學(xué)習(xí)在解決某一特定科學(xué)問題過程中的應(yīng)用,更展現(xiàn)出深度學(xué)習(xí)未來在生物、化學(xué)、材料、醫(yī)藥領(lǐng)域等領(lǐng)域科研中將被廣泛應(yīng)用的遠(yuǎn)景。
四、多國(guó)密集發(fā)布量子信息戰(zhàn)略推動(dòng)領(lǐng)域發(fā)展
圖4 美國(guó)白宮《量子網(wǎng)絡(luò)戰(zhàn)略愿景》
2020年,以美國(guó)和歐盟為代表,多國(guó)繼續(xù)積極推出量子信息領(lǐng)域法案與規(guī)劃,力求在頂層戰(zhàn)略方面進(jìn)一步加碼量子信息科學(xué),深度豐富和完善領(lǐng)域政策。美國(guó)多機(jī)構(gòu)布局量子信息規(guī)劃促進(jìn)領(lǐng)域發(fā)展,白宮2月發(fā)布《量子網(wǎng)絡(luò)戰(zhàn)略愿景》,提出將開辟量子互聯(lián)網(wǎng),確保量子信息科學(xué)惠及大眾,國(guó)會(huì)眾議院議員5月提出《先進(jìn)量子計(jì)算法》(H.R.6919)提案,要求商務(wù)部開展量子計(jì)算綜合研究以評(píng)估量子計(jì)算對(duì)美國(guó)競(jìng)爭(zhēng)力的益處并明確供應(yīng)鏈風(fēng)險(xiǎn),能源部7月提出建立全國(guó)性量子互聯(lián)網(wǎng)的戰(zhàn)略藍(lán)圖,希望在十年內(nèi)建成量子互聯(lián)網(wǎng)。歐盟積極布局量子信息戰(zhàn)略規(guī)劃,德法等24個(gè)歐盟成員國(guó)1月實(shí)施量子通信基礎(chǔ)設(shè)施計(jì)劃,將在未來十年共同研發(fā)和部署歐盟量子通信基礎(chǔ)設(shè)施。英國(guó)重視量子信息國(guó)防應(yīng)用發(fā)展,國(guó)防科學(xué)與技術(shù)實(shí)驗(yàn)室6月發(fā)布《量子信息處理技術(shù)布局2020:英國(guó)防務(wù)與安全前景》研究報(bào)告,深度分析論證了該國(guó)國(guó)防領(lǐng)域量子信息技術(shù)布局情況,提出相關(guān)發(fā)展愿景。
五、美國(guó)發(fā)布先進(jìn)計(jì)算戰(zhàn)略計(jì)劃調(diào)整領(lǐng)域發(fā)展重點(diǎn)
圖5 美國(guó)白宮發(fā)布《引領(lǐng)未來先進(jìn)計(jì)算生態(tài)系統(tǒng):戰(zhàn)略計(jì)劃》
2020年11月,美國(guó)白宮發(fā)布《引領(lǐng)未來先進(jìn)計(jì)算生態(tài)系統(tǒng):戰(zhàn)略計(jì)劃》,該計(jì)劃以2019年發(fā)布的《國(guó)家戰(zhàn)略性計(jì)算計(jì)劃:更新版》目標(biāo)和建議為基礎(chǔ),設(shè)想了一個(gè)未來先進(jìn)計(jì)算生態(tài)系統(tǒng),提出了一種以政府、學(xué)術(shù)界、非營(yíng)利組織、產(chǎn)業(yè)部門共同參與為主的舉國(guó)方案,明確了戰(zhàn)略計(jì)劃的四個(gè)目標(biāo),即作為國(guó)家戰(zhàn)略資產(chǎn)的先進(jìn)計(jì)算生態(tài)系統(tǒng)、穩(wěn)健、可持續(xù)的軟件和數(shù)據(jù)生態(tài)系統(tǒng)、基礎(chǔ)性、應(yīng)用性和轉(zhuǎn)化研究、培養(yǎng)一支多樣化、有能力和靈活的勞動(dòng)力隊(duì)伍,并確立了關(guān)鍵的運(yùn)作和協(xié)調(diào)架構(gòu)來支持和實(shí)施上述目標(biāo)。新計(jì)劃可為美國(guó)繼續(xù)維持在科學(xué)工程、經(jīng)濟(jì)競(jìng)爭(zhēng)和國(guó)家安全方面的領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)奠定基礎(chǔ)。新計(jì)劃對(duì)美國(guó)先進(jìn)計(jì)算戰(zhàn)略發(fā)展重點(diǎn)的調(diào)整,表明美國(guó)正將領(lǐng)域發(fā)展重心從傳統(tǒng)的超級(jí)計(jì)算轉(zhuǎn)向未來的數(shù)字/非數(shù)字計(jì)算前沿技術(shù),同時(shí)不斷提升對(duì)計(jì)算生態(tài)系統(tǒng)建設(shè)的重視程度,以順應(yīng)近年的計(jì)算技術(shù)發(fā)展與行業(yè)變化,維持美國(guó)在計(jì)算領(lǐng)域的科技主導(dǎo)地位。
六、美陸軍通過“多域作戰(zhàn)效果環(huán)”探索戰(zhàn)場(chǎng)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實(shí)戰(zhàn)應(yīng)用
圖6 “多域作戰(zhàn)效果環(huán)”決策過程
2020年5月召開的“2020國(guó)防與商業(yè)傳感”會(huì)議上,美陸軍“戰(zhàn)場(chǎng)物聯(lián)網(wǎng)(IoBT)”項(xiàng)目研究聯(lián)盟以傳統(tǒng)決策模型為基礎(chǔ),結(jié)合未來多域作戰(zhàn)需求和戰(zhàn)場(chǎng)物聯(lián)網(wǎng)能力特點(diǎn),提出了“多域作戰(zhàn)效果環(huán)”概念,對(duì)戰(zhàn)場(chǎng)物聯(lián)網(wǎng)可遵循的作戰(zhàn)流程進(jìn)行了頂層設(shè)計(jì)規(guī)劃,在多域作戰(zhàn)場(chǎng)景想定下闡釋了如何通過戰(zhàn)場(chǎng)物聯(lián)網(wǎng)能力創(chuàng)建并執(zhí)行該決策環(huán),以提高作戰(zhàn)響應(yīng)速度、增強(qiáng)作戰(zhàn)效能。“多域作戰(zhàn)效果環(huán)”將多域作戰(zhàn)所必要的軍事能力分為評(píng)估/探測(cè)、識(shí)別、定位/跟蹤、聚合、分發(fā)、決策與執(zhí)行七個(gè)環(huán)節(jié)。其中,探測(cè)、識(shí)別和定位/跟蹤環(huán)節(jié)稱為“敵友識(shí)別階段”,聚合、分發(fā)、決策環(huán)節(jié)稱為“智能決策支持”階段,執(zhí)行環(huán)節(jié)為產(chǎn)生效果的作戰(zhàn)階段。“多域作戰(zhàn)效果環(huán)”的提出是美陸軍迫切推動(dòng)戰(zhàn)場(chǎng)物聯(lián)網(wǎng)實(shí)戰(zhàn)應(yīng)用的標(biāo)志,為物聯(lián)網(wǎng)進(jìn)一步融入實(shí)際軍事行動(dòng)提供了渠道。戰(zhàn)場(chǎng)物聯(lián)網(wǎng)和“多域作戰(zhàn)效果環(huán)”的有效結(jié)合,不僅有助于實(shí)現(xiàn)美軍“快速與持續(xù)集成跨域能力以優(yōu)化效果并壓制敵方”的作戰(zhàn)目標(biāo),還具有大幅改善與增強(qiáng)未來多域作戰(zhàn)方式的潛力,將直接或間接影響美陸軍的戰(zhàn)備以及現(xiàn)代化重點(diǎn)。
七、6G技術(shù)先期探索穩(wěn)步開展
圖7 三星公司《6G:下一代超連接體驗(yàn)》白皮書
6G作為5G之后的下一代移動(dòng)通信技術(shù),日益受到世界各國(guó)重視,各項(xiàng)探索也正處于穩(wěn)步開展中,但6G技術(shù)方案、性能特征、應(yīng)用場(chǎng)景、建設(shè)運(yùn)行等都未形成定論。2020年,多個(gè)國(guó)家和地區(qū)在加速5G規(guī)模化商用的同時(shí)積極推動(dòng)6G技術(shù)的先期探索。國(guó)際電信聯(lián)盟2月發(fā)布6G研究計(jì)劃,形成了初步的6G研究時(shí)間表;芬蘭于3月召開第2屆全球6G無線峰會(huì),并在會(huì)上發(fā)布涉及6G技術(shù)中的機(jī)器學(xué)習(xí)、邊緣智能和定位與傳感等主題的12份6G白皮書;國(guó)際電信聯(lián)盟3月在第34次國(guó)際電信聯(lián)盟無線電通信部門5D工作組會(huì)議上啟動(dòng)面向2030年及之后技術(shù)的研發(fā),并將6G技術(shù)作為其中的重要部分;7月,三星公司發(fā)布《下一代超連接體驗(yàn)》6G白皮書,闡述了其6G時(shí)代愿景。技術(shù)突破方面,日本大阪大學(xué)與新加坡南洋理工大學(xué)8月成功利用光子拓?fù)浣^緣體的概念研發(fā)出支持太赫茲(THz)傳輸?shù)男滦托酒瑢槲磥硖掌澰谕ㄐ旁O(shè)備中的互聯(lián)集成鋪平道路。未來,6G技術(shù)的軍事化應(yīng)用可大幅提升戰(zhàn)場(chǎng)通信性能,實(shí)現(xiàn)可視化作戰(zhàn),充分提升網(wǎng)絡(luò)容量,實(shí)現(xiàn)指令精準(zhǔn)傳輸,融合多種通信網(wǎng)絡(luò),促進(jìn)戰(zhàn)場(chǎng)無線網(wǎng)絡(luò)全域覆蓋,將對(duì)戰(zhàn)爭(zhēng)形態(tài)、裝備發(fā)展、戰(zhàn)場(chǎng)通信各方面產(chǎn)生重大影響,深刻影響未來戰(zhàn)爭(zhēng)方式。
八、日本“富岳”超級(jí)計(jì)算機(jī)奪得最新全球超算榜單冠軍
圖8 日本富士通公司“富岳”超級(jí)計(jì)算機(jī)
2020年6月,全球TOP500組織發(fā)布的世界超級(jí)計(jì)算機(jī)500強(qiáng)(Top500)榜單中,日本“富岳”(Fugaku)超級(jí)計(jì)算機(jī)憑借51.3億億次每秒的峰值浮點(diǎn)運(yùn)算速度奪得冠軍,并在模擬運(yùn)算方法、人工智能學(xué)習(xí)性能、大數(shù)據(jù)處理等單項(xiàng)表現(xiàn)上拔得頭籌。11月,“富岳”蟬聯(lián)該榜冠軍,且峰值運(yùn)算性能提升至每秒53.7億億次。“富岳”超級(jí)計(jì)算機(jī)由日本理化研究所和富士通公司共同開發(fā),使用了可顯著提升超算系統(tǒng)向量處理能力的48核ARM架構(gòu)芯片,具有158976個(gè)獨(dú)立核心,更適合執(zhí)行人工智能與深度學(xué)習(xí)相關(guān)的計(jì)算任務(wù),同時(shí)采用了獨(dú)有的環(huán)面融合(Tofu-D)互聯(lián)技術(shù),能同時(shí)沿多個(gè)維度進(jìn)行通信,提升了系統(tǒng)整體的通信效率。隨著深度學(xué)習(xí)技術(shù)的快速發(fā)展,人工智能正在軍事領(lǐng)域產(chǎn)生重要影響,為情報(bào)獲取、態(tài)勢(shì)感知、指揮控制與火力打擊等多個(gè)領(lǐng)域帶來深刻變化。超級(jí)計(jì)算能夠?yàn)槿斯ぶ悄芗夹g(shù)發(fā)展提供重要的算力支撐,面向應(yīng)用優(yōu)化的高性能計(jì)算系統(tǒng)研發(fā)、智能化的系統(tǒng)管理調(diào)度等將成為發(fā)展趨勢(shì),深度學(xué)習(xí)也將成為超級(jí)計(jì)算應(yīng)用創(chuàng)新的下一個(gè)引爆點(diǎn)。
九、美國(guó)會(huì)運(yùn)用立法手段進(jìn)一步強(qiáng)調(diào)物聯(lián)網(wǎng)背景下的網(wǎng)絡(luò)安全
圖9 美國(guó)會(huì)《2020年物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)安全改進(jìn)法案》
2020年12月,美國(guó)總統(tǒng)簽署了國(guó)會(huì)參眾兩院多位議員提出并經(jīng)兩院表決通過的《2020年物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)安全改進(jìn)法案》,法案致力于解決美國(guó)聯(lián)邦政府使用物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備可能產(chǎn)生的網(wǎng)絡(luò)安全風(fēng)險(xiǎn)問題。法案提出,美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)研究院須發(fā)布聯(lián)邦政府使用物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)和指南;指示管理和預(yù)算辦公室審查聯(lián)邦政府的政策并更新《聯(lián)邦采購(gòu)條例》,以確保其符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)研究院的標(biāo)準(zhǔn)與指南;指示國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)研究院與網(wǎng)絡(luò)安全研究人員、行業(yè)專家及國(guó)土安全部合作,共同發(fā)布與聯(lián)邦機(jī)構(gòu)信息系統(tǒng)相關(guān)的安全漏洞應(yīng)對(duì)準(zhǔn)則及解決方案;明確禁止聯(lián)邦機(jī)構(gòu)采購(gòu)不符合安全要求的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備;各級(jí)承包商也需遵守國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)研究院制定的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。法案認(rèn)為,美國(guó)必須適應(yīng)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備大規(guī)模使用帶來的指數(shù)級(jí)數(shù)據(jù)增長(zhǎng)趨勢(shì),并采取適當(dāng)?shù)陌踩院头雷o(hù)措施。該法案是美國(guó)在萬物互聯(lián)時(shí)代背景下確保網(wǎng)絡(luò)安全的重要措施,其通過意味著美國(guó)政府在改善國(guó)家網(wǎng)絡(luò)安全方面邁出了重要一步,將幫助其進(jìn)一步確保網(wǎng)絡(luò)安全,封堵相關(guān)漏洞于萌芽中。
十、美國(guó)價(jià)值技術(shù)基金會(huì)發(fā)布報(bào)告關(guān)注區(qū)塊鏈技術(shù)的國(guó)防應(yīng)用價(jià)值
圖10 《區(qū)塊鏈在美國(guó)防部的潛在應(yīng)用》報(bào)告
區(qū)塊鏈作為融合了分布式傳輸、共識(shí)機(jī)制、智能合約、加密算法等的新型應(yīng)用模式,與國(guó)家政治、軍事、經(jīng)濟(jì)和社會(huì)安全緊密耦合,將有助于推動(dòng)國(guó)防數(shù)據(jù)資產(chǎn)的規(guī)模化可信流轉(zhuǎn)。5月,美國(guó)價(jià)值技術(shù)基金會(huì)發(fā)布《區(qū)塊鏈在美國(guó)防部的潛在應(yīng)用》報(bào)告,旨在向美國(guó)國(guó)防部說明區(qū)塊鏈技術(shù)在其網(wǎng)絡(luò)安全工作中的諸多好處。報(bào)告由包括埃森哲、亞馬遜、德勤、中廣核聯(lián)邦和國(guó)際商用機(jī)器公司在內(nèi)的國(guó)防部承包商及康賽斯、辛巴鏈和科爾文運(yùn)營(yíng)網(wǎng)絡(luò)等區(qū)塊鏈公司共同撰寫。美國(guó)國(guó)會(huì)議員為該報(bào)告做序并表示,中國(guó)和俄羅斯已在區(qū)塊鏈技術(shù)方面取得了長(zhǎng)足進(jìn)步,美國(guó)決策者要迅速知曉這一技術(shù)的潛在利益及在該領(lǐng)域落后的弊端。報(bào)告提出,網(wǎng)絡(luò)安全威脅削弱了美國(guó)在全球經(jīng)濟(jì)和軍事領(lǐng)域的主導(dǎo)地位,分布式賬本技術(shù)有益于未來網(wǎng)絡(luò)安全,國(guó)防部應(yīng)采用區(qū)塊鏈作為多因素認(rèn)證的一部分,提高網(wǎng)絡(luò)通信的安全性,減少應(yīng)急決策的單點(diǎn)故障,確保國(guó)防供應(yīng)鏈的零件采購(gòu)可追溯,避免芯片存儲(chǔ)數(shù)據(jù)被篡改。此外,該報(bào)告還強(qiáng)調(diào)了區(qū)塊鏈技術(shù)的潛在優(yōu)勢(shì),重點(diǎn)提出了美國(guó)防部感興趣的區(qū)塊鏈潛在應(yīng)用場(chǎng)景。
來源:電科防務(wù)