新的信息科學(xué)革命會(huì)否興起

李國(guó)杰

信息科技正在進(jìn)入全民普及階段，信息技術(shù)惠及大眾將成為未來(lái)幾十年的主旋律；21世紀(jì)上半葉，將興起一場(chǎng)新的信息科學(xué)革命，其結(jié)果可能導(dǎo)致21世紀(jì)下半葉新的技術(shù)革命。

信息科學(xué)還處在伽利略時(shí)代

目前的信息科學(xué)只相當(dāng)于1905年以前的理論物理研究，信息科學(xué)還處在伽利略時(shí)代。20世紀(jì)下半葉信息技術(shù)發(fā)展迅猛，但信息技術(shù)的基礎(chǔ)理論大部分是20世紀(jì)60年代以前完成的，近40年信息科學(xué)沒(méi)有取得重大突破，信息科學(xué)還是一門(mén)年輕的科學(xué)。

就目前信息技術(shù)的主體而言，網(wǎng)絡(luò)已成為信息技術(shù)的主體，Internet可能是人類(lèi)歷史上最大的工程，但至今沒(méi)有理論可以解釋隨機(jī)操作的Internet為什么能做到如此大的規(guī)模而不崩潰。對(duì)于網(wǎng)絡(luò)我們有許許多多的問(wèn)題需要回答，比如：如果整個(gè)Internet網(wǎng)絡(luò)是一臺(tái)巨大的計(jì)算機(jī)，那么，什么是這個(gè)網(wǎng)格計(jì)算機(jī)的公共編碼?什么是它的體系結(jié)構(gòu)?什么是它的地址空間?什么是它的處理器與指令系統(tǒng)?什么是它的編程語(yǔ)言?如何設(shè)計(jì)與分析它的算法?網(wǎng)絡(luò)世界的基本規(guī)律是什么?什么是它的守恒量?有沒(méi)有類(lèi)似于物質(zhì)不滅定律、能量守衡定律、慣性定律之類(lèi)的規(guī)律?

網(wǎng)絡(luò)的健康發(fā)展必須要基于堅(jiān)實(shí)的科學(xué)理論之上，今后幾十年發(fā)展網(wǎng)絡(luò)科學(xué)是信息領(lǐng)域一項(xiàng)最基礎(chǔ)的科研工作。在信息科學(xué)的指引下，21世紀(jì)的信息技術(shù)也將展現(xiàn)新特點(diǎn)，將會(huì)在重視技術(shù)作為生產(chǎn)力決定性因素的同時(shí)，更加重視信息科學(xué)的研究探索，特別是與納米、生命、認(rèn)知等科學(xué)的交叉研究；更加重視醫(yī)學(xué)及與人類(lèi)健康有關(guān)的信息科學(xué)技術(shù)；更加重視生態(tài)和環(huán)境影響，探索對(duì)有限自然資源和無(wú)限知識(shí)資源的分享、共享和可持續(xù)利用，重視信息技術(shù)與人文藝術(shù)的結(jié)合，以及信息技術(shù)倫理道德方面的研究和對(duì)信息技術(shù)社會(huì)作用的法制化管理與監(jiān)督。而其中最重要的一點(diǎn)，是在繼續(xù)發(fā)展工程技術(shù)的規(guī)模效益的同時(shí)，更加重視信息技術(shù)的多樣性、開(kāi)放性和個(gè)性化，更加重視信息技術(shù)惠及大眾。

計(jì)算+傳統(tǒng)科學(xué)=新科學(xué)

13世紀(jì)，十進(jìn)制計(jì)算從印度通過(guò)阿拉伯世界傳到歐洲，同時(shí)發(fā)明了代數(shù)運(yùn)算，開(kāi)啟了計(jì)算和科學(xué)并行交織發(fā)展的歷史。17世紀(jì)，牛頓和萊布尼茲同時(shí)發(fā)明了微積分，新的計(jì)算模式具有描述變化速度的能力，使人類(lèi)得以發(fā)現(xiàn)自然規(guī)律，發(fā)展了力學(xué)、熱學(xué)、聲學(xué)、光學(xué)、電磁學(xué)等學(xué)科。數(shù)學(xué)根植于人類(lèi)的日常生活。

同樣，編寫(xiě)計(jì)算機(jī)程序的大量日常工作可能會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)生新的數(shù)學(xué)。如同望遠(yuǎn)鏡促進(jìn)天文學(xué)、顯微鏡促進(jìn)醫(yī)學(xué)發(fā)展一樣，數(shù)字計(jì)算機(jī)的發(fā)明，特別是近20年微處理器和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的突飛猛進(jìn)，使大規(guī)模并行計(jì)算和網(wǎng)格計(jì)算成為可能，將導(dǎo)致一場(chǎng)科學(xué)的革命，21世紀(jì)將產(chǎn)生以并行計(jì)算為基礎(chǔ)的新科學(xué)。

21世紀(jì)的發(fā)展趨勢(shì)是從計(jì)算機(jī)支持科學(xué)家作傳統(tǒng)科學(xué)研究轉(zhuǎn)向計(jì)算嵌入到科學(xué)研究的全過(guò)程，形成新的科研形式。計(jì)算機(jī)科學(xué)對(duì)于生物學(xué)，如同數(shù)學(xué)對(duì)物理學(xué)一樣重要。計(jì)算機(jī)科學(xué)的思維方式將滲透到分子生物學(xué)的全過(guò)程。計(jì)算生物學(xué)將成為生物學(xué)的主流。

美國(guó)未來(lái)學(xué)家RaymondKurzweil于2005年出版著作《接近奇異點(diǎn)》(Singu-larity is near)稱(chēng)，技術(shù)的指數(shù)級(jí)發(fā)展將不可避免地導(dǎo)致超人類(lèi)智能的出現(xiàn)，他預(yù)測(cè)這一時(shí)間為2029年。

人腦是數(shù)十億年生物進(jìn)化的結(jié)晶，計(jì)算速度的提升并不能刻畫(huà)人腦的所有功能，目前離解開(kāi)大腦智慧之謎還有很遠(yuǎn)的距離，也許數(shù)百年內(nèi)做不到。人機(jī)和諧共生是發(fā)展信息技術(shù)的基本追求，發(fā)展信息技術(shù)不能把人變成機(jī)器，但人卻可以給機(jī)器帶來(lái)啟示。信息科學(xué)必須從生物和人腦等天然系統(tǒng)中獲得啟示，特別是找到如何實(shí)現(xiàn)大規(guī)模并行分布處理、動(dòng)態(tài)連接、自適應(yīng)性、容錯(cuò)和自修復(fù)性等功能的機(jī)制，使信息系統(tǒng)走出20世紀(jì)的壁壘。

信息技術(shù)的發(fā)展主流是惠及大眾

從1946年電子計(jì)算機(jī)誕生算起，信息技術(shù)已經(jīng)走過(guò)60年，從上世紀(jì)80年代PC機(jī)的誕生算起，信息技術(shù)的大規(guī)模應(yīng)用已經(jīng)20多年。信息技術(shù)和產(chǎn)業(yè)界多數(shù)人認(rèn)為信息技術(shù)已進(jìn)入廣泛普及階段。

信息領(lǐng)域今后還會(huì)不斷出現(xiàn)新技術(shù)，從某個(gè)角度看，有些甚至是帶有顛覆性的新技術(shù)。但總的來(lái)講，以信息技術(shù)為特征的經(jīng)濟(jì)發(fā)展長(zhǎng)波(每個(gè)長(zhǎng)波平均為50～60年)已開(kāi)始進(jìn)入后半期。因此，今后30年信息技術(shù)的發(fā)展主流是普及應(yīng)用，要使信息技術(shù)惠及大眾。