論科技創(chuàng)新趨勢與元宇宙新基建

◎ 飛諾門陣科技創(chuàng)始人、董事長及首席科學(xué)家清華海峽研究院智能網(wǎng)絡(luò)計算實驗室主任 沈寓實

當(dāng)前，全球科技創(chuàng)新進入高度活躍期，呈現(xiàn)諸多新特點新趨勢，新一輪科技革命正蓄勢待發(fā)！同時，全球經(jīng)濟正處于新危機的風(fēng)口浪尖，地緣政治和經(jīng)濟的不確定性不斷削弱市場和投資信心，并進一步削弱短期經(jīng)濟前景?？萍紕?chuàng)新持續(xù)升級，全球經(jīng)濟逐步放緩，危中有機！在這一世界經(jīng)歷百年未有之大變局的關(guān)鍵時刻，我國開啟了全面建設(shè)社會主義現(xiàn)代化國家新征程。隨著我國經(jīng)濟發(fā)展由高速增長向高質(zhì)發(fā)展轉(zhuǎn)變，當(dāng)前正需要依靠技術(shù)創(chuàng)新支撐我國經(jīng)濟可持續(xù)進步，推動我國步入創(chuàng)新導(dǎo)向階段，實現(xiàn)經(jīng)濟從“富起來”走向“強起來”。黨的二十大報告提出，加快實施創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展戰(zhàn)略?？萍假x能發(fā)展，創(chuàng)新決勝未來。創(chuàng)新發(fā)展理念正在作為數(shù)字經(jīng)濟的重要推動力，引領(lǐng)數(shù)字經(jīng)濟走向蓬勃發(fā)展。

習(xí)近平總書記高度重視我國數(shù)字經(jīng)濟發(fā)展，多次發(fā)表重要講話，深刻闡述了數(shù)字經(jīng)濟發(fā)展的方向和任務(wù)。2021年10月，習(xí)近平總書記在主持中共中央政治局第三十四次集體學(xué)習(xí)時強調(diào)，要站在統(tǒng)籌中華民族偉大復(fù)興戰(zhàn)略全局和世界百年未有之大變局的高度，統(tǒng)籌國內(nèi)國際兩個大局、發(fā)展安全兩件大事，充分發(fā)揮海量數(shù)據(jù)和豐富應(yīng)用場景優(yōu)勢，促進數(shù)字技術(shù)與實體經(jīng)濟深度融合，賦能傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級，催生新產(chǎn)業(yè)新業(yè)態(tài)新模式，不斷做強做優(yōu)做大我國數(shù)字經(jīng)濟。面對疫情全球大流行、經(jīng)濟深度衰退、新舊動能轉(zhuǎn)換等重大挑戰(zhàn)，中國選擇了“新基建”領(lǐng)銜的擴大消費、投資、內(nèi)需的一攬子宏觀對沖政策，數(shù)字經(jīng)濟成為經(jīng)濟發(fā)展的“重頭戲”。

數(shù)字經(jīng)濟是繼農(nóng)業(yè)經(jīng)濟、工業(yè)經(jīng)濟之后的主要經(jīng)濟形態(tài)，且數(shù)字化轉(zhuǎn)型正驅(qū)動生產(chǎn)生活和治理方式發(fā)生深刻變革，已成為重組全球要素資源、重塑全球經(jīng)濟結(jié)構(gòu)、改變?nèi)蚋偁幐窬株P(guān)鍵因素。2018年中美貿(mào)易戰(zhàn)以來，特別是疊加2020年以來的新冠肺炎疫情沖擊，全球經(jīng)濟、貿(mào)易和投資遭遇重挫，中國經(jīng)濟下行壓力增大。在此背景下，數(shù)字經(jīng)濟展現(xiàn)強勁韌性，電子商務(wù)、平臺經(jīng)濟、共享經(jīng)濟等新模式新業(yè)態(tài)加速創(chuàng)新突破，為中國有效防控疫情和穩(wěn)定經(jīng)濟發(fā)展提供強大支撐。經(jīng)過多年發(fā)展，我國數(shù)字經(jīng)濟發(fā)展取得顯著成效，2022年經(jīng)濟規(guī)模超45萬億元，躍居世界第二，數(shù)字產(chǎn)業(yè)化和產(chǎn)業(yè)數(shù)字化能力大幅提升，逐步進入科技創(chuàng)新引領(lǐng)發(fā)展的新階段。

回顧科技發(fā)展史，人類共經(jīng)歷了三次科技革命：機械時代、電氣時代、信息時代。第四次科技革命正在孕育，全球科技創(chuàng)新進入空前密集活躍的時期。以人工智能、量子信息、移動通信、物聯(lián)網(wǎng)、區(qū)塊鏈為代表的新一代信息技術(shù)加速突破應(yīng)用，以合成生物學(xué)、基因編輯、腦科學(xué)、再生醫(yī)學(xué)等為代表的生命科學(xué)領(lǐng)域孕育新的變革，融合機器人、數(shù)字化、新材料的先進制造技術(shù)正在加速推進制造業(yè)向智能化、服務(wù)化、綠色化轉(zhuǎn)型，以清潔高效可持續(xù)為目標(biāo)的能源技術(shù)加速發(fā)展將引發(fā)全球能源變革，空間和海洋技術(shù)正在拓展人類生存發(fā)展新疆域?？v觀當(dāng)前全球科技發(fā)展情況，從技術(shù)成熟度和系統(tǒng)性來看，以人工智能、5G通信、光電芯片、大數(shù)據(jù)等為代表的智能化技術(shù)趨向成熟，這些技術(shù)最有可能率先推動人類社會變革，驅(qū)動人類社會進入“元宇宙時代”。

數(shù)字化作為元宇宙時代的重要基礎(chǔ)，目前已經(jīng)步入3.0發(fā)展階段，其范圍已從內(nèi)容、社交和企業(yè)服務(wù)領(lǐng)域向物理和生物世界進行全方位延伸。奠定傳統(tǒng)計算與通訊范式的馮諾依曼架構(gòu)、香農(nóng)定律和摩爾定律等逼近瓶頸、面臨結(jié)構(gòu)性挑戰(zhàn)，科技向善、以人為本成為可持續(xù)發(fā)展內(nèi)核，顛覆性的實踐變革呼喚革命性的理論突破。面向未來的、智能安全的新一代網(wǎng)絡(luò)計算體系將為元宇宙提供安全泛在的智能算力底座，可謂之為“元宇宙數(shù)字新基建”。新一代網(wǎng)絡(luò)計算體系的本質(zhì)趨勢是將從“盡力而為”的、算網(wǎng)分離的不確定網(wǎng)絡(luò)發(fā)展成為“使命必達、說到做到”的確定性、智能化算力網(wǎng)絡(luò)，將以“算-網(wǎng)-存”深度融合、“空-天-地”廣泛連接、“云-邊-端”多級協(xié)同為核心特征，逐步構(gòu)建一個“萬物互聯(lián)、智慧內(nèi)生、安全可控、跨越時空”的、物理和網(wǎng)絡(luò)空間深入融合并交互創(chuàng)造的“元宇宙”新世界。

新一代網(wǎng)絡(luò)計算體系將具有極其強大的全維度的內(nèi)生能力：第一，最廣泛的全連接能力，即任何時刻、任何地點的人、機、物的互聯(lián)互通能力，這不僅包括人類本身，以及數(shù)以億計的終端設(shè)備，也包括物理空間的全部事物和億萬生命體，甚至包括生命體的精神世界。第二，超低延時或零延時的沉浸式實時互動能力，即用戶在各類場景的服務(wù)請求都能以最快的速度得到滿足，尤其在車路協(xié)同、遠程醫(yī)療場景中，超低延時本身就是生命線。第三，全面支撐通用智能和泛在智能的能力，即算力、算法通過網(wǎng)絡(luò)到達互聯(lián)網(wǎng)的任何一個角落，為用戶及各類終端提供智能計算服務(wù)。第四，內(nèi)生安全和可控可靠的能力，安全能力將成為未來網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)性能力，提供具備主動免疫的內(nèi)生安全，確保全維度的安全可控。第五，開放兼容的生態(tài)能力，未來網(wǎng)絡(luò)將繼承互聯(lián)網(wǎng)的開放基因、協(xié)同基因，以開放的態(tài)度博采眾長，在“使命必達”的未來網(wǎng)絡(luò)底座上構(gòu)建豐富的嶄新世界。

如何構(gòu)建面向未來的、智能安全的新一代網(wǎng)絡(luò)計算體系？第一，新一代網(wǎng)絡(luò)計算體系將是計算、存儲和通信三大基礎(chǔ)性資源在資源日益豐盛的趨勢下不斷深度融合的過程。傳統(tǒng)的IT體系中，計算、存儲、通信是分離的、各自發(fā)展的、獨立演變的。21世紀(jì)以來，IT、CT、DT開始逐步融合。目前摩爾定律、香農(nóng)定律都已經(jīng)逼近極限，面向未來，新一代網(wǎng)絡(luò)計算體系提供的不僅僅是“傻瓜式”的通路，而是“智能化”的平臺，從底層的芯片設(shè)計、到網(wǎng)絡(luò)設(shè)計，計算、存儲能力和通信能力將通過網(wǎng)絡(luò)進行整合和協(xié)調(diào)，實現(xiàn)算力和智能的無處不在。

第二，新一代網(wǎng)絡(luò)計算體系將采 用“ 云-邊-端 ”“ 空-天-地”多級協(xié)同的構(gòu)架，邊緣智能將催生超級應(yīng)用，為元宇宙發(fā)展提供堅實的基礎(chǔ)設(shè)施底座。歷史的發(fā)展總是遵循“否定之否定”的規(guī)律，信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展經(jīng)歷了“集中-分散-再集中-再分散”的螺旋發(fā)展趨勢。以“中央處理（central processing）”為核心的馮諾依曼架構(gòu)，在經(jīng)歷了傳統(tǒng)大型機中心計算、個人計算（personal computing）、大云計算之后，計算資源、數(shù)據(jù)資源在邏輯上已經(jīng)高度集中；近年來，隨著邊緣智能、區(qū)塊鏈等技術(shù)的興起，去中心化或多中心化的分布式構(gòu)架逐漸成為主流。邊緣計算的出現(xiàn)改變了傳統(tǒng)云和網(wǎng)的相互獨立性，使計算進入網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部。邊緣計算的效率、可信度與網(wǎng)絡(luò)的帶寬、時延、安全性、隔離度等都將發(fā)生深度耦合。云邊融合、云網(wǎng)融合、邊邊協(xié)同、云-邊-端多級計算協(xié)同部署，已經(jīng)成為大勢所趨，即：云側(cè)負責(zé)大體量復(fù)雜的計算、邊緣側(cè)負責(zé)簡單的計算和執(zhí)行、終端側(cè)負責(zé)感知交互的泛在計算模式。

第三，新一代網(wǎng)絡(luò)計算體系將是以視頻智能為主、且向下兼容語音和文本類信息的大一統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)。未來網(wǎng)絡(luò)呈現(xiàn)出以視頻內(nèi)容為主的壓倒性趨勢，網(wǎng)絡(luò)性質(zhì)將由信息網(wǎng)絡(luò)變?yōu)楦杏^網(wǎng)絡(luò)，虛擬現(xiàn)實、混合現(xiàn)實、沉浸式交互體驗將成為未來網(wǎng)絡(luò)的超級應(yīng)用。信息產(chǎn)業(yè)的歷史就是網(wǎng)絡(luò)內(nèi)容從知性端向感性端過渡的歷史，未來網(wǎng)絡(luò)流量的99%以上將被視頻填滿。目前，智能決策層面的大部分應(yīng)用都是基于對視頻內(nèi)容的結(jié)構(gòu)化分析，感官體驗層面的大部分應(yīng)用都是對視頻場景的渲染和傳輸?？梢哉f，人工智能的最大市場是科幻電影里身臨其境的虛擬世界，這對下一代網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)處理和傳輸能力都提出了極高的要求。

第四，新一代網(wǎng)絡(luò)計算體系包含了內(nèi)生安全的價值互聯(lián)網(wǎng)。傳統(tǒng)的信息技術(shù)體系在建立之初都沒有系統(tǒng)設(shè)計安全性問題，當(dāng)時主要考慮解決怎么計算、怎么連接，但并不分別惡意計算和善意計算，并不研究通信或智能的目標(biāo)，從本質(zhì)上不是內(nèi)生安全的。未來要從根本上解決網(wǎng)絡(luò)安全問題，必然需要網(wǎng)絡(luò)計算架構(gòu)的重大革新，即探索一種新的安全、高效的網(wǎng)絡(luò)計算架構(gòu)，從修補網(wǎng)絡(luò)安全問題到構(gòu)建安全網(wǎng)絡(luò)，尋求用主動、開放的方式來解決網(wǎng)絡(luò)本身的問題。此外，“云-邊-端”多級協(xié)同服務(wù)模式對安全也是雙刃劍，雖然增加了復(fù)雜度，但也可以在邊緣側(cè)對數(shù)據(jù)進行智能分析和加密處理，取締大量敏感信息在互聯(lián)網(wǎng)上傳播的過程，從信息傳輸鏈上保障用戶的隱私數(shù)據(jù)安全，為數(shù)據(jù)安全保駕護航。

新一代網(wǎng)絡(luò)計算體系的構(gòu)建，首先是一個科學(xué)技術(shù)問題，但又遠不止是一個科學(xué)技術(shù)問題，而是一個事關(guān)人類未來去向的綜合性問題。未來網(wǎng)絡(luò)是一個數(shù)字世界與現(xiàn)實世界不斷融合、互動創(chuàng)造的嶄新世界，將是人類賴以生存的第二空間，其涉及的科技政策與法律法規(guī)、科技倫理、科技向善、科技與自然和諧共生等問題，都是需要關(guān)注和解決的。人類雖然擁有創(chuàng)造數(shù)字世界的能力，但對其的理解依然是混沌的，數(shù)字社會如何治理、隱私如何保護、數(shù)據(jù)權(quán)屬如何界定等一系列問題在等著我們?nèi)ソ鉀Q。只有在技術(shù)創(chuàng)新的基礎(chǔ)上同步關(guān)注社會倫理問題，才能構(gòu)建一個可持續(xù)健康發(fā)展的元宇宙新世界。

元宇宙的演進依靠技術(shù)和需求雙輪驅(qū)動，以及資本、政策等的助力，其未來發(fā)展，需要加強信息基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，包括但不限于新一代網(wǎng)絡(luò)計算體系的構(gòu)建。簡要總結(jié)，新一代網(wǎng)絡(luò)計算體系有四大特點：其一，“計算-網(wǎng)絡(luò)-存儲”深度融合；其二，從“中心計算”走向“云邊協(xié)同”；其三，內(nèi)生安全+AI；其四，軟硬件一體化。新一代信息技術(shù)的蓬勃發(fā)展，逐步將網(wǎng)絡(luò)空間打造成了一個完整的、人類賴以生存的“第二空間”，與海陸空和外太空等組成的物理世界（“第一空間”）深度融合、糾纏互控?！暗诙臻g”還將和每個人“意識世界”息息相關(guān)，如同平行宇宙，構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)空間的平行宇宙。隨著人工智能與人類智能的持續(xù)融合，人類即將迎來網(wǎng)絡(luò)空間“基因突變”的躍遷階段。

數(shù)字經(jīng)濟是新一輪技術(shù)革命成果的先導(dǎo)和集成，正在從數(shù)字產(chǎn)業(yè)化、產(chǎn)業(yè)數(shù)字化的基礎(chǔ)上走向數(shù)字化治理，數(shù)字化變革全球生產(chǎn)組織和貿(mào)易結(jié)構(gòu)、重新定義生產(chǎn)力和生產(chǎn)關(guān)系，也將重塑城市治理模式和全人類生活方式。在算力多樣化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化、綠色化、安全化等趨勢下，數(shù)字信息基礎(chǔ)設(shè)施將演變?yōu)楦咚俜涸?、天地一體、云網(wǎng)融合、智能敏捷、綠色低碳、安全可控的智能化綜合性數(shù)字信息基礎(chǔ)設(shè)施。以“新基建”為核心的數(shù)字化與以“雙碳”為核心的綠色化將形成戰(zhàn)略協(xié)同，為數(shù)字經(jīng)濟健康發(fā)展提供堅實底座。