吳建平：要在互聯(lián)網(wǎng)的核心技術(shù)上進(jìn)行創(chuàng)新

互聯(lián)網(wǎng)是網(wǎng)絡(luò)空間的基礎(chǔ)，云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)、智慧城市、大數(shù)據(jù)、人工智能等新興技術(shù)屬于通用性的前沿技術(shù)。在通用的支撐技術(shù)之上，應(yīng)用在某一個(gè)行業(yè)、某一個(gè)領(lǐng)域?qū)儆趹?yīng)用性的前沿技術(shù)。在通用的支撐技術(shù)之下，最底層的技術(shù)，我們稱之為基礎(chǔ)性的前沿技術(shù)。雖然，計(jì)算系統(tǒng)、芯片、操作系統(tǒng)等基礎(chǔ)性技術(shù)常常不為人討論，但基礎(chǔ)性的前沿技術(shù)是占有非常重要的地位。

互聯(lián)網(wǎng)核心技術(shù)是互聯(lián)網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)?；ヂ?lián)網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)（The architecture of the Internet）是互聯(lián)網(wǎng)各部分的組成和相互關(guān)系，其中在互聯(lián)網(wǎng)的層次結(jié)構(gòu)中最核心的是網(wǎng)絡(luò)層和傳輸層，特別是網(wǎng)絡(luò)層，它是連接所有網(wǎng)絡(luò)的核心所在。

網(wǎng)絡(luò)層有三個(gè)最重要的要素。第一，傳輸格式?；ヂ?lián)網(wǎng)傳輸是按照統(tǒng)一的傳輸格式傳輸，如果用不同的傳輸格式，則會(huì)導(dǎo)致不在同一個(gè)空間。如果經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)換，速度會(huì)變慢，效率也會(huì)降低。IPv4是早期傳輸格式的定義，由于早期的傳輸格式不能滿足未來(lái)的發(fā)展要求，所以就出現(xiàn)了新的格式——IPv6。

第二，技術(shù)路線。分為有連接、無(wú)連接兩種。目前，互聯(lián)網(wǎng)所使用的是無(wú)連接技術(shù)路線，無(wú)連接技術(shù)路線決定了現(xiàn)在互聯(lián)網(wǎng)傳輸?shù)母咝浴?/p>

第三，路由控制。路由控制是互聯(lián)網(wǎng)最核心的技術(shù)。它要在傳輸格式和轉(zhuǎn)換方式相對(duì)穩(wěn)定的情況下，滿足互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展、應(yīng)用發(fā)展以及通信發(fā)展的需求，實(shí)現(xiàn)全網(wǎng)最優(yōu)。這對(duì)于公用互聯(lián)網(wǎng)是很難實(shí)現(xiàn)的，公用互聯(lián)網(wǎng)是實(shí)現(xiàn)各個(gè)應(yīng)用之間的平衡，而非追求極端。SDN技術(shù)便是解決路由控制的一項(xiàng)技術(shù)，即如何在傳輸格式不變，存儲(chǔ)轉(zhuǎn)換方式不變，給用戶以特殊的路徑，選擇優(yōu)先路徑。

互聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)不斷發(fā)展，互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)不斷完善。從20世紀(jì)80年代開始，IPv4協(xié)議一直沿用至今。90年代初期IPv6協(xié)議設(shè)計(jì)并開始大規(guī)模使用。尤其近些年來(lái)，IPv6下一代互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展達(dá)到了一個(gè)非常高的速度。IETF（The Internet Engineering Task Force）在2016年年底也發(fā)布了重要的聲明：從2016年11月份開始，新的協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)不要求必須支持IPv4，但要求必須支持Pv6。這傳遞出的信號(hào)是：IPv4會(huì)被互聯(lián)網(wǎng)放棄，IPv6才是未來(lái)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的唯一的協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)。早期核心技術(shù)解決都是基于IPv4協(xié)議，而未來(lái)，核心技術(shù)將通過(guò)IPv6協(xié)議解決。

李培根：機(jī)器如何從數(shù)據(jù)中學(xué)習(xí)

李培根中國(guó)工程院院士，華中科技大學(xué)教授

中國(guó)正在推進(jìn)新一代的人工智能，新一代人工智能最大的特點(diǎn)是從數(shù)據(jù)中學(xué)習(xí)、從數(shù)據(jù)提取知識(shí)。人工智能應(yīng)用到制造業(yè)急需解決的問(wèn)題是，如何利用群體智能，即如何將碎片化數(shù)據(jù)收集，并投入到實(shí)際設(shè)計(jì)和生產(chǎn)階段。

華中科技大學(xué)開發(fā)的智能型數(shù)控注塑機(jī)通過(guò)實(shí)時(shí)采集數(shù)據(jù)，建立機(jī)器狀態(tài)和制品質(zhì)量影響模型，讓機(jī)器可以“記住”產(chǎn)出高品質(zhì)制品的機(jī)器數(shù)據(jù)，從而提高制品成品率和重復(fù)精度。

群體智能不僅可以提高企業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量，也能節(jié)約企業(yè)能源產(chǎn)出。谷歌Alphabet通過(guò)管理數(shù)據(jù)中心控制系統(tǒng)和人工智能程序（DeepMind）將谷歌數(shù)據(jù)中心總體電力利用效率（Power Usage Effectiveness，PUE）提升15%。DeepMind通過(guò)數(shù)據(jù)中心內(nèi)幾千個(gè)傳感器收集溫度、電量、耗電率、設(shè)定值等各種數(shù)據(jù)，再將數(shù)據(jù)保存用于訓(xùn)練深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，繼而訓(xùn)練關(guān)注未來(lái)平均PUE的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。人工智能像是玩游戲一樣，將傳感器傳輸?shù)闹岛蛥⒖贾底鞅容^再輸出，從而得到理想的輸出狀態(tài)。這種模式如果被大規(guī)模使用，將大幅提高地球能量轉(zhuǎn)換效率，幫助生產(chǎn)企業(yè)提高生產(chǎn)率。

麥肯錫發(fā)布的《展望2025：決定未來(lái)經(jīng)濟(jì)的12個(gè)顛覆技術(shù)》將“知識(shí)工作者自動(dòng)化”列入其中。對(duì)于智能環(huán)境下的制造從業(yè)者來(lái)說(shuō)，如何通過(guò)將工程知識(shí)體系轉(zhuǎn)化為“工程智能”，并驅(qū)動(dòng)工業(yè)體系和工程基礎(chǔ)設(shè)施，實(shí)現(xiàn)人和機(jī)器的重新分工，也值得我們思考。

郭華東：科學(xué)大數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的地球環(huán)境認(rèn)知

郭華東中國(guó)科學(xué)院院士，中國(guó)科學(xué)院遙感與數(shù)字地球研究所研究員

目前，圍繞大數(shù)據(jù)、大數(shù)據(jù)資源、大數(shù)據(jù)經(jīng)濟(jì)等方面的討論精彩紛呈，但在科研領(lǐng)域大數(shù)據(jù)所起到的作用與熱點(diǎn)遠(yuǎn)不及在社會(huì)經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域。這與科學(xué)大數(shù)據(jù)本身的特點(diǎn)有關(guān)。科學(xué)大數(shù)據(jù)屬于大數(shù)據(jù)的一個(gè)分支，科學(xué)大數(shù)據(jù)有其自身的特點(diǎn)，除了海量、多元、高價(jià)值之外，還有其他數(shù)據(jù)不具備的特性?？茖W(xué)大數(shù)據(jù)有內(nèi)部和外部?jī)煞N特征，科學(xué)大數(shù)據(jù)具備不可重復(fù)性、多維性、計(jì)算復(fù)雜性等內(nèi)部特征，外部特征包括大數(shù)據(jù)內(nèi)涵，大數(shù)據(jù)價(jià)值，大數(shù)據(jù)更新速率，大數(shù)據(jù)獲取手段，大數(shù)據(jù)研究方法或分析方法等。

經(jīng)過(guò)多年研究，我認(rèn)為要想在科學(xué)領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)真正的科學(xué)發(fā)現(xiàn)，是離不開科學(xué)大數(shù)據(jù)的。中國(guó)科學(xué)院經(jīng)過(guò)過(guò)去幾年的研究積累，已經(jīng)擁有38PB的地球大數(shù)據(jù)（Big Earth Data），其中包括關(guān)于生物數(shù)據(jù)、生態(tài)數(shù)據(jù)等大數(shù)據(jù)資源。Big Earth Data終極目標(biāo)是建成國(guó)際性地球大數(shù)據(jù)中心，建成先進(jìn)的地球大數(shù)據(jù)設(shè)施，發(fā)展成國(guó)際水平的地球大數(shù)據(jù)的平臺(tái)，塑造一個(gè)可供決策支持的大平臺(tái)系統(tǒng)。

通過(guò)科學(xué)大數(shù)據(jù)可以更清楚地認(rèn)知我們所生存的環(huán)境，預(yù)測(cè)未來(lái)地球生態(tài)環(huán)境。美國(guó)科學(xué)家曾預(yù)測(cè)由于氣候變暖導(dǎo)致海平面上升，到21世紀(jì)中葉，目前50年一遇級(jí)別的洪災(zāi)襲擊沿海城市的風(fēng)險(xiǎn)將會(huì)翻倍。其中，上海將會(huì)有四千多萬(wàn)人民受到損失。我們通過(guò)調(diào)取Big Earth Data大數(shù)據(jù)分析表明，如果假設(shè)的前提成立，損失將會(huì)更為嚴(yán)重。

陳和生：大科學(xué)裝置與信息化互促發(fā)展

陳和生中國(guó)科學(xué)院院士，北京正負(fù)電子對(duì)撞機(jī)國(guó)家實(shí)驗(yàn)室主任

大科學(xué)是基于大科學(xué)裝置的研究，大科學(xué)裝置可分為兩類，一類是前沿研究領(lǐng)域?qū)Ｓ醚b置，例如高能物理和核物理的加速器、天文望遠(yuǎn)鏡等離子體聚變裝置；第二類是多學(xué)科交叉研究平臺(tái)、同步輻射光源、散裂中子源、自由電子激光等。大科學(xué)裝置是國(guó)家創(chuàng)新體系的重要組成部分，為解決經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展和國(guó)家安全中戰(zhàn)略性、基礎(chǔ)性和前瞻性科技問(wèn)題提供強(qiáng)有力工具，為相關(guān)領(lǐng)域前沿研究和高技術(shù)發(fā)展提供支撐平臺(tái)的大型設(shè)施。我國(guó)的大科學(xué)數(shù)據(jù)建設(shè)從北京正負(fù)電子對(duì)撞機(jī)開始，十八大以來(lái)對(duì)大科學(xué)裝置的研究支持力度逐步加大，大科學(xué)裝置已然成為綜合國(guó)力的重要標(biāo)志。

大科學(xué)裝置產(chǎn)生的大數(shù)據(jù)是廣域化儲(chǔ)存和處理，強(qiáng)有力地推動(dòng)高性能計(jì)算、高速網(wǎng)絡(luò)和海量存儲(chǔ)的發(fā)展。科學(xué)大數(shù)據(jù)有別于其他網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)，具有數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)性強(qiáng)的特點(diǎn)，而且每一科學(xué)領(lǐng)域的大數(shù)據(jù)特點(diǎn)都不同，這就對(duì)數(shù)據(jù)采集、存儲(chǔ)、查詢、分析等環(huán)節(jié)提出了巨大的挑戰(zhàn)。

信息化貫穿于大科學(xué)裝置的建設(shè)、運(yùn)行、科學(xué)產(chǎn)出全過(guò)程。它需依賴于包括網(wǎng)絡(luò)、高性能計(jì)算、大數(shù)據(jù)及存儲(chǔ)等信息化技術(shù)條件。同時(shí)需要協(xié)同工程環(huán)境、工程管理等信息化應(yīng)用系統(tǒng)環(huán)境。大科學(xué)裝置產(chǎn)生大數(shù)據(jù)，必須依靠信息化存儲(chǔ)，傳輸，分析大數(shù)據(jù)來(lái)開始開展科學(xué)活動(dòng)，實(shí)現(xiàn)科學(xué)發(fā)現(xiàn)。同時(shí)大科學(xué)裝置也有力地推動(dòng)了信息化進(jìn)程。