未来20年信息技术活力依旧 将步入云时代

　　由中国计算机学会主办的2009中国计算机大会于不久前在天津举行。大会围绕搜索技术、信息安全技术、多核与未来计算机发展、网格计算等热点话题举办了专题研讨。在这次大会上，众多科学家将目光对准了未来10～20年信息技术的发展方向与趋势上，力图描绘出未来中国在IT技术上的努力方向。

　　三大重点突破方向

　　每一种技术都会有自己的生命周期，IT技术的发展也已经进入平缓期。未来，是走向另一种新技术还是在现有的技术上寻求新的突破?中国科学院计算技术研究所所长、中国计算机学会理事长李国杰院士所做的主题报告传达出了我国科学家对未来10～20年信息技术发展的思考:信息技术不会像机械和电力技术一样，经过半个世纪的高速发展以后就变成以增量改进为主的传统产业技术，而会与生物、纳米、认知等科学技术一起，在整个21世纪继续引领和支撑国民经济的发展，改变人们的生活方式。

　　他认为，不论是集成电路、高性能计算机，还是互联网和存储器，2020年前后都会遇到只靠延续现有技术难以逾越的障碍(即信息技术墙)，需要有原理性的突破。当前信息技术面临三座高墙:挖掘并行性和可扩展的困难、信息处理的高功耗、复杂信息系统安全可靠性低。

　　而2020～2030年之间可能会出现新的“技术墙”。比如，到2020年左右，摩尔定律将不再有效，集成电路正在逐步进入“后摩尔时代”，我们必须更多地从Beyond CMOS中寻找新的出路。计算机正逐步进入“后PC时代”，终端设备将从“高大全”向“低小专”(“专”指个性化)转变，降低功耗成为首要目标。2020年以后 ，超级计算机的“千倍定律”将失效，只在现有的技术基础上做改进，2030年肯定做不出Zettaflops级(1021 flops ) 水平的计算机。进入“后IP”时代是不可避免的发展过程，可能需要20年时间才能真正突破TCP/IP协议的局限。

　　因此，他认为，信息领域的技术突破重点方向为:一是可扩展到亿级并行度惠及数十亿用户，解决可扩展性问题; 低功耗的信息系统，解决低功耗问题; 高可信的信息系统，解决可靠安全问题。

　　李院士建议，2020年以前要积极探索攻克“信息技术墙”的核心技术，重点解决信息系统的可扩展性、低能耗、安全性和易用性等难题; 2020年以后，什么技术将成为新的主流技术就会逐步明朗; 2020到2035年将是信息技术改天换地的大变革期; 2035到2050年，符合科学发展观的新的信息网络体系会逐步形成。这样的结论给我们的重要启示是，从现在开始，历史留给我们难得的机遇期只有10～15年左右。“如果我们错过这15年，就很难在21世纪上半叶成为信息产业的强国，必将对我国的现代化进程产生十分不利的影响。” 李院士说。

　　“三国定律”预示云时代到来

　　国典名著《三国演义》开篇就说:“天下大势，分久必合，合久必分。”计算技术也经过了大型机终端、C/S(客户/服务器)、服务器聚集三个阶段。为此，李国杰院士提出了信息产业的“三国定律”:信息技术的发展呈现一定规律性，可以称为“三国定律”，即每隔20年左右，计算模式会出现集中-分散交替主导的现象。云计算符合“三国定律”的宏观规律，有一定必然性。

　　李院士认为，云计算是网络计算的一个新阶段，既有集中又有分散，目前尚未完成下一个集中-分散的转折。云计算适应用户的需求和软件转向服务的发展趋势，体现了信息系统聚集的趋势—集中服务模式。

　　为什么云计算现在能“火”起来?原因有三:一是互联网的普及，如带宽的保证，不仅是带宽越来越宽，而且保证24小时不间断地连接; 二是存储成本快速下降; 三是互联网改变了人们的传统思维习惯，比如人们从习惯于一切自建到开始习惯于付费到网上订阅服务。

　　从技术上来说，分布式处理技术和虚拟化技术的进步是云计算的重要推动力，特别是x86平台的虚拟化技术逐渐成熟并普及，使得数据中心的整合不再成为一件费时费力的事情，这也为云计算平台的搭建提供了条件。

　　李院士提醒说，云计算涉及国家信息基础设施的基本安全问题，不能掉以轻心，必须建立自主可控的云计算中心; 网络信息技术的长远发展目标应该是真正以用户为中心，而不是以服务商为中心，变相的Client/Server结构或虚拟的Mainframe结构可能不是理想的结构; 信息不同于能量，信息的根本性质是可无限次共享而本身不减少，理想的信息服务模式可能不同于电力; 我们需要寻求符合信息本质规律、真正以用户为中心的网络体系结构。

　　三个重大变革

　　中国工程院院士邬贺铨给我们描绘了未来10年信息技术的发展方向。

　　一是微纳技术正在重构集成电路产业体系。晶体管尺寸缩小，SiO2栅介质变薄，栅极漏电流增加，功耗上升，传统微电子技术临近极限。未来，集成电路技术十年内仍可能按摩尔定律增长，将沿着两个方向发展:采用高K栅介质和金属栅极的创新工艺，缩小特征尺寸的技术有重大突破; 同时，发展固态量子器件等，包括单电子器件、自旋器件、磁通量器件等和基于自组装的原子和分子器件与一维结构的纳米线、碳纳米管等低维器件。

　　未来的信息功能器件将充分利用微电子、纳米(甚至生物纳米)、传感器、MEMS技术等，微纳技术正在重构集成电路产业体系。集成器件由单纯追求性价比正在转向追求功耗比的技术创新。

　　二是软件技术发展需要新思路。邬院士认为，软件的运行环境已经从传统的单机环境发展为网络环境，用户数量和复杂程度剧增。另外，还需要解决可信性问题、多核计算环境下的“软件执行效能墙”问题、基于语义的信息资源聚合和互操作; 下一代互联网、网格技术、软件中间件技术、Agent技术、本体技术和云计算异军突起; 软件加速向开源化、智能化、高可信和服务化方向发展。

　　三是智能手机推动移动互联网发展。2008年与2006年相比，全球使用手机上网的用户数已经增长一倍，据Nielsen Mobile预测，到2012年移动互联网的用户将超过使用计算机上网的用户数。2008年以来，以苹果iphone和谷歌G1为代表的移动互联网概念的智能手机的问世、诺基亚收购symbian公司等都预示移动互联网将有一个新的发展。