技術發展方向轉變和領先格局

　　計算技術的顯著進步推動了信息技術革命。數十年來，由於(yu) 時鍾頻率的提高、晶體(ti) 管體(ti) 積的縮小、製造工藝的改進以及係統結構和軟件的不斷創新，單核處理器的性能一直呈指數級增長，映證了摩爾定律。然而，近年來由於(yu) 物理和技術因素的限製，單核處理器的性能提高速度大為(wei) 放緩，這促使計算機體(ti) 係結構明顯由單核處理器向同質多核處理器和現在的異質多核處理器轉變，使並行計算處於(yu) 提高計算機性能的前沿。與(yu) 串行計算不同，並行計算現在還沒有普遍公認的編程模式，因此對並行算法和並行編程方法進行進一步研究有巨大的需求，這既提供了巨大的機遇，又帶來了艱巨的挑戰。處理器性能的提高速度持續放緩，且並行軟件的未來發展不定，這對美國經濟和國家安全構成了潛在的短期和長期風險，為(wei) 全球先進計算的格局變化提供了機會(hui) 。

　　美國一直是通用計算、高性能計算、圖形處理器和其他專(zhuan) 用處理器研發方麵的領頭羊。過去15年美國大學和產(chan) 業(ye) 界的研發投資強勁，產(chan) 生了無數創新。從(cong) 過去 15年先進計算領域頂尖國際科技會(hui) 議收錄的會(hui) 議論文來看，美國在半導體(ti) 器件和電路、係統結構、編程係統、應用軟件方麵均位於(yu) 世界前列，在係統結構研發上更是優(you) 勢明顯。從(cong) 主要半導體(ti) 公司、計算機硬件公司和軟件公司的收入以及信息通訊技術出口情況來看，美國同樣繼續保持領先地位。

　　盡管如此，由於(yu) 歐洲和亞(ya) 洲的技術能力和製造能力日益上升，美國的地位正受到挑戰。例如，中國作為(wei) 信息通信技術產(chan) 品的主要消費國和供應國，其國內(nei) 半導體(ti) 產(chan) 業(ye) 持續增長，對半導體(ti) 產(chan) 品預期和標準的影響力日益增強，中國在全球半導體(ti) 價(jia) 值鏈中的地位將不斷提高。

　　主要國家創新政策及其特點

　　未來美國在先進計算領域的競爭(zheng) 地位，在某種程度上越來越取決(jue) 於(yu) 其他國家的基礎研究能力、研發政策以及相應的經濟環境。各國發展水平和經濟環境存在差異，因而采取的創新政策也大不相同。美國依靠市場力量和私營部門把大學在政府資助下取得的基礎研究成果轉化為(wei) 市場上的產(chan) 品，而歐盟和中國、韓國等新興(xing) 經濟體(ti) 則更多依靠政府來製定戰略目標和關(guan) 鍵指標。

　　美國、中國、韓國和歐洲的創新政策各不相同，但是通過政策調研和對技術的深刻認識，可以得出一些基本的道理。第一，在科技及信息交流全球化的背景下，能夠將發明和創意轉化為(wei) 產(chan) 品並取得商業(ye) 成功的，不見得總是發明者。發明和創意能否被成功商業(ye) 化，這取決(jue) 於(yu) 國家或地區的創新政策和創業(ye) 環境。第二，半導體(ti) 製造設施的成本呈指數級上升，中小企業(ye) 力所不及，大型跨國公司、國家政府才具投資實力。第三，不能保證美國能在新興(xing) 計算領域再現傳(chuan) 統的統治地位。為(wei) 提供新的功能特性，並提高計算性能，需通過並行計算實施體(ti) 係結構創新和軟件創新，這為(wei) 改變先進計算的世界創新格局提供了機會(hui) 。第四，各國政策決(jue) 策者均將信息技術，尤其是消費領域的計算技術，視為(wei) 使當地和地區受益的主要經濟力量。他們(men) 投資未來，期望成功，但哪種創新政策最有成效還很難預測。

　　如今新設備和新服務不斷湧現，改變著先進計算格局。全球對信息技術主導權的激烈競爭(zheng) 已經拉開帷幕，全球價(jia) 值鏈纏繞交叉，沒有哪個(ge) 國家、哪個(ge) 地區或哪家公司會(hui) 收獲全部經濟利益，但是隨著技術更替，總會(hui) 有贏家和輸家。

　　全球先進計算格局變化對美國家安全的重要影響

　　美國國家研究理事會(hui) 的報告強調，美國當前在先進計算軟硬件能力上享有技術優(you) 勢，但優(you) 勢差距正在縮小，因為(wei) 其他經濟大國，如中國，正全力發展自己本土的計算機設計和製造能力，同時這種能力與(yu) 軟件開發活動也日益分布在全球各地。要取得市場成功，卓越的技術隻是一方麵，供應商、消費者、市場規模和網絡效應也是重要的決(jue) 定因素。

　　日益激烈的全球競爭(zheng) 將影響全球供應鏈，將改變在市場競爭(zheng) 中生存下來的企業(ye) 的數量和類型。傳(chuan) 統矽芯片的性能提高放緩、智能移動設備的興(xing) 起和雲(yun) 計算服務使格局變化更為(wei) 複雜。報告指出，全球先進計算格局的如下新變化將對美國國家安全產(chan) 生重要影響。

　　第一，並行計算。美國國家安全一直依賴其信息技術優(you) 勢。麵對向並行計算的巨大轉變，美國軍(jun) 用信息通信技術需要有效運用新的並行軟件和硬件，使工具、技術和工藝能滿足國防需求。這種轉變對軍(jun) 方和業(ye) 界均非易事，而且計算機性能的增長速度繼續放緩，將使其他國家，包括對手，更容易趕上美國。

　　第二，定製產(chan) 品減少。能夠為(wei) 國防部門製造定製產(chan) 品的專(zhuan) 業(ye) 公司數量減少，也事關(guan) 國家安全。盡管一些商用成品廣泛用於(yu) 國防設備，但也有許多專(zhuan) 業(ye) 部件和產(chan) 品不是商用產(chan) 品。先進生產(chan) 設施成本高企，使企業(ye) 響應國防產(chan) 品生產(chan) 需求的積極性降低，而且設計和生產(chan) 向少數企業(ye) 巨頭集中可能會(hui) 顯著增加成本。

　　第三，軍(jun) 民兩(liang) 用技術加速融合。商業(ye) 市場競爭(zheng) 激烈，技術進步迅猛，而且成本效益高，這促使軍(jun) 民兩(liang) 用技術加速融合。與(yu) 此同時，美國國防部門對全球半導體(ti) 產(chan) 業(ye) 發展的影響已經減弱。這種融合趨勢會(hui) 讓對手更有可能縮小與(yu) 美國的技術差距。

　　第四，後個(ge) 人電腦時代的興(xing) 起。信息通訊技術消費的大眾(zhong) 化推動了後個(ge) 人電腦時代的興(xing) 起。在後個(ge) 人電腦時代，智能手機、平板電腦、雲(yun) 計算等商業(ye) 技術成為(wei) 時代標誌。廉價(jia) 入網設備的普及和大量的雲(yun) 數據中心催生了大數據分析方法，傳(chuan) 統計算觀念受到挑戰。價(jia) 值天平由孤立的設備和軟件向整合設備、數據和服務的係統能力傾(qing) 斜。在當前由消費者驅動的數據世界，數據無處不在、易於(yu) 獲取，這對美國軍(jun) 界的信息優(you) 勢、信息保密和信息安全等觀念產(chan) 生了深遠影響。

　　第五，市場驅動與(yu) 創新中心的轉移。國外市場比美國市場更大，可能更有利可圖，而且長期增長前景更佳，這對美國引領技術方向的能力有重大影響，因為(wei) 全球商業(ye) 重心的轉移可能會(hui) 導致全球研發中心的轉移。