中國工程院發(fā)布14大技術(shù)挑戰(zhàn)：傳感器及精密儀器亟需突破

9月25日，中國工程院信息與電子學(xué)部、中國信息與電子工程科技發(fā)展戰(zhàn)略研究中心在北京、香港同步發(fā)布“中國電子信息工程科技發(fā)展十四大技術(shù)挑戰(zhàn)（2023）”（下簡稱“挑戰(zhàn)”）。 中國工程院副院長吳曼青院士表示，當(dāng)前世界之變、時代之變、科技之變正以前所未有速度和規(guī)模席卷而來，科學(xué)技術(shù)發(fā)展已進(jìn)入由信息科技、生命科學(xué)、生物技術(shù)、新材料與先進(jìn)制造、新能源與環(huán)保科技等構(gòu)成的集群創(chuàng)新時代。據(jù)悉，中國工程院信息與電子工程學(xué)部自2014年啟動相關(guān)研究工作，至今已連續(xù)9年發(fā)布“趨勢”或“挑戰(zhàn)”等系列成就。 此次發(fā)布的“中國電子信息工程科技十四大挑戰(zhàn)（2023）”包括如下內(nèi)容：一、數(shù)字領(lǐng)域全面落實(shí)《數(shù)字中國建設(shè)整體布局規(guī)劃》和“2522”整體框架布局，即夯實(shí)數(shù)字基礎(chǔ)設(shè)施和數(shù)據(jù)資源體系“兩大基礎(chǔ)”，推進(jìn)數(shù)字技術(shù)與經(jīng)濟(jì)、政治、文化、社會、生態(tài)文明建設(shè)“五位一體”深度融合，強(qiáng)化數(shù)字技術(shù)創(chuàng)新體系和數(shù)字安全屏障“兩大能力”，優(yōu)化數(shù)字化發(fā)展國內(nèi)國際“兩個環(huán)境”，急需解決系列關(guān)鍵核心技術(shù)挑戰(zhàn)。

二、信息化以數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化、無人化為特征的信息化浪潮方興未艾，全面賦能人類社會生產(chǎn)生活，深刻改變著全球經(jīng)濟(jì)格局、文化格局、安全格局和競爭格局。如何組織和利用國內(nèi)外優(yōu)勢科技力量，構(gòu)建高質(zhì)量發(fā)展新型舉國體制，堅(jiān)持創(chuàng)新跨越總方針，建立中國特色數(shù)字生態(tài)環(huán)境，確保核心能力自主可控、先進(jìn)可靠是該領(lǐng)域面臨的重要挑戰(zhàn)。三、微電子光電子數(shù)字芯片3nm制程已規(guī)模量產(chǎn)，并繼續(xù)向2nm、1nm挺進(jìn)，但日益逼近物理與工藝極限。三維集成、Chiplet、2.5D/3D封裝成為重要發(fā)展方向，多樣化系統(tǒng)集成，新器件、新結(jié)構(gòu)、新材料探索不斷深化。光模塊速率向Tb/s演進(jìn)。硅基光電融合成為重要路徑，我國在微電子、光電子先進(jìn)制造能力與集成芯片設(shè)計(jì)方面面臨重要挑戰(zhàn)。四、光學(xué)工程在傳統(tǒng)光學(xué)工程逼近技術(shù)極限的背景下，時、空、頻多維矢量光場調(diào)控是突破光學(xué)信息和能量傳輸瓶頸的關(guān)鍵。如何實(shí)現(xiàn)跨尺度矢量光場的智能精準(zhǔn)調(diào)控、高效數(shù)字光學(xué)器件和系統(tǒng)開發(fā)、實(shí)時精確健康評估的新型成像和傳感、低功耗高集成光子和高效綠色能源光子技術(shù)突破、面向戰(zhàn)略自主性的核心光學(xué)組件自主可控等面臨重要挑戰(zhàn)。

五、測量計(jì)量與儀器新一代國家測量體系和儀器產(chǎn)業(yè)體系建設(shè)已啟動，重要場景下的關(guān)鍵測量技術(shù)亟待突破，特別是支撐超精密***、高端航空發(fā)動機(jī)和高端工業(yè)母機(jī)等為代表的高精尖裝備研發(fā)制造中的超精密測量與儀器技術(shù)亟待率先突破，制造質(zhì)量調(diào)控能力亟待提升；支撐數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化與智能化測量的新形態(tài)精密儀器及傳感技術(shù)將面臨重要挑戰(zhàn)。六、網(wǎng)絡(luò)與通信人網(wǎng)物三元萬物智聯(lián)背景下網(wǎng)絡(luò)通信與大數(shù)據(jù)、人工智能、云計(jì)算等技術(shù)深度融合，滿足全行業(yè)、巨容量、大連接、強(qiáng)算力、強(qiáng)智能、全覆蓋、高可靠、高安全、低成本、綠色節(jié)能需求，新型網(wǎng)絡(luò)理論與技術(shù)架構(gòu)、日益逼近物理極限下的傳輸能力提升、核心設(shè)備與器件、算力網(wǎng)等是該領(lǐng)域面臨的重要挑戰(zhàn)。6G面向通感算網(wǎng)融合、天地一體等更復(fù)雜多樣的應(yīng)用場景，存在應(yīng)用基礎(chǔ)理論突破、技術(shù)發(fā)展范式創(chuàng)新等重要挑戰(zhàn)。七、網(wǎng)絡(luò)安全如何有效應(yīng)對海量存量威脅治理及其有效防護(hù)不足、網(wǎng)絡(luò)安全邊界的削弱，如何構(gòu)建威脅畫像、威脅情報運(yùn)營機(jī)制及安全知識體系；如何構(gòu)建可應(yīng)對“未知的未知”攻擊的“護(hù)衛(wèi)+自衛(wèi)”的防御體系；如何打造計(jì)算和防護(hù)融合新模式、形成運(yùn)行和防御并行雙結(jié)構(gòu)；如何應(yīng)對生成式人工智能等新技術(shù)帶來的安全問題，都是該領(lǐng)域面臨的重要挑戰(zhàn)。八、電磁場與電磁環(huán)境效應(yīng)數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化、無人化對電磁環(huán)境效應(yīng)基礎(chǔ)研究提出新需求，電磁學(xué)與計(jì)算機(jī)、光學(xué)、材料學(xué)、生物、復(fù)雜系統(tǒng)等交叉融合，在電磁場基礎(chǔ)理論、智能電磁計(jì)算、電磁防護(hù)材料、電磁場快速感知、電磁生物效應(yīng)與防護(hù)仿生領(lǐng)域不斷發(fā)展，促進(jìn)電磁環(huán)境適應(yīng)性、電磁安全前沿技術(shù)廣泛應(yīng)用，提升智能化裝備電磁安全能力是該領(lǐng)域面臨的重要挑戰(zhàn)。九、控制在智能制造、航空航天、無人系統(tǒng)等為代表的重大工程中，由于運(yùn)行條件和被控對象動態(tài)特性頻繁變化,要求控制系統(tǒng)具有魯棒穩(wěn)定性與最優(yōu)動態(tài)性能。如何將建模、控制、優(yōu)化和大數(shù)據(jù)驅(qū)動的人工智能、計(jì)算機(jī)軟件、網(wǎng)絡(luò)通信等計(jì)算資源與物理資源緊密協(xié)同,如何采用工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的端邊云協(xié)同實(shí)現(xiàn)控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)彈性/韌性、自適應(yīng)、自主調(diào)控是該領(lǐng)域面臨的重要挑戰(zhàn)。

十、認(rèn)知以“大數(shù)據(jù)+大算力+大模型”為基礎(chǔ)的人工智能快速發(fā)展，并具備了一定的通用智能能力，但依然存在可解釋性差、能效比低、缺乏決策能力等瓶頸，在開放復(fù)雜環(huán)境中，難以實(shí)現(xiàn)可靠感知、理解和決策。突破腦智能與腦決策機(jī)制啟發(fā)的認(rèn)知智能技術(shù)，研制多類型、可重構(gòu)、高效、綠色節(jié)能的新型腦模型與軟硬件系統(tǒng)，是新一代人工智能理論與技術(shù)面臨的重要挑戰(zhàn)。十一、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)與軟件當(dāng)前計(jì)算機(jī)系統(tǒng)與軟件領(lǐng)域的基礎(chǔ)理論體系尚不完善，難以滿足大模型、網(wǎng)絡(luò)安全等前沿創(chuàng)新需求，在日益嚴(yán)峻的外部形勢下，亟需突破多元異構(gòu)計(jì)算體系、通用人工智能軟件系統(tǒng)、計(jì)算安全等關(guān)鍵技術(shù)，積極探索類腦、量子等前沿技術(shù)，研發(fā)智能水平更高、能耗更低、更安全可信的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，以及新型基礎(chǔ)軟件和具有自主知識產(chǎn)權(quán)的工業(yè)軟件是當(dāng)前面臨的重要挑戰(zhàn)。十二、計(jì)算機(jī)應(yīng)用工業(yè)、交通、教育、醫(yī)療等領(lǐng)域數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化、無人化等重大變革對計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)提出了嚴(yán)峻挑戰(zhàn)：一是以生成式人工智能、元宇宙為代表的新興技術(shù)與國民經(jīng)濟(jì)、社會發(fā)展、國家安全融合發(fā)展推動計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)加速創(chuàng)新。二是“萬物智聯(lián)、智能引領(lǐng)、跨界融合、萬眾創(chuàng)新”新業(yè)態(tài)對智能感知、協(xié)同、學(xué)習(xí)、分析、決策、控制及安全等提出了更高要求。

十三、海洋網(wǎng)絡(luò)信息體系海洋網(wǎng)絡(luò)信息體系建設(shè)在理論、技術(shù)與工程方面存在重要挑戰(zhàn)。理論方面需建立水下非線性聲場理論，實(shí)現(xiàn)水下聲場優(yōu)化控制和利用；技術(shù)方面需突破海洋精細(xì)化遙感、非聲探測等新型感知、遠(yuǎn)洋船舶氣象導(dǎo)航、跨域通信和水下信息處理；工程方面需深化新一代信息技術(shù)的海洋化應(yīng)用，強(qiáng)化海洋戰(zhàn)略空間一體化管理，構(gòu)建數(shù)字海洋新型基礎(chǔ)設(shè)施。十四、應(yīng)對重大突發(fā)事件如何建立國家、省、市一體化重大突發(fā)事件智能化快速反應(yīng)決策體系，如何整合相關(guān)部門的數(shù)據(jù)資源和科技力量，包括醫(yī)療衛(wèi)生、公安、交通、建設(shè)、環(huán)保、教育、能源、民政、國企數(shù)據(jù)等，建立應(yīng)對黑天鵝、灰犀牛等重大事件大數(shù)據(jù)智能化綜合平臺，形成預(yù)警能力和快速反應(yīng)能力，把災(zāi)害損失降到最小，是應(yīng)對重大突發(fā)事件、提升國家綜合治理能力的重要挑戰(zhàn)。

審核編輯 黃宇