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程旭主讲才斋讲堂第113讲:从网络空间谈自主创新
日期: 2016-03-22  信息来源: 研究生院

随着互联网的不断发展,网络空间已经成为继陆、海、空、天之后的第五大主权领域空间,也已经成为物理空间之外人类赖以生存和发展的第二空间,因而网络空间的自主创新也变得越来越重要。3月17日晚,北京大学校长助理、北京大学先进技术研究院院长、北京大学国家网络安全和国家信息化专家咨询委员会委员、“中国芯”团队领军人物程旭教授做客才斋讲堂,作了题为“从网络空间谈自主创新”的主题讲座。研究生院副院长刘明利主持并全程参加了讲座。

程旭教授首先从众所周知的iPhone 6 Plus所使用的技术入手,回溯信息技术发展的早期。“早期信息技术其实和计算没有直接关系”,他梳理了早期信息传播技术的发展史,认为“人类在发展历程中,需要更有效的方式来完成信息的获取、传输、处理、交换、存储和使用;信息是有生命的,在它失效前,如果你没有善待它,通常你会因错失机遇而受到惩罚”。20世纪,两项重要的发明——数字式电子计算机和晶体管集成电路,让信息技术与计算技术结合起来,催生了现代信息技术。1946年2月14日,第一台通用电子计算机ENIAC诞生。随着集成电路芯片的不断发展,从1951年到1996年,计算机的性能价格比改进了两亿四千万倍。摩尔定律下的计算机不断发展,指数级的增长速度意味着很难预知即将到来的巨大变化,也很难理解正在发生的事情。在这种情况下,程旭强调:“历史积累不再最重要,关键是要可持续发展,这就要求我们以更开阔的胸襟来理解这个世界。”

 
程旭在作讲座

信息技术的飞跃式发展,塑造了一个“信息为王”的当今社会,网络空间也由此诞生。程旭讲道:“网络空间意味着去物质化和网电化,物理世界中所有可以数字化的东西都纳入网络空间,而网络空间则依靠电子、光子、光电子甚至量子来处理信息。”在过去的70年,以计算机技术为核心,以通讯技术为纽带,电脑化(Cyberlization)将两个世界联系起来,三者螺旋上升,逐步形成了网络空间。数据存储技术的发展和存储能力的增长,诸如新一代Big Fat Web Servers、Database Servers等支持移动设备的基础设施不断完善,进一步驱动了后PC时代的诞生,程旭教授以Google的Warehouse Scale Computers为例,向同学们展示了支持后PC时代庞大、复杂而完备的基础设置。

消耗巨大人力、物力、财力而建立起来的网络空间,其最终目的是要立足信息,做好以人为本的服务。程旭以云计算为例,讲道:“云计算是一个大家熟悉的概念,但云计算不是说要把大家弄得云里雾里的。它包括三种模式:IaaS(基础设施即服务)、PaaS(平台即服务)和SaaS(软件即服务)。IaaS模式是以基础设施为服务,网络、存储、服务器等都不需要自行购买,只需要配置相应的基础软件和应用软件系统;PaaS服务模式只需要购买应用软件;SaaS模式则连应用软件都不需要买,只需提出需求定制应用。”从早期计算机到PC再到个人移动设备,最后要达到的是设备智能化。而在这个智能化的过程中,微处理器是必不可少的。程旭认为:“未来新的浪潮将是‘微处理器无处不在’。”

紧接着,程旭简要而清晰地概括了微处理器的发展简史。微处理器的用途十分广泛,在日常生活中主要用于3C(computer、communication、consumer)融合,而在军事中则可以用于数字化部队作战、远程打击作战等。程旭认为,“如果说计算机是信息社会的‘大脑’,那么微处理器就是信息社会的‘脑细胞’”。对于微处理器而言,最重要的莫过于集成电路。他向同学们展示了制作芯片所需的晶圆,并详细讲解了制作芯片的过程。经过高速发展之后,集成电路芯片遇到了瓶颈。近十年,支持集成电路产业以摩尔定律发展的Dennard定律(芯片内功率密度守恒)开始失效,功耗密度进一步恶化使得集成电路芯片的功耗成为难以克服的巨大难题。虽然FinFET技术使得集成电路突破20纳米工艺继续发展,但5纳米及更小的工艺将如何发展目前尚无定论。

程旭总结说:“我们以前的文明和很多认识、观念都是基于原子世界。原子世界具有独享性——我有,你就没有。而网络空间的光子、电子世界不强调独享,而强调共享。比如我们打电话,并不是电子跑到对面去了,而是电子的运动规律代表了信息,传递到对面去。”我们所看到的、听到的、说过的、做过的所有事情,都可以放进网络空间。因此,程旭认为:“对于我们来说,更重要的是如何能从这些数据中抽取出我们所需的信息,把这些信息知识化,得到我们所需要的内容,这些就不仅仅是简单的存储、记忆能做到的。”“数据挖掘(Data exploration)也因此成为继基于实验的经验主义、演绎推理和计算机模拟之后的第四种科学范式。”

 
同学与程旭交流

最后,程旭以iPad的成本和利润分配为引子,向同学们讲述了北大自主研发的CPU和计算机系统的应用和推广实践。他总结了自己的三点“芯”路历程:第一,做才可能赢,不做永远没有机会;第二,技术不等于产品也不等于产业,有认识才会有思路,有思路才能有出路;第三,自主创新可以成功打破国际技术垄断,助力缩小“数字鸿沟”。程旭饱含责任感的演讲博得大家满堂喝彩。虽然时间有限,但同学们还是饶有兴趣地围绕“自主创新”的话题与程旭进行了交流与讨论。

编辑:白杨


   
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