一、主要國家持續通過(guò)戰略和立法強化對人工智能領(lǐng)域的宏觀(guān)指導
2020年,前沿電子信息技術(shù)領(lǐng)域發(fā)展迅猛,新技術(shù)、新理念層出不窮,在應對新冠肺炎疫情、大國競爭博弈、提升整體科技水平等方面發(fā)揮了積極作用。主要國家和地區多點(diǎn)發(fā)力,圍繞人工智能、量子信息、6G、超算、物聯(lián)網(wǎng)、區塊鏈等細分技術(shù)領(lǐng)域,積極制定戰略規劃、投資項目開(kāi)展、聚焦技術(shù)突破,推動(dòng)前沿電子信息技術(shù)領(lǐng)域向前發(fā)展。
圖1 美國會(huì )《2020年國家人工智能計劃法案》
2020年,人工智能戰略及立法方面呈現多點(diǎn)竟發(fā)局面,主要國家和地區持續豐富和完善領(lǐng)域戰略、規劃及立法,持續加強領(lǐng)域宏觀(guān)指導。美國積極推動(dòng)人工智能戰略立法,國會(huì )于3月通過(guò)《2020年國家人工智能計劃法案》,將2019年特朗普國家人工智能行政令落實(shí)為國家立法,并就美國人工智能計劃的目的和后續工作進(jìn)行了詳細說(shuō)明,還于6月推出《軍隊人工智能法案》,指出要進(jìn)一步提高人工智能在整個(gè)國防部署方面的重要性。俄羅斯強化人工智能領(lǐng)域戰略短板,繼續重視并推動(dòng)機器人技術(shù)發(fā)展,普京于7月簽署《關(guān)于2030年前俄羅斯聯(lián)邦國家發(fā)展目標的法令》,提出包含發(fā)展人工智能等前沿科技的國家發(fā)展5大目標,俄總理8月簽署《2024年前俄羅斯人工智能和機器人技術(shù)領(lǐng)域監管發(fā)展構想》,加速發(fā)展人工智能和機器人技術(shù)。歐盟加速夯實(shí)人工智能戰略及立法,全方位提升治理水平,歐盟委員會(huì )2月發(fā)布《人工智能白皮書(shū):通往卓越與信任的歐洲之路》,12月歐盟委員會(huì )公布《數字服務(wù)法案》和《數字市場(chǎng)法案》草案,全面提升人工智能治理水平。
二、比利時(shí)微電子研究中心發(fā)布世界首個(gè)基于脈沖神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )的雷達芯片
圖2 基于脈沖神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )的雷達芯片示意圖
2020年4月,比利時(shí)微電子研究中心(IMEC)發(fā)布世界首個(gè)采用脈沖神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )處理雷達信號的芯片。該中心研究團隊召集各領(lǐng)域專(zhuān)家,在算法開(kāi)發(fā)、脈沖神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )架構、生物醫學(xué)、雷達信號處理、超低功耗數字芯片設計等方面開(kāi)展了大量工作。團隊開(kāi)發(fā)的該款芯片通過(guò)模仿動(dòng)物神經(jīng)元的信號處理機制,采用遞歸連接的方式,實(shí)現了一個(gè)學(xué)習和記憶模式的動(dòng)態(tài)系統。盡管當前人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )(ANN)已被證明可廣泛應用于各個(gè)領(lǐng)域,但目前還存在能耗過(guò)高、無(wú)法集成在要求高要求傳感器設備中等局限,且因人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )的基礎架構和數據格式必然要求花費大量時(shí)間在推理算法上,因此該團隊慎重考慮后決定嘗試脈沖神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )。經(jīng)過(guò)努力,采用脈沖神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )運行機制的該芯片相較于傳統芯片能耗降低了100倍,延遲減少了10倍,幾乎可在瞬間做出響應。比利時(shí)微電子研究中心本次開(kāi)發(fā)的芯片可通過(guò)調整架構和算法實(shí)現對各種傳感器數據的處理(包括心電圖、語(yǔ)音、聲納等),是發(fā)展真正自主學(xué)習系統的重大飛躍,其滿(mǎn)足了業(yè)界對能從數據中學(xué)習并實(shí)現個(gè)性化人工智能的超低功耗神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )的需求,有望應用于環(huán)境感知、碰撞預警等多個(gè)領(lǐng)域。
三、深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )助力薛定諤方程求解并促進(jìn)多領(lǐng)域發(fā)展
圖3 費米神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )示意圖
薛定諤方程是量子力學(xué)的基本方程,即便已經(jīng)提出70多年,能夠精確求解薛定諤方程的方法少之又少,多年來(lái)科學(xué)家們一直試圖努力攻克該難題。2020年10月,DeepMind開(kāi)源了其用來(lái)近似計算薛定諤方程的費米神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )(FermiNet),該網(wǎng)絡(luò )是第一個(gè)利用深度學(xué)習從第一性原理計算原子和分子能量的嘗試,在精度和準確性上都滿(mǎn)足科研標準,且是目前在相關(guān)領(lǐng)域中最為精準的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )模型,為深度學(xué)習在量子化學(xué)領(lǐng)域的發(fā)展奠定了基礎。2020年9月,德國柏林自由大學(xué)的科學(xué)家也提出了一種新的深度學(xué)習波函數擬設方法,其可以獲得電子薛定諤方程的近乎精確解。該類(lèi)研究展現的不僅是深度學(xué)習在解決某一特定科學(xué)問(wèn)題過(guò)程中的應用,更展現出深度學(xué)習未來(lái)在生物、化學(xué)、材料、醫藥領(lǐng)域等領(lǐng)域科研中將被廣泛應用的遠景。
四、多國密集發(fā)布量子信息戰略推動(dòng)領(lǐng)域發(fā)展
圖4 美國白宮《量子網(wǎng)絡(luò )戰略愿景》
2020年,以美國和歐盟為代表,多國繼續積極推出量子信息領(lǐng)域法案與規劃,力求在頂層戰略方面進(jìn)一步加碼量子信息科學(xué),深度豐富和完善領(lǐng)域政策。美國多機構布局量子信息規劃促進(jìn)領(lǐng)域發(fā)展,白宮2月發(fā)布《量子網(wǎng)絡(luò )戰略愿景》,提出將開(kāi)辟量子互聯(lián)網(wǎng),確保量子信息科學(xué)惠及大眾,國會(huì )眾議院議員5月提出《先進(jìn)量子計算法》(H.R.6919)提案,要求商務(wù)部開(kāi)展量子計算綜合研究以評估量子計算對美國競爭力的益處并明確供應鏈風(fēng)險,能源部7月提出建立全國性量子互聯(lián)網(wǎng)的戰略藍圖,希望在十年內建成量子互聯(lián)網(wǎng)。歐盟積極布局量子信息戰略規劃,德法等24個(gè)歐盟成員國1月實(shí)施量子通信基礎設施計劃,將在未來(lái)十年共同研發(fā)和部署歐盟量子通信基礎設施。英國重視量子信息國防應用發(fā)展,國防科學(xué)與技術(shù)實(shí)驗室6月發(fā)布《量子信息處理技術(shù)布局2020:英國防務(wù)與安全前景》研究報告,深度分析論證了該國國防領(lǐng)域量子信息技術(shù)布局情況,提出相關(guān)發(fā)展愿景。
五、美國發(fā)布先進(jìn)計算戰略計劃調整領(lǐng)域發(fā)展重點(diǎn)
圖5 美國白宮發(fā)布《引領(lǐng)未來(lái)先進(jìn)計算生態(tài)系統:戰略計劃》
2020年11月,美國白宮發(fā)布《引領(lǐng)未來(lái)先進(jìn)計算生態(tài)系統:戰略計劃》,該計劃以2019年發(fā)布的《國家戰略性計算計劃:更新版》目標和建議為基礎,設想了一個(gè)未來(lái)先進(jìn)計算生態(tài)系統,提出了一種以政府、學(xué)術(shù)界、非營(yíng)利組織、產(chǎn)業(yè)部門(mén)共同參與為主的舉國方案,明確了戰略計劃的四個(gè)目標,即作為國家戰略資產(chǎn)的先進(jìn)計算生態(tài)系統、穩健、可持續的軟件和數據生態(tài)系統、基礎性、應用性和轉化研究、培養一支多樣化、有能力和靈活的勞動(dòng)力隊伍,并確立了關(guān)鍵的運作和協(xié)調架構來(lái)支持和實(shí)施上述目標。新計劃可為美國繼續維持在科學(xué)工程、經(jīng)濟競爭和國家安全方面的領(lǐng)先優(yōu)勢奠定基礎。新計劃對美國先進(jìn)計算戰略發(fā)展重點(diǎn)的調整,表明美國正將領(lǐng)域發(fā)展重心從傳統的超級計算轉向未來(lái)的數字/非數字計算前沿技術(shù),同時(shí)不斷提升對計算生態(tài)系統建設的重視程度,以順應近年的計算技術(shù)發(fā)展與行業(yè)變化,維持美國在計算領(lǐng)域的科技主導地位。
六、美陸軍通過(guò)“多域作戰效果環(huán)”探索戰場(chǎng)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實(shí)戰應用
圖6 “多域作戰效果環(huán)”決策過(guò)程
2020年5月召開(kāi)的“2020國防與商業(yè)傳感”會(huì )議上,美陸軍“戰場(chǎng)物聯(lián)網(wǎng)(IoBT)”項目研究聯(lián)盟以傳統決策模型為基礎,結合未來(lái)多域作戰需求和戰場(chǎng)物聯(lián)網(wǎng)能力特點(diǎn),提出了“多域作戰效果環(huán)”概念,對戰場(chǎng)物聯(lián)網(wǎng)可遵循的作戰流程進(jìn)行了頂層設計規劃,在多域作戰場(chǎng)景想定下闡釋了如何通過(guò)戰場(chǎng)物聯(lián)網(wǎng)能力創(chuàng )建并執行該決策環(huán),以提高作戰響應速度、增強作戰效能?!岸嘤蜃鲬鹦Чh(huán)”將多域作戰所必要的軍事能力分為評估/探測、識別、定位/跟蹤、聚合、分發(fā)、決策與執行七個(gè)環(huán)節。其中,探測、識別和定位/跟蹤環(huán)節稱(chēng)為“敵友識別階段”,聚合、分發(fā)、決策環(huán)節稱(chēng)為“智能決策支持”階段,執行環(huán)節為產(chǎn)生效果的作戰階段?!岸嘤蜃鲬鹦Чh(huán)”的提出是美陸軍迫切推動(dòng)戰場(chǎng)物聯(lián)網(wǎng)實(shí)戰應用的標志,為物聯(lián)網(wǎng)進(jìn)一步融入實(shí)際軍事行動(dòng)提供了渠道。戰場(chǎng)物聯(lián)網(wǎng)和“多域作戰效果環(huán)”的有效結合,不僅有助于實(shí)現美軍“快速與持續集成跨域能力以?xún)?yōu)化效果并壓制敵方”的作戰目標,還具有大幅改善與增強未來(lái)多域作戰方式的潛力,將直接或間接影響美陸軍的戰備以及現代化重點(diǎn)。
七、6G技術(shù)先期探索穩步開(kāi)展
圖7 三星公司《6G:下一代超連接體驗》白皮書(shū)
6G作為5G之后的下一代移動(dòng)通信技術(shù),日益受到世界各國重視,各項探索也正處于穩步開(kāi)展中,但6G技術(shù)方案、性能特征、應用場(chǎng)景、建設運行等都未形成定論。2020年,多個(gè)國家和地區在加速5G規?;逃玫耐瑫r(shí)積極推動(dòng)6G技術(shù)的先期探索。國際電信聯(lián)盟2月發(fā)布6G研究計劃,形成了初步的6G研究時(shí)間表;芬蘭于3月召開(kāi)第2屆全球6G無(wú)線(xiàn)峰會(huì ),并在會(huì )上發(fā)布涉及6G技術(shù)中的機器學(xué)習、邊緣智能和定位與傳感等主題的12份6G白皮書(shū);國際電信聯(lián)盟3月在第34次國際電信聯(lián)盟無(wú)線(xiàn)電通信部門(mén)5D工作組會(huì )議上啟動(dòng)面向2030年及之后技術(shù)的研發(fā),并將6G技術(shù)作為其中的重要部分;7月,三星公司發(fā)布《下一代超連接體驗》6G白皮書(shū),闡述了其6G時(shí)代愿景。技術(shù)突破方面,日本大阪大學(xué)與新加坡南洋理工大學(xué)8月成功利用光子拓撲絕緣體的概念研發(fā)出支持太赫茲(THz)傳輸的新型芯片,將為未來(lái)太赫茲在通信設備中的互聯(lián)集成鋪平道路。未來(lái),6G技術(shù)的軍事化應用可大幅提升戰場(chǎng)通信性能,實(shí)現可視化作戰,充分提升網(wǎng)絡(luò )容量,實(shí)現指令精準傳輸,融合多種通信網(wǎng)絡(luò ),促進(jìn)戰場(chǎng)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )全域覆蓋,將對戰爭形態(tài)、裝備發(fā)展、戰場(chǎng)通信各方面產(chǎn)生重大影響,深刻影響未來(lái)戰爭方式。
八、日本“富岳”超級計算機奪得最新全球超算榜單冠軍
圖8 日本富士通公司“富岳”超級計算機
2020年6月,全球TOP500組織發(fā)布的世界超級計算機500強(Top500)榜單中,日本“富岳”(Fugaku)超級計算機憑借51.3億億次每秒的峰值浮點(diǎn)運算速度奪得冠軍,并在模擬運算方法、人工智能學(xué)習性能、大數據處理等單項表現上拔得頭籌。11月,“富岳”蟬聯(lián)該榜冠軍,且峰值運算性能提升至每秒53.7億億次?!案辉馈背売嬎銠C由日本理化研究所和富士通公司共同開(kāi)發(fā),使用了可顯著(zhù)提升超算系統向量處理能力的48核ARM架構芯片,具有158976個(gè)獨立核心,更適合執行人工智能與深度學(xué)習相關(guān)的計算任務(wù),同時(shí)采用了獨有的環(huán)面融合(Tofu-D)互聯(lián)技術(shù),能同時(shí)沿多個(gè)維度進(jìn)行通信,提升了系統整體的通信效率。隨著(zhù)深度學(xué)習技術(shù)的快速發(fā)展,人工智能正在軍事領(lǐng)域產(chǎn)生重要影響,為情報獲取、態(tài)勢感知、指揮控制與火力打擊等多個(gè)領(lǐng)域帶來(lái)深刻變化。超級計算能夠為人工智能技術(shù)發(fā)展提供重要的算力支撐,面向應用優(yōu)化的高性能計算系統研發(fā)、智能化的系統管理調度等將成為發(fā)展趨勢,深度學(xué)習也將成為超級計算應用創(chuàng )新的下一個(gè)引爆點(diǎn)。
九、美國會(huì )運用立法手段進(jìn)一步強調物聯(lián)網(wǎng)背景下的網(wǎng)絡(luò )安全
圖9 美國會(huì )《2020年物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò )安全改進(jìn)法案》
2020年12月,美國總統簽署了國會(huì )參眾兩院多位議員提出并經(jīng)兩院表決通過(guò)的《2020年物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò )安全改進(jìn)法案》,法案致力于解決美國聯(lián)邦政府使用物聯(lián)網(wǎng)設備可能產(chǎn)生的網(wǎng)絡(luò )安全風(fēng)險問(wèn)題。法案提出,美國國家標準技術(shù)研究院須發(fā)布聯(lián)邦政府使用物聯(lián)網(wǎng)設備的標準和指南;指示管理和預算辦公室審查聯(lián)邦政府的政策并更新《聯(lián)邦采購條例》,以確保其符合國家標準技術(shù)研究院的標準與指南;指示國家標準技術(shù)研究院與網(wǎng)絡(luò )安全研究人員、行業(yè)專(zhuān)家及國土安全部合作,共同發(fā)布與聯(lián)邦機構信息系統相關(guān)的安全漏洞應對準則及解決方案;明確禁止聯(lián)邦機構采購不符合安全要求的物聯(lián)網(wǎng)設備;各級承包商也需遵守國家標準技術(shù)研究院制定的相關(guān)標準。法案認為,美國必須適應物聯(lián)網(wǎng)設備大規模使用帶來(lái)的指數級數據增長(cháng)趨勢,并采取適當的安全性和防護措施。該法案是美國在萬(wàn)物互聯(lián)時(shí)代背景下確保網(wǎng)絡(luò )安全的重要措施,其通過(guò)意味著(zhù)美國政府在改善國家網(wǎng)絡(luò )安全方面邁出了重要一步,將幫助其進(jìn)一步確保網(wǎng)絡(luò )安全,封堵相關(guān)漏洞于萌芽中。
十、美國價(jià)值技術(shù)基金會(huì )發(fā)布報告關(guān)注區塊鏈技術(shù)的國防應用價(jià)值
圖10 《區塊鏈在美國防部的潛在應用》報告
區塊鏈作為融合了分布式傳輸、共識機制、智能合約、加密算法等的新型應用模式,與國家政治、軍事、經(jīng)濟和社會(huì )安全緊密耦合,將有助于推動(dòng)國防數據資產(chǎn)的規?;尚帕鬓D。5月,美國價(jià)值技術(shù)基金會(huì )發(fā)布《區塊鏈在美國防部的潛在應用》報告,旨在向美國國防部說(shuō)明區塊鏈技術(shù)在其網(wǎng)絡(luò )安全工作中的諸多好處。報告由包括埃森哲、亞馬遜、德勤、中廣核聯(lián)邦和國際商用機器公司在內的國防部承包商及康賽斯、辛巴鏈和科爾文運營(yíng)網(wǎng)絡(luò )等區塊鏈公司共同撰寫(xiě)。美國國會(huì )議員為該報告做序并表示,中國和俄羅斯已在區塊鏈技術(shù)方面取得了長(cháng)足進(jìn)步,美國決策者要迅速知曉這一技術(shù)的潛在利益及在該領(lǐng)域落后的弊端。報告提出,網(wǎng)絡(luò )安全威脅削弱了美國在全球經(jīng)濟和軍事領(lǐng)域的主導地位,分布式賬本技術(shù)有益于未來(lái)網(wǎng)絡(luò )安全,國防部應采用區塊鏈作為多因素認證的一部分,提高網(wǎng)絡(luò )通信的安全性,減少應急決策的單點(diǎn)故障,確保國防供應鏈的零件采購可追溯,避免芯片存儲數據被篡改。此外,該報告還強調了區塊鏈技術(shù)的潛在優(yōu)勢,重點(diǎn)提出了美國防部感興趣的區塊鏈潛在應用場(chǎng)景。
來(lái)源:電科防務(wù)