信息科技领域中的六大颠覆性技术创新

随着科学技术的飞速发展和各个领域产业变革的深入开展，各个行业的重大技术突破正在深刻地影响以及重塑整个社会形态、改变人们的生活和工作方式。近年来，信息科技领域作为创新的高发地带，成为全球各个政府、组织、机构创新的竞争高地，是全球研发投入最集中、辐射带动能力最大的领域。

以互联网为代表的信息技术革命被称为人类生产力和生产工具的“第三次革命”。相比于前两次革命，互联网的兴起和迅猛发展，给人类带来巨大的信息传输能力和解决问题的工具，它将所有解决问题的计算机终端都连接起来，大大加快了信息的传递、使得社会的各类资源得以快速共享，有效提高了整个社会的生产效率，促进了经济的不断增长。

目前，信息科技领域涌现出很多颠覆性的创新技术，包括人工智能、移动互联网、物联网、量子信息、新型半导体、区块链、大数据+等。上述每一种技术都可能引起未来社会的重大变革，为此，本文追踪以上信息科技领域的颠覆性创新技术，给出上述技术的最新研究动态，并分析其对国家和社会将会产生的重大影响。

1.人工智能

2016年3月，轰动全球的人机大战使人工智能（AI）重新回归大众视野，引起了全球科技公司、政府和投资界的广泛关注。人工智能是通过研究人类智能活动的规律，构造出具有一定智能行为的人工系统，AI的领域众多，以下对AI最热门的两个领域做详细介绍。

专家系统是AI研究领域的一个重要分支，它将探讨一般的思维方法转入到运用专门知识求解专门问题上，实现了AI从理论研究向实际应用的重大突破。专家系统的研究和设计也反映出AI最核心的方法论，即在给定条件约束下的“信息-知识-智能”的转换。目前，具有代表性的专家系统是“机器客服”、用于疾病的诊断和治疗的专家系统、用于求解复杂数理难题的专家系统等，该领域是目前AI最活跃且最有成效的研究领域。

机器学习是研究如何使用计算机模拟或实现人类的学习活动的技术。深度学习是实现机器学习的一种技术，是利用深度神经网络来解决特征表达的一种学习过程。深度学习的思想来源于人脑的启发，通过大规模数据的训练，从而很好的预测最终结果。

AI是基于对人类智能的模拟，构造出具有学习能力的“头脑”系统，将会极大地推动各行各业的智能化进程，也将极大地推动全球经济和社会的智能化和现代化进展。

2.移动互联网与物联网

移动互联网的迅猛发展得益于移动通信网的发展，但又不仅包括移动通信网，其真正指的是由移动通信网连接而形成的互联网及服务，包括移动通信网、移动终端、基于移动终端的互联网服务三个关键要素。移动互联网的兴起和发展，促进了互联网应用的飞速增长，各类业务与应用层出不穷，也产生了很多行业巨头，如BAT。后续随着5G网络的部署，也将促进各类时延敏感业务的快速发展，如智能电网、物联网、远程医疗、无人驾驶等，为经济增长提供新动能。

其中，物联网是信息技术和互联网发展到一定阶段的产物，是新兴的现代信息产业。其产业结构复杂，应用领域多样，其价值创造过程主要表现为促进数据获取简单化、生产过程和管理的自动化，提升客户服务层次，让物体具有智慧，改变人类的生产和生活方式。目前，物联网已成为全球各国发展战略，研究方向主要集中于典型方向和家庭的物联网应用，包括零售、物流、医药、食品、健康、智能家居和交通等领域，主要解决自动化监控、通信、医疗监控与个人护理、供应链管理、产品跟踪等问题。为经济提供新的增长点也促进经济结构转型，使人类生产与生活步入自动化、智能化时代。

3.量子计算与量子通信

量子信息是关于量子系统“状态”所带有的物理信息。通过量子系统的各种相干特性，包括量子并行、量子纠缠和量子不可克隆等，进行计算、编码和信息传输的全新信息方式。而量子计算是新型结构的计算模型之一，量子计算和量子通信是量子力学、计算机科学与信息论等交叉融合的新型学科。

要阐明清楚上述概念，还要从量子说起。量子是不可分的最小能量单位。在量子世界中，量子存在一种奇妙的“纠缠”运动状态，根据实验验证，具有纠缠态的两个粒子无论相距多远，只要一个发生变化，另外一个也会瞬间发生变化。而量子通信正是利用量子纠缠效应进行信息传递的一种新型通信方式，其利用量子力学的基本原理，保证了量子通信的安全性，解决通信过程中最重要的密钥分发问题。其中光量子通信的BB84协议正是解决密钥分发问题的典型协议，协议流程如下：首先，发送方Alice随机生成四种密钥，如图1所示。接收端Bob随机使用两种测量基，对Alice发送的密钥进行解调，并在之后通过可被窃听的公开信道，告知Alice其每个码元分别采用的解调测量基类别，然后Alice根据这一信息，对比自己的编码方式，就能知道接收端哪些测量基选择正确，哪些选择错误。再然后，Alice通过公开信道告知Bob需要扔掉哪些错误的测量基，留下的即为追中筛选结果，该结果在发送和接收端相同[1]。

图1 BB84协议示意图