信息科技領域中的六大顛覆性技術創新

隨著科學技術的飛速發展和各個領域產業變革的深入開展，各個行業的重大技術突破正在深刻地影響以及重塑整個社會形態、改變人們的生活和工作方式。近年來，信息科技領域作為創新的高發地帶，成為全球各個政府、組織、機構創新的競爭高地，是全球研發投入最集中、輻射帶動能力最大的領域。

以互聯網為代表的信息技術革命被稱為人類生產力和生產工具的「第三次革命」。相比於前兩次革命，互聯網的興起和迅猛發展，給人類帶來巨大的信息傳輸能力和解決問題的工具，它將所有解決問題的計算機終端都連接起來，大大加快了信息的傳遞、使得社會的各類資源得以快速共享，有效提高了整個社會的生產效率，促進了經濟的不斷增長。

目前，信息科技領域湧現出很多顛覆性的創新技術，包括人工智慧、移動互聯網、物聯網、量子信息、新型半導體、區塊鏈、大數據+等。上述每一種技術都可能引起未來社會的重大變革，為此，本文追蹤以上信息科技領域的顛覆性創新技術，給出上述技術的最新研究動態，並分析其對國家和社會將會產生的重大影響。

1.人工智慧

2016年3月，轟動全球的人機大戰使人工智慧（AI）重新回歸大眾視野，引起了全球科技公司、政府和投資界的廣泛關注。人工智慧是通過研究人類智能活動的規律，構造出具有一定智能行為的人工系統，AI的領域眾多，以下對AI最熱門的兩個領域做詳細介紹。

專家系統是AI研究領域的一個重要分支，它將探討一般的思維方法轉入到運用專門知識求解專門問題上，實現了AI從理論研究向實際應用的重大突破。專家系統的研究和設計也反映出AI最核心的方法論，即在給定條件約束下的「信息-知識-智能」的轉換。目前，具有代表性的專家系統是「機器客服」、用於疾病的診斷和治療的專家系統、用於求解複雜數理難題的專家系統等，該領域是目前AI最活躍且最有成效的研究領域。

機器學習是研究如何使用計算機模擬或實現人類的學習活動的技術。深度學習是實現機器學習的一種技術，是利用深度神經網路來解決特徵表達的一種學習過程。深度學習的思想來源於人腦的啟發，通過大規模數據的訓練，從而很好的預測最終結果。

AI是基於對人類智能的模擬，構造出具有學習能力的「頭腦」系統，將會極大地推動各行各業的智能化進程，也將極大地推動全球經濟和社會的智能化和現代化進展。

2.移動互聯網與物聯網

移動互聯網的迅猛發展得益於移動通信網的發展，但又不僅包括移動通信網，其真正指的是由移動通信網連接而形成的互聯網及服務，包括移動通信網、移動終端、基於移動終端的互聯網服務三個關鍵要素。移動互聯網的興起和發展，促進了互聯網應用的飛速增長，各類業務與應用層出不窮，也產生了很多行業巨頭，如BAT。後續隨著5G網路的部署，也將促進各類時延敏感業務的快速發展，如智能電網、物聯網、遠程醫療、無人駕駛等，為經濟增長提供新動能。

其中，物聯網是信息技術和互聯網發展到一定階段的產物，是新興的現代信息產業。其產業結構複雜，應用領域多樣，其價值創造過程主要表現為促進數據獲取簡單化、生產過程和管理的自動化，提升客戶服務層次，讓物體具有智慧，改變人類的生產和生活方式。目前，物聯網已成為全球各國發展戰略，研究方向主要集中於典型方向和家庭的物聯網應用，包括零售、物流、醫藥、食品、健康、智能家居和交通等領域，主要解決自動化監控、通信、醫療監控與個人護理、供應鏈管理、產品跟蹤等問題。為經濟提供新的增長點也促進經濟結構轉型，使人類生產與生活步入自動化、智能化時代。

3.量子計算與量子通信

量子信息是關於量子系統「狀態」所帶有的物理信息。通過量子系統的各種相干特性，包括量子並行、量子糾纏和量子不可克隆等，進行計算、編碼和信息傳輸的全新信息方式。而量子計算是新型結構的計算模型之一，量子計算和量子通信是量子力學、計算機科學與資訊理論等交叉融合的新型學科。

要闡明清楚上述概念，還要從量子說起。量子是不可分的最小能量單位。在量子世界中，量子存在一種奇妙的「糾纏」運動狀態，根據實驗驗證，具有糾纏態的兩個粒子無論相距多遠，只要一個發生變化，另外一個也會瞬間發生變化。而量子通信正是利用量子糾纏效應進行信息傳遞的一種新型通信方式，其利用量子力學的基本原理，保證了量子通信的安全性，解決通信過程中最重要的密鑰分發問題。其中光量子通信的BB84協議正是解決密鑰分發問題的典型協議，協議流程如下：首先，發送方Alice隨機生成四種密鑰，如圖1所示。接收端Bob隨機使用兩種測量基，對Alice發送的密鑰進行解調，並在之後通過可被竊聽的公開信道，告知Alice其每個碼元分別採用的解調測量基類別，然後Alice根據這一信息，對比自己的編碼方式，就能知道接收端哪些測量基選擇正確，哪些選擇錯誤。再然後，Alice通過公開信道告知Bob需要扔掉哪些錯誤的測量基，留下的即為追中篩選結果，該結果在發送和接收端相同[1]。

圖1 BB84協議示意圖

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