2021年數字科技發展趨勢分析
數字科技是基於物理世界和數字世界映射互動的體系提煉的一個新概念，是當今世界創新速度最快、通用性最廣、滲透性和引領性最強的領域之一。數字科技創新正在加速推動學科創新、研究新範式、科學新發現、產業新模式等的變革。本報告對2021 年世界科技強國數字科技發展趨勢進行分析，並對我國數字科技創新發展戰略提出政策建議。
一、國外數字科技發展現狀
（一）人工智慧
1. 多個國家出台或更新AI戰略並持續加大研發投入
2021年3月，美國國家AI安全委員會發布《AI國家安全委員會最終建議報告》，向總統和國會提出建議，以推進AI、機器學習和相關技術的發展，全面解決美國國家安全和國防需求。報告中闡述美國抵禦AI相關威脅、風險等做法，以及競爭與合作戰略、人才競爭、加速AI創新、知識產權、微電子、技術保護、有利的國際技術秩序、相關技術行動藍圖等AI競爭關鍵要素。
2021年5月，俄羅斯政府通過了為AI項目提供補貼等支持AI發展的兩份政府決議，鼓勵企業積极參与公開競爭的AI試點項目，推動AI與各產業深度融合。2024年前將為AI試點項目投資52.6億盧布，每個項目資助約1億盧布，並為大中小學生的AI開發和培訓項目投資12.3億盧布。
2021年6月，澳大利亞政府發布「AI行動計劃」，旨在使澳大利亞成為開發和採用可信、安全和負責任AI的全球領導者，具體包括：推動AI開發和採用，創造就業崗位和提高生產力；培養和吸引世界一流人才；利用AI應對國家挑戰並使所有澳大利亞人受益；確保AI技術負責任、包容並反映澳大利亞的價值觀。
2021年6月， 日本內閣府提出《AI戰略2021》草案，針對建設「超智能社會5.0」、應對全球共同問題和日本自身社會經濟難題等國家總體科技戰略需求，為充分利用AI技術做好軟硬體準備，在教育改革、研究開發、社會應用、支持中小企業的數字化轉型、數字化政府、倫理道德、數據基礎設施等方面提出新的政策措施。
2021年12月，法國政府出台《AI國家戰略》新計劃，未來5年將投入22億歐元加快AI發展，重點資助AI研究與培訓，主要目標是提高法國AI競爭力，成為嵌入式AI和可信AI的領導者，加快AI在經濟領域的應用。
2. 全球AI專業研發機構不斷湧現
2021年6月，英國商業、能源與產業戰略部、英國研究與創新局與IBM合作成立新的AI和量子計算中心，即哈特里國家數字創新中心，計劃5年內共投資2.1億英鎊，支持科研機構和私營企業獲得尖端計算能力，提供設備和基礎設施的使用權，消除使用量子技術的障礙，並在材料、生命科學、環境和製造等領域開展跨學科合作。
2021年7月，美國國家科學基金會（NSF）在2020年第一輪資助的7個國家AI研究所的基礎上，投入2.2億美元新建11個國家AI研究所。國家AI研究所將與美國農業部國家食品和農業研究中心、國土安全部、谷歌、亞馬遜、英特爾和埃森哲公司合作，在人機交互與協作、AI優化、AI和先進網路基礎設施、計算機和網路系統AI、動態系統AI、AI 增強學習、AI驅動的農業和食品系統創新等領域開展變革性研究。
澳大利亞政府將為該計劃共投入1.241億澳元：4年內投入5380萬澳元成立國家AI中心和4個AI與數字能力中心；4年內投入3370萬澳元，支持澳大利亞企業與政府合作實施AI試點項目；6年內投入2470萬澳元啟動「下一代AI畢業生計劃」；5年內提供1200萬澳元用於「區域AI計劃」。
此外，美國商務部還成立國家AI諮詢委員會，由來自學術界、工業界、非營利組織和聯邦實驗室的成員組成，主要職責是就AI問題向美國總統和其他聯邦機構提供建議。
2021年6月，白宮科技政策辦公室宣布成立國家AI研究資源工作組，該工作組將作為聯邦諮詢委員會，為國家AI研究資源制訂實施路線圖，創建共享國家AI研究基礎設施，提供可訪問的計算資源、高質量數據、教育工具和用戶支持。該工作組將為建立和維持國家AI研究資源提供建議，包括技術能力、治理、管理、評估和安全、隱私、公民權利和公民自由的要求等。
3. AI前沿技術在國防和科學研究領域的應用進一步細化
3.1 AI 在國防領域的應用
2021年8月，美陸軍未來司令部AI集成中心概述了未來五年美陸軍感興趣的11個AI研究領域，包括：數據分析、自主系統、安全和決策輔助等。通過分析數據和在決策過程中協助指揮官，AI將在連接戰場感測器和射手方面起到關鍵作用。
2022年2月，以色列國防部公布新的AI戰略，首次發布多軍種和多指揮部的AI技術部署計劃，將在武裝部隊的各個部門和指揮部加速推廣應用AI技術，促進以色列國防的數字化轉型。
2021年10月，北約國防部長峰會通過了第一個AI戰略，闡述了AI技術如何以「受保護和合乎道德的方式」應用於國防和安全，以符合國際法和北約價值觀的方式使用AI 技術。該戰略啟動「北約創新基金」，投入10億美元，為北約及其盟國開發和使用AI技術奠定基礎，強調成員國之間需要在與AI有關事項上進行合作，以促進「跨大西洋防務和安全」。
3.2 AI 在數學、能源等科學研究領域的應用
AI「進軍」數學領域首次幫助人類發現兩個新猜想。2021年12月，計算機科學家和數學家首次使用AI來幫助證明或提出紐結理論和表示論等複雜數學領域的新定理。利用由深度思維（DeepMind）開發的機器學習框架，幫助數學家發現新的猜想和定理。
AI推動能源技術發展。2021年12月，弗吉尼亞理工大學結合機器學習演算法和識別新催化劑的理論，設計了一種新的AI框架，可以促進原料發現，對於重要技術至關重要，如燃料電池和碳捕獲設備。
DARPA利用AI加速科學模型的開發。「自動化科學知識提取和建模」（ASKEM）項目創建知識- 建模- 模擬生態系統，並賦予其必要的AI方法和工具，以敏捷地創建、維持和增強複雜的模型和模擬器，支持專家在不同任務和科學領域的知識和數據知情決策。目標是使專家能夠維護、重用和改編大量的異質數據、知識和模型，具有跨知識源、模型假設和模型適應性的可追溯性。
AI加速新材料開發。2021年12月，研究人員開發小數據AI預測技術有望加速各種新材料開發。NIMS、Asahi Kasei、三菱化學、三井化學和住友化學已經使用化學材料開放平台框架開發了一種小數據AI技術，能夠通過有效使用提高基於機器學習的材料特性（例如強度、脆性）預測的準確性僅從少數實驗中獲得的材料結構數據。這種技術可以加速各種材料的開發，包括聚合物。2021年5月，中國、俄羅斯和德國的研究人員採用第一性原理計算和AI設計單原子合金催化劑，提出了一種針對單原子合金催化劑的新搜索演算法，該演算法找到了200多種新催化劑，提供了尋找適用於各種應用的最佳單原子合金催化劑的方法。
AI在微電子領域的應用。2021年4月，美國情報高級研究計劃局（IARPA）宣布將開展「支持AI的下一代微電子技術（MicroE4AI）」項目研究，優先資助顛覆傳統軟硬體集成的研究方案，包括從材料性能到系統架構、再到軟體實現等各個環節的突破和革新。（1）提高AI在自動駕駛、生物識別、通信、定位導航定時、遙感等領域應用性能的方法。（2）優化AI應用中硬體和軟體生態系統的分析性能。（3）研究工具、技術、設計方案，提高微電子硬體和軟體系統的可靠性和完整性，增強供應鏈、製造能力、計算性能，應對對抗性、惡意攻擊和質量控制漏洞等。開展新材料、新加工方法的研究。
AI 在核物理研究領域的應用。2021年12月，美國能源部（DOE）宣布為六個項目提供570萬美元，實施AI方法以加速核物理研究中的科學發現。使用先進的計算方法優化用於核物理的複雜加速器和探測器系統的整體性能，可以縮短核物理實驗發現的時間。
AI在天氣預測研究中的應用。2021年11月，勞倫斯伯克利國家實驗室、加州理工學院和英偉達公司訓練了傅里葉神經操作員深度學習模型-該模型準確有效地學習複雜的物理系統- 以模擬大氣動力學並提前整整五天提供全球高保真極端天氣預測。該模型可提前120小時以高保真度預測大氣中多個級別的風速和壓力。
越來越多的科學家利用AI和機器學習進行科學問題研究。隨著AI和ML的不斷擴展和進步，在超級計算機和分散式計算網路上運行它們的複雜性也在增加1。美國能源部阿貢國家實驗室的科學家正在通過建模、模擬、預測和優化工作流程的性能來應對這一挑戰。此外，阿貢國家實驗室的新分散式計算和數據基礎設施項目為DOE國家實驗室更快的科學發現提供了算力保障2。
4. 歐美主要國家和國際標準化組織重視AI標準研究和制定工作
（1） 美國不斷加強政策對標準的引領。2021年1月，美國國家標準協會發布《美國標準化戰略2020》，關注AI標準。（2）歐盟通過標準和立法加強監管。2021年2月，歐洲標準化委員會和歐洲電工標準化委員會發布《歐洲標準化戰略2030》，提出制定AI領域的先進創新標準。2021年4月，歐盟委員會聯合研究中心發布《AI標準化格局——進展情況及與AI監管框架提案的關係》，通過制定國際、歐洲標準支撐AI監管。（3）國際標準化組織和國際電工委員會以信息技術為核心，依託AI分技術委員會開展AI標準化工作，重點圍繞AI基礎共性、關鍵通用技術、可信任及倫理、AI安全、關鍵行業應用方面開展標準化工作。
5. 歐美引領AI技術風險監管治理研究
2021年4月，歐盟委員會發布《歐洲適應數字時代：AI》與《2021年AI協調計劃》政策提案，將史上第一個AI法律監管框架與歐盟成員國協調計劃相結合，以規範AI技術風險並加強全歐洲對AI技術的利用、投資和創新。其中，《歐洲適應數字時代：AI》精細劃分AI應用場景的風險等級，制定有針對性的監管措施，用於化解AI風險，保證歐盟AI市場的統一、可信賴。歐盟委員會建議由各國市場監督主管機構對新規則進行監督，成立歐洲AI委員會促進其實施。
美國國家標準與技術研究院（NIST）根據國家AI安全委員會（NSCAI） 的建議制定了AI風險科技，旨在為開發人員提供可信度指引，從而避免AI技術帶來的技術和社會風險，確保AI符合道德價值觀。2021年8月，NIST發布公告尋求外界對該AI風險框架的反饋，以完善AI風險框架。
（二）量子科技
世界主要國家將量子科技視為搶佔經濟、國防、安全等領域全方位優勢的戰略制高點，繼歐盟2018年發布《量子技術旗艦計劃》、美國2019年頒布《國家量子計劃法案》、日本2020年出台《量子技術創新戰略》後，2021年又有部分國家相繼發布量子科技發展戰略及路線圖，密集布局量子計算、量子通信、量子感測等量子科技。
1. 量子科技發展戰略及路線圖
2021年1月，法國政府將頒布實施「國家量子戰略」，為期5年，提出法國將於2023年前後完成世界第一台第一代通用量子計算機完整原型，並闡明了法國發展量子技術的優勢與預算投入規模及其來源，明確了量子技術攻關的七大優先發展領域及資源匹配情況等。
2021年3月，由慕尼黑大學、馬普學會量子光學研究所、TRUMPF公司組成的德國量子系統議程委員會發布了《量子系統2030議程》，概述了德國在量子研究領域取得的主要成果，確定德國在未來十年量子系統領域的研究重點和挑戰，提出商業、科學和政府的共同行動指導方針，並將於2022年啟動「量子系統計劃」。
2021年5月，德國聯邦經濟與能源部以及聯邦教研部宣布將投資約20億歐元支持量子計算技術發展。德國宇航中心（DLR）獲得7.4億歐元，負責整合德國在量子技術方面的專業知識開展產學研合作，開發本國量子計算機及應用並建立工業基地。未來4年通過DLR、工業合作夥伴以及其他研究機構組成的聯合團隊，將開發出多種體系架構的量子計算機原型機。
2021年7月，加拿大政府在官網上宣布將制定《國家量子戰略》，未來7年內將投資3.6億加元。該戰略旨在建立加拿大量子從研究到商業化的優勢，構建學術界、產業界和政府良好的夥伴關係，發展、吸引和留住人才，實現量子創新商業化，確保量子技術和解決方案被加拿大企業、學術界、政府和公眾採用，解決可能出現的社會、道德、法律和政策問題，擴展國際合作夥伴關係，應對安全風險。
2021年10月，歐洲核子研究組織公開發布的《量子技術與戰略路線圖》是一份全面的研發、學術和知識共享計劃，旨在利用量子技術為高能物理及其他領域帶來益處。
2022年2月，隸屬於美國白宮科技政策辦公室的國家量子協調辦公室和NSF聯合發布《國家量子信息科技人才發展戰略規劃》，針對量子科技人才的儲備和發展，提出了4項行動建議：從長遠和短期角度，全面掌握美國量子科技人才的需求現狀；通過公眾宣傳和教育途徑，提高全社會大眾對量子信息科技的認知；提供學術界和工業界廣泛參與的量子信息科技的教育和培訓；營造量子信息科技相關領域的職業發展環境。
2. 量子科技專業研究機構
2021年4月，美國國家安全局物理科學實驗室成立新的量子比特聯合研究中心，將各行各業和全國的科學家、工程師聯合起來共同探索量子信息技術。美國陸軍研究辦公室和LPS合作發布了量子比特聯合研究中心的廣泛機構公告，介紹了初始研究領域，提出了孵化器、合作實驗室、量子計算研究獎學金三方面建議。
2021年5月，德國宇航中心新建量子技術研究所，將重點推進量子技術的研發，同時還將與工業界合作，提升相關技術的成熟度，打通量子技術基礎研究與應用之間的橋樑。
3. 量子科技的跨學科研究發展
2021年1月，英國國家研究與創新署宣布，將專門支持多學科和跨學科研究的戰略優先基金（SPF）中的3100萬英鎊支持7個量子項目，利用量子技術進行早期宇宙和黑洞、暗物質等基礎物理學研究。
2021年5月，DOE撥款1000萬美元用於量子信息科學（QIS）和核物理的跨學科研究，旨在利用核物理界的專門知識和能力，推進量子計算和量子感測器等領域，並利用QIS的進展擴大對核物理的理解，具體研究方向包括：利用QIS研究解決核物理中具有挑戰性的問題，如預測許多迄今尚無法通過實驗獲得的多體系統的動力學；探索用於發現新粒子和核物質狀態的量子感測器；了解輻射如何影響當前一代超導量子比特等。
4. 成立量子聯盟構建產業生態
繼美國2018年成立量子經濟發展聯盟後，2021年，日本和德國成立了量子產業聯盟。
2021年5月，日本企業成立了「通過量子技術創造新產業委員會」的創始人協會，旨在推進建立產業委員會的準備工作，以促進量子技術創新行動。9月1日，該協會的24家公司在大會上正式成立了產業委員會，命名為量子戰略產業革命聯盟（Q-STAR）。
2021年6月，德國十家公司包括巴斯夫、寶馬集團、勃林格殷格翰、博世、英飛凌、默克、慕尼黑再保險、SAP、西門子和大眾聯合成立量子技術與應用聯盟(QUTAC)，目標是將量子計算的現有基礎進一步發展為可用的工業應用，具體包括技術、化學和製藥、保險和汽車行業等領域，為德國和歐洲的量子計算成功工業化奠定基礎。
（三）5G/6G
各國正在加緊布局5G戰略。2021年1月，新加坡宣布投入3000萬新元推動5G技術的應用及商業化。2021年3月，歐盟委員會發布《2030數字羅盤：歐洲數字十年之路》計劃，為歐盟到2030年實現數字主權的數字化轉型願景指出方向，該計劃中的目標之一是到2030年，歐洲所有家庭應實現千兆網路連接，所有人口密集地區實現5G網路覆蓋，並在此基礎上發展6G。2021年7月，法國政府啟動5G和未來電信網路技術加速戰略，以通過5G技術推進法國向數字應用前沿發展。2021年8月，韓國宣布「5G 融合服務擴散戰略」3，通過培育相關產業和引領全球5G市場，使韓國成為5G 強國。截至2021年12月31日，韓國5G用戶已突破2000萬人，並完成了5G在其85個城市的覆蓋4。
6G仍處於標準化和純實驗研究的早期階段，但多經濟體已經開始6G的戰略布局。歐盟2021年1月啟動Hexa-X項目5，開發6G生態系統。2021年4月，德國啟動首個6G技術的研究項目，並隨後成立4個6G研究中心6。2021年6月，韓國公布「6G 研發實行計劃」研發6G核心技術7。2022年1月4日，我國紫金山實驗室發布了面向6G的太赫茲100/200Gbps實時無線通信重大成果，為目前世界上公開報道的太赫茲實時無線通信的最高實時傳輸紀錄8。
2022年2月，Next G聯盟發布了北美第一份《6G發展路線圖》，提出北美6G發展的願景和六大目標。該聯盟成立於2020年10月中旬， 由北美主要運營商AT&T、T-Mobile和Verizon，設備供應商愛立信、諾基亞和三星，以及谷歌、Meta和高通等80家成員組成。路線圖六大目標包括：(1) 信任、安全性和彈性；(2)增強數字世界體驗；(3) 跨網路架構的成本效率；(4) 分散式雲和通信系統；(5) 未來AI 原生網路；(6) 永續性：能源效率與環境必須處於整個生命周期決策的最前線，以期望到2040年實現IMT碳中和的目標。
（四）高性能計算
1. 各國將高性能計算作為重要戰略領域
高性能計算技術作為國家戰略需求，正日益受到各國的高度重視。為向E 級（百億億級，每秒1018次浮點運算）計算時代轉型，韓國製定了到2030年的高性能計算中長期發展戰略——《國家超高性能計算創新戰略》9，旨在將韓國打造成為高性能計算強國，實現第四次工業革命時代的量子跳躍。法國國際關係研究所在報告《戰略計算：高性能計算以及量子計算在歐洲尋求技術力量中的作用》 10中強調高性能計算與量子計算對未來國家安全的重大影響。歐洲能源研究聯盟「能源數字化」計劃發布《能源數字化戰略研究與創新議程》，明確高性能計算、數據科學與人工智慧為能源數字化的關鍵優先事項11。2021年10月，美國科學技術委員會發布《國家戰略計算儲備藍圖》，指出將聯合政府、學界、非營利組織、基金組織、行業力量的專家和資源提供方，成立國家戰略技術儲備聯盟，建立協調機制，以確保在關鍵緊急需要時，調動戰略儲備計算資源。
2. 各國持續加強高性能計算項目部署
歐盟「歐洲處理器計劃」目標是使歐盟在高性能計算晶元技術及基礎設施方面實現獨立，2021年12月宣布已完成為期3年的第一階段任務，項目第二階段將於2022年1月啟動，開發第二代晶元，助力推出歐盟的第一套E級超算系統，與中國和美國展開競爭12。美國國防高級研究計劃局DARPA啟動「低溫邏輯技術」項目13，開發極低溫的器件技術，以克服高性能計算面臨的功率效率限制。英國原子能管理局與英國科學與技術設施理事會合作，啟動聚變研究超大規模計算卓越中心，應用最新的計算系統和超級計算技術，加速英國聚變能項目研究14。美國能源部為「面向能源創新的高性能計算HPC4EI」計劃撥款370萬美元，利用高性能計算來解決製造業和材料開發領域的關鍵挑戰15 ；投資280萬美元用於高性能演算法研究，將能源部的科學計算能力轉化為物理學、化學、生物學和其他領域前沿的見解16。
（五）區塊鏈
1. 隨著全球數字化進程的深入推進，各國不斷加大對區塊鏈技術的扶持力度
歐盟「數字歐洲（Digital Europe）」計劃啟動「歐洲區塊鏈技能」4年期項目17，以促進區塊鏈技能發展，滿足歐洲區塊鏈行業需求。歐盟通信網路、內容和技術總局2021年管理計劃18中指出要重點開發區塊鏈等技術，在關鍵技術領域確保歐洲戰略自主權。美國議員陸續發起《2021區塊鏈促進法案》19、《區塊鏈創新法案》20、《2021區塊鏈技術協調法案》21等相關法案，建議美國進行區塊鏈技術研究與監管。阿拉伯貨幣基金組織發布《阿拉伯國家採納DLT/區塊鏈技術戰略》指導框架22，旨在推動阿拉伯國家的數字金融轉型。
2. 區塊鏈技術不斷成熟落地，技術應用滲透各個領域
澳大利亞與新加坡在一項數字經濟合作中，通過區塊鏈試驗項目研究數字驗證系統的互操作性，以提高兩國間貿易效率23。以色列銀行正在籌備數字貨幣發行計劃，實驗將「以太坊」區塊鏈技術用於數字貨幣24。美陸軍C5ISR中心利用區塊鏈技術實現新的戰術級數據管理能力，確保數據可信傳輸25。利用區塊鏈技術支持和保護數字供應鏈機密信息通信，美空軍擬研究區塊鏈聯合3D列印技術，在全球前沿作戰基地製造、測試、部署武器系統的關鍵替換部件26。
（六）元宇宙
元宇宙是整合多種新技術而產生的新型虛實相融的互聯網應用和社會形態，它基於擴展現實技術提供沉浸式體驗，基於數字孿生技術生成現實世界的鏡像，基於區塊鏈技術搭建經濟體系，將虛擬世界與現實世界在經濟系統、社交系統、身份系統上密切融合，並且允許每個用戶進行內容生產和世界編輯。元宇宙仍是一個不斷發展、演變的概念，不同參與者以自己的方式不斷豐富著它的含義。
2021年11月，韓國首爾市政府發布《元宇宙首爾五年計劃》，宣布從2022年起在經濟、文化、旅遊、教育、信訪等市政府所有業務領域打造元宇宙行政服務生態，以提升城市的競爭力、行動力、吸引力。這是韓國地方政府在虛擬現實服務領域提出的首個工作規劃。「元宇宙首爾」計劃分為「 起步（2022年）」「 擴張（2023年~2024年）」和「完成（2025年~2026年）」三個階段。2022年將通過第一階段工作完成平台的搭建，引入經濟、教育、觀光等7 大領域服務，總投資計劃為39億韓元。
二、我國數字科技發展現狀
（一）人工智慧
我國通過制定一系列AI政策加強AI頂層設計，推動AI技術、產業和標準相關工作。2017年7月， 國務院印發《新一代AI發展規劃》，提出了開展AI標準框架體系研究的重要任務。2017 年12 月，工業和信息化部印發《促進新一代AI產業發展三年行動計劃（2018~2020年）》，提出要建設AI產業標準規範體系，構建AI產品評估評測體系。2020年7月，國家標準委、中央網信辦、發展改革委、科技部、工業和信息化部聯合印發《國家新一代AI標準體系建設指南》，形成標準引領AI產業發展的新格局。截至2021年12月，全國共有18個人工智慧創新發展試驗區，依託科教資源和產業基礎，加強人工智慧技術研發和創新成果應用，加強制度創新，構建有利人工智慧健康發展的政策環境，探索新一代人工智慧發展的新路徑、新機制，形成可複製、可推廣的經驗。
（二）量子科技
我國擁有全球首顆量子通信衛星和首條量子保密通信幹線，在量子通信方面一直處於世界領先地位。2021年初，我國宣布基於「墨子號」量子衛星與量子保密通信「京滬幹線」成功構建出天地一體化廣域量子通信網路，實現跨越4600公里的星地量子密鑰分發，是量子通信「巨大的工程性成就」27。6月，中國科學技術大學基於雙場量子密鑰分發的實現方式，於「濟青幹線」現場光纜環境中實現了428公里和511公里的遠距離傳輸，刷新現場遠距離光纖量子通信的世界紀錄28。
在量子計算方面，我國是目前唯一在光量子和超導量子比特體系兩條技術路線上達到「量子優越性」里程碑的國家。2021年5月，中國科學技術大學潘建偉團隊成功研製出62比特可編程超導量子計算原型機「祖沖之號」，實現可編程的二維量子行走29。僅5個月後，「祖沖之二號」問世，操控的超導量子比特達到66比特，能實現「量子隨機線路取樣」任務的快速求解，求解速度比當時最快的超級計算機快1000萬倍，計算複雜度比谷歌公開報道的53比特超導量子計算原型機「懸鈴木」提高100萬倍30，達到世界領先水平。同時，在光量子計算領域推出「九章二號」光量子計算原型機，操控光子數達到113個，多光子量子干涉線路達到144維度，實現了相位可編程功能，處理高斯玻色取樣的速度比目前最快的超級計算機快1024倍，刷新國際光量子操縱技術水平31,32。
（三）「5G 工業互聯網」
制訂戰略規劃指引「5G 工業互聯網」發展方向。2021年1月，工信部發布的《工業互聯網創新發展行動計劃（2021~2023年）》33中提出網路體系強基行動，持續推進「5G 工業互聯網」融合應用。針對重點行業培育30個左右典型應用場景。編製發布「5G 工業互聯網」發展指數。深化「5G 工業互聯網」的支持工業企業建設5G全連接工廠。2021年7月，工信部、中央網信辦、國家發展改革委等十部門印發《5G應用「揚帆」行動計劃（2021~2023 年）》34助力標準化工作的加速推進。該計劃提出構建5G 標準體系行動並開展5G應用標準體系構建及推廣工程，到2023年底，形成基礎共性和重點行業5G應用標準體系，完成30項以上重點行業關鍵標準研製。
5G應用場景不斷拓展。截至2021年11月，我國5G應用創新的案例已超過1萬個，覆蓋22個國民經濟重要行業，工業製造、採礦、港口等垂直行業應用場景加速規模落地，已由最初的生產輔助類業務為主向設備控制、質量管控等核心業務拓展，是當前5G應用方案較為成熟的領域35。
（四）區塊鏈
1. 我國進一步加強區塊鏈頂層設計和政策引導性
區塊鏈作為新興數字產業被納入我國「十四五」規劃綱要36，並指出我國要加強區塊鏈技術創新，以聯盟鏈為重點發展區塊鏈服務平台和金融科技、供應鏈金融、政務服務等領域應用方案。工信部、中央網信辦聯合發布國家首個部委級別的區塊鏈專項政策《關於加快推動區塊鏈技術應用和產業發展的指導意見》37，指出要進一步夯實我國區塊鏈發展基礎，加快技術應用規模化，建設具有世界先進水平的區塊鏈產業生態體系。國家重點研發計劃「區塊鏈」重點專項2021年度擬立項項目中，涵蓋區塊鏈架構設計、區塊鏈安全、區塊鏈存儲等重點領域。此外，各地政府在十四五規劃中提及要大力發展區塊鏈技術，因地制宜地制定了區塊鏈專項政策，扶持當地區塊鏈平台，推動區塊鏈技術在政務側、產業側融合。
2. 我國區塊鏈技術創新持續活躍，技術應用與產業生態加速演進
整體技術穩中有進：2021年全球區塊鏈行業專利申請數量為18931項，我國區塊鏈申請量達15985項，佔全球申請總量的84%，位居第一，專利範圍涵蓋數據結構及計算機安全設施、金融、行政管理等行業，技術維度多側重區塊鏈安全性與效率的提升。
核心技術呈點狀突破態勢：中科院軟體所張振峰團隊與美國新澤西理工學院共同提出國際首個完全實用的非同步共識演算法小飛象拜占庭容錯演算法，為持續數十年的非同步共識難題提供解決方法；螞蟻鏈推出區塊鏈高速通信網路BTN，提升區塊鏈節點通信能力，加速區塊鏈網路數據傳輸；國內首個自主可控區塊鏈軟硬體技術體系長安鏈發布，陸續推出全球首款96核區塊鏈專用加速晶元、自研P2P網路Liquid等重大成果。
技術應用與實體經濟加速融合：根據公開數據統計，截止2021年10月底，我國2021年總共落地區塊鏈項目數151個，全國近31個省市實現了區塊鏈應用落地。
（五）高性能計算
我國高性能計算機研製和應用水平、生產製造力、實際部署數量均已進入世界前列。
由國防科技大學研製，部署在國家超級計算天津中心的「天河」E級計算機關鍵技術驗證系統，在2021年7月發布的國際Graph 500排名中，獲得SSSP Graph500（單源最短路徑）榜單世界第一、BIG Data Green Graph500（ 大數據圖計算能效）榜單世界第一的成績38,39 。
在2021年11月公布的全球超級計算機TOP 500榜單中40，我國超算「神威?太湖之光」和「天河二號」分別排名第四和第七。排名前三的分別是日本超算Fugaku、美國超算Summit和Sierra。在總量方面，中國共有173台超算上榜，上榜數量連續第9次位居第一，美國以150台位列第二。
此外，中國超算應用團隊基於新一代神威超級計算機研發了神威量子計算模擬器，憑藉「超大規模量子隨機電路實時模擬」成果獲得2021年度超級計算應用領域國際最高獎項「戈登?貝爾」獎41。
（六）網路基礎設施
2021年，我國網路安全法規條例密集施行。2021年8月17日，《關鍵信息基礎設施安全保護條例》正式公布，自2021年9月1日起施行42。同樣於2021年9月1日起正式施行的還包括：我國關於數據安全的首部律法——《中華人民共和國數據安全法》43以及規範網路產品安全漏洞發現、報告、修補和發布等行為的《網路產品安全漏洞管理規定》44。《中華人民共和國個人信息保護法》於2021年11月1日開始施行45，與《中華人民共和國網路安全法》一起，形成了圍繞《中華人民共和國國家安全法》的較為完善的法律體系和頂層設計，全面維護國家安全、網路安全、數據安全和個人信息權益。
作為物聯網的關鍵技術指標，我國超額完成IPv6主要指標46。截至2021年12月底，我國IPv6活躍用戶數達6.08億， 佔網民總數的60.11%。物聯網IPv6連接數達1.4億，移動網路IPv6流量佔比達35.15%，固定網路IPv6流量佔比達9.38%，家庭無線路由器IPv6支持率達16%，政府門戶網站支持率達81.8%，主要商業網站及移動互聯網應用IPv6 支持率達80.7%。
三、啟示與建議
（一）持續發揮數字科技的賦能作用
2022年1月，國務院印發《「十四五」數字經濟發展規劃》（以下簡稱《規劃》），明確了「十四五」時期推動數字經濟健康發展的指導思想、基本原則、發展目標、重點任務和保障措施。發揮數字科技賦能的巨大威力，提高實體經濟的全要素生產力，是貫徹落實《規劃》關於推動數字技術與實體經濟深度融合要求的重要保障。
（二）全力打造數字科技產業生態
我國在消費級數字應用領域領先，但在企業級、科學研究等領域的數字應用還存在明顯差距。數字科技只有應用於現實的產業場景才能實現真正的價值，產業生態的發展將從需求端拉動數字科技供給能力的提升，進而推動數字科技不斷前進，形成螺旋式上升趨勢。以高性能計算為例，發展目標不應僅僅是建造運算速度快、性能強大的計算機，而是建立一個基礎深厚的技術生態系統。
（三）加強數字科技創新體系建設
加強數字科技基礎研究，推動研究型高校和科研院所在數字科技領域加強研究，推動其與生命科學、材料科學、能源科學等基礎科學領域匯聚融合，建立科學研究新範式，打造面向數字科技的學科體系。布局一批產學研新型研發機構，面向數字科技前沿，如人工智慧、量子科技、區塊鏈、物聯網等重點技術和工程領域部署建設一批國家（省）級重點實驗室、工程研究中心、工程技術研究中心。支持數字科技龍頭企業、大中型數字科技領軍企業與中小微企業組成聯合體搭建共性技術平台，共同參與數字共性技術研發。
