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历史的经验表明,经济危机孕育着新的科技革命,是科技的壮大和创新,使经济重新恢复平衡并提升到新的更高水平。谁在科技创新方面占据优势,谁就能掌握发展的主动权,率先复苏并走向繁荣。
新兴产业:经济振兴的发动机
温总理在11月3日发表了一个重要讲话“让科技引领中国可持续发展”。他讲道,“历史经验表明,经济危机往往孕育着新的科技革命。正是科技上的重大突破和创新,推动经济结构的重大调整,提供新的增长引擎,使经济重新恢复平衡并提升到新的更高水平。谁能在科技创新方面占据优势,谁就能掌握发展的主动权,率先复苏并走向繁荣”。
我们可以回顾一下:1857年的世界经济危机引发了以电气化为标志的第二次科技革命。1929年的世界经济危机引发了以电子、航空和核能等技术为标志的第三次技术革命。70年代的石油危机和1987年的全球股灾引发了信息技术革命,以互联网为标志的信息技术革命,有力地帮助美国从1987年的经济危机中复苏。1997年面对亚洲金融危机,韩国政府颁布实施了《技术创新特别法》,集中发展28个知识型产业,仅用3年时间就使经济率先复苏。
一些发达国家重视发展新兴产业,为应对国际金融危机,更加大了对新兴产业的扶持力度。2001年,美国就提出它的优先研究领域是国土安全、网络和信息技术、纳米技术、物理优先领域、生物技术、气候、水和氢。2004年,美国总统提出新一代美国创新计划,重点是氢燃料技术、电子医疗记录和安全的医疗信息交换和宽带技术,它的宽带目标是2010年实现一亿家庭用100Mb/s上网,将来可扩展到1Gbps。2006年,美国总统研发优先项目是气候变化、反恐、氢燃料、纳米技术、网络和信息技术。奥巴马总统在去年年底即将上任之前,提出了经济振兴计划,其五项内容中的一项是在美国各地推广宽带网络应用,让每个孩子都有机会使用互联网。2009年4月,奥巴马在美国科学院和工程院年会上讲道“我们需要发展对于我们的经济繁荣至关重要的、开放的互联网,同时又不会对我们的安全造成威胁的信息技术”。
欧盟的优先研究领域在2002年-2006年是生命科学、信息社会技术、纳米技术和新材料、航空和航天、食品质量安全、全球变化和生态系统、信息社会。2007年-2013年的重点研究领域是农业和食品、能源、环境、保健与生命科学、信息社会、安全研究、空间和交通运输。在2007-2013年的预算案中,欧盟计划100亿欧元用于ICT研发,旨在打造新一轮经济增长,促进向低碳经济体转型。在金融危机之后,欧盟要求所有成员国要加强对未来新兴技术的研究,每年增加20%的投入。2009年1月28日,欧盟提出立法建议,在2009和2010年将以50亿欧元用于作为经济增长点的重点能源和宽带网设施建设。2009年3月5日,欧盟发表“e-Science的ICT基础设施”报告,提出要建设作为创新潜能的“面向2020年的欧洲信息化基础设施”。2009年6月25日,欧盟电信专员发布“建立欧洲全民高速宽带战略”。
2009年2月3日,在默克尔总理办公室举行宽带产业峰会上,德国政府提出作为经济刺激计划一部分的宽带战略,目标是到2010年将德国家庭宽带覆盖率提高到100%,到2014年,将速率达50Mbps的宽带覆盖到75%的家庭,2018年再提高到100%。德国教育与研究部联合经济技术部制订了“ICT技术创新计划(2020)”,研究重点是电子与微系统、软件与人工智能、通信与网络技术。
法国所选择的2010年关键技术是ICT、材料与化学技术、建筑技术、能源与环境技术、生命健康与食品技术、交通与运输技术、消费与配送技术、生产技术与方法。法国政府还颁布了《2012数字法国计划》,重点是普及数字化视听服务和普及宽带网接入。
日本的优先研究领域是生命科学、信息技术、环境、纳米技术和材料。日本总务省在2006年提出新一代宽带战略,要求在2010年底,日本的宽带普及率要达到100%,其中30兆以上的普及率是90%以上。2009年6月份,日本发布“增强ICT国际竞争力2009计划”。2009年7月,日本在e-Japan、U-Japan之后提出i-Japan 2015,即建设泛在和包容的信息社会,完善全国有线和无线无缝连接网络环境,在全国范围内整合宽带设施,推进地区信息化,建立“物联网”。
在“韩国2025年的构想”中列出的重点领域有信息、生命、环境、能源、材料。2009年2月,韩国通信委员会宣布了IT大运河计划,在2012年前韩国政府和业界计划投资34万亿韩元,建设基于全IP的有线、无线宽带汇聚网络(UBcN)。有线网最高传输速度将达到1Gbps,无线网平均传输速度为10Mbps,他们认为这个计划5年内将创造17.7万亿韩元的附加值和12万个工作岗位。
俄罗斯总统在“2009年的国情咨文”中提出,俄罗斯经济的重点是知识产业和新技术产业。在俄罗斯《2010年及未来科技发展远景规划》中有8个优先发展领域,信息与远程通信技术是其中之一。
我国温家宝总理在2009年11月3日提出:把建设创新型国家作为战略目标,把可持续发展作为战略方向,把争夺经济科技制高点作为战略重点,逐步使新兴战略性产业成为经济社会发展的主导力量。 同时,并提到要高度重视新能源产业发展、着力突破传感网、物联网关键技术、加快微电子和光电子材料和器件等新型材料领域的科技攻关、运用生命科学推动农业和医药产业发展、大胆探索空间、海洋和地球深部。
北京市政府2009年6月30日发布“北京信息化基础设施提升计划(2009～2012年),到2012年年底,力争吸引社会滚动投资1000亿元,建设符合首都功能定位、国内领先、国际先进的信息基础设施,在全国率先建成城乡一体化的高速宽带信息网络。到2012年年底,互联网家庭入户带宽超过20Mbps,进入企业的带宽达到100Mbps,中关村企业入户带宽最高达到10Gbps。
信息技术:自主创新的突破口
以下的例子可以说明信息技术的发展趋势。集成电路的发展遵循摩尔定律,集成电路的密度与速度之比每18个-24个月增加一倍,光通信传输能力每年增加一倍,无线通信峰值速率每年加倍,存储器每9个月存储密度增加一倍,显示器每两年像素加倍,软件每两年操作系统容量加倍。技术进步的效果表现在,1982年以来,CPU性能提高3500倍,内存价格下降45000倍,硬盘价格下降360万倍。如果汽车的价格以与硬盘同等速率下降,今天一部新车的价格仅为0.01美元。如果汽油的性能能够以同样的速度发展,1升汽油能够使飞行器环绕地球旅行573圈。现在Hotmail为每一用户免费提供5GB邮箱,如果使用1995年的技术,每用户的成本将需要5500美元,如果用1975年技术则每用户成本为1000万美元。几年前,我们用400美元可以买到一个听音乐的iPod,现在同样的价格可以买一个存电影的iPod,2025年可以用400美元买到40PByte的iPod,即可存4000个美国国会图书馆的馆藏。
随着现代晶体管到了45纳米的线条,二氧化硅的栅介质已经很薄了,漏电增加,功耗急剧上升,有人说摩尔定律走到头了,但是这两年有一个很重要的创新工艺,用高K质介质取代二氧化硅介质,用金属栅极取代了多晶硅栅极,解决了漏电的问题,线条还可以继续缩窄,摩尔定律的有效性至少可延续10年。
集成电路的技术进步推动计算机技术的发展,现在计算机体系结构和软件技术面临重大变革。计算机的发展经历以Windows为标志以计算机为中心的PC时代、以Web为标志以软件为中心的网络时代,现在走到了以云为标志以服务为中心的云计算时代,将来还会进一步发展到以用户为中心的新时代。云计算有一个很好的平台,提供数据中心外包,营运平台外包或软件租用,希望将来的信息服务、信息产品就像水和电一样,使用者不需要具有,但只要按量付费就可以随时使用。总之,计算机已经从单机应用发展到网络环境,移动计算、普适计算、云计算、透明计算应运而生,未来还会出现基于新的机理的计算模型,例如分子生物计算、量子计算。 软件同样需要在网络环境下运行,用户数量和复杂程度剧增,推动软件加速向开源化、智能化、高可信和服务化方向发展。
通信传输在上世纪80年代是模拟传输,使用频分复用技术(FDM),同时传输的各路信号占用不同的频道,中同轴电缆载波可传输4380路电话。第二代传输技术是数字时分复用(TDM),不同路的信号占用不同时隙,70年代就开始应用,但其真正发展是在光纤出现之后。华裔科学家高琨先生在1966年论证了光纤通信的可行性,他因此在最近获得了诺贝尔物理奖。第三代传输技术是波分复用(WDM)技术,上百甚至更多的波长可用于传送TDM复用后的信号,它是由华裔科学家厉鼎毅先生及其在贝尔实验室的团队首先开发的,现在商用水平是在一对光纤上可传1.6Tb/s,即2000万话路。第四代传输技术综合使用DWDM、OFDM、PDM、QPSK和相干检测等多种复用和传输技术,实验室可以实现在一对光纤上传输16Tb/s,即2亿电话电路。下一代的传输技术将会体现在光网络方面,现在正在研究的有光突发网络、光分组网络等。总的来说,通信传输能力每过10年提高1000倍。
移动通信的峰值速率也基本上是十年提高一千倍。第一代移动通信是模拟电路交换系统,采用频分多址(FDMA)技术,在蜂窝小区内依靠频率的不同来区分用户。第二代移动通信是数字电路交换系统,常用的有两套标准,即采用时分多址(TDMA)技术的GSM和采用码分多址(CDMA)技术的CDMA。第三代移动通信(3G)是宽带的分组交换,有三大标准,即中国移动采用的TD-SCDMA、中国联通采用的WCDMA和中国电信采用的CDMA2000,其中TD-SCDMA是中国提出的有自主知识产权的标准,现在我国三大运营商已建设的3G系统都具有3G增强型的功能,将来还会进一步升级为3G演进型,峰值速率可到100Mb/s。2009年9月,中国向国际电信联盟(ITU)提交了第四代移动通信(4G)标准的文稿,4G是宽带多媒体分组交换,其目标是峰值速率在高速运动时可支持100Mb/s,低速运动时可支持1Gb/s。
互联网在信息技术的发展中很有代表性。1998年,Google只有2600万页搜索结果,现在是1万亿页, 目前全球每天有2100亿件emails,其中73%是垃圾邮件,2008年,用户产生内容(例如YouTube)的媒体流达到730亿件。如果把2002年美国互联网的主干流量作为1的话,美国一个YouTube视频网站2008年的流量也是1。2007年,北美互联网视频流量就是8,全球互联网视频流量2007年就是30,到2012年就是390,即全球互联网视频流量在2012年将大约是美国2000年全国互联网流量的400倍。有一个长时间的统计资料,日本大阪到东京的干线流量10年增加1000倍。从上世纪70年代、90年代到本世纪头10年以及今后10到20年,互联网一直在演进,其支柱技术从TCP/IP到Web、再到P2P、Cyber-Physical System;IP地址从IPv4到IPv6;连接方式从拨号到永远在线,接入手段从有线到无线、宽带和移动;互联网接入的端口速率从70年代的100kb/s到现在的100Mb/s;业务从数据到话音、视频,从网络业务到电信业务、媒体业务和物联业务;互联网从连接终端到连接人、连接服务、连接物件;网络从联系平台到浏览平台、交互平台再到工作平台。移动互联网和物联网成为互联网新兴的重要应用。物联网的主要特征是每一件物件均可寻址、每一物件均可通信、每一物件均可被控制。
对地球上所有物件的感知将引发信息爆炸,2007年,全世界的数据复制量是281Exabytes,等于地球上所有书本信息量之和的500万倍,相当于地球上每个人在2007年产生或复制了45Gbytes。到2012年,生物信息学数据库将会以平均每年4PB的速度增加,相当于10公里厚的CD光盘所记录的数据总量。
信息技术的飞速发展提升了信息产业的重要地位。美国大约2万个提供Web设计、出版和软件咨询的互联网企业对GDP贡献3000亿美元,占GDP 2.1%。2006年对66个发展中国家和27个发达国家的一项研究表明,互联网用户数每增长一个百分点,出口就增长4.3个百分点。根据世界银行最近对120个国家的计量经济分析,宽带服务每增长10个百分点,会带来1.3个百分点的经济增长。在2009年2月,GSMA大会上伦敦商学院Leonard Waverman教授报告,未来三年3G将为中国和印度GDP分别增加2110亿和950亿美元。根据世界银行2009年的一个关于电信设施对GDP百分点影响的报告,宽带的影响比互联网更高,互联网的影响比移动通信高,移动通信比固定网高。信息产业主导高技术产品出口,以美国2005年高技术产品出口为例,通信设备占43.2%,办公设备/计算机占27.9%,科学仪器占12.9%,医药产品占10.8%,飞机占5.2%。信息产业继续是风险投资的重点,1996-2006年,美国风险投资前五类产业是计算机和软件、通信、生物技术、保健、半导体与电子。
信息产业对就业的贡献也相当显著。在美国,宽带普及率提高10%将导致其后5年的劳动生产率提高1.5%,宽带接入率增加7%将创造年增240万工作岗位。在相同投资情况下,英国得出在宽带网的投资比在智能交通和智能电网的投资能创造更多的新工作岗位。中国的淘宝网直接创造了50万就业岗位,间接创造162万就业岗位。
信息技术的应用还有助于节能降耗,国际电信联盟(ITU)估计ICT能帮助全球减少排放15%～40%。日本估计将ICT用于电子商务、物流及能源使用管理,可使日本2012年的CO2排放比1990年减少5.6%,也就是说依靠ICT基本可达到京都议定书对日本的减排6%的要求。欧盟认为通过利用ICT优化物流安排和智能流量管理还可助交通运输效率提升17%。美国总统科技顾问委员会在“面向21世纪的联邦能源研究与发展规划”中指出,工业无线技术的应用将使工业生产效率提高10%,并使排放和污染降低25%。
信息技术的通用目的性不断为传统产业升级改造注入新内涵,信息技术创新与应用孕育和催生新兴产业,信息技术的泛在兼容和深度渗透推动了社会信息化,信息技术促进管理体系扁平化和经济的全球化。总之,信息产业成为支柱产业与先导产业,信息技术成为自主创新的突破口。
知识产权:竞争战略的制高点
2005年的世界贸易报告“贸易、标准和WTO”指出,标准对新技术的扩散并最终对产业发展起重要作用,对于经济发展,标准至少与专利同等重要。标准是从创新到市场的催化剂,研究表明在创新领域,新技术标准与专利申请具有正相关关系。根据对700个公司的调查,在1960～1996年,德国GDP的一个百分点和它的经济增长的1/3可归因于标准的贡献。
美国联邦通信委员会(FCC)要求2007年3月1日之后,美国国内市场只准销售符合美国的数字电视标准ATSC的电视机,据估计ATSC将为美国带来80亿美元价值的出口,并在2014年为美国国内新增15.6万个工作岗位。美国有一个全美亚洲研究所在2006年写了一个《标准就是力量--中国国家标准化战略制定中的技术、机构和政治》报告提交国家有关部门,指出全球技术经济体系本身强调互联互通性,因此对标准化提出了更高层次的要求,世界各国、各公司企业都理所当然地更加重视标准,把标准视为全球竞争的工具,故国家标准战略在各国都有不同程度的发展。中国生产的产品极少拥有自主知识产权。相反,中国成长为世界制造业中心及高科技产品出口巨人的显著成就与中国对外国技术的依赖密不可分。对外国技术的高度依赖以及获取外国技术的苛刻条件,这些因素相互作用,结合在一起构成了中国的技术陷阱。
生产力的发展,有资金的因素、劳动力的因素和技术因素。根据OECD国家1990～2000年对众多产业的的统计,技术因素对制造业劳动生产率年均增长的贡献以办公设备与计算机、电视与通信设备这两个信息领域最高。2005年的世界贸易报告给出了不同产业领域所产生的标准数以及为多国采用的比例,也是以电子与电信领域最高。2004-2006年,日本专利局公布的8个优先领域的专利申请数,依次是信息技术、纳米、生命科学、制造业、环境科学、社会设施、前沿技术、能源。中国在“十五”期间已公开的发明专利申请和授权的实用新型专利中信息技术领域占36.49%。从2003-2007年 连续五年信息技术都是国际PCT专利申请量最多的领域。2007年在华申请专利最多的十个国家所申请的专利46.27%集中在信息技术领域。在华申请专利的前十个外国公司基本上都是ICT公司。2008年国际PCT专利申请量前20位的公司是华为、松下、飞利浦、丰田、博世、西门子、诺基亚、LG、爱立信、富士通、高通、NEC、夏普、微软、摩托罗拉、BASF、IBM、3M、三星、杜邦,从中可见17家公司均是信息产业的企业,而且大多数还是通信设备制造公司,说明了信息技术是当今知识产权竞争最激烈的领域。
在2001-2005年全世界ICT领域国际专利申请量的国别分布中,日本占45.5%、美国是23.5%、韩国是10.5%、德国占4.2%、中国只占2.9%。温总理说,“中国要抢占未来经济科技发展的制高点,就不能总是跟踪模仿别人,也不能坐等技术转移,必须依靠自己的力量拿出原创成果”。现在很多产品产自中国,但中国组装所占的附加值很少。以苹果公司的售价190美元的30GB视频iPod为例,苹果公司开发、软件和市场获得的毛利是76美元,自己零售是23美元,器件供应的公司获得35美元,分销企业获得30美元,中国的企业承担组装生产、测试,仅获得4美元。所以美国人说,“中国作为全球组装笔记本PC和iPod最多的国家,从这两种产品中所获得的价值非常少,尽管有少数中国品牌(例如联想和华为)成功,但中国的角色仍然只是为支持获得更多创新价值的企业提供廉价劳动力”。今年9月份发布的世界经济论坛(WEF)全球竞争力排名,在133个国家中我国排第29位,每百万人授权的发明专利数仅列第50位。
胡锦涛总书记在2006年1月的全国科技大会上讲,“抓住信息科技更新换代和新材料科技迅猛发展的难得机遇,把掌握装备制造业和信息产业核心技术的自主知识产权作为提高我国产业竞争力的突破口。”温家宝总理在2009年11月发表的《让科技引领中国可持续发展》中讲到,“在应对这场国际金融危机中,各国正在进行抢占经济科技制高点的竞赛,全球将进入空前的创新密集和产业振兴时代。我们必须在这场竞争中努力实现跨越式发展。”
综上所述,国际金融危机使各国都在探索新的经济增长点,经济复苏的希望寄托在新兴产业上,其中信息产业的引擎作用受到更多关注,发达国家不断更新和调整各自的信息化发展战略。经济危机将催生技术革命,信息技术正酝酿重大变革,信息产业还将至少在今后十年继续保持高速发展势头。信息产业是当今技术最密集、更新最迅速、应用最广泛、竞争最激烈、知识产权最集中的产业之一。通过知识产权与技术标准的结合,借助标准的实施实现知识产权利益最大化,成为信息技术产业领域最具代表性的市场竞争手段。掌握信息产业核心技术自主知识产权被赋予作为我国产业竞争力突破口的重任。我们要增强自主创新能力,迎接新一轮挑战。
(本文为邬贺铨副院长在“中国(深圳)”国际创新大会”上的演讲内容)
新兴产业:经济振兴的发动机
温总理在11月3日发表了一个重要讲话“让科技引领中国可持续发展”。他讲道,“历史经验表明,经济危机往往孕育着新的科技革命。正是科技上的重大突破和创新,推动经济结构的重大调整,提供新的增长引擎,使经济重新恢复平衡并提升到新的更高水平。谁能在科技创新方面占据优势,谁就能掌握发展的主动权,率先复苏并走向繁荣”。
我们可以回顾一下:1857年的世界经济危机引发了以电气化为标志的第二次科技革命。1929年的世界经济危机引发了以电子、航空和核能等技术为标志的第三次技术革命。70年代的石油危机和1987年的全球股灾引发了信息技术革命,以互联网为标志的信息技术革命,有力地帮助美国从1987年的经济危机中复苏。1997年面对亚洲金融危机,韩国政府颁布实施了《技术创新特别法》,集中发展28个知识型产业,仅用3年时间就使经济率先复苏。
一些发达国家重视发展新兴产业,为应对国际金融危机,更加大了对新兴产业的扶持力度。2001年,美国就提出它的优先研究领域是国土安全、网络和信息技术、纳米技术、物理优先领域、生物技术、气候、水和氢。2004年,美国总统提出新一代美国创新计划,重点是氢燃料技术、电子医疗记录和安全的医疗信息交换和宽带技术,它的宽带目标是2010年实现一亿家庭用100Mb/s上网,将来可扩展到1Gbps。2006年,美国总统研发优先项目是气候变化、反恐、氢燃料、纳米技术、网络和信息技术。奥巴马总统在去年年底即将上任之前,提出了经济振兴计划,其五项内容中的一项是在美国各地推广宽带网络应用,让每个孩子都有机会使用互联网。2009年4月,奥巴马在美国科学院和工程院年会上讲道“我们需要发展对于我们的经济繁荣至关重要的、开放的互联网,同时又不会对我们的安全造成威胁的信息技术”。
欧盟的优先研究领域在2002年-2006年是生命科学、信息社会技术、纳米技术和新材料、航空和航天、食品质量安全、全球变化和生态系统、信息社会。2007年-2013年的重点研究领域是农业和食品、能源、环境、保健与生命科学、信息社会、安全研究、空间和交通运输。在2007-2013年的预算案中,欧盟计划100亿欧元用于ICT研发,旨在打造新一轮经济增长,促进向低碳经济体转型。在金融危机之后,欧盟要求所有成员国要加强对未来新兴技术的研究,每年增加20%的投入。2009年1月28日,欧盟提出立法建议,在2009和2010年将以50亿欧元用于作为经济增长点的重点能源和宽带网设施建设。2009年3月5日,欧盟发表“e-Science的ICT基础设施”报告,提出要建设作为创新潜能的“面向2020年的欧洲信息化基础设施”。2009年6月25日,欧盟电信专员发布“建立欧洲全民高速宽带战略”。
2009年2月3日,在默克尔总理办公室举行宽带产业峰会上,德国政府提出作为经济刺激计划一部分的宽带战略,目标是到2010年将德国家庭宽带覆盖率提高到100%,到2014年,将速率达50Mbps的宽带覆盖到75%的家庭,2018年再提高到100%。德国教育与研究部联合经济技术部制订了“ICT技术创新计划(2020)”,研究重点是电子与微系统、软件与人工智能、通信与网络技术。
法国所选择的2010年关键技术是ICT、材料与化学技术、建筑技术、能源与环境技术、生命健康与食品技术、交通与运输技术、消费与配送技术、生产技术与方法。法国政府还颁布了《2012数字法国计划》,重点是普及数字化视听服务和普及宽带网接入。
日本的优先研究领域是生命科学、信息技术、环境、纳米技术和材料。日本总务省在2006年提出新一代宽带战略,要求在2010年底,日本的宽带普及率要达到100%,其中30兆以上的普及率是90%以上。2009年6月份,日本发布“增强ICT国际竞争力2009计划”。2009年7月,日本在e-Japan、U-Japan之后提出i-Japan 2015,即建设泛在和包容的信息社会,完善全国有线和无线无缝连接网络环境,在全国范围内整合宽带设施,推进地区信息化,建立“物联网”。
在“韩国2025年的构想”中列出的重点领域有信息、生命、环境、能源、材料。2009年2月,韩国通信委员会宣布了IT大运河计划,在2012年前韩国政府和业界计划投资34万亿韩元,建设基于全IP的有线、无线宽带汇聚网络(UBcN)。有线网最高传输速度将达到1Gbps,无线网平均传输速度为10Mbps,他们认为这个计划5年内将创造17.7万亿韩元的附加值和12万个工作岗位。
俄罗斯总统在“2009年的国情咨文”中提出,俄罗斯经济的重点是知识产业和新技术产业。在俄罗斯《2010年及未来科技发展远景规划》中有8个优先发展领域,信息与远程通信技术是其中之一。
我国温家宝总理在2009年11月3日提出:把建设创新型国家作为战略目标,把可持续发展作为战略方向,把争夺经济科技制高点作为战略重点,逐步使新兴战略性产业成为经济社会发展的主导力量。 同时,并提到要高度重视新能源产业发展、着力突破传感网、物联网关键技术、加快微电子和光电子材料和器件等新型材料领域的科技攻关、运用生命科学推动农业和医药产业发展、大胆探索空间、海洋和地球深部。
北京市政府2009年6月30日发布“北京信息化基础设施提升计划(2009～2012年),到2012年年底,力争吸引社会滚动投资1000亿元,建设符合首都功能定位、国内领先、国际先进的信息基础设施,在全国率先建成城乡一体化的高速宽带信息网络。到2012年年底,互联网家庭入户带宽超过20Mbps,进入企业的带宽达到100Mbps,中关村企业入户带宽最高达到10Gbps。
信息技术:自主创新的突破口
以下的例子可以说明信息技术的发展趋势。集成电路的发展遵循摩尔定律,集成电路的密度与速度之比每18个-24个月增加一倍,光通信传输能力每年增加一倍,无线通信峰值速率每年加倍,存储器每9个月存储密度增加一倍,显示器每两年像素加倍,软件每两年操作系统容量加倍。技术进步的效果表现在,1982年以来,CPU性能提高3500倍,内存价格下降45000倍,硬盘价格下降360万倍。如果汽车的价格以与硬盘同等速率下降,今天一部新车的价格仅为0.01美元。如果汽油的性能能够以同样的速度发展,1升汽油能够使飞行器环绕地球旅行573圈。现在Hotmail为每一用户免费提供5GB邮箱,如果使用1995年的技术,每用户的成本将需要5500美元,如果用1975年技术则每用户成本为1000万美元。几年前,我们用400美元可以买到一个听音乐的iPod,现在同样的价格可以买一个存电影的iPod,2025年可以用400美元买到40PByte的iPod,即可存4000个美国国会图书馆的馆藏。
随着现代晶体管到了45纳米的线条,二氧化硅的栅介质已经很薄了,漏电增加,功耗急剧上升,有人说摩尔定律走到头了,但是这两年有一个很重要的创新工艺,用高K质介质取代二氧化硅介质,用金属栅极取代了多晶硅栅极,解决了漏电的问题,线条还可以继续缩窄,摩尔定律的有效性至少可延续10年。
集成电路的技术进步推动计算机技术的发展,现在计算机体系结构和软件技术面临重大变革。计算机的发展经历以Windows为标志以计算机为中心的PC时代、以Web为标志以软件为中心的网络时代,现在走到了以云为标志以服务为中心的云计算时代,将来还会进一步发展到以用户为中心的新时代。云计算有一个很好的平台,提供数据中心外包,营运平台外包或软件租用,希望将来的信息服务、信息产品就像水和电一样,使用者不需要具有,但只要按量付费就可以随时使用。总之,计算机已经从单机应用发展到网络环境,移动计算、普适计算、云计算、透明计算应运而生,未来还会出现基于新的机理的计算模型,例如分子生物计算、量子计算。 软件同样需要在网络环境下运行,用户数量和复杂程度剧增,推动软件加速向开源化、智能化、高可信和服务化方向发展。
通信传输在上世纪80年代是模拟传输,使用频分复用技术(FDM),同时传输的各路信号占用不同的频道,中同轴电缆载波可传输4380路电话。第二代传输技术是数字时分复用(TDM),不同路的信号占用不同时隙,70年代就开始应用,但其真正发展是在光纤出现之后。华裔科学家高琨先生在1966年论证了光纤通信的可行性,他因此在最近获得了诺贝尔物理奖。第三代传输技术是波分复用(WDM)技术,上百甚至更多的波长可用于传送TDM复用后的信号,它是由华裔科学家厉鼎毅先生及其在贝尔实验室的团队首先开发的,现在商用水平是在一对光纤上可传1.6Tb/s,即2000万话路。第四代传输技术综合使用DWDM、OFDM、PDM、QPSK和相干检测等多种复用和传输技术,实验室可以实现在一对光纤上传输16Tb/s,即2亿电话电路。下一代的传输技术将会体现在光网络方面,现在正在研究的有光突发网络、光分组网络等。总的来说,通信传输能力每过10年提高1000倍。
移动通信的峰值速率也基本上是十年提高一千倍。第一代移动通信是模拟电路交换系统,采用频分多址(FDMA)技术,在蜂窝小区内依靠频率的不同来区分用户。第二代移动通信是数字电路交换系统,常用的有两套标准,即采用时分多址(TDMA)技术的GSM和采用码分多址(CDMA)技术的CDMA。第三代移动通信(3G)是宽带的分组交换,有三大标准,即中国移动采用的TD-SCDMA、中国联通采用的WCDMA和中国电信采用的CDMA2000,其中TD-SCDMA是中国提出的有自主知识产权的标准,现在我国三大运营商已建设的3G系统都具有3G增强型的功能,将来还会进一步升级为3G演进型,峰值速率可到100Mb/s。2009年9月,中国向国际电信联盟(ITU)提交了第四代移动通信(4G)标准的文稿,4G是宽带多媒体分组交换,其目标是峰值速率在高速运动时可支持100Mb/s,低速运动时可支持1Gb/s。
互联网在信息技术的发展中很有代表性。1998年,Google只有2600万页搜索结果,现在是1万亿页, 目前全球每天有2100亿件emails,其中73%是垃圾邮件,2008年,用户产生内容(例如YouTube)的媒体流达到730亿件。如果把2002年美国互联网的主干流量作为1的话,美国一个YouTube视频网站2008年的流量也是1。2007年,北美互联网视频流量就是8,全球互联网视频流量2007年就是30,到2012年就是390,即全球互联网视频流量在2012年将大约是美国2000年全国互联网流量的400倍。有一个长时间的统计资料,日本大阪到东京的干线流量10年增加1000倍。从上世纪70年代、90年代到本世纪头10年以及今后10到20年,互联网一直在演进,其支柱技术从TCP/IP到Web、再到P2P、Cyber-Physical System;IP地址从IPv4到IPv6;连接方式从拨号到永远在线,接入手段从有线到无线、宽带和移动;互联网接入的端口速率从70年代的100kb/s到现在的100Mb/s;业务从数据到话音、视频,从网络业务到电信业务、媒体业务和物联业务;互联网从连接终端到连接人、连接服务、连接物件;网络从联系平台到浏览平台、交互平台再到工作平台。移动互联网和物联网成为互联网新兴的重要应用。物联网的主要特征是每一件物件均可寻址、每一物件均可通信、每一物件均可被控制。
对地球上所有物件的感知将引发信息爆炸,2007年,全世界的数据复制量是281Exabytes,等于地球上所有书本信息量之和的500万倍,相当于地球上每个人在2007年产生或复制了45Gbytes。到2012年,生物信息学数据库将会以平均每年4PB的速度增加,相当于10公里厚的CD光盘所记录的数据总量。
信息技术的飞速发展提升了信息产业的重要地位。美国大约2万个提供Web设计、出版和软件咨询的互联网企业对GDP贡献3000亿美元,占GDP 2.1%。2006年对66个发展中国家和27个发达国家的一项研究表明,互联网用户数每增长一个百分点,出口就增长4.3个百分点。根据世界银行最近对120个国家的计量经济分析,宽带服务每增长10个百分点,会带来1.3个百分点的经济增长。在2009年2月,GSMA大会上伦敦商学院Leonard Waverman教授报告,未来三年3G将为中国和印度GDP分别增加2110亿和950亿美元。根据世界银行2009年的一个关于电信设施对GDP百分点影响的报告,宽带的影响比互联网更高,互联网的影响比移动通信高,移动通信比固定网高。信息产业主导高技术产品出口,以美国2005年高技术产品出口为例,通信设备占43.2%,办公设备/计算机占27.9%,科学仪器占12.9%,医药产品占10.8%,飞机占5.2%。信息产业继续是风险投资的重点,1996-2006年,美国风险投资前五类产业是计算机和软件、通信、生物技术、保健、半导体与电子。
信息产业对就业的贡献也相当显著。在美国,宽带普及率提高10%将导致其后5年的劳动生产率提高1.5%,宽带接入率增加7%将创造年增240万工作岗位。在相同投资情况下,英国得出在宽带网的投资比在智能交通和智能电网的投资能创造更多的新工作岗位。中国的淘宝网直接创造了50万就业岗位,间接创造162万就业岗位。
信息技术的应用还有助于节能降耗,国际电信联盟(ITU)估计ICT能帮助全球减少排放15%～40%。日本估计将ICT用于电子商务、物流及能源使用管理,可使日本2012年的CO2排放比1990年减少5.6%,也就是说依靠ICT基本可达到京都议定书对日本的减排6%的要求。欧盟认为通过利用ICT优化物流安排和智能流量管理还可助交通运输效率提升17%。美国总统科技顾问委员会在“面向21世纪的联邦能源研究与发展规划”中指出,工业无线技术的应用将使工业生产效率提高10%,并使排放和污染降低25%。
信息技术的通用目的性不断为传统产业升级改造注入新内涵,信息技术创新与应用孕育和催生新兴产业,信息技术的泛在兼容和深度渗透推动了社会信息化,信息技术促进管理体系扁平化和经济的全球化。总之,信息产业成为支柱产业与先导产业,信息技术成为自主创新的突破口。
知识产权:竞争战略的制高点
2005年的世界贸易报告“贸易、标准和WTO”指出,标准对新技术的扩散并最终对产业发展起重要作用,对于经济发展,标准至少与专利同等重要。标准是从创新到市场的催化剂,研究表明在创新领域,新技术标准与专利申请具有正相关关系。根据对700个公司的调查,在1960～1996年,德国GDP的一个百分点和它的经济增长的1/3可归因于标准的贡献。
美国联邦通信委员会(FCC)要求2007年3月1日之后,美国国内市场只准销售符合美国的数字电视标准ATSC的电视机,据估计ATSC将为美国带来80亿美元价值的出口,并在2014年为美国国内新增15.6万个工作岗位。美国有一个全美亚洲研究所在2006年写了一个《标准就是力量--中国国家标准化战略制定中的技术、机构和政治》报告提交国家有关部门,指出全球技术经济体系本身强调互联互通性,因此对标准化提出了更高层次的要求,世界各国、各公司企业都理所当然地更加重视标准,把标准视为全球竞争的工具,故国家标准战略在各国都有不同程度的发展。中国生产的产品极少拥有自主知识产权。相反,中国成长为世界制造业中心及高科技产品出口巨人的显著成就与中国对外国技术的依赖密不可分。对外国技术的高度依赖以及获取外国技术的苛刻条件,这些因素相互作用,结合在一起构成了中国的技术陷阱。
生产力的发展,有资金的因素、劳动力的因素和技术因素。根据OECD国家1990～2000年对众多产业的的统计,技术因素对制造业劳动生产率年均增长的贡献以办公设备与计算机、电视与通信设备这两个信息领域最高。2005年的世界贸易报告给出了不同产业领域所产生的标准数以及为多国采用的比例,也是以电子与电信领域最高。2004-2006年,日本专利局公布的8个优先领域的专利申请数,依次是信息技术、纳米、生命科学、制造业、环境科学、社会设施、前沿技术、能源。中国在“十五”期间已公开的发明专利申请和授权的实用新型专利中信息技术领域占36.49%。从2003-2007年 连续五年信息技术都是国际PCT专利申请量最多的领域。2007年在华申请专利最多的十个国家所申请的专利46.27%集中在信息技术领域。在华申请专利的前十个外国公司基本上都是ICT公司。2008年国际PCT专利申请量前20位的公司是华为、松下、飞利浦、丰田、博世、西门子、诺基亚、LG、爱立信、富士通、高通、NEC、夏普、微软、摩托罗拉、BASF、IBM、3M、三星、杜邦,从中可见17家公司均是信息产业的企业,而且大多数还是通信设备制造公司,说明了信息技术是当今知识产权竞争最激烈的领域。
在2001-2005年全世界ICT领域国际专利申请量的国别分布中,日本占45.5%、美国是23.5%、韩国是10.5%、德国占4.2%、中国只占2.9%。温总理说,“中国要抢占未来经济科技发展的制高点,就不能总是跟踪模仿别人,也不能坐等技术转移,必须依靠自己的力量拿出原创成果”。现在很多产品产自中国,但中国组装所占的附加值很少。以苹果公司的售价190美元的30GB视频iPod为例,苹果公司开发、软件和市场获得的毛利是76美元,自己零售是23美元,器件供应的公司获得35美元,分销企业获得30美元,中国的企业承担组装生产、测试,仅获得4美元。所以美国人说,“中国作为全球组装笔记本PC和iPod最多的国家,从这两种产品中所获得的价值非常少,尽管有少数中国品牌(例如联想和华为)成功,但中国的角色仍然只是为支持获得更多创新价值的企业提供廉价劳动力”。今年9月份发布的世界经济论坛(WEF)全球竞争力排名,在133个国家中我国排第29位,每百万人授权的发明专利数仅列第50位。
胡锦涛总书记在2006年1月的全国科技大会上讲,“抓住信息科技更新换代和新材料科技迅猛发展的难得机遇,把掌握装备制造业和信息产业核心技术的自主知识产权作为提高我国产业竞争力的突破口。”温家宝总理在2009年11月发表的《让科技引领中国可持续发展》中讲到,“在应对这场国际金融危机中,各国正在进行抢占经济科技制高点的竞赛,全球将进入空前的创新密集和产业振兴时代。我们必须在这场竞争中努力实现跨越式发展。”
综上所述,国际金融危机使各国都在探索新的经济增长点,经济复苏的希望寄托在新兴产业上,其中信息产业的引擎作用受到更多关注,发达国家不断更新和调整各自的信息化发展战略。经济危机将催生技术革命,信息技术正酝酿重大变革,信息产业还将至少在今后十年继续保持高速发展势头。信息产业是当今技术最密集、更新最迅速、应用最广泛、竞争最激烈、知识产权最集中的产业之一。通过知识产权与技术标准的结合,借助标准的实施实现知识产权利益最大化,成为信息技术产业领域最具代表性的市场竞争手段。掌握信息产业核心技术自主知识产权被赋予作为我国产业竞争力突破口的重任。我们要增强自主创新能力,迎接新一轮挑战。
(本文为邬贺铨副院长在“中国(深圳)”国际创新大会”上的演讲内容)