2023年2月16日,美国司法部网站消息显示,美国司法部和美国商务部正式成立“颠覆性技术打击部队”(Disruptive Technology Strike Force),以保护敏感技术、打击出口管制规避为目标。值得注意的是,在司法部的声明中,明确将中国、俄罗斯、朝鲜和伊朗认为是该项目重点关注的外国对手。
声明中提到涉及国家安全的关键技术包括与超级计算和超大规模计算、人工智能、先进制造设备和材料、量子计算和生物科学相关的技术,这些技术均属于传感器技术上下游,并被应用或需要应用到传感器。虽然这些领域的技术具有重要的商业用途,但是如果对手国家将其用于破坏性目的,例如改进武器设计等,则这些领域的科技可能会威胁美国的国家安全。
在高科技领域,中国是长期遭到来自美国等西方国家的技术封锁的。因此,一直以来,中国的科技发展之路是困难重重,本篇文章将带您了解此次声明中涉及到的5大关键技术,中国在这些关键技术的发展情况如何?
传感器专家网
https://www.sensorexpert.com.cn
专注于传感器技术领域,致力于对全球前沿市场动态、技术趋势与产品选型进行专业垂直的服务,是国内领先的传感器产品查询与媒体信息服务平台。基于传感器产品与技术,对广大电子制造从业者与传感器制造者提供精准的匹配与对接。
您对本文有什么观点?请在传感器专家网公众号本内容底下留言讨论,或在中国最大的传感社区:传感交流圈中进行交流。
一超级计算和超大规模计算
超级计算是专门用来解决计算规模超级大、数据量超大、超复杂的科学、工程和产业问题的计算机,是战略性、前沿性的高技术,一直是大国争夺的科技制高点,从高端材料,到生命科学,再到深海探测、空间技术各领域,都离不开超级计算的支撑。
超算发展的水平体现了一个国家的科技综合实力,是国家创新体系的重要组成部分。大到核武器试验,小到影视动画特效制作都离不开超算,超算已成为理论和实验之外的第三种科学研究手段。
超级计算可以解决很多困难的事情,可以提升研究能力、缩短研究进程,节省经费,对提升国家自主创新能力,增强国家竞争力,保障国家安全,促进经济社会发展,丰富精神文化生活,都具有十分重要的现实意义。
从被封锁到被制裁,我们用了40年
1946年2月,美国“计算机之父”冯·诺依曼成功研制世界第一台电子数字计算机——ENIAC。一条炮弹飞行的轨迹,20秒钟就能算完,人类社会由此迈入了计算机时代的门槛。
1958年,因为要研制鱼雷快艇指挥仪,哈军工海军工程系任副主任、雷达教研室主任慈云桂带领9名学员迈出了中国自主设计研制电子计算机的第一步。1964年11月,代表我国第一代电子管技术的通用数字计算机441B,在慈云桂他们的手中宣告诞生,中国整整落后了美国12年,而在第二代晶体管计算机441-B问世后,这一技术差距被缩短到了6年。
此后10年,随着集成电路技术的应用,世界算力再次迎来了新的突破。几乎就在中国百万次计算机诞生的同时,美国科学家运用向量技术,实现了数据批量化处理,算力直指亿次大关,这也标志着计算机前沿领域跨入高速度、大容量的巨型机时代。实际上,超算可以说是今天计算机技术的源头,在超算这类大型机应用成功后,才逐步将相应功能下移到PC、手机等更小型化的终端。
在第二代核武器的研制时,研究团队明确指出,没有每秒运算1亿次的超级计算机,就不可能研究出第二代核武器。当时,中美出于对抗苏联的需要,双方的关系逐渐回暖。1976年,美国总统福特确实批准了两台CDC公司的超级计算机出口中国。但是美国人提出:
这些条件使得中国人使用超算在美国面前完全透明,也就是我国超算史上的“玻璃房”事件。1978年,邓小平指出:“中国要搞四个现代化,没有巨型机不行!”同年5月,我国以国防科技大学为主体,开始研制每秒一亿次浮点运算的超级计算机。以美国出口给我国的超级计算机为架构,确定顶层架构之后,拆解零件,研究材料和构件,以国产零部件为主体,模仿出了第一代超级计算机“银河一号”。
1983年12月,新华社、人民日报等近20家央媒向世界宣布,中国第一台每秒运算一亿次以上的“银河”巨型机研制成功,填补我国巨型计算机的空白,标志着中国跻身世界少数几个能研制巨型机的国家行列。银河巨型机一经问世,石油勘探、火箭发射模拟、空气动力学设计等各领域需求纷至沓来,大大缩小了与国外的科技差距。
自“银河一号”横空出世,我国超级计算机之路一发不可收拾,相继有了“银河二号”“银河三号”,等到“银河五号”的时候,我国的超算已经和美国齐头并进了。
同时,我们并没有满足于模仿,在银河号的基础上,通过艰苦探索,2010年,由国防科学技术大学研制的中国首台千万亿次超级计算机“天河一号”首次拿下全球超算TOP500第一名。到了“天河二号”已经远远甩开了美国最优秀的超级计算机。2013-2017年间,中国相关机器持续霸榜。
美国立刻发布公告,严厉禁止出售芯片给中国的超算中心。2015年2月,美国将国家超算长沙中心、国家超算广州中心、国家超算天津中心、国防科学技术大学四家实体列入出口管制“实体清单”,禁止美国企业对其出口相关芯片等产品和技术。
我国超算系统在国产化替代方面也同样取得了不小的进展。如神威系自主研发的申威芯片,天河系自主研发的飞腾系列芯片等,都已相继落地超算设备中。其中,神威体系的国产化独立研发已历时几十年,业内认为其自主可控做得更为彻底。每秒运算9.3亿亿次的“神威·太湖之光”再次震惊世界,所有的零部件,包括芯片,全部国产。
2019年6月,美国商务部又将中科曙光、海光、江南计算技术研究所等五家实体列入出口管制“实体清单”。一年后又将7家中国相关实体列入“实体清单”。《金融时报》称,美国第二波制裁是在中国首台E级(每秒浮点运算百亿亿次)超算开始运行后的一个月内实施的。所谓E级计算,是每秒执行百亿亿次的计算,是目前P级机器计算速度的数十上百倍,是一个全新的“物种”,不仅是速度更快,更在于可以以全新的方式处理大数据,被全世界公认为“超级计算机界的下一顶皇冠”。
从榜单数据来看,中国超算已明显落后于美日欧的顶级超算。然而有意思的是,就在本次榜单发布不久前,英媒《金融时报》曾以《美国急于在超算竞赛中赶上中国》为题发布报道称,中国已在美国之前实现E级超算,首台E级超算已经运行一年多,只是没有参加排名,“中国企业现在更关注国内竞争,而不是国际对手在做什么。”
美国超级计算专家杰克·唐加拉(Jack Dongarra)表示,中国的超级计算项目可以追溯到20多年前,它的发展导致该领域出现一种“令人震惊的局面”,中国现在领导着世界,“我认为,他们能够在很短的时间内建立一个基于他们自己技术的系统,这令人印象深刻。”
二人工智能
近年来,智能制造是很多工业发达国家积极推进和重点发展的领域,美国、欧洲和日本等都将目光转向人工智能等核心技术,并不断取得新的突破和应用。2016年,美国发布了《国家人工智能研究和发展战略计划》和《为人工智能的未来做好准备》等重要报告,前者提出了投资、人机协同、社会、安全、培训测试、标准和人才等7个人工智能领域的战略方向,后者从政府与治理角度探讨人工智能的挑战与治理问题。美国2020—2021年财务预算优先智能和数字化制造,特别是结合工业物联网、机器学习和人工智能的制造系统等领域。
2017年,德国发布“工业4.0”,并提出面向经济的人工智能战略,启动开发和应用“学习系统”计划,使工作和生产更加灵活和节省资源,从5个方面推进数字策略,期望德国在2025年成为人工智能领军者。2018年,欧盟发布《人工智能协调计划》,制定了投资、研究应用、人才、数据、伦理、公用和合作等7项具体行动,希望使欧洲成为人工智能开发应用的领先者。日本人工智能发展规划稍迟一些,由人工智能技术战略委员会、总务省、文部科学省以及经济产业省负责人工智能规划,2017—2019年相继出台《人工智能技术战略》《人工智能技术战略执行计划》《人工智能战略2019》等战略计划,以本国优势及社会问题为导向的发展思路,主要集中在工业、医疗和交通等三大领域。
2017年,我国发布《新一代人工智能发展规划》,提出了面向2030年我国新一代人工智能发展的指导思想、战略目标、重点任务和保障措施,部署科技创新体系、产业、社会、军民融合、基础设施和重点科技项目等6项重点工作,投资1500亿发展人工智能产业,加快建设创新型国家和世界科技强国。随后发布《促进新一代人工智能产业发展三年行动计划(2018—2020年)》,并在《“十三五”国家科技创新规划”》《“十三五”国家战略性新兴产业发展规划》以及“科技创新2030-重大项目”等规划文件中,都将人工智能列入发展重点,充分体现了我国政府发展人工智能的决心和魄力。
在人工智能战略布局和时间起点方面,美国、德国、中国和日本都差不多,但相对政府层面而言,中国的规划、支持和执行力度更大,其中工业领域人工智能的应用是美国、德国、中国和日本等国家智库和高科技公司高度关注的焦点,成为公认的提升制造业整体竞争力的国家战略。
对于近年来国内外人工智能的发展状况有很多报告,其中包括国家智库层面和企业民间层面的,评价体系也各有不同,因此也只是一个侧面反应。针对1990—2019年中美德英日韩等六国,对比产业核心技术专利数量,中国在产业人工智能方面前进步伐较大,如下图所示。浙江大学顾国达等构建了一个系统全面的人工智能评价指标体系,涵盖人工智能的环境支撑力、知识创造力、产业竞争力3个主要评价领域,2个具体指标,既可从整体掌握经济体人工智能的综合实力,又可从多维度对人工智能的发展成效进行国际比较和动态追踪。利用2010—2018年人工智能领域的数据,对中国、美国、欧洲、日本、韩国和加拿大等6个代表性经济体的人工智能发展水平进行测度,虽然整体水平呈现上升趋势,但增速并不稳定,各经济体间相对差距逐步扩大,中国已进入国际领先集团,发展潜力巨大,但产业竞争力领域与美国差距不小,人力资本和企业经营等重点领域的短板亟须弥补。
在2020年7月世界人工智能大会云端峰会开幕式上,工信部部长苗圩致辞:“整体来看,我国人工智能产业发展势头良好,技术创新日益活跃,产业规模持续壮大,与行业融合应用不断深入,发展前景可期。”
工业人工智能技术难点
虽然目前工业人工智能还只在特殊的方面应用,但已经体现良好效果,整体生产过程、关键环节的应用还存在很多难点,有很大改善潜力和发展空间,其主要难点在于:
传统人工智能技术较多应用于大量的、感性的日常生活、社会交流、金融等行业,取得良好效果。工业人工智能用于解决特定工业问题,不仅需要采用AI算法和AI系统,还需要将人工智能、自动化、工业互联网与各种制造领域知识紧密融合。
当前人工智能技术正在飞速发展,也体现出强大的生命力,但是工业人工智能的整体技术、关键技术仍处于起步阶段,工业和工程界的许多实际难题还没有得到有效解决,根据社会发展需求、科技创新发展方向,未来研究方向是将工业人工智能方法体系服务实际工业生产并创造更多价值。虽然我国建立了工业人工智能相关的顶层设计与政策引导,在制度层面支撑保障体系也不断完善,但是工业人工智能需要大批具有跨学科研究能力的创新型科技领军人才,也需要大批工程技术应用人才。同时需要加快打造工业人工智能示范项目,建设工业人工智能公共服务平台建设,加快发展工业人工智能单项技术,推动各类人工智能要素向企业数字化领域集聚,加快工业人工智能技术引领,这样才能使我国在工业人工智能的研究与应用走在世界前列,取得巨大的社会和经济效益。
三先进制造设备和材料
先进装备制造业是指我国装备制造业中重点发展的富含技术性的装备制造业。“十一五”以来,我国装备制造业快速发展,已成为世界装备制造的大国,主要表现在:一是经济总量跃居世界前列;二是装备制造体系日趋完善;三是创新和保障能力显著增强;四是结构调整取得重要进展。但是,我国还不是装备制造业的强国,与发达国家相比还存在着四个主要差距:一是技术创新能力急需提高,关键核心技术未完全掌握;二是产业基础薄弱,基础元器件、关键零部件、核心材料已成为发展“瓶颈”;三是产品结构不平衡,高端装备产业急待培育和发展;四是产业集中度低,具有国际竞争力的大企业少,国际知名的品牌少。
关于先进制造设备和材料主要的政策措施
四量子计算
量子计算是基于量子理论原理发展计算机技术的研究领域。数百亿公共和私人资本正在投资于量子技术。世界各国已经认识到,量子技术可能是现有业务的主要破坏者。
量子计算面临的挑战
量子计算的趋势
在不久的将来,量子计算很可能会继续为优化、机器学习和密码学等特定应用开发。研究人员还致力于开发更稳定可靠的量子比特,这是量子计算机的基石。随着技术的成熟和变得更容易使用,预计它将越来越多地应用于金融和医疗保健等行业,在这些行业中,它可以用于分析大量数据并做出更准确的预测。从长远来看,量子计算有可能改变许多行业,彻底改变我们的生活和工作方式。然而,这仍然是一项相对较新的技术,需要进行大量的研究和开发才能完全实现。
五生物科学
某种程度上说,2008年的全球性经济危机,可以视为美国霸权衰落与中国崛起的转折点。之后十几年,美国对中国的态度与策略发生明显转变。而这种从合作到对抗的变化,在前沿科技领域更为明显,生物技术即是缩影之一。
美国已先后多次发声,捍卫其在生物技术领域的领先地位。2022年9月,美国总统拜登签署行政命令,启动“国家生物技术与生物制造”倡议,将向该领域注入更多资金,并减少对外国供应链的依赖;同月,要求外国投资委员会对国外在美投资和企业作出更严格和明确的审查,尤其是来自竞争对手或敌对国家的资金,生物技术和生物制造也是重点关注领域。
与此同时,封锁与反制的较量也从未停歇。
2021年12月,国家发展改革委、商务部出台《外商投资准入特别管理措施(负面清单)(2021年版)》,明确提出禁止外商投资“人体干细胞、基因诊断与治疗技术开发和应用”。一年后,中国商务部在官网发布了“关于《中国禁止出口限制出口技术目录》修订公开征求意见的通知”。今年1月,这份待定的管理名单上又增添了7项技术,包括用于人的细胞克隆和基因编辑技术(禁止出口)、CRISPR基因编辑技术(限制出口)以及合成生物学技术(限制出口)。
对于生物技术的出口是否有必要担心?
追溯基因编辑技术的脉络,我们不难发现,包括ZFN、TALEN和CRISPR等基因编辑技术均原创于美国,尤其是ZFN技术,至今仍被一家生物科技企业Sangamo牢牢掌握。目前全球获批的细胞与基因疗法超过40款,但源自中国的产品寥寥无几。作为一种底层技术,基因编辑的应用范围广泛,涉及生命科学的多个领域,包括但不限于动物模型研究、植物遗传改良、遗传性疾病以及非遗传性疾病的治疗。
近年来,国内的科研技术人员一直都在努力追赶“先行者”美国的脚步。一项分析2016-2020年间全球基因编辑发明专利的研究指出,中国已成为居于美国之后第二大基因编辑发明专利授权来源国。
尽管专利数量勉强看得过去,但整体大而不强,大多数核心源头技术的知识产权仍然受制于国外,我国多处于技术外围。以2022年为例,全球范围内共有8款细胞与基因疗法首次获批上市,创下新高,其中只有南京传奇生物和美国强生公司联合开发的CAR-T疗法西达基奥仑赛源于中国本土的创新。
这里的现实困境是多方面的,最根本的是,如行业专家所指出,中国的生物科技研发,存在很大的“研发赤字”,造成了我国对美国基础研究信息的依赖。
另一方面,生物技术是一项造福全人类的技术。对于医疗健康领域的技术开发和应用各国均是鼓励态度。就美国对中国基因编辑技术领域是否出台过对限制措施,同写意美国医药特别顾问孟八一进行了检索,唯一查到美国2020年11月关于基因编辑出口管制,是编号为(ECCN)2D352 ,对涉及某些基因编辑的软件限制,但目的是防范做成生化武器。
生物医药是否还应坚持全球化合作?
一个深度镶嵌的全球化市场,从产品到技术,试图脱钩断链、建立自我内循环都不是明智的选择。
在生物技术方面,美国依赖中国的物料,据悉美国各种API(不限于制药)对中国的依赖度高达75%。去年9月,美国政府砸20亿美元之巨,来扶持本土生物医药产业的发展,以减少对国外供应链的依赖。但结果并不尽如人意。
纽兰生物创始人王浩然在接受《知识分子》采访时表示,因相关产业链的空心化,美国缺乏这些人才的积累。如果要从头做起,没有个5年、10年的不断投入和良性循环,是难以弥补上空缺的。举例来说,去年美国本土疫苗制造业就发生过数起疫苗原料弄混、生产环境不合格导致大批疫苗作废的事情。
同样的限制出口,落在中国身上或许也是自缚手脚,在近期组织的讨论中,百位CGT机构总裁一致认为,就细胞基因技术而言,现在远还不是我们和美国说不的时候。嘉因生物创始人吴振华认为,中国基因治疗包括基因编辑的发展仍然高度依赖于许多国外的相关技术和专利,在此方面技术进出口的限制必然会严重阻碍基因治疗的发展。
我国生物制药起步较晚,研发基础较弱,对美国的依赖程度较高,例如当前在上游生物专用药原材料与研发设备供应两方面仍然严重依赖美国的进口。
毋庸置疑,中国生物医药的发展创新源于对外开放。现代创新药的理念、技术、临床实验规范漂洋过海而来,一批在国外受过教育、拥有先进理念的大量专家学者回国创业创新,才有了医药行业这十几年的如火如荼。
补贴加出口管制,围绕着芯片半导体行业的科技铁幕已然落下,“卡脖子”带来的发展阻滞损失已无法挽回,在愈发断链的轨道上,我们需要痛定思痛才能避免重倒覆辙。
政策的逻辑来自于安全的考量,但铁拳落下“禁止出口”,无疑是为科技的交流与发展关上了一扇大门。
生物医药是全球新一轮科技变革中科技含量最高、创新程度最为密集、投资最为活跃的领域之一。在二十大的报告里,生物医药的创新已经成为我国进入创新型国家的重要标志之一。全人类的疾病攻坚重任需要ICH成员国为主的国家共同肩负,坚持开放精神,并将这股热忱传递到各个创新行业,乃至为愈加原子化的世界创造更多的连接利国利民。加快先进技术的国际交流,从而提高技术和产业实力,才能真正起到保障和促进国家安全的作用。
您对本文有什么看法?欢迎在传感器专家网本内容底下留言讨论,或在中国最大的传感社区:传感交流圈中进行交流。
文章评论(0条评论)
登录后参与讨论