2月3日,中国工程院李国杰院士参加北京网络安全大会特别节目“吕本富牛年立春演讲”,就演讲主题“增长的逻辑——竹节管理的哲学”,同吕本富教授进行了对话交流。内容摘选如下:

吕本富:我们研究竹子的成长智慧可以发现,竹子在快速发展时,形成“中空”,抵抗风险时,又盘点形成“竹节”,“中空”加“竹节”相得益彰,保证了成长既稳又快又高。用“中空”加“竹节”形容中国经济40年的增长也许是最合适的,中国经济的成长过程中,从工业经济到数字经济,再到现在的智能经济正在兴起,就像是一节一节的“中空”。李院士您怎么看?我们现在是不是互联网的红利都已经吃完了,智能经济到来的标志是什么?

李国杰:吕本富教授刚才“增长的逻辑”讲得非常好,尤其是用“竹节”和“中空”这个比喻来形容经济是比较精辟的,中国经济的发展其实是要有阶段式发展的思想。

智能经济是数字经济的高级阶段,我们首先要确定中国目前处于数字经济的什么阶段。实际上我们国家数字经济在国际上的实力和地位,赶不上我们国民经济整体在国际上的地位。2019年我们GDP和美国达到67%,差不多三分之二,但是我们国家数字经济的规模只有美国的三分之一多一点,也就是40%左右。所以和美国相比数字经济并不是中国的优势,我们的互联网和美国也是有差距,美国是以消费互联网和产业互联网“双腿跑”的方式向前发展,我国则是消费互联网一枝独秀,产业互联网刚刚起步,呈现出“单脚跳”的特征,亟需补上产业互联网这门课。

将来有一半的大的公司都是平台公司,消费互联网的市场中国只有几家万亿级的大企业,像阿里、腾讯这样的。产业互联网有可能在我们国家会出来不是几家,可能十几家、几十家,更大规模的平台性的企业。美国产业互联网公司占了半壁江山的,市值在中国大概在我们的30倍,我们国家还没有一个领先的产业互联网在中国巨头的企业。

所以发展产业互联网和产业数字化是我国的着力点。要把提高个性化的用户体验作为主要的价值追求目标,通过产业的差异化来提高我国企业在质量、创新和体验上的附加价值。要做到这一点,不仅仅要发展人工智能技术,而且要较全面地发展新一代信息技术。这里面涉及到一个处理主导和基础的关系,在工业化和信息化融合上,要以信息化为主导,工业化为基础。在处理数字化与智能化的关系上,要以智能化为主导,数字化为基础,智能化一定要起到方向性的引领作用。

我觉得主导和基础的关系,有点类似吕本富教授讲的“中空”和“竹节”的关系,中国经济发展很快,某种方面有点像“中空”,“中空”就是长得快,长得快的原因是因为它有坚实的“竹节”,“竹节”有点像数字经济的基础,但是“竹节”也不是一节,也是一层一层往上长的,所以数字经济的基础也在不断的升级,不断的发展。

我们国家人工智能的产业规模还不大,2019年只有510亿元,国务院公布的人工智能发展规划,说2030年人工智能核心产业规模要到1万亿,到2030年我们国家的GDP我自己估计肯定超过150万亿,因为我们现在已经超过100万亿,1万亿和150万亿一比还是小,但是整个数字经济就大很多,所以我们要充分发挥人工智能的作用,用人工智能技术引领数字经济的大发展,从经济统计的角度,目前还是强调发展数字经济比较妥当,数字经济做大做强以后,智能经济就会到来。

吕本富:李院士认为数字经济在中国是瘸腿的,消费互联网迈得很快,产业互联网迈得很慢,中国的产业互联网比国际上,特别和美国还是有巨大的差距,怎么发展?李院士讲要以数字化做基础,以智能化做引导,现在发展产业互联网要提高层次,提高数字化和智能化。那么数字经济未来的发展动力是什么?是不是量子计算?

李国杰:先进技术是第一生产力,创新是第一驱动力。数字经济新的底层驱动力显然是新一代信息技术。新一代信息技术还在不断产生,前几年很多人讲“大智移云物”,就是大数据、人工智能、移动通信、云计算和物联网。后来冒出来区块链和边缘计算,所以有人说是ABCDE:A是人工智能,B是区块链,C是云计算,D是大数据,E是边缘计算,把5G给遗漏了。也有人认为最主要的底层驱动力是5G+ AI。这两样技术固然很重要,但也不要忽视其他信息技术。我个人的看法是要全面发展新一代信息技术,包括今后可能冒出来的新一代信息技术。

量子计算当然是数字经济新的底层驱动力之一,绝不可忽视。量子计算不是替代我刚才提到的ABCDE的颠覆性技术,可以看成是新一代的超级计算技术。1纳米芯片的线宽只有几个原子,量子效应已经十分明显,量子计算显然是下一步发展方向之一。1985年,多伊奇就提出了通用量子计算机模型,理论界已经证明,就可计算性而言,通用的量子计算机等价于通用图灵机,也就是说,量子计算机理论上具有传统计算机一样的可计算性。但是,现在科学家既无法否定实现真正有实际应用价值的通用量子计算机的可能性,也很难预测完成这一任务需要多长时间。

大众对量子计算机的了解主要是听说,量子计算机可以破译所有的密码,而且对于各种计算,计算速度比传统计算机高出几个数量级,其实这是一个误解。第一,有些密码算法还没有发现可以进行破解的量子算法。因此,抵御量子计算对密码安全的威胁有两种方式,一种是我国正在做的基于量子物理的量子密钥分发,另一种是后量子密码,也就是研究量子计算无法破解的加密算法,美国就是采取后一种做法。第二,不是对于所有的计算问题量子算法都有指数级的加速。在相当长的时间内,量子计算还是起像GPU一样的专用加速器的作用。

实现量子计算机最大的困难是可靠性或者叫容错性。容错量子计算需要百万以上的物理量子比特。目前只做到几十个物理量子比特,还有几个数量级的差距。近10年内能做的量子计算机都属于有噪声的中等规模量子计算机(NISQ),有可能在超级计算领域发挥作用,但将量子计算技术用到手机和笔记本计算机上,既没有这种需求,也很难做到。因此,我们要关注和高度重视量子计算,争取形成有国际竞争力的尖端产业,但不能把发展数字经济的主要希望寄托在量子计算上,应该更加重视可以形成支柱产业的技术。

吕本富:为什么让李院士回答量子计算的问题,我们在想,工业经济、数字经济、智能经济,下一阶段会不会是量子经济,现在看来量子经济还有问号。因为量子计算作为一个通用技术,按李院士说的它现在的应用可能成熟期还要10年、20年或者30年,量子技术它在破译密码,但现在还有反量子计算密码技术,大家不要担心。量子经济可不可以作为智能经济后的下一个阶段,我们是竹节理论,现在还是有问号的,但是我们可以观察。

还有一个问题,现在有人认为摩尔定律要见底了,像IPHONE这样的手机是否也不需要新版本了?

李国杰:我想任何技术都不可能永远指数级发展,这几年台式机和笔记本计算机的性能和价格基本没有大的变化。其实十多年前就有人警告说摩尔定律到头了,但是今天集成电路产业还是很顽强的,芯片工艺还在继续升级。现在我们已经有5纳米的工艺线,至少还有3代进一步缩小线宽改进工艺的可能,可能要到1纳米以后,硅基CMOS技术才会到头。

即使CMOS工艺技术停止升级了,也不代表集成电路不再进步了。摩尔定律的落幕更不是意味着信息技术退出历史舞台。除了缩小线宽这一条路之外,半导体学术界还在做“扩展摩尔(More than Moore)”和“Beyond CMOS”的新工艺和新器件发明,将更多的功能集成在一块芯片上,新原理、新材料、新器件层出不穷,将来石墨烯、碳纳米管等碳基器件、量子器件都有可能用在手机上。人工智能技术更加会在手机上大放光彩,今后的手机一定会有许多现在想不到的功能,新的手机版本肯定会不断冒出来。

摩尔定律关注的是集成电路,而计算机和手机等都是一个信息系统。过去几十年,器件的进步对系统性能的贡献较大,今后,系统结构的改进会起主要作用。图灵奖得主John Hennessy和David Patterson 2019年发表重要文章指出:“下一个十年将会是一个全新计算机架构的‘寒武纪’大爆发,这意味着计算机架构师在学术界和工业界将迎来一个激动人心的时代。”

最近苹果公司发布的M1处理器印证了两位大师的观点。不同于传统的多芯片结构, M1处理器将CPU、GPU、I/O芯片、安全芯片、控制器等全部集成在一片SoC上,苹果公司不但采用了最先进的5纳米工艺,而且在系统结构上做了大量创新,才取得CPU性能提升3.5倍、GPU性能提升5倍,深度学习性能提升9倍的大跃进。

技术的进步往往是先注重速度等性能指标,性能的提高总是有限度的。现在飞机和汽车的速度基本上不提高了,如今的波音787与五十年代的波音707,飞行速度差别不大,但从精确的数字控制到碳纤维的机身,已经是完全不同的飞机了,飞机的舒适性和安全性不可同日而语。计算机和手机也是如此。摩尔定律接近尾声,今后手机的主频可能不会大幅度提高,但人机互动等智能特征将成为主要努力方向。手机的普及率也接近饱和,今后将会有更多的智能终端涌现出来。

吕本富:李院士讲到,摩尔定律现在有5纳米、3纳米,很有可能到1纳米,即使不能做1纳米了,我们还可以用另外的技术,所以摩尔定律在硅原子方面可能是极限,但是其他方面会进来,技术在关一扇门的同时也会开一扇窗。谢谢李院士。

据悉,吕本富教授“增长的逻辑——竹节管理的哲学”立春演讲,由北京网络安全大会(BCS)和观潮网络空间论坛策划并主办。北京网络安全大会(BCS)将从今年开始,面向数字经济及网络安全领域每年举办跨年演讲。