信息时代影响经济社会发展的关键信息技术

■ 禚 明

信息时代影响经济社会发展的关键信息技术

■ 禚 明

以信息技术为核心的高新技术，催生了云计算、物联网、大数据、互联网+、3D打印技术和4D打印技术等关键信息技术的发展，推动了经济全球化的全面深化，促进了经济社会迅猛发展，引发了经济社会的深刻变革。

自20世纪90年代以来，信息技术革命推动的信息化浪潮席卷全球。随着信息技术革命飞速发展和向各个领域加快渗透与融合，以信息技术为核心的高新技术，催生了云计算、物联网、大数据、互联网+、3D打印技术和4D打印技术等关键信息技术的发展，推动了经济全球化的全面深化，促进了经济社会迅猛发展，引发了经济社会的深刻变革。

一、云计算技术

当前，云计算技术给互联网的发展注入了新的活力，它在资源共享、资源管理、资源配置、并行计算、协同工作、容错服务、信息服务等方面提供了无限大的发展空间。因此，云计算技术日益受到世界各国的高度关注，并将其作为技术创新的重要方向。

（一）发展背景

云计算的思想可以追溯到20世纪60年代，被誉为“人工智能之父”的美国计算机科学家麦卡锡曾预言：“计算迟早有一天会变成一种公用基础设施。”这也就是说，计算能力可作为一种商品进行流通，就像煤气和水电一样，取用方便。云计算是通过互联网进行传输的，所谓云计算就是数据存储在云端，应用和服务存储在云端，充分利用数据中心强大的计算能力，实现用户业务系统的自适应性。2007年10月，IBM公司和Google宣布在云计算领域合作后，云计算立刻引起人们的关注，并迅速成为世界各国关注的热点。

（二）基本概念

云计算是以互联网为载体，利用虚拟化等手段整合大规模分布式可配置的网络、计算、存储、数据、应用等计算资源，使其以服务的方式提供给用户，满足用户按需使用的计算模式。之所以称为云计算，是因为过去在图中往往用“云”来表示电信网，后来也用“云”来表示互联网及其基础设施。因此，“云”其实是网络、互联网的一种比喻说法，以“云”来类比这种计算服务。

（三）基本内涵

云计算是当代科学研究中数据爆炸式增长的需求与计算机技术进步能够处理大规模数据相结合的产物，是解决海量信息存储与处理的有效手段。从技术发展的本质来看，云计算代表了信息技术发展的先进理念，倡导人们以廉价的方式按需获取强大的网络、计算和存储能力。

（四）基本特征

云计算的新颖之处在于它几乎可以提供无限的廉价存储和计算功能，通过网络整合大规模分布式可用资源，可在数秒内达成处理数以千万计甚至亿计的信息，实现与“超级计算机”同样强大效能的网络服务，减少用户终端的处理负担，是解决终端用户海量信息存储与处理的有效手段。这种全新计算服务模式的主要特征包括：一是超大规模。“云”具有相当的规模，一般拥有数百上千台服务器，能赋予用户前所未有的计算能力。二是虚拟化。云计算所请求的资源来自“云”，而不是固定的有形的实体。三是高可靠性。“云”使用了数据多副本容错、计算节点同构可互换等措施来确保服务的高可靠性。四是通用性。云计算不针对特定的应用，在“云”的支撑下可以产生千变万化的应用。五是高可扩展性。“云”的规模可以动态伸缩，满足应用和用户规模增长的需要。六是按需服务。“云”是一个庞大的“资源池”，用户可按需购买使用。七是极其廉价。“云”采用自动化集中式管理，降低了日益高昂的数据中心管理成本，增强通用性，大幅提高了资源的利用率。

二、物联网技术

“物联网”是将各种信息传感设备与互联网结合起来而形成的一个巨大网络，其目的是让所有的物品都与网络连接在一起，系统可自动、实时地对物体进行识别、定位、跟踪、监控并触发相应事件。

（一）基本概念

所谓物联网，就是在计算机互联网的基础上，利用无线数据通信等技术，构造一个覆盖万事万物的网络，以实现物品的自动识别和信息的互联互通。“物联网”的概念一经提出，立即受到世界各国的广泛关注，在需求和研发的相互推动下，迅速热遍全球。目前，IBM提出的“智慧地球”战略已经正式提升为美国的国家战略，并希望通过物联网技术，能掀起如当年“信息高速公路”战略一样的科技和经济浪潮，继而成为管理全球的战略工具。

（二）发展背景及其基本内涵

“物联网”最初是以美国麻省理工学院自动识别中心研究的产品电子代码为核心，利用射频识别、无线数据通信等技术，基于计算机互联网构造的一个覆盖全球的实物互联网。物联网就是将各种信息传感设备及装置与互联网结合起来而形成的一个巨大网络，它使所有物品都与网络连接在一起。物联网的实质就是利用射频自动识别技术，通过计算机互联网实现物品的自动识别以及信息的互联与共享。

物联网是继计算机、互联网以及移动通信网络之后全球信息产业的第三次浪潮，物联网把信息技术充分应用于各个领域，通过把感应器安装在设备与装置上，组成一个庞大的物联网。这个巨大的网络组织通过互联网，使人们能够对处于庞大网络中的人与设备的运转情况实施监控，实现对管控对象的智能化与精确化的管理。物联网是一项十分复杂的技术，必须建立起庞大的信息网络。这个巨大而庞杂的网络建设涉及到社会的方方面面，蕴含着巨大的发展潜力，对经济社会发展具有极其重要的作用。

（三）本质特性

本世纪初，欧盟发布的一份物联网项目战略研究议程称，物联网将是未来互联网不可分割的重要组成部分，是一个动态的全球网络架构，物联网具有以下三个方面的特性：一是物联网并非互联网的延伸，物联网建立在特有基础设施上，是一个独立的新系统，但不可否认的是，物联网的部分基础设施必须依存于互联网当中；二是物联网具有信息技术的共性，将随着新的业务的不断出现需不断发展；三是物联网与互联网一样，包括多种不同的通信模式。

（四）对经济社会发展的影响

物联网的出现和发展极大地推动了社会生产力的发展，同时也丰富了社会生活，促进了经济社会的发展。一是物联网技术的出现和发展促使社会生产方式发生了改变，在物联网生产方式下，传统的借助于机器生产的方式将升级为借助于强大的物联网技术来进行生产，社会经济结构也随之发生深刻变革。二是物联网技术的出现和发展促使人们的生活方式发生改变，物联网用途十分广泛，它的出现和发展不仅改变了社会的生产方式，同时改变了人们的生活方式。三是物联网技术的出现和发展促使人们的生存方式发生改变，物联网时代是一个智能化的时代，它不仅改变着信息社会的方方面面，而且还在更深层面上改变着人们的行为方式与思维模式，进而改变人们的生存方式，在一定程度上起到重塑人们对社会的认知及改变人们行为习惯的作用。

三、大数据技术

随着以博客、社交网络为代表的新型信息发布方式的不断涌现，以及云计算、物联网等高新技术的深入发展，数据正以前所未有的速度不断地增长和积累，大数据时代悄然来到。

（一）基本概念

大数据是指规模远远超出传统数据库软件处理能力的海量数据集合，一般包含数据采集、存储、分析和共享系统等。之所以称为大数据，不仅在于数据容量大，更在于通过对海量数据的交换、整合和分析，发现新知识，创造新价值。大数据作为继云计算、物联网之后信息技术的又一次重大突破，必将促使人们生产生活方式以及经济社会发展发生重大改变。

从经济社会建设指导看，大数据是促进经济社会转型发展的“新引擎”，从经济社会发展需要看，大数据是推动经济社会创新发展的“助力器”，从推进经济社会发展作用看，大数据是实现精细管理的“压舱石”。因此，加强大数据建设，从中分析和挖掘出推动经济社会发展的特点规律，促进人们认知水平和管理者的战略思维层次提高，是在新的起点上推动经济社会创新发展的必然选择。

（二）基本内涵

在大数据概念产生的初期，人们对大数据的理解和认识主要从数据规模出发，但随着信息技术的发展，人们对大数据的解释也不断发生变化。大数据的概念之所以会发生变化，是因为数据量的巨大并不是大数据的唯一特征，大数据的海量数据、大规模数据等概念只是着眼于数据规模本身，没有充分反映数据处理及其应用。因此，大数据并不仅仅是在规模数据的集合，而是集数据对象、技术与应用三者于一身的共同体。

（三）对经济社会发展的影响

在当今经济社会中，大数据是资本资源、人力资源和自然资源之外的第四种生产要素。大数据时代，谁拥有大数据的规模及其处理、应用能力，谁就能够赢得发展先机和竞争的主动权。一是大数据的开发应用能够催生新的产业形态。大数据广泛涉及到交通、教育、医疗、卫生等社会公共领域和环保、制造、科研生产等领域，蕴藏着巨大的产业成长潜能与发展空间，大数据的开发应用会催生新的产业形态并带动一系列新兴产业的发展，衍生出新的产业形态。二是大数据的开发应用能够产生巨大的经济效益。大数据的开发应用不仅能够催生新的产业形态，而且能够为经济社会发展创造重要价值，产生巨大的经济和社会效益。三是大数据的开发应用能够提高社会治理水平，有效提升政府管理与服务效率。

四、互联网+技术

“互联网+”是互联网思维深化发展与实践的成果，互联网的出现不但推动了社会的进步，而且促使经济社会的发展不断发生新的变化。因此，从某种意义上讲，“互联网+”正引领人们走向一个崭新的时代。

（一）基本含义

所谓“互联网+”，就是用互联互通的方式提高经济社会运行效率，以互联网为纽带，以网络思维为基础，结合生产、生活等经济社会运行的各个方面，革新传统产业，推动新兴行业。形成更广泛的以互联网为基础设施和创新要素的经济社会发展新形态。

（二）支撑条件

网络技术是“互联网+”最基本的支撑条件，作为“互联网+”的创新基点，网络技术呈现出不同以往的特征。例如，网络信息海量化、云计算常态化、互联网演进持续化、互联网移动化等等。如何适应“互联网+”发展趋势与要求，充分发挥互联网的规模优势和应用优势，推动互联网由消费领域向生产领域拓展，加速提升产业发展水平，切实增强创新能力，构筑经济社会发展新优势和新动能成为“互联网+”发展面临的挑战。

（三）与经济社会发展的关系

当前，以物联网、云计算 、大数据和人工智能技术等为代表的新一代信息技术不断取得突破，创新应用风起云涌，催生新兴产业快速发展。特别是“互联网+”技术与经济社会的融合不断深入，推动着各行各业的升级转型，人类的经济生产和社会生活方式正在发生深刻变革。“互联网+”在经济社会诸多领域的广泛应用，为其与不同领域的深度融合打下了坚实的基础，“互联网+”已经成为经济社会发展的新引擎，推动经济社会发展从要素驱动向创新驱动发展。

五、3D打印技术

3D打印技术作为第三次工业革命的代表性技术之一，越来越受到世界各国的关注。美国《时代》周刊将3D打印技术列为“美国十大增长最快的工业”。

（一）本质

3D打印技术又叫“添加制造”技术，也称增材制造或增量制造。3D打印技术是指通过连续物理层叠加，逐层增加材料来生成三维实体的技术，与传统的材料加工技术不同，因此称之为“添加制造”技术。作为一种综合性应用技术，3D打印技术综合了数学建模技术、机电控制技术、信息技术、材料科学与化学等诸多方面的前沿技术，具有很高的科技含量。

（二）对经济社会发展的影响

作为一种新兴的先进信息技术，3D打印技术在极大改变人们生产生活方式的同时，对传统制造业也将产生广泛而深刻的影响。一是使制造工艺发生深刻变革。3D打印技术改变了通过对原材料进行生产的加工模式，大大节省了材料和生产时间。二是带动制造技术实现重大飞跃。3D打印技术融合了激光技术、控制、网络以及材料科学等诸多方面技术和知识的高新技术，随着3D打印技术的深入发展，将有力推动新材料技术和智能制造技术实现质的飞跃。三是使工业制造发生革命性变化，促进产品生产向个性化转变。

（三）未来发展趋势

随着3D打印技术和商业应用的发展，产品大批量的个性化的定制将成为重要的生产模式。与此同时，随着智能制造的进一步发展成熟，新的信息技术、控制技术、新材料技术以及人工智能技术等不断发展，3D打印技术也将在经济社会中扮演更加重要的角色。未来，3D打印技术的发展将体现精密化、智能化、通用化以及便捷化等主要趋势。

六、4D打印技术

4D打印技术是将3D打印的基础材料扩展到智能材料的产物。由于采用了智能材料，4D打印的对象可以随时间和外界环境的变化自动变形，其应用将在军事、医疗、电子等领域产生深远影响。

（一）由来

2014年5月，美国大西洋理事会发布了题为《下一个浪潮：4D打印与可编程物质世界》的报告，对4D打印技术的优势、现状及发展前景等进行了阐述。该报告认为，4D打印技术是一项全新的颠覆性技术，将会对社会和经济产生深远影响。

4D打印技术是对3D打印技术的进一步拓展，它的创新之处在于以“可编程物质”作为原材料，然后用3D打印技术制造出各类实物产品。其中，“可编程物质”是一种具有自我塑造能力的物质，它的形状、密度、光学特性、电磁特性等物理性质能够按预先设定的方式进行改变。

美国对4D打印技术研究较早。2007年，美国国防高级研究计划局就启动了一些项目，旨在研究可收缩的微型机器人和“可编程物质”。2009年，该项目第一阶段研究完成，在理论上成功验证了宏观的三维固态物体可以由一些介于宏观和微观之间的中尺寸微粒构造而成，并具备自我塑造能力。随后，美国国防高级研究计划局发布《实现可编程物质》报告，制定了相应的计划，用于指导军用微型机器人的研发。

（二）基本原理

利用4D打印技术进行制造一般有两种形式：一种是组成该物品的各部分连接在一起，可自行变换组装成一个完整的结构；另一种是该物品直接由三维像素组成。三维像素是一种基于体积的像素，是“可编程物质”的基本单元，与平面像素类似，它既可以聚集形成更大的“可编程物质”，也可以由“可编程物质”分解而成。

（三）发展

4D打印技术还处于研发阶段，正在探索大规模应用的可能。该技术目前只能打印自动变形的条状物体，其下一步的研究目标是打印片状物体，然后才是结构更加复杂的物体。

2013年9月，美国陆军同时在三所大学投资用于开发4D打印技术，目的是创建一种可以改变织物结构的材料，开发自适应伪装的作战服。2015年1月，由美国“神经系统”设计工作室制作的全球首件4D打印连衣裙问世，其最大的特点在于，即便在运动中也会时刻贴合穿戴者的身体。这款连衣裙是根据4D打印“运动学连衣裙”的概念制作的，总计3212个零件被4709个接环连接在一起，以保证其柔软度和灵活性，堪称为模特量身定制。

（四）应用前景

历史上有很多发明引发了技术革命，如无线电和互联网等，4D打印技术的逐步应用也有望带来重大影响。美国麻省理工学院自组装实验室的斯凯拉•蒂比茨教授认为，4D打印技术可以让物体实现在地下管道等难以接触到的地方进行自我组装，将来还会应用到家具制造、汽车生产甚至是建筑等领域。

此外，4D打印技术还具有很高的军用价值。目前，美国陆军和海军正在研制功能更强大的4D打印系统，用于在战场上即时打印出所需的武器系统和零部件，从而抢夺战机并节约时间和成本。

除了打印武器装备零部件和维修工具外，美军还希望利用4D打印技术制造出可自动调节温度的作战服、可自我变形提升飞机性能的机翼、可用于修复受损装备的自我修复材料、可用于信息安全的自行分解材料等。据分析，4D打印技术的终极目标是制造可以变形的机器人。

南京邮电大学教育技术学院）