加快推动网信领域核心技术生态圈建设

2018-03-30徐顺杰

网络空间安全 2018年9期

徐顺杰

摘要：CPU和操作系统是网信领域核心技术的基础和核心。当前，网信领域核心技术的竞争已经不是单项技术和产品的竞争，而是整个生态系统的竞争，以CPU和操作系统为核心的生态系统越来越成为竞争成败的关键。微软、英特尔等国际巨头通过长期深厚的积累和持续高强度的研发投入，牢牢控制着网信领域核心技术生态的关键环节。与此同时，我国网信领域核心技术生态圈建设，面临着核心技术生态碎片化、缺乏积累等问题，需采取针对性的措施加快推动网信领域核心技术生态圈建设。

关键词：CPU；操作系统；网信领域；核心技术；生态圈

中图分类号：TP309 文献标识码：A

Abstract： CPU and operating system are the foundation and core of the core technology of cyber security and information technology. At present， the competition of core technologies in the field of cyber security and information technology is not the competition of individual technologies and products， but the competition of the entire ecosystem. The ecosystem with CPU and operating system as the core is increasingly becoming the key to the success of competition. International giants such as Microsoft and Intel have firmly controlled the key links in the core technology ecology of the cyber security and information technology in the past， through long-term deep accumulation and sustained high-intensity R&D investment. At the same time， the construction of core technology ecosystem in China's cyber security and information technology field faces the problems of fragmentation and lack of accumulation of core technology. It is necessary to take targeted measures to accelerate the construction of the core technology ecosystem in the field of cyber security and information technology.

Key words： CPU； operating system； cyber security and information technology field； core technology； ecosystem

1 引言

當前，网信领域核心技术的竞争已经不是单项技术和产品的竞争，而是整个生态系统的竞争，以CPU和操作系统为核心的生态系统越来越成为竞争成败的关键。构建网信领域核心技术生态圈，实现核心技术体系化突破，成为今后及一段时间内我国面临的一项重大而紧迫的任务。本文以网信领域核心技术生态圈为研究对象，分析了核心技术生态发展的基本态势，分析了国内生态建设中存在的问题，在此基础上，研究提出了我国网信领域核心技术生态圈建设思路及相关措施建议。

2 网信领域核心技术生态圈竞争基本态势

2.1以CPU和操作系统为核心的生态系统成为网信领域核心技术竞争成败的关键

以互联、计算为核心的新一代信息技术创新发展，正在加快形成以“云、管、端”为主要构成的信息技术体系。无论云计算系统、信息网络还是智能终端，CPU和操作系统都是其基础和核心。当前，体系化发展已成为网信领域核心技术演进的重要方向，网信领域核心竞争力正从单一技术、单一产品和单一企业竞争转向生态系统的竞争，以CPU和操作系统为核心的生态系统成为竞争成败的关键。正如习近平总书记指出的，核心技术脱离了它的产业链、创新链、价值链，很可能白忙活一场，没有生态系统的核心技术最终将是死路一条。

2.2 国际巨头牢牢控制着网信领域核心技术生态圈

在CPU、操作系统等核心技术领域，国际巨头通过长期深厚的积累和持续高强度的研发投入，牢牢控制着技术、产品和市场，几乎垄断了全球网信领域中央处理器、操作系统、数据库、存储设备到整机系统等所有产业链条的关键环节。统计显示，微软和英特尔的Wintel联盟垄断桌面终端市场长达20年，占据桌面终端80%以上的市场份额；高通和ARM、谷歌和苹果已经对全球移动互联网生态实现控制，高通占据移动智能终端57%的市场，ARM已经占据智能手机90%市场，谷歌的安卓系统和苹果的iOS操作系统已经占据移动智能终端市场的垄断地位，市场占有率达到85%以上。国际巨头在技术、专利、市场等方面不断构建新壁垒，对整个生态的控制能力越来越强。

2.3 面向新技术新应用的核心技术生态圈正在快速形成

当前，移动互联网、云计算、物联网、人工智能等新一代信息技术快速发展，引发了信息系统架构及软硬件应用模式的重大变革。CPU和操作系统作为信息系统的核心，其应用范围从传统的桌面计算机、服务器，快速拓展到移动互联网、云计算、物联网和人工智能等领域。例如，随着移动互联网的快速发展，CPU和操作系统发展重心已经从PC、服务器转向智能手机、平板电脑等移动终端，并正在向可穿戴设备、智能电视、汽车控制系统、智能家居等方面渗透，国际巨头纷纷投入巨资，加快构建以CPU和操作系统为核心的移动互联网生态。又如，新一代信息技术的快速发展，推动了信息技术与传统制造业等的加速融合，面向工业应用的嵌入式CPU和操作系统成为竞争的新高地，英特尔和ARM通过并购、加大研发力度等方式，在工业和物联网领域打造CPU和操作系统一体化的生态系统，通用电器等推出了工业互联网操作系统。再如，人工智能和类脑计算推动计算与存储深入融合，传统的CPU处理器在处理神经网络、人工智能等新兴应用领域时，面临处理器效率低下，存储带宽和容量有限等瓶颈，未来需要一个专门的深度学习处理器，而国外在这方面并没有占据绝对优势。

3 我国网信领域核心技术生态圈建设的现状和问题

3.1 核心技术生态碎片化，主攻路线不统一

以CPU和操作系统为核心的网信领域核心技术及产业生态呈现碎片化、主攻路线不统一的状态。CPU方面，当前我国基本涵盖了国际所有芯片技术方向，技术路线的选择一直存在分歧，自主研发路线有Mips、Alpha、Sparc、Unicore四种路线，引进消化吸收路线有X86、Power、ARM三种路线，多头作战，造成资源分散，技术无法共享，难以形成具有国际竞争力的产业生态。操作系统方面，国产操作系统多是在Linux和Android基础上定制开发，涌现出很多企业和产品，企业力量分散，各自为战，在界面接口、应用接口、测试认证等方面没有统一标准，尚未形成统一的生态。

3.2 缺乏核心技术积累，自主生态构建能力弱

CPU和操作系统等网信领域核心技术高度依赖国外，技术水平低、力量弱，尚未掌控核心技术发展的话语权，自主生态构建能力弱。CPU方面，走引进消化吸收路线的国内企业，多是获得国外的授权而并不拥有知识产权，国外企业在对国内企业的授权中有诸多限制，如Intel公司并不向任何第三方提供X86指令集授权，ARM公司在授权同时提供了很多限制性条款，不具备核心技术及其发展的话语权；走自主研发路线的企业，虽具有一定知识产权，可以自由选择发展方向和技术路线，但是技术产品与国外有较大差距，而且由于自主指令集较为小众，相关应用适配较少，难以形成规模化效应。操作系统方面，国产操作系统多基于开源Linux设计，但对包括开源Linux内核在内的核心技术消化掌握不足，在开源社区的贡献有限，产品的性能功能、用户体验、稳定性与国际主流产品尚有较大差距，无法自主掌握演进方向，只能基于开源生态发展，无法构建自身的生态系统。

3.3 产业链上下游协同不够，自主生态不完备

当前，国内网信领域核心技术形成了以“国产CPU+基于开源Linux的国产操作系统”的自主生态，但是国产CPU和操作系统产业链上下游各环节协同不够，自主生态不完备。CPU方面，国产CPU面临缺乏硬件、整机设备和软件支持的问题，用户体验较差，导致国产CPU在消费市场面临 “不愿用、没人用”的困境。國产操作系统也面临着缺乏应用软件支持的问题，应用软件数量不足，操作系统难以真正应用开来。此外，国产CPU和操作系统产业链条上还存在一些薄弱环节，如目前国内CPU制造工艺远远落后国外，CPU专用和高性能制造工艺尚处于起步阶段，与工艺制造相关的装备和材料技术的落后也制约国内制造工艺的升级，如光刻机，国内量产光刻机与国外制程差距大，高端光刻机全部依赖进口；国内CPU设计EDA工具也高度依赖国外。

3.4 对前瞻领域敏感性差，机遇抢抓不够

新一代信息技术发展给CPU和操作系统核心技术发展带来变革，但是在这一过程中，我国对前瞻领域核心技术发展重视不足，机遇抢抓不够。例如，当前通用处理器正逐渐从同构向异构演进，我国对异构计算芯片重要性认识不足，国内关注该领域的企业和研究机构较少，对异构处理器新技术不敏感，科研机构技术研发和产业化脱节。随着新的计算平台的涌现，全球IT巨头都将新兴领域操作系统作为其布局的重点，包括云操作系统、物联网操作系统、智能汽车操作系统、机器人操作系统等，国内企业已经涌现出一些新兴领域操作系统产品，但整体看我国在新兴领域操作系统领域还不具备显著竞争力。

3.5 存在体制机制障碍，生态环境建设有待加强

我国CPU和操作系统核心技术发展中还面临着一些体制机制障碍，生态环境建设有待进一步完善。一是缺乏核心技术长期投入机制。例如，CPU研发需要大量的资金投入，微软在Vista上投入超过200亿美元，开源Linux系统二次开发也至少需要数百亿，我国在这方面的投入与国外差距大。二是产学研用协同创新机制尚未形成。国内CPU、基础软件和应用软件厂商之间缺乏制度性合作，组织协调、利益分配等协同创新机制尚未建立，自主产品推广应用较难。国家财政性资金支持的项目和信息化工程大部分用于购买国外的产品和服务，行业应用未给予国产CPU、操作系统等产品空间，致使国产CPU和操作系统产品没有市场，得不到应用。三是人才评价和激励不足，现有科研体制机制未能充分激发科研人员活力，股权激励、期权激励等政策落实不到位，在科研人员评价上“条条框框”过多，没有突出实际能力和业绩。四是相关政策和标准规范建设相对滞后，如核心技术自主可控标准、关键软硬件兼容性标准等。

4 对策建议

4.1 统一技术产业发展方向

国家应因势利导，明确国家在核心技术生态上的要求，制定核心技术生态框架标准，推动各技术方向为国家生态做出贡献，形成核心技术发展合力。例如，以操作系统为核心构建核心技术生态框架标准。当前我国各类操作系统大都源于开源Linux操作系统，包括服务器操作系统、PC操作系统、移动终端操作系统和嵌入式操作系统等。我国可以Linux操作系统为基础统一操作系统技术标准，统一操作系统与芯片之间的接口和驱动，以及其他主要的软硬件接口，为CPU、操作系统等核心技术厂商提供安全可控发展的方向。

4.2 突破产业链关键环节

国家应在部分关键环节上加大投入力度，通过自主创新实现突破，进而掌控核心技术产业发展主导权。一是加快核心技术创新突破，重点突破CPU指令集架构、设计工具、制造工艺、流片设备等方面的关键技术，掌握操作系统内核、编译器、应用程序接口（API）等方面的关键技术。二是激发企业创新积极性，建立定向产业投资基金和创业风险投资基金，以市场化机制选择支持对象，提高国家资金的使用效率。三是优化基础核心技术创新环境，鼓励和支持企业和研究机构以开源等形式开放基础软硬件技术，并为高校提供相应的教育设施，提升高校在基础核心技术方面的培养能力，推动信息技术相关课程改革，建立基于自主信息技术产品的学科建设。

4.3 培育核心技术产业生态

国家应依托党政军和关键信息基础设施等特殊领域的市场，打造网信领域国产核心技术产品的实验室，提升核心技术产品的功能、性能和用户体验，构建核心技术产品应用生态体系。一是加快推广核心技术产品自主可控评价的标准体系。在国家网信部门领导组织下，尽快开展评价工作，从开放透明、技术掌控能力、供应链保障等方面对信息技术产品进行安全可控评估，引导应用方选择安全可控的核心技术产品。二是依据应用需求，组织开展针对性适配和优化工作。如通过优化API（应用编程接口）大幅提升应用性能，从局部实现对国际先进技术产品的超越。三是依托国内网信领域核心技术产业联盟和领军企业，通过国家投资、产业基金和市场运作手段，推动核心技术全产业链布局，加强各环节协调发展和良性互动，构建国家核心技术产业生态体系。

4.4 实现核心技术弯道超车

国家应着眼于未来，强化前瞻性布局，争取新一代信息技术发展的主导权。着力发展面向云计算、大数据和人工智能的CPU、操作系统等核心技术，解决数据安全等关键问题，加速推进以云计算技术替代大型机的进程。加快研究异构计算、多核心处理器等新技术，面向云计算、人工智能、物联网等新的应用领域，发展新型的操作系统。持续跟踪量子芯片、生物芯片等前沿技术发展方向，抢先布局下一代集成电路技术发展方向，抢占下一代信息技术发展至高点。

5 结束语

本文以网信领域核心技术生态圈为研究对象，分析了核心技术生态发展的基本态势，剖析了国内生态建设存在的核心技术生态碎片化、核心技术缺乏积累、产业链上下游协同不够等一系列问题，研究提出了统一技术产业发展方向、突破產业链关键环节、培育核心技术产业生态、实现核心技术弯道超车等对策建议。

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