想靠外国帮我们建立自主可控的信息产业体系不可取

胡伟武 曹永胜

习近平总书记在2016年4月19日中央网络安全和信息化工作座谈会上的讲话，为我国以CPU和操作系统为代表的自主基础软硬件发展指明了方向，即：我国的自主基础软硬件发展应该坚持以建立自主可控的产业体系为目标，坚持通过自主创新形成创新能力，坚持走以企业为主体的市场化道路。

一、坚持建立自主信息产业体系的目标

目前我国的信息产业主要建立在以Wintel（Intel的CPU和微软的Windows操作系统）和“双A”（ARM CPU和Android 操作系统）为代表的国外基础技术平台上，不仅信息产业严重受制于人，国家安全也面临威胁。

习主席指出：“互联网核心技术是我们最大的‘命门，核心技术受制于人是我们最大的隐患。一个互联网企业即便规模再大、市值再高，如果核心元器件严重依赖外国，供应链的‘命门掌握在别人手里，那就好比在别人的墙基上砌房子，再大再漂亮也可能经不起风雨，甚至会不堪一击。”虽然全球计算机的80% 左右在中国大陆生产，但2011年我国电子信息产业100强企业的利润总和是美国苹果公司的40%。2012年我国手机和平板电脑芯片出货量达到上亿片，且世界手机企业前10强中有一半以上是中国企业，但2012年苹果和三星占全球手机利润的97%。2012年3月23日，伊朗布什尔核电站在信息系统与外部网络实现物理隔离的情况下遭到震网病毒攻击，导致20% 离心机报废。2007年9月，以色列轰炸了叙利亚东北部一个潜在的核设施，在此之前，叙利亚预警雷达刚好出现故障，刚开始以为是正常的随机故障，事后发现是雷达中的通用处理器后门引起的。

要改变我国目前信息产业和信息安全受制于人的局面，不能只着眼于单项技术的突破和产品市场占有率的提高，必须建立起自主可控的信息技术与产业体系，才能掌握产业发展主导权，彻底消除黑盒子，堵住安全后门，“全天候全方面感知网络安全态势”。我国应充分发挥市场和体制的优势，抓住当前IT产业多极化发展的机遇，争取在IT产业的多极世界中形成既开放又竞争的一极，而不仅仅成为其他极的参与者。以自主CPU和操作系统为代表的自主基础软硬件要成为我国IT产业体系和网络信息安全的牢固基石。

“十二五”以来，我国在有关领域进行了自主基础软硬件的替代计划，即用自主CPU和操作系统替代国外的CPU和操作系统。一直以来，大家对自主基础软硬件的认识是为了国家安全，即使慢一点也要用，即使贵一点也要用。通过多年的努力，自主基础软硬件在有关领域取得了很大进展，通过与应用深入融合，已经超越了“国产化替代”的内涵，形成了一套“你打你的、我打我的”的新套路。通过打通技术链，明确性能机理，在很多领域做到了在每个局部都不如国外的情况下整体装备系统性能超过国外系统，探索出了一条“应用牵引、软硬结合、系统优化、规范适用”的建立自主体系的发展道路。

“十二五”期间自主CPU和操作系统应用试点的实践表明，判断技术是否先进性的标准不是看其跟美国人跟得紧不紧，而是看其跟应用结合得紧不紧。乞丐不能跟龙王比宝。用国外的“参照系”来对比，我们只能永远落后，必须建立起我们自己的“参照系”，才能实现“变道超车”。建立自主可控的软硬件技术体系，就能基于该体系进行持续改进，形成螺旋上升，否则在别人的技术体系中跟着升级，只能永远落后。苹果iPAD的CPU 性能比桌面CPU性能低好几倍，但因为苹果坚持建立自主的软硬件体系，iPAD的用户体验比桌面电脑要好。俄罗斯的CPU技术远不如我国，但因为其坚持自成体系，很多武器装备水平超过我国。现在的信息系统冗余很多，我们只要根据“适用”的要求做好规范，完全可以像苹果一样做出集约型的优化系统。例如，某数据库应用，使用惠普X86服务器及国外商业数据库需要50min，而使用龙芯CPU，经过2 个月的磨合，处理相同数据只需要80s。某雷达显控应用，海量目标场景下，X86商业CPU只能达到10fps的速率，而使用龙芯CPU，经过应用开发单位联合龙芯公司的深度优化，达到了20fps。

“对整个系统进行深入分析，一个应用一个应用地优化、一个特征一个特征地优化、一个像素一个像素地优化（We looked at the entire system and refined it app by app， feature by feature， pixel by pixel）”是苹果公司摆脱制约、建立自己生态的研发理念，该理念使得苹果产品可以在CPU性能一般的情况下实现优秀的用户体验。它山之石可以攻玉，苹果公司建立自主生态的技术发展理念也契合了我国自主可控产业实践中的认知。通过打通技术链，明确性能机理，进行上下贯通、软硬结合的全系统优化，我们完全可以在局部指标不如国外产品的情况下，建设出优于国外产品的应用系统。

ARM公司的CPU研发人员在百人的数量级，谷歌公司Android 操作系统的研发人员也在百人的数量级，他们之所以能在 Wintel 垄断的情况下打破垄断，主要原因是他们在与应用结合过程中对产业形成了深刻的、正确的理解，并不是因为他们基础比我们好，人比我们聪明。我国的自主基础软硬件研发人员在“十二五”的应用磨合中逐步形成了对自主CPU和操作系统的正确理解并不断深化，我们完全可以在我国方兴未艾的自主基础软硬件应用推广过程中形成自主的生态环境。

建立自主软硬件产业体系要稳扎稳打，分成3个阶段进行：第1 阶段从“十一五”开始，主要面向应用比较单一的控制类系统，如龙芯CPU在网安、电力、交通、金融、国家安全等领域的嵌入式应用正在全面展开，并开始参与开放市场竞争。经过“十一五”和“十二五”的实践证明，自主CPU在对软件生态要求不高的单一应用系统中是完全能够满足要求的。第2阶段从“十二五”开始试点，结合党政军办公系统等应用，从单一应用向复杂的固定应用迈进。这些應用涉及通用操作系统、办公软件、数据库、中间件、浏览器、3D 图形、Java 等复杂的环境。虽然复杂，但有边界。通过“十二五”期间的软硬件磨合及产品升级，证明自主软硬件是能够基本满足我国信息化需求的。预计再经过“十三五”的努力，到2020年自主软硬件完全可以满足党政军和重要行业的信息化要求。第3阶段面向开放市场竞争并参与国外市场竞争。自主CPU面向开放市场的条件是，通过单一及固定应用市场的开拓，在通用CPU的市场占有率达到5% 左右，下游软硬件企业就会主动来跟自主CPU及基础软件进行适配磨合，如游戏软件、股票软件等。这一阶段的到来预计要到2020 年后。

二、坚持通过自主创新打通技术链形成自主创新能力

从技术链的角度看，我国IT 产业在应用层面开发能力强，软件如办公自动化、电商、微信、搜索等，硬件如手机、PC等；但以CPU和操作系统为代表的基础软硬件开发能力弱。只有打通从应用程序到晶体管的技术链，掌握计算机系统的性能机理和安全机理，才能保障国家安全，支撑产业发展。例如当鼠标点击屏幕打开一个网页的过程时，如果我们不清楚浏览器、图形系统、操作系统内核等是如何协同工作的，在完成这些工作过程中指令和数据是如何在硬件系统的CPU、GPU、内存、南北桥中流动的，CPU的微结构中取指、运算、访存等各个模块是如何配合的，那么当我们感到网页打开速度太慢时就只会抱怨CPU太慢，殊不知苹果iPAD 中的CPU更慢，但打开相同的网页却流畅得多。

IT产业的技术链可以大致分成应用程序、操作系统、以CPU为核心的硬件系统、晶体管等层次，其中操作系统中的应用程序编程接口 （application programming interface， API） 的核心模块和芯片中的CPU微结构是从应用程序到晶体管的“关键路径”，是决定性能、成本、安全的主要因素，这些核心模块一定要自主掌握。典型的API 环境包括图形交互的QT环境、桌面B/S 架构的浏览器环境、服务器端的Java OpenJDK环境等。行业内的应用系统大多是基于这些国际通用API编程环境发展起来的。我国用上述API环境编程的工程师数以百万计，但几乎没有研制Java虚拟机、浏览器的Java Script引擎、QT环境的队伍。我国的芯片研制也主要用国外的核心IP，如ARM的CPU核、Imagination的GPU核以及Synopsys的各类接口IP“攒”出芯片来。用国外核心模块“攒”芯片和系统，自己不掌握这些核心模块的内部细节，技术链没有贯通，性能机理和安全机理不清楚，必然导致“操的是白粉的心，卖的是白菜的价”，必然引起安全隐患。

习主席指出：“要尽快在核心技术上取得突破。要有决心、恒心、重心，树立顽强拼搏、刻苦攻关的志气，坚定不移实施创新驱动发展战略，抓住基础技术、通用技术、非对称技术、前沿技术、颠覆性技术，把更多人力物力财力投向核心技术研发，集合精锐力量，作出战略性安排。我国网信领域广大企业家、专家学者、科技人员要树立这个雄心壮志。”我国改革开放几十年取得重大成就的同时，也导致从上到下包括领导、专家、企业、公众等心中形成了两个根深蒂固的认识：一是产生急躁情绪，不愿意做长期积累的创新工作，希望快速成功，对自主创新前进道路上的困难和问题缺少耐心；二是对自主创新信心不足，相信国外的东西比自己的好。以我国CPU发展为例，有关部门对自主CPU发展的长期性和艰巨性认识不足，稍微碰到困难和挫折就得出自主研发CPU不行的结论，改走引进国外技术的道路。对于自主CPU研发投入亿元人民币的经费都困难，而对于引进外国的CPU却舍得几十亿元甚至上百亿元的投入。

针对自主CPU取得的进展，境外各种CPU如IBM、AMD、威盛等通过各种包装，疏通种种关系，通过与国内企业合资或技术授权的方式，穿上“马甲”，把原来的产品换个标签，摇身一变成为自主CPU。有关地方和部门凭着良好的愿望，希望我国发展CPU和操作系统在有国外授权的源代码基础上走“引进消化吸收再创新”的道路。事实上，包括CPU和操作系统在内的基础软硬件是超复杂系统，超复杂系统是消化吸收不了的，即使是自己设计也不是一蹴而就的，需要长期演進才能把握得住。就像人的大脑是个超复杂系统，只有经过长期进化形成，即使把人的大脑切开来看得清清楚楚，也消化吸收不了，更设计不出来。没有形成技术能力取得部分代码的“灰盒子”取代“黑盒子”解决不了安全问题。用钱买不来技术，用市场也换不来技术，只有在与应用结合的自主创新实践中才能形成核心技术能力，这是经过几十年的实践证明了的。过去不行，现在不管如何包装也还是不行。

守卫领土安全的是“听党指挥”的枪杆子，守卫信息安全的是“听党指挥”的技术能力。自主能力是安全可控的保障，只有通过自主研发的实践才能形成自主技术能力。坚持自主创新要发扬愚公移山精神，搬掉国家安全受制于人和产业发展受制于人的两座大山；要有“板凳坐得十年冷，文章不写一句空”的恒心和决心，不能“懒惰取巧依赖外力”。想靠外国人帮我们建立自主可控的信息产业体系，和抗战初期蒋介石想依靠美国人打日本鬼子一样，是不可能的。只有在自主创新实践中不断发现问题，在解决问题过程中不断提高能力，才能保障国家安全和支撑产业发展。

三、坚持企业主体 走市场化道路

我国自主CPU的研发源自“十五”863 计划的支持，都是从科研院所开始的，如中科院计算所的龙芯CPU、上海高性能CPU研发中心的申威CPU、国防科大的飞腾CPU以及北京大学的众志CPU，主要是进行技术攻关。“十一五”期间“核高基”国家重大专项把863 的成果导入产业，上升为国家战略。由于科研与产业“两张皮”的问题没有解决，产业化实践碰了壁，具体体现为“十一五”重大专项支持研发的CPU技术指标都能圆满完成，但产业化指标均没有完成。“十二五”开始，国家全面推进自主CPU的应用试点，以龙芯CPU为代表的研发团队全面面向市场转型，走以企业为主体的自主创新道路，在与市场磨合过程中逐步把研发重点从论文导向调整为结合客户需求进行研发。“种瓜得瓜、种豆得豆”，经过多年的转型努力，龙芯公司2014 年、2015 年连续2 年销售收入实现50% 以上增长，2015 年首次突破亿元。

建立自主基础软硬件体系需要充分发挥我国市场和体制的双重优势，探索市场经济条件下的举国体制。发展自主软硬件需要发挥举国体制的优势，但现在的举国体制不同于“两弹一星”时代周总理、聂帅亲自领导、组织、协调的举国体制，而应该是市场经济条件下的举国体制，包括以下几个特点：一是政府引导下的企业主体机制。在有关部门的组织和领导下，在特定应用市场需求的牵引下，用户、集成商、整机厂商、CPU企业、操作系统企业等积极参与，迅速形成产业链。二是在政府组织下通过市场法则进行优胜劣汰，帮助自主软硬件企业成长。通过联合攻关、稳定性和性能评测、小批量供应、价格等手段考验并提高有关企业的研发能力、产品化能力、成本控制能力、服务能力等，通过优胜劣汰的“丛林法则”，而不是传统的专家机制选择有竞争力的企业参加，帮助自主软硬件企业的成长。三是央企发挥初期的引领作用。在央企的引领下，大量其他商业企业跟进，迅速形成集聚。

2009 年12 月，美国《连线》杂志发表了一篇名为《人民的CPU》的文章，介绍以龙芯为代表的中国CPU的进展。该文章开篇就写到“试想一个国家需要完全依靠从一个与之有着战事冲突或经济不稳定的国家进口某种珍贵商品，而且没有这种商品，其整个社会将被迫停顿。再试想这个国家是中国，而与之有着战事冲突的国家是美国，而该商品是 CPU”。从美国最近对我国中兴公司元器件禁运事件来看，美国确实可以通过“商品”的力量使我国的经济社会发展“停顿”。过去，国家之间的利益竞争主要依赖于国家的军事实力，在全球化的今天，企业担负着国家之间竞争的主要使命。正像对于国家来说具有强大的军队极为重要，在21 世纪，具有强大的企业对于一个国家来说是至关重要的。我们要建立自主可控的信息产业体系，保障国家安全，最终要落实到一批包括CPU、操作系统在内的自主企业的崛起上。

发展自主可控的CPU和操作系统，建立自主可控的信息产业体系是国家的需要、时代的需要，是产业发展的需要，且我们已经初步具备了相应的条件。再没有理由怀疑我们能够做成这件事，但是也应该清醒地看到发展自主可控的信息产业绝非易事，需要长时间的积累。无所作为的怀疑论和盲目乐观的速胜论都是错误的。在战略上藐视它，在战术上重视它是我国建立自主软硬件体系时应遵循的一个基本原则。我们要倍加珍惜自主软硬件通过多年的探索所取得的建立自主产业体系这条来之不易的道路，不为任何风险所惧，不为任何干扰所惑，坚定不移地走下去，直到实现我们的目标。

具体来讲，提供应用于党政军装备及信息化CPU的企业不应有境外直接投资。近期，随着我国自主CPU的研发和应用推广取得持续发展，自主研发的技术路线和引进技术的技术路线展开斗争。一些我们想通过自主研发摆脱依赖的CPU和操作系统，纷纷通过技术合作或企业合资的方式让我们对其建立新的依赖。从产业发展的角度来说，各种技术路径都是应当鼓励的。但引进技术的CPU纷纷通过各种方式，打上“自主可控、安全可靠”的标签，意图鱼目混珠，进入涉及国家安全的以武器装备和党政办公为代表的信息化应用，对我国的国家安全形成新的威胁。根据在党政军研制和推广龙芯CPU多年的经验，我认为面向党政军应用的自主CPU应该具备以下三个基本要素。

1）CPU研制单位是否符合安全保密要求

CPU企业无境外直接投资，且通过间接方式投资的外方投资者及其一致行动人的出资比例最终不得超过20%。上述要求是《武器装备科研生产单位保密资格认定办法》的规定。

由于CPU的基础性和应用的多样性，在CPU应用过程中，需要CPU企业技术人员直接到应用现场进行技术服务。因此，在党政军装备或信息化系统中应用的CPU，应该参照《武器装备科研生产单位保密资格认定办法》对企业性质做出规定。鉴于股东对企业经营信息有基本的知情权，为避免境外投资股东及其指定的企业经营管理人员知悉、接触国家秘密信息，确保国家秘密安全，提供应用于党政军装备及信息化CPU的企业不应有境外直接投资。同时，我国会计准则规定，不具有共同控制或重大影响的投资，持股比例一般小于20%，因此通过间接方式投资的境外投资比例如果超过20%，境外投资人仍可以通过间接投资的方式知悉、接触相关企业产品在党政军装备和信息化的应用情况。

2） CPU的指令系统可持续自主发展

指令系统是计算机软件和硬件的界面，反映了计算机所拥有的基本功能。自主可控CPU的指令系统应该是自主设计，或者得到已有指令系统的长期有效授权且可自行添加新指令。研制自主CPU不是目的，而是按照习近平总书记要求“构建安全可控信息技术体系”，这就要求CPU的指令系统发展不受制于人。卢锡城院士在《中国信息安全》杂志2018年第3期上发表的《聚焦安全可控——核心信息技术自主可控发展思考》一文中指出，安全可控应包括三个方面内涵，其中一个就是技术发展安全可控。指令系统可以持续自主发展是CPU技术发展安全可控的必要条件。如果得到境外企业指令系统授权，但授权是有期限的，到期后境外企业可以终止授权或漫天要价，则会使我们基于该指令系统辛辛苦苦建立的产业生态毁于一旦。如果自己不能随着应用的要求添加指令，则只能亦步亦趋地跟随别人的技术路线，难以构建安全可控的信息技术体系。

3）CPU核的源代码自己编写

CPU是巨复杂系统，影响其品质的因素非常多，只能在实践中边试错边发展，随时间推进而不断演进。人们喜欢把一个系统分成很多子系统，子系统间的关系比较清晰，但是大脑这样的复杂系统不是树状结构，是网状结构，你可以打开一个猪的大脑，每一个沟沟坎坎看得很清楚，但你不知道它在想什么。CPU也一样，即使看懂了每一行代码，上百万行代码拼起来却不知道其奥妙。Intel的CPU中最近发现的“熔断”和“幽灵”隐患给我们一个启示，即使设计者对CPU的复杂度引起的安全隐患都难以完全把握，更别说是看别人的设计了。因此，CPU核的源代码一定要坚持自主设计。有一种情况可以认为对引进CPU的源代码“消化吸收”了，那就是基于引进的CPU源代码进行改进后在相同工艺下性能提高一倍以上，如果只是做局部改动，提高性能百分之几十，还不能算。CPU中的其它模块，如内存控制器等，最好也自己写源代码。

此外，对于机要、保密等核心党政军信息化应用，应该优先选用在境内流片的CPU，在生产过程中加入后门虽然难度较大，但不是不可能。2016年，在DARPA和美国国家科学基金会支持下，美国密歇根大学首次在开源OR1200处理器的制造环节植入模拟恶意电路（即硬件木马），可进行远程控制和实施攻击。此外，可以在生产过程中在芯片的电源网络和地线网络中加入后门，在关键时候把芯片的电源地短路。

上述三个基本要素，多数人会同意对国家安全是有利的。但很多人会质疑，自主研发的CPU能满足应用要求吗？答案是肯定的。

從“十二五”以来，在党政军装备和信息系统的应用或应用试点中，以CPU和操作系统为代表的自主基础软硬件从不成熟到成熟，自主基础软硬件产业链从组合发散到组合收敛，基于自主基础软硬件的党政军信息系统从基本可用到可用，再到好用。

如今，龙芯CPU软硬件生态已经跨越了“越用问题越多”的问题发散的阶段，开始快速问题收敛并趋于成熟。龙芯产业化主体龙芯中科技术有限公司从2015年起持续盈利。满足上述三项要求的申威CPU在高性能计算机领域做到了世界第一。龙芯和申威的实践充分表明，自主基础软硬件完全可以在试点应用中得到锻炼成长，满足以党政军信息化为代表的行业应用需求。那种认为自主研发的CPU满足不了应用需求，需要通过引进技术的观点是错误的。在满足党政军应用需求后，随着其他行业应用的拓展，自主CPU将再次经历一个从问题发散到问题收敛的阶段。如此再有1～2次螺旋上升，自主CPU将可以面向开放市场竞争。

值得注意的是，曾经国内经济最发达、GDP最高的两个省份，都有过通过引进技术发展自主CPU的尝试，最后都失败了。究其原因，就是再好的技术，只有符合中国国情，和具体应用需求相结合才能发展。一支有创业精神、有研发能力的团队是自主CPU发展的内因；政府先引进技术，然后临时拼凑的团队是难以在激烈市场竞争中获胜的。那些引进的所谓国外先进技术，大都是在国际市场上被淘汰的产品，不符合市场发展需求，因此希望打着“自主可控”的旗号，在党政军信息化市场得到应用。但“天下没有免费的午餐”，想依靠外国人帮助中国建立安全可靠的信息技术体系是不现实的。有些单位或企业把国外的CPU拿来改换标签，或者稍作改动进行流片，然后在党政军机关展开积极游说，试图打上“自主可控”的标签，其本质是为小集团利益牺牲国家安全利益。改革开放四十年以来，对于国外垄断集团在我们不掌握技术时就封锁技术，在我们掌握技术后就通过技术合作阻止自主技术发展的微末伎俩，中国人民已经洞若观火。古人说“莫现乎隐、莫显乎微”。那些为了小集团利益罔顾国家安全利益的人，那些千方百计贬低自主CPU、为买办CPU路线摇旗呐喊的人，最终只能是搬起石头砸自己的脚，最终身败名裂，钉上中国信息产业发展历史的耻辱柱。

（作者简介：胡伟武， 中国科学院计算技术研究所研究员，“龙芯1号”研制组组长，龙芯总裁；曹永胜，国防大学教授）

编者注：本文只代表作者个人观点，不代表本社观点，仅供大家学习参考。