2013年世界科技发展回顾 信息技术创新改变生活

美 国

互联网创新和应用更加活跃，网络智能和人工智能、硬件特别是硬件基础研究获得了多样化成果。

何屹 (本报驻美国记者)美首次成功制造出了单原子厚度的“单锗”。在接触空气和水时，单锗的性能仍能保持稳定。由于单锗电子迁移率是硅的10倍、传统锗的5倍，因而有望取代硅用于制造更好的晶体管。另外一项研究发现了一种由单层锡原子组成的复合材料，有望成为首个在计算机运行温度范围内导电效率达到100%的材料，代替硅制造速度更快耗能更低的计算机芯片。美研究人员首次将一种被称为铁酸铋(BFO)的材料作为一个单晶体集成到一个硅片上，铁酸铋具有铁磁性和铁电性双重性能，这意味着它能够被通过其中的电流磁化，该研究向制造新一代多功能智能设备迈出了关键一步。

美国一所大学的人工智能研究取得了阶段性进展，研究人员通过运行程序让“尼尔”(NEIL)不断搜寻并“观看”大量图片，能够对图像产生某种“理解”，建立起某种“常识”，并按照所建立的常识进行思考。

美科学家根据纳什理论开发出一种制作3D图像的新技术，能够更准确地还原现实物体的形状，图像生成速度较通用算法提高了两个数量级。美开发成功一种“数学拼图”加密软件系统，现有计算能力花费数百年机时也无法破译。这是“软件混淆”加密技术首次得到实际应用。美利用超薄半导体砷化铟薄膜进行的实验首次证明，所有的二维半导体，包括受太阳能薄膜和光电器件行业青睐的Ⅲ-Ⅴ族化合物半导体，都有一个通用的吸收光子的量子单位“AQ”。该结果加深了对于强量子限制效应下的电子—光子相互作用的基本认识，也为了解如何使二维半导体拓展出新奇的光子和光电应用提供了独特视角。

美工程师利用碳纳米管“不受缺陷影响的设计”组装了具有178个晶体管的基础计算机。这是首次采用碳纳米管建造出计算机原型，比现在基于硅芯片模式的计算机更小、更快且更节能。

美利用斯坦福直线加速器中心的线性加速器相干光源X射线激光器发现，磁铁矿样本中的电子开关一次仅需万亿分之一秒，其速度是目前晶体管的数千倍。该研究首次揭示了这种材料中电子开关的“速度极限”，将有助于科学家研制出更“迷你”的晶体管，制造出速度更快、功能更强的计算设备。

美科学家研制出一种由单个光子控制的全光开关。其核心是一对高度反光的镜子，当开关打开时，光信号能穿过这两面镜子，当开关关闭时，信号中约20%的光能穿过镜子，使这对镜子构成了所谓的光学共振器。而这种全光晶体管有望让传统计算机和量子计算机都受益。

美首次利用纳米尺度的绝缘体氮化硼以及金量子点实现量子隧穿效应，制造出了没有半导体的晶体管。其仅有1微米长、20纳米宽。新设备可以在室温下工作。该成果有望开启新的电子设备时代。

美开发出一种低成本、能够产生并发射太赫兹(THz)频段的电磁波。这一技术能够被整合进手持设备中，应用于国家安全、无线通信、非侵入式癌症诊断甚至非接触式游戏研发等多个方向。

美国加州大学的研究人员提出了一种名为“芯片上的机柜(racks-on-chip)”的半导体储存技术演进方案，根据该方案，现有数据中心将被芯片级储存设备所替代，芯片内建分布式服务器以及网络交换机。美印科学家组成的国际小组，利用“石墨烯片”对以往的“分子存储”实验技术进行了改良，使其能在零摄氏度左右运行，并使制造工艺简化。该技术有望用来设计新的有机分子。

美设计的一种纤薄铁磁材料薄膜、金属基座、金属氧化物的铁磁“三明治”装置，系统效率达到传统磁存储技术的1万倍以上。新技术可以同目前的磁盘制造工艺兼容，有望大大改变存储系统的面貌。

瑞士和美国的神经信息学研究人员成功研制出一种芯片，能够实时模拟大脑处理信息的过程。这是首个大小、处理速度和能耗方面都可与真实大脑相媲美的实时硬件模拟神经电路，被认为有助于制造出能同周围环境实时交互的认知系统。

美工程师首次开发出一种可自愈的集成芯片，能够在毫秒级的时间内自行修复智能手机和个人电脑的芯片故障。IBM公司发布了一个全新的计算体系，能支持人类认知研究的分布式、网络化和并行处理的需求。研究人员希望该技术帮助搭建模拟人类感知、思维和行为模式的智能网络，进而设计出能感知和思考的智能机器。

美开发出一种被称为“环境散射通信”的新型无线电通信技术，能借助环境中现有的无线电信号创建网络连接来实现通信，让电子设备在没有电源(包括电池和有线电源)的情况下也能收发信息。美研究证实，使用不同形状的、经过扭曲的光束编码信息，可以提高网络容量，有效缓解网络拥堵。美研究人员利用耳机降噪技术于1.28万公里长的光纤电缆线路上实现了以每秒400GB的速度发送数字信号。可望在高容量远距离的数据传输领域极大优化网络性能。

美研究人员在特定媒介下成功诱导光子依附在一起形成分子。这种全新的物质形态挑战了光子之间不会相互作用这一传统观念，改进后能制造出量子开关或光子逻辑门，有望用于量子计算机、传统计算机以及其他领域。

美工程师利用三个或更少的遗传“部件”，利用分子浓度达到一定阈值会催生特定生化反应的原理，将细菌细胞制成了计算器，进行对数、除法及取平方根等计算。美开发出一种防护软件，能够探测到分布式系统中的某个设备遭受的攻击，并隔离有问题的设备以保护系统。耶鲁大学研究人员成功开发出一种新方法，可以观察量子信息，同时保持其完整性。这将极大地提升量子计算机的发展前景。

一项由美国国家安全局实施的绝密电子监听项目遭到曝光。涉及到美国9大互联网服务商与国家安全局，显示美国在全球范围内信息监听活动的领域之广，内容之深，层级之高。这起被称为“棱镜门”的事件在美国国内和国际社会掀起了轩然大波，对全球互联网发展乃至国际政治环境造成了深远影响。

英 国

通过不间断的研究和技术进步让“信息时代”的称谓更加名副其实。

刘海英 (本报驻英国记者)信息处理的速度要求越来越快，迫使科学家们不断开发出可提高运算速度的方法。1月，曼彻斯特大学科学家设计出一种新型石墨烯晶体管，在其中电子可借助隧穿和热离子效应，同时从上方和下方穿越障碍，并在室温下展现出高达1×106的开关比率，这种优异的速度提升使其能够在后CMOS设备时代占有一席之地，并有望达到更快的计算速度。

信息设备的体积要求越来越小，这一需求导致芯片的存储能力越来越大。同样是年初，剑桥大学科学家开发出一种基于电子自旋技术的新型3D存储芯片，能够更好地实现数据在三维空间中的存储和传递，将大幅提高目前存储设备的存储能力。

信息产品的材料要求越来越丰富，科学家在强化传统的硅基材料使用效果的同时，也在不断开发新的应用材料及制备方法。11月，牛津大学科学家与加拿大同行合作，成功地将室温下硅基系统中的量子存储态维持了创纪录的39分钟，这一成果不仅克服了超高速量子计算机研究的一大障碍，更验证了硅基材料在信息领域仍然具有巨大的应用潜力。

新材料中，传统的塑料材料在信息领域的应用前景重获光明，6月，英国、美国和瑞士三国研究人员开发出一种塑料电子产品制备方法，利用常用的工业添加剂强化对塑料电子器件制备过程中结晶的控制，使得塑料电路制造变得更快速和容易，塑料电子器件的应用前景将更加看好。

6月，布里斯托尔大学研究人员开发出一种超触觉系统，能让用户在一个交互界面上体验到多触点的触觉反馈，而无需与设备发生实质性接触。这种系统将使得人们在公共场合的互动更加轻松。

法 国

“棱镜门”事件同样对法国的信息安全领域产生了深刻影响，波及到国防、网络监控、信息基础设施的搭建等多个领域。

李宏策 (本报驻法国记者)2013年，全球网络信息技术持续快速发展，随着“棱镜门”的发生与发酵，互联网安全问题再次成为全球聚焦的焦点。法国信息技术公司在基础设施开发与搭建、信息产品硬件开发、增强现实技术软件设计等领域取得成果，法国政府在网络监控方面也出台并采取了颇具争议的新措施。

法国今年公布的第四个《国防与国家安全白皮书》首次将网络攻击确定为法国面临的外部威胁之一，宣布网络安全将是未来工作重点。法国国防部明确宣布，由于网络攻击日益增多，法国武装力量将改变单纯防御的网络战战略，转而发展网络攻击能力。

法国国会通过的一项国防开支预算法案显示，法国情报机构将被允许在未获法庭事先批准的情况下向电信、互联网等企业索取用户信息，可以索取的数据包括个人电子邮件、照片等资料。

2013年，阿尔卡特朗讯与法国电信Orange合作，在巴黎与里昂之间部署了全球首条单波道容量达400Gbps的光纤链路，其容量是现有最高带宽的4倍。长距离、大容量的新型光纤为今后多媒体、云计算、大数据等新技术应用提供了硬件保障。

法国新能源集团SunPartner成功研发并量产了一种低成本透明薄膜，可以收集太阳能为手机及其他移动设备充电，延长电池使用时间约20%。这种薄膜的厚度约为300微米，可以安装在触摸屏的上表面或下表面，将电子产品的透明外壳变成太阳能电池。集成该技术的产品有望2014年进入市场。

法国达索系统公司收购制造软件开发商Apriso公司，整合三维设计和增强现实解决方案。

德 国

加强了对信息安全领域的关注，在信息技术的其他领域，包括新的数据库安全技术，无线传输技术，智能交通技术等也有建树和进步。

李山 (本报驻德国记者)2013年，德国因默克尔的手机疑遭美国长期窃听而大力加强信息安全研究。为加强信息安全，德国联邦信息技术安全局对加密和信息通讯标准等重新进行了审核；扩大了对开源软件的采购许可；要求电信部门保证德国内部邮件不经跨大西洋节点传输，并积极支持德国路由和申根路由的倡议。

波茨坦大学上线了一个全新的计算机和网络系统弱点和安全漏洞数据库，包含超过55000个系统漏洞以及超过14万个应用程序漏洞供免费查询。

慕尼黑工业大学研发出一种新的、基于物理层的数据传输安全技术，该技术同时使

用两个信道或频率来传输信号，窃听者获取所传输的信号也无法还原数据，大幅度提升了网络安全性。哥廷根大学开发出国际上第一个不需要深度包检测，完全基于纯网络层包头信息的僵尸网络检测新方法。

6月，德国弗劳恩霍夫应用固体物理研究所与卡尔斯鲁厄理工学院使用237.5GHz频率成功完成了100Gbps的无线数据传输，创下了新的世界记录。

2013年，德国完成迄今世界最大规模的智能安全交通技术现场测试。通过采用“汽车—物—网络通讯系统”，将汽车与汽车、汽车与基础设施相互联成网络。

而对于越来越复杂的汽车本身，弗劳恩霍夫系统与通信技术研究所开发出一种自适应解决方案，能够智能管理日益多样化的车载嵌入系统及各种系统附带的各种功能，确保各种功能只在驾驶人员或者交通状况需要时启动。

与视觉有关的技术，弗劳恩霍夫海因里希赫兹研究所等开发一套采用2D/3D混合技术捕获3D效果的3D摄影系统，可以大大简化3D电影的制作过程。弗劳恩霍夫有机物、材料和电子设备研究所开发出交互式OLED数据眼镜，可在观看真实世界的同时获得额外的虚拟数据信息。德国人工智能研究中心开发成功DaaS系统，允许图像内容在不同的显示设备中同步显示。

萨尔州大学开发出一种新型的监控技术，通过智能电缆磁场传感器，可以低成本大范围监测入侵者。德国弗劳恩霍夫协会成功研发出微型毫米波雷达，最大探测距离可达3公里，发射功率仅为10毫瓦，体积为香烟盒大小。弗劳恩霍夫计算机图形学研究所研制出供银行等使用的计量生物学比对卡，能够对书写者的“签字动态”进行录制，可以确保持卡人随机签字的独特性。

加拿大

在硬件基础研发和应用两个领域均有收获，基于信息技术的应用方面成果很多。主要有钻石内量子比特远距离纠缠的实现，量子计算机等。

冯卫东 (本报驻加拿大记者)5月，加拿大、荷兰物理学家在两块相距3米的钻石之间实现了量子比特纠缠。在纠缠状态下测量一颗钻石量子比特的状态能够立刻固定另一个量子比特的状态。这一成果为实现远距离量子信息交换奠定了实验基础。钻石的稳定性可以让以它为芯片的量子计算机在常温下工作，钻石量子芯片在远距离连接方面也独具优势。

世界上第一家商业化的量子计算公司——加拿大D-Wave系统公司宣布其最新开发的512-qubit“D-Wave Two”量子计算机将安装在美国国家航空航天局新建的量子人工智能实验室。以帮助解决网络搜索、语音识别、搜索系外行星以及支持任务控制中心运营等复杂问题。

加拿大Creaform公司推出了一款手持式三维扫描设备，重量为1.1千克，无需操作经验，有无定位目标点均可扫描。三维图像精度为0.1毫米。

加拿大滑铁卢大学的研究人员发明了一种感应控制器，可感应手指的运动以无线操控电脑和手机，在市场上引起强烈反响。

11月，加拿大多伦多大学的研究人员利用电磁场原理，在实际应用中首次验证了一种稀薄、可扩展和适用于不同物体类型及大小的新型“隐身”技术的有效性。研究人员通过放置在物体周围的一些微小天线形成辐射电磁场，以抵消或“吸收”隐形对象所有的电磁波散射。

6月，在日内瓦举办的“国际公共交通展”开幕式上，加拿大庞巴迪公司展出了一款最新研发的纯电动大巴，采用新型电池设计和无线充电技术，可以在大巴停站的10秒—30秒内高速充电达200千瓦的电力。

俄罗斯

签署《信息技术领域发展路线图》；国防部网络信息技术青年人才；制造出万万亿次浮点运算速度的超级计算机样机。

张浩 (本报驻俄罗斯记者)2013年7月，俄总理梅德韦杰夫正式签署批准了俄罗斯《信息技术领域发展路线图》，成为把脉俄罗斯信息技术未来发展方向的最重要依据。

该路线图时间跨度为5年，从2013年至2018年，对信息技术产值及研发的具体目标进行了设定。该路线图还计划建设50个高水平信息技术新产品研发中心；计划建设11个高技术园区，其总面积不小于35万平米、创造高技能就业岗位不少于2.5万个；制定并颁布信息技术领域专业标准超过17个；2014年—2018年预算内高等信息技术专业招生12.5万人以上、中等信息技术专业招生2.5万人以上；多种形式培训信息领域专业技术人员35万名等诸多具体目标。

在大规模推动信息技术发展同时，俄罗斯军事部门积极关注信息技术发展并为此延揽人才。2013年7月，俄罗斯国防部开始网罗非军事高校毕业的青年编程员，以便扩充军方科技队伍。

此外，俄罗斯对超级计算机的关注和重视也从未降低。2013年俄罗斯“跨部门超级计算机中心”对外宣布，俄罗斯正在制造万万亿次浮点运算速度的超级计算机。这将创超级计箅机运算速度欧洲之最。根据该中心披露的信息，俄罗斯浮点运算速度为523.8万亿次/秒的原型样机已在该中心完成。该原型样机占用空间20平方米，包括208个计算节点。每个计算节点集成2个英特尔Xeon E5-2690八核处理器，时钟频率为2.9千兆赫。据称，俄罗斯样机在世界上首次采用了服务器主板直接液体冷却技术。

韩 国

在信息基础设施建设、互联网环境和网络应用、应用技术特别是移动互联网和信息硬件商品化领域取得了成果。

薛严 (本报驻韩国记者)2013年，韩国政府和企业在提高信息技术领域核心竞争力方面均加大了投入，以响应朴槿惠总统提出的发展“创造经济”的构想。

11月，韩国未来创造科学部制定出了“信息通信技术研发中长期战略”，将在未来五年间投入85亿美元重点研发十大信息通信技术，创造18万个工作岗位和77亿美元的附加值，实现129亿美元的产业拉动效果。韩选定的重点研发领域涉及数字内容、平台、网络、设备终端和信息保护五个方面，同时下设十大重点推进项目，分别是全息照片(hologram)、数字内容2.0、大数据云服务、智能软件、物联网、第五代移动通信、智能网络、感知手机终端、智能型信息通信技术融合模块和网络攻击应对技术等。

5月，三星电子宣布研发成功适应第五代移动通信环境(5G)的数据传输核心技术。三星电子使用由64个天线单元构成的自适应阵列，在28GHz频段提供Gb级别带宽，最大通讯距离2公里。三星电子计划2020年前将该技术投放市场，以在全球第五代移动通信技术的竞争中占得先机。

以色列

在信息领域的研发实力进一步提升，技术研发和商业运作更加活跃，网络安全技术研发和商用化提速。

冯志文 (本报驻以色列记者)6月，谷歌斥资10.3亿美元收购以色列导航软件开发公司Waze，成为2013年以色列IT领域最轰动的事件。

此外，思科以约4.75亿美元收购了以色列网络优化软件厂商Intucell，EMC以2亿多美元洽购存储初创企业ScaleIO。英特尔收购姿势识别软件开发商Omek Interactive。IBM斥资7亿和2.5亿美元收购数据安全公司Trusteer和移动软件开发商Red Bend。苹果公司则收购了3D扫描技术公司PrimeSense。

以色列网络安全局确定了建设网络安全全球5强的目标。战略部署包括制定国家网络防御战略，建立国家网络指挥中心和评估中心，推动跨行业合作等。2013年启动了多个具体项目，推动网络防御技术研发和产业化。

以色列投入约2300万美元启动“前进”计划(网络防御先进研发计划)，投入近300万美元启动“马萨达”计划，促进网络防御技术融合。此外还建立了网络安全学术研究基金以及网络领域先进学术学位奖学金。