新的信息科學革命會否興起

李國杰

信息科技正在進入全民普及階段，信息技術惠及大眾將成為未來幾十年的主旋律；21世紀上半葉，將興起一場新的信息科學革命，其結果可能導致21世紀下半葉新的技術革命。

信息科學還處在伽利略時代

目前的信息科學只相當于1905年以前的理論物理研究，信息科學還處在伽利略時代。20世紀下半葉信息技術發展迅猛，但信息技術的基礎理論大部分是20世紀60年代以前完成的，近40年信息科學沒有取得重大突破，信息科學還是一門年輕的科學。

就目前信息技術的主體而言，網絡已成為信息技術的主體，Internet可能是人類歷史上最大的工程，但至今沒有理論可以解釋隨機操作的Internet為什么能做到如此大的規模而不崩潰。對于網絡我們有許許多多的問題需要回答，比如：如果整個Internet網絡是一臺巨大的計算機，那么，什么是這個網格計算機的公共編碼?什么是它的體系結構?什么是它的地址空間?什么是它的處理器與指令系統?什么是它的編程語言?如何設計與分析它的算法?網絡世界的基本規律是什么?什么是它的守恒量?有沒有類似于物質不滅定律、能量守衡定律、慣性定律之類的規律?

網絡的健康發展必須要基于堅實的科學理論之上，今后幾十年發展網絡科學是信息領域一項最基礎的科研工作。在信息科學的指引下，21世紀的信息技術也將展現新特點，將會在重視技術作為生產力決定性因素的同時，更加重視信息科學的研究探索，特別是與納米、生命、認知等科學的交叉研究；更加重視醫學及與人類健康有關的信息科學技術；更加重視生態和環境影響，探索對有限自然資源和無限知識資源的分享、共享和可持續利用，重視信息技術與人文藝術的結合，以及信息技術倫理道德方面的研究和對信息技術社會作用的法制化管理與監督。而其中最重要的一點，是在繼續發展工程技術的規模效益的同時，更加重視信息技術的多樣性、開放性和個性化，更加重視信息技術惠及大眾。

計算+傳統科學=新科學

13世紀，十進制計算從印度通過阿拉伯世界傳到歐洲，同時發明了代數運算，開啟了計算和科學并行交織發展的歷史。17世紀，牛頓和萊布尼茲同時發明了微積分，新的計算模式具有描述變化速度的能力，使人類得以發現自然規律，發展了力學、熱學、聲學、光學、電磁學等學科。數學根植于人類的日常生活。

同樣，編寫計算機程序的大量日常工作可能會導致產生新的數學。如同望遠鏡促進天文學、顯微鏡促進醫學發展一樣，數字計算機的發明，特別是近20年微處理器和網絡技術的突飛猛進，使大規模并行計算和網格計算成為可能，將導致一場科學的革命，21世紀將產生以并行計算為基礎的新科學。

21世紀的發展趨勢是從計算機支持科學家作傳統科學研究轉向計算嵌入到科學研究的全過程，形成新的科研形式。計算機科學對于生物學，如同數學對物理學一樣重要。計算機科學的思維方式將滲透到分子生物學的全過程。計算生物學將成為生物學的主流。

美國未來學家RaymondKurzweil于2005年出版著作《接近奇異點》(Singu-larity is near)稱，技術的指數級發展將不可避免地導致超人類智能的出現，他預測這一時間為2029年。

人腦是數十億年生物進化的結晶，計算速度的提升并不能刻畫人腦的所有功能，目前離解開大腦智慧之謎還有很遠的距離，也許數百年內做不到。人機和諧共生是發展信息技術的基本追求，發展信息技術不能把人變成機器，但人卻可以給機器帶來啟示。信息科學必須從生物和人腦等天然系統中獲得啟示，特別是找到如何實現大規模并行分布處理、動態連接、自適應性、容錯和自修復性等功能的機制，使信息系統走出20世紀的壁壘。

信息技術的發展主流是惠及大眾

從1946年電子計算機誕生算起，信息技術已經走過60年，從上世紀80年代PC機的誕生算起，信息技術的大規模應用已經20多年。信息技術和產業界多數人認為信息技術已進入廣泛普及階段。

信息領域今后還會不斷出現新技術，從某個角度看，有些甚至是帶有顛覆性的新技術。但總的來講，以信息技術為特征的經濟發展長波(每個長波平均為50～60年)已開始進入后半期。因此，今后30年信息技術的發展主流是普及應用，要使信息技術惠及大眾。