信息時代影響經濟社會發展的關鍵信息技術

■ 禚 明

信息時代影響經濟社會發展的關鍵信息技術

■ 禚 明

以信息技術為核心的高新技術，催生了云計算、物聯網、大數據、互聯網+、3D打印技術和4D打印技術等關鍵信息技術的發展，推動了經濟全球化的全面深化，促進了經濟社會迅猛發展，引發了經濟社會的深刻變革。

自20世紀90年代以來，信息技術革命推動的信息化浪潮席卷全球。隨著信息技術革命飛速發展和向各個領域加快滲透與融合，以信息技術為核心的高新技術，催生了云計算、物聯網、大數據、互聯網+、3D打印技術和4D打印技術等關鍵信息技術的發展，推動了經濟全球化的全面深化，促進了經濟社會迅猛發展，引發了經濟社會的深刻變革。

一、云計算技術

當前，云計算技術給互聯網的發展注入了新的活力，它在資源共享、資源管理、資源配置、并行計算、協同工作、容錯服務、信息服務等方面提供了無限大的發展空間。因此，云計算技術日益受到世界各國的高度關注，并將其作為技術創新的重要方向。

（一）發展背景

云計算的思想可以追溯到20世紀60年代，被譽為“人工智能之父”的美國計算機科學家麥卡錫曾預言：“計算遲早有一天會變成一種公用基礎設施。”這也就是說，計算能力可作為一種商品進行流通，就像煤氣和水電一樣，取用方便。云計算是通過互聯網進行傳輸的，所謂云計算就是數據存儲在云端，應用和服務存儲在云端，充分利用數據中心強大的計算能力，實現用戶業務系統的自適應性。2007年10月，IBM公司和Google宣布在云計算領域合作后，云計算立刻引起人們的關注，并迅速成為世界各國關注的熱點。

（二）基本概念

云計算是以互聯網為載體，利用虛擬化等手段整合大規模分布式可配置的網絡、計算、存儲、數據、應用等計算資源，使其以服務的方式提供給用戶，滿足用戶按需使用的計算模式。之所以稱為云計算，是因為過去在圖中往往用“云”來表示電信網，后來也用“云”來表示互聯網及其基礎設施。因此，“云”其實是網絡、互聯網的一種比喻說法，以“云”來類比這種計算服務。

（三）基本內涵

云計算是當代科學研究中數據爆炸式增長的需求與計算機技術進步能夠處理大規模數據相結合的產物，是解決海量信息存儲與處理的有效手段。從技術發展的本質來看，云計算代表了信息技術發展的先進理念，倡導人們以廉價的方式按需獲取強大的網絡、計算和存儲能力。

（四）基本特征

云計算的新穎之處在于它幾乎可以提供無限的廉價存儲和計算功能，通過網絡整合大規模分布式可用資源，可在數秒內達成處理數以千萬計甚至億計的信息，實現與“超級計算機”同樣強大效能的網絡服務，減少用戶終端的處理負擔，是解決終端用戶海量信息存儲與處理的有效手段。這種全新計算服務模式的主要特征包括：一是超大規模?！霸啤本哂邢喈數囊幠?，一般擁有數百上千臺服務器，能賦予用戶前所未有的計算能力。二是虛擬化。云計算所請求的資源來自“云”，而不是固定的有形的實體。三是高可靠性?！霸啤笔褂昧藬祿喔北救蒎e、計算節點同構可互換等措施來確保服務的高可靠性。四是通用性。云計算不針對特定的應用，在“云”的支撐下可以產生千變萬化的應用。五是高可擴展性?！霸啤钡囊幠？梢詣討B伸縮，滿足應用和用戶規模增長的需要。六是按需服務。“云”是一個龐大的“資源池”，用戶可按需購買使用。七是極其廉價?！霸啤辈捎米詣踊惺焦芾?，降低了日益高昂的數據中心管理成本，增強通用性，大幅提高了資源的利用率。

二、物聯網技術

“物聯網”是將各種信息傳感設備與互聯網結合起來而形成的一個巨大網絡，其目的是讓所有的物品都與網絡連接在一起，系統可自動、實時地對物體進行識別、定位、跟蹤、監控并觸發相應事件。

（一）基本概念

所謂物聯網，就是在計算機互聯網的基礎上，利用無線數據通信等技術，構造一個覆蓋萬事萬物的網絡，以實現物品的自動識別和信息的互聯互通?！拔锫摼W”的概念一經提出，立即受到世界各國的廣泛關注，在需求和研發的相互推動下，迅速熱遍全球。目前，IBM提出的“智慧地球”戰略已經正式提升為美國的國家戰略，并希望通過物聯網技術，能掀起如當年“信息高速公路”戰略一樣的科技和經濟浪潮，繼而成為管理全球的戰略工具。

（二）發展背景及其基本內涵

“物聯網”最初是以美國麻省理工學院自動識別中心研究的產品電子代碼為核心，利用射頻識別、無線數據通信等技術，基于計算機互聯網構造的一個覆蓋全球的實物互聯網。物聯網就是將各種信息傳感設備及裝置與互聯網結合起來而形成的一個巨大網絡，它使所有物品都與網絡連接在一起。物聯網的實質就是利用射頻自動識別技術，通過計算機互聯網實現物品的自動識別以及信息的互聯與共享。

物聯網是繼計算機、互聯網以及移動通信網絡之后全球信息產業的第三次浪潮，物聯網把信息技術充分應用于各個領域，通過把感應器安裝在設備與裝置上，組成一個龐大的物聯網。這個巨大的網絡組織通過互聯網，使人們能夠對處于龐大網絡中的人與設備的運轉情況實施監控，實現對管控對象的智能化與精確化的管理。物聯網是一項十分復雜的技術，必須建立起龐大的信息網絡。這個巨大而龐雜的網絡建設涉及到社會的方方面面，蘊含著巨大的發展潛力，對經濟社會發展具有極其重要的作用。

（三）本質特性

本世紀初，歐盟發布的一份物聯網項目戰略研究議程稱，物聯網將是未來互聯網不可分割的重要組成部分，是一個動態的全球網絡架構，物聯網具有以下三個方面的特性：一是物聯網并非互聯網的延伸，物聯網建立在特有基礎設施上，是一個獨立的新系統，但不可否認的是，物聯網的部分基礎設施必須依存于互聯網當中；二是物聯網具有信息技術的共性，將隨著新的業務的不斷出現需不斷發展；三是物聯網與互聯網一樣，包括多種不同的通信模式。

（四）對經濟社會發展的影響

物聯網的出現和發展極大地推動了社會生產力的發展，同時也豐富了社會生活，促進了經濟社會的發展。一是物聯網技術的出現和發展促使社會生產方式發生了改變，在物聯網生產方式下，傳統的借助于機器生產的方式將升級為借助于強大的物聯網技術來進行生產，社會經濟結構也隨之發生深刻變革。二是物聯網技術的出現和發展促使人們的生活方式發生改變，物聯網用途十分廣泛，它的出現和發展不僅改變了社會的生產方式，同時改變了人們的生活方式。三是物聯網技術的出現和發展促使人們的生存方式發生改變，物聯網時代是一個智能化的時代，它不僅改變著信息社會的方方面面，而且還在更深層面上改變著人們的行為方式與思維模式，進而改變人們的生存方式，在一定程度上起到重塑人們對社會的認知及改變人們行為習慣的作用。

三、大數據技術

隨著以博客、社交網絡為代表的新型信息發布方式的不斷涌現，以及云計算、物聯網等高新技術的深入發展，數據正以前所未有的速度不斷地增長和積累，大數據時代悄然來到。

（一）基本概念

大數據是指規模遠遠超出傳統數據庫軟件處理能力的海量數據集合，一般包含數據采集、存儲、分析和共享系統等。之所以稱為大數據，不僅在于數據容量大，更在于通過對海量數據的交換、整合和分析，發現新知識，創造新價值。大數據作為繼云計算、物聯網之后信息技術的又一次重大突破，必將促使人們生產生活方式以及經濟社會發展發生重大改變。

從經濟社會建設指導看，大數據是促進經濟社會轉型發展的“新引擎”，從經濟社會發展需要看，大數據是推動經濟社會創新發展的“助力器”，從推進經濟社會發展作用看，大數據是實現精細管理的“壓艙石”。因此，加強大數據建設，從中分析和挖掘出推動經濟社會發展的特點規律，促進人們認知水平和管理者的戰略思維層次提高，是在新的起點上推動經濟社會創新發展的必然選擇。

（二）基本內涵

在大數據概念產生的初期，人們對大數據的理解和認識主要從數據規模出發，但隨著信息技術的發展，人們對大數據的解釋也不斷發生變化。大數據的概念之所以會發生變化，是因為數據量的巨大并不是大數據的唯一特征，大數據的海量數據、大規模數據等概念只是著眼于數據規模本身，沒有充分反映數據處理及其應用。因此，大數據并不僅僅是在規模數據的集合，而是集數據對象、技術與應用三者于一身的共同體。

（三）對經濟社會發展的影響

在當今經濟社會中，大數據是資本資源、人力資源和自然資源之外的第四種生產要素。大數據時代，誰擁有大數據的規模及其處理、應用能力，誰就能夠贏得發展先機和競爭的主動權。一是大數據的開發應用能夠催生新的產業形態。大數據廣泛涉及到交通、教育、醫療、衛生等社會公共領域和環保、制造、科研生產等領域，蘊藏著巨大的產業成長潛能與發展空間，大數據的開發應用會催生新的產業形態并帶動一系列新興產業的發展，衍生出新的產業形態。二是大數據的開發應用能夠產生巨大的經濟效益。大數據的開發應用不僅能夠催生新的產業形態，而且能夠為經濟社會發展創造重要價值，產生巨大的經濟和社會效益。三是大數據的開發應用能夠提高社會治理水平，有效提升政府管理與服務效率。

四、互聯網+技術

“互聯網+”是互聯網思維深化發展與實踐的成果，互聯網的出現不但推動了社會的進步，而且促使經濟社會的發展不斷發生新的變化。因此，從某種意義上講，“互聯網+”正引領人們走向一個嶄新的時代。

（一）基本含義

所謂“互聯網+”，就是用互聯互通的方式提高經濟社會運行效率，以互聯網為紐帶，以網絡思維為基礎，結合生產、生活等經濟社會運行的各個方面，革新傳統產業，推動新興行業。形成更廣泛的以互聯網為基礎設施和創新要素的經濟社會發展新形態。

（二）支撐條件

網絡技術是“互聯網+”最基本的支撐條件，作為“互聯網+”的創新基點，網絡技術呈現出不同以往的特征。例如，網絡信息海量化、云計算常態化、互聯網演進持續化、互聯網移動化等等。如何適應“互聯網+”發展趨勢與要求，充分發揮互聯網的規模優勢和應用優勢，推動互聯網由消費領域向生產領域拓展，加速提升產業發展水平，切實增強創新能力，構筑經濟社會發展新優勢和新動能成為“互聯網+”發展面臨的挑戰。

（三）與經濟社會發展的關系

當前，以物聯網、云計算 、大數據和人工智能技術等為代表的新一代信息技術不斷取得突破，創新應用風起云涌，催生新興產業快速發展。特別是“互聯網+”技術與經濟社會的融合不斷深入，推動著各行各業的升級轉型，人類的經濟生產和社會生活方式正在發生深刻變革?！盎ヂ摼W+”在經濟社會諸多領域的廣泛應用，為其與不同領域的深度融合打下了堅實的基礎，“互聯網+”已經成為經濟社會發展的新引擎，推動經濟社會發展從要素驅動向創新驅動發展。

五、3D打印技術

3D打印技術作為第三次工業革命的代表性技術之一，越來越受到世界各國的關注。美國《時代》周刊將3D打印技術列為“美國十大增長最快的工業”。

（一）本質

3D打印技術又叫“添加制造”技術，也稱增材制造或增量制造。3D打印技術是指通過連續物理層疊加，逐層增加材料來生成三維實體的技術，與傳統的材料加工技術不同，因此稱之為“添加制造”技術。作為一種綜合性應用技術，3D打印技術綜合了數學建模技術、機電控制技術、信息技術、材料科學與化學等諸多方面的前沿技術，具有很高的科技含量。

（二）對經濟社會發展的影響

作為一種新興的先進信息技術，3D打印技術在極大改變人們生產生活方式的同時，對傳統制造業也將產生廣泛而深刻的影響。一是使制造工藝發生深刻變革。3D打印技術改變了通過對原材料進行生產的加工模式，大大節省了材料和生產時間。二是帶動制造技術實現重大飛躍。3D打印技術融合了激光技術、控制、網絡以及材料科學等諸多方面技術和知識的高新技術，隨著3D打印技術的深入發展，將有力推動新材料技術和智能制造技術實現質的飛躍。三是使工業制造發生革命性變化，促進產品生產向個性化轉變。

（三）未來發展趨勢

隨著3D打印技術和商業應用的發展，產品大批量的個性化的定制將成為重要的生產模式。與此同時，隨著智能制造的進一步發展成熟，新的信息技術、控制技術、新材料技術以及人工智能技術等不斷發展，3D打印技術也將在經濟社會中扮演更加重要的角色。未來，3D打印技術的發展將體現精密化、智能化、通用化以及便捷化等主要趨勢。

六、4D打印技術

4D打印技術是將3D打印的基礎材料擴展到智能材料的產物。由于采用了智能材料，4D打印的對象可以隨時間和外界環境的變化自動變形，其應用將在軍事、醫療、電子等領域產生深遠影響。

（一）由來

2014年5月，美國大西洋理事會發布了題為《下一個浪潮：4D打印與可編程物質世界》的報告，對4D打印技術的優勢、現狀及發展前景等進行了闡述。該報告認為，4D打印技術是一項全新的顛覆性技術，將會對社會和經濟產生深遠影響。

4D打印技術是對3D打印技術的進一步拓展，它的創新之處在于以“可編程物質”作為原材料，然后用3D打印技術制造出各類實物產品。其中，“可編程物質”是一種具有自我塑造能力的物質，它的形狀、密度、光學特性、電磁特性等物理性質能夠按預先設定的方式進行改變。

美國對4D打印技術研究較早。2007年，美國國防高級研究計劃局就啟動了一些項目，旨在研究可收縮的微型機器人和“可編程物質”。2009年，該項目第一階段研究完成，在理論上成功驗證了宏觀的三維固態物體可以由一些介于宏觀和微觀之間的中尺寸微粒構造而成，并具備自我塑造能力。隨后，美國國防高級研究計劃局發布《實現可編程物質》報告，制定了相應的計劃，用于指導軍用微型機器人的研發。

（二）基本原理

利用4D打印技術進行制造一般有兩種形式：一種是組成該物品的各部分連接在一起，可自行變換組裝成一個完整的結構；另一種是該物品直接由三維像素組成。三維像素是一種基于體積的像素，是“可編程物質”的基本單元，與平面像素類似，它既可以聚集形成更大的“可編程物質”，也可以由“可編程物質”分解而成。

（三）發展

4D打印技術還處于研發階段，正在探索大規模應用的可能。該技術目前只能打印自動變形的條狀物體，其下一步的研究目標是打印片狀物體，然后才是結構更加復雜的物體。

2013年9月，美國陸軍同時在三所大學投資用于開發4D打印技術，目的是創建一種可以改變織物結構的材料，開發自適應偽裝的作戰服。2015年1月，由美國“神經系統”設計工作室制作的全球首件4D打印連衣裙問世，其最大的特點在于，即便在運動中也會時刻貼合穿戴者的身體。這款連衣裙是根據4D打印“運動學連衣裙”的概念制作的，總計3212個零件被4709個接環連接在一起，以保證其柔軟度和靈活性，堪稱為模特量身定制。

（四）應用前景

歷史上有很多發明引發了技術革命，如無線電和互聯網等，4D打印技術的逐步應用也有望帶來重大影響。美國麻省理工學院自組裝實驗室的斯凱拉?蒂比茨教授認為，4D打印技術可以讓物體實現在地下管道等難以接觸到的地方進行自我組裝，將來還會應用到家具制造、汽車生產甚至是建筑等領域。

此外，4D打印技術還具有很高的軍用價值。目前，美國陸軍和海軍正在研制功能更強大的4D打印系統，用于在戰場上即時打印出所需的武器系統和零部件，從而搶奪戰機并節約時間和成本。

除了打印武器裝備零部件和維修工具外，美軍還希望利用4D打印技術制造出可自動調節溫度的作戰服、可自我變形提升飛機性能的機翼、可用于修復受損裝備的自我修復材料、可用于信息安全的自行分解材料等。據分析，4D打印技術的終極目標是制造可以變形的機器人。

南京郵電大學教育技術學院）