三 信息技术的未来发展趋势

科学技术发展有其自身的规律。20世纪20年代，苏联经济学家康德拉季耶夫在分析了西方各国经济的大量统计数据后发现：从1789年开始，资本主义国家的经济发展经历了三次以50～60年为周期的长波，各次长波分别与蒸汽机、电力、铁路等重大技术革命联系在一起。但许多学者认为，自18世纪末以来人类社会已经历了四次经济长波（长波周期有缩短的趋势），目前处在第五波。

经济长波理论的实质就是一群革命性技术的消化吸收过程。当一项技术已经普及并进入大规模应用阶段时，由于各种工业标准与平台的建立，会形成较固定的技术路径依赖，主要的创新活动就会变成渐进创新或工艺创新。目前，电子技术、计算机技术正在进入广泛普及阶段，也就意味着进入了新的重大科学技术突破的酝酿期。信息科学技术的作用在于替代与放大人的脑力活动而不是体力活动，可能存在与过去不同的发展规律。但是，一项革命性技术（包括信息技术）对社会的推动作用总是有限的，渐进式的技术改良对经济发展的作用更小。而人类的需求是没有止境的，强烈的需求必将促使在爆发第一次信息技术革命几十年后，再次出现重大科学技术突破。上一次信息技术创新的高峰期出现在20世纪40年代，已经过去了60年以上（80年代曾有过小的高峰），现在已有大量的知识积累，按照长波规律进行推测，21世纪20～30年代可能出现基本创新的高峰。

20世纪后半叶是以信息技术发明和技术创新为标志的时代，预计21世纪上半叶将兴起一场以高性能计算和仿真、网络科学、智能科学、计算思维为特征的信息科学革命。2020～2030年，芯片、计算机、互联网、存储器等都将发生革命性的变化，信息科学的突破可能会使21世纪下半叶出现一场新的信息技术革命。

集成电路和技术设备的能源消耗也将得到技术上的突破。单个开关一次0-1变换理论上只消耗KTln2能量（K是波尔兹曼常数1.38 × 10 -23, T是绝对温度），而现在的芯片中一个晶体管一次开关的功耗远大于106KT，至少相差100万倍，节能的余地很大。目前一个系统中可能有超过1015个开关，这些开关应如何控制才能实现能耗最小化是一个十分复杂的理论问题，而不只是简单地宏观控制时钟和电源。从本质上讲，能量的消耗是由于熵的减少，如果能实现可逆计算，就可能从根本上解决巨大功耗问题，建立功耗复杂性理论，这就涉及计算模型问题。