信息科學(xué)發(fā)展與產(chǎn)業(yè)化展望與反思

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20世紀(jì)末，隨著集成電路的高速發(fā)展，信息科學(xué)特別是通信和互聯(lián)網(wǎng)迎來了蓬勃發(fā)展。信息科學(xué)和生命科學(xué)是過去50年里發(fā)展最快的兩門學(xué)科。生命科學(xué)的每次發(fā)展都離不開工程技術(shù)的發(fā)展。例如，沒有顯微鏡就沒有微生物學(xué)，沒有CT、磁共振成像（MRI）設(shè)備就沒有無創(chuàng)影像學(xué)。隨著人工智能、大數(shù)據(jù)、5G網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，以及基因組學(xué)、蛋白質(zhì)組學(xué)、代謝組學(xué)、轉(zhuǎn)錄組學(xué)等生物學(xué)的迅猛發(fā)展，信息科學(xué)與生命科學(xué)的結(jié)合將是一個機(jī)遇，也是今后發(fā)展的一個必然方向。信息科學(xué)今后發(fā)展的方向之一是集成電路和生物醫(yī)學(xué)的交叉，如發(fā)展與集成電路相關(guān)的掌上實驗室芯片。

因為很多生物芯片的制作工藝和半導(dǎo)體制作的工藝是相通的，所以集成電路的制作工藝（如濕法刻蝕、干法刻蝕、等離子刻蝕等）可以應(yīng)用在生物掌上實驗室的芯片設(shè)計上。生物芯片可用于疾病的快速診斷和藥物開發(fā)。例如，針對病毒，生物芯片可以像測血糖一樣提供隨時隨地便攜核酸檢測。通過模擬體內(nèi)微環(huán)境，檢測抗病毒藥物的有效性，將大大縮短藥物開發(fā)的周期和成本。信息科學(xué)今后發(fā)展的另一個方向是生物傳感器和大數(shù)據(jù)分析。具體而言，就是發(fā)展與電路設(shè)計相關(guān)的可穿戴生物傳感器，以及與計算機(jī)相關(guān)的大數(shù)據(jù)分析。目前，生物醫(yī)用大數(shù)據(jù)分析存在的問題是網(wǎng)上數(shù)據(jù)的質(zhì)量無法保證，如數(shù)據(jù)的出處、對應(yīng)患者的信息都無法準(zhǔn)確獲取。可穿戴生物傳感器可以采集實時數(shù)據(jù)，個體化數(shù)據(jù)的采集通過云計算進(jìn)行電子存檔，數(shù)據(jù)的出處、對應(yīng)患者的信息都有據(jù)可查。當(dāng)然，設(shè)計芯片／傳感器的知識產(chǎn)權(quán)保護(hù)和所采集數(shù)據(jù)的安全性也不容忽視。未來，信息科學(xué)的一個重要研究課題將是開發(fā)信息安全技術(shù)。目前，我們正在進(jìn)行硬件自毀的研究，當(dāng)芯片受到入侵時，可以自動消除存儲的信息和破壞芯片的布線結(jié)構(gòu)。

隨著半導(dǎo)體晶體管制作工藝達(dá)到納米工藝的極限，我們必須反思今后信息科學(xué)的發(fā)展和產(chǎn)業(yè)化的出路。我認(rèn)為，“科研”和“創(chuàng)新”不可混為一談，科研不等于創(chuàng)新。以發(fā)明便利貼聞名世界的3M公司的杰弗里•尼科爾森（GeoffreyNicholson）博士曾經(jīng)說過，“科研是將金錢轉(zhuǎn)換為知識的過程”，而“創(chuàng)新則是將知識轉(zhuǎn)換為金錢的過程”。例如，世界著名的貝爾實驗室擅長將“科研”轉(zhuǎn)換為“知識”，第一部手機(jī)、Unix操作系統(tǒng)、第一個晶體管、第一條光纖都出自貝爾實驗室，有7項諾貝爾獎與貝爾實驗室有直接或間接的關(guān)系。但是，貝爾實驗室在將“知識”轉(zhuǎn)換為“金錢”方面就要遜色很多。20世紀(jì)末，美國政府為了防止產(chǎn)業(yè)壟斷，把AT&T公司拆分，作為AT&T公司研發(fā)部門的貝爾實驗室也被拆分，大部分變成朗訊公司的一部分。

后來，朗訊公司的股票大漲，領(lǐng)導(dǎo)層花重金錯誤地收購了一些小公司，以為通過收購就可以提高公司創(chuàng)新能力，結(jié)果在路由器方面大大落后于思科公司。隨著21世紀(jì)初信息產(chǎn)業(yè)泡沫破滅，朗訊公司和貝爾實驗室轟然倒臺，股票價格從70多美元降為1美元以下。由此可見，科研和創(chuàng)新兩者沒有必然聯(lián)系。對科研項目的投入，不一定能有產(chǎn)出。國內(nèi)一些風(fēng)險投資公司要的是技術(shù)可以馬上變現(xiàn)，但那是華爾街基金管理公司將錢變錢的把戲。將“知識”轉(zhuǎn)換為“金錢”是需要時間和積累的。此外，培養(yǎng)“好奇心”也非常重要。嬰兒出生時對周圍的環(huán)境充滿好奇，正是這樣的好奇心，驅(qū)動人類不斷地創(chuàng)新。老調(diào)重彈，我們現(xiàn)行的“死讀書，讀死書”的教育方法要修改。作為教育工作者，我們要鼓勵學(xué)生能挑戰(zhàn)書本知識，要有“突發(fā)奇想”。

作者：陳頡 單位：國際電氣與電子工程師協(xié)會會士