信息科学发展与产业化展望与反思

20世纪末，随着集成电路的高速发展，信息科学特别是通信和互联网迎来了蓬勃发展。信息科学和生命科学是过去50年里发展最快的两门学科。生命科学的每次发展都离不开工程技术的发展。例如，没有显微镜就没有微生物学，没有CT、磁共振成像（MRI）设备就没有无创影像学。随着人工智能、大数据、5G网络的发展，以及基因组学、蛋白质组学、代谢组学、转录组学等生物学的迅猛发展，信息科学与生命科学的结合将是一个机遇，也是今后发展的一个必然方向。信息科学今后发展的方向之一是集成电路和生物医学的交叉，如发展与集成电路相关的掌上实验室芯片。

因为很多生物芯片的制作工艺和半导体制作的工艺是相通的，所以集成电路的制作工艺（如湿法刻蚀、干法刻蚀、等离子刻蚀等）可以应用在生物掌上实验室的芯片设计上。生物芯片可用于疾病的快速诊断和药物开发。例如，针对病毒，生物芯片可以像测血糖一样提供随时随地便携核酸检测。通过模拟体内微环境，检测抗病毒药物的有效性，将大大缩短药物开发的周期和成本。信息科学今后发展的另一个方向是生物传感器和大数据分析。具体而言，就是发展与电路设计相关的可穿戴生物传感器，以及与计算机相关的大数据分析。目前，生物医用大数据分析存在的问题是网上数据的质量无法保证，如数据的出处、对应患者的信息都无法准确获取。可穿戴生物传感器可以采集实时数据，个体化数据的采集通过云计算进行电子存档，数据的出处、对应患者的信息都有据可查。当然，设计芯片／传感器的知识产权保护和所采集数据的安全性也不容忽视。未来，信息科学的一个重要研究课题将是开发信息安全技术。目前，我们正在进行硬件自毁的研究，当芯片受到入侵时，可以自动消除存储的信息和破坏芯片的布线结构。

随着半导体晶体管制作工艺达到纳米工艺的极限，我们必须反思今后信息科学的发展和产业化的出路。我认为，“科研”和“创新”不可混为一谈，科研不等于创新。以发明便利贴闻名世界的3M公司的杰弗里•尼科尔森（GeoffreyNicholson）博士曾经说过，“科研是将金钱转换为知识的过程”，而“创新则是将知识转换为金钱的过程”。例如，世界著名的贝尔实验室擅长将“科研”转换为“知识”，第一部手机、Unix操作系统、第一个晶体管、第一条光纤都出自贝尔实验室，有7项诺贝尔奖与贝尔实验室有直接或间接的关系。但是，贝尔实验室在将“知识”转换为“金钱”方面就要逊色很多。20世纪末，美国政府为了防止产业垄断，把AT&T公司拆分，作为AT&T公司研发部门的贝尔实验室也被拆分，大部分变成朗讯公司的一部分。

后来，朗讯公司的股票大涨，领导层花重金错误地收购了一些小公司，以为通过收购就可以提高公司创新能力，结果在路由器方面大大落后于思科公司。随着21世纪初信息产业泡沫破灭，朗讯公司和贝尔实验室轰然倒台，股票价格从70多美元降为1美元以下。由此可见，科研和创新两者没有必然联系。对科研项目的投入，不一定能有产出。国内一些风险投资公司要的是技术可以马上变现，但那是华尔街基金管理公司将钱变钱的把戏。将“知识”转换为“金钱”是需要时间和积累的。此外，培养“好奇心”也非常重要。婴儿出生时对周围的环境充满好奇，正是这样的好奇心，驱动人类不断地创新。老调重弹，我们现行的“死读书，读死书”的教育方法要修改。作为教育工作者，我们要鼓励学生能挑战书本知识，要有“突发奇想”。

作者：陈颉 单位：国际电气与电子工程师协会会士