來源：中國計算機學會

        本年度《發(fā)展報告》的組織和策劃工作得到了CCF各專業(yè)委員會和廣大會員的大力支持與積極響應，共收到23份反映不同方向進展的報告申請。CCF學術工作委員會組織評審，遴選出具有代表性的高水平報告共14篇。本《發(fā)展報告》包含體系結構、計算機視覺、理論計算機科學、信息系統(tǒng)、網(wǎng)絡與數(shù)據(jù)通信等方向的報告，從碳中和體系結構、視覺－語言交互技術、生物信息學組合優(yōu)化、新一代知識圖譜信息系統(tǒng)、Sketch驅動的網(wǎng)絡測量等多角度闡述了不斷創(chuàng)新的主題，詳細介紹了相應研究方向的現(xiàn)狀、國內研究進展、國內外研究進展對比、發(fā)展趨勢以及各自的創(chuàng)新見解等。以下是《發(fā)展報告》中各篇文章的摘要內容：

【1】碳中和體系結構關鍵技術與系統(tǒng)研究發(fā)展報告——CCF體系結構專業(yè)委員會

作者：徐子晨、李超、劉方明、陳全、冷靜文、鄭文立、杜子東、沈立、王玉皞

        “碳中和”戰(zhàn)略是影響我國未來40年經(jīng)濟發(fā)展的重要戰(zhàn)略。如何有效地降低信息產(chǎn)業(yè)中的碳排量，并利用計算任務的敏捷性，達成計算方法賦能其他產(chǎn)業(yè)碳中和的目標，是亟待解決的計算關鍵技術。為解決這個問題，本文對面向碳中和的體系結構關鍵技術與系統(tǒng)研究進行分析與綜述。通過對碳足跡量化方法、低碳體系結構設計與實現(xiàn)，以及面向碳中和的基礎系統(tǒng)軟件與裝備等方向的調研，凸顯了過去十年，特別是近三年碳中和計算領域中的突出工作和主要攻關方向。在眾多科研成果中，著重描述、分析和研究了相關方向內的典型案例，并提出該方向的愿景、挑戰(zhàn)與趨勢。經(jīng)調研發(fā)現(xiàn)，中國在碳中和計算的整體基礎軟件及器件研究方面方興未艾，亟須進一步擴大在碳中和計算上的相關研究支待，向碳中和的產(chǎn)業(yè)目標加速邁進。

【2】智能感知的邊緣計算芯片的研究進展與發(fā)展趨勢——CCF集成電路設計專業(yè)組

作者：余浩、喬飛、毛偉、劉哲宇、李欽、許晗、劉定邦、李書瑋

        近年來，人工智能逐漸從一場技術革命走向產(chǎn)業(yè)落地，而邊緣智能一直是實現(xiàn)人工智能落地應用的關鍵。當前邊緣計算芯片研究的三個主要問題是：感算共融架構的一體化處理問題、深度神經(jīng)網(wǎng)絡的簡化優(yōu)化問題與深度神經(jīng)網(wǎng)絡加速器架構低能效問題。本文將從這三個問題入手進行闡述，總結近年來國內外相關研究進展，并對國內外研究現(xiàn)狀進行分析與比較，針對目前業(yè)內可行性方向給出發(fā)展趨勢的總結與展望。

【3】眾測理論與方法的研究進展與趨勢——CCF容錯計算專業(yè)委員會

作者：黃松、王崇駿、陳振宇、史涯晴、劉雯、鄭長友、吳開舜、陳浩、劉哲、張杰、李玉瑩、蔣力、孫金磊、陽真、黃一帆

        眾測是一種基于眾包模式進行信息產(chǎn)品測試的新型服務模式，其依托互聯(lián)網(wǎng)，采用分布、協(xié)作的方式開展測試，可協(xié)同測試需求和測試資源，聚合形成規(guī)模效益，具有典型的共享經(jīng)濟特征，其變革了傳統(tǒng)的測試服務模式，得到了學術界和工業(yè)界廣泛的關注。本文系統(tǒng)地講述了近年來軟件眾測領域國內外研究的學術文獻以及工業(yè)界實踐進展：①從學術研究主題演變、眾測的基本工作流程與服務模式，給出眾測的基本概念；②圍繞眾測理論與方法，從眾測的激勵機制、協(xié)同機制、信任機制、質量評估技術和測試技術五個方面分析并總結了學術界國內外研究現(xiàn)狀；③從測試領域、測試類型、測試對象、交付時間、眾測人員的招募方式、報酬計算機制、能力提升機制等方面分析對比了當前應用最廣泛的10個眾測服務平臺；④探討了眾測的未來發(fā)展趨勢、機遇和挑戰(zhàn)。

【4】安全攸關系統(tǒng)的領域建模與形式化驗證方法的研究進展與趨勢——CCF抗惡劣環(huán)境計算機專業(yè)委員會

作者：馬殿富、牛文生、程勝、馬中、宋富、羅杰、葛寧、陸平、牟明、王闖、邱化強、唐憶濱、戴新發(fā)

        本文從安全攸關軟件系統(tǒng)的領域建模方法和形式化驗證兩個方面出發(fā)，對領域建模語言設計，安全攸關軟件系統(tǒng)的需求、架構設計和詳細設計建模的研究和應用進展進行了分析，對形式化驗證方法在操作系統(tǒng)、CPU、編譯器和軟件模型四個層面上的研究進展和發(fā)展趨勢進行了分析，并提出了未來可能的研究方向。同時，本文也對領域建模和形式化驗證方法在我國航空、航天、航海三個領域的應用現(xiàn)狀進行了調研分析，整理了這些領域未來的需求，并提出了發(fā)展建議。

【5】視覺－語言交互技術的研究進展與發(fā)展趨勢——CCF計算機視覺專業(yè)委員會

作者：牛凱、黃巖、王鵬

        視覺－語言交互技術研究是近年來蓬勃發(fā)展的新興交叉研究方向，主要關注在對視覺領域的目標、行為、關系等基礎內容識別理解的基礎上，將其與語言模態(tài)數(shù)據(jù)進行跨模態(tài)的語義對齊、轉換、檢索等交互行為的研究，屬于人工智能領域的前沿方向，在智能安防、智能家居、自動駕駛、娛樂和教育等諸多領域均具有廣闊的應用前景，吸引了學術界和工業(yè)界的廣泛關注。本文旨在針對視覺－語言交互技術的發(fā)展進行研究綜述及未來趨勢分析。首先，介紹視覺－語言交互研究中近年來值得關注的若干關鍵技術方向，主要包括注意機制方法、特征融合方法、圖方法、模塊化方法、遷移學習方法、生成式方法、因果分析方法等，重點論述其方法特點和適用場景。其次，對該領域中代表性的研究任務進行介紹，主要包括跨模態(tài)檢索、指稱表達、視覺推理、視覺問答與對話、視覺－語言導航、視覺－語言跨模態(tài)生成、大規(guī)模視覺－語言預訓練任務等，對其任務定義及特點、數(shù)據(jù)集、評測指標、國內外研究進展等進行論述及概括總結。最后，對視覺－語言交互技術的國內外研究進展進行深入比較分析，并對該方向未來發(fā)展的趨勢進行討論和展望。

【6】中國計算機教育發(fā)展報告——CCF教育專業(yè)委員會

作者：蔣宗禮、魏曉輝、秦磊華、張莉、黃嵐、董開坤

        本文分綜述、計算機類專業(yè)教育、計算機學科建設與研究生教育、社會團體及教學研究與交流4篇，分析了當前我國計算機教育的發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢。具體討論了本科專業(yè)的內涵、設置、專業(yè)點布局和人才培養(yǎng)國家標準，以及校企協(xié)同、卓越工程師培養(yǎng)、拔尖創(chuàng)新人才培養(yǎng)、新工科建設、一流專業(yè)建設、工程教育專業(yè)認證對專業(yè)建設的推動作用、本科生解決復雜工程問題能力、系統(tǒng)能力的培養(yǎng)、優(yōu)秀教材與一流課程建設、教學方法改革；研究生培養(yǎng)基本目標、學科劃分、學科授權點布局和建設成效，博士研究生、工學碩士研究生和工程碩士研究生的社會需求、培養(yǎng)模式、培養(yǎng)規(guī)模和新形勢下的新要求；以及計算機教育相關的組織和社會活動；強調了本科生和研究生培養(yǎng)走內涵式發(fā)展之路的基本趨勢，展現(xiàn)了我國計算機相關的教育組織和社會團體對推動我國計算機教育發(fā)展的作用。

【7】Sketch驅動的網(wǎng)絡被動測量研究進展與趨勢——CCF網(wǎng)絡與數(shù)據(jù)通信專業(yè)委員會

作者：郭得科、羅來龍、王興偉、李尚森

        網(wǎng)絡被動測量重點關注探測網(wǎng)絡流量不同粒度的信息，進而支待如網(wǎng)絡管理、網(wǎng)絡運維、網(wǎng)絡安全等上層決策和應用。因為網(wǎng)絡流量存在規(guī)模大、傳輸快以及難預測等特點，被動測量節(jié)點廣泛采用Sketch數(shù)據(jù)摘要方法來近似記錄需觀測流量的基數(shù)等特征。具體而言，各個被動測量節(jié)點獨立維護由多個計數(shù)器數(shù)組構成的Sketch數(shù)據(jù)結構，通過哈希函數(shù)實現(xiàn)每條數(shù)據(jù)流到計數(shù)器數(shù)組的映射，進而更新對應計數(shù)器的值。管理節(jié)點會周期性從各個測量節(jié)點匯聚Sketch結果，從全局層面獲得數(shù)據(jù)流的統(tǒng)計信息。近年來，國內外大量研究工作關注重新設計和優(yōu)化Sketch數(shù)據(jù)結構來優(yōu)化網(wǎng)絡被動測量的整體性能，在很多方面取得了重要進展，但國內外文獻缺乏基于Sketch網(wǎng)絡測量的系統(tǒng)性分析和總結。本文介紹了Sketch驅動的網(wǎng)絡被動測量基本原理，以及面向網(wǎng)絡測量的Sketch設計和優(yōu)化策略等。在總結分析現(xiàn)有工作的基礎上，對相關發(fā)展趨勢進行了展望。

【8】新一代知識圖譜信息系統(tǒng)的研究進展與趨勢——CCF信息系統(tǒng)專業(yè)委員會

作者：王昊奮、王萌、李博涵、趙翔、王鑫

        近年來，國內外在基于知識圖譜的信息系統(tǒng)技術理論方面取得了一定進展，以信息系統(tǒng)為載體的知識圖譜典型應用（包括智能問答、推薦系統(tǒng)、個人助手等），也逐漸走進各個行業(yè)領域。然而，在大數(shù)據(jù)環(huán)境和新基建背景下，數(shù)據(jù)對象和交互方式的日益豐富和變化，對新一代知識圖譜信息系統(tǒng)在基礎理論、體系架構、關鍵技術以及服務應用方面提出了新的需求，帶來了新的挑戰(zhàn)。本文將綜述國內外知識圖譜新一代信息系統(tǒng)的研究發(fā)展現(xiàn)狀，對國內外研究的最新進展進行歸納、比較和分析，并結合國家發(fā)展戰(zhàn)略和重大應用需求，選取與我國國計民生密切相關的多個領域，從微服務到典型應用分析總結新一代知識圖譜信息系統(tǒng)的行業(yè)進展。最后，就未來的技術挑戰(zhàn)和研究方向進行展望。

【9】虛擬形象合成的研究進展與趨勢——CCF語音對話與聽覺專業(yè)委員會

作者：吳昊哲、吳志勇、孟凡博、葉梓杰、梁翔宇、陳偉、賈珈

        虛擬形象合成技術旨在對特定人物合成擬人化、真實感、多模態(tài)的音視頻。因其廣泛的應用前景，虛擬形象合成技術近年來得到了學術界與工業(yè)界的廣泛關注。本文將從工業(yè)應用與學術研究兩個視角，介紹虛擬形象合成的技術路線，調研國內外研究進展，分析虛擬形象合成所蘊含的科學問題，對目前研究的難點與瓶頸做出總結，并對該項技術的未來方向做出展望。虛擬形象合成技術作為計算機視覺、計算機圖形學、語音信號處理等多個方向的交叉學科，技術路線龐雜，合成方法多樣。整體而言，我們將虛擬形象合成的技術路線拆解為4個不同的科學問題：①人臉與人體動作的低維表征；②虛擬形象的真實感渲染；③語音驅動的面部動作合成；④擬人化的跨模態(tài)肢體動作合成。本文將系統(tǒng)性地總結這4個科學問題的研究現(xiàn)狀，剖析已有方法的特點，分析這些問題目前所面臨的挑戰(zhàn)。以此為基礎，從不同的應用場景，對虛擬形象合成技術做出展望。虛擬形象合成技術在人機交互、影視娛樂、遠程辦公等領域有著強大的應用前景，希望本文所提出的展望和建議，能夠對未來虛擬形象合成技術提供一些指導和參考。

【10】衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)的研究進展與趨勢——CCF互聯(lián)網(wǎng)專業(yè)委員會

作者：趙寶康、李賀武、賴澤祺、李元杰、畢遠國、許昱瑋

        衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)是指利用大量中低軌道衛(wèi)星構成的衛(wèi)星星座、用戶接入終端及其配套地面網(wǎng)絡基礎設施等構成的一種新的網(wǎng)絡形態(tài)，主要用于為陸?？仗旄黝愑脩籼峁┤蛉珪r全域的網(wǎng)絡接入服務，被廣泛認為是未來6G網(wǎng)絡的重要組成部分。近年來，衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)技術與產(chǎn)業(yè)蓬勃發(fā)展，美國SpaceX星鏈、歐洲OneWeb等新一代衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)星座已進入部署試用階段，我國也首次將衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)建設納入新基建，衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)已成為國際網(wǎng)絡領域競爭的焦點。本文將對衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)的星座路由、傳輸優(yōu)化、編址尋址、移動性管理、網(wǎng)絡安全等核心關鍵技術進行梳理總結，并對未來發(fā)展進行展望。

【11】邊緣計算的研究進展與發(fā)展趨勢——CCF分布式計算與系統(tǒng)專業(yè)委員會

作者：郭得科、曾德澤、徐子川、屈志昊、彭曉暉、周知、張星洲、唐國明、陳旭、葉保留

        邊緣計算利用網(wǎng)絡邊緣的算力設備承載各類服務，相較于傳統(tǒng)云計算，在時延與帶寬等方面均具有顯著優(yōu)勢，因而可與云計算形成差異化優(yōu)勢互補。然而，由于邊緣設備廣分布、高異構、弱算力等特征，如何將其與云計算、終端設備有機構成“云－邊－端＂融合系統(tǒng)，高效協(xié)同地提供算力支撐成為學術界和產(chǎn)業(yè)界廣泛關注的熱點。在此基礎上，邊緣應用的開發(fā)運維以及相應的資源分配與任務編排調度也是邊緣計算發(fā)展面臨的關鍵瓶頸。特別地，具有強計算、高帶寬、低時延需求的大量智能應用將被部署于邊緣計算基礎設施上。然而，與之相對的是邊緣計算設備相對有限的算力，因此，機器學習技術與邊緣計算的適應性融合也是近年來國內外廣泛關注的熱點。與此同時，邊緣設備的算力資源受限、所處網(wǎng)絡環(huán)境復雜等特點也為邊緣計算安全帶來了全新挑戰(zhàn)。為此，本文系統(tǒng)地從計算架構、資源調度、邊緣智能、邊緣安全等角度梳理了邊緣計算發(fā)展所面臨的主要挑戰(zhàn)以及國內外的研究現(xiàn)狀。在綜合分析現(xiàn)有工作的基礎上，對邊緣計算的未來重要發(fā)展趨勢進行了展望。

【12】跨媒體智能關聯(lián)分析與語義理解理論和技術的研究進展——CCF多媒體專業(yè)委員會

作者：于俊清、王鑫、劉偲、況琨、張新峰、宋子愷

        報告深入分析了跨媒體智能關聯(lián)分析與語義理解理論與技術最新的研究進展，包括多模態(tài)數(shù)據(jù)的統(tǒng)一表達、知識引導的數(shù)據(jù)融合、跨媒體關聯(lián)分析、基于知識圖譜的跨媒體表征技術以及面向多模態(tài)的智能應用。多模態(tài)數(shù)據(jù)的統(tǒng)一表達和知識引導的數(shù)據(jù)融合是對跨媒體信息進行分析推理的先決條件，利用多模態(tài)信息間的語義一致性，剔除模態(tài)間的冗余信息，通過跨模態(tài)相互轉換來實現(xiàn)跨媒體信息的統(tǒng)一表達，融合來自不同模態(tài)的信息，從而使多模態(tài)分析的方法能夠優(yōu)于原來的僅利用單個模態(tài)信息的方法，以學習更全面的特征表示?？缑襟w關聯(lián)分析立足于圖像語言、視頻語言以及音視頻語言的跨模態(tài)關聯(lián)分析與理解技術，旨在彌合視覺、聽覺以及語言之間的語義鴻溝，充分建立不同模態(tài)間的語義關聯(lián)。基于知識圖譜的跨媒體表征技術，通過引入構建跨媒體的知識圖譜，從跨媒體知識圖譜構建、跨媒體知識圖譜嵌入以及跨媒體知識推理三個方面展開研究，增強跨媒體數(shù)據(jù)表征的可靠性，并提升

        后續(xù)推理任務的分析效率和準確性。隨著跨模態(tài)分析技術的快速發(fā)展，面向多模態(tài)的智能應用得到了更多技術支撐，報告依據(jù)智能應用所需要的領域知識，選取了多模態(tài)視覺問答、多模式視頻摘要、多模式視覺模式挖掘、多模式推薦、跨模態(tài)智能推理和跨模態(tài)醫(yī)學圖像預測等跨模態(tài)應用實例，梳理了它們在多模態(tài)數(shù)據(jù)融合以及跨媒體分析推理方面的研究進展。依據(jù)現(xiàn)有理論和技術的現(xiàn)狀，對未來跨媒體領域的發(fā)展趨勢和研究方向進行了展望。

【13】群智建模仿真與演化計算的研究進展和趨勢——CCF協(xié)同計算專業(yè)委員會&CCF計算機輔助設計與圖形學專業(yè)委員會

作者：陳偉能、盧暾、蔣嶷川、湯庸、王華、李超超、徐明亮

        群體智能指的是群體聚集產(chǎn)生的各種智慧，其思想最初源于對自然界中社會性生物群體智能行為的模擬。群體生物通過分工合作、相互協(xié)調、協(xié)同演化等行為，可涌現(xiàn)出整體性的智能行為，完成復雜任務，具有高度的自組織、自適應、自學習能力。受此啟發(fā)，國內外學者運用數(shù)學和計算機等工具對群體智能行為進行模擬，從不同角度發(fā)展出了一系列群體智能涌現(xiàn)與演化的機理和模型。近年來，隨著互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，人類社會基于物聯(lián)網(wǎng)的群智協(xié)同和演化現(xiàn)象進一步拓寬了群智演化計算的范疇，呈現(xiàn)出廣闊的應用前景，也對群智演化的理論模型和應用提出了新挑戰(zhàn)。2017年，我國《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》明確將群體智能列為需重點發(fā)展的人工智能理論與技術方向之一。本文將從簡單生物個體以及人類社會群體等不同視角，從群智演化協(xié)作的模型和機理、群智演化協(xié)作的組織結構、群智演化協(xié)同決策及群智演化協(xié)同計算的應用等角度，總結群智演化計算的主要研究問題，對國內外的最新研究進展進行綜述和對比分析，并對該方向未來的發(fā)展趨勢和主要科學問題進行展望。

【14】生物信息學組合問題算法及其計算復雜性——CCF理論計算機科學專業(yè)委員會

作者：朱大銘、李昂生、王建新、姜海濤、馮啟龍

        隨著基因組測序技術、蛋白質鑒定技術等生物信息獲取技術的進步，組學數(shù)據(jù)類型越來越多，規(guī)模也在急速增長。生物信息學研究面臨越來越嚴峻的挑戰(zhàn)。在生物信息學發(fā)生發(fā)展過程中，算法始終扮演著支撐該學科發(fā)展進步的角色。以組合問題模型表達生物信息學的計算需求，設計解答生物信息學組合問題的算法，論證生物信息學組合問題的計算復雜性，逐漸成為理論計算機科學的一個代表性分支。本文介紹生物信息學發(fā)生發(fā)展過程中出現(xiàn)的典型組合優(yōu)化問題，解答它們的典型算法，以及這些問題的計算復雜性研究進展。組合優(yōu)化問題求解，從組學數(shù)據(jù)中發(fā)現(xiàn)或輔助發(fā)現(xiàn)生命科學規(guī)律，對于提高人們的健康水平，改善生活質量，具有重要作用。生物信息學組合優(yōu)化問題的算法和計算復雜性新進展，也推動了并會繼續(xù)推動理論計算機科學研究的進步。

        未來智能實驗室的主要工作包括：建立AI智能系統(tǒng)智商評測體系，開展世界人工智能智商評測；開展互聯(lián)網(wǎng)（城市）大腦研究計劃，構建互聯(lián)網(wǎng)（城市）大腦技術和企業(yè)圖譜，為提升企業(yè)，行業(yè)與城市的智能水平服務。每日推薦范圍未來科技發(fā)展趨勢的學習型文章。目前線上平臺已收藏上千篇精華前沿科技文章和報告。