想靠外國幫我們建立自主可控的信息產業體系不可取

胡偉武 曹永勝

習近平總書記在2016年4月19日中央網絡安全和信息化工作座談會上的講話，為我國以CPU和操作系統為代表的自主基礎軟硬件發展指明了方向，即：我國的自主基礎軟硬件發展應該堅持以建立自主可控的產業體系為目標，堅持通過自主創新形成創新能力，堅持走以企業為主體的市場化道路。

一、堅持建立自主信息產業體系的目標

目前我國的信息產業主要建立在以Wintel（Intel的CPU和微軟的Windows操作系統）和“雙A”（ARM CPU和Android 操作系統）為代表的國外基礎技術平臺上，不僅信息產業嚴重受制于人，國家安全也面臨威脅。

習主席指出：“互聯網核心技術是我們最大的‘命門，核心技術受制于人是我們最大的隱患。一個互聯網企業即便規模再大、市值再高，如果核心元器件嚴重依賴外國，供應鏈的‘命門掌握在別人手里，那就好比在別人的墻基上砌房子，再大再漂亮也可能經不起風雨，甚至會不堪一擊。”雖然全球計算機的80% 左右在中國大陸生產，但2011年我國電子信息產業100強企業的利潤總和是美國蘋果公司的40%。2012年我國手機和平板電腦芯片出貨量達到上億片，且世界手機企業前10強中有一半以上是中國企業，但2012年蘋果和三星占全球手機利潤的97%。2012年3月23日，伊朗布什爾核電站在信息系統與外部網絡實現物理隔離的情況下遭到震網病毒攻擊，導致20% 離心機報廢。2007年9月，以色列轟炸了敘利亞東北部一個潛在的核設施，在此之前，敘利亞預警雷達剛好出現故障，剛開始以為是正常的隨機故障，事后發現是雷達中的通用處理器后門引起的。

要改變我國目前信息產業和信息安全受制于人的局面，不能只著眼于單項技術的突破和產品市場占有率的提高，必須建立起自主可控的信息技術與產業體系，才能掌握產業發展主導權，徹底消除黑盒子，堵住安全后門，“全天候全方面感知網絡安全態勢”。我國應充分發揮市場和體制的優勢，抓住當前IT產業多極化發展的機遇，爭取在IT產業的多極世界中形成既開放又競爭的一極，而不僅僅成為其他極的參與者。以自主CPU和操作系統為代表的自主基礎軟硬件要成為我國IT產業體系和網絡信息安全的牢固基石。

“十二五”以來，我國在有關領域進行了自主基礎軟硬件的替代計劃，即用自主CPU和操作系統替代國外的CPU和操作系統。一直以來，大家對自主基礎軟硬件的認識是為了國家安全，即使慢一點也要用，即使貴一點也要用。通過多年的努力，自主基礎軟硬件在有關領域取得了很大進展，通過與應用深入融合，已經超越了“國產化替代”的內涵，形成了一套“你打你的、我打我的”的新套路。通過打通技術鏈，明確性能機理，在很多領域做到了在每個局部都不如國外的情況下整體裝備系統性能超過國外系統，探索出了一條“應用牽引、軟硬結合、系統優化、規范適用”的建立自主體系的發展道路。

“十二五”期間自主CPU和操作系統應用試點的實踐表明，判斷技術是否先進性的標準不是看其跟美國人跟得緊不緊，而是看其跟應用結合得緊不緊。乞丐不能跟龍王比寶。用國外的“參照系”來對比，我們只能永遠落后，必須建立起我們自己的“參照系”，才能實現“變道超車”。建立自主可控的軟硬件技術體系，就能基于該體系進行持續改進，形成螺旋上升，否則在別人的技術體系中跟著升級，只能永遠落后。蘋果iPAD的CPU 性能比桌面CPU性能低好幾倍，但因為蘋果堅持建立自主的軟硬件體系，iPAD的用戶體驗比桌面電腦要好。俄羅斯的CPU技術遠不如我國，但因為其堅持自成體系，很多武器裝備水平超過我國。現在的信息系統冗余很多，我們只要根據“適用”的要求做好規范，完全可以像蘋果一樣做出集約型的優化系統。例如，某數據庫應用，使用惠普X86服務器及國外商業數據庫需要50min，而使用龍芯CPU，經過2 個月的磨合，處理相同數據只需要80s。某雷達顯控應用，海量目標場景下，X86商業CPU只能達到10fps的速率，而使用龍芯CPU，經過應用開發單位聯合龍芯公司的深度優化，達到了20fps。

“對整個系統進行深入分析，一個應用一個應用地優化、一個特征一個特征地優化、一個像素一個像素地優化（We looked at the entire system and refined it app by app， feature by feature， pixel by pixel）”是蘋果公司擺脫制約、建立自己生態的研發理念，該理念使得蘋果產品可以在CPU性能一般的情況下實現優秀的用戶體驗。它山之石可以攻玉，蘋果公司建立自主生態的技術發展理念也契合了我國自主可控產業實踐中的認知。通過打通技術鏈，明確性能機理，進行上下貫通、軟硬結合的全系統優化，我們完全可以在局部指標不如國外產品的情況下，建設出優于國外產品的應用系統。

ARM公司的CPU研發人員在百人的數量級，谷歌公司Android 操作系統的研發人員也在百人的數量級，他們之所以能在 Wintel 壟斷的情況下打破壟斷，主要原因是他們在與應用結合過程中對產業形成了深刻的、正確的理解，并不是因為他們基礎比我們好，人比我們聰明。我國的自主基礎軟硬件研發人員在“十二五”的應用磨合中逐步形成了對自主CPU和操作系統的正確理解并不斷深化，我們完全可以在我國方興未艾的自主基礎軟硬件應用推廣過程中形成自主的生態環境。

建立自主軟硬件產業體系要穩扎穩打，分成3個階段進行：第1 階段從“十一五”開始，主要面向應用比較單一的控制類系統，如龍芯CPU在網安、電力、交通、金融、國家安全等領域的嵌入式應用正在全面展開，并開始參與開放市場競爭。經過“十一五”和“十二五”的實踐證明，自主CPU在對軟件生態要求不高的單一應用系統中是完全能夠滿足要求的。第2階段從“十二五”開始試點，結合黨政軍辦公系統等應用，從單一應用向復雜的固定應用邁進。這些應用涉及通用操作系統、辦公軟件、數據庫、中間件、瀏覽器、3D 圖形、Java 等復雜的環境。雖然復雜，但有邊界。通過“十二五”期間的軟硬件磨合及產品升級，證明自主軟硬件是能夠基本滿足我國信息化需求的。預計再經過“十三五”的努力，到2020年自主軟硬件完全可以滿足黨政軍和重要行業的信息化要求。第3階段面向開放市場競爭并參與國外市場競爭。自主CPU面向開放市場的條件是，通過單一及固定應用市場的開拓，在通用CPU的市場占有率達到5% 左右，下游軟硬件企業就會主動來跟自主CPU及基礎軟件進行適配磨合，如游戲軟件、股票軟件等。這一階段的到來預計要到2020 年后。

二、堅持通過自主創新打通技術鏈形成自主創新能力

從技術鏈的角度看，我國IT 產業在應用層面開發能力強，軟件如辦公自動化、電商、微信、搜索等，硬件如手機、PC等；但以CPU和操作系統為代表的基礎軟硬件開發能力弱。只有打通從應用程序到晶體管的技術鏈，掌握計算機系統的性能機理和安全機理，才能保障國家安全，支撐產業發展。例如當鼠標點擊屏幕打開一個網頁的過程時，如果我們不清楚瀏覽器、圖形系統、操作系統內核等是如何協同工作的，在完成這些工作過程中指令和數據是如何在硬件系統的CPU、GPU、內存、南北橋中流動的，CPU的微結構中取指、運算、訪存等各個模塊是如何配合的，那么當我們感到網頁打開速度太慢時就只會抱怨CPU太慢，殊不知蘋果iPAD 中的CPU更慢，但打開相同的網頁卻流暢得多。

IT產業的技術鏈可以大致分成應用程序、操作系統、以CPU為核心的硬件系統、晶體管等層次，其中操作系統中的應用程序編程接口 （application programming interface， API） 的核心模塊和芯片中的CPU微結構是從應用程序到晶體管的“關鍵路徑”，是決定性能、成本、安全的主要因素，這些核心模塊一定要自主掌握。典型的API 環境包括圖形交互的QT環境、桌面B/S 架構的瀏覽器環境、服務器端的Java OpenJDK環境等。行業內的應用系統大多是基于這些國際通用API編程環境發展起來的。我國用上述API環境編程的工程師數以百萬計，但幾乎沒有研制Java虛擬機、瀏覽器的Java Script引擎、QT環境的隊伍。我國的芯片研制也主要用國外的核心IP，如ARM的CPU核、Imagination的GPU核以及Synopsys的各類接口IP“攢”出芯片來。用國外核心模塊“攢”芯片和系統，自己不掌握這些核心模塊的內部細節，技術鏈沒有貫通，性能機理和安全機理不清楚，必然導致“操的是白粉的心，賣的是白菜的價”，必然引起安全隱患。

習主席指出：“要盡快在核心技術上取得突破。要有決心、恒心、重心，樹立頑強拼搏、刻苦攻關的志氣，堅定不移實施創新驅動發展戰略，抓住基礎技術、通用技術、非對稱技術、前沿技術、顛覆性技術，把更多人力物力財力投向核心技術研發，集合精銳力量，作出戰略性安排。我國網信領域廣大企業家、專家學者、科技人員要樹立這個雄心壯志。”我國改革開放幾十年取得重大成就的同時，也導致從上到下包括領導、專家、企業、公眾等心中形成了兩個根深蒂固的認識：一是產生急躁情緒，不愿意做長期積累的創新工作，希望快速成功，對自主創新前進道路上的困難和問題缺少耐心；二是對自主創新信心不足，相信國外的東西比自己的好。以我國CPU發展為例，有關部門對自主CPU發展的長期性和艱巨性認識不足，稍微碰到困難和挫折就得出自主研發CPU不行的結論，改走引進國外技術的道路。對于自主CPU研發投入億元人民幣的經費都困難，而對于引進外國的CPU卻舍得幾十億元甚至上百億元的投入。

針對自主CPU取得的進展，境外各種CPU如IBM、AMD、威盛等通過各種包裝，疏通種種關系，通過與國內企業合資或技術授權的方式，穿上“馬甲”，把原來的產品換個標簽，搖身一變成為自主CPU。有關地方和部門憑著良好的愿望，希望我國發展CPU和操作系統在有國外授權的源代碼基礎上走“引進消化吸收再創新”的道路。事實上，包括CPU和操作系統在內的基礎軟硬件是超復雜系統，超復雜系統是消化吸收不了的，即使是自己設計也不是一蹴而就的，需要長期演進才能把握得住。就像人的大腦是個超復雜系統，只有經過長期進化形成，即使把人的大腦切開來看得清清楚楚，也消化吸收不了，更設計不出來。沒有形成技術能力取得部分代碼的“灰盒子”取代“黑盒子”解決不了安全問題。用錢買不來技術，用市場也換不來技術，只有在與應用結合的自主創新實踐中才能形成核心技術能力，這是經過幾十年的實踐證明了的。過去不行，現在不管如何包裝也還是不行。

守衛領土安全的是“聽黨指揮”的槍桿子，守衛信息安全的是“聽黨指揮”的技術能力。自主能力是安全可控的保障，只有通過自主研發的實踐才能形成自主技術能力。堅持自主創新要發揚愚公移山精神，搬掉國家安全受制于人和產業發展受制于人的兩座大山；要有“板凳坐得十年冷，文章不寫一句空”的恒心和決心，不能“懶惰取巧依賴外力”。想靠外國人幫我們建立自主可控的信息產業體系，和抗戰初期蔣介石想依靠美國人打日本鬼子一樣，是不可能的。只有在自主創新實踐中不斷發現問題，在解決問題過程中不斷提高能力，才能保障國家安全和支撐產業發展。

三、堅持企業主體 走市場化道路

我國自主CPU的研發源自“十五”863 計劃的支持，都是從科研院所開始的，如中科院計算所的龍芯CPU、上海高性能CPU研發中心的申威CPU、國防科大的飛騰CPU以及北京大學的眾志CPU，主要是進行技術攻關。“十一五”期間“核高基”國家重大專項把863 的成果導入產業，上升為國家戰略。由于科研與產業“兩張皮”的問題沒有解決，產業化實踐碰了壁，具體體現為“十一五”重大專項支持研發的CPU技術指標都能圓滿完成，但產業化指標均沒有完成。“十二五”開始，國家全面推進自主CPU的應用試點，以龍芯CPU為代表的研發團隊全面面向市場轉型，走以企業為主體的自主創新道路，在與市場磨合過程中逐步把研發重點從論文導向調整為結合客戶需求進行研發。“種瓜得瓜、種豆得豆”，經過多年的轉型努力，龍芯公司2014 年、2015 年連續2 年銷售收入實現50% 以上增長，2015 年首次突破億元。

建立自主基礎軟硬件體系需要充分發揮我國市場和體制的雙重優勢，探索市場經濟條件下的舉國體制。發展自主軟硬件需要發揮舉國體制的優勢，但現在的舉國體制不同于“兩彈一星”時代周總理、聶帥親自領導、組織、協調的舉國體制，而應該是市場經濟條件下的舉國體制，包括以下幾個特點：一是政府引導下的企業主體機制。在有關部門的組織和領導下，在特定應用市場需求的牽引下，用戶、集成商、整機廠商、CPU企業、操作系統企業等積極參與，迅速形成產業鏈。二是在政府組織下通過市場法則進行優勝劣汰，幫助自主軟硬件企業成長。通過聯合攻關、穩定性和性能評測、小批量供應、價格等手段考驗并提高有關企業的研發能力、產品化能力、成本控制能力、服務能力等，通過優勝劣汰的“叢林法則”，而不是傳統的專家機制選擇有競爭力的企業參加，幫助自主軟硬件企業的成長。三是央企發揮初期的引領作用。在央企的引領下，大量其他商業企業跟進，迅速形成集聚。

2009 年12 月，美國《連線》雜志發表了一篇名為《人民的CPU》的文章，介紹以龍芯為代表的中國CPU的進展。該文章開篇就寫到“試想一個國家需要完全依靠從一個與之有著戰事沖突或經濟不穩定的國家進口某種珍貴商品，而且沒有這種商品，其整個社會將被迫停頓。再試想這個國家是中國，而與之有著戰事沖突的國家是美國，而該商品是 CPU”。從美國最近對我國中興公司元器件禁運事件來看，美國確實可以通過“商品”的力量使我國的經濟社會發展“停頓”。過去，國家之間的利益競爭主要依賴于國家的軍事實力，在全球化的今天，企業擔負著國家之間競爭的主要使命。正像對于國家來說具有強大的軍隊極為重要，在21 世紀，具有強大的企業對于一個國家來說是至關重要的。我們要建立自主可控的信息產業體系，保障國家安全，最終要落實到一批包括CPU、操作系統在內的自主企業的崛起上。

發展自主可控的CPU和操作系統，建立自主可控的信息產業體系是國家的需要、時代的需要，是產業發展的需要，且我們已經初步具備了相應的條件。再沒有理由懷疑我們能夠做成這件事，但是也應該清醒地看到發展自主可控的信息產業絕非易事，需要長時間的積累。無所作為的懷疑論和盲目樂觀的速勝論都是錯誤的。在戰略上藐視它，在戰術上重視它是我國建立自主軟硬件體系時應遵循的一個基本原則。我們要倍加珍惜自主軟硬件通過多年的探索所取得的建立自主產業體系這條來之不易的道路，不為任何風險所懼，不為任何干擾所惑，堅定不移地走下去，直到實現我們的目標。

具體來講，提供應用于黨政軍裝備及信息化CPU的企業不應有境外直接投資。近期，隨著我國自主CPU的研發和應用推廣取得持續發展，自主研發的技術路線和引進技術的技術路線展開斗爭。一些我們想通過自主研發擺脫依賴的CPU和操作系統，紛紛通過技術合作或企業合資的方式讓我們對其建立新的依賴。從產業發展的角度來說，各種技術路徑都是應當鼓勵的。但引進技術的CPU紛紛通過各種方式，打上“自主可控、安全可靠”的標簽，意圖魚目混珠，進入涉及國家安全的以武器裝備和黨政辦公為代表的信息化應用，對我國的國家安全形成新的威脅。根據在黨政軍研制和推廣龍芯CPU多年的經驗，我認為面向黨政軍應用的自主CPU應該具備以下三個基本要素。

1）CPU研制單位是否符合安全保密要求

CPU企業無境外直接投資，且通過間接方式投資的外方投資者及其一致行動人的出資比例最終不得超過20%。上述要求是《武器裝備科研生產單位保密資格認定辦法》的規定。

由于CPU的基礎性和應用的多樣性，在CPU應用過程中，需要CPU企業技術人員直接到應用現場進行技術服務。因此，在黨政軍裝備或信息化系統中應用的CPU，應該參照《武器裝備科研生產單位保密資格認定辦法》對企業性質做出規定。鑒于股東對企業經營信息有基本的知情權，為避免境外投資股東及其指定的企業經營管理人員知悉、接觸國家秘密信息，確保國家秘密安全，提供應用于黨政軍裝備及信息化CPU的企業不應有境外直接投資。同時，我國會計準則規定，不具有共同控制或重大影響的投資，持股比例一般小于20%，因此通過間接方式投資的境外投資比例如果超過20%，境外投資人仍可以通過間接投資的方式知悉、接觸相關企業產品在黨政軍裝備和信息化的應用情況。

2） CPU的指令系統可持續自主發展

指令系統是計算機軟件和硬件的界面，反映了計算機所擁有的基本功能。自主可控CPU的指令系統應該是自主設計，或者得到已有指令系統的長期有效授權且可自行添加新指令。研制自主CPU不是目的，而是按照習近平總書記要求“構建安全可控信息技術體系”，這就要求CPU的指令系統發展不受制于人。盧錫城院士在《中國信息安全》雜志2018年第3期上發表的《聚焦安全可控——核心信息技術自主可控發展思考》一文中指出，安全可控應包括三個方面內涵，其中一個就是技術發展安全可控。指令系統可以持續自主發展是CPU技術發展安全可控的必要條件。如果得到境外企業指令系統授權，但授權是有期限的，到期后境外企業可以終止授權或漫天要價，則會使我們基于該指令系統辛辛苦苦建立的產業生態毀于一旦。如果自己不能隨著應用的要求添加指令，則只能亦步亦趨地跟隨別人的技術路線，難以構建安全可控的信息技術體系。

3）CPU核的源代碼自己編寫

CPU是巨復雜系統，影響其品質的因素非常多，只能在實踐中邊試錯邊發展，隨時間推進而不斷演進。人們喜歡把一個系統分成很多子系統，子系統間的關系比較清晰，但是大腦這樣的復雜系統不是樹狀結構，是網狀結構，你可以打開一個豬的大腦，每一個溝溝坎坎看得很清楚，但你不知道它在想什么。CPU也一樣，即使看懂了每一行代碼，上百萬行代碼拼起來卻不知道其奧妙。Intel的CPU中最近發現的“熔斷”和“幽靈”隱患給我們一個啟示，即使設計者對CPU的復雜度引起的安全隱患都難以完全把握，更別說是看別人的設計了。因此，CPU核的源代碼一定要堅持自主設計。有一種情況可以認為對引進CPU的源代碼“消化吸收”了，那就是基于引進的CPU源代碼進行改進后在相同工藝下性能提高一倍以上，如果只是做局部改動，提高性能百分之幾十，還不能算。CPU中的其它模塊，如內存控制器等，最好也自己寫源代碼。

此外，對于機要、保密等核心黨政軍信息化應用，應該優先選用在境內流片的CPU，在生產過程中加入后門雖然難度較大，但不是不可能。2016年，在DARPA和美國國家科學基金會支持下，美國密歇根大學首次在開源OR1200處理器的制造環節植入模擬惡意電路（即硬件木馬），可進行遠程控制和實施攻擊。此外，可以在生產過程中在芯片的電源網絡和地線網絡中加入后門，在關鍵時候把芯片的電源地短路。

上述三個基本要素，多數人會同意對國家安全是有利的。但很多人會質疑，自主研發的CPU能滿足應用要求嗎？答案是肯定的。

從“十二五”以來，在黨政軍裝備和信息系統的應用或應用試點中，以CPU和操作系統為代表的自主基礎軟硬件從不成熟到成熟，自主基礎軟硬件產業鏈從組合發散到組合收斂，基于自主基礎軟硬件的黨政軍信息系統從基本可用到可用，再到好用。

如今，龍芯CPU軟硬件生態已經跨越了“越用問題越多”的問題發散的階段，開始快速問題收斂并趨于成熟。龍芯產業化主體龍芯中科技術有限公司從2015年起持續盈利。滿足上述三項要求的申威CPU在高性能計算機領域做到了世界第一。龍芯和申威的實踐充分表明，自主基礎軟硬件完全可以在試點應用中得到鍛煉成長，滿足以黨政軍信息化為代表的行業應用需求。那種認為自主研發的CPU滿足不了應用需求，需要通過引進技術的觀點是錯誤的。在滿足黨政軍應用需求后，隨著其他行業應用的拓展，自主CPU將再次經歷一個從問題發散到問題收斂的階段。如此再有1～2次螺旋上升，自主CPU將可以面向開放市場競爭。

值得注意的是，曾經國內經濟最發達、GDP最高的兩個省份，都有過通過引進技術發展自主CPU的嘗試，最后都失敗了。究其原因，就是再好的技術，只有符合中國國情，和具體應用需求相結合才能發展。一支有創業精神、有研發能力的團隊是自主CPU發展的內因；政府先引進技術，然后臨時拼湊的團隊是難以在激烈市場競爭中獲勝的。那些引進的所謂國外先進技術，大都是在國際市場上被淘汰的產品，不符合市場發展需求，因此希望打著“自主可控”的旗號，在黨政軍信息化市場得到應用。但“天下沒有免費的午餐”，想依靠外國人幫助中國建立安全可靠的信息技術體系是不現實的。有些單位或企業把國外的CPU拿來改換標簽，或者稍作改動進行流片，然后在黨政軍機關展開積極游說，試圖打上“自主可控”的標簽，其本質是為小集團利益犧牲國家安全利益。改革開放四十年以來，對于國外壟斷集團在我們不掌握技術時就封鎖技術，在我們掌握技術后就通過技術合作阻止自主技術發展的微末伎倆，中國人民已經洞若觀火。古人說“莫現乎隱、莫顯乎微”。那些為了小集團利益罔顧國家安全利益的人，那些千方百計貶低自主CPU、為買辦CPU路線搖旗吶喊的人，最終只能是搬起石頭砸自己的腳，最終身敗名裂，釘上中國信息產業發展歷史的恥辱柱。

（作者簡介：胡偉武， 中國科學院計算技術研究所研究員，“龍芯1號”研制組組長，龍芯總裁；曹永勝，國防大學教授）

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