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国防科大景宁:做大做强中国地信产业 | 专访

我们要坚定信心,保持开放心态,以时不我待的状态,集中优势资源,务实抓好核心技术攻关,把命运掌握在自己手中。

远自“棱镜门事件”发生后,全世界范围内掀起了科技自主以保障信息安全、国家安全的思考;近则美国对华高科技领域、企业的限制政策,于国人更是有切肤之痛。地理信息事关国家战略安全,相关产业的自主化、安全性,在当下更值得我们深入探讨。

GIS时代近日专访了国家地理信息系统领域专家,国防科技大学景宁教授,听他畅谈当前形势下测绘地理信息行业发展面临问题及解决方案,及应如何开展自主创新行动。

聚焦GIS发展关键领域,务实抓好核心技术攻关

GIS时代:经过30多年的发展,我国在地理信息领域的理论与方法、技术与软件、应用与服务等方面,取得了长足的进步,您认为我国地理信息行业的发展处于何种阶段?与欧美主要国家相比存在哪些不足与优势?

景宁:地理信息是国家重大战略资源,在国家的大力推动扶持和各界的努力下,我国地理信息行业正处于产业发展的快速成长阶段。

从产业发展情况看,我国地理信息产业的产值近年来保持在接近20%的增长率,成为国民经济新的增长点,总体上接近世界先进水平,而且还将随着经济社会转型和信息技术发展有更大上升空间;从技术发展看,地理信息与信息技术领域交叉融合,不断创新突破,地理信息获取、处理和服务能力不断增强;从应用服务看,地理信息正逐步从传统的特定专业应用发展成为新型的大众泛在应用,如同生活中的水、电、气一样,逐渐成为人们日常生活中重要的信息。

我国地理信息行业发展具有自己的特色,与欧美发达国家相比,还存在一些差异。对此,我们宜认真分析,取长补短,推动自身不断进步:

在欧美等发达国家,地理信息创新的优势在于市场驱动、联合创新。这个领域科技创新的主体以企业居多。在地理信息应用的整个生命周期里,企业都走在了科技创新的前沿。部分企业的创新水平和经费投入甚至超过了政府机构和科研院所。例如开放街景地图、街道众源影像、微小卫星星座等。企业科技创新角度多样,对新技术的融合交叉非常迅速。企业在与高校、科研院所开展的合作中非常主动,主动投入进行面向市场需求的科技创新项目研究,而且注重发掘和培养专业人才。发达国家市场机制催生科技创新的模式十分成熟,企业能够通过投资、并购的方式获得技术专利、服务和研发团队,从而形成科技创新的巨大合力。

在我们国家,我觉得优势主要有两个。一是国家重视,我国从国家层面确立了地理信息是国家基础性战略性信息资源的地位,因此通过一系列政策、规划和任务大力加强基础设施建设,开展地理国情监测等国家级任务,统筹空天遥感测绘,推进全球地理信息资源开发。通过这些举措,孵化培育市场,推动产业发展。二是市场规模大,我国地理环境多样,人口众多,城镇化水平不断提高,智慧城市等建设不断深化。地理信息行业在政府服务、经济领域、社会生活等各方面的需求不断增加,市场规模不断加大。在万亿级的网络经济、共享经济、数字经济快速发展背后,都有基于位置服务的重要支持。如外卖、网约车、共享单车、共享汽车、电商等APP,都离不开位置服务。

与发达国家相比,我觉得我们科技创新能力还要进一步务实提升。中国地理信息产业的发展历程充分说明,通过我们自身的努力,是完全可以做出符合需求的我们自己的产品的。现在特别要注重提升企业创新能力,推动企业与高校和科研院所联合,将论文、专利等更加务实地应用于产品和市场。

GIS时代:近两年,美国开展了一系列限制我国高科技领域发展的行动,2020年初美国出台新规,禁止AI和地理空间图像软件的出口,您认为向空间信息领域蔓延的限制行动,对我国测绘地理信息行业的发展有何影响?

景宁:今年1月6日,美国商务部工业与安全局更新了《出口管制条例》,将“用于自动分析地理空间图像的软件”列入管制范围,标志着美国将管控对象从“产品”扩展至“技术”的重大转变。从这次限制的范围看,主要集中于地理空间图像软件,虽然直接覆盖面并不大,但是它瞄准的是人工智能与地理信息结合的方向,是当前市场与技术快速发展的关键领域,更是我国战略发展的重点方向。因此,我们必须认真研判。在我看来,对这个问题有“一喜一忧”两个方面。

喜的是,这将给国内地理空间信息应用平台和系统更多机会,尤其是那些立足于自主可控技术的平台系统。需求和市场在那里摆着,国外的系统与技术进不来,国内的系统和技术必然要顶上去,相应的资金和团队将能够更加聚焦于提升自主可控系统的技术指标与应用效果,将更有助于建设完善的地理信息产业结构与技术生态,也更好地提升我国地理空间信息安全性。国内各单位能够利用这次契机奋发图强,尽快顶上去,形成自主的技术和产品,对我国地理信息产业长远安全发展具有十分重要的意义。

忧的是,我国地理信息技术生态目前还不够理想,我们是否有足够的时间来完善这一生态还是个未知数。虽然我国这几年关于人工智能信息处理的研究风起云涌、增长迅速,资金投入、人员规模、学术成果等在国际上都处于比较领先的地位,但我们也要清醒地看到,该领域的基础创新是缺乏的。开展机器学习等智能处理研究的基础平台、基础环境和核心算法不是我们的。我们的很多研究成果,都是基于国外的开源软件或其他成果上做出来的。开源平台譬如Github,其拥有者同样是外国公司,同样要受限于所在国的法律和政府号令。万一这些资源有一天失去了,我们能否有足够的“备胎”,来保证地理信息产业持续发展壮大?

因此,我们既要坚定信心,利用好国内资源优势,保持开放心态,面向全世界做大做强地理信息产业,又要以时不我待的状态,抓紧时间,集中优势资源,务实抓好核心技术攻关,把命运掌握在自己手中。

国产化从局部到全面,以技术融合促进产业升级

GIS时代:在中美科技战的背景下,我们在ICT领域听到很多自主可控、国产替代的呼声,您认为地理信息行业如果做国产化替代,会有哪些现实问题?要做哪些工作?

景宁:自主可控、国产替代的声音其实一直有,以前主要在核心关键领域。现在中美贸易战、科技战的背景下,局部国产替代扩大为全面国产替代。

我们简要领会一下自主可控和国产替代的核心问题。一是适应未来竞争的问题。我国各产业向全球价值链中高端攀升,必然更多依靠自主的研发和生产;二是保证安全发展的问题。如果核心技术与平台受制于人,那么将给行业发展、经济安全乃至国家安全造成颠覆性隐患,于企业、行业甚至是国家安全,后果不可想象。

对于地理信息行业,国产的稳定技术和产品供应链(也即技术与产品生态)十分重要,这样企业才能从中找到性价比合适的技术与产品,才能够生存和发展;政府与关键部门也能快速形成安全可靠的替代解决方案,保证地理信息应用流程上的安全。那么构建这个国产化生态的现实问题,我认为主要有两个:

一是开放。只有实现技术与产品在生态中的充分开放,各参与方才能选择合适的资源,实现降低成本,提升品质的目标。合理的开放规则也促进良性的竞争,从而实现整个地理信息产业的健康发展。

二是尊重知识产权。保证良性开放的重要基础是尊重知识产权,这样才能够保证创新的提出者能够获得合理的回报,推动本领域科技创新持续进步。

我国教学科研机构研究了很多的算法,也在国际知名期刊发表了许多的论文,从科学研究的角度来说已经处在国际先进水平。但是从应用的角度来说,很多方法还难以全体系的实用化,在公开的研究数据集、训练和应用平台等很多环节上依赖国外,或者对应用中的一些情况考虑不完备,只能在某些情况起作用。因此,体系化科学研究、走向实用的科学态度才是不受别人制约的关键。

还有要注意的是,我们强调自主可控并不意味着将所有国际交流合作都拒之门外,要警惕以自主可控为名降低标准,甚至人为制造兼容性壁垒的做法。技术的发展一定需要开放。我们搞自主可控,最终目标是占据技术高地,主导技术与应用发展。为此我们既要有民族性、有紧迫感,也要有世界性、有开放的心态,要充分利用好开源世界的资源,对手搞封锁我们不怕,对手开放我们也随时欢迎。

GIS时代:高科技的创新驱动过程离不开国家政策、市场和资金的支持。您认为当前测绘地理信息行业具备这样的自主创新环境吗?有何建议及意见?

景宁:当前我国地理信息行业的自主创新环境是不错的。

首先,国家高度重视,从中央到行业部门,纷纷出台了众多政策支持。市场方面,通过政府的引导培育和企业自主创新,我国地理信息产业在2018年底已近6000亿元规模,从业单位10万多家,地理信息服务与社会管理、自然资源管理、环保监测、位置服务、安防监控、自动驾驶、农林水电等产业融合发展效应显著,不断产生新的增长点和细分市场。在创新人才储备方面,全国目前具有地理信息相关本科专业的普通高校有近200所,地理信息相关专业就业率在全国居各学科前列。越来越多的企业积极开展校企合作、推进产教融合,通过组织竞赛,设立奖助学金,建设教学实践基地等多种方式,促进了人才培养,为产业发展提供了人才保障。

我认为,在这个时候,我们要鼓励测绘地理信息行业与计算机技术行业,以及现在的互联网应用行业紧密结合,引入最新的计算机信息技术成果,拓展原有的测绘地理信息行业应用,面向网络环境下的政府部门用户和公众用户的时空大数据应用需求,从体系架构、技术方法和应用模式等多方面去开展创新。我们还要鼓励“百花齐放”,同时也要避免“小而散”,要以政策、市场、需求、竞争为主导,资金、资本为支撑,鼓励科研机构、企业加强地理信息基础、核心技术的创新研发,以及行业、生态的应用创新,加快创新成果的转化和运用,加强“强强联合”,加强地理信息相关技术、行业的有机融合,使我国的测绘地理信息行业快速走向国际先进行列。

把握行业前瞻学术方向,产教融合促进行业发展

GIS时代:在科研方面,您一直在推进地理计算平台的研制,在大数据、云计算、人工智能技术渐趋成熟的当下,您的研究很有前瞻性和创见性,可否介绍您当前的学术和科研重点?

景宁:主要有以下几个方向:

一是基于云边端协同等新型计算架构的高性能地理计算。当代地理信息科学研究的基本方法已经在很大程度上从理论和经验转向数据驱动的地理计算,基于高性能并行计算设施进行大尺度空间地学计算的理论和方法已经成为本领域颇具价值的前沿研究方向。但是,在互联网络情况下,基于“中心化计算模式”的高性能地理计算还是难以满足应用中实时性的要求。高性能地理计算方法和计算硬件资源发展带来的计算效率提高,与中心化计算模式下时空大数据网络传输延迟带来的计算效率降低之间的矛盾,已经成为制约当前地理信息网络化实时应用的重要问题。信息领域中,解决中心式处理模式存在的带宽压力问题,“边缘计算”、“云边端协同”等计算模型应运而生。这些模型在物联网领域得到了高度关注和快速发展。我们认为云边端协同计算模型将能够改善或解决高性能并行地理计算网络化应用中存在的高时延问题。

二是面向动态场的时空特性认知与高性能分析处理方法。动态场是地理空间环境最自然最直接的表达,例如风场、流场、电磁场等,其强度随时空的变化而不同,刻画了自然与人类的相互影响。动态场数据具有多源、实时、海量特点,是典型的大数据。从科学研究和探索的角度看,开展动态场时空特性认知研究,探寻能量密度在时空中的分布,发现和掌握其变化模式,对于探索人类社会在空间中的活动规律,指导人类认识、利用场空间具有独具一格的重要意义。从技术促进和应用推动的角度看,典型动态场(例如电磁场、海洋流场等)已经成为信息时代不可或缺的国家重要战略资源。开展动态场时空特性认知研究,对涉及各行业的资源共享、管理与安全具有重要意义。而传统长模型受限于空间环境模型分辨率不高、能量传播模型动态性不足等问题,其描述精度和质量难以满足高动态、高分辨应用的需求。为此,我们开展面向动态场的时空特性认知与高性能分析处理方法研究,建立高精度地理时空框架下动态场数据组织管理模型和关联描述模型,突破高性能计算架构下动态场数据并行化处理和空间分析技术瓶颈,从地理空间信息科学视角进行研究攻关,通过交叉研究,实现对动态场时空认知领域理论方法的新突破。

三是智能化数字孪生城市空间大脑。在空间数据管理方面,我认为空间数据库“SDB”应该从Spatial DataBase,转变为“Spatial Data Brain”,也就是数据库不只是时空大数据的容器,而应该成为时空数据管理的大脑。因为时空大数据的类型和处理方式多样化,不可能找到一种通用的管理方式,如何让数据库智能地采用多模式的方式去适应和管理时空大数据,如何让数据库聪明地支持人工智能应用,我认为是今后发展的一个重要方向。

四是地理空间数据可信服务技术。我们也在密切关注信息技术发展最新趋势与地理系统的结合,例如近年来发展迅猛的区块链技术,可以说已经在金融服务、供应链管理、文化版权等领域引发了一系列突破性变革,被视为继互联网之后的又一次颠覆性的新基础设施。如何合理利用区块链技术所提供的可验证性、可追溯性和可审计特性,开发可定制的智能合约进行编程及数据操作,以提供安全可靠的地理服务,也是我们最近在思考关注的问题。

GIS时代:科技发展的基础是人才培养,您认为当前地理信息发展需要怎样的人才?对于高校人才的培养有何意见及建议,特别是结合目前的自主创新与国产化方面?

景宁:人才是测绘地理信息科技创新的根本,一个杰出人才可以引领一项科技创新,催生一个产业,带动一方发展,影响乃至改变世界。相比世界发达国家,我国测绘地理信息科研人才队伍还有一定差距。我理解的地理信息发展需要的人才应该包含三方面:

一是高校面向地理信息产业发展培养的专业人才。我国目前具有地理信息相关本科专业的普通高校有近200所。针对我国当前地理信息发展的形势,我认为地理信息高校专业人才的培养目标不应该是"会用",而应该是"会研"。在培养过程中要"基础"与"前沿"相结合,“理论”与“实践”相结合,使学生不但能掌握地理信息的基础知识,更重要的是要培养其对相关新技术的理解、运用能力以及技术敏感性;同时要提高教学、培养团队的科研和创新能力,使其能更好地将创新思维、实践方法运用于教学,引领学生创新素养的养成,为其将来从事地理信息相关的工作打下良好的基础。

二是高校面向地理信息科技创新培养的高素质人才团队。这可能需要高校健全完善人才引进、使用、评价机制,利用好国际国内学科建设资源,为自主创新人才成长营造良好的科研环境。同时,鼓励扶持创立新方向,开辟新领域,按照自主创新标准培养青年带头人,扶助团队建设。大力加强校企联合,建立健全实践中人才的培养、选拔机制。

三是培养跨专业、学科的测绘地理信息人才。当前测绘地理信息与计算机信息技术等其它学科密切相关,计算机信息技术的高速发展直接改变了测绘地理信息领域的技术体系和应用模式。测绘地理信息领域的很多学生在计算机信息技术方面课程学习和实践经验较少,加强最新计算机信息技术的学习,例如人工智能、大数据等,掌握熟练的计算机编程能力,可能对学生今后的创新能力以及就业能产生更好的影响。

人物介绍

景宁,国防科技大学教授,博士生导师,主要研究方向:高性能地理信息系统、空间数据管理、空天资源规划决策、空间数据分析和可视化等。担任国家863计划地球观测与导航技术领域主题专家,中国计算机学会高级会员及数据库专业委员会委员,中国地理信息系统协会公共安全专委会副主任委员和理论与方法工作委员会委员。承担国家863计划主题项目、国家自然科学基金、国家科技支撑计划等科研项目20余项。获国家科技进步二等奖1项、部委/军队科技进步一等奖2项、军队科技进步二等奖3项,发表和出版论文专著等200余篇,获国家发明专利等知识产权多项。

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