日本数字化绿色发展政策对中国的启示：以信息和通信技术（ICT）为视角.pdf

当下，为应对全球气候变化带来的挑战，全球已经有 130 多个国家和地区提出了“碳中和”或“零碳”目标，“绿色低碳”和“可持续发展”已经成为国际共识。日本数字化发展进程中有值得参考的政策推进体系，体系涉及政府机构、社会团体和民间组织。锁定于信息和通信技术（Information Communications Technology，ICT），从研发保障、政策指引和 ICT 产业相关研发项目 3 大方面，阐明后疫情时代下日本数字化绿色发展政策趋势，提出对中国未来数字化绿色发展道路的几点思考。关键词：数字化；ICT；政策；绿色发展中图分类号：G321文献标志码：ADOI：10.15913/ki.kjycx.2023.17.040疫情冲击下，世界各主要国家纷纷加快政策调整步伐，全球数字化进程不断加快。数字化发展不仅代表着未来和趋势，后疫情时代下疫情反复袭来，数字化是重要的社会运行保障。国际能源署（IEA）发布的综合性报告数字化与能源指出，信息和通信技术（ICT）已经成为用能的重要来源。未来更多的通信设备和机器互接，用电设备需要更多的数据中心和网络服务，能源消耗增加1。可见，ICT 自身能耗不容忽视，迫切需要走绿色低碳发展之路。1日本 ICT 绿色发展的必要性日本经济产业省早在 2007 年提出“绿色 IT 倡议”，当时的调查结果推测日本 2025 年的互联网数据量与2006 年相比将增加 190 倍，IT 设备（PC、服务器、网络设备、电视）的耗电量也为 5 倍左右2。随着Society5.0、Industry4.0 所代表的信息化社会发展，特别是 IoT 和 AI 的普及、大数据利用的扩大、未来自动驾驶等，将会处理远远超过以往预想的庞大数据，IT设备（计算机、网络相关设备、终端）等的数量及其消耗功率也会增大。另外，数据处理倾向于通过云聚集到大规模数据中心，数据的业务随之增加，通信消耗能量也急速增加。2022 年 2 月，日本低碳社会战略中心发布的报告中指出，随着信息化社会的发展，预计全球信息量（IP流量）在 2030 年将达到现在的 30 倍以上，2050 年将达到 4 000 倍3。如果按照现在的技术，若无绿色发展政策，仅数据中心一项指标在2030年将达到3 000亿kWh，预计 2050 年将有 400 PWh 的巨大耗电量。可见，信息通信技术（ICT）领域的节能减耗刻不容缓。2日本 ICT 绿色发展政策体系2.1研发保障2.1.1技术领域：信息通信研究机构日本国立研究开发法人信息通信研究机构，是唯一研究信息通信（ICT）领域的公立性研究机构，并设置了电磁波、网络、网络安全、环球通讯和未来 ICT这 5 大研究所，跨领域研究方面设置了 Beyond 5G 研发推进小组、量子 ICT 协创中心和综合测试床研发推进中心。2021 年 2 月该机构制定了第 5 个中长期目标（2021 年 4 月至 2026 年 3 月），在研发成果最大化方面，提出电磁波、创新网络、网络安全、通用通信及前言科学这 5 大重点领域的研究方向；跨领域研发方面，在推进 Beyond 5G、强化面向开发创新产出的产学官协同、知识产权的取得和利用及强化研发成果的国际合作等多方面提出整体战略框架4。2.1.2软科：低碳社会战略中心低碳社会战略中心成立于 2009 年，隶属于日本国立研究开发法人科学技术振兴机构。在全球加速走向零排放进程中，低碳社会战略中心为日本科学技术振兴机构的智库之一，作为低碳软科学研究基地，主要为日本未来实现低碳零排放提供战略方案。低碳社会战略中心从 2012 年至今不断更新战略提案报告书，对基金项目吉林省科技发展计划项目（编号：20210601007FG）科技与创新Science and Technology&Innovation1362023 年 第 17 期低碳相关课题进行定量分析，以能源消耗为视角，从民生、建筑、产业和 ICT 技术等多个角度撰写战略提案报告书。2.2政策指引2.2.1国家战略：数字厅的“王牌”计划2021 年，日本政府设置的“数字厅”不仅象征着传统制度的改革，也是日本未来数字化的国家战略支柱。数字厅制定了为实现数字社会的重点计划5，该计划以“不落下一人 实现数字社会”为核心理念，旨在构建对老年人友好、具有日本特色的数字社会，从各方面实现数字化社会，制定了详尽的政策推进计划和数字化改革方案。可以说该计划是日本政府全面推进实现数字化社会的纲领性文件，为日本未来数字化发展指明方向。2.2.2重点领域：绿色成长战略日本经济产业省协同各相关部门于2021 年 6 月制定了2050 年碳中和绿色成长战略，绿色成长战略旨在以产业政策引领发展，打造“经济和环境良性循环”发展路线6。该战略着重于 14 个重点领域，涵盖了预算、税收、监管改革和标准化及国际合作等政策，每个关键领域都有高目标，并明确当前的问题和未来举措。以半导体和信息通信产业为例，该战略提出数字技术助力绿色发展和数字化的绿色发展并行。具体来说，将致力于支撑数字化的数据中心、信息通信基础设施等的国内建设、包括地区在内的数字化活用、低碳等工作，同时在所有产业领域倡导数字化、数字化转型，最终实现 2030 年新成立的数据中心 30%的节能化，2040 年实现半导体和信息通信产业的碳中和。2.2.3数字活用：ICT 政策全覆盖日本总务省的官方网站上，政策栏目中设置了信息通信（ICT 政策）相关内容，从政策引领到实践反馈，涵盖了 ICT 成长战略、ICT 灵活利用推进、ICT地区活用通道、研发和标准化推进及国际领域合作等诸多内容，囊括了日本社会方方面面的 ICT 政策信息。2020 年 10 月日本总务省举办了“关于后疫情时代下数字活用的座谈会”，从日本地方自治团体、企业、一般消费者团体及社会有识之士中广泛听取意见。2021 年 6 月，在报告书中提出如下 5 大数字化推进政策：强化对国民数字利用的渗透、推进企业和行政机构的数字化转型、保障可信和安全的网络空间、构建高水平有韧性的信息通信环境、推进最先进的数字技术战略性投资和强化国际合作7。2.2.4人才培养：ICT 技术驱动教育创新日本文部科学省 2019 年 6 月发布 以尖端技术支撑新时代学习推进方案，提出以 ICT 技术和大数据驱动教育创新与学习变革8。学校 ICT 环境的打造是以尖端技术的灵活应用和教育大数据为基础，只有充分利用 ICT 为基础的尖端技术，才能更好地收集、积累进而分析教育大数据。同时，提出要接入日本超高速学术通信网络“SINET”。在对 ICT 人才的培养方面，一方面任用教员后，通过当地的教育委员会实施研修；另一方面，在“提高校长及教师资质的指标”中，也将切实提升 ICT 技术运用指导能力，通过研修来培养ICT 活用相关的指导者，并将其典型推广到日本全国。2.3项目加持日本研究开发战略中心发布的报告书9中指出，日本多个机构针对 ICT 设置重点支持项目。从研发方向来看，日本新能源产业技术综合开发机构主要以半导体开发、计算技术为项目研发方向，实施年限从 510年不等，其中对后 5G 信息通信系统基础的研发投资额度高达 2 000 亿日元，位居第一位。日本总务省则主要以 Beyond 5G 技术为方向，研发年限较短在 24 年。日本科学技术振兴机构则以电子光学为方向，研发年限在 510 年不等。可以说日本将重点领域的研发项目分别布置在重点研究机构，并有侧重性引导未来数字化绿色发展的方向，项目金额较大，支持领域也较多。日本 ICT 相关研发项目（包括节能对策和高效化）如表 1 所示。表 1日本 ICT 相关研发项目（包括节能对策和高效化）机构项目内容期限预算（概要）日本新能源产业技术综合开发机构绿色创新基金项目/构建新一代数字基础设施新一代绿色功率半导体开发（SiC，GaN）、新一代绿色数据中心技术开发（依靠光电融合等技术在 2030 年之前节能 40%以上）20212030 年10 年总额分别为518 亿日元、892亿日元后5G信息通信系统基础强化研究开发项目后 5G 信息通信系统的开发、尖端半导体制造技术的开发、先导研究2020 年（项目不同，研发期限待定）项目总额 2 000 亿日元超低功耗光电实现系统技术开发光布线技术、光电子融合系统20132021 年2021 年预算为 15亿日元实现高效、高速处理的 AI 芯片下一代计算技术开发超低功耗的 AI 计算技术；根据下一代计算技术，能够有效且高度利用大量数据进行收集、积累、分析等活动的横向技术20162027 年2021年预算99.8亿日元Science and Technology&;Innovation科技与创新2023 年 第 17 期137表 1（续）机构项目内容期限预算（概要）日本新能源产业技术综合开发机构为了强化节能电子的制造基础而进行的技术开发事业新一代电源半导体的开发、面向半导体制造装置的高度化的开发20212025 年2021 年 预 算 为20.5 亿日元总务省（信息通信研究机构）Beyond5G 研究开发促进事业面向民间企业和大学等公开征集关于Beyond5G实现所需技术，如 Beyond 5G 功能实现型程序、Beyond 5G 国际共同研究开发项目、Beyond 5G 系列创新型程序2021 年（项目不同，研发期限待定）2021 年度预算为140 亿日元，其Beyond 5G 功 能实现型程序的预算原则为少于 5亿日元/年，最大为 10 亿日元/年，研究开发时间为24 年总务省信息通信技术研发（征集2021 年度）下一代节能型设备相关技术的开发、实证事业；模仿大脑结构的节能型人工智能相关技术的开发、实证事业；为构建全球量子密码通信网而开发的卫星量子密码技术 和 时 间 为20212023 年，时间为 2021 2025 年2021年度预算中，为2.5 亿日元，为 2 亿日元，为 15 亿日元日本科学技术振兴机构创造未来社会大规模型创建自旋电子学光电接口的基础技术（同时利用拓扑材料实现高速化和低功耗）2020 年 11 月（最多 10 年左右）总额 27 亿日元左右CREST下一代光子学（16 个课题）；计算基础（8 个课题）；拓扑（10 个课题）下一代光子学时间为2015年（5 年半以内），计算基础时间为2018年（5年半以内），拓扑时间为2018年（5 年半以内）1.5 亿5 亿日元注：资料来源为日本研究开发战略中心超越学科系列报告数字化与能源为实现 ICT 产业的可持续发展中第 38 页表格。3结论后疫情时代，数字化和绿色化是全球经济复苏的必由之路。中国 ICT 数字化发展一方面要为中国经济社会绿色发展提供技术，赋能构建低碳清洁、高效安全的能源体系；另一方面 ICT 自身能耗也不容忽视。通过梳理日本 ICT 绿色发展政策体系，能够为中国未来数字化绿色发展提供以下 3 点启示：加强顶层设计，日本设置了专门的信息通信研究机构，整合重点领域的技术研发资源，不仅能够实现信息共享，同时能够促进跨领域人才流动。政策文件分类有待加强，中国 ICT 政策主要以工业和信息化部发布的文件为主要来源，从政策文件发布上来看，中国有较为清晰的发展路线，工信部相继发布了多个三年行动计划，并对“十四五”期间 ICT 相关领域的发展进行了合理规划。但整体上来看，政策分类和可视化设计有待加强。对比日本总务省 ICT 政策的全覆盖，在政策集中和分类上中国仍有不足之处。有的放矢提供对 ICT 领域的扶持力度，从日本各省厅对 ICT 领域的项目投入力度来看，中国未来应加强对赋能低碳发展的 ICT 技术的研发投入，促进重点领域重点项目的发展。参考文献：1国际能源署.数字化与能源M.北京：科学出版社，2019.2日本绿色IT推进协议会.推进协议会调查分析委员会综合报告书（20082012 年度）EB/OL.2022-07-22.https:/home.jeita.or.jp/greenit-pc/activity/reporting/110628/pdf/survey01.pdf.3日本低碳社会战略中心.信息化社会进展对能源消费的影响（Vol.4）：降低数据中心功耗的技术可行性探讨EB/OL.2022-07-22.https:/www.jst.go.jp/lcs/pdf/fy2021-pp-01.pdf.4日本国立研究开发法人情报通信研究机构.中长期目标（第 5 期）EB/OL.2022-07-22.https:/www.nict.go.jp/lde9n20000000ev6-att/5th-mid-term-goal.pdf.5日本数字化厅.实现数字社会的重点计划（一套资料）EB/OL.2022-07-20.https:/www.digital.go.jp/policies/priority-policy-program/#document.6日本经济产业省.2050 年碳中和的绿色成长战略EB/OL.2022-07-23.https:/www.meti.go.jp/policy/energy_environment/global_warming/ggs/pdf/green_honbun.pdf.（下转第 140 页）科技与创新Science and Technology&Innovation1402023 年 第 17 期率也被当作动力源使用。APTMS 处于冷却模式时，向飞机航电设备提供的电功率很小，系统有大量闲置电功率，因此 APTMS 智能地让电机转为使用闲置电功率驱动系统，减少了燃油的消耗，提高了飞机能量利用率。2.3高性能电作动技术高性能电作动技术（HPEAS）是实现能量优化飞机的关键子系统之一，其核心部件机电作动器（EMA）与传统液压作动器相比具有绝对优势。采用的关键技术包括减轻功率和质量要求的金属氧化物半导体控制技术，实现电动环控系统，冷却风扇和燃油泵的脉宽调制的电动机变速控制技术及微处理机技术，具有容错能力的机电作动器和电静液作动器以及高压直流稀土永磁无刷电机和开关磁阻电机技术。2.4燃油热管理系统燃油热管理系统通过环控系统的液冷热交换器、液压系统热交换器和润滑系统热交换器等，利用燃油作为整机热载荷的热沉，从而实现对机电系统的燃油热管理，减小了系统质量，提高了整个飞机性能。3先进舰载机机电技术发展方向随着设计理念的转变，机电系统的设计开始以全机性能最优为目标，而不是追求某一单项功能的最佳化，打破了传统机电系统相互独立的格局，于是就有了实现各机电子系统之间信息共享的机电一体化管理系统，同时又与飞机的其他系统相连接，使信息高度融合，从而使飞机的总体性能得到优化。国内在役飞机的机电系统都是各自独立发展的，从而导致整个机电系统的质量非常大、采购和保障费用高、维修性差、能量管理水平低，使机电系统成为飞机上“摊子”最大、最杂乱的系统。唯一的解决办法是扬弃传统机电系统的设计理念和结构，采用系统综合化技术，使不同的系统共用一些部件或者合并一些系统的功能。在对机体、发动机和各系统的技术发展趋势进行研究和分析的基础上，从功能、控制、物理和能量 4 个方面来实现机载机电系统的综合化3。实施通常分为 2 个阶段：第一阶段是进行公共设备管理系统的综合，即在没有改变传统机电系统结构的基础上，对各机电子系统进行控制和热能的集成管理，从而达到控制和能量的综合；第二个阶段是进行多电飞机技术的研究，这一研究是在继公共设备管理系统以后，对机电系统的进一步综合，打破了传统的机电系统各自单独运行的模式，通过电力系统代替飞机中的液压、气压、机械系统，从而达到在功能、能量、控制、物理 4 个方面全面综合的目标。随着功率优化飞机计划、多电飞机计划等机电系统综合计划的实施，机电系统已经逐渐成为飞机二次能源（电能、气压能、机械能、液压能）集成化、系统化的源泉和载体，目标是实现“全电”飞机的功能、能量、控制、物理的全面综合。中国舰载机的现代化进程正逐步加快，尤其是要求第四代战斗机要满足隐形要求，还有具备超音速巡航和超机动能力以及超级信息优势，必须不断努力推进机电系统向综合化、多电化、能量化和智能化的方向发展，形成全机能量综合管理的技术支撑，才能满足新一代战机对机电系统的体积、质量、可靠性以及在二次能源的产生、传输和利用上的效率提出的更高要求。参考文献：1焦宗夏，郭生荣，李运祥，等.航空机电综合学科发展报告R.航空科学技术学科发展报告，2014.2王晓梅.民用飞机系统机电综合的发展J.科技创新导报，2011（32）：93.3路多.综合机载机电系统J.航空科学技术，2003（6）：24-26.作者简介：王守权（1975），男，博士，教授，主要从事航空火力与控制、机载雷达信号处理研究。（编辑：张超）（上接第 137 页）7日本总务省.关于“后疫情”时代数字活用的座谈会报告书EB/OL.2022-07-23.https:/www.soumu.go.jp/main_content/000757475.pdf.8日本文部科学省.支持新时代学习的尖端技术活用推进方案（最终总结版）EB/OL.2022-07-25.https:/www.mext.go.jp/component/a_menu/other/detail/_icsFiles/afieldfile/2019/06/24/1418387_02.pdf.9日本研究开发战略中心.数字化和能源为了 ICT 行业的可持续发展EB/OL.2022-07-29.https:/www.jst.go.jp/crds/report/CRDS-FY2021-RR-03.html.作者简介：李沫（1989），女，研究方向为情报信息研究（日本方向）。王戴尊（1986），女，研究方向为竞争情报和科技创新政策。李剑峰（1973），男，研究方向为科技信息。（编辑：严丽琴）