數字基礎設施，顧名思義就是“數字化”的基礎設施，主要是指以網絡通信、大數據、云計算、區塊鏈、人工智能、量子科技、物聯網以及工業互聯網等數字技術為主要應用的新型基礎設施。數字基礎設施是在數據成為關鍵生產力要素的時代背景下，在軟硬件一體化的基礎上，以知識產權為核心價值，用數據表達新型生產力結構和生產關系，并用以支撐數字中國建設的底層架構和技術基礎。
數字中國建設包括數字經濟、數字政務、數字民生、數字國防以及數字安全等諸多領域的事務，由于經濟建設在國家治理與社會發展中居于核心引領地位，因此數字經濟也成為人們優先關注的對象。從宏觀角度看，數字經濟在中國新時代形勢下“小荷才露尖尖角”，比如電子商務是商業流通領域的數字化應用，但電商只是數字經濟領域內一個比較細微的分支，從數字經濟未來前景看，電商僅僅是一個開端和序幕。
當下，數字經濟正逐漸成為推動中國經濟快速變革發展的新動能，而作為一種全新的社會經濟形態，其內里則是以“數據”為核心的驅動引擎。“數據”構筑起全新的生產力結構和社會生產關系，數據運行機制和作用規律也改變了基礎設施的形態，并對全新基礎設施即“數字基礎設施”建設提出要求。
數字基礎設施與物理基礎設施的區別
物理基礎設施是以鋼筋、水泥、磚石、鋼結構以及其它工業材料為主體構建的基礎設施。從視覺角度講，物理基礎設施都是有形可見的，比如傳統的道路設施、橋梁設施、電力設施、水利設施、港口碼頭，以及滿足民生為主的房地產和市政服務等物理基礎設施，眼睛都是可見的。
數字基礎設施是以數據、軟件、芯片、通信及分子涂層等“數字材料”為主體構建的軟硬件一體的基礎設施。數字基礎設施中的硬件部分，比如機房或數據中心等硬件設施，在數字基礎設施中的價值比重并非是主體，而由芯片、軟件以及數字材料等構成的軟件部分才是數字基礎設施的核心價值所在。物理基礎設施在空間位置上具有相對穩定性，比如橋梁和道路等基礎設施的位置相對固定。然而數字基礎設施在空間上通常具有移動性和泛在性，比如量子通信設施可以安裝在衛星上，遨游外太空，并與地面的物聯網或通信網絡等基礎設施連接起來，共同形成萬物互聯、人機交互、空天一體的數字世界空間。通常情況下，數字基礎設施的科技優勢是傳統的物理基礎設施無法比擬的。
在工業經濟時代，經濟活動主要建立在以“鐵公基”為代表的物理基礎設施之上。所謂“鐵公基”，主要是指鐵路、公路、機場、港口、水利、廠房、工業園區等基礎設施，這些傳統的物理基礎設施，既對社會經濟發展起著重要的基礎性支撐作用，同時又作為國民經濟的組成部分，對GDP增長產生強有力的拉動作用。隨著中國完成了世界最大規模的工業化運動，傳統基礎設施領域的項目建設日趨飽和，過剩的產能和資金客觀上具有向“一帶一路”沿線國家轉移的必然趨勢。
在數字經濟時代，數字基礎設施正在成為拉動社會經濟增長的源頭基礎和新生動力。數字基礎設施是以數字技術或知識產權為核心價值的新型基礎設施，主要包括網絡通信、大數據、云計算、區塊鏈、人工智能、量子科技、物聯網以及工業互聯網等不同領域和不同類型的新型基礎設施。
每一次產業革命或科技革命都會伴隨著基礎設施的變革，隨著我國工業型經濟向數字型經濟轉變，傳統基礎設施建設日益退潮，而數字基礎設施建設方興未艾。數字基礎設施加速了社會經濟各領域的數字化進程，并在實現人與人、人與物以及物與物之間全聯接狀態的基礎上，使得生產制造、商業運營、民生服務、人際交流乃至國防建設等各領域工作變得更加高效而靈活，并激發出無限創新的可能性。
數字基礎設施之網絡通信技術應用
中國確立了網絡強國的偉大戰略目標，網絡通信技術是網絡強國戰略的前提基礎，更是數字基礎設施建設領域“基礎中的基礎”，只有建好了網絡通信基礎設施這條“數字高速公路”，才能實現海量數據的運行、儲存和流通，才能在此基礎上開展大數據和云計算等相關技術應用，并建立起多樣化的數字基礎設施，因此網絡強國的第一步戰略就是搞好網絡通信基礎設施。
網絡通信速度、質量和成本等是制約數字中國建設和數字經濟發展的重要因素，因此提高數字基礎設施服務的質量和效率，首要任務是網絡帶寬和網絡性能的大幅提升。第四代移動通信技術（4G）已經較好地實現了人與人之間的移動互聯，但伴隨物聯網和工業互聯網的興起，4G等網絡通信技術的弊端和缺陷也逐步顯露出來，這種狀況促使第五代移動通信技術（5G）快速崛起。5G不僅適應人的通信需要，還要適應物聯網和工業互聯網的發展需要，最終實現人與人、人與物、物與物的大連接，有力支撐社會經濟的創新發展。
5G技術對物聯網的促進意義
5G網絡通信的技術特性是高速率、大連接、低時延、高可靠。 除了滿足移動互聯網的需要，5G的應用重點是向物聯網和產業互聯網等領域擴展。隨著移動互聯網和物聯網的蓬勃發展，人與人、人與物、物與物的互聯互通得以實現，數據量呈現爆發式增長。未來的物聯網、工業4.0、產業互聯網、智慧城市建設等，都需要大規模的傳感器和大片連接， 5G的目標是一平方公里支撐100萬個傳感器，這是非常高密度的大連接，5G可以支撐起這類連接。
5G技術對人工智能的促進意義
人工智能的核心要素包括數據、算力和算法。
數據
首先，5G能夠解決人工智能（AI）所需的數據問題。人工智能的絕大部分數據來源于物聯網，數據越多，AI就會越準確、越智能。物聯網的高速發展會產生大量的數據，5G能夠連接海量的物聯網設備，從而能夠讓人工智能的潛力得到充分發揮。
算力
其次，5G能夠促進人工智能（AI）取得算力突破。相比于4G等網絡，5G核心網分布式架構能完美適應邊緣計算的要求，使得邊緣計算的算力得到了解放，這就解決了萬物互聯的算力瓶頸，其中也包括了人工智能（AI）的算力瓶頸。
借助于數據突破和算力突破，5G促進了人工智能AI的發展，反過來，人工智能也可以應用在5G核心網中，幫助核心網在規劃部署、運行維護等方面實現高度的自動化和智能化。
5G是高速網絡，AI是通用技術，兩者相互賦能，并結合大數據等其它數字技術，共同構成社會經濟的中樞神經系統。5G與AI的關系不是簡單的疊加與促進，而是互為指數，在智能制造、智能駕駛、智能醫療乃至于智慧城市等領域相互解放生產力。在未來發展中，5G技術和AI技術將會深度結合，并通過數字基礎設施服務等方式，深刻改變人類生產與生活的各個方面。
5G技術對交通運輸的提升意義
首先，5G低時延、高可靠的技術特性，可以保證高鐵等運輸裝備500公里時速下的流暢通信；
其次，5G可以促進車聯網體系的構建，大大降低高速公路上發生交通事故的概率；
最后，5G可以與自動駕駛相融合。自動駕駛的安全性必須由單車智能來顧及，5G能夠克服傳感器的滯后效應，同時還可增加安全驗證，無人車信息采集設備獲取的激光雷達數據、毫米波雷達數據、攝像頭數據等，需要進行安全驗證，驗證層次和數量越多，數據就會越安全，從而越能夠保證自動駕駛車輛的安全性。
5G技術對平臺經濟的促進作用
除了以上專業領域和主流應用之外，在5G技術和國家政策的雙重加持下，我國平臺經濟也將迎來發展的新階段。通過數據資源的釋放與流動，促進大規模社會化協作體系的完善，為我國平臺經濟的高質量發展提供強勁動力和全方位支撐，并對數字中國建設和數字經濟發展產生空前巨大的推動作用。
數字基礎設施之大數據技術應用
大數據堪稱數字經濟時代的“新石油”，它被廣泛應用于金融、證券、保險、航空、政務、零售、交通、醫療、教育、能源、健康以及社會服務等各個領域。在大數據時代，數據開始呈現爆發性增長，互聯網、移動互聯網、物聯網、成千上萬的傳感器、穿戴設備、GPS等，都在推動大數據處理技術快速發展。
無人駕駛汽車每天行駛4小時，就會產生超過100EB的數據，要保障如此龐大的數據傳輸和人機交互，高速穩定和大并發的數字基礎設施建設至關重要。
現代高鐵一啟動，就會產生大數據，以前鐵路工人在鐵軌上敲敲打打，通過聲音檢查問題；如今高鐵傳感設備實時傳回車輛大數據，及時診斷故障、預警、排查和定位，提高效率，降低成本。
噴氣式客機一起飛，就會產生海量數據，幫助人們實時掌握飛行狀態，發現潛在問題并預警，提前采取預防保護措施，大大減少故障率。
再比如遠程醫療、物聯網、電視節目、衛星定位以及各種形式的人機交互等，不勝枚舉的生產和生活場景，已經將人們包圍在大數據的海洋中。
數據挖掘是大數據處理的核心環節
大數據通常是指巨大而復雜的數據集合，它超出傳統工具或單臺計算機的處理能力。大數據技術體系龐大而復雜，基礎技術包含數據采集、數據傳輸、數據預處理、分布式存儲、數據清洗、數據挖掘、數據倉庫、并行計算、數據可視化等。其中數據挖掘處于核心重要地位。
通俗地講，數據挖掘就是利用大數據探測有價值的規則或有意義的模式的過程。數據挖掘的目的是從大數據中發現隱含的規律性的內容，用于解決數據應用質量或應用效率等問題。
大數據戰略與數字中國建設
建設現代化經濟體系離不開大數據發展和應用，要構建以數據為關鍵要素的數字經濟。國家堅持以供給側結構性改革為主線，加快發展數字經濟，推動實體經濟和數字經濟融合發展，推動互聯網、大數據、人工智能同實體經濟深度融合，推動制造業加速向數字化、網絡化、智能化發展。
要深入實施工業互聯網創新發展戰略，系統推進工業互聯網基礎設施和數據資源管理體系建設，發揮數據的基礎資源作用，加快形成以創新為主要引領和支撐的數字經濟。
要運用大數據提升國家治理現代化水平。要建立健全大數據輔助科學決策和社會治理的機制，推進政府管理和社會治理模式創新，實現政府決策科學化、社會治理精準化、公共服務高效化。要以推行電子政務、建設智慧城市等為抓手，以數據集中和共享為途徑，推動技術融合、業務融合、數據融合，打通信息壁壘，形成覆蓋全國、統籌利用、統一接入的數據共享大平臺，構建全國信息資源共享體系，實現跨層級、跨地域、跨系統、跨部門、跨業務的協同管理和服務。
數字基礎設施之云計算技術應用
云計算基礎設施的本質
“云”是數字經濟時代的基礎設施，它為企業生產或社會服務提供強大的計算能力。云是網絡或互聯網的一種形象比喻，是互聯網及底層基礎設施的抽象說法。云的本質就是計算機群，每一個機群包括了幾十萬甚至上百萬臺計算機，每一朵云，都由分布在各處的數據中心（機房）聯網而成。
基本原理
云計算的基本原理是，把計算服務布署在大量的分布式計算機上，而非本地計算機或中心化服務器中，用戶通過互聯網訪問遠程計算機和存儲系統，并根據需要切換到相應的服務上。云計算在互聯網上布署并交付應用，且可以按需求靈活擴展。
云計算將計算能力及服務作為一種基礎設施提供給公眾，使人們方便快捷地使用計算機資源，而不必購買計算機軟硬件，只需租用運營商提供的云計算服務即可。人們以較低的成本從云中獲取高質量的計算、存儲、數據、平臺和應用服務，而不必關心存儲和計算發生在哪朵“云”上。無論何時何地，人們只需一臺電腦或一部手機上網，就能快速獲得計算服務或查找資料，而且不用擔心資料丟失等問題。
有云服務的核心思想實際是借鑒了電廠經營模式，通過集中生產和規模效應，既能避免用戶購買發電設備，又能降低電力價格，客戶只需要通過電網接上插頭，并按使用量付費即可。這就意味著計算能力也可以作為一種商品進行流通，就像水電煤氣一樣，取用方便，費用低廉，只不過這種商品是通過互聯網進行傳輸的。
大數據與云計算的關系
大數據和云計算密不可分，兩者就像一枚硬幣的正反兩個面。從底層技術角度看，大數據和云計算都離不開數據中心，數據中心是云計算的根，云計算是數據中心的“葉子”。大數據和云計算都必須依托數據中心才能落地。大數據提供的是“材料”，云計算提供的是“算力”，算力的發揮需要數據材料作為支撐，因此大數據和云計算相互依存，互相促進。
大數據天然具備分布式存儲結構，因此無法用單臺計算機進行分析處理，而必須對海量數據進行分布式存儲和分布式挖掘，這是大數據的優勢所在，但大數據不會自動產生價值，只有通過云計算處理分析后才能創造價值。云計算就是大數據的處理平臺，它依托云服務提供的分布式存儲、分布式計算以及虛擬化技術為數據分析和挖掘提供了最佳的技術解決方案。
云計算是互聯網發展過程中的一種質變，云計算可以共享軟硬件資源，并將計算能力按照一定比例分配給需求方，而需求方只需按使用量付費，這樣可以更加有效地使用社會整體的運算資源。云計算的主要特點是以互聯網為基礎，通過動態可伸縮的虛擬化資源來進行計算，作為一項全新的技術，云計算可以對數字經濟時代的各個產業進行全新賦能。
云計算技術應用領域
云計算帶來的是游戲規則的全新改變。云計算已經在物聯網、智能出行、基因測序、虛擬試驗、區塊鏈等許多高算力需求領域廣泛應用。
在其它新興領域及傳統領域內，云計算的應用也無處不在，比如金融、醫療、保險、制造、零售、物流、農業、視頻、游戲、電商、社交、移動通信、公共服務、生命科學、機器學習、3D渲染等，都構建在云平臺之上。每個行業需求并不一致，擁有行業經驗的服務商可以更好理解客戶的需求，更快的輻射到細分領域客戶。
數字基礎設施之區塊鏈技術應用
區塊鏈通過加密技術形成一個去中心化的可靠、透明、安全、可追溯的分布式數據庫，推動互聯網數據記錄、傳播及存儲管理方式變革，大大降低信用成本，簡化業務流程，提高交易效率，重塑現有的產業組織模式、社會管理模式，提高公共服務水平，實現互聯網從信息傳播向價值傳遞的轉變。因此，作為數字基礎設施，區塊鏈也被稱為“創造信任的機器”。區塊鏈技術本質上是一種分布式數據庫，是互聯網數據記錄、傳播及存儲的新方式，另一方面，區塊鏈數據的分析、解讀同樣離不開大數據、人工智能等技術，將相關物品連接起來，還需要物聯網的技術支撐等。
區塊鏈可以與大數據、云計算、人工智能等產生緊密聯系，比如區塊鏈與人工智能結合在一起，可能會帶來人工智能的加速發展。區塊鏈在人工智能應用領域，一方面可以幫助解決算法的開發難題，另一方面也可以解決數據應用的安全性問題。因此區塊鏈與人工智能的合并，將成為一種必然趨勢。
區塊鏈作為數字中國建設的底層架構和基礎設施，目前正在進行大規模布局。作為天生的去中心化的賬本數據庫，區塊鏈具有分布式、不可篡改、可追溯等特性。未來社會與經濟全部由數據驅動，區塊鏈能夠保證數據真實不可篡改，為數據驅動的數字經濟和智能社會，提供基石保障。
區塊鏈技術已經在實體經濟和虛擬經濟等許多領域落地應用，它不僅延伸到物聯網、智能制造、供應鏈管理、數字資產交易等許多新興領域，同時廣泛地與金融、法律、科技、管理、環保、能源等傳統領域結合，并正在成為數字中國建設和數字經濟發展的重要技術基礎。
數字基礎設施之人工智能技術應用
人工智能通過訓練計算機使其能夠完成類似于人類的自主學習、判斷、決策等行為。人工智能促使智能機器會聽（語音識別、機器翻譯等）、會看（圖像識別、文字識別等）、會說（語音合成、人機對話等）、會思考（人機對弈、定理證明等）、會學習（機器學習、知識表示等）、會行動（機器人、自動駕駛汽車等）。
物聯網、大數據、云計算等基礎設施服務為人工智能技術的發展提供了所需要的關鍵要素。
人工智能與大數據的關系
大數據是當前科技領域的基調，大數據催生了人工智能的爆發。大數據是人工智能的基礎，將大數據轉變為知識或生產力，離不開機器學習。機器學習是實現人工智能的一種方法，它既是讓機器實現人工智能的技術核心，又是讓機器具有類似人的智能的根本途徑。機器學習實現人工智能的關鍵就是利用海量數據的訓練，通過算法解析數據，從中學習，然后對真實世界中的事件做出決策和預測。
人工智能、機器學習和深度學習，三者是層層包含的關系，機器學習是實現人工智能的一種技術或方法，而深度學習則是實現機器學習的一種技術或方法。深度學習是機器學習的一個子領域，是利用一系列”深層次”的神經網絡模型來解決更復雜問題的技術。深度學習的核心是讓機器模仿人腦的機制去解釋圖像、文本和聲音等數據，進而自己獲得“知識”，并在不斷地解釋數據中修正和增長已有的知識，提高智能水平，這為機器自身的智力“成長”提供了一條路徑。
大數據技術幫助提升了深度學習的算法性能，反過來人工智能技術的發展顯著提高了大數據自主分析的能力。如果不具有智能技術，即使存在所需的龐大數據，也無法對大數據進行收集、處理、分析，無法從中發掘出新的意義、產生新的價值。人工智能技術通過讀懂視頻、音頻甚至人類自語言，分析物聯網中大量瑣碎的非結構化數據，可以總結出其中隱含的規律，支持智能決策。
人工智能與區塊鏈的關系
區塊鏈可以為人工智能的發展提供非常大的支持，因為在人工智能發展過程中，機器學習需要依賴算法的不斷改進和優化，期間需要不斷地試錯，這正是區塊鏈的優勢所在。區塊鏈可以快速有效地讓一個人工智能項目實現小組分工，更大可能地獲取人工智能開發所需的各類資源，并通過散布在各地的終端，把人們都拉進人工智能的開發小組中，實現人工智能的快速迭代。
區塊鏈模式不僅有利于人工智能技術的開發，而且在某種程度上解決了人工智能潛在的道德問題，比如說，現在很多人認為隱私不安全、個人行為不受控，甚至對整個人類社會信用體系不信任，這些都可能通過區塊鏈技術來解決，因為所有的開發者分布在不同的領域、不同的地區，不同的國度，擁有不同的目標傾向，因此人工智能的學習最終可能會涵蓋各種各樣不同的價值觀，而這可能會帶來遠超出人類想象的成功。
人工智能與云計算的關系
云平臺或云設施已經成為企業或客戶低成本獲取人工智能服務的最重要渠道。云計算的大規模并行和分布式計算能力帶來了低成本、高效率的計算力，并降低了計算成本。目前在商業領域，經過云服務商自身業務驗證的人工智能技術備受企業決策者青睞。業內認為與微軟、亞馬遜、谷歌等企業相比，阿里巴巴的智能商業能力在商業和技術結合層面仍是最佳范例。
數字基礎設施之物聯網技術應用
物聯網簡單的說就是物物相連的網絡，沒有單純的某個技術是物聯網技術，它是互聯網在人與人、人與物、物與物之間更廣泛領域內的功能擴展。物聯網是由無數的產業熱點和技術熱點組合起來的，它主要強調網絡應用領域的創新。
物聯網與大數據的關系
過去通過研究大數據集尋找創新性商業模式或算法比較費時，回報也不確定。物聯網興起后，這個過程變得更加具體，因為物聯網提供了非常具體的參照領域或對象。比如，制造企業想要確定最佳的機器維護計劃，通過大數據可以推測何時需要進行維護，從而不斷提高企業的制造質量標準。因此，物聯網支持用戶查找具體的模式，實現具體的商業產出，使客戶的目標更加清晰，這反過來又推動了對大數據項目更合理的投入，并更快地獲得回報。
物聯網與人工智能的關系
物聯網與人工智能之間最直接的一個聯系就是“大數據”，物聯網為大數據提供了主要的數據來源（90%以上的數據來源于物聯網），并加快了大數據的更新速度，沒有物聯網大數據的價值就會打折扣，而大數據是人工智能的重要基礎，所以從這個角度來說，物聯網也是人工智能的重要基礎。物聯網發展的結果是“萬物互聯”，而萬物互聯必然會帶來“萬物智能”，所以物聯網的發展會進一步促進人工智能的發展。
物聯網與區塊鏈的關系
區塊鏈對物聯網行業的改造具有重大作用，一是形成數字化資產，確保隱私和授權交易，二是通過信任機制打破信息孤島，強化生態協作；第三，物聯網加入支付體系，擴大商業模型的想象空間。
數字基礎設施是數字技術發揮效能的“放大器”，是海量數據交互、運行、存儲與流通的“高速公路”，是社會、經濟、國防、民生等諸多領域內實現核心技術突破的重要基石。在傳統經濟模式下，曾經流行一句諺語“要想富，先修路”，形象比喻了道路基礎設施建設對于經濟發展的關鍵支撐意義。無獨有偶，在數字經濟形態下，只有先解決了“數字主干道”的基礎設施建設問題，才能有效解決數字中國建設的創新瓶頸和動力瓶頸。作為物理空間和虛擬空間的連接紐帶，作為數字中國的新型引擎和動力，數字基礎設施建設任重而道遠。