美国既是全球最大的信息产品生产国和消费市场，又是信息技术最前沿的研究基地，其研究方向是其他大多数国家在信息技术领域开展研究行动的标杆。二战后世界上的重大科技发明有60%出自美国，70%在美国最先付诸使用。信息技术对美国其他学科与工程技术具有广泛的渗透性和应用性，而且发展水平较高，已经成为美国科学技术最重要的组成部分之一。
1991年4月美国政府公布了《国家关键技术》的报告，确定了对国家安全和经济繁荣极为重要的6个领域22项关键技术。信息和通信技术领域包括：软件、微电子和光电子、高性能计算机和网络、高清晰度图像、传感器和信号处理、数据存贮和外围设备、计算机模拟和模型。其它领域与信息技术有关的有信息材料技术、加工工艺技术等。美国信息技术的基本结构大致可概括为：计算机技术领域是核心；电子技术是信息技术的关键支撑技术，其中包括微电子技术、光电子技术；信息材料技术是基础信息技术，其中包括电子备料以及光学材料技术；通信技术是信息技术的重要的直接组成部分。通信技术与计算机技术的结合，代表着美国信息技术发展的方向。
本文在大量资料的基础上，整理出美国信息技术发展现状和当前研究开发热点，为我国科技工作者提供一个全面了解美国信息技术发展的窗口。
一、计算机硬软件
1.硬件及网络
美国计算机硬件业在全球的影响举足轻重,IBM、Compaq、HP、Sun、Cisco和戴尔等国际知名大企业均根植于美国。在21世纪网络时代，存储技术、芯片技术、显示器技术和设备制造技术是影响未来计算机硬件发展的关键技术。
性能更好的计算机芯片在不断推出。2001年4月， IBM推出新系列的网络芯片，生产商可以据此开发适合自己产品的芯片，而不再受标准芯片的限制，可设计制造出体积更小、耗电更少、成本更低且具有联网功能的电子产品。2001年6月，美国先进微设备公司开发出一种32位的快速存储芯片，能够重写数据，在断电情况下保存数据，有望取代动态随机存取存储器。2001年10月，IBM宣布将在2002年推出一种名为 POVER PC405LP的新型微芯片，其耗电量仅为目前市场销售芯片的1/10，且有更强大的声音识别和数据加密能力，可大大延长便携电子产品的电池寿命。 2001年，包括Compaq、IBM、HP和Sun等在内的其他主要厂商都已经先后实现了向64位计算的过渡，拥有了自己的64位RISC芯片、Unix操作系统、工作站和服务器。作为32位PC世界实际统治者的Intel也宣布开发64位产品，宣布了具有EPIC技术的IA-64体系结构，并推出第一代Merced芯片。这标志着进入64位计算所需要的全64位计算环境（包括64位芯片、操作系统、应用开发和解决方案）都已经就绪,高性能计算技术将全面进入64位时代。
美国非常重视超级计算机技术，把它列为21世纪信息领域重要战略创新计划之一。美国政府在2000年年度预算中，拨款近18亿美元用于超级计算机的专项研究。2001年11月在美国丹佛市举行的“超级计算2001”年会上发布了第18届计算机TOP500排行榜，美国继续保持超级计算机用户和制造商数量第一的位置。其中，峰值性能超过万亿次（1T Flop/s ）的系统达到30个，而半年前是25台。进入TOP500的最低性能为94.3 GF/s ，这在6个月以前足以排在 TOP500的295 位。TOP500中美国继续保持超级计算机用户和制造商数量第一的位置。就公司而言，IBM的安装台数仍然最多，产品占有率高达32%。IBM公司在该领域享有盛誉并且长期的到了美国能源部和国防部的支持。2001年，IBM公司和劳仑斯?利弗莫尔实验室合作研制的“白色ASCI"超级计算机实现了12.3万亿次／秒的创记录运算水平。2001年11月，IBM与美国能源部（DOE）国家核安全管理局（NNSA: National Nuclear Security Administration）宣布合作开发超级计算机研究项目“蓝色基因（Blue Gene）”。新型超级计算机“Blue Gene/L”计划于2005年完成。它将比目前最快的超级计算机“速度最少提高15倍、用电效率提高15倍，而安装面积只有原来的1/50”（IBM公司）。研制目标为运算速度达到200 万亿次／秒。此外，美国国防部支持的Petaflops计划则规划在2010年前研制成每秒千万亿次级的超级计算机。美国国防部还有一个Ultrascale计划，从事一些每秒百亿亿次级（1018）的超级计算机的基础研究。
美国高性能计算的发展的新方向是：分布式计算成为超级计算的新模式。一种称为群机的超级计算方式是将多个处理器、存储器、网络硬件及专用软件组装而成的并行处理系统，可以低成本地实现高速计算，因而可用于数值天气预报和模拟核爆炸。另外，分布式计算系统在互联网上的应用可以将网上大量闲置的计算功能调动起来，这就是对等式网络服务功能实现的基础，也是网络实验室、网络档案馆及智能数据网格运算得以实现的条件。
网格技术是该领域的一个研究热点。它的思想是将分布于不同地理位置的计算机、数据库、存储器和软件等资源利用高速互联网连成整体，然后像一台超级计算机一样为用户提供一体化信息服务。美国政府用于网格技术的基础研究经费高达5亿美元。美国政府正在资助几个网格计划，包括宇航总署的Information Power Grid（IPG），能源部的ESNet与DisCom，国家科学基金会（NSF）的NPACI、National Technology Grid，以及于2001年8月启动的TeraGrid。最庞大的网格计划是美国国防部的全球网格信息（Global Information Grid），预计将在2020年完成。
除政府机构以外，美国企业界也对网格计算研究提供了强有力支持。2001年，康柏和SUN公司分别发布了其网格计算解决方案计划，为用户提供网格软件、计算机系统和定制的安装和支持服务，使用户能够共享计算、存储、数据、软件和其它资源。2002年3月美国能源部下属的国家能源研究科学计算中心宣布，该中心与IBM公司达成协议，正式开始建造美国能源部内部使用的计算机网格。
网络安全继续成为政府与企业关注的热点。美国司法部2001年7月宣布，建立9个特别安全分队来从事反黑客、反病毒和保护软件版权等计算机安全问题工作。同月，戴尔电脑公司向互联网安全软件制造商“圣地”公司投资开发反黑客软件，以抵御黑客的攻击。政府还要求军民联防迄今对互联网威胁最大的病毒“红色代码”，以遏制其在网上蔓延。由于“9.11”事件的冲击，可以预见与信息安全和数据存储的相关领域将可能在美国获得更快的发展。
2.软件
美国软件业是世界软件业的领头羊。在以操作系统工程、数据库为代表的基础软件层次，美国几乎垄断了全球的软件市场。在当今以网络互联、企业级应用、中间件为代表的新时代，美国依然是行业的先锋。2001年，世界500强软件公司头10位中有8家公司的总部设在美国。美国拥有规模各异的软件公司8万多家，软件业每年以18%的速度增长。美国软件公司占据了世界（包括美国国内）三分之二的软件市场，美国软件产品主要分为系统基础设施软件（占23%）、应用软件（占51%）、软件开发工具（占26%）三大类：
1、系统基础设施软件：包括操作系统等软件，主要生产厂商是IBM、微软、苹果、Computer Associates 和惠普等公司。
2、软件开发工具：促进计算机程序的设计、开发以及软件程序的应用。主要厂商包括Oracle、Sybase、Adobe、Sun以及IBM等。
3、应用软件：包括公司和个人用途的软件。
二、通信
1．移动通信
在移动通信的质量和服务水平上，与欧洲和亚洲某些国家相比美国是明显落后的。目前在美国的移动通信系统是多种制式并存，时分多址(TDMA)、频分多址(FDMA)、GSM和CDMA四套不同的移动通信标准都在使用。
对于第三代移动通信系统（3G），美国现在存在着两种似乎相关的选择：WCDMA与CDMA 2000。WCDMA是沿着GSM路线向上升级，而CDMA 2000则是建立在目前使用的CDMA的平台之上的。然而，3G无线运营商认为可以被用来提供像无线高速Internet接入这类服务的1.7GHz频段正在被美国国防部使用着，美国国防部将这一频段用于卫星控制和军事目的。频段的冲突和其他一些因素影响使美国3G拍卖被推迟到2002年，这也使美国第三代无线移动服务时间将向后延迟。
尽管3G的道路尚未确定，美国AT&T公司已经开始在实验室中研究4G技术，其研究目的是提高蜂窝电话和其他移动装置无线访问互联网的速率。估计到2005年该技术可以正式推出。
2.光纤通信
20世纪90年代后期，由于看好以互联网为基础的电子商务的发展，对互联网的投资滚滚而来，而支撑互联网的基础就是光纤通信。由于WDM、DWDM等光纤通信技术的空前发展，使人们更加看好IP产业，包括美国在内的众多国家掀起了建设光纤网的高潮。到2000年，美国累积光纤2800万光纤英里。30%属于AT&T、 Worldcom和Sprint；29%属于全国性新兴运营商；16%属于电力和其他公共事业公司。虽然运营商建设了大量的光纤网，但事实上业务量 (包括IP业务量)并没有能够快速填充这些大管道。美国光纤用量的高峰年是1999年，当年共铺设了14万路由公里，而到2003年将下降到只有3.5万路由公里。但是，由于光缆芯数的增加，以光纤公里计算的用量的下滑程度要轻一些，预计将从2000年的1080万光纤公里下降到2003年的700万光纤公里。
美国光网络的技术元老首推朗讯科技，朗讯科技一直是光网络市场中的佼佼者，其贝尔实验室 Bell Labs 是朗讯科技研发经验的后盾，协助朗讯科技成为DWDM技术的先锋。朗讯科技在其协助下，到2001年已拥有超过2,000个光纤技术专利。朗讯科技正积极扩展其超过4,000个DWDM系统市场，成为全球最大DWDM系统配置公司。
3.数据通信
数据通信是从20世纪50年代末，随着电子计算机的发展而开发的一种通信方式。在70年代中后期以后，基于X.25建议分组交换数据通信很快遍普及，进入了商用化时代。进入90年代中后期，互联网改变着人们思考问题的方式。网上的业务流量积聚增加，使互联网上的数据业务最现每月增长10%左右，达到了每6月～9个月翻一番的地步。据美国RHK公司统计，全球的数据业务量现在已经超过话音，大多数国家的数据业务量在21世纪的前10年期间也将超过话音，从北美地区看，在2002年～2005年期间话音业务有可能下降到仅占全部业务的百分之几。按照所用技术的不同，数据传送业务包括X.25、DDN、ISDN、帧中继（FR）、ATM和IP业务等。
1999年，全球的数据通信市场规模约为500亿美元，其中美国为283亿美元，约占三分之二。按单项看，除了ISDN和VoIP外，美国均占全球的6%以上。租用线业务收入所占比重均最高，达39%，但年增长率仅为6%，是所有业务中最低的。互联网业务年增长率达到了92%，说明美国的互联网发展速度大大领先于其他国家；ATM、VoIP和VPN尽管所占比重还很低，但都呈现了高速增长的态势。帧中继（FR）年增长率为43%。ATM业务市场在1999年增长了89%，ATM端口数增加了80%。全球共有50多个业务提供者在提供ATM UNI业务，美国是最大的市场，大约占了全球的四分之三。
4.卫星通信
目前，美国卫星通信系统能够满足大部分需要。美国舰队卫星通信系统（FLTSATCOM）、UHF后续系统(UFO)、国防卫星通信系统(DSCS)以及军事战略/战术中继卫星通信系统（Milstar）等军事卫星通信系统在窄带、宽带及保护服务等方面能够有效覆盖全球。但在2003年～2008年间，这些系统需要补充或置换。近期问题主要集中在窄带接入、战术宽带连接、互操作以及北极覆盖等方面。其中的大部分问题正通过实施中的国防卫星通信系统（DSCS）服务寿命延长项目（SLEP）、标准战术接入点（STEP）及需求分配多重接入（DAMA）项目以及主极地项目等加以解决。军事卫星通信的研发投资必须以军方能够充分利用和管理资源为中心。例如，通过改变信息模式来提高对现存通信系统的利用将比设计新一代天线更具潜力。
商用卫星通信方面，为了降低成本和扩容，商用卫星通信系统也必须不断加以改造。通过提出增加新的LEO及MEO卫星通信系统（Iridium、Globalstar、Teledesic及Celestri）的办法，以扩大其对整个军事卫星覆盖范围的影响。
三、半导体
美国半导体芯片的研究、生产和制造技术的发展，影响着世界半导体工业的发展。1999年，世界半导体工业前10大企业中，美国占了4家，Intel、TI、Motorola、IBM公司分别位居第一、第三、第四和第五。美国是世界上最大的半导体市场，1996年～2000年占世界半导体市场的份额都在1／3左右，居世界首位。
美国芯片微细加工技术目前正在从亚微米向纳米技术过渡，0.25微米和0.18微米技术已进入大批量生产，0.15微米和0.13微米技术也进入批量生产阶段。2001年4月，Intel公司首次使用0.13微米技术和300毫米硅晶片生产出集成电路芯片。Intel已有代号F2、D2、F22及F17 4座8英寸晶片厂以0.13 微米工艺量产P4微处理器，到2002年底，还将有D1C及F11X等两座采用0.13微米的12英寸晶片厂开始启用。2002年1月，公司采用0.13微米工艺推出了目前世界上性能最高、速度最快的新款P4微处理器，该CPU集成512K高速缓存，运行速度达2.2GHz,相当每秒运行22亿次。2002年3月，Intel公司宣布其已采用0.09微米工艺生产出面积仅为1平方微米的SRAM。
超紫外光刻技术EUV（Extreme Ultra Violet）被视为是保证摩尔定律今后依旧适用的法宝。EUV技术是以超紫外线将超精的电路线显影于晶圆上，其产生的电路较传统的光束光刻技术缩小7%～20%。它可使半导体制造商在芯片上蚀刻电路线的等级达到0.03微米。比现有制造技术所产生的芯片性能提高100倍，存储容量也可以达到目前的100倍以上。由Intel、IBM、摩托罗拉等公司所组成的企业联盟与美国三个国家实验室，一直致力EUV的研发，投入开发经费已逾2.5亿美元。目前，EUV技术的研发已取得初步成果。2001年，该联盟已披露了EUV的步进机原型，利用EUV技术所生产的首枚芯片的时钟频率将达10GHz。
在各芯片厂商都以面积最小化、功能最大化作为发展方向的趋势中，将整个电子系统全部集成到一块单芯片之中的SOC（系统级芯片）越来越呈现出重要性。安捷伦科技公司（Agilent Technologies）自1993年起就开始致力于发展SOC业务，特别是为大批量生产消费类信息产品的供应商开发高度集成的芯片。到2001年7月公司SOC产品发货量已超过1亿只。Intel公司2001年5月也展示了其最新的SOC成果：集微处理器、快闪存储器和数字信号处理器为一体的计算机芯片。这种高度集成的芯片将对手持计算机、移动电话和其他移动设备的改进产生巨大影响。新芯片功率比目前移动电话中使用的芯片功率强5倍，工作频率高达1GHz，电池寿命可达1个月。Intel称,这种“单一芯片无线互联网”技术巩固了公司在逻辑和闪存硅技术上的领先地位。
砷化镓（GaAs）、硅锗和磷化铟基化合物半导体材料和器件及电路成为半导体材料研究的热点。IBM公司在SiGe研究上处于领先地位，它是第一个量产SiGe IC的厂家。公司研发了第一个具有SiGe前端的全球定位系统Rx芯片组。公司还在研制用于军事电子装备的高速、低功耗、低噪声SiGe集成电路及器件。Temic半导体公司独立开发的SiGe工艺技术已用于芯片的批量生产。
四、电子商务
从全球范围看，美国的电子商务发展最快，在许多领域处于全球领先水平，是其他国家开展电子商务的标竿，电子商务渗透到了美国社会的各个行业和阶层。企业对企业的电子商务（B2B）涉及的业务包括了银行业务、大宗商品交易、会计服务、解决方案和证券业务等等；企业对消费者的业务（B2C）包括了网上零售、银行服务、证券服务、中介服务等等。美国电子商务的成功可归因于多方面因素：开展的时间最早，信息基础设施较完善，人们消费观念超前以及政府政策的多方鼓励等等。
为了使电子商务在法律的保护和规范下健康发展，美国早在20世纪90年代中期就开始了有关电子商务的立法准备工作。1996年下半年美国财政部颁布了有关“全球电子商务选择税收政策” 白皮书，它支持电子和非电子交易间的“税收中性”目标。1997年7月美国总统发布了《全球电子商务纲要》，号召各国政府尽可能地鼓励和帮助企业发展互联网商业应用，建议将互联网宣布为免税区。1998年5月，几经修改的互联网免税法案获得通过，为美国本土企业铺平自由化的发展道路。1999年7月美国法研究所等联邦机构起草了 “统一计算机信息交易法”(UCITA)。虽然UCITA并没有直接的法律效力，但为全美五十个州都按照自己的电子立法进程采纳该法奠定了基础。2000年6月30日美国总统签署了“电子签名法”，为在商贸活动中使用电子文件和电子签名扫清了法律障碍。
国际数据公司（IDC）于2002年1月发表的研究报告显示，2001年全球上网人口约达5亿人，美国占全球上网人口的29.2%，略低于欧洲（上网人口占全球29.8%），长期以来的美国上网人口居龙头的地位已被欧洲取代。虽然美国上网人口的领导地位被欧洲超越，美国仍是全球电子商务营收最高的地区，在2001年，美国的全球电子商务营业额达6,153亿美元（包含B2B和B2C），占全球电子商务营业额的43.7%。
五、电子政务
世界各国积极倡导的“信息高速公路”五个领域中，“电子政府”被列为第一位,其他四个领域为:电子商务、远程教育、远程治疗、电子娱乐,可以说政府信息化是社会信息化的基础。
美国电子政府的发展正经历一个不断完善的过程。美国前任总统克林顿在电子政府备忘录中指出,全球经济一体化所带来的竞争以及公众对政府的期望值的增加,促使联邦政府大力推动实施电子政府计划,将政府办公自动化作为政府的优先任务之一。美国从一开始就确立了政府-公民（G2C,Government-Citizen）的服务模式,推动电子政府不仅是为了加强政府电子信息的发布,提高了政府工作效率透明度,而且还促使政府对原有职能和责任的重新思考和定位。
尽管美国政府部门总体上对互联网的认识比美国企业要滞后,但仍然有一些较为积极的联邦机构、州和地方政府,由于从互联网起步初期就密切跟踪和注意这一新技术与政府服务之间的关系,很早就具备了将政府服务放到网站上的能力。发展到现在,几乎所有的美国联邦、州和地方政府机构和相关部门都建立了自己的网站，典型例子包括美国国家税务局的电子税收管理系统、波士顿市的电子政府网站、印第安纳州的电子政府系统等等。
2001年10月，美国联邦预算管理局又提出了一个3年花1亿美元推广电子政务的计划。该计划要求，从联邦政府做起，改进“第一政府www.FirstGov.gov）”网站的设计与服务，方便网民查找政府信息。计划还要求联邦政府各部门在公务和业务交易中推行“电子签字”方案。 此外，联邦电子政务预算还规定，到2002年年底之前，联邦政府各部门凡是2.5万美元以上的项目采购，必须使用联邦政府统一的电子采购门户平台（www.FedBizOpps.gov），逐步使电子采购成为联邦政府采购标准。在此基础上，政府在2010年以前会把其绝大多数业务和交易搬上网。
六、纳米电子技术
美国认为，纳米技术是自二战以来美国将要经历的第一场不具备绝对领先优势的具有重要经济意义的科技革命。为此，美国政府于2000年2月发布了“国家纳米技术计划”。计划的核心是要加强联邦政府对国家纳米科技发展的引导和支持。研发机构包括高等院校、产业界和国家实验室三大类。研究开发的重点领域分为基础研究，应用研究和产品开发两大重点领域。在信息技术领域内，基础研究将包括：纳米结构与量子控制，纳米元器件与系统结构，多现象模型与模拟等；应用研究和产品开发将包括：纳米电子、光电子与磁性材料，纳米技术与国家安全。
2001年，纳米分子电路荣登美国《科学》杂志十大科学成就榜首。若干个科研小组开发出连接纳米晶体管、纳米级导线和纳米级开关的分子水平电路，其成功将有助于未来开发具有广泛用途的超小型计算机。 2001年8月， IBM公司用单分子碳纳米管制成世界上最小的逻辑电路。2001年11月，贝尔实验室利用单个有机分子制造出世界上最小晶体管，大小只有针尖的一千万分之一，这将导致更小、更强功能芯片的诞生。
七、结束语
美国信息技术经历了由计算机主机的信息集中处理到个人计算机的信息分布处理，由单一计算机操作到计算机联网操作、由计算机的客户／服务器模式到分布式计算机模式、由单一数据到大型数据库和由计算机局域网到互联网的发展历程。信息技术的进步，进而又推动了整个信息技术产业，特别是信息服务产业的发展。信息技术对美国其他学科与工程技术具有广泛的渗透性和应用性，已经成为美国高技术的核心。当前，美国信息技术的研究不仅强调本领域内的基础性研究，也在不断探索信息技术与其它科学领域的融合的可能。此外，如何有效利用信息技术也是信息技术研究的一大重点。近期美国的信息技术研究开发的热点主要集中在：
·大规模、高速网络；
·网络安全性、可靠性和保护个人隐私；
·高端计算与新型计算；
· 面向普适计算与访问的可升级的信息基础设施；
· 高可靠度软件与系统；
·人机交互，信息处理与管理；
· 新型材料、元器件、设备和工艺；
·信息技术的各种先进应用。
主要参考文献：
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作者: news
来源: http://www.chinainfo.gov.cn