移动云的崛起——移动分布式计算将见证爆炸式发展

移动计算以及云计算正在融合为同一个平台，能提供不受限制的计算资源。移动设备一般受制于内存、计算能力和电池续航。但与云计算结合后，数据的处理和储存将不再依赖移动设备。在这个新平台上，人们能更方便地同步信息，移动应用将更可靠以及更易于扩展，多种服务的整合会变得更轻松，用户能随意访问商务应用以及多人协作服务，用户体验也会更加丰富多彩。一大波新式服务正在蓄势待发。

物联网的扩张——期望四通八达的信息网络能连通数字世界与生活现实

旧式的物联网仅仅将各种智能设备无缝整合到信息网络中，而通过移动设备与传感器，新式物联网能直接监控它所处的环境，收集有关现实世界的海量数据，让网络上的数据能更好地反映现实，达到良好的互动协作。要达到这个目标，我们需要找到将现实世界与对应的数字资源紧密连结起来的方法。

大数据的质变——我们需要更简单的分析工具来对付汹涌而来的数据

大数据之所以难以对付，不仅仅在于它的三个V——容量（volume），速率（velocity）与多样性（variety）。事实上，金融、保险、营销、健康这些产业界，以及科研机构，都急需能轻松处理大数据的人才与工具，来对他们收集的海量数据进行有意义的分析，但显然技术界还没有做好准备。这个极端大数据的年代，在数据管理与分析方面，需要新的范式与准则，而 2014 年将是群雄逐鹿之时。

3D 打印机的革命——借助新的工具与技术，大众将能受惠于 3D 打印的力量

3D 打印的新工具与新技术可以说是惠及万家，无论是跨国公司还是 DIYer。3D 打印给了他们一种更快、更便宜、更方便的工具，来制造新的设备，实现新的想法。汽车部件、电池、义体、电脑芯片，甚至珠宝、服饰、火器，哪怕是吃的比萨，3D 打印无所不包。在未来的愿景中，我们希望能将数字系统直接打印到现实的设备中。这需要新的工具、服务与平台，而创新的商业模式与业务过程，比如在线 3D 打印服务与“集腋成裘”的众筹，同样必不可少。这一切在 2014 年将继续发展。数字化正在为硬件设计、测试与生产带来全新的变革。无论是叠加式的 3D 打印，还是消去式的激光切割，技术的进展使人们现在能以更高的质量与速度，以低廉的价格轻松制作新产品。

新学习模式的技术基础——我们需要一体化而无处不在的在线课程

在今天，世界各地的学生都能在网上注册他们想要学习的任何课程，无论是计算机、信号处理和机器学习，还是欧洲历史、心理学与天文学，而这一切都是完全免费的。人们对大规模在线课程（MOOC）的兴趣正在持续发酵，同时也给技术人员出了一道难题：如何满足这些新的学习系统与模式呢？像 Coursera 这样的 MOOC 平台，一共有超过 300 万学生与 107 位合作伙伴，而 edX 作为麻省理工与哈佛的合作项目，也有逾 170 万学生。这些平台开设的课程，参与的学生动辄成千上万。这些学生用到的，不仅是作为主菜的在线讲座，还有网上论坛、视频通话、用以识别身份的按键记录器，所产生的大量信息也需要强大的服务器来处理。MOOC 与其它新晋的在线课程一样，要求一种新的学习体验：一体化、无处不在而又能设身处地为每个人提供服务。这需要不同的技术作为基础，比如嵌入式技术与传感器相关的技术。

移动网络的更新换代——移动网络的基础设施必须追上用户的需求

移动计算无处不在，我们能用智能手机与千里之外的家人与友人交流，这都归其所赐，但它的魔力远超于此。当我们在公交与地铁上购票时，当我们用 App 叫外卖时，当我们在手机和别的媒体播放设备上看视频听音乐时，移动计算都在发挥着作用。为此，移动计算系统必须能满足这些需求。思科公司预期，在 2011 年到 2016 年间，全球移动网络流量将会增长 18 倍。城市的信息系统在这方面占据着优势：健壮的网络基础设施，带宽上G的骨干网络，高速中继，以及充足的电力资源与充电设施。但仍有很多系统很多时候没有这些优越条件，用户也就享受不到足够的服务，比如说灾难幸存者，或者偏僻地区的手机用户，又或者当上百万人同时收看一场烟花汇演之时。在这些场景下，基础设施往往不堪重负，使用户获得的服务质量下降。研究人员需要开发新的工具、中间件与应用，来缓解这一类服务质量的问题。

身份认证与隐私的平衡——人们担心社交网络越发成为危险之地

社交网络已经成为互联网上交流协作的关键组织范式。尽管数字化社交网络带来了重大的机遇，也受到了用户的青睐，这些系统在不断扩张的过程中也带来了新的风险，引发了新的担忧。比如说，社交网络的用户可能会遭受到在线欺凌，他们的照片可能被盗，他们的状态更新也可能被坏人盯上。即使用户页面一片空白，通过你认识的人也能推断出你的个人信息。这些风险同样涉及在线身份的管理问题，因为在这些情况下，一个人在网上的 ID 往往与他们的真实身份与生活联系得越来越紧密。现在，冲突已经开始，在个人隐私与社交网络带来的便利之间

医疗服务的联机智能化——智能系统与辅助设施将会带来健康

在我们生活的方方面面，计算机技术正变得越来越重要，特别是在个人与社会福利方面。各种智能系统、应用、设备与移动系统在膳食、运动等方面为人们提供必不可少的信息，使人们更加健康。而在医疗方面，处方、手术与辅助设施都需要智能系统来分析数据与人体反应，指引治疗以及医疗介入的设计与过程。除了这些针对个人的技术进步，针对生物医学数据、社会卫生数据以及相关元数据的大规模分析也越来越普遍，这些分析能告诉我们疾病的传播情况以及人群中某些卫生习惯的具体情况。

电子政务——发布信息时的可互操作性是个大难题

电子政府——或者说数字政府——这个概念指的是在政府服务、事务处理、民众交流、政企互动等政府事务中采用信息与通讯技术来提供改善相关服务。这一概念的成功依赖于可互操作性。这方面的挑战来自如何将政府数据与云计算、开放政府与智能城市构想整合起来。

科学云计算——征服挑战与寻求突破的关键

科学计算正在改变科学研究的面貌，现今一些科研突破依赖的新式实验，在十年前来看都像天方夜谭。在许多领域，科学计算是解决重大挑战的关键，也给研究者带来了科研突破。科学计算有多种形态：高性能计算，高吞吐量计算，多任务计算与数据密集计算。大数据带来的数据集，无论在复杂度与容量上都在迅速增长，它们的分析、存档与分享也成为了 21 世纪面临的重大挑战。而为了应对这个挑战，我们需要大规模的处理系统，随着数据的增长，这些系统的设计与运行难度也将越来越大。