戰(zhàn)略高技術發(fā)展趨勢*

■ 張鳳陶誠蔣芳楊明中國科學院科技戰(zhàn)略咨詢研究院 北京 0090中國科學院發(fā)展規(guī)劃局 北京 00864

戰(zhàn)略高技術發(fā)展趨勢*

■ 張鳳1陶誠2蔣芳2楊明2
1中國科學院科技戰(zhàn)略咨詢研究院 北京 1001902中國科學院發(fā)展規(guī)劃局 北京 100864

[目的/意義]戰(zhàn)略高技術是國家經濟社會發(fā)展的重要驅動力，是國家科技創(chuàng)新能力的綜合體現(xiàn)。辨識戰(zhàn)略高技術發(fā)展方向，培育和發(fā)展戰(zhàn)略性新興產業(yè)，對促進新經濟、壯大新動能、搶占制高點都具有重要意義。[方法/過程] 在中國科學院組織的至2050年科技發(fā)展路線圖戰(zhàn)略研究基礎上，利用專家研判和文獻情報分析相結合的方式，選擇信息、生物和醫(yī)藥、新材料、先進制造、先進能源、生態(tài)環(huán)境、空間、海洋、現(xiàn)代農業(yè)、資源等10個戰(zhàn)略高技術領域，組織100多位專家開展發(fā)展態(tài)勢研究，形成的研究報告又以專家研討會的方式廣泛征求了意見。[結果/結論] 本文闡釋了世界戰(zhàn)略高技術發(fā)展的總體趨勢和10個領域的發(fā)展趨勢。

戰(zhàn)略高技術 世界發(fā)展趨勢 科技發(fā)展路線圖 “十三五”規(guī)劃

戰(zhàn)略高技術是國家經濟社會發(fā)展的重要驅動力，是國家科技創(chuàng)新能力的綜合體現(xiàn)，誰掌握了重要領域的戰(zhàn)略高技術，誰就掌握了主動權。辨識戰(zhàn)略高技術的發(fā)展方向，前瞻部署，培育和發(fā)展戰(zhàn)略性新興產業(yè)，對促進新經濟、壯大新動能、搶占制高點都具有重要意義。

1 世界戰(zhàn)略高技術發(fā)展態(tài)勢

全球新一輪科技革命正在孕育興起，產業(yè)變革方興未艾，戰(zhàn)略高技術深度融合和廣泛滲透到人類社會的各個方面。經濟社會發(fā)展的強大需求為戰(zhàn)略高技術帶來嶄新的發(fā)展空間，創(chuàng)新活動更加活躍，變革突破的能量不斷積蓄。全球創(chuàng)新版圖加速重構，戰(zhàn)略高技術成為綜合國力競爭的焦點，呈現(xiàn)新的發(fā)展態(tài)勢和特征。

1.1 呈現(xiàn)多學科交叉、會聚、融合態(tài)勢

新興學科及前沿領域不斷出新，催生高技術產業(yè)的新業(yè)態(tài)和新模式，實現(xiàn)從基礎到應用的融合貫通。例如，腦科學與數(shù)理、信息等學科領域的結合，正在催生腦—機交互技術，將極大帶動人工智能、復雜網絡技術發(fā)展，促進精神疾病和神經退行性疾病防治；個性化定制的骨骼、心臟外膜等應用相繼出現(xiàn)；新材料領域不斷與信息技術、先進制造技術融合，金屬材料、半導體材料、先進儲能材料、生物醫(yī)用材料等不斷創(chuàng)新，有力支撐相關應用領域發(fā)展甚至帶動新的應用領域出現(xiàn)。

1.2 向綠色化、智能化、服務化方向發(fā)展

經濟社會發(fā)展的強大需求，推動人民消費需求的不斷升級和多樣化，極大地擴展了戰(zhàn)略高技術的需求空間。無論是日常生活對電子商務、定位服務等信息服務升級的需求，還是氣候變化、人口老齡化、資源能源安全等全球性問題的挑戰(zhàn)，都迫切要求戰(zhàn)略高技術向綠色化、智能化、服務化發(fā)展。未來科技將更加重視生態(tài)環(huán)境保護與修復，致力于研發(fā)低能耗、高效能的綠色技術與產品。綠色農業(yè)以分子模塊設計育種、加速光合作用、智能技術等研發(fā)應用為重點，將創(chuàng)造農業(yè)生物新品種，提高農產品產量和品質，保障糧食和食品安全。人機共融的智能制造模式、智能材料與3D打印結合形成的4D打印技術，將推動工業(yè)品由大批量集中式生產向定制化分布式生產轉變，引領“數(shù)碼世界物質化”和“物質世界智能化”。高技術產業(yè)正在以驚人的速度發(fā)展，以全球大數(shù)據(jù)技術和服務市場為例，近5年來年復合增長率達39%。

1.3 支撐國家和社會發(fā)展的作用不斷增強

顛覆性技術不斷涌現(xiàn)并催生產業(yè)重大變革，高技術替代常規(guī)技術、智能型技術替代勞動密集型技術正在成為主流趨勢。云計算、物聯(lián)網等新興技術為數(shù)據(jù)的大規(guī)模生產、分享和應用提供了基礎，并持續(xù)向經濟、社會和公共管理領域滲透。“互聯(lián)網+”蓬勃發(fā)展，引發(fā)的商業(yè)模式創(chuàng)新層出不窮，引領和催生各領域發(fā)展方式的革命性轉變，將全方位改變人類生產生活。國防科技創(chuàng)新加速推進，軍民融合向全要素、多領域、高效益深度發(fā)展，將研發(fā)更多高效能、低成本、智能化、微小型、抗毀性武器裝備，前所未有地提升國防科技水平。

1.4 各國紛紛發(fā)布新戰(zhàn)略以搶占先機

世界主要國家持續(xù)加大科技投入，并陸續(xù)實施重組國家科技力量、調整優(yōu)化科研布局等一系列重大改革舉措，為尋求經濟復蘇和可持續(xù)發(fā)展謀求生機。例如，美國在聯(lián)邦預算削減的大背景下持續(xù)增加研發(fā)投入，重點支持清潔能源、先進制造、航空航天、腦科學、網絡和信息技術、納米材料、氣候變化、重大科技基礎設施等領域。歐盟在2014年啟動總投資700億歐元的“地平線2020”計劃，聚焦通信、納米、新材料、先進制造、生物、航天等關鍵技術和氣候變化、可再生能源、糧食與食品安全、老齡化等社會領域。

1.5 國際合作正在發(fā)揮越來越重要的作用

國際科技合作重點圍繞全球共同挑戰(zhàn)，向更高層次和更大范圍發(fā)展。人類面臨共同挑戰(zhàn)的復雜性和風險性、科學研究的艱巨性和高昂成本，將大大促進合作研究和資源共享，推動高水平科技合作廣泛深入開展，并更多上升到國家和地區(qū)層面甚至成為全球共同行動。例如，2011年國際空間站主體建造完成并轉入全面應用階段后，各主要參與國家都緊密部署更多科學和應用研究，并研制更多更高水平的科學應用載荷送往國際空間站，國際空間站將至少運營至2024年，預期將開展數(shù)千項科學實驗、觀測、空間應用和技術試驗。

2 重要領域發(fā)展態(tài)勢

2.1 信息技術領域

信息技術領域每隔10～15年就會發(fā)生一次重大變革，并催生新市場、新業(yè)務模式、新產業(yè)。比較突出的技術發(fā)展態(tài)勢有：以人—機—物構成的萬物互聯(lián)成為趨勢，基礎軟硬件技術正孕育革命性突破；大數(shù)據(jù)催生數(shù)據(jù)密集型知識發(fā)現(xiàn)，將對政府治理、社會經濟發(fā)展產生巨大推動；摩爾定律難以延續(xù)，信息基礎器件處于重大變革的前夜，憶阻器、自旋器件、量子器件等新原理器件將可能取得重大突破。

2.2 生物和醫(yī)藥技術領域

生物和醫(yī)藥技術進入多領域會聚范式，工程師、物理學家與生物學家及臨床醫(yī)生共同參與解決重大難題和挑戰(zhàn)，研究方式向精準的“個體”檢測與海量系統(tǒng)性樣本相結合的方向發(fā)展。生物復雜系統(tǒng)與生命復雜過程的調控、再造技術正在醞釀重大突破。世界生物經濟帶來重大影響，生物經濟和生物產業(yè)已成為許多國家規(guī)劃布局的重點。發(fā)達國家和新興工業(yè)化國家紛紛開始重視生物大數(shù)據(jù)保存、挖掘和利用。伴隨新興生物技術走向應用，如何安全、理性地發(fā)展成為迫切需要解決的問題。同時，在生物技術走向市場的過程中，知識產權保護和開發(fā)已經成為最重要的影響因素。

2.3 新材料技術領域

無論是航空、航天、信息化，還是深海資源和礦產資源探測開發(fā)，都對材料提出了更新更高的要求，不斷追求更高的材料使役性能。新材料正向個性化、復合化、多功能化方向迅速發(fā)展，3D打印等新型加工方式備受重視。新材料技術更加注重縮短研發(fā)周期和降低研發(fā)成本，新材料研發(fā)由“經驗指導實驗”模式向“理論預測—實驗驗證”新模式轉變。新材料技術更加注重解決能源資源短缺和促進可持續(xù)發(fā)展，綠色環(huán)保、節(jié)能減排成為共同的目標。

2.4 先進制造技術領域

智能制造作為新一代信息通信技術（ICT）與制造技術融合發(fā)展的產物，代表著先進制造技術發(fā)展的主要方向。數(shù)字工廠已經成為國際先進制造領域研究的熱點，德國工業(yè)4.0目標之一就是實現(xiàn)數(shù)字工廠。安全工業(yè)控制系統(tǒng)是決定智能制造成功與否的關鍵技術之一，世界各國均高度重視工業(yè)控制系統(tǒng)的安全與保障技術研究。機器人技術正在成為前沿技術的交叉集成體，迎來井噴式創(chuàng)新的前夜。各經濟技術強國相繼制定機器人發(fā)展戰(zhàn)略規(guī)劃，力圖在未來10～20年取得新一代機器人領先地位。

2.5 先進能源技術領域

世界能源發(fā)展進入新一輪戰(zhàn)略和結構調整期，許多國家紛紛制定能源科技發(fā)展路線圖。化石能源的高效和清潔利用將得到大力發(fā)展。地球物理勘探新技術趨于成熟，化石能源開采技術進一步提高。可再生能源與新能源技術持續(xù)突破，太陽能光伏有望實現(xiàn)平價上網，風電機組朝著大型化、特性化和高效率發(fā)展，生物質能應用向多原料、多用途方向發(fā)展，太陽能和深層地熱能或將成為主要可再生能源，新型核電系統(tǒng)是人類未來徹底解決能源問題的希望所在。氫燃料電池汽車將很快進入市場導入期。輸配電更加注重安全高效和可再生能源的規(guī)模化接入，未來電網將實現(xiàn)從交流向直流的重大變革。

2.6 生態(tài)環(huán)境技術領域

世界主要發(fā)達和發(fā)展中國家正在加速布局并搶占生態(tài)環(huán)境領域戰(zhàn)略高技術制高點，新的高技術研發(fā)及其下游產業(yè)群集中涌現(xiàn)，未來5～10年有望在生態(tài)環(huán)境安全保障、水和土壤安全、清潔生產和循環(huán)經濟、應對氣候變化、環(huán)境健康等方面取得突破；更加關注自然和人為生態(tài)環(huán)境變化與調控，特別注重科學與技術之間融合和多學科之間交叉協(xié)作，注重構建從基礎應用到高技術研發(fā)的全鏈條體系；原始創(chuàng)新越來越受到重視，科技創(chuàng)新—成果轉化—技術更新周期縮短。

2.7 空間技術領域

空間科學探測與研究向更深、更廣、更精細化方向拓展，進一步深化對宇宙基本物理過程的認識，理解暗物質與暗能量的物理本質，揭示太陽磁場、太陽耀斑和日冕物質拋射的物理成因及其相互作用，探索地外生命及地球生命在地外空間的生存表現(xiàn)和能力等。無人空天飛行器的突破性進展將引發(fā)空天模式的深刻變化，空天信息綜合應用研究和衛(wèi)星的有效監(jiān)視維護成為發(fā)展的關鍵，時空基準技術的研究、建設與發(fā)展成為關注的重點，空間探測大數(shù)據(jù)對地面接收設施能力提出更高要求。空間應用方面的研究邁入全球化、系統(tǒng)化、定量化和信息化的大數(shù)據(jù)時代。

2.8 海洋技術領域

當代海洋技術從近岸向遠洋、從淺水向深海拓展。海空一體化，多平臺、多視角獲取海洋環(huán)境信息，通過網絡系統(tǒng)提供全球或區(qū)域實時的基礎信息和信息產品服務，是海洋監(jiān)測技術的發(fā)展趨勢。水下運載器成為最重要的探查和作業(yè)平臺，正朝著實用化、綜合技術體系化方向發(fā)展；海洋油氣勘探向深水推進，不斷開發(fā)適合于深水油氣開發(fā)的新型平臺、多功能浮式生產裝置、水下生產系統(tǒng)；天然氣水合物已成為新能源的研發(fā)熱點，勘探與識別、保真取樣技術、開發(fā)及其環(huán)境效應等成為重點；海洋生物資源保護、評價和發(fā)掘已成為國際競爭的焦點，海洋生物資源精深加工和新藥創(chuàng)制技術創(chuàng)新方興未艾；深海礦產資源勘查技術向著大深度、近海底方向發(fā)展，海水綜合利用技術正向系統(tǒng)化、集成化、綜合化方向發(fā)展，海洋能技術向著大型化、低成本、高效率、高可靠性以及商業(yè)化方向發(fā)展。

2.9 現(xiàn)代農業(yè)技術領域

未來農業(yè)科技將重點圍繞生產力提升、資源高效利用和可持續(xù)發(fā)展等方面展開，一些重點領域呈現(xiàn)出新的特點：國際生物技術育種表現(xiàn)為多學科交叉與高度集成，設計育種體系的建設將引領動植物育種的跨越式發(fā)展，現(xiàn)代種業(yè)出現(xiàn)技術和市場全球化的壟斷趨勢。節(jié)約型農業(yè)以提高資源綜合利用效率為核心，土壤科學與技術由單一學科向學科交叉方向發(fā)展，研究手段由傳統(tǒng)技術向現(xiàn)代高技術應用方面轉變；肥料科學與技術以滿足作物高產優(yōu)質高效的復合高效肥料為基礎，重點發(fā)展緩釋控釋和環(huán)境友好的新型肥料；高效節(jié)水技術在傳統(tǒng)節(jié)水技術基礎上，向定量化、規(guī)范化、模式化、集成化方向發(fā)展。以集約化、機械化、信息化為標志的精準農業(yè)，正在向更高層次發(fā)展。以綠色精準為核心，以現(xiàn)代感知技術、互聯(lián)網技術、物聯(lián)網技術、云計算技術和大數(shù)據(jù)技術為支撐的智慧農業(yè)成為未來必然趨勢。

2.10 資源技術領域

對重要成礦區(qū)帶成礦規(guī)律的認識將更加深入，成礦模式研究由構建個體礦床模型向構建區(qū)域礦床模型方向發(fā)展；找礦預測研究向覆蓋區(qū)和地球深部發(fā)展，“攻深找盲”成為今后找礦預測的新方向；稀有金屬被認為是下一代戰(zhàn)略性礦產資源，其開發(fā)已成為熱點，西方發(fā)達國家紛紛提出新的戰(zhàn)略；海洋和極地區(qū)域的礦產資源調查和研究受到世界各國尤其是發(fā)達國家的高度關注。油氣勘探開發(fā)研究呈現(xiàn)多學科綜合和技術集成發(fā)展趨勢，高精度分析測試技術、地震探測技術、先進鉆井技術的廣泛應用將提高油氣勘探成功率和開發(fā)效率；非常規(guī)油氣資源勘探開發(fā)技術及裝備將得到進一步發(fā)展，深部、深水和極地地區(qū)油氣勘探開發(fā)技術將得到加強；經濟和環(huán)境友好的油氣資源勘探開發(fā)技術將得到重視。

[1] 中國科學院. 科技發(fā)展新態(tài)勢與面向2020年的戰(zhàn)略選擇[M]. 北京: 科學出版社, 2013: 3-32.

[2] 中國科學院. 科技革命與中國的現(xiàn)代化:關于中國面向2050年科技發(fā)展戰(zhàn)略的思考[M]. 北京: 科學出版社, 2009: 1-26.

作者貢獻說明：

張 鳳：總體把關，文稿修訂；

陶 誠：組織研究，文稿起草；

蔣 芳：資料收集，文稿起草；

楊 明：資料收集和整理。

Trends of Strategic High Technology

Zhang Feng1Tao Cheng2Jiang Fang2Yang Ming2
1Institute of Science and Development, Chinese Academy of Sciences, Beijing 1001902Bureau of Development Planning, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100864

[Purpose/significance] Strategic high technology is an important driving force for national economic and social development. It also embodies the ability of national science and technology innovation. Identifying trends of strategic high technology will provide important references for developing emerging industries of strategic importance, which is vital to foster the growth of a new momentum, speed up the development of the new economy, and occupy the commanding height in international competition. [Method/ process] More than 100 experts participated in this research program which was based on the research of “Science & Technology Roadmap to China 2050: Strategic Reports of the Chinese Academy of Sciences”. We combined expert judgments and literature analysis, focusing on 10 priority areas including information technology, biomedicine technology, new material technology, advanced manufacturing technology, new energy technology, ecological and environmental technology, space technology, marine technology, modern agriculture technology, and energy resources technology. [Result/conclusion] This paper summarizes the global trends of the strategic high technology, mainly in 10 priority areas.

strategic high technology trends of world development roadmap for science and technology development 13thfve-year plan

G322

10.19318/j.cnki.issn.2096-1634.2016.06.02

2016-12-01

2016-12-07 本文責任編輯：唐果媛

*本文是國家科技部委托的“十三五”戰(zhàn)略高技術發(fā)展重點和方向咨詢研究課題的部分研究成果。該課題由中科院發(fā)展規(guī)劃局潘教峰、張鳳、陶誠、蔣芳、楊明等同志組成總體組，組織能源與資源、信息、材料與制造、人口健康、生態(tài)環(huán)境、農業(yè)、空間與海洋等路線圖戰(zhàn)略研究組專家，研究了戰(zhàn)略高技術發(fā)展趨勢，分析了中國與世界的差距，提出了“十三五”中國戰(zhàn)略高技術發(fā)展的思路、重點和方向建議，形成了咨詢報告。本文是在咨詢報告基礎上進行提煉而形成。

張鳳（ORCID: 0000-0002-4490-2968），中國科學院科技戰(zhàn)略咨詢研究院副院長，研究員，E-mail: fzhang@ casipm.ac.cn；陶誠，中國科學院發(fā)展規(guī)劃局處長，副研究員，E-mail: ctao@cashq.ac.cn；蔣芳，中國科學院發(fā)展規(guī)劃局，副研究員，E-mail: jiangfang@cashq.ac.cn；楊明，中國科學院發(fā)展規(guī)劃局，副研究員，E-mail: yangming@cashq.ac.cn。