我國顛覆性技術創新的選擇布局研究

周文魁+黃斌

摘 要：顛覆性技術是科技創新的突破口，只有抓準和抓住了顛覆性技術，才能贏得科技創新推動經濟發展的先機。本文總結了顛覆性技術的概念和特點，根據我國各機構評選的結果，確定了我國未來顛覆性技術創新的五大領域，并提出了五大顛覆性領域的技術創新方向，為政府推動顛覆性技術發展提供參考。

關鍵詞：顛覆性技術；創新；移動互聯；機器人；人工智能

基金項目：“江蘇省社科應用研究精品工程”課題；項目名稱：顛覆性技術的識別及培育發展研究；項目編號：16SYB-023。

歷史上，每次科技革命時期，都是顛覆性技術出現的高峰期。科技革命構成了發掘和發展顛覆性技術的難得歷史機遇。目前，科學已經沉寂了60余年，第三次技術革命發生距今接近80年，科技知識體系積累的內在矛盾已經凸顯，迫切需要新的重大突破。在物質科學、量子信息科學、生命科學、宇宙科學等基礎科學領域，一些重要的科學問題和關鍵技術發生革命性突破的先兆日益顯現；科技發展跨學科趨勢愈益明顯，新學科、新知識、新思想的出現更多體現為學科交叉融合的方式，許多重大創新出現在學科交叉領域。當今世界已處在新一輪科技革命的前夜，顛覆性技術大量涌現的時期即將到來。

一、顛覆性技術的概念

顛覆性技術概念最早出自美國哈弗商學院克萊頓·克里斯滕森教授1995年出版的《顛覆性技術的機遇浪潮》。他認為，顛覆性技術是指這樣一類技術：它們往往從低端或邊緣市場切入，以簡單、方便、便宜為初始階段特征，隨著性能與功能的不斷改進與完善，最終取代已有技術，開辟出新市場，形成新的價值體系。德國弗郎恩霍夫協會認為：顛覆性技術就是指能夠“改變已有規則”的技術，即那些與現有技術相比，在性能或功能上有重大突破，其未來發展將逐步取代已有技術，進而改變作戰模式或作戰規則的技術。

綜上所述，顛覆性技術是一種另辟蹊徑、會對已有傳統或主流技術途徑產生顛覆性效果的技術，可能是完全創新的新技術，也可能是基于現有技術的跨學科、跨領域的創新型應用。顛覆性技術具有四個特點：技術發展速度快、產生潛在影響范圍廣、可創造經濟價值高、帶來顛覆性影響大。與漸進性技術相比，顛覆性技術在形態上更具有超越性和突變性，在效能上更具備革命性和破壞性。

二、我國顛覆性創新的領域選擇

（一）“十三五”國家科技創新規劃：15個領域

《“十三五”國家科技創新規劃》中明確提出要發展引領產業變革的顛覆性技術：加強產業變革趨勢和重大技術的預警，加強對顛覆性技術替代傳統產業拐點的預判，及時布局新興產業前沿技術研發，在信息、制造、生物、新材料、能源等領域，特別是交叉融合的方向，加快部署一批具有重大影響、能夠改變或部分改變科技、經濟、社會、生態格局的顛覆性技術研究，在新一輪產業變革中贏得競爭優勢。重點開發移動互聯、量子信息、人工智能等技術，推動增材制造、智能機器人、無人駕駛汽車等技術的發展，重視基因編輯、干細胞、合成生物、再生醫學等技術對生命科學、生物育種、工業生物領域的深刻影響，開發氫能、燃料電池等新一代能源技術，發揮納米技術、智能技術、石墨烯等對新材料產業發展的引領作用。

（二）國家科技重大專項：16個領域

《國家中長期科學技術發展規劃綱要（2006-2020 年）》確定了核心電子器件、高端通用芯片及基礎軟件，極大規模集成電路制造技術及成套工藝，新一代寬帶無線移動通信，高檔數控機床與基礎制造技術，大型油氣田及煤層氣開發，大型先進壓水堆及高溫氣冷堆核電站，水體污染控制與治理，轉基因生物新品種培育，重大新藥創制，艾滋病和病毒性肝炎等重大傳染病防治，大型飛機，高分辨率對地觀測系統，載人航天與探月工程等16個重大專項，涉及信息、生物等戰略產業領域，能源資源環境和人民健康等重大緊迫問題，以及軍民兩用技術和國防技術。

（三）中國科技發展戰略研究院：20項關鍵技術

2016年，中國科學技術發展戰略研究院科技預測與評價研究所對關系到我國經濟建設、生態建設、國防建設、民生改善乃至綜合國力提升具有決定性、基礎性的核心技術，按照科學（屬于國際競爭激烈的前沿或核心技術）、顛覆性（有望取代主流技術、替代主導產業的技術）、重大（有望替代1-2個主導產品，或顛覆1個以上行業的技術）、可行（經過10年努力能夠取得自主知識產權，并有望商業化的技術）四個原則，進行了預測和遴選，遴選出未來能夠改變或部分改變科技、經濟、生態、軍事現狀與格局的20項關鍵技術。

（四）中國科協創新戰略研究院：7大領域

中國科協創新戰略研究院在發布的《我國應對顛覆性技術創新需要重點布局的領域》中，認為未來十年世界范圍內可能出現的顛覆性創新集中在9大領域：先進計算技術與人工智能、納米技術與材料科學、基因與精準醫療、能源開發與存儲、航空航天與地外生命探測、網絡與大數據、智能汽車與智慧交通、綠色制造與先進制造、教育技術與知識自動化。

從我國各機構評選的技術來看，出現頻率最高的五大技術領域是移動互聯、機器人、3D 打印、人工智能、納米技術，這五大技術領域將是我國未來顛覆性技術創新的主要方向。

三、我國顛覆性領域的技術創新方向

（一）移動互聯領域

大力支持移動互聯網軟件開發，突破系統軟件、人機交互、應用開發、虛擬化等熱點技術與新興技術。加快推進移動互聯網的云計算和大數據應用，重點突破數據挖掘、海量數據處理、計費、訪問控制等平臺關鍵核心技術。支持開展未來網絡重大基礎設施（CENI）項目的關鍵技術研究，加強相關領域產品研發和產業孵化，大力推廣基于下一代廣播電視網的創新業務及相關應用。充分發揮移動互聯網對生產領域的帶動作用，在工程機械、汽車、食品、電子信息、物流等行業形成領先的服務產品。深化移動互聯網在生活領域的引領作用，大力推廣面向餐飲、休閑娛樂、購物、旅游等的移動互聯網應用，重點發展移動支付、移動娛樂、移動閱讀、移動資訊、移動搜索、移動位置服務等。鼓勵移動互聯網應用創新，重點發展車載數據與資訊、智能交通、基于北斗等多制式智能交通導航、遠程測試診斷、在線節能監管、道路救援、食品安全溯源與安防等移動信息服務。

（二）機器人領域

重點研究智能機器人機構設計、制造工藝、智能控制和人機交互等共性技術，攻克機器人優化建模、精準感知、多機器人協調等核心技術。（1）伺服電機方面：重點發展根據機器人的高速，重載，高精度等應用要求，增加驅動器和電機的瞬時過載能力，增加驅動器的動態響應能力，驅動增加相應的自定義算法接口單元，且采用通用的高速通訊總線作為通訊接口，摒棄原先的模擬量和脈沖方式，進一步提高控制品質。（2）減速器方面：重點發展高強度耐磨材料技術、加工工藝優化技術、高速潤滑技術、高精度裝配技術、可靠性及壽命檢測技術以及新型傳動機理的探索，發展適合機器人應用的高效率、低重量、長期免維護的系列化減速器。（3）控制器方面：重點研究開放式，模塊化控制系統，開發適用于機器人控制的通用軟件包；提高機器人控制器的智能化和網絡化水平，開發具有多傳感器信息融合能力的控制器。

（三）3D打印領域

圍繞3D打印重點方向，突破一批原創性技術。（1）材料方面：針對金屬3D打印專用材料，優化粉末大小、形狀和化學性質等材料特性，開發滿足3D打印發展需要的金屬材料；針對非金屬3D打印專用材料，提高現有材料在耐高溫、高強度等方面的性能，降低材料成本。（2）工藝方面：解決金屬構件成形中高效、熱應力控制及變形開裂預防、組織性能調控，以及非金屬材料成形技術中溫度場控制、變形控制、材料組份控制等工藝難題。（3）裝備及核心器件方面：加強3D打印專用材料、工藝技術與裝備的結合，不斷提高金屬材料3D打印裝備的效率、精度、可靠性，以及非金屬材料3D打印裝備的高工況溫度和工藝穩定性，提升個人桌面機的易用性、可靠性；重點研制與3D打印裝備配套的嵌入式軟件系統及核心器件，提升裝備軟、硬件協同能力。

（四）人工智能領域

進行人工智能前沿技術布局，推動核心技術產業化，重點突破人工智能基礎理論（包括深度學習、類腦智能等）、人工智能共性技術（包括人工智能領域的芯片、傳感器、操作系統、存儲系統、高端服務器、關鍵網絡設備、網絡安全技術設備、中間件等基礎軟硬件技術）、人工智能應用技術（包括基于人工智能的計算機視聽覺、生物特征識別、復雜環境識別、新型人機交互、自然語言理解、機器翻譯、智能決策控制、網絡安全技術等）。加快人工智能基礎資源公共服務平臺建設，包括滿足深度學習計算需求的新型計算集群共享平臺、云端智能分析處理平臺、算法與技術開放平臺、智能系統安全情報共享平臺等，為人工智能創新創業提供相關研發工具、檢驗評測、安全、標準、知識產權、創業咨詢等專業化服務。加快人工智能技術的產業化進程，推動人工智能在家居、汽車、無人系統、安防、制造、教育、環境、交通、商業、健康醫療、網絡安全、社會治理等重要領域開展試點。

（五）納米技術領域

加強納米技術研究，重點突破納米材料及制品的制備與應用關鍵技術，積極開發納米粉體、納米碳管、富勒烯等材料，大力推進納米材料在電子信息、生物醫藥、新能源和節能環保等領域的廣泛應用。針對信息、能源、環保、生物醫學等領域的迫切需求，開發納米結構加工與制造的新方法、納米器件集成與系統的設計、制備技術。重點研究新型納米電子、光電器件、傳感器件，大力發展納米晶太陽能電池、新型薄膜太陽能電池、有機太陽能電池、熱電電池、超級電容器等技術，著力突破室內空氣污染物、工業源有毒有害氣體、動力機械尾氣的納米凈化材料及催化凈化技術，切實攻克納米顆粒與生物活性物質的組裝方法。促進納米綠色印刷制版、高密度存儲器、新型顯示、高效能源轉化、氣體凈化、疾病快速診斷等納米材料與技術的規模化應用，搶占未來納米材料發展的制高點。

參考文獻

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作者簡介：周文魁，男，（1984—） 江蘇南京人，博士，副研究員，江蘇省科技情報研究所產業技術研究中心副主任，研究方向為技術預測。