美情報機構：四大技術領域塑造未來世界

【摘 要】：2012年12月，美國國家情報委員會發布《2030年全球趨勢——不一樣的世界》報告，認為到2030年，信息技術、自動化與制造技術、資源技術以及健康技術將對全球經濟、社會和軍事發展產生巨大影響。

一、信息技術

今后15-20年間，信息技術的硬件、軟件和連接在性能與復雜性方面都會大幅提高，同時也會得到更加廣泛的擴散。政府和社會既要尋找途徑來收獲新型信息技術的效益，同時還要掌控這些技術所帶來的威脅。到2030年，對世界影響最大的三類信息技術是：大數據存儲和處理方案、社交網絡技術以及涵蓋一系列城市技術的“智慧城市”。

數據解決方案。數據解決方案包含一系列新興技術，用于收集、存儲和管理“大數據”，并從中提取價值。數據解決方案將對社會經濟產生巨大影響，一方面幫助政策制定者解決困難的經濟和管理問題，促進更加直觀和人性化的人機交互，提高知識的獲取與運用，并極大地提高預測模型的準確性。但是另一方面，它可能帶來信息過載和沉重的維護負擔，還可能成為多極信息戰的戰場。目前的數據解決方案已經對商業、大型科研工作和政府服務十分重要。例如，大型零售商運用數據解決方案了解客戶的消費習慣、信用記錄、社交網絡發帖等信息，以開展精確的定向廣告等活動。科研機構利用數據解決方案進行天氣預報、物理學研究和空間探索等。政府依賴特大規模的數據庫和信息傳遞系統開展服務。當前，數據解決方案依賴于傳統計算方法，但大數據集的規模呈現指數級增長，知識發現技術和軟件工具的發展跟不上這種增長速度。理想的情況是，人工智能和數據可視化技術能夠使需要信息的人在正確的時間獲得正確的信息，但其未來發展還很難預料。量子計算到2030年可能會開始發揮效力，對科學發現、信息搜索和密碼系統都會產生影響，但艱巨的技術挑戰依然存在。

社交網絡技術。社交網絡技術能夠幫助個人用戶與其他用戶構建社交網絡。“臉譜”（Facebook）網是當前在全球占主導地位的社交網絡，擁有近十億用戶。社交網絡技術對社會的影響巨大，能夠使社會群體輕易地在傳統媒介和政府渠道之外溝通聯絡，以達到進步性、破壞性甚至犯罪性的目的，并造成跨越各種地理界限的影響。很多分析人士認為，“推特”（Twitter）對“阿拉伯之春”抗議事件起到了重大的推動作用。由于社交網絡技術已經成為在線生活的基本形式，因而也會成為一種重要工具，為企業和政府提供有關個人和團體的寶貴信息。社交網絡還可能取代目前現有企業和政府機構所提供的服務，而代之以抵制集中監管和控制的新型服務。例如，社交網絡能夠幫助推動替代貨幣和虛擬貨幣的使用。未來一些主導的社交網絡甚至連正式組織都不是，可能是在文件共享技術基礎上建立的無政府主義的集體，或許發達國家和許多發展中國家的政府對其都拿不出有用的談判籌碼。

智慧城市。智慧城市運用以信息技術為基礎的解決方案來最大程度提高人們的經濟生產率和生活品質，同時減少資源消耗和環境惡化。在智慧城市中，城市規劃、城市治理、資源管理、物理基礎設施、通信基礎設施、建筑設計、交通運輸系統、安全服務、應急服務和災害響應系統都以先進的信息技術能力為基礎。許多這樣的信息技術能力只能在一體化的系統下才能實現價值最大化。未來20年，世界各國政府、尤其是發展中國家政府在公共工程項目上的支出可能高達35萬億美元，這為信息技術、系統集成和可持續技術的提供商帶來了巨大市場機遇。隨著非洲、拉美、尤其是亞洲中心城市對智能城市基礎設施的巨額投資，到2030年，智能城市創新的中心將會開始從歐洲和北美遷走。

二、自動化與制造技術

過去20年，隨著制造業走向全球，由制造商、供應商和物流企業構成的全球生態系統已經形成。而增材制造（又稱添加制造）和機器人等新型制造技術與自動化技術的出現和發展將對當前的全球制造業體系產生影響。對于發達國家，這些技術有可能提高生產率、解決勞動力制約問題，并縮短供應鏈長度，減少外包需求。與此同時，更多低技術和半熟練工人將被閑置，這會加劇國內社會不平等。對于發展中國家、尤其是亞洲國家，這些新技術則能刺激新的制造能力，并進一步提高制造商和供應商的競爭力。

機器人。當前，機器人已經大量投入民用和軍事用途中。到2030年，許多極具顛覆性的構件都會開發出來，機器人的性能將因此得到巨大改進。這樣的機器人能夠完全消除某些制造業環境中的人力需求，并且全自動化帶來的成本效益還會高于將制造業外包給發展中國家的做法。即使在發展中國家，機器人也可能取代某些行業（如電子行業）中的一部分手工勞動力，從而有可能降低本地勞動力的工資水平。預計軍方將增加機器人的使用，以減少高風險環境中的人員暴露和某些軍事行動所需要的兵力。此外，機器人技術還能夠有效解決老齡化社會的很多問題。

自動駕駛工具。遙控和自動駕駛工具大多用于軍方以及偏遠地區的特定工業任務中，可以徹底改變軍事行動、沖突解決、交通運輸和地質勘探，但同時也會帶來新的安全風險。無人機已經用于監視或發射導彈。到2030年，無人機可能普遍用于監控國內外沖突，強制推行禁飛區或監視國界。配有攝像頭和其它傳感器的低成本無人機可以支持大面積的地質勘探、精準農業，或檢查偏遠地區的電力線路。自動駕駛運具可以開啟礦業和農業新的工業化時代，解決發展中經濟體需求緊張的問題。自動駕駛汽車可能會解決城市地區惡化的交通堵塞問題，減少交通事故。不過，如果恐怖分子以民用無人機為平臺投遞炸藥或非常規武器，那將會造成更多破壞。

增材制造。增材制造（如三維打印）技術以一次增加一層材料的方式制造物件。當前，消費品部門、汽車和航空航天產業都已經使用增材制造技術來制作塑料模型。到2030年，增材制造預計會取代一些常規的批量生產，尤其是小批量生產或價值高的大批量定制。增材制造技術可能引發大量本地化的微型工廠，它們能夠制造大量產品，尤其是運輸成本歷來較高或交貨時間較長的產品，同時在這一過程中還能縮短并簡化供應鏈。發展中國家可能是主要的受益者，因為增材制造技術能夠針對本地消費來設計并打印產品，從而減少對昂貴進口商品的依賴。增材制造還能為在先前錯失機會的國家或組織創造公平競爭環境，因為增材制造技術所需的工業基礎設施少于常規制造技術。與此同時，增材制造也可能減少某些常規制造的就業崗位。增材制造技術生產的材質相對不精，限制了工業部門對這種技術的接受程度。現在已經有標價500美元的低價三維打印機供應，但是它們生產的物品質量相對較低。工業三維打印機造價在3萬美元以上，而制造高品質金屬產品的激光三維打印機造價可能高達百萬美元。目前增材制造僅限于生產沒有電子、光學等功能的結構件。到2030年，制造商或許能夠實現某些電氣元件和結構件的一體成形。到2030年，有可能打印出動脈血管或簡單器官，但是以生物打印方式來制造復雜器官還需要重大技術突破。

三、資源技術

要滿足世界人口對糧食、水和能源不斷增長的需求，就必須在這些關鍵資源的安全供應方面取得技術突破。除已經取得很大成功的油氣水力壓裂開采技術外，今后15-20年重要的資源技術還包括轉基因作物、精準農業、水資源管理、太陽能和生物燃料。

轉基因作物。轉基因技術可以將某一植物物種的基因轉移到另一植物物種中，以產生具有新的或改良的農藝性狀的植物。通過轉基因技術，研究人員已經識別出了作物中數百種最終能實現商業化的基因以及對應的有益性狀。這種技術為今后15-20年實現糧食安全提供了最光明的前景。雖然一些轉基因作物取得了監管機構的批準，監管機構也采取了安全措施，但世界各地許多消費者和政治代表仍然不相信轉基因作物的危險降到了最低程度。因而，轉基因作物未來仍將面臨重大障礙。

精準農業。精準農業有望在減少種子、化肥和水等投入的同時提高作物產量，而且能盡量減少農耕對環境的負面影響，并提高作物品質。精準農業的趨勢是提高農用車輛和工具的自動化程度。由于發展中國家大多是小塊耕地，因而問題就在于使用小型自動化農用工具是否實惠。

水資源管理。目前農業淡水消耗量約占全球淡水供應量的70%，農業灌溉用水浪費達60%。隨著水資源日益緊張，唯一的辦法將是采用提高用水效率的技術。這類技術既包括精準農業、轉基因耐旱耐堿作物，也包括微灌系統和溫室水培技術。微灌技術在過去三十年間取得了長足進步，很可能成為改善農業水資源管理的關鍵技術。采用領先微灌技術的農田灌溉用水效率大約是90-95%，而溝灌只有35-60%，噴灌是60-80%。不過這樣的高效用水也需要較高代價（每公頃大約2500-5000美元，使用壽命10-15年）。免耕和覆蓋保濕等方法能夠將水更多地供給植物，其成本也不高，但目前在旱作農業地區未得到廣泛采用。

生物燃料。如果非糧生物燃料能夠在成本上取得競爭優勢，那么今后15-20年內至少能部分替代石油，這既能改變世界能源市場，也將提高糧食安全。纖維素乙醇來自農林剩余物中的生物質、專用能源作物和市政固體廢棄物，是近期內最有希望的先進生物燃料。能夠進入市場的其它生物燃料還有完全替代型生物燃料，包括通過發酵生產的生物丁醇、從藻類和轉基因生物中生產的可再生碳氫化合物。相對于化石燃料和電動交通技術，生物能源技術的成本競爭力是其取得商業成功的首要障礙。

太陽能。太陽能有巨大增長潛力。由于政府補貼和成本迅速下降，光伏技術如今已經廣泛用于電力生產。太陽能盡管是最豐富的可再生能源，但要完全發揮其潛力，卻有一些艱難的障礙。如果政府因預算制約而取消太陽能激勵措施，那么今后20年內太陽能或許不能在成本上與燃煤發電和天然氣發電相競爭。太陽能面臨的另一個障礙是它屬于間歇性資源，只能在陽光照射時發電。如果沒有高效蓄能裝置，太陽能就不能完全取代其它能源生產系統，而只能作為依賴其它能源（如天然氣）的混合系統來運行。此外，要廣泛使用太陽能技術進行分布式發電，還需要大規模的電網基礎設施投資，以駕馭配電網中電力的多向流動。

四、健康技術

疾病管理技術為大幅提高全球人口壽命帶來了希望，而人體機能增強技術則很可能會改變人們，尤其是老年人和行動能力受限人口的生活。至2030年，發展中國家人口壽命有望取得長足進步，許多疾病管理方面的領先創新中心可能出現在東方。

疾病管理。診斷裝置和病原檢測裝置將是疾病管理的關鍵技術。未來精確的分子診斷技術有望徹底改變醫學，其目標包括取得關于疾病或易患病體質的基因信息。基因檢測技術不僅將加速疾病診斷，還將幫助醫生判定每名患者的最佳治療方案。治療診斷學將診斷與治療結合到同一項治療方案中，將加快患者康復。合成生物學的進步將很可能帶來新穎療法和診斷制劑的生產。再生醫學幾乎肯定會與上述進展相比肩，例如，到2030年可能會研制出腎臟、肝臟等替代器官。

人體機能增強。人體機能增強技術是個廣泛的技術范疇，包括從植入物、假肢到動力外骨骼。它能增強人的先天能力，替換缺損或有缺陷的肢體。現今假肢已具備與人的肢體相同、甚至略有改進的功能。大腦植入物中的腦機接口則證實，大腦和機器之間可以無縫聯接。軍方組織正在試驗各種人體機能增強技術，包括提高載重能力的外骨骼，延長工作時間的精神刺激劑。隨著肢體置換技術的進步，人們也許會選擇增強自己的身體機能。未來視網膜植入物讓人們具備夜視能力，而神經增強技術則能提供超人的記憶力或思考速度。神經藥物將使人們能夠更長時間地集中注意力，提高學習能力。人體機能增強技術成本高昂，將把社會分化為增強人和普通人兩個階層，這需要在管制方面采取措施。這類技術還必須有足夠的可靠性，以防受到駭客入侵和干擾。

（作者：程如煙，中國科學技術信息研究所研究員，戰略研究中心副主任，主要從事科技戰略與政策研究。劉潤生 ，中國科學技術信息研究所助理研究員參考研究室負責人，主要從事科技戰略與政策研究。）