英國智庫：技術(shù)與創(chuàng)新的未來

[摘要]：英國政府持續(xù)支持技術(shù)預(yù)見研究。2012年底，英國大學(xué)與科學(xué)國務(wù)大臣發(fā)布了由政府智庫Foresight撰寫的《技術(shù)與創(chuàng)新的未來（2012年更新版）》報告。這份報告重新審視了未來20年驅(qū)動英國經(jīng)濟增長的重要技術(shù)領(lǐng)域，并揭示了值得關(guān)注的新主題。

[關(guān)鍵詞]英國 技術(shù)預(yù)見 生物 能源 信息 納米

一、具有增長潛力的技術(shù)領(lǐng)域

由英國政府首席科學(xué)顧問領(lǐng)導(dǎo)的智庫Foresight在新報告中指出，2010年確定的53項技術(shù)大體上仍是未來20年最有可能促進經(jīng)濟發(fā)展的技術(shù)。該報告也反映了過去兩年里的新變化。

1.生物技術(shù)和制藥（14項）

基因和細胞領(lǐng)域有6項有潛力的技術(shù)，分別是基因組學(xué)、蛋白質(zhì)組學(xué)和表觀遺傳學(xué)：核酸：合成生物學(xué)：分層醫(yī)療與定制化醫(yī)療：干細胞：再生醫(yī)學(xué)和組織工程學(xué)。傳感器和計算領(lǐng)域有6項有潛力的技術(shù)，分別是芯片實驗室、醫(yī)學(xué)和生物成像、增效型藥物（如認知增強藥）、電子醫(yī)療、人類行為模擬、腦機接口。生產(chǎn)領(lǐng)域有2項有潛力的技術(shù)，即農(nóng)業(yè)技術(shù)和工業(yè)生物技術(shù)。

合成生物學(xué)囊括了一系列方法，如自上而下進行整個細菌的再設(shè)計，自下而上進行新物種的組裝。使細菌成為“生物工廠”，以生產(chǎn)特定的化學(xué)物質(zhì)或生物化合物，這種理念已經(jīng)顯露出巨大的早期前景。例如，美國勞倫斯伯克利國家實驗室已經(jīng)利用工程方法，設(shè)計細菌來生產(chǎn)用于治療瘧疾的青蒿素。從理論上講，可用同樣的方法生產(chǎn)抗癌藥，如目前價格昂貴的紫杉醇。合成生物學(xué)的應(yīng)用并不僅限于廉價地生產(chǎn)藥品，也可生產(chǎn)食品、能源和材料，并具有其他用途，如生物傳感、受污染水土的凈化和信息處理等。目前，其他研究機構(gòu)正致力于構(gòu)造標準化的DNA序列，使之可以組裝起來，以產(chǎn)生預(yù)期的效果。

電子醫(yī)療技術(shù)不僅包括向患者和居民提供的個性化健康系統(tǒng)，還包括供衛(wèi)生當(dāng)局和專業(yè)人員使用的各種工具。這方面的例子包括醫(yī)療信息網(wǎng)、電子健康記錄、遠程醫(yī)療服務(wù)、個人穿戴式和便攜式移動設(shè)備、健康門戶以及其他協(xié)助健康監(jiān)測、診斷和治療的工具。芯片實驗室技術(shù)可將醫(yī)學(xué)診斷降至個人層面，患者便可自己進行檢測，并將數(shù)據(jù)以電子方式發(fā)送出去，以便分析和治療。目前，歐洲的衛(wèi)生開支占國內(nèi)生產(chǎn)總值的9%，由于人口老齡化、慢性病患者增多、對醫(yī)療保健的期望更高，預(yù)計到2020年衛(wèi)生開支份額將增至16%。在這種情況下，電子醫(yī)療提供的低成本、高質(zhì)量醫(yī)療就顯得非常重要。

2.材料與納米技術(shù)（11項）

先進材料領(lǐng)域有5項有潛力的技術(shù)，分別是納米技術(shù)、納米材料、碳納米管和石墨烯、智能聚合物（又稱塑料電子）、金屬有機框架。應(yīng)用領(lǐng)域有6項有潛力的技術(shù)，即智能（多功能）材料和生物測定材料、智能（交互式）紡織品、活性包裝、超材料、建筑和建設(shè)材料、3D打印和個性化制造。

智能材料被設(shè)計用來與它們所處的環(huán)境進行互動。其用途包括可自修復(fù)的材料、故障出現(xiàn)之前就能感知問題存在的引擎。新材料的開發(fā)及其應(yīng)用，與傳感器技術(shù)的集成結(jié)合在一起，將產(chǎn)生新的機遇，從而改變?nèi)粘Ｓ闷愤\作的方式，并產(chǎn)生新的醫(yī)學(xué)和工程用途。最具有影響力的智能材料可能是那些能感覺到環(huán)境的變化并做出反應(yīng)，甚至傳遞其狀態(tài)信息的材料，換句話說，也就是既有傳感功能又有致動功能的材料。

在過去的兩年里，3D打印領(lǐng)域的進展迅速。在很大程度上，3D打印已從研發(fā)階段轉(zhuǎn)變成為一些產(chǎn)業(yè)戰(zhàn)略的核心要素。報告認為，通過投資新材料領(lǐng)域，推動使用3D打印技術(shù)的本地按需制造，進一步邁向產(chǎn)品加服務(wù)的“服務(wù)化”商業(yè)模式，英國可以引領(lǐng)這場制造業(yè)變革。

3.數(shù)字化與網(wǎng)絡(luò)（14項）

電子基礎(chǔ)設(shè)施領(lǐng)域有5項重要技術(shù)，分別是復(fù)雜性理論、超級計算、云計算、下一代網(wǎng)絡(luò)、智能傳感器網(wǎng)絡(luò)和普適計算。分析工具領(lǐng)域有2項重要技術(shù)，即搜索與決策、仿真與建模。處理器、接口和傳感器領(lǐng)域有7項重要技術(shù)，分別是新型計算技術(shù)、光子學(xué)、安全通信、生物測定學(xué)、監(jiān)視、服務(wù)型機器人與群體機器人、仿生傳感器。

報告強調(diào)了服務(wù)型機器人日益重要的作用。服務(wù)機器人的主要市場包括國防、醫(yī)療保健、制造、運輸、能源、娛樂和教育等領(lǐng)域。在工業(yè)檢測、農(nóng)業(yè)和水下測量與監(jiān)視等方面，服務(wù)型機器人具有成熟的市場定位，其應(yīng)用有大幅度增長。將單個“笨拙的”機器人集合成群來完成大量或復(fù)雜的任務(wù)將變得越來越普遍。護理機器人和娛樂機器人的市場也可能具有重要地位。隨著谷歌汽車和“智能”無人飛行器的出現(xiàn)，自動駕駛工具已經(jīng)成為現(xiàn)實。

一種更強的趨勢業(yè)已出現(xiàn)，即傳感器正變得越來越小，日益互聯(lián)互通，并與嵌入式處理器或遠程處理器相連。傳感器將使我們得到前所未有的有關(guān)環(huán)境的信息，提高我們影響和控制環(huán)境以及改進對變化的檢測和監(jiān)測能力。在納米技術(shù)工具的推動下，傳感器正開始向微型化方向發(fā)展。小而廉價的傳感器可以監(jiān)測飲用水的質(zhì)量，檢測建筑和車輛的結(jié)構(gòu)損傷，感知和測量環(huán)境污染。它們可用來監(jiān)測機械和消費品零部件和材料的狀況，并在有維修或更換必要時能進行報告。隨著納米技術(shù)的發(fā)展，一個巨大的安全傳感器網(wǎng)絡(luò)可持續(xù)監(jiān)測建筑、橋梁、管道等關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施。網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)和低能耗無線通信技術(shù)將能夠使傳感器只傳送相關(guān)或所需的信息。隨著傳感器技術(shù)變得更加普遍，它們將產(chǎn)生越來越多的數(shù)據(jù)，從而帶來與數(shù)據(jù)存儲和處理相關(guān)的問題。智能軟件和數(shù)據(jù)分析工具的進步將促使諸多領(lǐng)域采納并應(yīng)用傳感器網(wǎng)絡(luò)，包括智能電網(wǎng)或交通網(wǎng)絡(luò)管理的潛在發(fā)展。

4.能源和低碳技術(shù)（14項）

基礎(chǔ)設(shè)施領(lǐng)域有3項重要技術(shù)，分別是智能電網(wǎng)、微型發(fā)電、先進電池。汽車及其他領(lǐng)域有3項重要技術(shù)，即智能低碳汽車、燃料電池和氫能。資源效率領(lǐng)域有2項重要技術(shù)，即廢物循環(huán)利用、碳捕集與封存。能源技術(shù)領(lǐng)域有6項重要技術(shù)，分別是核裂變、核聚變、生物能、太陽能、海洋能和潮汐能、風(fēng)能。

二、三個值得關(guān)注的新主題

報告揭示了三個可能重要的新主題，即能源轉(zhuǎn)型、按需生產(chǎn)和服務(wù)、以人為本的設(shè)計。

1.能源轉(zhuǎn)型

即轉(zhuǎn)向智能電網(wǎng)，轉(zhuǎn)向新的能源結(jié)構(gòu)，在可再生能源的間歇性和氣態(tài)能源的獲取之間取得平衡。報告認為，西方經(jīng)濟體經(jīng)濟增長不再強勁、美國頁巖氣產(chǎn)量的提高以及福島核事故的發(fā)生對能源技術(shù)的發(fā)展具有重大影響。在當(dāng)前經(jīng)濟形勢下，如何降低可再生能源成本，是政府和產(chǎn)業(yè)界共同關(guān)心的焦點問題。除了成本，大眾接受度對新技術(shù)的影響力也日益增強。核能在英國受到的爭議已減小，但碳捕集和頁巖氣水力壓裂生產(chǎn)對環(huán)境造成的影響受到關(guān)注。發(fā)展智能電表需要獲取用戶數(shù)據(jù)，這就帶來了保護隱私、確保安全的問題。

2.按需生產(chǎn)和服務(wù)

隨著技術(shù)在動搖20世紀占主導(dǎo)地位的集中式生產(chǎn)和大眾市場經(jīng)濟，新的市場參與者正在脫穎而出。新的打印技術(shù)正在顛覆傳統(tǒng)的制造過程，并在擴大再生醫(yī)學(xué)的潛能。通過強調(diào)滿足客戶的需求，而非簡單地提高生產(chǎn)力，機器人不再局限于取代人類勞動，而是在醫(yī)療保健、康復(fù)、手術(shù)和消費品等領(lǐng)域正與人類并肩工作，成為服務(wù)提供者。它們不再只是重復(fù)機械的動作，而是能適應(yīng)環(huán)境，具有更強的閱讀、抓握和平衡能力。

3.以人為本的設(shè)計

與按需生產(chǎn)和服務(wù)一樣，大眾消費品的飽和、人們對個性化產(chǎn)品的渴望、體驗型文化的正在形成、數(shù)字化經(jīng)濟的發(fā)展以及向環(huán)境智能和普適計算的邁進也在推動著以人為本的設(shè)計。設(shè)計表現(xiàn)出人類改造材料和環(huán)境，使其滿足人們期望和需求的愿望。材料和環(huán)境以前是不活躍的、無反應(yīng)的，但現(xiàn)在新型材料具有了光、磁、電等奇異性能，環(huán)境也變得智能起來，能夠傳送、接收和處理數(shù)據(jù)。以人為本的設(shè)計將創(chuàng)意融入至智能技術(shù)日益無處不在的環(huán)境中。設(shè)計引領(lǐng)、需求驅(qū)動、技術(shù)落地是其成功之道，設(shè)計者需要與技術(shù)使用者一起探索技術(shù)的具體應(yīng)用方式。

（作者：賈偉，中國科學(xué)技術(shù)信息研究所，副研究員，主要研究方向為國外科技政策與發(fā)展戰(zhàn)略

張麗娟，中國科學(xué)技術(shù)信息研究所，研究實習(xí)員，主要研究方向為科技政策與管理。）