創(chuàng)造未來的科技發(fā)展新趨勢

白春禮

當(dāng)前，全球新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革方興未艾，科技創(chuàng)新正加速推進(jìn)，并深度融合、廣泛滲透到人類社會的各個方面，成為重塑世界格局、創(chuàng)造人類未來的主導(dǎo)力量。我們只有認(rèn)清趨勢、前瞻擘劃，才能順勢而為、搶抓機(jī)遇。從宏觀視角和戰(zhàn)略層面看，當(dāng)今世界科技發(fā)展正呈現(xiàn)以下十大新趨勢。

顛覆性技術(shù)層出不窮，將催生產(chǎn)業(yè)重大變革，成為社會生產(chǎn)力新飛躍的突破口。作為全球研發(fā)投入最集中的領(lǐng)域，信息網(wǎng)絡(luò)、生物科技、清潔能源、新材料與先進(jìn)制造等正孕育一批具有重大產(chǎn)業(yè)變革前景的顛覆性技術(shù)。量子計(jì)算機(jī)與量子通信、干細(xì)胞與再生醫(yī)學(xué)、合成生物和“人造葉綠體”、納米科技和量子點(diǎn)技術(shù)、石墨烯材料等，已展現(xiàn)出誘人的應(yīng)用前景。先進(jìn)制造正向結(jié)構(gòu)功能一體化、材料器件一體化方向發(fā)展，極端制造技術(shù)向極大（如航母、極大規(guī)模集成電路等）和極小（如微納芯片等）方向迅速推進(jìn)。人機(jī)共融的智能制造模式、智能材料與3D打印結(jié)合形成的4D打印技術(shù)，將推動工業(yè)品由大批量集中式生產(chǎn)向定制化分布式生產(chǎn)轉(zhuǎn)變，引領(lǐng)“數(shù)碼世界物質(zhì)化”和“物質(zhì)世界智能化”。這些顛覆性技術(shù)將不斷創(chuàng)造新產(chǎn)品、新需求、新業(yè)態(tài)，為經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展提供前所未有的驅(qū)動力，推動經(jīng)濟(jì)格局和產(chǎn)業(yè)形態(tài)深刻調(diào)整，成為創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展和國家競爭力的關(guān)鍵所在。

科技更加以人為本，綠色、健康、智能成為引領(lǐng)科技創(chuàng)新的重點(diǎn)方向。未來科技將更加重視生態(tài)環(huán)境保護(hù)與修復(fù)，致力于研發(fā)低能耗、高效能的綠色技術(shù)與產(chǎn)品。以分子模塊設(shè)計(jì)育種、加速光合作用、智能技術(shù)等研發(fā)應(yīng)用為重點(diǎn)，綠色農(nóng)業(yè)將創(chuàng)造農(nóng)業(yè)生物新品種，提高農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)量和品質(zhì)，保障糧食和食品安全。基因測序、干細(xì)胞與再生醫(yī)學(xué)、分子靶向治療、遠(yuǎn)程醫(yī)療等技術(shù)大規(guī)模應(yīng)用，醫(yī)學(xué)模式將進(jìn)入個性化精準(zhǔn)診治和低成本普惠醫(yī)療的新階段。智能化成為繼機(jī)械化、電氣化、自動化之后的新“工業(yè)革命”，工業(yè)生產(chǎn)向更綠色、更輕便、更高效的方向發(fā)展。服務(wù)機(jī)器人、自動駕駛汽車、快遞無人機(jī)、智能穿戴設(shè)備等的普及，將持續(xù)提升人類生活質(zhì)量，提升人的解放程度。科技創(chuàng)新在滿足人類不斷增長的個性化多樣化需求、增進(jìn)人類福祉方面，將展現(xiàn)出超乎想象的神奇魅力。

“互聯(lián)網(wǎng)+”蓬勃發(fā)展，將全方位改變?nèi)祟惿a(chǎn)生活。新一代信息技術(shù)發(fā)展和無線傳輸、無線充電等技術(shù)實(shí)用化，為實(shí)現(xiàn)從人與人、人與物、物與物、人與服務(wù)互聯(lián)向“互聯(lián)網(wǎng)+”發(fā)展提供豐富高效的工具與平臺。隨著大數(shù)據(jù)普及，人類活動將全面數(shù)據(jù)化，云計(jì)算為數(shù)據(jù)的大規(guī)模生產(chǎn)、分享和應(yīng)用提供了基礎(chǔ)。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、能源互聯(lián)網(wǎng)、車聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、太空互聯(lián)網(wǎng)等新網(wǎng)絡(luò)形態(tài)不斷涌現(xiàn)，智慧地球、智慧城市、智慧物流、智能生活等應(yīng)用技術(shù)不斷拓展，將形成無時不在、無處不在的信息網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，對人們的交流、教育、交通、通信、醫(yī)療、物流、金融等各種工作和生活需求作出全方位及時智能響應(yīng)，推動人類生產(chǎn)方式、商業(yè)模式、生活方式、學(xué)習(xí)和思維方式等發(fā)生深刻變革。互聯(lián)網(wǎng)的力量將借此全面重塑這個世界和社會，使人類文明繼農(nóng)業(yè)革命、工業(yè)革命之后邁向新的“智業(yè)革命”時代。

國際科技競爭日趨激烈，科技制高點(diǎn)向深空、深海、深地、深藍(lán)拓進(jìn)。空間進(jìn)入、利用和控制技術(shù)是空間科技競爭的焦點(diǎn)，天基與地基相結(jié)合的觀測系統(tǒng)、大尺度星座觀測體系等立體和全局性觀測網(wǎng)絡(luò)將有效提升對地觀測、全球定位與導(dǎo)航、深空探測、綜合信息利用能力。海洋新技術(shù)突破正催生新型藍(lán)色經(jīng)濟(jì)的興起與發(fā)展，多功能水下纜控機(jī)器人、高精度水下自航器、深海海底觀測系統(tǒng)、深海空間站等海洋新技術(shù)的研發(fā)應(yīng)用，將為深海海洋監(jiān)測、資源綜合開發(fā)利用、海洋安全保障提供核心支撐。地質(zhì)勘探技術(shù)和裝備研制技術(shù)不斷升級，將使地球更加透明，人類對地球深部結(jié)構(gòu)和資源的認(rèn)識日益深化，為開辟新的資源能源提供條件。量子計(jì)算機(jī)、非硅信息功能材料、第五代移動通信技術(shù)（5G）等下一代信息技術(shù)向更高速度、更大容量、更低功耗發(fā)展。第五代移動通信技術(shù)有望成為未來數(shù)字經(jīng)濟(jì)乃至數(shù)字社會的“大腦”和“神經(jīng)系統(tǒng)”，幫助人類實(shí)現(xiàn)“信息隨心至、萬物觸手及”的用戶體驗(yàn)，并帶來一系列產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新和巨大經(jīng)濟(jì)及戰(zhàn)略利益。

前沿基礎(chǔ)研究向宏觀拓展、微觀深入和極端條件方向交叉融合發(fā)展，一些基本科學(xué)問題正在孕育重大突破。隨著觀測技術(shù)手段的不斷進(jìn)步，人類對宇宙起源和演化、暗物質(zhì)與暗能量、微觀物質(zhì)結(jié)構(gòu)、極端條件下的奇異物理現(xiàn)象、復(fù)雜系統(tǒng)等的認(rèn)知將越來越深入，把人類對客觀物質(zhì)世界的認(rèn)識提升到前所未有的新高度。合成生物學(xué)進(jìn)入快速發(fā)展階段，從系統(tǒng)整體的角度和量子的微觀層面認(rèn)識生命活動的規(guī)律，為探索生命起源和進(jìn)化開辟了嶄新途徑，將掀起新一輪生物技術(shù)的浪潮。人類腦科學(xué)研究將取得突破，有望描繪出人腦活動圖譜和工作機(jī)理，有可能揭開意識起源之謎，極大帶動人工智能、復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論與技術(shù)發(fā)展。前沿基礎(chǔ)研究的重大突破可能改變和豐富人類對客觀世界與主觀世界的基本認(rèn)知，不同領(lǐng)域的交叉融合發(fā)展可望催生新的重大科學(xué)思想和科學(xué)理論。

國防科技創(chuàng)新加速推進(jìn)，軍民融合向全要素、多領(lǐng)域、高效益深度發(fā)展。受世界競爭格局調(diào)整、軍事變革深化和未來戰(zhàn)爭新形態(tài)等影響，主要國家將重點(diǎn)圍繞極地、空間、網(wǎng)絡(luò)等領(lǐng)域加快發(fā)展“一體化”國防科技，信息化戰(zhàn)爭、數(shù)字化戰(zhàn)場、智能化裝備、新概念武器將成為國防科技創(chuàng)新的主要方向。大數(shù)據(jù)技術(shù)將使未來戰(zhàn)爭的決策指揮能力實(shí)現(xiàn)根本性飛躍，推動現(xiàn)代作戰(zhàn)由力量聯(lián)合向數(shù)據(jù)融合方向發(fā)展，自主式作戰(zhàn)平臺將成為未來作戰(zhàn)行動的主體。軍民科技深度融合、協(xié)同創(chuàng)新，在人才、平臺、技術(shù)等方面的界限日益模糊。隨著腦科學(xué)與認(rèn)知技術(shù)、仿生技術(shù)、量子通信、超級計(jì)算、材料基因組、納米技術(shù)、智能機(jī)器人、先進(jìn)制造與電子元器件、先進(jìn)核能與動力技術(shù)、導(dǎo)航定位和空間遙感等的重大突破，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，并帶動眾多科技領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)重大創(chuàng)新突破。

國際科技合作重點(diǎn)圍繞全球共同挑戰(zhàn)，向更高層次和更大范圍發(fā)展。全球氣候變化、能源資源短缺、糧食和食品安全、網(wǎng)絡(luò)信息安全、大氣海洋等生態(tài)環(huán)境污染、重大自然災(zāi)害、傳染性疾病疫情和貧困等一系列重要問題，事關(guān)人類共同安危，攜手合作應(yīng)對挑戰(zhàn)成為世界各國的共同選擇。太陽能、風(fēng)能、地?zé)崮艿瓤稍偕茉撮_發(fā)、存貯和傳輸技術(shù)的進(jìn)步，將提升新能源利用效率和經(jīng)濟(jì)社會效益，深刻改變現(xiàn)有能源結(jié)構(gòu)，大幅提高能源自給率。據(jù)國際能源署（IEA）預(yù)測，到2035年可再生能源將占全球能源的31%，成為世界主要能源。極富發(fā)展?jié)撃艿男乱淮茉醇夹g(shù)將取得重大突破，氫能源和核聚變能可望成為解決人類基本能源需求的主要方向。人類面臨共同挑戰(zhàn)的復(fù)雜性和風(fēng)險(xiǎn)性、科學(xué)研究的艱巨性和成本之高昂，使相互依存與協(xié)同日趨加深，將大大促進(jìn)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。

科技創(chuàng)新活動日益社會化、大眾化、網(wǎng)絡(luò)化，新型研發(fā)組織和創(chuàng)新模式將顯著改變創(chuàng)新生態(tài)。網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)、大型科研設(shè)施開放共享、智能制造技術(shù)提供了功能強(qiáng)大的研發(fā)工具和前所未有的創(chuàng)新平臺，使創(chuàng)新門檻迅速降低，協(xié)同創(chuàng)新不斷深化，創(chuàng)新生活實(shí)驗(yàn)室、制造實(shí)驗(yàn)室、眾籌、眾包、眾智等多樣化新型創(chuàng)新平臺和模式不斷涌現(xiàn)，科研和創(chuàng)新活動向個性化、開放化、網(wǎng)絡(luò)化、集群化方向發(fā)展，催生越來越多的新型科研機(jī)構(gòu)和組織。以“創(chuàng)客運(yùn)動”為代表的小微型創(chuàng)新正在全球范圍掀起新一輪創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)熱潮，以互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為依托的“軟件創(chuàng)業(yè)”方興未艾，由新技術(shù)驅(qū)動、以極客和創(chuàng)客為重要參與群體的“新硬件時代”正在開啟。這些趨勢將帶來人類科研和創(chuàng)新活動理念及組織模式的深刻變革，激發(fā)出前所未有的創(chuàng)新活力。

科技創(chuàng)新資源全球流動形成浪潮，優(yōu)秀科技人才成為競相爭奪的焦點(diǎn)。一方面，經(jīng)濟(jì)全球化對創(chuàng)新資源配置日益產(chǎn)生重大影響，人才、資本、技術(shù)、產(chǎn)品、信息等創(chuàng)新要素全球流動，速度、范圍和規(guī)模都將達(dá)到空前水平，技術(shù)轉(zhuǎn)移和產(chǎn)業(yè)重組不斷加快。另一方面，科技發(fā)達(dá)國家強(qiáng)化知識產(chǎn)權(quán)戰(zhàn)略，主導(dǎo)全球標(biāo)準(zhǔn)制定，構(gòu)筑技術(shù)和創(chuàng)新壁壘，力圖在全球創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)中保持主導(dǎo)地位，新技術(shù)應(yīng)用不均衡狀態(tài)進(jìn)一步加劇，發(fā)達(dá)國家與發(fā)展中國家的“技術(shù)鴻溝”不斷擴(kuò)大。發(fā)達(dá)國家利用優(yōu)勢地位，通過放寬技術(shù)移民政策、開放國民教育、設(shè)立合作研究項(xiàng)目、提供豐厚薪酬待遇等方式，持續(xù)增強(qiáng)對全球優(yōu)秀科技人才的吸引力。新興國家也紛紛推出各類創(chuàng)新政策和人才計(jì)劃，積極參與科技資源和優(yōu)秀人才的全球化競爭。

全球科技創(chuàng)新格局出現(xiàn)重大調(diào)整，將由以歐美為中心向北美、東亞、歐盟“三足鼎立”的方向加速發(fā)展。隨著經(jīng)濟(jì)全球化進(jìn)程加快和新興經(jīng)濟(jì)體崛起，特別是國際金融危機(jī)以來，全球科技創(chuàng)新力量對比悄然發(fā)生變化，開始從發(fā)達(dá)國家向發(fā)展中國家擴(kuò)散。從2001年到2011年，美國研發(fā)投入占全球比重由37%下降到30%，歐洲從26%下降到22%。雖然以美國為代表的發(fā)達(dá)國家目前在科技創(chuàng)新上仍處于無可爭議的領(lǐng)先地位，但優(yōu)勢正逐漸縮小，中國、印度、巴西、俄羅斯等新興經(jīng)濟(jì)體已成為科技創(chuàng)新的活化地帶，在全球科技創(chuàng)新“蛋糕”中所占份額持續(xù)增長，對世界科技創(chuàng)新的貢獻(xiàn)率也快速上升。全球創(chuàng)新中心由歐美向亞太、由大西洋向太平洋擴(kuò)散的趨勢總體持續(xù)發(fā)展，未來20～30年內(nèi)，北美、東亞、歐盟三個世界科技中心將鼎足而立，主導(dǎo)全球創(chuàng)新格局。

正如雨果所說：與有待創(chuàng)造的東西相比，已經(jīng)創(chuàng)造出來的東西是微不足道的。科技創(chuàng)新的前沿永無止境，科技創(chuàng)新的未來激動人心。我們要準(zhǔn)確把握世界科技發(fā)展新趨勢，樹立創(chuàng)新自信，搶抓戰(zhàn)略機(jī)遇，實(shí)施創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展戰(zhàn)略，加快建成世界科技強(qiáng)國，為實(shí)現(xiàn)中華民族偉大復(fù)興的中國夢提供強(qiáng)有力科技支撐。

（作者：中國科學(xué)院院長）