中國工程科技2035技術預見研究

王崑聲，周曉紀，龔旭，胡良元，孫勝凱，宋超，侯超凡，陳進東

（1. 中國航天系統科學與工程研究院，北京100048；2. 國家自然科學基金委員會，北京100085）

中國工程科技2035技術預見研究

王崑聲1，周曉紀1，龔旭2，胡良元1，孫勝凱1，宋超1，侯超凡1，陳進東1

（1. 中國航天系統科學與工程研究院，北京100048；2. 國家自然科學基金委員會，北京100085）

技術預見是一種致力于促進科技與經濟、重大計劃一體化，對遠期技術發展進行的有步驟的探索過程。結合我國未來經濟社會發展對工程科技的需求，在工程科技發展戰略研究中引入技術預見，開展未來20年工程科技關鍵技術預測與選擇。中國工程科技2035技術預見結合工程科技特點，設計了客觀分析法與主觀判斷相結合的技術預見方法與應用流程，針對11個工程科技領域的800余項備選技術，提出了2035年我國工程科技各領域發展的關鍵技術、共性技術以及顛覆性技術，分析了關鍵技術的實現時間、發展水平與制約因素，為各領域制定面向2035工程科技發展技術路線圖提供系統性的支撐。

技術預見；工程科技；2035年；關鍵技術選擇；實現時間

一、前言

技術預見是對未來技術發展及其社會影響進行的有步驟、有系統的探索過程，它將技術發展預測與規劃置于經濟社會大系統的背景中，致力于促進科技與經濟發展一體化，對科學、技術、經濟、環境和社會等資源進行優化。技術預見適應了當今時代經濟、社會和科學技術協同發展的思路，提出了促進未來技術發展的新機制，成為世界科技政策研究與制定的一種潮流。

國外開展技術預見比較有代表性的國家為日本和英國。日本從1970年開始開展每5年一次的技術預見活動，至今已開展到第十次技術預見活動，成為世界上開展技術預見最具影響的國家。日本的技術預見最初主要采用德爾菲調查，主要服務于科學技術政策的制定，而后不斷引入需求調查、引文分析、情景分析和愿景調查等方法，并不斷發展和豐富主題，如應對全球與國家重大挑戰、服務于國家和區域創新政策制定等。2015年，日本完成了第十次技術預見，此次預見被稱為“課題解決型情景規劃”，強調科學技術政策、創新政策一體化，強調在未來社會愿景調查、科學技術發展評估的基礎上開展未來情景的創建[1]。英國的技術預見始于20世紀90年代并延續至今，2002年英國開始采用靈活的滾動項目的組織形式，每個項目都圍繞一個主題開展，相繼完成了“認知系統”“全球環境移民”“技術與創新未來”“未來的識別技術”“未來的制造業”等項目，正在進行“未來老齡化社會”和“未來城市”項目[2,3]。近十余年來，韓國、巴西、俄羅斯等新興經濟體，也注重采用技術預見來規劃未來的產業戰略與政策，以促進科技與經濟社會的協同發展。

21世紀開始，我國逐漸興起了系統性的技術預見活動，開展技術預見研究的領軍隊伍是中華人民共和國科學技術部和中國科學院?？萍疾繌?002年開始每5年開展一次技術預見工作，主要服務于國家科技規劃的制定，2015年完成了面向“十三五”科技規劃編制的技術預見調查與關鍵技術研判工作。從2003年開始，中國科學院開展了“中國未來20年技術預見研究”；2005年和2008年，中國科學院分別完成了4個不同領域的技術預見研究[4]。2001年，上海市和北京市啟動了技術預見研究，其中上海市至今共開展3輪調查，第一輪引進了技術路線圖、專利地圖等方法，第二輪增設了愿景與需求調查，第三輪于2013年開始，開展了支撐上海市“十三五”科技規劃編制的中長期技術預見研究工作[5]。此外，廣東、武漢、天津、云南、山東、新疆等省市自治區也先后開展了技術預見活動。

自20世紀下半葉以來，技術預見已成為世界科技政策研究與制定的一種重要方法，許多國家和地區在相關行業領域持續推進技術預見活動。21世紀技術預見的發展呈現新的特點，其目的是從單純的預測未來轉變為通過引導社會參與而主動影響未來，調查導向和結果分析更加重視未來的需求和挑戰；其焦點更加關注技術的不確定性和顛覆性，并更加關注面向產業發展的技術群。

“中國工程科技2035技術預見”是中國工程院與國家自然科學基金委員會共同組織開展的預見活動，是“中國工程科技2035發展戰略研究”項目的一部分?！爸袊こ炭萍?035發展戰略研究”的目標是研究提出中國工程科技2035發展目標、重點發展領域、需突破的關鍵技術、需建設的重大工程以及需要優先開展的基礎研究方向，為國家工程科技以及相關領域基礎研究的系統謀劃和前瞻部署提供咨詢服務。為進一步提升工程科技發展戰略研究的前瞻性和科學性，項目組織開展了未來20年中國工程科技技術預見活動，旨在把握國內外科技發展趨勢，提出未來20年我國工程科技需要發展及可能實現的技術清單，結合國家重大戰略需求和經濟社會的發展需求，選擇關系全局和長遠發展的重點技術方向和關鍵技術，分析關鍵技術的實現時間、發展水平與制約因素，為中國工程科技2035發展戰略研究提供重要支撐。

二、中國工程科技2035技術預見方法與過程

技術預見是“中國工程科技2035發展戰略研究”的重要組成部分，由于其研究對象聚焦工程科技領域，研究目的比較明確。因此，在方法設計與應用中主要考慮工程科技發展戰略研究的需求，方法設計思路與應用過程如下。

（一）方法設計

中國工程科技2035技術預見的方法設計主要考慮以下四個方面的因素。

（1）根據技術預見的目的，按照工程科技發展戰略研究的范疇和特點進行領域劃分、備選技術清單篩選與問卷設計，并特別注重技術方向的可實現性和可用性。

（2）體現工程科技與經濟社會密切聯系的特點，強調技術預見與需求分析的結合，重視需求的牽引帶動作用，將愿景與需求分析作為提出工程科技技術清單的重要依據。

（3）將專家研討、德爾菲調查等定性研究方法與文獻計量、專利分析等定量研究方法結合起來一并開展研究。一方面，充分發揮中國工程院、國家自然科學基金委員會院士與專家群體的作用；另一方面，結合文獻、專利數據分析結果為各領域備選技術清單的提出、篩選、修正提供參考，并能對預見結果起到驗證作用。

（4）強調技術預見與戰略研究的結合。根據實際研究需要，拉長兩次德爾菲調查的間隔。首先結合第一輪的調查結果與需求分析結果，開展領域深化研究，并針對第一輪調查中的爭議性問題或關鍵技術等進行深入的研究，當戰略研究取得一定成果、對技術趨勢的把握更加深入時，再開展第二輪調查；第二輪調查中增加有針對性的調查問題，以期為戰略研究提供更好的服務。

中國工程科技2035技術預見的思路和流程設計如圖1所示。

圖1 中國工程科技2035技術預見的思路和流程設計

（二）技術預見領域與備選技術清單形成

中國工程科技2035技術預見清單，從技術領域、子領域、技術項目3個層面展開。技術領域、子領域和技術項目的選擇原則與形成過程如下。

1. 技術預見領域劃分

技術預見領域劃分反映了技術預見活動的基本目的和思路。通過調研國內外技術預見活動的領域劃分情況，結合工程科技發展戰略研究的特點和需求，本次技術預見的領域劃分主要考慮兩方面原則：一是要體現工程科技的特點，弱化科學學科的概念，領域劃分應覆蓋工程科技的主要領域和重點方向，強調其對經濟社會的直接作用；二是要體現技術預見的特點，領域劃分不能拘泥于工程科技的傳統領域，應充分反映當前科技發展新熱點和跨領域、多學科融合的趨勢。經過多輪討論，最終提出信息與電子、先進制造、先進材料、能源與礦業、環境生態與綠色制造、空間海洋與地球觀測、城鎮化與基礎設施、交通、農業與食品、醫藥衛生與人口健康、公共安全共11個領域，并根據各領域特點提出了98個子領域。

2. 備選技術清單形成

鑒于本次技術預見是結合工程科技戰略研究項目而開展的有限度的技術預見，技術預見活動需要在戰略研究的中前期完成，在時間上受到一定的限制，同時，工程科技領域覆蓋廣泛，難以在短期內開展大規模的技術清單征集活動。鑒于此，本次技術預見清單征集的前期工作充分借鑒了國內外近期技術預見活動的結果，重點參考了科技部最新一次公布的技術預見清單。清單形成的基本原則包括：①備選技術既要符合我國經濟社會發展的戰略需求，也要反映國際前沿發展方向；②備選技術在未來10～20年內有望取得重大突破、得到大規模推廣應用，且在國內一般應具有一定的基礎和競爭力；③備選技術應包含未來可能具有重大顛覆性或重大潛在應用的技術。

備選技術清單征集的途徑與過程包括：①以工程科技戰略研究領域組、專題組作為領域技術清單擬制的主體，組織領域專家研討，提出初步的技術清單；②結合文獻計量、專利分析等提出及驗證前沿技術方向，本次主要在“智能機器人”“3D打印”兩個子領域進行了深度研究；③召開領域專家研討會或者函詢進一步開展備選技術征集，利用在2015年院士大會會議期間廣泛征集院士意見，再通過領域專家研討、打分等多種方式，對技術清單開展深化研究和多輪次修訂，形成第一輪備選技術清單；④在第一輪德爾菲調查過程中，征集新的技術項；⑤基于第一輪專家調查結果，以及領域戰略研究的初步結果修訂技術清單，并進一步擴大專家范圍，征集新技術項目。通過上述方式，最終形成第二輪備選技術清單。

（三）專家調查

大規模專家調查是技術預見的關鍵環節之一，通過向來自社會各界的專家進行兩輪以上的問卷調查，以期更全面地反映社會各界對未來技術發展的預測性意見和愿景式預期。

1. 調查問卷與調查系統設計

本次技術預見問卷的設計，旨在獲得專家對備選技術項目的五大判斷，其主體問題包括技術本身的重要性、技術應用的重要性、預期實現時間、技術基礎與競爭力,以及技術發展的制約因素五大方面。其中，技術本身的重要性包括技術核心性、通用性、帶動性和非連續性四個問題，技術應用重要性包括技術對經濟發展、社會發展、國家與國防安全三方面的作用，預期實現時間方面，為突出工程科技可用性的判斷和縱橫向比較分析，設置了世界技術實現時間、中國技術實現時間以及中國社會實現時間三個問題。為進一步征集專家對未來技術發展的判斷，調查中分別設置了幾個開放性問題，包括備選技術清單之外的重要技術方向、2035年可能出現的重大產品，以及需要提前部署的基礎研究方向等。

針對此次技術預見的調查需求開發了在線問卷調查系統，問卷調查系統及樣卷如圖2所示。網上調查系統按照答題方便、支撐信息易于查詢、反饋信息與問卷有效關聯等原則設計。采用網上作答的形式加強了問卷調查的直觀性、靈活性，有效提高了調查效率和輪次間反饋的有效性。同時，網上調查系統開設了技術預見調查管理模塊，各領域組技術預見專員可以實時查詢、監測專家調查進展情況，及時采取推進措施。

2. 專家征集

本研究主要針對工程科技各大領域，強調結果的前瞻性和準確性，對參調專家的選擇要突出專業性、權威性和全面性，專家庫盡可能涵蓋科研院所、高校、政府、產業界等方面的專家，以求調查結果能反映科技研究、技術應用、經濟社會需求及產業發展等多方面意見。通過廣泛征集和推薦，共錄入各領域專家近8 000名，在調查進行中采取在線滾動推薦的方式，新增專家2 000多名，形成近萬名專家規模的專家庫。

此外，為配合戰略研究項目的要求，在本次技術預見過程中，同時開展了面向2035的經濟社會發展需求調查，進一步促進需求分析與技術預見調查、戰略研究的結合。

圖2 技術預見調查系統

三、技術預見結果分析

本次技術預見于2015年3月啟動，征集形成備選技術清單后，分別于2015年8—10月、2016年5—7月開展了兩輪專家調查，獲得了中國工程科技2035發展方向的初步預測結果。在此基礎上，項目各領域組組織院士專家對技術預見調查結果開展深入討論和研判，提出領域關鍵技術方向，并運用到領域發展路線圖的繪制中。

（一）專家調查問卷回收情況

技術預見第二輪專家調查共回收各領域問卷29 542份，每個技術項平均回收問卷36.2份。在參與作答的專家中，32 %的專家來自科研院所，44 %的專家來自高校，其余來自企業和政府部門等，如圖3所示。這一方面反映了我國技術專家分布在高校和科研院所數量較多、較為集中，另一方面也說明本次技術預見調查在企業等方面的宣傳和開展力度尚有待加強。在回收的問卷中，對所填報的技術項，56 %的專家選擇“很熟悉”或“熟悉”，僅1 %的專家選擇“不熟悉”（不熟悉的答卷不計入統計分析），總體來看回答的專業性較高，如圖4所示。

（二）技術基礎與競爭力分析

在問卷調查中設置了“該技術項目我國當前的研發水平”選項，向專家征詢技術發展處于“國際領先”“接近國際水平”“落后于國際水平”的何種階段。分別統計各領域技術研發水平調查結果分值的分布，如圖5所示。設定20分及以下為處于落后水平，40～60分為接近國際平均水平，80分及以上為處于國際領先水平?？傮w上看，我國大多數項目的研發水平在國際上處于落后水平。相對而言，先進材料領域的整體研發水平較高。

圖3 參調專家所在單位分布

圖4 參調專家對調查技術的熟悉程度分布

圖5 各領域技術研發水平分布圖

在問卷調查中設置了“目前該技術領先的國家”選項，向專家征詢世界主要國家針對各項技術的發展競爭力。分別統計各領域技術領先國家調查結果的分布，如圖6所示?？傮w上看，美國在大多數領域處于國際領先地位，歐盟在環境生態與綠色制造領域處于國際領先地位。

我國在能源與礦業、交通和醫藥衛生領域的部分技術方向具有一定的優勢。通過對子領域和技術項目的進一步分析，得出我國在中醫藥學、高鐵建設、煤炭開采與發電、水力發電等方面具有較強的技術優勢；而在裝備制造、深海資源開發利用、綠色環保生產加工、城市管理等方面明顯處于落后水平。

（三）技術實現與應用時間預測

技術實現時間預測結果如圖7所示。本次提出的技術項目實現時間基本呈正態分布，我國的技術實現時間主要分布在2024—2027年，整體上要落后于國際先進水平4～6年；技術項目在我國的社會實現時間主要分布在2026—2030年，整體上落后于技術實現時間3～5年，反映了從技術研發到推廣應用所需的時間。

圖6 各領域技術領先國家分布圖

圖7 技術實現時間預測結果

在問卷調查中設置了“該技術發展的制約因素”選項，分別統計各領域技術發展制約因素的平均分布情況，如圖8所示。整體來看，人才隊伍及科技資源、研發投入是所有領域技術發展的主要制約因素。具體到各領域，人才隊伍及科技資源對材料領域技術發展的制約尤為明顯，占比超過50 %；法律法規政策、標準規范對環境生態領域的制約較強；工業基礎能力對先進制造、能源和交通領域的制約較強。

（四）關鍵技術選擇

基于項目設計，本次技術預見在專家調查基礎上，結合專家研判，篩選面向2035年我國工程科技發展的關鍵技術、共性技術和顛覆性技術。其中，根據專家調查結果，綜合考慮技術本身重要性和技術應用重要性的得分情況，判斷技術的綜合重要程度，初步篩選出核心關鍵技術方向；綜合考慮技術通用性和應用重要性分值，初步篩選出共性技術；綜合考慮技術非連續性和應用重要性分值，初步篩選出顛覆性技術。在此基礎上，組織各領域院士專家進行分析評估，在800余項技術中，提出100項關鍵技術、50項共性技術和20項顛覆性技術。表1列舉了25項具有一定代表性的面向2035的重要技術方向。

在共性技術中，大數據、機器人、傳感器和遙感技術較多，充分體現了未來信息技術在各行業、各領域的廣泛應用前景。顛覆性技術中新型材料、無人化、零排放等方面的技術較多，也揭示出未來科技發展面臨解放勞動力、提高勞動生產率、環境生態友好等方面的重大挑戰和問題。

圖8 技術發展制約因素分布圖

表1 面向2035的重要技術方向

四、結語

中國工程科技2035技術預見作為工程科技中長期戰略研究中首次開展的技術預見活動，按照緊密聯系需求、支撐戰略研究的思路，根據工程科技領域特點與戰略研究要求，在充分準備和開展調研的基礎上，設計了工作模式與流程，實施過程中注重總體協調和過程管理，確保技術預見工作的有效推進與順利完成。在工程科技發展戰略研究中采用系統化、規范化的技術預見方法，為中國工程科技2035發展戰略各領域研究起到良好的整體推進作用。技術預見結果為展望未來20年我國工程科技的發展方向與重點任務、制定各領域技術發展路線圖提供了豐富、詳實的支撐資料，進一步提高了戰略研究的系統性和規范性。

與此同時，結合中國工程科技2035發展戰略研究而開展的技術預見，也存在不少困難及需要進一步研究的問題，主要體現在：在有限的時間內完成有深度、有廣度的技術預見；更好地體現前瞻性，特別是體現產業界的未來需求；推進技術預見中的專家調查，提高參與調查專家的覆蓋面、有效性；更好地實現技術預見與戰略研究的有機結合等。對此，中國工程科技中長期發展戰略研究將每5年一次長期穩定地進行下去，技術預見也將作為一個重要組成部分長期開展。這將有利于我們借鑒本次技術預見工作以及國內外其他技術預見活動的經驗，持續改進工程科技技術預見活動，一是基于存在的問題和實踐經驗，研究、改進現有方法和流程，使之更好用、更適用；二是充分利用5年周期加強定量分析方法在各領域的應用；三是建立長期的技術、知識、專家庫積累。通過持續改進，提高技術預見的前瞻性和有效性，更好地發揮技術預見的作用。

致謝

本文源于中國工程科技2035技術預見，技術預見工作由中國工程院和國家自然科學基金委員會聯合資助的“中國工程科技2035發展戰略研究”項目的各課題組共同完成。同時，在此對參與中國工程科技2035技術預見專家調查的社會各界院士專家表示感謝。

[1] National Institute of Science and Technology Policy. Japan’s 10th science and technology foresight [R/OL]. (2015-08-12) [2016-10-15]. http://www.nistep.go.jp/aehiev/ftx/eng/mat077e/html/ mat077ae.html.

[2] 孟弘, 許曄, 李振興. 英國面向2030年的技術預見及其對中國的啟示 [J]. 中國科技論壇, 2013 (12): 155–160. Meng H, Xu Y, Li Z X.UK technology foresight for the 2020s and its enlightenment to China [J]. Forum on Science and Technology in China, 2013 (12): 155–160.

[3] Foresight Horizon Scanning Centre, Government Offce for Science. Technology and innovation futures: UK growth opportunities for the 2020s [R/OL]. (2012-11-23) [2016-10-16]. http://www.bis. gov.uk/foresight.

[4] 中國未來20年技術預見研究組. 中國未來20年技術預見 [M].北京: 科學出版社, 2006. Technology Foresight of China towards 2020 Research Group. Technology foresight of China towards 2020 [M]. Beijing: China Science Publishing & Media Ltd (CSPM), 2006.

[5] 上海市科學學研究所. 上海科技發展重點領域技術預見研究報告(2013—2014) [M]. 上海: 上海科學技術出版社, 2015. Shanghai Institute for Science of Science. The report of key areas of science and technology foresight of Shanghai (2013–2014) [M]. Shanghai: Shanghai Scientifc & Technical Publishers, 2015.

Technology Foresight on China’s Engineering Science and Technology to 2035

Wang Kunsheng1, Zhou Xiaoji1, Gong Xu2, Hu Liangyuan1, Sun Shengkai1, Song Chao1, Hou Chaofan1, Chen Jindong1
(1. China Aerospace Academy of Systems Science and Engineering, Beijing 100048, China; 2. National Natural Science Foundation of China, Beijing 100085, China)

Technology foresight is a process that promotes the integration of technology, the economy, and major planning projects, and explores the development of future technology. In consideration of the future economic and social development needs of our country, technology foresight in development strategy research on engineering science and technology involves predicting and selecting key technologies for engineering science and technology in the next 20 years. Combining objective analysis with subjective judgment, the methods and procedures applied in technology foresight on China’s engineering science and technology to 2035 were designed by considering the characteristics of engineering science and technology. This technology foresight selects key, common, and disruptive technologies from more than 800 technologies in 11 felds, and analyzes their technical realization time, development level, and constraints. The results of the technology foresight are adopted to create a technology roadmap for China’s engineering science and technology development to 2035 in various felds.

technology foresight; engineering science and technology; 2035; key technology selection; realization time

T-01

A

2016-12-25；

2017-01-10

王崑聲，中國航天系統科學與工程研究院，研究員，主要從事系統工程與計算機技術研究工作；E-mail: wangks@spacechina.com

中國工程院咨詢項目“中國工程科技2035發展戰略研究”(2015-ZD-14)；國家自然科學基金項目“2035發展戰略技術預見方法研究”(NSFC-L1524024)

本刊網址：www.enginsci.cn

DOI 10.15302/J-SSCAE-2017.01.006