中國工程科技2035關(guān)鍵技術(shù)選擇與評估

陳進東，張永偉，梁桂林，周曉紀(jì)，孫勝凱

(1.北京信息科技大學(xué) 經(jīng)濟管理學(xué)院，北京 100192; 2.中國航天系統(tǒng)科學(xué)與工程研究院，北京 100048;3.綠色發(fā)展大數(shù)據(jù)決策北京市重點實驗室，北京 100192)

一、引言

結(jié)合我國重大戰(zhàn)略以及經(jīng)濟社會發(fā)展的需求，選擇關(guān)系全局和長遠(yuǎn)發(fā)展的重點技術(shù)方向和關(guān)鍵技術(shù)，進行合理規(guī)劃布局，是加快產(chǎn)業(yè)升級和供給側(cè)改革的關(guān)鍵。因此，中國工程院與國家自然科學(xué)基金委員會共同組織開展技術(shù)預(yù)見活動“中國工程科技2035 技術(shù)預(yù)見”，旨在把握國內(nèi)外科技發(fā)展趨勢，提出未來20 年我國工程科技需要發(fā)展及可能實現(xiàn)的技術(shù)清單，選擇重點技術(shù)方向和關(guān)鍵技術(shù)，分析關(guān)鍵技術(shù)的實現(xiàn)時間、發(fā)展水平與制約因素，為中國工程科技發(fā)展提供重要支撐[1]。

由于技術(shù)創(chuàng)新的重要性和復(fù)雜性，各個國家越來越重視技術(shù)預(yù)見作為戰(zhàn)略管理工具所發(fā)揮的作用[2-3]。日本從1970 年開始每5 年開展一次技術(shù)預(yù)見活動以服務(wù)于科學(xué)技術(shù)政策的制定，其主要采用Delphi調(diào)查，并不斷引入需求調(diào)查、引文分析、情景分析和愿景調(diào)查等新方法，最近一次技術(shù)預(yù)見活動是2013年開始的第十次技術(shù)預(yù)見[4-5]。英國的技術(shù)預(yù)見始于20世紀(jì)90 年代并延續(xù)至今，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，項目研究主要采用訪談、研討會等方式[6-7]。國內(nèi)相關(guān)研究開展較晚，科技部從1997年開始開展技術(shù)預(yù)見工作，主要通過Delphi調(diào)查和專家研討篩選未來10年發(fā)展的重點領(lǐng)域和關(guān)鍵技術(shù)，服務(wù)于國家科技規(guī)劃的制定，并于2013-2016年開展了第五次國家技術(shù)預(yù)測活動；中國科學(xué)院開展了“中國未來20 年技術(shù)預(yù)見研究”，通過兩輪Delphi調(diào)查完成了4個不同領(lǐng)域的重點方向和關(guān)鍵技術(shù)選擇[8]。由此可見，在國家戰(zhàn)略層面的技術(shù)預(yù)見，“專家依賴”特征明顯，方法上以專家研討和專家調(diào)查為主。

隨著技術(shù)預(yù)見理論與實踐的發(fā)展，特別是大數(shù)據(jù)時代的來臨，國家戰(zhàn)略層面的技術(shù)預(yù)見也呈現(xiàn)出新的特征。第一，情景分析法得到迅速推廣。情景分析法是一種在充滿不確定因素環(huán)境中尋求最大可能性圖景的預(yù)測技術(shù)，自日本第八次技術(shù)預(yù)見嘗試引入情景分析法以來[9]，這一方法迅速在眾多國家戰(zhàn)略層面技術(shù)預(yù)見中得到推廣[10]。第二，越來越重視定量分析方法的作用。在技術(shù)發(fā)展趨勢和備選技術(shù)清單選擇等方面，不斷引入文獻計量、專利計量、聚類分析法、復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)分析等定量分析方法[11]，支撐專家進行決策。第三，技術(shù)預(yù)見的效果評估研究得到重視和加強。日本從1996年第六次技術(shù)預(yù)見開始，在每次技術(shù)預(yù)見活動中都評估以往技術(shù)預(yù)見結(jié)論的實現(xiàn)情況，并把相關(guān)內(nèi)容整合到本輪技術(shù)預(yù)見報告中[12]。Tichy通過分析德國在1993年和澳大利亞在1998年的兩次技術(shù)預(yù)見的實現(xiàn)情況，同時探討了自評估不同熟悉度專家的評分效果以及自評估方法的有效性[13]。為了提升技術(shù)預(yù)見的科學(xué)性和有效性，在每次技術(shù)預(yù)見之后都很有必要進行一次系統(tǒng)評估[14]。

“中國工程科技2035 技術(shù)預(yù)見”是在工程領(lǐng)域開展的技術(shù)預(yù)見活動，分析借鑒國內(nèi)外技術(shù)預(yù)見戰(zhàn)略研究的相關(guān)研究成果，課題組決定采用基于Delphi的專家調(diào)查，并結(jié)合文獻計量、情景分析和技術(shù)路線圖[15]等方法開展研究。由于備選技術(shù)清單選擇、調(diào)查問卷設(shè)計、專家調(diào)查和集成分析論證等環(huán)節(jié)[16]，對于技術(shù)預(yù)見關(guān)鍵技術(shù)選擇的最終效果具有重要影響。因此，在分析我國未來經(jīng)濟社會發(fā)展對工程科技需求的基礎(chǔ)上，“中國工程科技2035 技術(shù)預(yù)見”主要針對備選技術(shù)清單選擇、調(diào)查問卷設(shè)計、專家調(diào)查和集成分析論證環(huán)節(jié)開展研究。另外，以往的研究大多聚焦于技術(shù)預(yù)見的流程和方法的設(shè)計[17]，很少涉及對技術(shù)預(yù)見的效果評估的研究。然而，技術(shù)預(yù)見的效果評估不僅能夠評估技術(shù)預(yù)見結(jié)果的科學(xué)性和有效性，同時也能發(fā)現(xiàn)技術(shù)預(yù)見存在的問題，提出合理的優(yōu)化解決方案。

本文首先對國內(nèi)外相關(guān)技術(shù)預(yù)見實踐活動進行了分析和論述；然后針對我國未來20年工程科技發(fā)展需求，設(shè)計面向工程科技的備選技術(shù)清單選擇、調(diào)查問卷主觀評價指標(biāo)體系設(shè)計、專家調(diào)查以及集成分析論證等環(huán)節(jié)所采用的原則和方法；最后對比專家調(diào)查結(jié)果與專家研判所確定的領(lǐng)域關(guān)鍵技術(shù)，分析經(jīng)專家調(diào)查和專家研判所確定的各領(lǐng)域關(guān)鍵技術(shù)之間的區(qū)別與聯(lián)系，評估“中國工程科技2035 技術(shù)預(yù)見”設(shè)計的關(guān)鍵技術(shù)選擇方法的有效性。在此基礎(chǔ)上，針對專家調(diào)查在領(lǐng)域劃分和專家選擇等方面存在的不足，給出相應(yīng)的建議。

二、國內(nèi)外相關(guān)技術(shù)預(yù)見實踐活動

日本第十次技術(shù)預(yù)見是為實現(xiàn)目標(biāo)社會所需的科學(xué)技術(shù)中長期發(fā)展(今后30年)方向，以及所需形成的社會系統(tǒng)等收集和分析專家的見解[5]。日本第十次技術(shù)預(yù)見注重科技政策與創(chuàng)新政策一體化，以Delphi法為研究基礎(chǔ)；專門設(shè)立情景分析委員會和未來社會愿景評估研討會，使用情景分析方法和未來愿景分析實現(xiàn)未來愿景和情景勾畫[18]。日本第十次技術(shù)預(yù)見共包含8個領(lǐng)域，分別是信息通信技術(shù)，環(huán)境、資源、能源，健康、醫(yī)療和生命科學(xué)，農(nóng)林水產(chǎn)、食品、生物技術(shù)，宇宙、海洋、地球、科學(xué)基礎(chǔ)，材料、設(shè)備、工藝，服務(wù)型社會，社會基礎(chǔ)。日本第十次技術(shù)預(yù)見通過互聯(lián)網(wǎng)開展問卷調(diào)查，委托日本科技政策研究所(National Institute of Science and Technology Policy,縮寫NISTEP)的約2000 名專家、網(wǎng)絡(luò)特約研究員及相關(guān)學(xué)會協(xié)會會員合作開展。登記的調(diào)查專家共計5237 名，其中4309 名專家進行了回答，總參與率高達(dá)82.3%。

中國科技部在2013-2016年開展了第五次國家技術(shù)預(yù)測。這次技術(shù)預(yù)測采用“評價—預(yù)見—篩選”三個環(huán)節(jié)的研究方法，主要完成了三大任務(wù)：一是明確我國當(dāng)前重點領(lǐng)域關(guān)鍵技術(shù)現(xiàn)狀；二是運用路線圖的理念和思路，預(yù)測未來5～10 年制約經(jīng)濟社會發(fā)展的核心關(guān)鍵技術(shù)；三是提出國家關(guān)鍵技術(shù)選擇建議。這次技術(shù)預(yù)測選擇了信息、生物、新材料、先進制造、遙感、能源、環(huán)境、農(nóng)業(yè)、海洋、交通、人口健康、公共安全、城鎮(zhèn)化、資源14個領(lǐng)域。在第五次國家技術(shù)預(yù)測的Delphi調(diào)查環(huán)節(jié)，通過文獻計量、廣泛征集選擇了14個領(lǐng)域中對未來5～10年具有重大影響的2087項技術(shù)。第一輪調(diào)查針對回收了16381位專家的62609份問卷。在第一輪調(diào)查基礎(chǔ)上，根據(jù)專家意見進行了初步篩選，篩選出1737項技術(shù)進入第二輪調(diào)查，并回收了13404位專家的43572份問卷。此外，本次調(diào)查主要采用小同行調(diào)查，基本保證每一項技術(shù)至少有20位同行專家參與評價，保證問卷的科學(xué)性。

三、中國工程科技2035技術(shù)預(yù)見關(guān)鍵技術(shù)選擇

(一)關(guān)鍵技術(shù)選擇整體流程

參考國內(nèi)外技術(shù)預(yù)見活動的流程和方法，結(jié)合工程科技的發(fā)展需求，中國工程科技2035 技術(shù)預(yù)見的整體框架如圖1所示。

由圖1可以看出，中國工程科技2035技術(shù)的關(guān)鍵技術(shù)選擇大體可以分為四個環(huán)節(jié)：確定備選技術(shù)清單、設(shè)計調(diào)查問卷、專家調(diào)查和集成分析論證。針對中國工程科技2035技術(shù)預(yù)見的關(guān)鍵技術(shù)選擇的各個環(huán)節(jié)，提出各環(huán)節(jié)所采用的原則和方法，分析最終的結(jié)果。

圖1 中國工程科技2035 技術(shù)預(yù)見的關(guān)鍵技術(shù)選擇

(二)確定備選技術(shù)清單

通過調(diào)研日本、中國科技部技術(shù)預(yù)見活動的領(lǐng)域劃分情況[19]，結(jié)合工程科技發(fā)展戰(zhàn)略研究的特點和需求，經(jīng)專家研討確定本次工程科技技術(shù)預(yù)見領(lǐng)域劃分的基本原則：一是要弱化科學(xué)學(xué)科的概念，領(lǐng)域劃分應(yīng)覆蓋工程科技的主要領(lǐng)域和重點方向，強調(diào)其對經(jīng)濟社會的直接作用；二是要體現(xiàn)技術(shù)預(yù)見的特點，領(lǐng)域劃分不能拘泥于工程科技的傳統(tǒng)領(lǐng)域，應(yīng)充分反映當(dāng)前科技發(fā)展新熱點和跨領(lǐng)域、多學(xué)科融合的趨勢。組織工程院各學(xué)科專家和院士，經(jīng)過多輪討論，最終提出11個領(lǐng)域，并根據(jù)各領(lǐng)域特點提出了93個子領(lǐng)域。

備選技術(shù)清單選擇：首先，以工程科技戰(zhàn)略研究領(lǐng)域組、專題組作為領(lǐng)域技術(shù)清單擬制的主體，組織領(lǐng)域?qū)＜已杏懀岢龀醪郊夹g(shù)清單；其次，結(jié)合文獻計量、專利分析等提出及驗證前沿技術(shù)方向；然后，召開領(lǐng)域?qū)＜已杏憰蛘吆冞M一步開展備選技術(shù)征集，比如利用2015年院士大會廣泛征集院士意見；最后，通過領(lǐng)域?qū)＜已杏懀瑢夹g(shù)清單開展深化研究和多輪次修訂，形成備選技術(shù)清單。最終確定834項備選技術(shù)，領(lǐng)域分布情況如表1所示。

表1 工程科技2035技術(shù)預(yù)見備選技術(shù)清單分布

(三)調(diào)查問卷設(shè)計

“中國工程科技2035技術(shù)預(yù)見”的研究目標(biāo)是提出未來20 年我國工程科技需要發(fā)展及可能實現(xiàn)的技術(shù)清單，結(jié)合國家重大戰(zhàn)略需求和經(jīng)濟社會的發(fā)展需求，選擇關(guān)系全局和長遠(yuǎn)發(fā)展的重點技術(shù)方向和關(guān)鍵技術(shù)，分析關(guān)鍵技術(shù)的實現(xiàn)時間、研發(fā)水平與制約因素。因此，工程科技技術(shù)預(yù)見應(yīng)該解決以下關(guān)鍵問題：一是了解未來工程科技的整體發(fā)展趨勢，以保證遠(yuǎn)景規(guī)劃的前瞻性和客觀性。二是了解具體工程技術(shù)領(lǐng)域在世界上的發(fā)展?fàn)顩r以及我國在該技術(shù)領(lǐng)域的現(xiàn)狀基礎(chǔ)、發(fā)展途徑、研發(fā)成本、制約因素等，以期在可承受性的前提下保證遠(yuǎn)景規(guī)劃的科學(xué)性和合理性。

因此，本次工程科技技術(shù)預(yù)見問卷，旨在獲得專家對備選技術(shù)項目的四大判斷，其主體問題包括技術(shù)重要性、預(yù)期實現(xiàn)時間、技術(shù)基礎(chǔ)與競爭力，以及技術(shù)發(fā)展的制約因素四大方面。不同于科技領(lǐng)域的技術(shù)重要性，工程科技的技術(shù)重要性包括技術(shù)本身的重要性和技術(shù)應(yīng)用的重要性兩部分，技術(shù)本身的重要性包括技術(shù)核心性和帶動性，技術(shù)應(yīng)用重要性包括技術(shù)對經(jīng)濟發(fā)展、社會發(fā)展、國家與國防安全三方面的作用。預(yù)期實現(xiàn)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(shè)置了世界技術(shù)實現(xiàn)時間、中國技術(shù)實現(xiàn)時間以及中國社會實現(xiàn)時間三個問題。技術(shù)基礎(chǔ)與競爭力，旨在判斷工程科技在我國的研發(fā)水平，以及了解未來技術(shù)的目前領(lǐng)先國家，為未來國際合作提供指導(dǎo)。技術(shù)發(fā)展的制約因素則是請專家判斷技術(shù)發(fā)展的制約因素，主要包括人才及科技資源、法律法規(guī)政策、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范、研發(fā)投入、工業(yè)基礎(chǔ)能力和協(xié)作與合作。

(四)專家調(diào)查

由圖1可知，專家調(diào)查過程包括選定參調(diào)專家、第一輪Delphi調(diào)查、各領(lǐng)域戰(zhàn)略研究和第二輪Delphi調(diào)查。考慮工程科技技術(shù)預(yù)見本身的特點，專家群體應(yīng)包括科研院所、高校、政府、產(chǎn)業(yè)界等不同方面的專家，以求調(diào)查結(jié)果能反映科技研究、技術(shù)應(yīng)用、經(jīng)濟社會需求及產(chǎn)業(yè)發(fā)展等多方面的因素，以第二輪調(diào)查專家數(shù)據(jù)為例進行分析。第一輪Delphi調(diào)查和第二輪Delphi調(diào)查采用互聯(lián)網(wǎng)調(diào)查系統(tǒng)和紙質(zhì)問卷相結(jié)合的方式。各領(lǐng)域戰(zhàn)略研究主要是本領(lǐng)域?qū)＜以诘谝惠咲elphi調(diào)查結(jié)果的基礎(chǔ)上，對技術(shù)清單進行篩選和修改，形成第二輪Delphi調(diào)查的技術(shù)清單，同時需要了解專家意見的統(tǒng)計分析方法。

1.參調(diào)專家分析

以第二輪Delphi調(diào)查數(shù)據(jù)為例，分析參調(diào)專家的情況。第二輪專家調(diào)查邀請專家總數(shù)為9966人，填報總?cè)藬?shù)為2659人，總參與率為26.7%。共回收各領(lǐng)域問卷共29542份，每個技術(shù)項平均回收問卷36.2份，達(dá)到了統(tǒng)計分析要求。統(tǒng)計“中國工程科技2035技術(shù)預(yù)見”第二輪Delphi調(diào)查中各個領(lǐng)域不同熟悉度專家人數(shù)，分析不同熟悉度專家的分布特征。針對“中國工程科技2035技術(shù)預(yù)見”的各個領(lǐng)域，分別統(tǒng)計各領(lǐng)域的技術(shù)項數(shù)、參與咨詢專家人數(shù)、收回問卷數(shù)、以及“很熟悉”“熟悉”和“較熟悉”咨詢專家人數(shù)(由于“不熟悉”專家人數(shù)較少，忽略“不熟悉”專家)，結(jié)果如表2所示。

另外，在參與作答的專家中，科研院所專家占32%、高校專家占44%、企業(yè)專家占14%、政府部門專家占6%以及少部分信息不詳?shù)膶＜遥蠖鄶?shù)專家還是來自于科研院所和高校。

2.第二輪技術(shù)清單

在第一輪Delphi調(diào)查過后，根據(jù)專家反饋意見第二輪Delphi調(diào)查備選技術(shù)清單形成的主要方式：一是在第一輪Delphi調(diào)查過程中，征集新的技術(shù)項；二是基于第一輪專家調(diào)查結(jié)果，以及領(lǐng)域戰(zhàn)略研究的初步結(jié)果修訂技術(shù)清單。通過上述方式，最終形成第二輪備選技術(shù)清單，各領(lǐng)域技術(shù)項分布如表3所示。

表2 各領(lǐng)域調(diào)查專家熟悉度分布情況

表3 第二輪Delphi調(diào)查備選技術(shù)清單分布

3.統(tǒng)計分析方法

根據(jù)參調(diào)專家的問卷回答情況，對技術(shù)核心性、技術(shù)帶動性、經(jīng)濟發(fā)展重要性、社會發(fā)展作用、保障國家國防安全作用開展單因素排序的統(tǒng)計分析，相關(guān)指數(shù)的分析方法類似，以“技術(shù)核心性”等為例進行詳細(xì)說明。

調(diào)查問卷中“很熟悉”“熟悉”“較熟悉”“不熟悉”四類專家，分別賦予權(quán)重4, 2, 1和0。假設(shè)Ni代表本技術(shù)項目中第i種熟悉程度的專家人數(shù)，i表示第i種熟悉程度,i=1,2,3,4；Ni1、Ni2、Ni3、Ni4分別代表選擇“高”“較高”“中”“低”的專家人數(shù)，且Ni=Ni1+Ni2+Ni3+Ni4，對于專家的“高”“較高”“中”“低”的評分，分別賦予權(quán)重100、50、25和0。因此，第i種熟悉程度專家統(tǒng)計得到的技術(shù)核心性指數(shù)計算公式如下：

Ii=(Ni1×100+Ni2×50+Ni3×25+Ni4×0)/Ni

(1)

根據(jù)上式，得出技術(shù)核心性指數(shù)Ijh的計算公式為：

Ijh=(I1×N1×4+I2×N2×2+I3×N3×1+I4×N4×0)/(N1×4+N2×2+N3×1+N4×0)

(2)

同理，可以計算得出技術(shù)帶動性指數(shù)、經(jīng)濟發(fā)展重要性指數(shù)、社會發(fā)展作用指數(shù)、保障國家國防安全作用指數(shù)。

技術(shù)項的重要程度應(yīng)該從“技術(shù)本身重要性”和“技術(shù)應(yīng)用重要性”兩方面綜合考慮。技術(shù)本身重要指數(shù)Ij采用技術(shù)核心性指數(shù)Ijh和技術(shù)帶動性指數(shù)Ijd進行衡量，表示該技術(shù)自身的核心重要程度，即：

(3)

將技術(shù)本身重要指數(shù)Ij進行歸一化，得到歸一化后的技術(shù)本身重要指數(shù)Ij′，且Ij′∈[0,1]。

(4)

技術(shù)應(yīng)用重要性指數(shù)Iy是經(jīng)濟發(fā)展重要性指數(shù)、社會發(fā)展作用指數(shù)、保障國家國防安全作用指數(shù)的加權(quán)結(jié)果。

(5)

對技術(shù)應(yīng)用重要性指數(shù)Iy進行歸一化，使Iy′∈[0,1]。因此，技術(shù)項的重要性指數(shù)為

(6)

根據(jù)計算得到的重要性指數(shù)對技術(shù)項進行排序，篩選重要技術(shù)項目。

(五)集成分析論證

集成分析論證階段主要是結(jié)合Delphi調(diào)查分析結(jié)果以及需求分析結(jié)果等，組織專家院士評議，篩選提煉出未來工程科技發(fā)展的重點領(lǐng)域、關(guān)鍵技術(shù)項目和重大技術(shù)群。基于本文設(shè)計的統(tǒng)計分析方法，對回函專家的調(diào)查問卷進行統(tǒng)計分析，計算出各領(lǐng)域技術(shù)項各項單因素指數(shù)和技術(shù)項的重要程度指數(shù)。根據(jù)各領(lǐng)域技術(shù)項的重要程度指數(shù)，對各領(lǐng)域技術(shù)項進行排序。然后，各領(lǐng)域組根據(jù)技術(shù)預(yù)見Delphi排序結(jié)果，開展了領(lǐng)域?qū)＜已杏懀?jīng)專家研判篩選出了本領(lǐng)域面向2035年的領(lǐng)域關(guān)鍵技術(shù)，每個領(lǐng)域選取10項關(guān)鍵技術(shù)(環(huán)境生態(tài)與綠色制造領(lǐng)域15項)，11個領(lǐng)域一共篩選出115項關(guān)鍵技術(shù)。

四、關(guān)鍵技術(shù)選擇效果評估

(一)基于復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵技術(shù)分析

基于復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)方法，對不同領(lǐng)域關(guān)鍵技術(shù)的內(nèi)容進行網(wǎng)絡(luò)分析，以發(fā)掘各領(lǐng)域共同關(guān)注及各自重點關(guān)注的技術(shù)方向，結(jié)果如圖2所示。

如圖2所示，信息與電子領(lǐng)域主要關(guān)注大數(shù)據(jù)、先進計算、新型功能材料、量子信息等技術(shù)方向，先進制造領(lǐng)域主要關(guān)注加工技術(shù)、機器人和3D打印技術(shù)等技術(shù)方向，先進材料領(lǐng)域重點關(guān)注纖維材料、高性能低成本鋼、銅、輕金屬材料的制備技術(shù)，能源與礦業(yè)領(lǐng)域?qū)穗姟⑶鍧嵞茉础⒅悄茈娋W(wǎng)、大數(shù)據(jù)智能采礦等方向比較關(guān)注，環(huán)境生態(tài)與綠色制造領(lǐng)域比較關(guān)注冶金、流程工業(yè)方面的污染防控技術(shù)以及污染場地修復(fù)等方面的關(guān)鍵技術(shù)，空間海洋與地球觀測領(lǐng)域重點關(guān)注信息融合處理技術(shù)、海水淡化、核熱推進等技術(shù)方向，城鎮(zhèn)化與基礎(chǔ)設(shè)施領(lǐng)域重點關(guān)注水污染處理、信息處理等方面的關(guān)鍵技術(shù)，交通領(lǐng)域重點關(guān)注汽車、信息以及高鐵等方面的技術(shù)，農(nóng)業(yè)與食品領(lǐng)域重點關(guān)注基因、大數(shù)據(jù)、智能化等方面的技術(shù)，醫(yī)藥衛(wèi)生與人口健康重點關(guān)注基因、制藥、大數(shù)據(jù)等方面的技術(shù)，公共安全重點關(guān)注大數(shù)據(jù)、風(fēng)險評估與監(jiān)測等技術(shù)。同時，各領(lǐng)域共同關(guān)注的技術(shù)包括：大數(shù)據(jù)及先進計算技術(shù)、先進制造與材料技術(shù)、節(jié)能減排與清潔生產(chǎn)技術(shù)、健康與安全技術(shù)等。

(二)Delphi調(diào)查方法有效性分析

1.各領(lǐng)域技術(shù)項重要性專家評分分布

為了綜合反映專家對各領(lǐng)域技術(shù)項重要性的打分情況，將專家所打分?jǐn)?shù)用綜合分析部分的方法進行歸一化后以箱線圖的方式展示在圖3中。其中，a圖是對各領(lǐng)域所有技術(shù)項重要性的評分結(jié)果，b圖則是對其中的關(guān)鍵技術(shù)項重要性的評分結(jié)果。

圖2 不同領(lǐng)域關(guān)鍵技術(shù)網(wǎng)絡(luò)分析圖

圖3 各領(lǐng)域技術(shù)項重要性評分分布

總體來看，a圖中分值集中分布在65-80之間，箱體分散程度差別不大，中位數(shù)多處于箱體中上部，說明數(shù)據(jù)多呈左偏分布或正態(tài)分布，即打分偏低。相比而言，b圖分值集中分布在70-90之間，分值較a圖有顯著提高。同時，b圖中箱體長度普遍縮短分值更加集中，中位數(shù)多處于箱體中下部，說明數(shù)據(jù)多呈右偏分布或者正態(tài)分布，即打分普遍偏高。能源與礦業(yè)、城鎮(zhèn)化與基礎(chǔ)設(shè)施兩個領(lǐng)域在b圖中箱體較長，說明專家對這兩個領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)項重要性存在一定的分歧。綜合上述分析，本文設(shè)計方法能夠較好地對各領(lǐng)域技術(shù)項重要性做出合理判斷，具有實用性和科學(xué)性。

2.領(lǐng)域關(guān)鍵技術(shù)項在Delphi排序結(jié)果中的分布

為了說明Delphi調(diào)查方法對領(lǐng)域關(guān)鍵技術(shù)篩選的支撐作用，將領(lǐng)域?qū)＜已杏懘_定的領(lǐng)域關(guān)鍵技術(shù)項與技術(shù)項Delphi排序結(jié)果進行比較。針對領(lǐng)域?qū)＜已杏懰a(chǎn)生的115項關(guān)鍵技術(shù)，分別統(tǒng)計這些關(guān)鍵技術(shù)來源于各領(lǐng)域技術(shù)項Delphi排序結(jié)果的前10項、前11-15項、前16-20項和前21-30項的項目數(shù)，統(tǒng)計結(jié)果如表4所示。

表4 領(lǐng)域關(guān)鍵技術(shù)項在Delphi排序結(jié)果中的分布

由表4可以看出，領(lǐng)域關(guān)鍵技術(shù)項在技術(shù)項Delphi排序中屬于前10的有68項，也就是說超過60%的關(guān)鍵技術(shù)項可以通過Delphi統(tǒng)計分析方法直接篩選出來；領(lǐng)域關(guān)鍵技術(shù)項在各技術(shù)項Delphi排序中屬于前20的有91項、前30的有103項，也就是說有接近90%的關(guān)鍵技術(shù)項來源于Delphi排序相對靠前的技術(shù)項，可以看出Delphi調(diào)查方法對各領(lǐng)域關(guān)鍵技術(shù)的篩選起到了重要的支撐作用，充分地說明了本方法的有效性。

甚至在信息與電子、先進材料領(lǐng)域關(guān)鍵技術(shù)排序基本就是Delphi統(tǒng)計分析排序結(jié)果中前10項技術(shù)，如表5所示。

表5 領(lǐng)域關(guān)鍵技術(shù)與Delphi排序結(jié)果基本一致的領(lǐng)域組

由表5可以看出，在信息與電子、先進材料領(lǐng)域，只有1項關(guān)鍵技術(shù)不在Delphi調(diào)查結(jié)果的前10項技術(shù)中，進一步說明了本文設(shè)計的Delphi調(diào)查方法的有效性。雖然Delphi調(diào)查方法顯示出了較強的優(yōu)勢，但是在能源與礦業(yè)、空間海洋與地球觀測領(lǐng)域也顯現(xiàn)出了局限性，結(jié)果如表6所示。

由表6可以看出，在能源與礦業(yè)領(lǐng)域只有2項關(guān)鍵技術(shù)屬于Delphi排序結(jié)果中排名前10的技術(shù)項，大多數(shù)并不屬于Delphi排序結(jié)果中排名靠前的技術(shù)項，甚至還有兩項技術(shù)屬于排序靠后的技術(shù)項，也說明了本文設(shè)計Delphi調(diào)查法存在的不足與局限性，在空間海洋與地球觀測領(lǐng)域也存在相似的情況。

3.指標(biāo)選擇有效性分析

各領(lǐng)域中關(guān)鍵技術(shù)與非關(guān)鍵技術(shù)在的各項指標(biāo)的打分是否存在明顯差異，本部分將使用t檢驗對打分情況進行差異顯著性檢驗。原假設(shè)H0：關(guān)鍵技術(shù)與非關(guān)鍵技術(shù)在各項指標(biāo)的打分情況無差異，備擇假設(shè)H1：關(guān)鍵技術(shù)與非關(guān)鍵技術(shù)在各項指標(biāo)的打分情況存在明顯差異。選擇置信水平α=0.05，通過計算可以得到指標(biāo)有效性檢驗結(jié)果，如表7所示。

表6 領(lǐng)域關(guān)鍵技術(shù)與Delphi排序結(jié)果差異較大的領(lǐng)域組

由表7可以看出，技術(shù)帶動性、對經(jīng)濟發(fā)展的重要性、社會發(fā)展作用指數(shù)三個指標(biāo)下的各個領(lǐng)域的P-value均小于0.05，而技術(shù)核心性指標(biāo)僅在能源與礦業(yè)一個領(lǐng)域中出現(xiàn)P-value大于0.05的情況，對于上述四個指標(biāo)可以拒絕原假設(shè)，接受備擇假設(shè)。保障國家國防安全作用指數(shù)指標(biāo)的t檢驗結(jié)果在四個領(lǐng)域中出現(xiàn)P-value大于0.05的情況存在不足之處，而先進制造、能源與礦業(yè)、環(huán)境生態(tài)與綠色制造、城鎮(zhèn)化與基礎(chǔ)設(shè)施四個領(lǐng)域中的技術(shù)涉及國家安全的并不多，所以在該指標(biāo)上不足可以接受。通過t檢驗結(jié)果可以看出，本文所選擇的指標(biāo)能夠有效區(qū)分各個領(lǐng)域中的關(guān)鍵技術(shù)和非關(guān)鍵技術(shù)。

(三)相關(guān)因素對Delphi技術(shù)預(yù)見調(diào)查效果的影響

分析Delphi技術(shù)預(yù)見調(diào)查效果的相關(guān)因素，從而提出改進方法和策略，對于優(yōu)化技術(shù)預(yù)見方法和流程具有重要意義。本文主要分析各領(lǐng)域研發(fā)水平、各領(lǐng)域技術(shù)項學(xué)科分布和專家熟悉度對Delphi技術(shù)預(yù)見調(diào)查效果影響。各領(lǐng)域技術(shù)預(yù)見效果通過各領(lǐng)域技術(shù)項Delphi排序后，前10項、前15項、前20項技術(shù)中包含的關(guān)鍵技術(shù)占各領(lǐng)域關(guān)鍵技術(shù)的比例來衡量；領(lǐng)域研發(fā)水平由各領(lǐng)域技術(shù)項的研發(fā)水平平均值表示；各領(lǐng)域技術(shù)項學(xué)科分布由技術(shù)項所屬學(xué)部的個數(shù)表示；專家熟悉度主要考察各領(lǐng)域很熟悉和熟悉專家的比例。

根據(jù)文獻[1]的研究發(fā)現(xiàn)，我國工程科技先進材料領(lǐng)域的整體研發(fā)水平最高，該領(lǐng)域選取的關(guān)鍵技術(shù)項與Delphi排序結(jié)果中排名基本一致；信息與電子、醫(yī)藥衛(wèi)生與人口健康的整體研發(fā)水平也相對較高，其Delphi預(yù)見結(jié)果也相對準(zhǔn)確。一般來說，領(lǐng)域研發(fā)水平越高，領(lǐng)域?qū)＜覍夹g(shù)項的發(fā)展趨勢就越清晰，領(lǐng)域?qū)＜乙哺菀走_(dá)成共識，Delphi調(diào)查的準(zhǔn)確度就更高。

表7 Delphi問卷指標(biāo)有效性檢驗

表8 各領(lǐng)域Delphi技術(shù)預(yù)見效果與關(guān)聯(lián)因素分析

先進制造、環(huán)境生態(tài)與綠色制造等領(lǐng)域，技術(shù)項所屬學(xué)部較多，領(lǐng)域綜合交叉程度較高，領(lǐng)域間技術(shù)項差異較大，選定的評分專家不一定能夠準(zhǔn)確判斷該技術(shù)項的發(fā)展趨勢，同時不同學(xué)科的專家評分尺度也不一致，導(dǎo)致Delphi調(diào)查的準(zhǔn)確度較低。信息與電子、先進材料、交通等領(lǐng)域，技術(shù)項所屬學(xué)部較少，領(lǐng)域綜合交叉程度相對較低，領(lǐng)域?qū)＜覍W(xué)科背景相似，評分標(biāo)準(zhǔn)也相對一致，因此Delphi調(diào)查的準(zhǔn)確度較高。但是，在技術(shù)項所屬學(xué)部較少的領(lǐng)域，也可能形成多個持不同觀點的專家群體，導(dǎo)致領(lǐng)域內(nèi)評價標(biāo)準(zhǔn)差異較大，影響到Delphi調(diào)查結(jié)果，例如能源與礦業(yè)領(lǐng)域。為了提高Delphi調(diào)查的準(zhǔn)確度和可靠性，可以從兩方面進行改進：一是合理的調(diào)整綜合交叉領(lǐng)域的技術(shù)項，減少大綜合領(lǐng)域的出現(xiàn)；二是收集評分專家信息并建立相應(yīng)的評估體系，準(zhǔn)確評估評分專家所屬領(lǐng)域。另外，本文針對Delphi調(diào)查的排序結(jié)果開展領(lǐng)域內(nèi)專家研判，也可以有效保證技術(shù)預(yù)見的準(zhǔn)確性。

先進材料、農(nóng)業(yè)與食品和醫(yī)藥衛(wèi)生與人口健康領(lǐng)域是“很熟悉”專家比例最高的三個領(lǐng)域，Delphi調(diào)查的準(zhǔn)確度也相對較高。先進制造和公共安全領(lǐng)域，“很熟悉”和“熟悉”專家比例最低的兩個領(lǐng)域，Delphi調(diào)查的準(zhǔn)確度也相對較低。“很熟悉”和“熟悉”專家一般都是該技術(shù)方向上的研究專家，對于該技術(shù)方向的研究基礎(chǔ)、發(fā)展趨勢和重要程度有著較為清楚的認(rèn)識，所以“很熟悉”和“熟悉”專家比例越高，Delphi調(diào)查的準(zhǔn)確度也越高。因此，通過專家信息收集和專家評估，合理分配專家評分的技術(shù)項，提高“很熟悉”和“熟悉”專家比例對Delphi調(diào)查具有重要意義。

五、結(jié)論

通過“中國工程科技2035技術(shù)預(yù)見”的實踐活動可以發(fā)現(xiàn)，本研究提出的基于技術(shù)預(yù)見關(guān)鍵技術(shù)選擇方法，在指標(biāo)設(shè)計與選取、問卷統(tǒng)計方法方面都具有顯著的合理性和可行性，有效支撐了“中國工程科技2035技術(shù)預(yù)見”關(guān)鍵技術(shù)的篩選，為“中國工程科技2035 發(fā)展戰(zhàn)略研究”起到了重要作用。另外，針對Delphi調(diào)查法在領(lǐng)域劃分、專家選取等方面存在的不足，提出了調(diào)整領(lǐng)域分布，減少大綜合領(lǐng)域的出現(xiàn)；收集評分專家信息，建立專家信息與Delphi調(diào)查結(jié)果結(jié)合的評估體系，合理評估專家調(diào)查效果的建議。

“中國工程科技2035技術(shù)預(yù)見”是面向未來20年工程科技關(guān)鍵技術(shù)，預(yù)見時間較遠(yuǎn)，所涉及的關(guān)鍵技術(shù)具有突變性，因此本研究將技術(shù)項Delphi排序結(jié)果與領(lǐng)域?qū)＜已杏懘_定的領(lǐng)域關(guān)鍵技術(shù)項進行比較評估，具有一定的局限性。為了更好地支撐中國工程科技的發(fā)展，還需要在未來發(fā)展過程中，定期開展技術(shù)預(yù)見效果評估，優(yōu)化技術(shù)預(yù)見的流程和方法。