2020年上半年世界前沿科技發展態勢詳解

信息篇

2020年上半年，全球人工智能（AI）領域競爭更加激烈，各國繼續從資金支持和政策傾斜等多方面采取行動，而伴隨著AI應用的大范圍展開，倫理準則監管和個人數據保護等問題愈加引發關注。美國發布2021財年預算請求，大幅增加AI研發預算，尤其是非國防AI研發，并希望在2022年將AI研發支出提升至20億美元；加入G7“人工智能全球合作伙伴組織”，將我國云從科技集團股份有限公司、達闥科技（北京）有限公司等AI公司列入實體清單，意圖打壓我國AI的發展。歐盟擬出臺新數據和人工智能戰略，幫助歐洲公司與美國科技巨頭競爭。韓國擬投資9.1億美元用于類腦芯片開發，推動AI深度學習發展。AI技術應用層出不窮，美國國防部高級研究計劃局（DARPA）對AI輔助決策工具進行測試；美國羅格斯大學開發出新型AI模型，可通過圖像估算物體表面觸覺特性。俄羅斯利用機器學習算法幫助物理學家進行質子碎片篩選，以發現新型基本粒子。在AI技術持續穩定發展的同時，各國紛紛增加對倫理準則與數據安全的關注程度。美國國防部正式采用人工智能倫理準則，指導軍方合法使用AI系統；美國參議院推出《人工智能道德化使用法案》，限制美國聯邦機構使用面部識別技術；IBM、微軟和亞馬遜公司先后停止向警方提供面部識別技術，防止該技術濫用，以保護公民隱私。歐盟鼓勵成員國在評估面部識別技術的影響后，再將其推廣到公共場所。

全球網絡安全形勢惡化，信息技術設備的漏洞接連暴露，疫情帶來的網絡攻擊活動頻發。美國博通公司的Wi-Fi芯片被曝存在漏洞，影響手機、電腦、路由器等全球10億臺設備的安全；英特爾處理器芯片存在無法修改的安全漏洞，允許黑客繞過安全密碼實施入侵。美國德州儀器公司和歐洲意法半導體公司等生產的藍牙組件存在漏洞，影響幾乎所有藍牙設備。疫情期間，政府、企業和研究機構成為黑客的重點攻擊目標。美國、捷克等國的公共衛生管理和醫療機構遭受嚴重網絡攻擊；谷歌公司日均檢測出1800萬份與冠狀病毒有關的惡意釣魚郵件；世界衛生組織、美國國立衛生研究院、蓋茨基金會、武漢病毒研究所等機構的賬號及密碼被泄露；越南、印度等國的黑客組織對我國醫療和政府組織發動釣魚網絡攻擊。各國采取立法、專項行動等措施應對網絡安全問題，美國參議院委員會發布《2021財年國防政策法案》摘要，指導網絡空間安全建設；參議院提出《經濟連續性法案》和《國民警衛隊網絡互操作性法案》，加強網絡防御。英國國家網絡安全中心啟動新冠病毒網絡安全行動，并提供欺詐報告服務。

全球5G商用規模持續擴大，美國進一步強化對5G安全的關注度，謀求打壓我國5G技術。美國運營商T-Mobile公司計劃在6年內為美國99%的人口提供5G網絡，并為90%的美國人口提供平均速率超過100Mbit/s的5G服務。日本軟銀公司推出日本首個商用5G服務。南非電信巨頭沃達康公司推出5G商用服務，使南非成為非洲首個5G網絡商用的國家。美國認為5G技術進一步發展可能引發的安全問題影響深遠，白宮發布《國家5G安全戰略》，制定保障5G基礎設施安全的框架，并闡述與盟友合作領導5G開發、部署和管理的愿景；美國國會研究服務部（CRS）發布《第五代移動通信技術（5G）對國家安全的影響》報告，闡述了5G技術對頻譜管理、國家安全問題及軍事作戰的影響。美國以安全問題為契機，對我國5G技術的打壓仍在加碼，先后通過《促進美國5G國際領導力法案》《保障5G安全及其他法案》法案，旨在使美國在下一代移動通信網絡競爭中領先我國；美國聯邦通信委員會（FCC）清查運營商網絡中的華為與中興設備存量，計劃全面替換我國通信設備；美國修改《外國直接產品規則》，要求所有使用美國技術的公司需經美國許可后才能對華為公司出口；美國國際開發署加大力度在全球推廣5G技術。各國加大對下一代移動通信技術的關注力度，紛紛開始布局6G技術。國際電信聯盟啟動面向2030年及以后技術的研發工作，提出6G發展規劃并啟動6G技術研發。日本內政和通信部發布“6G綜合戰略”計劃綱要，將通過財政支持和稅收優惠等手段推動6G技術研發。法國原子能委員會電子與信息技術實驗室（CEA-Leti）研制出滿足6G應用要求的D波段射頻架構。

量子信息科學基礎研究仍是各國關注的重點，多國增加資金投入，從國家層面推進研發進程。美國白宮發布2021財年預算提案，擬向美國國家科學基金會劃撥2.1億美元、向能源部劃撥2.37億美元用于量子計算研究；能源部將在2020—2025年投入6.25億美元用于成立數個量子信息科學研究中心。量子通信領域獲得多項技術突破，日本東北大學開發出新型量子保密通信技術，通過光纖鏈路在2min內傳輸數百吉字節的人類基因組數據。丹麥哥本哈根大學成功使用糾纏量子網絡實現高精度分布式傳感。德國慕尼黑大學研究人員成功將量子糾纏態的傳輸距離拓展至20km。中國科學技術大學完成長距離量子糾纏實驗，借助2種實驗方案分別實現22km和50km的量子糾纏，創造長距離量子糾纏新紀錄。

歐洲地區率先嘗試對全球科技巨頭征收數字服務稅，引發美國不滿，世界范圍內關于數字服務稅的紛爭進一步加劇。英國于2020年4月開始對全球銷售額超過6.27億美元的科技企業征收2%的數字服務稅（DST）。西班牙擬于2020年12月開始正式對跨國科技公司征收數字服務稅。印度于2020年4月起對在該國境內通過數字服務、本地銷售額超過26.2萬美元的外國企業征收2%的數字服務稅。美國政府對各國的數字服務稅征收行為迅速采取反擊措施，對法國進行關稅威脅，迫使其至2020年12月前暫停數字服務稅征收；美國貿易代表辦公室（USTR）宣布根據美國《1974年貿易法》第301條的規定，對歐盟、英國、奧地利、捷克、意大利、西班牙、土耳其、巴西、印度和印度尼西亞已經或即將采用的數字服務稅展開調查。各國針對征收數字服務稅的分歧巨大，美國政府已向多國發函，提議暫停在經濟合作與發展組織（OECD）框架下針對統一征收跨國企業數字服務稅方案的談判。歐盟則表示，如果2020年不能針對數字服務稅達成一項全球協議，則將單獨對谷歌、亞馬遜、Facebook和蘋果等大型科技公司的數字服務進行征稅。

生物篇

各國均十分重視生物科技和生物經濟發展，積極出臺相關戰略規劃。歐盟委員會發布《歐盟2030年生物多樣性戰略》和《從農場到餐桌的公平、健康和環境友好型食品體系戰略》，力圖在保護生物多樣性和建立可持續生物鏈方面成為國際領導者。歐盟生物基產業聯盟發布《戰略創新與研究議程（SIRA 2030）》草案，提出在歐洲建立適應未來的循環型生物社會。德國發布新版《國家生物經濟戰略》和《生物經濟行動計劃》，將在2024年之前投入36億歐元發展生物經濟。美國發布《2020—2030年國家流感疫苗現代化戰略》，擬加強和多樣化流感疫苗的研發、制造和供應鏈。韓國計劃投資210億美元用于生物健康等高新技術的研發，在2021—2030年內繼續投資23億美元用于藥品研發。

前沿生物技術領域頻現顛覆性突破。在干細胞領域，日本京都大學利用人誘導多能干細胞制備出不受限制、可給任何人輸血的血小板。美國哈佛醫學院利用干細胞在體外構建出迄今最逼真的皮膚類器官，其可長出毛發、分泌皮脂，并對觸摸敏感。在基因編輯領域，美國哈佛醫學院開發出新型CRISPR/Cas酶SpG和SpRY，幾乎可編輯基因組任何序列。北京大學神經科學研究所利用基因編輯技術，精準刪除大鼠的特定記憶。在腦機接口領域，西班牙米格爾·埃爾南德斯大學開發出“仿生眼睛”腦機接口系統，可直連大腦視覺皮層使患者復明。北京腦科學與類腦研究中心構建出新型光學腦–腦接口，并在兩只小鼠間實現了高速率的運動信息傳遞。在合成生物學領域，美國哈佛大學與其他大學合作，利用青蛙細胞構建出全球首個活體微型“異種機器人”。美國華盛頓大學從頭設計出具有分子邏輯門功能的人造蛋白質，實現“生物電路”設計的關鍵步驟。瑞士蘇黎世聯邦理工學院合成出全球首個完全由計算機生成、不基于DNA模板的細菌基因組。在生物存儲和計算領域，美國伊利諾伊大學厄本那–香檳分校開發出“打孔卡”DNA存儲方法，有望實現更低成本、更大容量的DNA存儲。中國科學院長春光學精密機械與物理研究所使用32條DNA鏈創建了一種DNA生物計算系統，可開900以內十進制整數的平方根。

多國競相研發新冠病毒疫苗，多條技術路線齊頭并進。全球新冠病毒疫苗研發項目已開展130多個，其中11種研發疫苗已進入臨床試驗階段。我國疫苗研發采用多管齊下的策略，通過滅活疫苗、重組蛋白疫苗、腺病毒載體疫苗、減毒流感病毒載體活疫苗、核酸疫苗5條技術路線穩步推進，目前已有5款疫苗進入二期臨床階段。美國政府對疫苗研發和生產的問題極為重視，甚至采取了多頭下注的策略，美國政府分別向美國強生公司、美國Moderna公司、美國賽諾菲集團、美國阿斯利康公司等多家研發機構提供了資助。英國目前已審批通過了27個對抗新冠病毒的研究項目。英國牛津大學和阿斯利康公司聯合研發的疫苗已進入臨床二/三期階段，是目前全球進展最快的疫苗之一，并有望于圣誕節期間在英國全面推出。（本文未完待續）