前沿科技2022年發展態勢及2023年趨勢展望·綜述篇

國務院發展研究中心國際技術經濟研究所 侯曉軒 楊金潔 白 路

2022年，世界之變、時代之變、歷史之變的特性在科技領域突出顯現。新一輪科技革命和產業變革更加深入，前沿技術繼續取得重大進步。以中美科技博弈加劇為標志，科技競爭與國家安全的融合不斷加深，美國率領盟友加緊在關鍵原材料、數字基礎設施、科技人才、技術規則及標準制定等方面系統地建立起結構性優勢，以有利于美國的方式塑造競爭。我國科技發展面臨的外部壓力增大，環境更加復雜，維護科技安全與發展的挑戰增加。

一、2022年態勢總結

1.前沿技術跨域融合，創新范式轉換成為科技進步加速器，重大成果密集涌現

前沿技術交叉融合，創新范式正在發生轉換，新的科學范式、科研范式、技術范式不斷涌現，在基礎研究、應用基礎研究、應用研究等不同層面推動多學科領域科技取得重大進步。

（1）基礎研究獲得革命性發展

美國聯合研究團隊基于納米柱鑲嵌表面技術與光相互作用技術發明了新型小型化版本的“光鑷”，首次成功捕獲單個原子，為原子級實驗帶來革命性發展；谷歌量子計算機創建了只需要7個量子位和數百個操作的全息蟲洞；日本國立天文臺計算天體物理中心使用超級計算機首次觀測到中子星合并產生的稀土元素，極大地推動了天體物理學界關于宇宙產生大量重元素的研究進程。

（2）應用基礎研究突飛猛進

美國開發了一種幾何深度學習模型“EquiBind”，較以往方式快1200倍，極大地提升發現潛在新藥分子的速度，減少新藥研發的試錯成本；Meta公司利用ESMFold成功預測6億多種蛋白質的結構，種類遠超AlphaFold2，速度是其60倍之多。歐洲物理學家通過人工智能成功將一個需要10萬個方程的量子問題，壓縮為只需4個方程的小任務；德國和奧地利研究團隊首次定義了器官發育的指標，將類器官轉變為一門工程學科。韓國研究團隊實現對大腦內神經活動的直接成像，將徹底改變腦科學領域研究現況。

（3）應用研究取得里程碑式成果

美國國家標準與技術研究院（NIST）突破性研發出以核糖核酸（RNA）為核心的、可長時間在細胞內存活的生物計算機，有望為疾病治療帶來劃時代的改變。德國科學家通過對擬南芥的研究，發現基因突變可能并非隨機產生，打破了生物學界100多年來對基因突變的認知研究；柏林工業大學研究團隊用多層前饋深度神經網絡（DNN）完全折疊的方法創建了一個神經“網絡”，將有望超越人腦成為世界上最強大的神經網絡。芬蘭為首的多國團隊研制出新超導量子比特“獨角獸”，以99.9%的置信度實現了量子邏輯門，成為構建商用量子計算機的重大里程碑。韓國成功開發基于液態金屬顆粒組裝網絡的復合電極，將極大地促進可穿戴和植入式電子設備開發和商業化。

2.科技成為左右地緣政治的重要力量，各經濟體大幅增加國防預算，軍事科技備受矚目

各主要經濟體將科技視為維護國家安全的基礎核心能力，以此為重點構建國家安全戰略。美國發布新版《國家安全戰略》，強化供應鏈安全、前沿科技與科學、技術、工程和數學（STEM）人才等方面的部署；設立戰略資本辦公室，確保具有軍事應用前景的重要技術獲得市場轉化資金。北大西洋公約組織（以下簡稱北約）推出新版“戰略概念”，強調科技對國防重要性，并啟動10億歐元創新基金和北大西洋防務創新加速器，為跨大西洋安全開發新技術。歐盟發布《戰略指南針》，把投資科技和工業基地作為歐盟安全支柱之一；德國推出第二次世界大戰后的首份《國家安全戰略》，將安全概念延伸至科技等領域。日本政府擬修訂《國家安全保障戰略》《防衛計劃大綱》和《中期防衛力整備計劃》3份重要戰略文件，突出強調尖端技術的戰略作用。

（1）西方各國大幅增加國防開支

美國2023財政年度國防預算突破8000億美元，其中1301億美元用于科技研究、開發、測試和評估，比2022財年增加9.5%。北約稱“國防支出占國內生產總值（GDP）比例的2%將是目標底線”。英國宣布到2030年，國防預算將比目前水平增加一倍，達到1000億英鎊；德國宣布從2024年起將每年的國防開支占GDP比重提高到2%以上。法國將2023財年國防預算增加到439億歐元，其中80億歐元用于軍事研發，并指定用于技術創新的投入比例。日本正在討論將未來5年國防預算總支出提高到超過40萬億日元，一旦落地，增幅將達45.6%。

（2）軍事科技成為各國投資重點

在人工智能相關技術方面，美國國防預算繼續加大對人工智能的投資，國防部簽署“人工智能戰略和實施途徑”文件，明確制定和實施人工智能的基本戰略。北約啟動“地平線掃描”人工智能戰略計劃，以確保相關領域技術優勢；歐盟與美國共同發布人工智能“路線圖”，在相關科技發展上與北約保持步調一致；德國特別國防基金將人工智能相關技術的軍事應用作為重點支持方向之一；俄羅斯成立人工智能技術發展部門，致力于開發人工智能武器，加強人工智能技術在制造軍用和特種武器裝備方面的應用；日本高度重視無人機的作戰價值，將其定位為影響未來戰爭勝負的主要革新型裝備，國防預算中除了加大引進美制無人機以外，還大力加強了國產無人機的研發力度。

在跨領域作戰能力方面，美國國防部持續提升“聯合全域指揮與控制”系統的能力建設，進一步提高連接各軍種的網絡和數據實戰能力。北約提出多域作戰云是未來實現多域作戰的重要手段，強調軍隊與工業界攜手。英國《國防能力框架》將發展多領域集成能力作為提升國防軍事能力最重要的指導原則之一。

在高超音速、定向能等新一代武器方面，美國擬與英國和澳大利亞合作開發高超音速武器；將投入47億美元用于推進新一代高超音速武器研發，其中33億美元用于微電子和5G網絡技術。歐洲防務基金會首批資助項目中，獲資助額較高的項目之一是歐洲高超音速防御攔截器項目。英國將撥款1.3億英鎊研發定向能武器，并計劃于2023年進行測試。俄羅斯已經成功測試了高超音速“鋯石”巡航導彈。

3.世界主要經濟體強化關鍵核心技術和戰略資源布局及爭奪

世界各經濟體圍繞高端芯片、新能源電池產業鏈和供應鏈展開布局，搶奪產能和資源。在芯片方面，美國出臺《芯片法案》，提供520億美元補貼吸引高端芯片產能回流本土；主導組建由日韓、中國臺灣和龍頭企業共同參與的芯片四方聯盟。歐盟公布《歐洲芯片法案》，提供430億歐元補貼增進歐洲芯片產能；日本為臺積電設在日本的晶圓廠建設補貼4760億日元，為美光補貼3.2億美元支持其擴大產能。

在新能源方面，美國出臺《通脹削減法案》，提供補貼鼓勵“在岸”制造和“友岸”制造。歐盟擬推出5650億歐元能源計劃，大力發展光伏和新能源汽車。

在關鍵礦物方面，美國和澳大利亞商議將關鍵礦物供應鏈合作作為印太經濟框架共同優先事項之一。加拿大要求3家中國企業在90天內剝離或撤銷其在加拿大鋰礦公司中的股權投資。澳大利亞已收緊外國企業投資本國鋰礦的限制。

在網絡空天等新疆域方面，美國和歐洲視低軌衛星為下一代空間信息重要基礎設施并強化部署。美國國土安全部發布文件將太空納入“國家基礎設施保護規劃”；太空軍2022年5月發布《太空測試體系愿景》，同年6月開始籌建國家太空試驗與訓練中心；太空探索技術公司（SpaceX）加速衛星發射進程，并開始為卡車、船舶和飛機提供上網服務。歐盟推出總預算24億歐元的《2023-2027年歐盟安全連接計劃》，這是繼“伽利略”和“哥白尼”計劃之后歐洲的第3個太空旗艦計劃，進一步開發包括通信盲區在內的全球高速寬帶服務；歐洲航天局（ESA）則計劃為未來3年投資169億歐元用于相關領域研發建設。

4.美積極推進對華科技“脫鉤”“斷鏈”“阻流”，大國科技博弈烈度上升，某些領域開始體系分化

拜登政府通過“脫鉤”阻止中國科技進步。一是斬斷技術和產品流動渠道。一方面，對華出口管制措施呈現全面化、基礎化、系統化。2022年仍持續增加納入管制清單的中國企業數量；禁止各國向中國提供在世界任何地方使用美國工具制造的高端半導體芯片；在半導體材料、軟件和制造設備方面對中國出口、人才交流和與中國企業合作都進行嚴格管制，以斬斷中國突破“卡脖子”、自主制造高端芯片的能力。另一方面，竭力將中企高技術產品排除出其市場，美國聯邦通信委員會專門批準了針對華為和中興等中國產通訊及監控產品在美國的進口和銷售禁令。

二是對中國高技術企業在美投融資進行限制。2022年9月，美國上市公司會計監督委員會開始審計中概股底稿，阿里巴巴、網易等互聯網巨頭被選定為首批檢查對象。同月，拜登簽署總統行政令，加強聯邦政府在阻止中國對美技術投資、限制中國獲取美國公民私人數據等方面的權力。

三是阻斷人才交流。2022年10月，美國商務部宣布，從事高端芯片制造業的“美國人”，未獲許可證在中國工作可能將受民事和刑事處罰，導致中國16家上市半導體公司中的43名美籍高層在芯片禁令后紛紛離開中國。雖然拜登政府在2022年3月終止了“中國行動計劃”，但該計劃實施過程中引發的系列案例對華人學者在美國社會的生存狀態和發展產生了深遠影響，對美科研機構雇傭華裔學者造成“寒蟬效應”，客觀上為美推動與中國科技交流脫鉤奠定了社會基礎。同年7月，共和黨參議員專門向參議院提交了《2021知識產權保護法案》，要求總統采取切實措施保障中國執行《中美貿易協定》中有關所謂知識產權保護的承諾。

四是封停創新工具。2022年以來，美設計軟件企業Figma逐步封停大疆、華為、360、?？低暤?11家被美國制裁的中企賬號。同年8月，全球領先的圖像設計軟件Adobe旗下設計社區Behance封停了中國國內所有賬號。

五是切斷科研合作。過去3年多，中美科研機構共同署名的論文作者數量下降超過20%。2022年7月，美國國會通過新提案，將禁止國立衛生研究院（NIH）和疾病控制和預防中心（CDC）資助中國、俄羅斯或美政府指定“對手國家”的實驗室研究。

六是將網絡空間政策與意識形態掛鉤，構建規則。2022年4月，美國務卿布林肯表示，美國“確保將價值觀納入美國網絡空間和數字政策，推進能持續支撐美國價值觀的數字技術愿景”；美國與歐盟、英國、澳大利亞和日本等聯合發起《未來互聯網宣言》，制定未來互聯網規則制約中國。

中美科技競爭烈度持續上升，日漸呈現出全面性、結構性、長期性特征，兩國都面臨為科技發展設置更高壁壘的壓力。中美各自向兩套技術體系發展，對未來的研發、生產、應用和標準制定等均會產生深刻影響。例如在5G方面，中國主要發展基于Sub-6GHz頻段的5G網絡，而美國則主推5G毫米波網絡；在激光武器方面，中國采用相干合成路線，而美國采用非相干合束激光；在無人駕駛方面，中國選擇的技術路線為車網協同，美國則采用單車智能，即完全不受道路基礎設施的限制。

5.顛覆性技術觸發新變化，科技安全出現新問題，治理體系亟需變革

一些新興技術進入應用階段，對傳統業態帶來顛覆性改變。例如，高德納公司（Gartner）發布2022年技術成熟度曲線報告，重點分析沉浸式體驗、人工智能自動化、云數據生態系統等新興技術。

在下一代互聯網方面，元宇宙、Web3.0技術和產品已出現一些應用場景，將人類體驗范圍擴大到可集成數字貨幣的虛擬場所和生態系統。例如美國打造軍事元宇宙，利用增強現實/虛擬現實（VR/AR）訓練；美國非同質化代幣（NFT）畫作流行，甚至出現自動販賣機；蘋果即將推出AR/VR頭顯。

在人工智能方面，自主系統應用加速，無人駕駛、無人機、無人艇等無人系統進入實際應用和實戰運用，傳統戰爭形態產生顛覆性改變。美國已宣布打造由150艘各式艦艇組成的無人艦隊，并在國內部分地區開始試運行無人駕駛出租車業務。2022年2月，俄烏沖突爆發后，俄羅斯和烏克蘭都使用了人工智能武器大規模無人機。

在生物技術方面，美國Synchron公司開發的腦機接口植入式設備已開展早期可行性臨床試驗；食品藥品監督管理局授予CRISPR基因編輯療法exa-cel滾動審查，有望批準其進入臨床應用。

新技術的快速發展與應用，正在打破傳統的生產生活模式、產業生態和規則治理架構，一些人工智能、生物等領域的新技術應用或將引發倫理風險，虛擬世界為網絡釣魚、身份盜竊甚至間諜活動提供新機會，全球很多領域的規則面臨重大改變甚至重塑。國家安全的內容、手段和理論都面臨著重大改革與創新，必須隨著國際科技發展和治理體系的變革而與時俱進。

二、2023年趨勢展望

預計2023年世界科技仍將高速發展，新成果、新突破、新應用仍將層出不窮，我國面臨的局面將更為復雜，科技和產業將遇到更多困難，產生各種突發風險的可能性加大。

1.以科技為核心的競爭將推動世界多極化，科技地緣格局將現高度復雜性和不確定性

隨著新一輪科技革命深入推進，傳統國防與安全將面臨深度重塑，一些率先掌握顛覆性技術的中小國家也可能獲得競爭優勢。影響科技競爭的因素與世界多極化疊加，科技地緣格局將出現更多的不確定性。

一是技術革新產生新的發展方向?？蒲蟹妒阶兓辜夹g發展的不確定性增加。新的半導體制程技術或將對當前芯片技術生態產生影響。美國Zyvex Labs公司宣布研發出新的光刻系統，采取新的電子束光刻（EBL）技術，制程精度遠超EUV光刻機。新的計算機硬件架構突破帶來新的算力發展格局。美國Cerebras 發布了“仙女座”（Andromeda）超級計算機，采取了與通用GPU集群不同的人工智能應用特定的硬件架構，不僅比傳統架構的超級計算機能耗下降，而且算力水平是目前最強超算Frontier的1.6倍。

二是關鍵礦產資源地緣政治格局存在變量。圍繞關鍵供應鏈的博弈將愈發復雜，握有關鍵資源的國家在地緣政治格局中的話語權大大增加。美國正加緊構筑以其為主導的關鍵礦產資源體系，與加拿大、澳大利亞構建關鍵礦物伙伴關系；并將與墨西哥合作生產鋰電池，該國擁有世界最大的鋰礦床，2022年4月已將鋰資源國有化。此外，資源民族主義的興起成為重要變量，合計擁有全球過半鋰資源的阿根廷、玻利維亞和智利正在推動建立鋰礦行業的輸出國組織“鋰佩克”，控制鋰價格，未來還希望吸引澳大利亞加入。

三是新標準與治理規則之爭存在變數。數字經濟競爭已成為中美戰略競爭的重要領域，中美正在數據規則、通信標準、太空標準等新一代國際標準制定方面展開競爭。國際電信聯盟（ITU）完成新一屆管理層選舉，美國候選人多琳·波格丹馬丁當選將對中國參與通信、下一代互聯網等方面標準制定方面產生影響。

四是科技人才爭奪戰將更趨激烈。留住科技人才是未來取勝的關鍵，各國紛紛出臺政策搶奪人才。美國為吸引全球人才赴美、留美，推出一系列“突破性”新政，通過《2022年美國競爭法案》大幅降低對理工科專業人才的引進門檻，試圖進一步強化美國在科技創新領域的人才儲備。英國支持增長簽證政策“Growth Visa”，補足英國關鍵領域人才短缺，促進經濟發展。比利時、芬蘭、希臘等許多國家放寬持學生簽證或其他簽證入境的外國人工作權利和機會。新西蘭等國也無限期延長了臨時工作簽證。

五是各主要經濟體加大人工智能武器研發和部署。美國智庫將無人機定性為“大規模殺傷性武器”，相關研究報告甚至將無人機蜂群視為“準核武器”。各國均在加大無人機研發力度，預計未來無人機等低成本、微小型智能化系統將呈井噴式發展。美國國防部高級研究計劃局（DARPA）正在進行人工智能增強項目，為多機超視距空戰任務開發實現“主導戰術自主”的工具。歐洲推出“歐洲無人機”項目，由歐洲聯合軍備合作組織領導，將為法國、德國、意大利和西班牙交付20套“歐洲無人機”系統（每套系統包括3架無人機和2個控制站），中空長航時無人機總數量超過60架。英國預計2023年將有一架“忠誠僚機”無人機原型機投入使用。以色列斯凱洛克公司已生產一款外形類似導彈的反無人機攔截器。

2.經濟持續下行，或對科技投入產生一定影響，科技創新仍熱度不減

一方面，世界正處于經濟衰退之中，確保研發足額投入存在挑戰。2022年，世界主要經濟體均遭遇歷史罕見的高通脹，地緣沖突、能源博弈讓全球經濟雪上加霜，歐美國家超常規貨幣政策更讓全球經濟前景堪憂。多國財政吃緊，可能會對全球創新投入產生影響。2020年3月21日，英國政府提出在2024-2025年度將科研經費提升至220億英鎊的目標，卻在隨后的秋季預算報告中將這一目標延遲至2026-2027年度。未來是否仍有變化尚未可知。德國智庫研究顯示，德國2022年和2023年防務預算存在缺口，原定支出目標難以實現。同時，科技巨頭也或將因增長不及預期降低研發投入，截至2022年11月，包括亞馬遜、推特、Meta、微軟等巨頭在內的132家科技公司共計裁員約4.3萬人。

另一方面，對科技創新的熱度不減。新一代信息技術革命已不可逆轉已成為共識。元宇宙、Web3.0等新型網絡空間興起，新興領域企業發展迅猛，前沿領域投資勢頭強勁。2022年《麻省理工科技評論》遴選出全球50家“聰明”公司，其中超5成企業與生物科技革命帶來的產業變革有關，涉及的交叉領域包括探索生命科學前沿、研發創新藥物和醫療器械，利用人工智能、量子等新興技術發展合成生物學、新藥研發及篩選等。在前沿領域投資方面，投資基金紛紛關注前沿交叉領域長期投資。貝萊德基金表示，未來有價值的長期投資主題包括區塊鏈、人工智能、醫療、免疫、新能源汽車等。

3.美國強化與盟友聯動，或將以氣候、人權問題為抓手壓制中國，高位狙擊中國科技創新

2023年，美國將強化與盟友合作，增強對中國打壓的有效性，減少孤立作戰的風險。一是或將羅織氣候變化、人權、抗疫模式等議題，污名化中國，在國際社會進行對華制裁總動員。二是或將推動盟友形成管制協調機制。當前美國決策層和智庫普遍認為缺少國際協作是對華出口管制失效的重要原因，因此，未來美國將加大與盟友間的政策協調，實施聯合技術管控會成為其努力方向。拜登政府正計劃通過美歐貿易與技術委員會（TTC）部長級會議“建議”歐盟出臺對華科技出口管制措施，未來美國還有可能將其出口管制政策與《瓦森納協定》建立聯接，推動成員國嚴格落實協定的執行。三是將利用美歐技術同盟等多邊機制，量身打造對中國不利的關鍵技術標準規制中國。四是以安全防務協議為基礎，以共同價值觀為名重塑北約等多邊機制，打造印太經濟框架，拓展聯盟伙伴合作。日本與美國及北約互動積極，深化日美技術合作，參與北約峰會。五是以援助為名，將其主導標準導入新興市場。例如，拜登政府推出“全球基礎設施和投資伙伴關系”“美國對撒哈拉以南非洲戰略”等。未來，我國面臨科技發展環境將更為惡劣。

4.美國將加大對華脫鉤部署力度，多重挑戰考驗中國供應鏈韌性

美國正在梳理內部機制，提升精準制裁能力，從資本、原材料、人才、工具等源頭入手實施系統性制裁，掐斷中國獲取創新要素的渠道。

一是美將通過提供更高補貼、加大中國市場成本等政策部署促使資本流出中國。美國《芯片與科學法案》《通脹削減法案》推出高額補貼政策誘使企業在其本土投資，此外，美西方或將以氣候議題逼迫中國抬高制造業成本。2022年9月，美國參議院通過的《基加利修正案》，提出擬向聯合國提議將中國從氣候條約的發展中國家名單中刪除。若該提議最后在聯合國通過，將降低中國制造對資本的吸引力。

二是出臺禁令對與中國市場相關投資進行雙向限制。據悉，美國正考慮出臺法案，限制美企投資中國科技企業，并有美參議員提出將其提出的“阻止聯邦政府使用中國公司生產的半導體產品和服務”的修正案寫入今年《國防授權法案》最終版本。

三是對科技大廠進行政治施壓，使其被迫選邊站。美國將加大對科技巨頭的政治施壓，要求其在中美之間選邊站隊。

四是繼續加大對華出口管制力度。當前，拜登政府已經部署對生物供應鏈進行安全審查，未來可能將生物作為重點制裁領域，比照半導體領域實施對華制裁。

5.網絡空天領域競爭將愈加白熱化，新疆域軍事化武器化加速，我安全壓力升高

網絡空天領域斗爭將愈加激烈。一是美國不斷強化在網絡空天等新疆域的作戰部署。美國太空作戰部長雷蒙德稱，太空軍自2023財年起的首要任務將轉向發展更具韌性的星座，計劃在不同軌道大量部署多種類衛星，使更具韌性的“混合太空體系架構”于2027年實現初始作戰能力。美國已將網絡司令部提升為統一的作戰司令部；美國國務院首任網絡空間和數字政策巡回大使撒尼爾菲克稱，美國將把威懾擴展到網絡領域。拜登正在考慮簽署更新網信戰政策《國家安全總統備忘錄》（NSPM-13），擴大國防部的網絡戰權力。美英簽署了完全網絡化指揮、控制和通信(FNC3)的合作協議。

二是新勢力加入新疆域競爭。澳大利亞正式成立太空司令部，并稱未來或組建“一支美國式太空部隊”。土耳其計劃發射Türksat 6A通信衛星，實現9顆通信衛星在軌。韓國宣布將于2023年成立航空航天局，并于2032年登月。

三是美西方國家加強能力整合。北約2022新版“戰略概念”強調，未來北約將基于核、常規、太空和網絡等力量的綜合威懾和共同防御。值得警惕的是，北約正率先在網絡空天領域實現東擴，韓國、日本已先后加入北約網絡安全防御中心，在虛擬空間、網絡空間、太空等作戰領域與北約進行“深度捆綁”。網絡空天能力是構成大國實力和塑造大國斗爭格局的重要方面，新疆域風險的增大，其外溢效應對我情報和軍事領域的安全將產生深遠影響。