世界主要國(guó)家工程科技重大計(jì)劃與前沿問題綜述

宋超，孫勝凱，陳進(jìn)東，王亞瓊，闞曉偉，魏暢，崔劍

（中國(guó)航天系統(tǒng)科學(xué)與工程研究院, 北京100048）

世界主要國(guó)家工程科技重大計(jì)劃與前沿問題綜述

宋超，孫勝凱，陳進(jìn)東，王亞瓊，闞曉偉，魏暢，崔劍

（中國(guó)航天系統(tǒng)科學(xué)與工程研究院, 北京100048）

本文梳理了近年來(lái)世界各主要國(guó)家工程科技領(lǐng)域的重大戰(zhàn)略計(jì)劃和措施，簡(jiǎn)要分析了當(dāng)前工程科技主要領(lǐng)域發(fā)展?fàn)顩r、水平，對(duì)主要國(guó)家工程科技領(lǐng)域計(jì)劃的目標(biāo)、路徑與內(nèi)容進(jìn)行了比較分析，描繪了工程科技計(jì)劃關(guān)系圖、聚焦點(diǎn)和前沿問題。

工程科技；主要國(guó)家；重大計(jì)劃；前沿問題；聚焦點(diǎn)

一、前言

科技創(chuàng)新發(fā)展是深刻影響人類文明走向和進(jìn)程的重要要素，在某種意義上決定著一個(gè)國(guó)家、一個(gè)民族的興衰和命運(yùn)。當(dāng)今世界，科技創(chuàng)新浪潮迭起，世界主要國(guó)家大力推進(jìn)中長(zhǎng)期科技戰(zhàn)略規(guī)劃，旨在準(zhǔn)確把握、及時(shí)布局科技創(chuàng)新的方向和重點(diǎn)，以掌握競(jìng)爭(zhēng)、發(fā)展的主動(dòng)權(quán)[1]。本文梳理了近年來(lái)世界各主要國(guó)家工程科技領(lǐng)域的重大戰(zhàn)略計(jì)劃和措施，簡(jiǎn)要分析了當(dāng)前工程科技主要領(lǐng)域發(fā)展?fàn)顩r、水平，并對(duì)世界各主要國(guó)家工程科技領(lǐng)域重大戰(zhàn)略計(jì)劃的目標(biāo)、路徑與內(nèi)容進(jìn)行了比較分析，提出了當(dāng)前工程科技主要領(lǐng)域的前沿問題與發(fā)展趨勢(shì)。

二、世界各主要國(guó)家工程科技領(lǐng)域的重大戰(zhàn)略計(jì)劃

集中優(yōu)勢(shì)力量部署重大工程科技戰(zhàn)略計(jì)劃是世界各主要國(guó)家推進(jìn)技術(shù)與產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新的重要手段，為實(shí)現(xiàn)國(guó)家戰(zhàn)略目標(biāo)提供了有力支撐。本文梳理了近幾年世界各主要國(guó)家發(fā)布的工程科技領(lǐng)域的重大戰(zhàn)略計(jì)劃，分析其關(guān)注的前沿?zé)狳c(diǎn)和主要技術(shù)方向。

（一）美國(guó)

美國(guó)重大科技戰(zhàn)略計(jì)劃一部分出自國(guó)家層面，另一部分是各類智庫(kù)提出的咨詢報(bào)告和建議，兩者共同支撐了一系列體現(xiàn)國(guó)家戰(zhàn)略意圖的科技計(jì)劃的出臺(tái)。

近幾年，美國(guó)白宮科技政策辦公室（OSTP）、國(guó)家科學(xué)技術(shù)理事會(huì)（NSTC）、國(guó)防部高級(jí)研究計(jì)劃局（DARPA）、戰(zhàn)略與國(guó)際研究中心（CSIS）等國(guó)家相關(guān)部門以及麥肯錫等咨詢公司相繼發(fā)布了各類重大科技戰(zhàn)略計(jì)劃和科技戰(zhàn)略研究報(bào)告[2～4]，其主要聚焦的領(lǐng)域和技術(shù)方向見表 1。

表1 美國(guó)各重大科技戰(zhàn)略計(jì)劃聚焦的領(lǐng)域和技術(shù)方向

除以上綜合性的重大科技戰(zhàn)略計(jì)劃外，美國(guó)還發(fā)布了很多領(lǐng)域、行業(yè)發(fā)展計(jì)劃，如《先進(jìn)制造業(yè)：聯(lián)邦政府優(yōu)先技術(shù)領(lǐng)域概要》《四年度技術(shù)評(píng)估》《推進(jìn)創(chuàng)新神經(jīng)技術(shù)腦研究計(jì)劃》《材料基因組計(jì)劃》《美國(guó)2050年遠(yuǎn)景：國(guó)家綜合運(yùn)輸系統(tǒng)》等等?？傮w上看，美國(guó)在工程科技各領(lǐng)域均部署了不同層面的科技戰(zhàn)略計(jì)劃，其中對(duì)先進(jìn)制造、清潔能源、精密醫(yī)療、大數(shù)據(jù)及先進(jìn)計(jì)算技術(shù)等方面關(guān)注度頗高。

（二）歐洲

2013年，歐盟在“里斯本戰(zhàn)略”落幕的同時(shí)迎來(lái)了“歐盟2020戰(zhàn)略”的啟動(dòng)。作為落實(shí)歐盟發(fā)展戰(zhàn)略的主要操作工具，新的研究與創(chuàng)新框架計(jì)劃——“地平線2020”于2013年12月11日正式啟動(dòng)，為期7年（2014—2020），以期依靠科技創(chuàng)新實(shí)現(xiàn)“智能、包容和可持續(xù)發(fā)展”的增長(zhǎng)模式。“地平線2020”聚焦三大戰(zhàn)略目標(biāo)：打造卓越科學(xué)、成為全球工業(yè)領(lǐng)袖、成功應(yīng)對(duì)社會(huì)挑戰(zhàn)，其中，工程科技相關(guān)領(lǐng)域的部署計(jì)劃如表2所示[5]。

表2 歐盟“地平線2020”部署的工程科技相關(guān)領(lǐng)域計(jì)劃

綜上可見，歐盟整個(gè)科技與創(chuàng)新框架體系全方位覆蓋創(chuàng)新領(lǐng)域，包括人口健康，食品安全，可持續(xù)農(nóng)業(yè)、海洋和海事研究，安全、清潔和高效的能源，智能、綠色和綜合交通運(yùn)輸體系，氣候變化以及社會(huì)安全等多個(gè)領(lǐng)域，其中對(duì)工業(yè)技術(shù)相關(guān)領(lǐng)域關(guān)注度相對(duì)較高。

蘭德公司（歐洲）認(rèn)為數(shù)字技術(shù)與經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展在各個(gè)方面呈現(xiàn)出越來(lái)越緊密的關(guān)系，研究提出在“地平線2020 ”計(jì)劃中對(duì)塑造和提高歐盟研發(fā)、創(chuàng)新能力具有關(guān)鍵作用的10個(gè)與數(shù)字技術(shù)相關(guān)的主題，并分析了未來(lái)趨勢(shì)，如表3所示。

表3 蘭德公司提出的數(shù)字技術(shù)10大主題和趨勢(shì)

英國(guó)從2002年開始開展第三輪技術(shù)預(yù)見，并于2010 年發(fā)布了《技術(shù)與創(chuàng)新未來(lái)：英國(guó) 2030 年的增長(zhǎng)機(jī)會(huì)》，對(duì)英國(guó)面向 2030 年的技術(shù)發(fā)展進(jìn)行了系統(tǒng)性預(yù)見，提出四大領(lǐng)域的53項(xiàng)至關(guān)重要的技術(shù)，如表4所示 [6]。

德國(guó)近幾年也出臺(tái)了多個(gè)研究創(chuàng)新計(jì)劃，包括能源轉(zhuǎn)型的哥白尼克斯計(jì)劃、IT安全研究計(jì)劃、基因組編輯新方法對(duì)社會(huì)影響研究計(jì)劃等。2010年出臺(tái)了《德國(guó)2020高技術(shù)戰(zhàn)略——思想·創(chuàng)新·增長(zhǎng)》，2013年提出新的高技術(shù)戰(zhàn)略計(jì)劃——“工業(yè)4.0”，支持工業(yè)領(lǐng)域新一代革命性技術(shù)的研發(fā)和創(chuàng)新，搶占新一輪工業(yè)革命的先機(jī)。

法國(guó)于2015年5月提出了“未來(lái)工業(yè)”戰(zhàn)略，包含新型物流、新型能源、可持續(xù)發(fā)展城市、生態(tài)出行和未來(lái)交通、未來(lái)醫(yī)療、數(shù)據(jù)經(jīng)濟(jì)、智慧物體、熟悉安全和智慧飲食等九個(gè)項(xiàng)目。并于同年7月出臺(tái)了《綠色轉(zhuǎn)換能源法案》，提出限定核能發(fā)電量、降低化石能源消耗、提升可再生能源在能源總消耗中的比例，并且到2050年能源消耗量降低一半。

（三）日本

日本從1971年開始組織了世界上首次大規(guī)模的技術(shù)預(yù)見，此后每5年進(jìn)行一次，每次技術(shù)預(yù)見結(jié)果都用來(lái)支撐日本不同重大科技戰(zhàn)略計(jì)劃的制定。2015年，日本進(jìn)行了第10次科技預(yù)測(cè)調(diào)查，為日本部署第五期科學(xué)技術(shù)基本計(jì)劃提供了依據(jù)。日本內(nèi)閣會(huì)議于2016年1月22日審議通過了《第五期科學(xué)技術(shù)基本計(jì)劃（2016—2020）》，提出未來(lái)10年日本將大力推進(jìn)和實(shí)施科技創(chuàng)新政策，把日本建成“世界上最適宜創(chuàng)新的國(guó)家”[7]，主要包括以下幾個(gè)方面。

1.超智能社會(huì)

在全世界迎來(lái)第四次產(chǎn)業(yè)革命的背景下，日本將以制造業(yè)為核心，靈活利用信息通信技術(shù)，基于互聯(lián)網(wǎng)或物聯(lián)網(wǎng)，打造世界領(lǐng)先的“超智能社會(huì)（5.0社會(huì)）”。日本將優(yōu)先推進(jìn)《科技創(chuàng)新綜合戰(zhàn)略2015》中已確定的11個(gè)系統(tǒng)的建設(shè)工作：能源價(jià)值鏈優(yōu)化系統(tǒng)、地球環(huán)境信息平臺(tái)、高效基礎(chǔ)設(shè)施的維護(hù)管理更新系統(tǒng)、防抗自然災(zāi)害的社會(huì)系統(tǒng)、高速道路交通系統(tǒng)、新型制造系統(tǒng)、綜合型材料開發(fā)系統(tǒng)、地方治理系統(tǒng)、工作流程管理系統(tǒng)、智能食物鏈系統(tǒng)以及智能生產(chǎn)系統(tǒng)。

2.共性技術(shù)研發(fā)

日本政府提出，將不斷完善知識(shí)產(chǎn)權(quán)和國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化戰(zhàn)略，推動(dòng)網(wǎng)絡(luò)安全、物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)構(gòu)建、大數(shù)據(jù)解析、人工智能等服務(wù)平臺(tái)，開展必不可少的共性技術(shù)研發(fā)，同時(shí)，圍繞機(jī)器人、傳感器、生物技術(shù)、納米技術(shù)和材料、光量子等能夠創(chuàng)造新價(jià)值的核心優(yōu)勢(shì)技術(shù)，設(shè)定富有挑戰(zhàn)性的中長(zhǎng)期發(fā)展目標(biāo)并為之付出努力，從而提升日本的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力。

表4 對(duì)英國(guó) 2030 年至關(guān)重要的技術(shù)

3.積極應(yīng)對(duì)經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展面臨的挑戰(zhàn)

為了及早解決日本國(guó)內(nèi)及全球面臨的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展挑戰(zhàn)，日本政府預(yù)先選定了要通過科技創(chuàng)新解決的13個(gè)重點(diǎn)政策課題，如表5所示。

2016 年 4 月，日本內(nèi)閣府與科學(xué)技術(shù)振興機(jī)構(gòu)（JST） 聯(lián)合提出包含16個(gè)領(lǐng)域的綜合性科技創(chuàng)新計(jì)劃——“日本顛覆性技術(shù)創(chuàng)新計(jì)劃（ImPACT）”[8]。同年6月，日本產(chǎn)業(yè)技術(shù)綜合研究所（AIST）發(fā)布了《2030年研究戰(zhàn)略》，提出了日本產(chǎn)業(yè)與科技創(chuàng)新的重點(diǎn)發(fā)展方向[9]，主要內(nèi)容見表 6。

綜合日本各項(xiàng)重大科技戰(zhàn)略計(jì)劃可以看出，日本近幾年關(guān)注的工程科技發(fā)展方向主要集中在智能產(chǎn)業(yè)、能源資源以及醫(yī)療和人口健康等方面。

（四）中國(guó)

中國(guó)共產(chǎn)黨第十八次全國(guó)代表大會(huì)提出實(shí)施創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展戰(zhàn)略，推動(dòng)以科技創(chuàng)新為核心的全面創(chuàng)新，繼而陸續(xù)提出了“中國(guó)制造2025”、“互聯(lián)網(wǎng)+”、網(wǎng)絡(luò)強(qiáng)國(guó)、海洋強(qiáng)國(guó)、航天強(qiáng)國(guó)、健康中國(guó)、軍民融合發(fā)展、“一帶一路”建設(shè)、京津冀協(xié)同發(fā)展、長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶發(fā)展等一系列國(guó)家戰(zhàn)略，并通過實(shí)施全面系統(tǒng)的科技規(guī)劃推動(dòng)創(chuàng)新發(fā)展。2016年中央頒布了《國(guó)家創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展戰(zhàn)略綱要》，明確提出了建設(shè)世界科技強(qiáng)國(guó)的戰(zhàn)略目標(biāo)，之后，國(guó)務(wù)院印發(fā)了《“十三五”國(guó)家科技創(chuàng)新規(guī)劃》，明確了“十三五”時(shí)期科技創(chuàng)新的總體思路、發(fā)展目標(biāo)、主要任務(wù)和重大舉措，在電子信息、先進(jìn)制造、能源、環(huán)境、農(nóng)業(yè)、生物健康以及太空、海洋開發(fā)利用領(lǐng)域都進(jìn)行了相應(yīng)布局[10]，進(jìn)而，面向2030 年部署了一批體現(xiàn)國(guó)家戰(zhàn)略意圖的重大科技項(xiàng)目與工程，形成遠(yuǎn)近結(jié)合、梯次接續(xù)的系統(tǒng)布局（見表7）。

三、世界各國(guó)重大科技戰(zhàn)略計(jì)劃的比較分析

對(duì)美國(guó)、歐盟、日本和中國(guó)的各項(xiàng)重大科技戰(zhàn)略計(jì)劃中與工程科技相關(guān)的內(nèi)容進(jìn)行聚類分析，以發(fā)掘世界各主要國(guó)家共同關(guān)注及各自重點(diǎn)關(guān)注的工程科技技術(shù)方向，結(jié)果如圖1所示。

由圖1可見，各國(guó)（地區(qū)）對(duì)工程科技的共同關(guān)注點(diǎn)主要集中在信息、先進(jìn)制造、能源和生物技術(shù)四大領(lǐng)域。信息領(lǐng)域：大數(shù)據(jù)、云技術(shù)、人工智能和量子技術(shù)等當(dāng)今熱點(diǎn)技術(shù)受到廣泛關(guān)注，同時(shí)，大數(shù)據(jù)發(fā)展帶來(lái)的對(duì)先進(jìn)計(jì)算技術(shù)的需求，以及互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)快速發(fā)展帶來(lái)的網(wǎng)絡(luò)安全問題也受到各國(guó)重視。先進(jìn)制造領(lǐng)域：智能感知傳感器技術(shù)、機(jī)器人技術(shù)以及面向個(gè)性化制造的3D打印技術(shù)是關(guān)注熱點(diǎn)。能源領(lǐng)域：可再生能源和清潔能源技術(shù)是未來(lái)主要發(fā)展方向，各國(guó)對(duì)氫能、核能技術(shù)有所部署，節(jié)能和儲(chǔ)能技術(shù)也備受關(guān)注。生物技術(shù)領(lǐng)域：合成生物、基因組學(xué)和生物分子技術(shù)受到關(guān)注，腦科學(xué)研究也越來(lái)越受到重視。

各國(guó)在工程科技重大計(jì)劃部署上各具特色。美國(guó)對(duì)安全方面的技術(shù)關(guān)注度較高，對(duì)國(guó)土安全、新型武器和情報(bào)等方面進(jìn)行技術(shù)部署。日本由于其國(guó)家自然地理?xiàng)l件較為特殊，對(duì)災(zāi)害和地質(zhì)相關(guān)技術(shù)更為關(guān)注，同時(shí)十分重視核廢料回收。從總體上看，歐盟的工程科技重大計(jì)劃部署與國(guó)際大趨勢(shì)基本吻合，但歐洲各國(guó)的關(guān)注點(diǎn)則各有側(cè)重。中國(guó)作為農(nóng)業(yè)大國(guó)，對(duì)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)技術(shù)、轉(zhuǎn)基因和育種技術(shù)較為重視，同時(shí)對(duì)煤炭和煤層氣技術(shù)較為關(guān)注。在電子技術(shù)方面，由于中國(guó)技術(shù)基礎(chǔ)相對(duì)較弱，成為制約科技發(fā)展的瓶頸，因而在集成電路和電子芯片等方面加強(qiáng)了部署。此外，軌道交通、中醫(yī)藥等優(yōu)勢(shì)技術(shù)也受到進(jìn)一步重視。

表5 日本將通過科技創(chuàng)新解決的13個(gè)重點(diǎn)政策課題

表6 日本產(chǎn)業(yè)與科技創(chuàng)新的重點(diǎn)發(fā)展方向

表7 中國(guó)科技創(chuàng)新2030——重大科技項(xiàng)目與工程

圖1 世界主要國(guó)家工程科技重大計(jì)劃聚類分析圖

四、世界工程科技領(lǐng)域前沿問題與發(fā)展趨勢(shì)

當(dāng)前，全球進(jìn)入密集創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)變革孕育加速的時(shí)代，工程科技各領(lǐng)域在技術(shù)牽引和需求推動(dòng)的雙重動(dòng)力下正在加速發(fā)展，結(jié)合世界各主要國(guó)家重大科技計(jì)劃的梳理分析，整理當(dāng)前世界工程科技各領(lǐng)域前沿問題與發(fā)展趨勢(shì)如下。

(一)智能、綠色、高效技術(shù)發(fā)展推動(dòng)化石能源清潔化、新能源經(jīng)濟(jì)化、能源服務(wù)智能化

煤炭開發(fā)向安全、高效、綠色、智能開采方向發(fā)展，煤炭利用朝著高效、節(jié)能、節(jié)水和清潔方向發(fā)展。非常規(guī)油氣和海洋深水油氣成為世界油氣儲(chǔ)量與產(chǎn)量的新增長(zhǎng)點(diǎn)，油氣資源勘探開發(fā)向海底化、智能化、復(fù)合化方向發(fā)展。核電發(fā)展更加強(qiáng)調(diào)安全性和可持續(xù)性?？稍偕茉吹募夹g(shù)研發(fā)向大型化、高效低成本方向發(fā)展，而可再生能源利用則是朝著多能互補(bǔ)、冷熱電聯(lián)產(chǎn)與綜合利用方向發(fā)展。電力工程技術(shù)發(fā)展特征是安全可靠、經(jīng)濟(jì)高效、智能開放，構(gòu)建智能電網(wǎng)，發(fā)展大規(guī)模可再生能源接入技術(shù)、融合分布式可再生能源的微電網(wǎng)技術(shù)、直流電網(wǎng)或交直流電網(wǎng)模式。非能源礦業(yè)向?qū)崿F(xiàn)深部資源的安全開采和高效回收方向發(fā)展。

(二)著眼環(huán)境質(zhì)量對(duì)人類健康的影響，全球全過程復(fù)合污染控制與生態(tài)協(xié)同修復(fù)成為趨勢(shì)

當(dāng)前，世界范圍不同階段、不同層面、不同特征的環(huán)境生態(tài)問題共存，既有重工業(yè)發(fā)展區(qū)域面臨的傳統(tǒng)重工業(yè)污染及新型污染、多重復(fù)合型污染問題，也有工業(yè)化區(qū)域面臨的生態(tài)環(huán)境深度改善及全球化環(huán)境改善難題。削減源頭污染、清潔生產(chǎn)成為改善環(huán)境質(zhì)量的關(guān)鍵，復(fù)合與新型污染物高效深度處理是解決點(diǎn)源及部分面源污染問題的關(guān)鍵，大區(qū)域、流域生態(tài)與土壤修復(fù)大面積展開，環(huán)境基準(zhǔn)與人體健康影響研究成為關(guān)注焦點(diǎn)，大尺度環(huán)境監(jiān)測(cè)及快速預(yù)警應(yīng)急技術(shù)得到快速發(fā)展。

(三)信息技術(shù)亟須突破計(jì)量、感知、計(jì)算和使能技術(shù)與體制瓶頸，大力推進(jìn)泛在智能和移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)

當(dāng)前，以測(cè)量、通信、計(jì)算為三大支柱的信息電子技術(shù)在精度、速度、廣度、深度等方面的要求越來(lái)越高。新一代計(jì)量基標(biāo)準(zhǔn)和高精度測(cè)量技術(shù)長(zhǎng)足發(fā)展，感知技術(shù)趨向體制革新、高性能與智能化，使能材料和器件技術(shù)的發(fā)展促進(jìn)工業(yè)不斷升級(jí)，網(wǎng)絡(luò)與通信技術(shù)呈現(xiàn)“千億級(jí)人—網(wǎng)—物三元互聯(lián)”，計(jì)算技術(shù)向超高性能、超低功耗、超高通量和多計(jì)算范式等方向發(fā)展，軟件技術(shù)向高智能、高聚合、高適應(yīng)方向發(fā)展。

(四)材料發(fā)展呈現(xiàn)結(jié)構(gòu)功能一體化，材料器件一體化、納米化與復(fù)合化，支撐產(chǎn)品功能創(chuàng)新和性能優(yōu)化

世界各國(guó)高度重視新材料的創(chuàng)新研發(fā)，力圖在新能源材料、節(jié)能環(huán)保材料、納米材料、生物材料、醫(yī)療和健康材料、信息材料等領(lǐng)域的未來(lái)國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)中搶占一席之地。新材料不斷更新?lián)Q代，硅材料發(fā)展推動(dòng)微電子芯片集成度及信息處理速度大幅提高，成本不斷降低；碳化硅、氮化鎵寬禁帶材料為新一代射頻高能效、高功率器件開辟了廣闊的市場(chǎng)前景；低溫共燒陶瓷（LTCC）技術(shù)的研究開發(fā)取得重要突破，大量無(wú)源電子元件整合于同一基板內(nèi)已成為可能。此外，變革新材料研發(fā)模式逐漸成為關(guān)注的重點(diǎn)。

(五)制造技術(shù)與信息技術(shù)深度融合，推動(dòng)裝備制造智能化

人工智能、物聯(lián)網(wǎng)與自動(dòng)化的融合為傳統(tǒng)制造業(yè)賦予了新能力，人工智能與機(jī)器人逐漸得到廣泛應(yīng)用，增材制造開創(chuàng)生產(chǎn)和商業(yè)的新模式，儀器儀表向小型化、多功能、智能化方向發(fā)展，共同促進(jìn)了以生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)化、智能化為標(biāo)志的第四次工業(yè)革命的發(fā)展。

(六)流程工業(yè)聚焦低碳、循環(huán)、減量、高效，廣泛建立生態(tài)工業(yè)鏈接，發(fā)展智能工廠

流程工業(yè)正在向綠色化、生態(tài)化方向發(fā)展，通過建立廣泛的生態(tài)工業(yè)鏈接，減少化石燃料消耗和污染物排放，通過智能化工程，不斷提升流程工業(yè)的效率效益。未來(lái)，流程工業(yè)各行業(yè)將進(jìn)一步調(diào)整企業(yè)結(jié)構(gòu)、流程結(jié)構(gòu)、資源結(jié)構(gòu)、耗能結(jié)構(gòu)，提高能源效率，實(shí)現(xiàn)節(jié)約化和高效化生產(chǎn)。

(七)瞄準(zhǔn)低能耗、高可靠、綠色化與智能化，發(fā)展智慧城市和高品質(zhì)、強(qiáng)安全基礎(chǔ)設(shè)施

當(dāng)前，人類社會(huì)已真正進(jìn)入“城市世紀(jì)”，綠色建筑設(shè)計(jì)和城市設(shè)計(jì)得到廣泛關(guān)注，智慧城市成為世界主要經(jīng)濟(jì)體城市發(fā)展的新引擎；新型結(jié)構(gòu)體系不斷涌現(xiàn)，工程結(jié)構(gòu)的可靠性、耐久性及全壽命設(shè)計(jì)理念得到初步實(shí)現(xiàn)；水安全保障體系呈現(xiàn)出全球化、多元化趨勢(shì)，智慧水系統(tǒng)和水資源再生技術(shù)得到了持續(xù)關(guān)注。

(八)構(gòu)建主動(dòng)控制型綜合交通系統(tǒng)，推動(dòng)運(yùn)載工具智能化、交通設(shè)施智慧化、管理服務(wù)協(xié)同化

在“綠色、智能、泛在”為特征的群體性重大技術(shù)變革之下，交通運(yùn)輸成為大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、智能制造、新能源和新材料等新興技術(shù)的重點(diǎn)應(yīng)用領(lǐng)域，交通運(yùn)輸工具向節(jié)能環(huán)保、高效智能、安全便捷的方向發(fā)展，高速鐵路技術(shù)創(chuàng)新主題由功能設(shè)計(jì)逐步轉(zhuǎn)向結(jié)構(gòu)運(yùn)營(yíng)安全保障、運(yùn)營(yíng)品質(zhì)提升與維護(hù)，網(wǎng)聯(lián)化、協(xié)同化和智慧化的綜合交通體系正在逐步形成，精準(zhǔn)、實(shí)時(shí)、高效的交通應(yīng)急搜救與安全保障體系也得到日益重視。

(九)海洋空間探測(cè)與應(yīng)用技術(shù)向更廣、更深、更精方向發(fā)展

海洋空間仍然是世界主要國(guó)家競(jìng)爭(zhēng)的戰(zhàn)略制高點(diǎn)。世界主要航天國(guó)家正在推進(jìn)高可靠、高效費(fèi)比的天地往返運(yùn)輸能力建設(shè)，支撐載人航天與深空探測(cè)發(fā)展，面向空間信息的高效泛在應(yīng)用，構(gòu)建天地一體化衛(wèi)星應(yīng)用與服務(wù)體系。海洋環(huán)境立體綜合觀測(cè)與智能服務(wù)系統(tǒng)得到廣泛關(guān)注，海洋資源勘查及開發(fā)走向多樣化、精準(zhǔn)化并向深遠(yuǎn)海方向發(fā)展，海水資源和海洋能高效綜合利用技術(shù)攻關(guān)方興未艾。

(十)生物與信息技術(shù)推動(dòng)農(nóng)業(yè)綠色革命，大力發(fā)展精準(zhǔn)化、集約化、高值化農(nóng)業(yè)生產(chǎn)技術(shù)

現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生物技術(shù)、信息技術(shù)迅猛發(fā)展，成為現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展的重要引擎。新的綠色革命推動(dòng)傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)技術(shù)改造升級(jí)，包括生物化、信息化、無(wú)害化、循環(huán)化和標(biāo)準(zhǔn)化等方面，發(fā)達(dá)國(guó)家圍繞農(nóng)業(yè)生產(chǎn)精準(zhǔn)化、集約化、高值化已開始了新一輪的戰(zhàn)略部署。種質(zhì)資源保護(hù)與創(chuàng)新成為世界各國(guó)的前瞻性戰(zhàn)略，生物基因組學(xué)成為國(guó)際種業(yè)競(jìng)爭(zhēng)制高點(diǎn)；世界各國(guó)十分重視重大動(dòng)物疫病及人畜共患病的影響，發(fā)達(dá)國(guó)家在生物技術(shù)防控動(dòng)植物重大疫病方面處于引領(lǐng)地位；農(nóng)業(yè)資源高效利用、循環(huán)經(jīng)濟(jì)及生態(tài)環(huán)境保護(hù)技術(shù)成為國(guó)際關(guān)注焦點(diǎn)；智慧農(nóng)業(yè)工程科技的發(fā)展已成為國(guó)際上現(xiàn)代農(nóng)業(yè)技術(shù)發(fā)展的前沿；全球農(nóng)產(chǎn)品加工向多領(lǐng)域、多梯度和高科技方向發(fā)展。

(十一)健康優(yōu)先、預(yù)防為主，推進(jìn)精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)、再生醫(yī)學(xué)、藥物創(chuàng)新研究，提升醫(yī)療衛(wèi)生信息化水平

21 世紀(jì)以來(lái)，醫(yī)學(xué)研究更加注重對(duì)人類健康的研究，從而使以“治病救人”為導(dǎo)向的診療醫(yī)學(xué)向“防病健身”的預(yù)防醫(yī)學(xué)方向發(fā)展。慢性病防控已經(jīng)成為全球戰(zhàn)略行動(dòng)，新發(fā)傳染病防控及診治技術(shù)是國(guó)際社會(huì)長(zhǎng)期關(guān)注的熱點(diǎn)；組學(xué)與大數(shù)據(jù)分析推動(dòng)了個(gè)體化醫(yī)學(xué)、整合醫(yī)學(xué)的發(fā)展；再生醫(yī)學(xué)正成為生命科學(xué)和臨床醫(yī)學(xué)研究重點(diǎn)，有望為人類難以治療的疾病帶來(lái)福音；認(rèn)知與行為科學(xué)研究為精神疾病和神經(jīng)疾病的預(yù)防和治療提供全新技術(shù),并將促進(jìn)人工智能的發(fā)展；遺傳學(xué)篩查和細(xì)胞治療等成為生殖醫(yī)學(xué)研究重點(diǎn)；基因調(diào)控與基因工程為藥物工程帶來(lái)新革命；中藥資源保護(hù)與利用先進(jìn)生物技術(shù)發(fā)展中醫(yī)藥學(xué)成為中醫(yī)藥現(xiàn)代化的必然要求；數(shù)字醫(yī)學(xué)、生物3D打印、微創(chuàng)及精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)工程技術(shù)為醫(yī)學(xué)與健康領(lǐng)域帶來(lái)了顛覆性的變化。

(十二)以預(yù)防、應(yīng)對(duì)和韌性為核心，推進(jìn)公共安全向風(fēng)險(xiǎn)綜合化、預(yù)測(cè)專業(yè)化、處置高效化和保障一體化方向發(fā)展

在全球化、新技術(shù)以及個(gè)人社會(huì)角色轉(zhuǎn)變的推動(dòng)下，公共安全已逐步上升到世界各主要國(guó)家的國(guó)家戰(zhàn)略高度。當(dāng)前，公共安全綜合保障強(qiáng)調(diào)監(jiān)測(cè)、預(yù)警、應(yīng)急聯(lián)動(dòng)并向智能化、自動(dòng)化方向發(fā)展，交通安全向系統(tǒng)安全性與可靠性方向發(fā)展，?；钒踩芯筷P(guān)注全生命周期各環(huán)節(jié)，全鏈條、大尺度下的水安全管理技術(shù)仍是關(guān)注重點(diǎn)，而防恐反恐科技成為全世界重要關(guān)注點(diǎn)。

五、結(jié)語(yǔ)

世界各主要國(guó)家為了加強(qiáng)超前部署及集中優(yōu)勢(shì)力量推進(jìn)重大技術(shù)突破提出發(fā)展戰(zhàn)略、重大科技計(jì)劃，以期實(shí)現(xiàn)國(guó)家戰(zhàn)略目標(biāo)，推進(jìn)經(jīng)濟(jì)社會(huì)進(jìn)步，贏取全球競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。本文梳理了世界各主要國(guó)家近年來(lái)的重大科技計(jì)劃，分析了世界工程科技領(lǐng)域的主要關(guān)注方向和布局。當(dāng)前，我國(guó)科技創(chuàng)新從跟蹤為主轉(zhuǎn)向跟蹤和并跑、領(lǐng)跑并存的新階段，因此，及時(shí)把握世界科技前沿、進(jìn)展和發(fā)展態(tài)勢(shì)，分析科技創(chuàng)新布局，對(duì)描繪我國(guó)科技發(fā)展藍(lán)圖、制定科技發(fā)展路徑具有重要借鑒意義。

致謝

本文各領(lǐng)域前沿問題與發(fā)展趨勢(shì)的內(nèi)容主要來(lái)源于中國(guó)工程院重大咨詢項(xiàng)目“中國(guó)工程科技2035發(fā)展戰(zhàn)略研究”的相關(guān)課題，在此對(duì)各課題組表示感謝。

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Review on Major Planning Projects & Frontier Issues about Global Engineering Science and Technology in Major Countries

Song Chao, Sun Shengkai, Chen Jindong, Wang Yaqiong, Kan Xiaowei, Wei Chang, Cui Jian
(China Aerospace Academy of Systems Science and Engineering, Beijing 100048, China)

This paper examines recent major strategic planning projects in engineering science and technology from several major countries around the world, and briefy analyzes the current development status of major felds. Through a comparison and analysis of the goal, path, and content of current planning in different countries, this study draws a relationship diagram and depicts the focus and frontier issues of global engineering science and technology planning.

engineering science and technology; major countries; major planning projects; frontier issue; focus

T-01

A

2016-12-25；

2017-01-10

宋超，中國(guó)航天系統(tǒng)科學(xué)與工程研究院，工程師，研究方向?yàn)橄到y(tǒng)工程；E-mail: 1142184538@qq.com

中國(guó)工程院咨詢項(xiàng)目“中國(guó)工程科技2035發(fā)展戰(zhàn)略研究”(2015-ZD-14)

本刊網(wǎng)址：www.enginsci.cn

DOI 10.15302/J-SSCAE-2017.01.002