我國顛覆性技術(shù)創(chuàng)新的選擇布局研究

周文魁+黃斌

摘 要：顛覆性技術(shù)是科技創(chuàng)新的突破口，只有抓準(zhǔn)和抓住了顛覆性技術(shù)，才能贏得科技創(chuàng)新推動經(jīng)濟(jì)發(fā)展的先機(jī)。本文總結(jié)了顛覆性技術(shù)的概念和特點(diǎn)，根據(jù)我國各機(jī)構(gòu)評選的結(jié)果，確定了我國未來顛覆性技術(shù)創(chuàng)新的五大領(lǐng)域，并提出了五大顛覆性領(lǐng)域的技術(shù)創(chuàng)新方向，為政府推動顛覆性技術(shù)發(fā)展提供參考。

關(guān)鍵詞：顛覆性技術(shù)；創(chuàng)新；移動互聯(lián)；機(jī)器人；人工智能

基金項(xiàng)目：“江蘇省社科應(yīng)用研究精品工程”課題；項(xiàng)目名稱：顛覆性技術(shù)的識別及培育發(fā)展研究；項(xiàng)目編號：16SYB-023。

歷史上，每次科技革命時期，都是顛覆性技術(shù)出現(xiàn)的高峰期?？萍几锩鼧?gòu)成了發(fā)掘和發(fā)展顛覆性技術(shù)的難得歷史機(jī)遇。目前，科學(xué)已經(jīng)沉寂了60余年，第三次技術(shù)革命發(fā)生距今接近80年，科技知識體系積累的內(nèi)在矛盾已經(jīng)凸顯，迫切需要新的重大突破。在物質(zhì)科學(xué)、量子信息科學(xué)、生命科學(xué)、宇宙科學(xué)等基礎(chǔ)科學(xué)領(lǐng)域，一些重要的科學(xué)問題和關(guān)鍵技術(shù)發(fā)生革命性突破的先兆日益顯現(xiàn)；科技發(fā)展跨學(xué)科趨勢愈益明顯，新學(xué)科、新知識、新思想的出現(xiàn)更多體現(xiàn)為學(xué)科交叉融合的方式，許多重大創(chuàng)新出現(xiàn)在學(xué)科交叉領(lǐng)域。當(dāng)今世界已處在新一輪科技革命的前夜，顛覆性技術(shù)大量涌現(xiàn)的時期即將到來。

一、顛覆性技術(shù)的概念

顛覆性技術(shù)概念最早出自美國哈弗商學(xué)院克萊頓·克里斯滕森教授1995年出版的《顛覆性技術(shù)的機(jī)遇浪潮》。他認(rèn)為，顛覆性技術(shù)是指這樣一類技術(shù)：它們往往從低端或邊緣市場切入，以簡單、方便、便宜為初始階段特征，隨著性能與功能的不斷改進(jìn)與完善，最終取代已有技術(shù)，開辟出新市場，形成新的價(jià)值體系。德國弗郎恩霍夫協(xié)會認(rèn)為：顛覆性技術(shù)就是指能夠“改變已有規(guī)則”的技術(shù)，即那些與現(xiàn)有技術(shù)相比，在性能或功能上有重大突破，其未來發(fā)展將逐步取代已有技術(shù)，進(jìn)而改變作戰(zhàn)模式或作戰(zhàn)規(guī)則的技術(shù)。

綜上所述，顛覆性技術(shù)是一種另辟蹊徑、會對已有傳統(tǒng)或主流技術(shù)途徑產(chǎn)生顛覆性效果的技術(shù)，可能是完全創(chuàng)新的新技術(shù)，也可能是基于現(xiàn)有技術(shù)的跨學(xué)科、跨領(lǐng)域的創(chuàng)新型應(yīng)用。顛覆性技術(shù)具有四個特點(diǎn)：技術(shù)發(fā)展速度快、產(chǎn)生潛在影響范圍廣、可創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)價(jià)值高、帶來顛覆性影響大。與漸進(jìn)性技術(shù)相比，顛覆性技術(shù)在形態(tài)上更具有超越性和突變性，在效能上更具備革命性和破壞性。

二、我國顛覆性創(chuàng)新的領(lǐng)域選擇

（一）“十三五”國家科技創(chuàng)新規(guī)劃：15個領(lǐng)域

《“十三五”國家科技創(chuàng)新規(guī)劃》中明確提出要發(fā)展引領(lǐng)產(chǎn)業(yè)變革的顛覆性技術(shù)：加強(qiáng)產(chǎn)業(yè)變革趨勢和重大技術(shù)的預(yù)警，加強(qiáng)對顛覆性技術(shù)替代傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)拐點(diǎn)的預(yù)判，及時布局新興產(chǎn)業(yè)前沿技術(shù)研發(fā)，在信息、制造、生物、新材料、能源等領(lǐng)域，特別是交叉融合的方向，加快部署一批具有重大影響、能夠改變或部分改變科技、經(jīng)濟(jì)、社會、生態(tài)格局的顛覆性技術(shù)研究，在新一輪產(chǎn)業(yè)變革中贏得競爭優(yōu)勢。重點(diǎn)開發(fā)移動互聯(lián)、量子信息、人工智能等技術(shù)，推動增材制造、智能機(jī)器人、無人駕駛汽車等技術(shù)的發(fā)展，重視基因編輯、干細(xì)胞、合成生物、再生醫(yī)學(xué)等技術(shù)對生命科學(xué)、生物育種、工業(yè)生物領(lǐng)域的深刻影響，開發(fā)氫能、燃料電池等新一代能源技術(shù)，發(fā)揮納米技術(shù)、智能技術(shù)、石墨烯等對新材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展的引領(lǐng)作用。

（二）國家科技重大專項(xiàng)：16個領(lǐng)域

《國家中長期科學(xué)技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要（2006-2020 年）》確定了核心電子器件、高端通用芯片及基礎(chǔ)軟件，極大規(guī)模集成電路制造技術(shù)及成套工藝，新一代寬帶無線移動通信，高檔數(shù)控機(jī)床與基礎(chǔ)制造技術(shù)，大型油氣田及煤層氣開發(fā)，大型先進(jìn)壓水堆及高溫氣冷堆核電站，水體污染控制與治理，轉(zhuǎn)基因生物新品種培育，重大新藥創(chuàng)制，艾滋病和病毒性肝炎等重大傳染病防治，大型飛機(jī)，高分辨率對地觀測系統(tǒng)，載人航天與探月工程等16個重大專項(xiàng)，涉及信息、生物等戰(zhàn)略產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域，能源資源環(huán)境和人民健康等重大緊迫問題，以及軍民兩用技術(shù)和國防技術(shù)。

（三）中國科技發(fā)展戰(zhàn)略研究院：20項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)

2016年，中國科學(xué)技術(shù)發(fā)展戰(zhàn)略研究院科技預(yù)測與評價(jià)研究所對關(guān)系到我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)、生態(tài)建設(shè)、國防建設(shè)、民生改善乃至綜合國力提升具有決定性、基礎(chǔ)性的核心技術(shù)，按照科學(xué)（屬于國際競爭激烈的前沿或核心技術(shù)）、顛覆性（有望取代主流技術(shù)、替代主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)的技術(shù)）、重大（有望替代1-2個主導(dǎo)產(chǎn)品，或顛覆1個以上行業(yè)的技術(shù)）、可行（經(jīng)過10年努力能夠取得自主知識產(chǎn)權(quán)，并有望商業(yè)化的技術(shù)）四個原則，進(jìn)行了預(yù)測和遴選，遴選出未來能夠改變或部分改變科技、經(jīng)濟(jì)、生態(tài)、軍事現(xiàn)狀與格局的20項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。

（四）中國科協(xié)創(chuàng)新戰(zhàn)略研究院：7大領(lǐng)域

中國科協(xié)創(chuàng)新戰(zhàn)略研究院在發(fā)布的《我國應(yīng)對顛覆性技術(shù)創(chuàng)新需要重點(diǎn)布局的領(lǐng)域》中，認(rèn)為未來十年世界范圍內(nèi)可能出現(xiàn)的顛覆性創(chuàng)新集中在9大領(lǐng)域：先進(jìn)計(jì)算技術(shù)與人工智能、納米技術(shù)與材料科學(xué)、基因與精準(zhǔn)醫(yī)療、能源開發(fā)與存儲、航空航天與地外生命探測、網(wǎng)絡(luò)與大數(shù)據(jù)、智能汽車與智慧交通、綠色制造與先進(jìn)制造、教育技術(shù)與知識自動化。

從我國各機(jī)構(gòu)評選的技術(shù)來看，出現(xiàn)頻率最高的五大技術(shù)領(lǐng)域是移動互聯(lián)、機(jī)器人、3D 打印、人工智能、納米技術(shù)，這五大技術(shù)領(lǐng)域?qū)⑹俏覈磥眍嵏残约夹g(shù)創(chuàng)新的主要方向。

三、我國顛覆性領(lǐng)域的技術(shù)創(chuàng)新方向

（一）移動互聯(lián)領(lǐng)域

大力支持移動互聯(lián)網(wǎng)軟件開發(fā)，突破系統(tǒng)軟件、人機(jī)交互、應(yīng)用開發(fā)、虛擬化等熱點(diǎn)技術(shù)與新興技術(shù)。加快推進(jìn)移動互聯(lián)網(wǎng)的云計(jì)算和大數(shù)據(jù)應(yīng)用，重點(diǎn)突破數(shù)據(jù)挖掘、海量數(shù)據(jù)處理、計(jì)費(fèi)、訪問控制等平臺關(guān)鍵核心技術(shù)。支持開展未來網(wǎng)絡(luò)重大基礎(chǔ)設(shè)施（CENI）項(xiàng)目的關(guān)鍵技術(shù)研究，加強(qiáng)相關(guān)領(lǐng)域產(chǎn)品研發(fā)和產(chǎn)業(yè)孵化，大力推廣基于下一代廣播電視網(wǎng)的創(chuàng)新業(yè)務(wù)及相關(guān)應(yīng)用。充分發(fā)揮移動互聯(lián)網(wǎng)對生產(chǎn)領(lǐng)域的帶動作用，在工程機(jī)械、汽車、食品、電子信息、物流等行業(yè)形成領(lǐng)先的服務(wù)產(chǎn)品。深化移動互聯(lián)網(wǎng)在生活領(lǐng)域的引領(lǐng)作用，大力推廣面向餐飲、休閑娛樂、購物、旅游等的移動互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用，重點(diǎn)發(fā)展移動支付、移動娛樂、移動閱讀、移動資訊、移動搜索、移動位置服務(wù)等。鼓勵移動互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用創(chuàng)新，重點(diǎn)發(fā)展車載數(shù)據(jù)與資訊、智能交通、基于北斗等多制式智能交通導(dǎo)航、遠(yuǎn)程測試診斷、在線節(jié)能監(jiān)管、道路救援、食品安全溯源與安防等移動信息服務(wù)。

（二）機(jī)器人領(lǐng)域

重點(diǎn)研究智能機(jī)器人機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)、制造工藝、智能控制和人機(jī)交互等共性技術(shù)，攻克機(jī)器人優(yōu)化建模、精準(zhǔn)感知、多機(jī)器人協(xié)調(diào)等核心技術(shù)。（1）伺服電機(jī)方面：重點(diǎn)發(fā)展根據(jù)機(jī)器人的高速，重載，高精度等應(yīng)用要求，增加驅(qū)動器和電機(jī)的瞬時過載能力，增加驅(qū)動器的動態(tài)響應(yīng)能力，驅(qū)動增加相應(yīng)的自定義算法接口單元，且采用通用的高速通訊總線作為通訊接口，摒棄原先的模擬量和脈沖方式，進(jìn)一步提高控制品質(zhì)。（2）減速器方面：重點(diǎn)發(fā)展高強(qiáng)度耐磨材料技術(shù)、加工工藝優(yōu)化技術(shù)、高速潤滑技術(shù)、高精度裝配技術(shù)、可靠性及壽命檢測技術(shù)以及新型傳動機(jī)理的探索，發(fā)展適合機(jī)器人應(yīng)用的高效率、低重量、長期免維護(hù)的系列化減速器。（3）控制器方面：重點(diǎn)研究開放式，模塊化控制系統(tǒng)，開發(fā)適用于機(jī)器人控制的通用軟件包；提高機(jī)器人控制器的智能化和網(wǎng)絡(luò)化水平，開發(fā)具有多傳感器信息融合能力的控制器。

（三）3D打印領(lǐng)域

圍繞3D打印重點(diǎn)方向，突破一批原創(chuàng)性技術(shù)。（1）材料方面：針對金屬3D打印專用材料，優(yōu)化粉末大小、形狀和化學(xué)性質(zhì)等材料特性，開發(fā)滿足3D打印發(fā)展需要的金屬材料；針對非金屬3D打印專用材料，提高現(xiàn)有材料在耐高溫、高強(qiáng)度等方面的性能，降低材料成本。（2）工藝方面：解決金屬構(gòu)件成形中高效、熱應(yīng)力控制及變形開裂預(yù)防、組織性能調(diào)控，以及非金屬材料成形技術(shù)中溫度場控制、變形控制、材料組份控制等工藝難題。（3）裝備及核心器件方面：加強(qiáng)3D打印專用材料、工藝技術(shù)與裝備的結(jié)合，不斷提高金屬材料3D打印裝備的效率、精度、可靠性，以及非金屬材料3D打印裝備的高工況溫度和工藝穩(wěn)定性，提升個人桌面機(jī)的易用性、可靠性；重點(diǎn)研制與3D打印裝備配套的嵌入式軟件系統(tǒng)及核心器件，提升裝備軟、硬件協(xié)同能力。

（四）人工智能領(lǐng)域

進(jìn)行人工智能前沿技術(shù)布局，推動核心技術(shù)產(chǎn)業(yè)化，重點(diǎn)突破人工智能基礎(chǔ)理論（包括深度學(xué)習(xí)、類腦智能等）、人工智能共性技術(shù)（包括人工智能領(lǐng)域的芯片、傳感器、操作系統(tǒng)、存儲系統(tǒng)、高端服務(wù)器、關(guān)鍵網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)設(shè)備、中間件等基礎(chǔ)軟硬件技術(shù)）、人工智能應(yīng)用技術(shù)（包括基于人工智能的計(jì)算機(jī)視聽覺、生物特征識別、復(fù)雜環(huán)境識別、新型人機(jī)交互、自然語言理解、機(jī)器翻譯、智能決策控制、網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)等）。加快人工智能基礎(chǔ)資源公共服務(wù)平臺建設(shè)，包括滿足深度學(xué)習(xí)計(jì)算需求的新型計(jì)算集群共享平臺、云端智能分析處理平臺、算法與技術(shù)開放平臺、智能系統(tǒng)安全情報(bào)共享平臺等，為人工智能創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)提供相關(guān)研發(fā)工具、檢驗(yàn)評測、安全、標(biāo)準(zhǔn)、知識產(chǎn)權(quán)、創(chuàng)業(yè)咨詢等專業(yè)化服務(wù)。加快人工智能技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程，推動人工智能在家居、汽車、無人系統(tǒng)、安防、制造、教育、環(huán)境、交通、商業(yè)、健康醫(yī)療、網(wǎng)絡(luò)安全、社會治理等重要領(lǐng)域開展試點(diǎn)。

（五）納米技術(shù)領(lǐng)域

加強(qiáng)納米技術(shù)研究，重點(diǎn)突破納米材料及制品的制備與應(yīng)用關(guān)鍵技術(shù)，積極開發(fā)納米粉體、納米碳管、富勒烯等材料，大力推進(jìn)納米材料在電子信息、生物醫(yī)藥、新能源和節(jié)能環(huán)保等領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用。針對信息、能源、環(huán)保、生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域的迫切需求，開發(fā)納米結(jié)構(gòu)加工與制造的新方法、納米器件集成與系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、制備技術(shù)。重點(diǎn)研究新型納米電子、光電器件、傳感器件，大力發(fā)展納米晶太陽能電池、新型薄膜太陽能電池、有機(jī)太陽能電池、熱電電池、超級電容器等技術(shù)，著力突破室內(nèi)空氣污染物、工業(yè)源有毒有害氣體、動力機(jī)械尾氣的納米凈化材料及催化凈化技術(shù)，切實(shí)攻克納米顆粒與生物活性物質(zhì)的組裝方法。促進(jìn)納米綠色印刷制版、高密度存儲器、新型顯示、高效能源轉(zhuǎn)化、氣體凈化、疾病快速診斷等納米材料與技術(shù)的規(guī)?；瘧?yīng)用，搶占未來納米材料發(fā)展的制高點(diǎn)。

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作者簡介：周文魁，男，（1984—） 江蘇南京人，博士，副研究員，江蘇省科技情報(bào)研究所產(chǎn)業(yè)技術(shù)研究中心副主任，研究方向?yàn)榧夹g(shù)預(yù)測。