姚建銓：盤點(diǎn)新一輪科技革命的發(fā)展?fàn)顩r

本刊編輯部

當(dāng)前，歐美等發(fā)達(dá)國家都在致力于促進(jìn)本國的科技革命發(fā)展，引導(dǎo)未來的科技走向。面對(duì)這種情況，我國也在積極布局，希望在未來能夠和歐美并肩而立。那么新一輪的科技革命發(fā)展?fàn)顩r如何，發(fā)展方向又是怎樣的？中國科學(xué)院姚建銓院士在2017（第二屆）中國產(chǎn)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)大會(huì)上，為大家?guī)砹巳嬖敿?xì)的介紹。

中國復(fù)興迎來“超級(jí)機(jī)遇”

過去五個(gè)世紀(jì)里，全球科技大致發(fā)生了五次革命，即近代物理學(xué)誕生，蒸汽機(jī)、冶金和機(jī)械革命，電力、化工和運(yùn)輸革命，相對(duì)論和量子論革命以及電子和信息革命。其中，近代物理學(xué)誕生、相對(duì)論和量子論兩個(gè)是科學(xué)革命，其他三次則偏重技術(shù)革命。從前五次革命可以看到，沒有一次是由中國人首創(chuàng)和先導(dǎo)的。

從已有的路徑可以看出，科技革命的發(fā)展路徑必然是從科學(xué)革命到科技革命再到產(chǎn)業(yè)革命的。沒有科學(xué)革命就沒有技術(shù)革命，沒有科技革命就沒有產(chǎn)業(yè)革命，技術(shù)革命是產(chǎn)業(yè)革命的先導(dǎo)；一次技術(shù)革命對(duì)應(yīng)一次產(chǎn)業(yè)革命。歷史經(jīng)驗(yàn)顯示，國家的成功和繁榮與科技革命和產(chǎn)業(yè)革命有著緊密關(guān)系。那些抓住科技革命和產(chǎn)業(yè)革命歷史機(jī)遇的國家，很容易成為發(fā)達(dá)國家或世界強(qiáng)國，如英國、德國和美國；忽視科技革命和產(chǎn)業(yè)革命所帶來機(jī)遇的國家，國際地位有可能下降，如葡萄牙、西班牙。

理論界和產(chǎn)業(yè)界普遍認(rèn)為，世界正處于新一輪技術(shù)創(chuàng)新浪潮引發(fā)的新一輪工業(yè)革命的開端?，F(xiàn)在正在進(jìn)行的是第五次電子與信息革命，分為自動(dòng)化、信息化和智能化三個(gè)階段。而第三次產(chǎn)業(yè)革命大致也要經(jīng)歷三個(gè)階段，自動(dòng)化與高技術(shù)階段、信息化與全球化階段、智能化與綠色化、網(wǎng)絡(luò)化階段。目前正進(jìn)入第三階段，智能化、綠色化、網(wǎng)絡(luò)化和全球化互相交織，正改變世界經(jīng)濟(jì)和人類社會(huì)。

目前，我國的珠三角、長三角以及京津冀地區(qū)已經(jīng)逐漸步入發(fā)達(dá)的智能化階段，但中國的廣大地區(qū)其實(shí)還沒有完成信息化階段，因此中國處于信息化和智能化過渡的第三階段科技革命。也因此，中國面臨著諸多機(jī)遇和挑戰(zhàn)。其中，三個(gè)歷史機(jī)遇值得高度關(guān)注。首先是第五次科技革命和第三次產(chǎn)業(yè)革命帶來的創(chuàng)新機(jī)會(huì)。包括互聯(lián)網(wǎng)與“互聯(lián)網(wǎng)+”、物聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)-無線網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、量子通信等在內(nèi)的新一代信息技術(shù)，以及信息技術(shù)在經(jīng)濟(jì)和社會(huì)領(lǐng)域（包括農(nóng)業(yè)、制造業(yè)、交通和能源等）的滲透和應(yīng)用，包括智能化和綠色化的先進(jìn)制造（如3D 打印等）、機(jī)器人、智慧城市、智能交通、智能電網(wǎng)、可再生能源和綠色技術(shù)等。第二個(gè)歷史機(jī)遇是第六次科技革命和第四次產(chǎn)業(yè)革命創(chuàng)造的領(lǐng)先機(jī)會(huì)。第三個(gè)歷史機(jī)遇是世界現(xiàn)代化和文明轉(zhuǎn)型的趕超機(jī)會(huì)。這就是習(xí)近平總書記和黨中央提出的中國夢。姚建銓認(rèn)為，即將召開的十九大將會(huì)是一個(gè)歷史的轉(zhuǎn)折，黨中央將會(huì)帶領(lǐng)中華民族在科學(xué)技術(shù)方面走向科技強(qiáng)國。

英美“瞄準(zhǔn)”的顛覆性技術(shù)

據(jù)麥肯錫公司2014年出具的報(bào)告，至2025年預(yù)估潛在經(jīng)濟(jì)影響前五名的顛覆性技術(shù)，都是現(xiàn)在中國發(fā)展火熱的移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、知識(shí)工作自動(dòng)化、云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)、先進(jìn)機(jī)器人等，都是在信息技術(shù)領(lǐng)域。

英國發(fā)布科學(xué)和創(chuàng)新戰(zhàn)略

根據(jù)英國科學(xué)界和產(chǎn)業(yè)界的實(shí)力，英國政府與研究創(chuàng)新界確定了英國研究水平世界一流、產(chǎn)業(yè)應(yīng)用廣泛、商業(yè)潛力極大的八大技術(shù)，包括大數(shù)據(jù)和高能效計(jì)算、合成生物學(xué)、再生醫(yī)學(xué)、農(nóng)業(yè)科技、能源及儲(chǔ)能、先進(jìn)材料及納米技術(shù)、機(jī)器人及自治系統(tǒng)、衛(wèi)星及航天技術(shù)應(yīng)用。該戰(zhàn)略以卓越、敏捷、合作和開放為原則，以優(yōu)先重點(diǎn)、人才培養(yǎng)、科研設(shè)施、一流研究、刺激創(chuàng)新和國際化為戰(zhàn)略要素，總結(jié)近期已有行動(dòng)，并提出了一批新的重點(diǎn)任務(wù)。

美國國防部瞄準(zhǔn)未來六大顛覆性基礎(chǔ)研究

美國國防部將顛覆性基礎(chǔ)研究領(lǐng)域定義為：對(duì)于近期與未來美軍的戰(zhàn)略需求和軍事任務(wù)行動(dòng)能夠產(chǎn)生長期、廣泛、深遠(yuǎn)、重大影響的基礎(chǔ)研究領(lǐng)域，這些領(lǐng)域的研究已取得關(guān)鍵突破并且可以持續(xù)發(fā)展，未來的研究成果能夠使美軍在全球范圍內(nèi)具備絕對(duì)的、不對(duì)稱的軍事優(yōu)勢。

新任的美國國防部（DoD）負(fù)責(zé)科研與工程技術(shù)（R&E）事務(wù)的助理國防部長（ASD）鮑勃·貝克在其最新的年度報(bào)告中詳細(xì)介紹了美國國防部2013-2017年科技發(fā)展“五年計(jì)劃”的制定過程，通過分析美國在21世紀(jì)所面臨的新秩序與新挑戰(zhàn)，提出了未來重點(diǎn)關(guān)注的六大顛覆性基礎(chǔ)研究領(lǐng)域（Disruptive BasicResearch Areas）。包括超材料與表面等離激元學(xué)（Metamaterials &Plasmonics）、量子信息與控制技術(shù)（Quantum Information & Control）、認(rèn)知神經(jīng)學(xué)（Cognitive Neuroscience）、納米科學(xué)與納米工藝（Nanoscience & Nanoengineering）、合成生物學(xué)（Synthetic Biology）、對(duì)人類行為的計(jì)算機(jī)建模（Computational Models of Human Behavior）。

白宮發(fā)布2015版《美國創(chuàng)新新戰(zhàn)略》九大領(lǐng)域

2015年10月底，由美國國家經(jīng)濟(jì)委員會(huì)（National Economic Council）美國國家科學(xué)與技術(shù)政策辦公室（National Economic Council Policy）編寫的《美國創(chuàng)新新戰(zhàn)略（New Strategy for American Innovation）》新鮮出爐。奧巴馬重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)了九大戰(zhàn)略領(lǐng)域：先進(jìn)制造、精密醫(yī)療、大腦計(jì)劃、先進(jìn)汽車、智慧城市、清潔能源和節(jié)能技術(shù)、教育技術(shù)、太空探索、計(jì)算機(jī)新領(lǐng)域。

中國科學(xué)院發(fā)布《十三五發(fā)展規(guī)劃綱要》

去年年底，中國科學(xué)院發(fā)布了《十三五規(guī)劃綱要》。綱要中提出八個(gè)領(lǐng)域60項(xiàng)重大突破。

基礎(chǔ)前沿交叉領(lǐng)域

在該領(lǐng)域，將有8項(xiàng)突破。在數(shù)學(xué)與交叉方向，有“Langlands綱領(lǐng)和千禧數(shù)學(xué)問題”；在物理與交叉方向，凝聚態(tài)物質(zhì)科學(xué)若干前沿問題，粒子物理的新發(fā)現(xiàn)和研究，星系的結(jié)構(gòu)、形成與演化，超導(dǎo)量子探測與應(yīng)用，超常環(huán)境下系統(tǒng)力學(xué)問題研究與驗(yàn)證；在化學(xué)與交叉方向，將會(huì)有功能體系的分子工程與分子成像和能源化學(xué)轉(zhuǎn)化的動(dòng)態(tài)本質(zhì)與調(diào)控。endprint

先進(jìn)材料領(lǐng)域

在材料創(chuàng)制方向，將有高性能材料結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、制備與應(yīng)用探索以及人工合成天然橡膠；在新材料應(yīng)用方向，將會(huì)有變革性納米產(chǎn)業(yè)制造技術(shù)聚焦，新能源汽車的新探索。

能源領(lǐng)域

有聚變等離子體物理前沿研究，煤炭清潔高效利用技術(shù)與示范，未來先進(jìn)核裂變能，基于高效熱工轉(zhuǎn)換的先進(jìn)動(dòng)力技術(shù)，以及可再生能源與多能互補(bǔ)應(yīng)用示范。

生命與健康領(lǐng)域

該領(lǐng)域?qū)?huì)有17個(gè)突破。首先，在健康方向，腦科學(xué)與類腦智能研究，生物超大分子復(fù)合體的結(jié)構(gòu)、功能與調(diào)控，細(xì)胞命運(yùn)決定的分子調(diào)控，病原微生物與宿主免疫，個(gè)性化藥物——基于疾病分子分型的普惠新藥研發(fā)，器官修復(fù)與再造，生物合成以及健康保障技術(shù)與裝備方面都會(huì)有所突破。其次，生物多樣性方向也有所規(guī)劃。動(dòng)物復(fù)雜性狀的進(jìn)化解析與調(diào)控，戰(zhàn)略生物資源評(píng)價(jià)與轉(zhuǎn)化利用，大尺度區(qū)域生物多樣性格局與生命策略。同時(shí)，在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)方向也將有新進(jìn)展：基于生物信息流操縱的病蟲害導(dǎo)向性防控重大原理與技術(shù)，解析植物特化性狀形成和定向發(fā)育調(diào)控機(jī)制，分子模塊設(shè)計(jì)育種創(chuàng)新體系，農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)型發(fā)展示范，現(xiàn)代農(nóng)業(yè)區(qū)域示范，環(huán)境友好的近海養(yǎng)殖技術(shù)。

海洋領(lǐng)域

包括海斗深淵前沿科技問題研究與攻關(guān)，南海生態(tài)環(huán)境安全工程，海底科學(xué)觀測網(wǎng)和裝備研究及示范。

資源生態(tài)環(huán)境領(lǐng)域

首先是資源方向：頁巖氣勘探開發(fā)基礎(chǔ)理論與關(guān)鍵技術(shù)；深地智能導(dǎo)鉆理論與技術(shù)體系；特色金屬礦藏的高效清潔綜合利用。其次是生態(tài)環(huán)境方向：青藏高原多層圈相互作用及其資源環(huán)境效應(yīng)，大氣灰霾追因與控制，典型污染物的環(huán)境暴露與健康危害機(jī)制，土壤-微生物系統(tǒng)功能調(diào)控及土壤污染治理，全國及重點(diǎn)區(qū)域生態(tài)環(huán)境評(píng)估與修復(fù)，典型區(qū)域水體污染綜合治理技術(shù)，重大建設(shè)工程防護(hù)，“一帶一路”典型區(qū)域地緣環(huán)境系統(tǒng)演化模擬研究。

信息領(lǐng)域

首先是信息方向：量子通信，網(wǎng)絡(luò)空間安全關(guān)鍵技術(shù)與應(yīng)用，高效能計(jì)算與網(wǎng)絡(luò)通信關(guān)鍵技術(shù)及應(yīng)用，大數(shù)據(jù)與人工智能，人機(jī)交互與虛擬現(xiàn)實(shí)，集成電路與核心基礎(chǔ)器件。其次是智能制造方向，即機(jī)器人與超精密極端制造。

光電空間領(lǐng)域

空間科學(xué)先導(dǎo)專項(xiàng)（二期），載人空間站及空間實(shí)驗(yàn)室空間應(yīng)用，月球與首次火星科學(xué)探測，北斗全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，平流層飛艇。endprint