科技強國面向未來的科技戰(zhàn)略布局特點分析*

陳云偉 曹玲靜 陶 誠 張志強**，

（1.中國科學院成都文獻情報中心科學計量與科技評價研究中心，成都610041；2.中國科學院大學經(jīng)濟與管理學院圖書情報與檔案管理系，北京100190；3.中國科學院發(fā)展規(guī)劃局，北京，100864）

當今世界正面臨百年未有之大變局，正處在大變革大調(diào)整之中，新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革正在孕育興起。在過去十多年的時間里，世界科技發(fā)展呈現(xiàn)出前所未有的系統(tǒng)化突破性發(fā)展態(tài)勢，世界已經(jīng)進入以創(chuàng)新為主題和主導(dǎo)的發(fā)展新時代，全球創(chuàng)新的新格局加速形成，搶占科技和經(jīng)濟發(fā)展制高點的競爭愈發(fā)激烈［1-3］。近十多年來，世界上科技強國及一些創(chuàng)新型國家都加強了對科技發(fā)展的戰(zhàn)略規(guī)劃，以期在新一輪科技創(chuàng)新中掌握主動權(quán)和占據(jù)競爭優(yōu)勢［4］。例如，美國陸軍在2016年從軍事技術(shù)發(fā)展的角度發(fā)布《至2045年新興科學和技術(shù)趨勢》報告，提出了物聯(lián)網(wǎng)、機器人與自動化系統(tǒng)、智能手機與云端計算等20項最值得期待的科技發(fā)展趨勢［5］；韓國國家科學技術(shù)審議會在2017年公布至2040年的《第五次科學技術(shù)預(yù)測調(diào)查結(jié)果》報告，分析了未來社會值得關(guān)注的40個發(fā)展趨勢［6］；歐洲議會在2018年發(fā)布由歐盟政策研究中心（Centre for European Policy Studies，CEPS）完成的《全球趨勢 2035》報告，討論了經(jīng)濟和社會領(lǐng)域的全球趨勢及其潛在政策影響［7］。2019年9月，歐盟委員會發(fā)布《未來新興技術(shù)旗艦計劃與大型研究計劃》報告，提出了數(shù)百個研究團隊的大規(guī)模長期研究計劃，目標是解決歐洲的主要科學和技術(shù)挑戰(zhàn)、提升歐盟的科學和工業(yè)格局［8］。諸如此類的分析報告不勝枚舉，無不說明世界科技發(fā)達國家都越來越重視面向未來科技的趨勢研判和戰(zhàn)略謀劃工作。

近年來，我國加快實施創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展戰(zhàn)略，提出了到2035年躋身創(chuàng)新型國家前列、至2050年建成世界科技強國的宏偉目標。我國在過去幾十年的時間里在生物技術(shù)、航天技術(shù)和信息技術(shù)等領(lǐng)域取得了重大成就［9］，但要建設(shè)成為世界科技強國，仍面臨重大挑戰(zhàn)。在這樣的全球科技競爭環(huán)境下，科學研判與預(yù)測未來科技發(fā)展趨勢、審慎制定戰(zhàn)略規(guī)劃與發(fā)展路線圖、做好中長期科技發(fā)展規(guī)劃顯得尤為重要。為此，本文著重梳理、分析和歸納美國、英國、德國、法國、日本等科技強國，歐盟以及在某些特定領(lǐng)域領(lǐng)先的位居創(chuàng)新型國家前列的部分科技發(fā)達國家近年來發(fā)布的面向未來的重大科技戰(zhàn)略布局，分析歸納其共性規(guī)律和特色布局，以期為我國中長期科技發(fā)展規(guī)劃制定及面向2050年的科技戰(zhàn)略布局提供參考。

1 長期戰(zhàn)略部署穩(wěn)定支持基礎(chǔ)研究

重視發(fā)展基礎(chǔ)研究是提高國家原始創(chuàng)新能力和國際科技競爭力的重要前提，是建設(shè)創(chuàng)新型國家的動力源泉，也是躋身世界科技強國的必要條件?？v觀世界主要科技強國及創(chuàng)新型國家，都長期重視基礎(chǔ)研究，在戰(zhàn)略部署上強化基礎(chǔ)研究作為創(chuàng)新基礎(chǔ)，并且擁有強大的基礎(chǔ)研究實力。

美國在2015年10月發(fā)布的第三版《美國創(chuàng)新戰(zhàn)略》將創(chuàng)新性基礎(chǔ)研究列為六大關(guān)鍵舉措之一，要求美國高校、國家實驗室、企業(yè)實驗室等長期堅持投資基礎(chǔ)研究。美國國家科學基金會（National Science Foundation，NSF）持續(xù)投資與支持基礎(chǔ)研究，美國聯(lián)邦政府每年投入約380億美元經(jīng)費進行基礎(chǔ)研究［10］，其中 24%來自于NSF［11］。NSF在2018年2月發(fā)布的《構(gòu)建未來：投資科學發(fā)現(xiàn)和創(chuàng)新戰(zhàn)略規(guī)劃2018—2022》［12］中，重新界定了NSF的愿景是成為研究和創(chuàng)新的全球領(lǐng)導(dǎo)者，這一定程度上體現(xiàn)了美國基金資助機構(gòu)對基礎(chǔ)研究的重視。

歐盟“地平線2020”計劃（2014—2020）的戰(zhàn)略優(yōu)先領(lǐng)域之一就是聚焦基礎(chǔ)研究，作為其后續(xù)計劃的“地平線歐洲”（Horizon Europe，2021—2027）計劃，又將基礎(chǔ)研究作為三大重點關(guān)注領(lǐng)域之一，這說明歐盟長期重視基礎(chǔ)研究，將其視為戰(zhàn)略布局的重點［13］。

俄羅斯進入21世紀以后開始重新審視其基礎(chǔ)研究發(fā)展戰(zhàn)略，出臺了一系列相關(guān)舉措，包括改革國家級科學院系統(tǒng)、牽頭建設(shè)國際大科學項目、支持國家科學中心開展跨學科研究、設(shè)立并完善國家科學基金制度和加強青年科研人員培養(yǎng)等，同時制定了許多發(fā)展計劃，包括2012年發(fā)布的《2013—2020年俄羅斯國家科技發(fā)展計劃》《2013—2020年俄羅斯基礎(chǔ)研究長期計劃》《2013—2020俄羅斯國家級科學院發(fā)展計劃》等［14］。

韓國在2018年先后發(fā)布了《第4期基礎(chǔ)研究振興綜合計劃（2018—2022）》和《2019年度基礎(chǔ)研究工作實施計劃》等［15］計劃，確立了“以研究者為中心”而非“以課題為中心”的支持體系，加大對基礎(chǔ)研究投入力度。

此外，英國、德國、法國、日本等主要發(fā)達國家政府對基礎(chǔ)研究都有長期穩(wěn)定的資助體系，將基礎(chǔ)研究置于重要位置。例如，英國在人工智能領(lǐng)域基礎(chǔ)研究方面，通過發(fā)布白皮書、出臺相關(guān)政策、強化人才培養(yǎng)、拓展國際合作等多種手段，優(yōu)化支持人工智能發(fā)展的基礎(chǔ)條件和環(huán)境，對整個人工智能技術(shù)的發(fā)展基礎(chǔ)、戰(zhàn)略方向、人才儲備進行長期穩(wěn)固布局［16］。同樣，日本在2017年3月發(fā)布的《人工智能技術(shù)戰(zhàn)略》報告中，也將人工智能研發(fā)重點聚焦到基礎(chǔ)研究創(chuàng)新，通過集合各領(lǐng)域頂尖人才開展下一代類腦架構(gòu)和數(shù)據(jù)知識集成的人工智能基礎(chǔ)創(chuàng)新研究［17］。德國和法國均擁有國際知名的科研機構(gòu)專門從事基礎(chǔ)研究，德國的馬普學會［18］以及法國國家科研中心［19］都被視為各自國家基礎(chǔ)科學研究的中堅力量。

2 重點戰(zhàn)略部署未來科技創(chuàng)新前沿科技領(lǐng)域

新一輪科技革命的創(chuàng)新活動表現(xiàn)出向全球多點多極發(fā)展的特點，特別是信息、生物、物質(zhì)、材料、空間等學科領(lǐng)域可能正孕育重大發(fā)展［2］，在人工智能、量子技術(shù)、基因編輯技術(shù)等科學技術(shù)方面或?qū)⒁痤嵏残约夹g(shù)突破。在此科技發(fā)展的驅(qū)動下，以綠色、智能、可持續(xù)為特征的產(chǎn)業(yè)變革也呈現(xiàn)出蓬勃發(fā)展之勢，世界各國特別是科技強國都在搶占科技創(chuàng)新制高點，尤其是在決定未來科技競爭的戰(zhàn)略必爭領(lǐng)域更為主動地展開了前瞻性戰(zhàn)略布局?？v觀國際上創(chuàng)新前沿科技領(lǐng)域戰(zhàn)略布局重點，總結(jié)得出以下十個前沿科技領(lǐng)域或技術(shù)方向的布局尤為重要，或?qū)⒊蔀榭萍紡妵鵂帄Z未來科技制高點的關(guān)鍵科技領(lǐng)域。

2.1 量子科技：孕育中的第三次量子革命

繼1900年前后的量子力學革命和1970—1980年代的量子信息技術(shù)革命之后，量子通信、量子計算等量子信息領(lǐng)域的飛速發(fā)展，正在孕育第三次量子科技革命。量子科技也逐漸成為事關(guān)國家未來核心競爭力的關(guān)鍵戰(zhàn)略領(lǐng)域，科技強國紛紛啟動相關(guān)戰(zhàn)略規(guī)劃，推進在量子科技領(lǐng)域進行基礎(chǔ)研究、關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)、工程化攻關(guān)的一體化布局。

美國在2018年底通過了為期10年的“國家量子計劃法案”［20］，并明確授權(quán)美國能源部（U-nited States Department of Energy，DOE）、NSF及國家標準與技術(shù)研究院（National Institute of Standards and Technology，NIST）在 2019—2022年內(nèi)投入約12.5億美元，推進量子通信、量子計算機和超精密量子傳感器三大領(lǐng)域的發(fā)展。隨后，DOE將量子信息科學作為其發(fā)展布局的重點，其2019年預(yù)算的6個研究計劃中有5個都與量子信息科學相關(guān)，分別是先進科學計算研究計劃、基礎(chǔ)能源科學計劃、生物和環(huán)境研究計劃、高能物理計劃和核物理計劃［21］。為了進一步支持國家量子計劃的實施，DOE在2020年1月宣布將在未來5年內(nèi)提供6.25億美元，建立2～5個多學科的量子信息科學研究中心［22］。尤為值得關(guān)注的最新進展是，美國在2020年2月發(fā)布了《美國量子網(wǎng)絡(luò)戰(zhàn)略構(gòu)想》，提出美國將開辟由量子計算機和相關(guān)設(shè)備組成的量子互聯(lián)網(wǎng)，其目標是在未來5年內(nèi)發(fā)展相關(guān)基礎(chǔ)科學和關(guān)鍵技術(shù)，未來20年內(nèi)通過量子互聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)無法實現(xiàn)的新功能，使量子互聯(lián)網(wǎng)成為推動經(jīng)濟增長和提高生活質(zhì)量的最強引擎［23］。

歐盟計劃通過近30年的努力，憑借“地平線2020”計劃（2014—2020）、“地平線歐洲”計劃（2021—2027），通過支持量子通信與量子計算相關(guān)項目實現(xiàn)量子科技從基礎(chǔ)研究向基礎(chǔ)設(shè)施的發(fā)展演進。例如，2018年10月正式啟動投資10億歐元的“量子技術(shù)旗艦計劃”，致力于通過量子通信、計算、模擬、傳感四方面的短期及中長期發(fā)展實現(xiàn)原子量子時鐘、量子傳感器、城際量子通信、量子模擬器、量子互聯(lián)網(wǎng)和泛在量子計算機等的重大應(yīng)用［24］；2019年9月，歐盟發(fā)布《歐盟量子技術(shù)與量子互聯(lián)網(wǎng)》報告，從通信、模擬、傳感和計算四個角度描繪了未來量子互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展藍圖，最終目標是建成量子網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)分布式量子計算機和量子傳感器的互聯(lián)［25］。

英國在2014年啟動國家量子技術(shù)計劃，并于2015年發(fā)布《量子技術(shù)國家戰(zhàn)略》，指導(dǎo)未來20年英國量子科技的發(fā)展。英國第一期（2014—2019年）國家量子技術(shù)計劃已經(jīng)結(jié)束，總計投入了2.7億英鎊；第二期2020—2024年計劃投資3.15億英鎊［26］，重點支持相關(guān)創(chuàng)新中心的發(fā)展，包括為產(chǎn)業(yè)提供共享設(shè)施、聚集研究人員、支持基礎(chǔ)研究、人才技能培訓等［27］。

德國在2018年發(fā)布《量子技術(shù)——從基礎(chǔ)到市場》計劃［28］，計劃在 2018—2022年資助約 6.5億歐元，通過創(chuàng)建研究網(wǎng)絡(luò)、拓展研究領(lǐng)域、出臺旗艦項目、加強國際合作、吸引人才等舉措，重點攻關(guān)量子計算機、量子通信、量子測量技術(shù)、量子系統(tǒng)的基礎(chǔ)技術(shù)等，從而使德國的研究機構(gòu)和相關(guān)企業(yè)在量子技術(shù)轉(zhuǎn)化中發(fā)揮主導(dǎo)作用。

日本近年來也將量子技術(shù)視為高新科技領(lǐng)域進行重點支持。2016年1月，日本政府在《第五期科學技術(shù)基本計劃》中把量子技術(shù)稱為創(chuàng)造新價值的核心優(yōu)勢基礎(chǔ)技術(shù)；2017年2月，日本量子科技委員會發(fā)表的《關(guān)于量子科學技術(shù)的最新推動方向》報告提出了未來應(yīng)重點發(fā)展量子信息處理和通信、量子測量、傳感器和影像技術(shù)、最尖端光電和激光技術(shù)等方向［29］；2018年3月，日本文部省發(fā)布量子飛躍旗艦計劃（Q-LEAP），主要涉及量子信息處理（量子模擬、量子計算機等）、量子測量和傳感器、下一代激光技術(shù)三大技術(shù)領(lǐng)域，旨在資助日本光量子科學的研究活動［30］；2019年12月，日本和美國簽署了《東京量子合作聲明》［31］，計劃聯(lián)合培養(yǎng)專業(yè)人才，共享設(shè)施、數(shù)據(jù)與方法等；2020年1月，日本統(tǒng)合創(chuàng)新戰(zhàn)略推進會議發(fā)布《量子技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略（最終報告）》，提出日本將制定面向未來10～20年“量子技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略”，旨在國家層面開展統(tǒng)一協(xié)調(diào)的研發(fā)活動［32］。

俄羅斯于2019年12月宣布計劃在未來5年投入約7.9億歐元推進國家量子行動計劃［33］，明確提出要制造一臺實用的量子計算機，并由此躋身量子科技一流國家行列。

2.2 人工智能：科技強國角逐的核心技術(shù)領(lǐng)域

人工智能是引領(lǐng)新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革的戰(zhàn)略性技術(shù)，應(yīng)用場景不斷擴大，革新各行業(yè)生態(tài)，逐漸成為全球科技研發(fā)主流領(lǐng)域之一。世界各國都意識到人工智能將會帶來社會經(jīng)濟變革，均重視對以深度學習為代表的主流人工智能技術(shù)研發(fā)的投入，催生新算法、新模型和新工具，同時制定保護人工智能產(chǎn)業(yè)良性發(fā)展的倫理和法律框架，加強針對性的專業(yè)人才培養(yǎng)。

美國的“人工智能計劃”［34］雖然在2019年2月才正式啟動，但自2018年以來已采取多項措施來推動人工智能的發(fā)展。例如，白宮成立了人工智能專門委員會，負責協(xié)調(diào)各政府機構(gòu)針對自動化系統(tǒng)研發(fā)、生物識別技術(shù)、計算機視覺和機器人等相關(guān)領(lǐng)域的投資計劃；2018年7月，美國國防部（Department of Defense，DOD）成立聯(lián)合人工智能中心，預(yù)計5年內(nèi)投入17億美元以服務(wù)美國國防部的各種軍事任務(wù)和商業(yè)應(yīng)用；2018年9月，美國國防高級研究計劃局（Defense Advanced Research Projects Agency，DARPA）宣布投入20億美元開發(fā)第三代人工智能技術(shù)，推動相關(guān)新技術(shù)在軍事上的運用；美國還專門成立了人工智能國家安全委員會，負責審查人工智能相關(guān)技術(shù)的進展及倫理道德問題；2019年6月，美國發(fā)布最新版的《國家人工智能研發(fā)戰(zhàn)略規(guī)劃》，強調(diào)對人工智能基礎(chǔ)研究的長期投資，以保持美國在人工智能領(lǐng)域的全球領(lǐng)先地位［35］。

歐盟在2018年4月發(fā)布《歐盟人工智能》報告，描述了歐盟在國際人工智能競爭中的地位，并制定了“歐盟人工智能行動計劃”［36］，提出三大目標：重視技術(shù)研發(fā)和應(yīng)用、應(yīng)對人工智能帶來的社會經(jīng)濟變革、制定倫理和法律框架。同期，歐盟成員國簽署人工智能合作宣言［37］，計劃在2018—2020年間投入200億歐元，升級教育和培訓體系。

英國在2017年10月發(fā)布《在英國發(fā)展人工智能》報告，提出了數(shù)據(jù)獲取、人才培養(yǎng)、研究轉(zhuǎn)化和行業(yè)發(fā)展等四個促進人工智能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的建議［38］；2018年 4月，英國發(fā)布《產(chǎn)業(yè)戰(zhàn)略：人工智能領(lǐng)域行動》政策文件，進一步制定政府和業(yè)界有關(guān)人工智能技術(shù)的具體行動措施［39］。

德國自2018年起將人工智能研發(fā)應(yīng)用上升為國家戰(zhàn)略，加緊出臺集研發(fā)、產(chǎn)業(yè)、人才和標準規(guī)范于一體的政策規(guī)劃。2018年7月，德國政府通過《聯(lián)邦政府人工智能戰(zhàn)略要點》文件［40］；同年11月，德國政府通過《人工智能國家戰(zhàn)略》，計劃到2025年總計投入30億歐元，打造“人工智能德國制造”品牌，旨在推動德國人工智能研發(fā)和應(yīng)用達到全球領(lǐng)先水平［41］。

法國在2018年3月發(fā)布《人工智能發(fā)展戰(zhàn)略》，目標是通過數(shù)據(jù)開放、人才培養(yǎng)、資金支持等舉措，將法國打造成可與美、中競爭的世界一流人工智能強國［42］。

日本人工智能技術(shù)戰(zhàn)略委員會在2017年3月發(fā)布的《人工智能技術(shù)戰(zhàn)略》中闡述了日本人工智能產(chǎn)業(yè)化發(fā)展路線圖，包括三個階段：數(shù)據(jù)驅(qū)動的人工智能利用和應(yīng)用（至2020年）；公開使用人工智能技術(shù)和數(shù)據(jù)（2020至2025或至2030年）；建立基于多領(lǐng)域連通的人工智能生態(tài)系統(tǒng)［16］。日本政府在2019年6月發(fā)布《人工智能戰(zhàn)略2019》，確立了三大戰(zhàn)略目標，即具有世界頂尖人才培養(yǎng)與吸引能力、引領(lǐng)全球工智能技術(shù)研發(fā)、引領(lǐng)全球人工智能產(chǎn)業(yè)［43］。

2.3 先進計算：大數(shù)據(jù)時代的創(chuàng)新生產(chǎn)力

先進計算是新一代信息科技發(fā)展的基石，已成為大數(shù)據(jù)時代推動國家經(jīng)濟、社會、科技發(fā)展的重要力量，特別是高性能計算已成為一個國家科技綜合實力的集中體現(xiàn)，因此引起了世界科技強國的廣泛關(guān)注。

美國在2016年發(fā)布了《國家戰(zhàn)略計算計劃戰(zhàn)略規(guī)劃》，旨在增強建模、數(shù)值模擬和數(shù)據(jù)分析技術(shù)融合，實現(xiàn)百億億次計算能力。近年來美國大幅度增加對高性能計算的投入，例如，DOE“先進科學計算研究計劃”在2017、2018和2019財年分別投入經(jīng)費6.47億美元、8.10億美元和9.36億美元，年均增長20.4%；2018年4月，DOE投資18億美元（占DOE 2018財年預(yù)算的5.2%）資助第二輪超級計算機合作研發(fā)計劃，加速研發(fā)新一代百億億次超級計算機［44］；2019年5月，DOE宣布將在2021年建成世界上最快的超級計算機，峰值運算可達每秒 1.5 exaflops（百億億次）［45］；2019年11月，美國白宮科學技術(shù)政策辦公室（White House Office of Science and Technology Policy，OSTP）在2016年版本的基礎(chǔ)上發(fā)布更新版《國家戰(zhàn)略性計算計劃：引領(lǐng)未來計算》，側(cè)重于計算機硬件、軟件和整體基礎(chǔ)設(shè)施，目標是開拓數(shù)字和非數(shù)字計算的新領(lǐng)域，開發(fā)、擴展和推進計算基礎(chǔ)架構(gòu)和生態(tài)系統(tǒng)，建立和擴大合作伙伴關(guān)系，以支持美國計算的未來［46］。

歐盟為促進高性能計算技術(shù)的發(fā)展，在2017年3月成立針對世界級綜合性高性能計算基礎(chǔ)設(shè)施的“歐洲高性能計算共同計劃（EuroHPC）”，開發(fā)百億億次計算機；歐盟委員會在2019年發(fā)布的公報顯示，該計劃已從歐盟成員國中選定8處地點建設(shè)“世界級”超級計算機中心，來自多方的項目總預(yù)算高達8.4億歐元［47］；此外，歐盟還將新建10家面向高性能計算的卓越中心，以促進即將出現(xiàn)的百億億次計算和極限性能計算的使用。歐盟還設(shè)立了以產(chǎn)業(yè)界為主導(dǎo)的開放平臺——ETP4HPC，旨在明確歐盟高性能計算技術(shù)生態(tài)系統(tǒng)的研發(fā)優(yōu)先項，制定并持續(xù)更新高性能計算戰(zhàn)略研究議程。2018年1月，歐盟宣布投入10億歐元在2023年前研制完成兩套E級超算系統(tǒng)，扭轉(zhuǎn)超算研發(fā)落后中美的局面。2018年3月，歐盟委員會宣布推出歐洲處理器計劃（European Processor Initiative，EPI），為其百億億次系統(tǒng)協(xié)同設(shè)計和開發(fā)一款自主知識產(chǎn)權(quán)的低功耗處理器［48］。2018年11月，歐盟新成立的資助機構(gòu)——歐洲高性能計算聯(lián)合執(zhí)行體正式開始運行，致力于促進超算和數(shù)據(jù)基礎(chǔ)的建設(shè)。

日本政府在2018年開始投入1100億日元，資助日本理化學研究所和富士通公司（自籌200億日元），計劃在2021年投入運行日本下一代超級計算機，把運算速度提高至目前全球最快超級計算機的10倍左右［49］，也力爭建成全球最快的超級計算機。

2.4 網(wǎng)絡(luò)空間與安全科技：新型國家安全的技術(shù)制高點

網(wǎng)絡(luò)安全面臨著多學科交融、新技術(shù)日新月異、受控實驗操作困難等挑戰(zhàn)，日益復(fù)雜和嚴峻的網(wǎng)絡(luò)安全風險，使得網(wǎng)絡(luò)安全逐漸成為國家安全戰(zhàn)略中的重要議題。

美國自2018年以來密集出臺網(wǎng)絡(luò)空間相關(guān)戰(zhàn)略、政策和法案，放寬了對政府和軍方部署進攻性網(wǎng)絡(luò)武器的限制，并安排了常態(tài)化網(wǎng)絡(luò)演習制度、重新評估網(wǎng)絡(luò)威懾戰(zhàn)略等。2018年5月，美國國土安全部（Department of Homeland Security，DHS）發(fā)布《網(wǎng)絡(luò)安全戰(zhàn)略》［50］，確定了國土安全部未來五年將致力于培育更加安全和更具彈性的網(wǎng)絡(luò)生態(tài)系統(tǒng)；2018年8月，美國通過《2019年國防授權(quán)法案》，確立了國防部在網(wǎng)絡(luò)行動中的主導(dǎo)作用，提高了國防部發(fā)起軍事網(wǎng)絡(luò)行動的自由度，并明確將俄羅斯、中國、朝鮮、伊朗列為敵人［51］；2019年12月，DARPA發(fā)布《保障國家安全的突破性技術(shù)和新能力》2019年戰(zhàn)略框架文件，將網(wǎng)絡(luò)威懾與防御列為捍衛(wèi)國土安全方面的重點關(guān)注內(nèi)容，明確將重點關(guān)注網(wǎng)絡(luò)空間可視化技術(shù)、針對惡意網(wǎng)絡(luò)行為的增強歸因、檢測并抵御網(wǎng)絡(luò)攻擊的自動化工具開發(fā)等［52］；在此同時，美國國家科學技術(shù)委員會（National Science&Technology Council，NSTC）發(fā)布了最新版本的《聯(lián)邦網(wǎng)絡(luò)空間安全研發(fā)戰(zhàn)略計劃》，確定網(wǎng)絡(luò)安全研發(fā)投入的總體新方向包括網(wǎng)絡(luò)空間安全對用戶的影響、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)全面實時維護和管理、網(wǎng)絡(luò)有效響應(yīng)，并點明人工智能、量子信息科學、可信的分布式數(shù)字基礎(chǔ)設(shè)施、隱私、安全硬件和軟件、教育和勞動力發(fā)展6個優(yōu)先重點研發(fā)領(lǐng)域［53］。

歐盟在網(wǎng)絡(luò)安全領(lǐng)域具有顯著的優(yōu)勢，網(wǎng)絡(luò)安全指數(shù)全球排名前20的國家有18個來自歐洲，這種優(yōu)勢得益于公民對網(wǎng)絡(luò)安全和隱私領(lǐng)域的關(guān)心以及充滿活力的網(wǎng)絡(luò)安全市場。據(jù)歐盟在2019年9月發(fā)布的《建設(shè)強大的網(wǎng)絡(luò)安全》手冊介紹，歐洲的網(wǎng)絡(luò)安全市場達到1300億歐元，共有6萬余家網(wǎng)絡(luò)安全企業(yè)、660余家網(wǎng)絡(luò)安全專業(yè)機構(gòu)，網(wǎng)絡(luò)安全、信任和隱私是歐洲數(shù)字單一市場繁榮的基礎(chǔ)［54］。歐盟委員會在2019年12月發(fā)布《歐盟網(wǎng)絡(luò)安全分類》指南提案，對歐盟的網(wǎng)絡(luò)安全術(shù)語的概念及分類、網(wǎng)絡(luò)安全環(huán)境、應(yīng)用領(lǐng)域及相關(guān)研究進行了清晰的定義，目標是幫助歐盟發(fā)展網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)和保持產(chǎn)業(yè)競爭力［55］。

日本對網(wǎng)絡(luò)安全領(lǐng)域的投入也急劇增長，2019財年為網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域相關(guān)的國防預(yù)算分配了180億日元，與2018財年相比增幅高達64%。

加拿大于2018年6月更新了其《國家網(wǎng)絡(luò)安全戰(zhàn)略》［56］，預(yù)計未來五年將投入5.077億加元推進該戰(zhàn)略的實施。

愛爾蘭2019年12月發(fā)布的《2019—2024年國家網(wǎng)絡(luò)安全戰(zhàn)略》提出，在2019—2024年期間，愛爾蘭政府將實施一系列系統(tǒng)性措施來保護國家安全、發(fā)展網(wǎng)絡(luò)安全部門、深化互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的國際參與［57］。

當前，全球性網(wǎng)絡(luò)威脅正在加劇，各類網(wǎng)絡(luò)攻擊事件頻發(fā)，國家級黑客組織入局的網(wǎng)絡(luò)攻擊被視為最大的網(wǎng)絡(luò)威脅。要保護關(guān)鍵基礎(chǔ)架構(gòu)免受嚴重的網(wǎng)絡(luò)威脅，就必須要持續(xù)提高關(guān)鍵基礎(chǔ)架構(gòu)和公共服務(wù)中的網(wǎng)絡(luò)彈性，并進行廣泛的改革。為此，美國、歐盟和俄羅斯等均開展了網(wǎng)絡(luò)安全相關(guān)的模擬和演練。2019年10月，美國陸軍舉行的“網(wǎng)絡(luò)閃電戰(zhàn)”與日本地面部隊舉行的“東方盾”兩場網(wǎng)絡(luò)演習進行了融合，前者專注于防御性的網(wǎng)絡(luò)戰(zhàn)，后者專注于電子戰(zhàn)、致命火力和作戰(zhàn)計劃的整合。演習的目的在于測試新設(shè)備、新興技術(shù)、戰(zhàn)術(shù)和程序的環(huán)境，將非致命行動與實時戰(zhàn)爭模擬聯(lián)系起來［58］。同時期，歐洲網(wǎng)絡(luò)犯罪中心（European Cyber Crime Center，EC3）也組織了一場名為CyLEEx19的網(wǎng)絡(luò)演習，在模擬環(huán)境中測試了歐盟執(zhí)法緊急響應(yīng)協(xié)議，模擬了一場影響整個歐洲及其它地區(qū)公共和私營部門的惡意網(wǎng)絡(luò)活動，包括濫用IT資源、對系統(tǒng)的未授權(quán)訪問、漏洞利用、分布式拒絕服務(wù)和惡意軟件感染等［59］。2019年12月23日，俄羅斯成功完成首次國家級防“斷網(wǎng)”演習，實現(xiàn)了在無法訪問全球系統(tǒng)和外部互聯(lián)網(wǎng)的情況下國家互聯(lián)網(wǎng)仍能正常運轉(zhuǎn)，此次演習對通信穩(wěn)定性、蜂窩通信安全性、個人數(shù)據(jù)安全性、攔截流量以及物聯(lián)網(wǎng)安全性等重點問題進行了綜合演練［60］。

2.5 未來通信：5G及6G技術(shù)引導(dǎo)的人類社會全面變革

新一代移動通信技術(shù)（5G技術(shù)及未來的6G技術(shù)）將革命性地提高通信傳輸速度，加速推動人類社會進入全面互聯(lián)互通的智能化時代。未來的智慧城市、自動駕駛車輛、智能制造業(yè)乃至現(xiàn)代農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域都將依賴5G乃至6G技術(shù)。5G有望成為下一次工業(yè)革命中至關(guān)重要的革新性技術(shù)，為經(jīng)濟發(fā)展和國家競爭力帶來巨大助力，甚至促進某些軍事應(yīng)用的革新。2019年底到2020年，越來越多的國家開啟5G的正式商用，未來十年，5G服務(wù)將全面覆蓋通信網(wǎng)絡(luò)。

新美國安全中心（Center for a New American Security，CNAS）在2019年11月發(fā)布的《保障美國5G未來：美國政策面臨的競爭挑戰(zhàn)和思考》報告中指出，美國5G發(fā)展與中國相比可能處于弱勢，并建議重新制定5G領(lǐng)域的競爭策略，將5G技術(shù)作為中美在第四次工業(yè)革命中的基礎(chǔ)性競爭力［61］。美國國防部在2018年12月和2019年12月總計發(fā)布了4個5G技術(shù)提案，包括智能倉庫和資產(chǎn)管理、5G動態(tài)頻譜共享、增強現(xiàn)實/虛擬現(xiàn)實和5G智能倉庫網(wǎng)絡(luò)，以便更好地利用高速無線網(wǎng)絡(luò)［62］。

韓國科學技術(shù)信息通信部（Ministry of Science and ICT，MSIT）在 2019年 7月發(fā)布《5G+ICT研發(fā)技術(shù)路線圖（2019—2026）》，將5G網(wǎng)絡(luò)設(shè)備作為十大核心產(chǎn)業(yè)之一，并通過5G的發(fā)展支撐其他九大核心產(chǎn)業(yè)發(fā)展，包括：下一代智能手機、虛擬現(xiàn)實與增強現(xiàn)實設(shè)備、可穿戴設(shè)備、智能監(jiān)控、無人機、機器人、車聯(lián)網(wǎng)通信、信息安全、邊緣計算等，指明了韓國未來以5G為核心的ICT研發(fā)投入方向［63］。

日本在2020年1月推出了到2030年實現(xiàn)6G技術(shù)的綜合戰(zhàn)略，目標是用10年時間，改變5G研發(fā)上不占優(yōu)勢的現(xiàn)狀并在6G上實現(xiàn)反超［64］。

未來太空互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展也將把深空變成人類信息傳輸?shù)淖杂山纾?G時代的太空互聯(lián)網(wǎng)將與地面5G網(wǎng)絡(luò)融合，構(gòu)成天地一張網(wǎng)，由此帶來大量新應(yīng)用場景與需求，也為運營服務(wù)及設(shè)備制造等行業(yè)帶來發(fā)展新機遇。美國在太空互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域起步較早，2019年3月，美國商業(yè)航天公司One-Web成功發(fā)射了6顆互聯(lián)網(wǎng)衛(wèi)星；2019年5月，美國SpaceX公司成功將首批60顆星座衛(wèi)星送入太空，預(yù)計總計發(fā)射3.2萬顆星座衛(wèi)星的“星鏈計劃”正式啟動并得到美國聯(lián)邦政府通訊委員會（Federal Communications Commission，F(xiàn)CC）批準，截至2020年2月16日，該計劃已完成5次發(fā)射、300顆星座衛(wèi)星的組網(wǎng)；2019年6月，美國國家航空航天局等在近地軌道部署全球最大芯片級微型衛(wèi)星群ChipSats，由105顆郵票大小衛(wèi)星組成。此外，亞馬遜“柯伊伯項目”太空互聯(lián)網(wǎng)計劃準備把3236顆衛(wèi)星發(fā)射入軌，為全球提供低延遲、高速度的太空互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)。歐洲航天局（European Space Agency，ESA）將開發(fā)用于泛歐洲量子通信基礎(chǔ)設(shè)施的衛(wèi)星系統(tǒng)，并在2019年4月與歐盟委員會簽訂《歐洲量子通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)協(xié)議》。加拿大通信衛(wèi)星公司Telesat也計劃發(fā)射298顆衛(wèi)星來組成覆蓋加拿大以及全球的太空互聯(lián)網(wǎng)。

2.6 健康與生命科學：人類健康的終極科學

在全球人口老齡化日益嚴重的大背景下，隨著生物醫(yī)學、信息和大數(shù)據(jù)技術(shù)的迅猛發(fā)展，健康與生命科學正在發(fā)生革命性改變，全球生命健康科技供給與產(chǎn)品市場正處于重組階段。

美國高度重視生命科學與醫(yī)藥研究，圍繞與人類疾病和健康相關(guān)的前沿領(lǐng)域，積極制定精準醫(yī)學、個性化醫(yī)療、基因組醫(yī)學、移動醫(yī)療與癌癥診療等重大科技規(guī)劃。例如，2013年啟動“腦科學研究計劃”，美國國立衛(wèi)生研究院（National Institutes of Health，NIH）、DARPA、NSF等機構(gòu)持續(xù)性給予了資金支持；2015年啟動精準醫(yī)療計劃新項目，為臨床治療提供新工具、新思路和最適療法，引領(lǐng)醫(yī)療研究新模式；2016年白宮科技政策辦公室（White House Office of Science and Technology Policy，OSTP）啟動“國家微生物組計劃”，旨在加深對微生物組的認識，推動微生物組研究成果在健康保健、食品生產(chǎn)及環(huán)境恢復(fù)等領(lǐng)域的應(yīng)用；2018年7月，美國食品藥品監(jiān)督管理局（U.S.Food and Drug Administration，F(xiàn)DA）發(fā)布“生物類似藥行動計劃”（Biosimilar Action Plan，BAP），旨在提高生物類似藥市場的競爭力，降低醫(yī)療成本［65］。此外，美國還啟動了諸如國家阿爾茨海默癥計劃、癌癥“登月計劃”等當前人類高度關(guān)心疾病診療的相關(guān)研究計劃。

英國將發(fā)展健康產(chǎn)業(yè)作為脫歐后提振經(jīng)濟的重要戰(zhàn)略舉措，2018年12月發(fā)布了第二輪《產(chǎn)業(yè)戰(zhàn)略：生命科學部門協(xié)定》［66］，提出建設(shè)世界領(lǐng)先的健康保護體系、支持數(shù)字病理學和放射學計劃、支持建設(shè)區(qū)域數(shù)字創(chuàng)新中心網(wǎng)絡(luò)、提供專家臨床研究數(shù)據(jù)服務(wù)，并推動數(shù)據(jù)分析和共享。近年來陸續(xù)推出關(guān)于促進合成生物學發(fā)展的白皮書和路線圖，從基礎(chǔ)研究到技術(shù)開發(fā)再到產(chǎn)業(yè)進行了總體布局。2012年7月，英國發(fā)布《合成生物學路線圖》，其目標就是催生英國的合成生物學部門。2016年2月，又發(fā)布《生物經(jīng)濟的生物設(shè)計——合成生物學戰(zhàn)略計劃2016》報告，確定加速英國合成生物學基礎(chǔ)研究能力的商業(yè)化，目標是在2030年前促進英國合成生物學市場規(guī)模擴大至100億英鎊。英國自2000年開始研究微生物耐藥性問題，繼2013年首個戰(zhàn)略計劃后，又于2019年1月推出新的《解決微生物耐藥性2019—2024》5年計劃，希望在2040年之前攻克微生物耐藥性問題［67］。

德國在2019年1月啟動“國家抗癌十年”計劃，目標是加強癌癥預(yù)防，增強癌癥早期診斷、創(chuàng)新治療方法等方面的研究，鞏固德國癌癥研究的全球領(lǐng)先地位［68］。

日本科學技術(shù)振興機構(gòu)（Japan Science and Technology Agency，JST）研究開發(fā)戰(zhàn)略中心（Center for Research and Development Strategy，CRDS）于2016年4月發(fā)布《人類微生物組研究的整合推廣：生命科學與醫(yī)療保健的新發(fā)展》報告，提出創(chuàng)造新型醫(yī)療保健與醫(yī)藥技術(shù)，加深人們對生命與疾病的理解。

韓國將生命健康列為與非存儲器半導(dǎo)體、未來汽車同等地位的支撐未來經(jīng)濟發(fā)展的三大主力產(chǎn)業(yè)，并為之打造產(chǎn)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)。2019年5月，韓國發(fā)布《生物健康產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新戰(zhàn)略》，希望通過創(chuàng)新政策激勵與加大投資力度，提升韓國在生命健康領(lǐng)域的競爭地位［69］。

俄羅斯2019年4月出臺《2019—2027年俄羅斯聯(lián)邦基因技術(shù)發(fā)展計劃》，計劃總投入1.75億美元新建65個世界一流實驗室和開展37個領(lǐng)域的基因技術(shù)研發(fā)［70］。

澳大利亞在2019年7月發(fā)布《澳大利亞營養(yǎng)科學十年計劃》，支持開展膳食選擇、營養(yǎng)機制、精準營養(yǎng)等研究及教育培訓［71］。為了促進干細胞療法研發(fā)和臨床實踐，澳大利亞在2019年10月發(fā)布《干細胞治療使命路線圖》及相應(yīng)研究計劃，計劃在未來10年投入1.5億澳元支持重點項目研發(fā)、臨床實踐與商業(yè)化，促進人才培養(yǎng)，強化基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，加強倫理研究等［72］。

2.7 現(xiàn)代農(nóng)業(yè)與食品科技：人口安全命脈科技

食品與農(nóng)業(yè)是人類社會的生存之本，其發(fā)展直接關(guān)乎民生大計。隨著全球人口的持續(xù)增長，全球農(nóng)業(yè)與食品發(fā)展將迎來前所未有的巨大挑戰(zhàn)，要依托關(guān)鍵核心技術(shù)的創(chuàng)新潛能，在2030—2050年建設(shè)可持續(xù)、營養(yǎng)和健康的食品與農(nóng)業(yè)系統(tǒng)。

美國是農(nóng)業(yè)強國，在保持全球競爭優(yōu)勢的前提下，仍然積極謀劃未來發(fā)展戰(zhàn)略。例如，2018年7月，美國在發(fā)布的“2020財年行政機構(gòu)研發(fā)預(yù)算優(yōu)先事項”備忘錄中［73］，將農(nóng)業(yè)列入八大研發(fā)優(yōu)先領(lǐng)域之一，并優(yōu)先發(fā)展精準農(nóng)業(yè)、水產(chǎn)養(yǎng)殖技術(shù)和基因編輯技術(shù)。同月，美國國家科學院發(fā)布的《至2030年推動農(nóng)業(yè)與食品研究的科學突破》戰(zhàn)略報告［74］指出，種植業(yè)、畜牧業(yè)、食品科技、土壤科學、農(nóng)業(yè)水分高效利用、數(shù)據(jù)科學和系統(tǒng)科學是未來十年最有前景的7個農(nóng)業(yè)相關(guān)研究方向。2018年12月，美國發(fā)布全新的《2018年農(nóng)業(yè)提升法案》［75］，重點強調(diào)了支持營養(yǎng)項目、農(nóng)業(yè)補貼、資源保護和農(nóng)產(chǎn)品貿(mào)易等。美國農(nóng)業(yè)部農(nóng)業(yè)研究服務(wù)署（United States Department of Agriculture，Agricultural Research Service，USDA-ARS）也發(fā)布《2018—2022年植物遺傳資源、基因組學和遺傳改良行動計劃》，其核心任務(wù)是利用植物的遺傳潛力來幫助美國農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)型，促進美國成為全球植物遺傳資源、基因組學和基因改良方面的領(lǐng)導(dǎo)者這一戰(zhàn)略愿景的實現(xiàn)。此外，在美國農(nóng)業(yè)部發(fā)布的《2018—2020戰(zhàn)略計劃：農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)型》中，確定了食品營養(yǎng)安全與質(zhì)量、可持續(xù)農(nóng)業(yè)、作物生產(chǎn)與保護、動物生產(chǎn)與保護四大目標［76］。美國的戰(zhàn)略先行政策保證其農(nóng)業(yè)領(lǐng)域形成了系統(tǒng)的科學決策體系，農(nóng)業(yè)科技政策與制度也在不斷優(yōu)化，促進了農(nóng)業(yè)科研成果轉(zhuǎn)化，激發(fā)了美國私人部門在農(nóng)業(yè)和食品加工領(lǐng)域投入的持續(xù)增加［77］。在此背景下，由傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)巨頭公司演變而來的農(nóng)業(yè)生物技術(shù)公司，通過向其他國家輸出農(nóng)業(yè)生物技術(shù)產(chǎn)品而實現(xiàn)了美國在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的全球壟斷地位，成就了美國農(nóng)業(yè)發(fā)展的全球化特點。

歐盟在面向未來的研究創(chuàng)新戰(zhàn)略中特別重視食品安全與健康、土壤可持續(xù)發(fā)展、農(nóng)業(yè)和農(nóng)村地區(qū)數(shù)字化等問題。2018年6月，歐盟在發(fā)布的《建立氣候智能型可持續(xù)食品體系、打造健康歐洲的議程》報告中重點關(guān)注飲食多樣化、健康飲食與食品安全體系等議題；2018年10月，歐盟發(fā)布《歐洲可持續(xù)發(fā)展生物經(jīng)濟：加強經(jīng)濟、社會和環(huán)境之間的聯(lián)系》［78］，旨在發(fā)展為歐洲社會、環(huán)境和經(jīng)濟服務(wù)的可持續(xù)和循環(huán)型生物經(jīng)濟；歐盟在2019年開展“智慧生態(tài)社會鄉(xiāng)村”試點項目，首次詮釋了“智慧鄉(xiāng)村”的概念，并致力于為“智慧鄉(xiāng)村”提供良好的實踐措施和研究案例；2019年4月，24個歐洲國家簽署了關(guān)于“歐洲農(nóng)業(yè)和農(nóng)村地區(qū)的智能和可持續(xù)數(shù)字未來”的合作宣言［79］，旨在加速歐盟農(nóng)業(yè)部門和農(nóng)村地區(qū)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型，盡可能吸引年輕一代加入農(nóng)業(yè)和農(nóng)村商業(yè)中，以期建立全歐洲農(nóng)業(yè)食品部門的創(chuàng)新基礎(chǔ)設(shè)施和歐洲數(shù)據(jù)空間。

加拿大在2019年2月宣布實施新農(nóng)業(yè)戰(zhàn)略優(yōu)先資助計劃，主要聚焦新技術(shù)、環(huán)境可持續(xù)性、戰(zhàn)略發(fā)展、能力建設(shè)以及新出現(xiàn)的問題等方面，目的是促進農(nóng)業(yè)部門解決新出現(xiàn)問題和利用機遇的能力。例如，潛在項目涉及人工智能技術(shù)、評估未來勞動力和技能需求的工具、生物能源作物、環(huán)境可持續(xù)的農(nóng)業(yè)技術(shù)和幫助行業(yè)適應(yīng)消費者偏好變化的策略等。

農(nóng)作物一直都在地方性市場上有限地流通，是國民經(jīng)濟安全的保證，現(xiàn)在農(nóng)作物將成為美歐等生物技術(shù)公司的財產(chǎn)［80］。作為農(nóng)業(yè)大國的阿根廷和巴西等在農(nóng)作物品種研發(fā)與市場推廣等方面的能力都較為落后，過于依賴美國的農(nóng)業(yè)生物技術(shù)，故農(nóng)業(yè)發(fā)展已經(jīng)徹底淪為被美國控制的附庸產(chǎn)業(yè)。以農(nóng)作物轉(zhuǎn)基因技術(shù)為例，阿根廷和巴西主要農(nóng)作物是大豆、玉米、棉花、小麥等，但70%以上農(nóng)作物品種的專利權(quán)外流，巴西99%以上、阿根廷96%以上的轉(zhuǎn)基因技術(shù)專利都屬于外國企業(yè)［81］。中國要穩(wěn)定可持續(xù)地解決好14億人口的吃飯問題，必須在農(nóng)業(yè)發(fā)展上有清晰的國家長期戰(zhàn)略，把農(nóng)業(yè)發(fā)展的主動權(quán)、主導(dǎo)權(quán)牢牢掌握在自己手中。

2.8 納米科技和新材料新制造：高端制造產(chǎn)業(yè)的關(guān)鍵基石

納米技術(shù)對國家安全和經(jīng)濟發(fā)展等意義重大，在航空航天、交通、電子產(chǎn)品、能源、農(nóng)業(yè)、醫(yī)藥等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。近年來，機器學習等新技術(shù)越來越多地被用于材料制造領(lǐng)域，新工藝不斷改進，新材料不斷涌現(xiàn)，器件制造業(yè)不斷取得突破。

美國2001年開始實施美國國家納米技術(shù)計劃（National Nanotechnology Initiative，NNI），在近二十年的發(fā)展中，不斷更新其發(fā)展目標和資助重點，致力于在納米尺度上理解物質(zhì)［82］。美國國家標準與技術(shù)研究院、國防部、國家自然科學基金、國家衛(wèi)生研究院、能源部、美國國家航空航天局、農(nóng)業(yè)部等20多個部門和獨立機構(gòu)參與其中，累計投資超過290億美元，其中2020財年預(yù)算總額超過14億美元，重點資助以下領(lǐng)域的研發(fā)：納米技術(shù)基礎(chǔ)研究及重大難題，納米技術(shù)驅(qū)動的應(yīng)用程序、設(shè)備和系統(tǒng)，基礎(chǔ)設(shè)施和儀器，環(huán)境、健康與安全問題等［83］。美國把材料研發(fā)放在至關(guān)重要的位置，部署了“材料基因組計劃”，并通過建設(shè)制造業(yè)創(chuàng)新研究所、材料創(chuàng)新平臺、能源材料網(wǎng)絡(luò)等舉措，積極推動材料科學技術(shù)的發(fā)展。2011年出臺的“先進制造伙伴計劃”、2012年發(fā)布的“國家制造業(yè)創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)（NNMI）計劃”（后改名為“制造業(yè)美國”（Manufacturing USA）），大力推進了制造業(yè)創(chuàng)新研究中心建設(shè)。

歐盟通過穩(wěn)定、持續(xù)的科研計劃支持材料領(lǐng)域前沿研究和產(chǎn)業(yè)化開發(fā)，聚焦前沿技術(shù)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)化問題，推動材料領(lǐng)域融合發(fā)展；利用“地平線2020”計劃布局材料高通量計算、材料高通量制備與表征、專用數(shù)據(jù)庫及其平臺建設(shè)［84］。2018年發(fā)布的“地平線歐洲”計劃也將先進材料和納米技術(shù)作為六大關(guān)鍵使能技術(shù)之一，重點設(shè)計具有新特性和功能的材料，包括生物材料、納米材料、二維材料、智能材料等［14］。

日本2018年6月發(fā)布的《納米技術(shù)和材料科學技術(shù)研發(fā)戰(zhàn)略（草案）》［85］指出，納米和材料領(lǐng)域可能會利用人工智能、物聯(lián)網(wǎng)和大數(shù)據(jù)技術(shù)來加速新材料開發(fā)，其發(fā)展將影響未來社會的形態(tài)，帶來社會性變革。

此外，隨著3D打印被越來越多行業(yè)采用，增加了時間元素的4D打印開始進入人們的視野。4D打印利用的是納米工程的先進物理或生物材料，通過幾何結(jié)構(gòu)設(shè)計、智能材料分布設(shè)計來制備可調(diào)節(jié)形狀、特性或功能的可控變形結(jié)構(gòu)［86］。4D打印技術(shù)最早源于美國麻省理工學院，鑒于其潛在應(yīng)用價值巨大，科技強國無不高度重視其在軍事、醫(yī)學、生活等領(lǐng)域的應(yīng)用。例如，美國軍方研制出了輕薄小巧的防彈衣等軍事裝備；美國國家航空航天局在2017年研發(fā)出用于外太空保護航天器的先進纖維材料［87］；美國和意大利研究人員合作研制出一種具有極強組織黏附力、微創(chuàng)、無痛且易于使用的微針［88］。

2.9 空間科技：認知宇宙深空奧秘

伴隨著引力波、高能天體物理粒子等研究的不斷突破，人類觀察與認知宇宙的視野越來越寬，空間觀測的精確性和實時性不斷提高。全球普遍預(yù)期隨著空間科技的進步，航天產(chǎn)業(yè)的規(guī)模將顯著增長，為此全球眾多國家均啟動或加強了在航天領(lǐng)域的戰(zhàn)略布局。

美國作為第一個登上月球的國家，對航空航天方面尤為注重。2017年6月，美國重啟國家空間委員會，積極謀劃和制定未來太空發(fā)展的目標和途徑，為美國在太空的未來提供保障；2018年3月，美國發(fā)布《國家空間戰(zhàn)略》，闡述維護美國在空間領(lǐng)域核心利益的戰(zhàn)略目標和舉措［89］；2019年3月，NASA公布2020財年預(yù)算目標，其中包括107億美元的探測活動費用，用于將宇航員送至月球或更遠的星球［90］；2019年3月，美國提出“阿特米斯”（Artemis）載人探月計劃，明確五年內(nèi)重返月球；2019年5月，NASA發(fā)布《前往月球：NASA月球探索戰(zhàn)略規(guī)劃》，披露“Artemis計劃”框架；2019年8月，白宮發(fā)布《2021財年行政研究和發(fā)展預(yù)算的優(yōu)先事項》備忘錄，提出在2024年前將宇航員送上月球，并將月球作為未來人類火星任務(wù)的試驗場［91］；2019年 9月，NASA發(fā)布2019版《金星探索路線圖》，確定未來金星探索使用軌道器、探測器、高空平臺、著陸器等多種任務(wù)框架［92］。

歐洲天體粒子物理聯(lián)盟（Astroparticle Physics European Consortium，APPEC）于 2017年 11月第三次發(fā)布《歐洲天體粒子物理戰(zhàn)略 2017—2026》［93］，確定 10年研究目標，包括：高能 γ射線、高能中微子、高能宇宙射線、引力波、暗物質(zhì)、中微子的質(zhì)量和性質(zhì)、中微子混合和質(zhì)量等級、宇宙微波背景、暗能量、天體粒子理論、探測器研發(fā)、計算和數(shù)據(jù)策略、基礎(chǔ)設(shè)施等。2019年6月，歐洲空間局（European Space Agency，ESA）提出“宇宙憧憬”計劃（Cosmic Vision），準備投入1.5億歐元，以期在2028年完成發(fā)射“彗星攔截器”（Comet Interceptor）任務(wù)，這將成為首個探訪真正原始“新”彗星或其他首次進入內(nèi)太陽系的星際天體的航天器，從而更好地了解彗星的多樣性及其演化過程［94］。2019年10月，ESA發(fā)布《ESA技術(shù)戰(zhàn)略》報告，提出到2023年實現(xiàn)航天器建造速度提高30%、每一代產(chǎn)品的成本效率提高一個數(shù)量級、創(chuàng)新技術(shù)的開發(fā)和應(yīng)用速度提高30%、到2030年減少產(chǎn)生空間碎片等四大目標［95］。

英國在2015年12月發(fā)布其首部《國家航天政策》，旨在使英國成為歐洲商業(yè)航天及相關(guān)空間領(lǐng)域技術(shù)的中心，同時在世界航天市場中占據(jù)更大份額［96］。2018年12月，英國又出臺《產(chǎn)業(yè)戰(zhàn)略——航空航天政策》，提出要強化政產(chǎn)合作、開發(fā)新技術(shù)、培育人才成長環(huán)境、支持中小企業(yè)發(fā)展等舉措［97］，幫助提升英國的航空航天競爭力。

日本在2017年12月修訂《宇宙基本計劃》實施進度表，指出日本將參與美國近月空間站計劃，通過國際合作開展月面著落與探索活動。并且為解決航天人才不足、人才流動性低等問題，在2018年發(fā)布《促進航天產(chǎn)業(yè)人才培養(yǎng)》文件［98］，助力航空產(chǎn)業(yè)培養(yǎng)和人才儲備。

韓國在2018年發(fā)布《第三次宇宙開發(fā)振興基本計劃（2018—2022）》［99］，著力發(fā)展自主火箭技術(shù)、自主探月項目和衛(wèi)星定位系統(tǒng)。

一些傳統(tǒng)上的航天弱國、小國，也開始奮力躋身深空探測國家之列。以色列2019年2月發(fā)射“初始號”（Beresheet）月球探測器，2019年4月軟著陸失敗墜毀。印度空間研究組織（Indian Space Research Organisation，ISRO）在2019年6月宣布，作為計劃于2022年實施的印度首次載人航天任務(wù)“宇宙飛船”計劃（Gaganyaan）的延伸，將在2030年前研制并發(fā)射印度空間站［100］。印度2019年7月發(fā)射“月船2號”（Chandrayaan-2），計劃在月球南極著陸，但2019年9月失聯(lián)、12月確認墜毀。

新興空間國家不斷涌現(xiàn)，越來越多的國家表現(xiàn)出深入認知宇宙的興趣與意愿。一些創(chuàng)新型國家和發(fā)展中國家也紛紛創(chuàng)建空間機構(gòu)，包括土耳其［101］、盧森堡［102］、澳大利亞［103］、阿聯(lián)酋［104］、菲律賓［105］、墨西哥［106］和南非［107］等。此外，11個阿拉伯國家在2019年3月聯(lián)合成立了阿拉伯國家太空合作組織，將聯(lián)合研制一顆用于觀測土壤、氣候和環(huán)境的人造衛(wèi)星［108］。

2.10 科學與技術(shù)大數(shù)據(jù)：新范式科學與技術(shù)發(fā)現(xiàn)的戰(zhàn)略生產(chǎn)資料

科學與技術(shù)大數(shù)據(jù)是科學與技術(shù)領(lǐng)域高速膨脹式增加的海量數(shù)據(jù)資源，是科技領(lǐng)域又一次變革的戰(zhàn)略生產(chǎn)資料，正在廣泛滲透到人類社會的各個方面，成為一個重塑世界格局、創(chuàng)造人類未來的主導(dǎo)力量［109］。科學與技術(shù)大數(shù)據(jù)引起了社會各界的高度關(guān)注，通常認為掌握了大數(shù)據(jù)核心技術(shù)就掌握了信息“制權(quán)”，系統(tǒng)分析這些源源不斷的大數(shù)據(jù)，可驅(qū)動對科學新規(guī)律的認識和科學新現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)?？茖W與技術(shù)大數(shù)據(jù)正在成為科學發(fā)現(xiàn)的新型驅(qū)動力，未來新科技革命的策源地必將是那些能掌握最完整、最系統(tǒng)、最準確的大數(shù)據(jù)，并且具有最快、最好的數(shù)據(jù)分析能力，最能有效利用數(shù)據(jù)的國家。

美國在2012年3月啟動“大數(shù)據(jù)研發(fā)計劃”，致力于提高從海量數(shù)據(jù)中提取知識和觀點的能力，以加速科學發(fā)現(xiàn)；2014年10月，美國網(wǎng)絡(luò)與信息技術(shù)研發(fā)計劃（Networking and Information Technology Research and Development，NITRD）發(fā)布《國家大數(shù)據(jù)研發(fā)計劃（草案）》；2016年5月美國再次發(fā)布《聯(lián)邦大數(shù)據(jù)研發(fā)戰(zhàn)略計劃》，其目的是為在數(shù)據(jù)科學、數(shù)據(jù)密集型應(yīng)用、大規(guī)模數(shù)據(jù)管理與分析領(lǐng)域開展和主持各項研發(fā)工作的各聯(lián)邦機構(gòu)提供一套相互關(guān)聯(lián)的大數(shù)據(jù)研發(fā)戰(zhàn)略，維持美國在數(shù)據(jù)科學和創(chuàng)新領(lǐng)域的競爭力；2019年12月，美國管理和預(yù)算辦公室（Office of Management and Budget，OMB）發(fā)布《聯(lián)邦數(shù)據(jù)戰(zhàn)略與2020年行動計劃》，其核心目標就是對數(shù)據(jù)的關(guān)注由技術(shù)轉(zhuǎn)向資產(chǎn)，將數(shù)據(jù)作為戰(zhàn)略資源開發(fā)［110］。

歐盟在2014年10月建立大數(shù)據(jù)價值公私合作伙伴關(guān)系（Big Data Value PPP，BDV PPP），促進大數(shù)據(jù)研究與創(chuàng)新及相關(guān)社區(qū)建設(shè)，為繁榮歐洲的數(shù)據(jù)驅(qū)動型經(jīng)濟奠定基礎(chǔ)?！暗仄骄€2020”計劃預(yù)計在2016—2020年向BDV PPP投資5億歐元，而私營行業(yè)合作伙伴的投資將超過20億歐元。歐盟提出了全球資產(chǎn)這一新理念，將科研數(shù)據(jù)視為全球資產(chǎn)，啟動了“數(shù)據(jù)價值鏈戰(zhàn)略計劃”（European Big Data Value Strategic Research Innovation Agenda），極大地增強了高質(zhì)量數(shù)據(jù)的廣泛可獲取性，實現(xiàn)了歐盟內(nèi)數(shù)據(jù)的自由流動性［111］。繼2014年發(fā)布《數(shù)據(jù)驅(qū)動經(jīng)濟戰(zhàn)略》、2017年發(fā)布《打造歐洲數(shù)據(jù)經(jīng)濟》報告后，歐盟持續(xù)推進數(shù)據(jù)戰(zhàn)略。2020年2月，歐盟委員會發(fā)布《歐洲數(shù)據(jù)戰(zhàn)略》，其長期愿景是致力于建立單一的歐洲數(shù)據(jù)空間，投資下一代技術(shù)、基礎(chǔ)設(shè)施和技能，支持創(chuàng)建歐洲數(shù)據(jù)池，建設(shè)數(shù)據(jù)驅(qū)動的生態(tài)系統(tǒng)［112］。

日本在2013年6月公布《創(chuàng)建最尖端IT國家宣言》，闡述了2013—2020年以發(fā)展開放公共數(shù)據(jù)和大數(shù)據(jù)為核心的日本新IT國家戰(zhàn)略。日本大數(shù)據(jù)戰(zhàn)略以務(wù)實的應(yīng)用開發(fā)為主，尤其是與能源、交通、醫(yī)療、農(nóng)業(yè)等傳統(tǒng)行業(yè)相關(guān)的大數(shù)據(jù)應(yīng)用開發(fā)。

隨著生物醫(yī)學工具和技術(shù)的迅速發(fā)展，研究人員正在不斷收集和分析數(shù)量持續(xù)增加的生物醫(yī)學大數(shù)據(jù)，若能從這些科學大數(shù)據(jù)中提取有用的知識，將對研究人員理解健康和疾病的關(guān)鍵制約因素產(chǎn)生深遠影響。NIH推出“從大數(shù)據(jù)到知識計劃”（Big Data to Knowledge，BD2K），支持研發(fā)創(chuàng)新和顛覆性方法和工具，目的在于加速大數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)科學在生物醫(yī)學研究中的應(yīng)用。目前，BD2K計劃已經(jīng)解決了缺乏適用性工具、數(shù)據(jù)訪問性不佳、生物醫(yī)學數(shù)據(jù)利用率不高等關(guān)鍵問題，實現(xiàn)了生物醫(yī)學大數(shù)據(jù)廣泛使用的階段性目標［113］。

3 重視部署經(jīng)濟社會可持續(xù)發(fā)展領(lǐng)域的科技創(chuàng)新

從1980年代開始，可持續(xù)發(fā)展逐漸成為全球人類的共同追求，但由于各國之間的相關(guān)利弊博弈，人類的可持續(xù)發(fā)展事業(yè)道路曲折。2015年，聯(lián)合國提出17項可持續(xù)發(fā)展目標，致力于通過協(xié)同行動，在2030年前解決社會、經(jīng)濟和環(huán)境的發(fā)展問題，進而使全球走上可持續(xù)發(fā)展道路。科技強國在可持續(xù)發(fā)展領(lǐng)域的戰(zhàn)略布局體現(xiàn)出以下幾個特點。

3.1 地球生態(tài)環(huán)境與海洋科技：保護人類家園

地球生態(tài)環(huán)境與海洋科技的穩(wěn)定發(fā)展是保護人類唯一家園的守護科技。人類只有一個家園，良好的生態(tài)環(huán)境是人類生存與發(fā)展的基礎(chǔ)，環(huán)境保護和生態(tài)恢復(fù)是人類實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的必經(jīng)之路。從20世紀60年代起，生態(tài)環(huán)境與海洋領(lǐng)域的科技進展有力地深化了人類對地球自然環(huán)境的認識。但人類保護地球生態(tài)與應(yīng)對氣候環(huán)境變化的步伐，遠遠趕不上地球生態(tài)破壞與氣候環(huán)境惡化的步伐。

NSF與國家科學研究委員會（National Research Council，NRC）在 2015年發(fā)布的《海洋變化：2015—2025年海洋科學10年計劃》中，明確將海洋酸化、北極、墨西哥灣和海洋可再生能源研究作為美國海洋研究的新方向［114］。2018年11月，NSTC發(fā)布《美國國家海洋科技發(fā)展：未來十年愿景》報告，確定了2018—2028年間海洋科技發(fā)展機遇與優(yōu)先戰(zhàn)略，重視對海洋的認知、海洋經(jīng)濟、海上安全、海洋生態(tài)健康、沿海人口與設(shè)施保護［115］。

歐洲國家早已開始重視制定低碳轉(zhuǎn)型的戰(zhàn)略規(guī)劃，發(fā)展氣候友好型經(jīng)濟。2016年4月，歐盟發(fā)布《歐盟北極政策建議》報告，提出歐盟在北極優(yōu)先開展應(yīng)對氣候變化和保護北極環(huán)境、促進北極地區(qū)的可持續(xù)發(fā)展、開展北極事務(wù)國際合作等三大重要事項［116］。歐盟于2017年4月通過《自然、人類和經(jīng)濟行動計劃》，致力于幫助歐盟各地保護生物多樣性、獲得自然保護的經(jīng)濟收益，并在2017—2019年快速推進歐盟《鳥類和棲息地指令》的實施［117］。2018年歐盟委員會分兩次向“環(huán)境與氣候行動”項目合計投入超過3.4億歐元，幫助歐洲向低碳經(jīng)濟轉(zhuǎn)型［118］。2019年12月歐盟推出《歐洲綠色新政》（European Green Deal）［119］，首先，設(shè)計了一系列深度轉(zhuǎn)型政策，例如，歐盟委員會將于2020年3月前提出首部歐洲《氣候法》，把2050年實現(xiàn)氣候中和的目標載入法律；其次，將可持續(xù)性和民眾福祉視作經(jīng)濟政策的核心，并將可持續(xù)發(fā)展納入歐盟核心決策和行動；最后，將在全世界范圍內(nèi)繼續(xù)推廣落實其環(huán)境、氣候和能源政策，展開更有力的“綠色新政外交”。

英國一直是低碳經(jīng)濟的積極倡導(dǎo)者和先行者，是全球第一個將實現(xiàn)凈零排放目標寫入法律的國家，其重點發(fā)展的低碳領(lǐng)域包括：智慧能源系統(tǒng)、綠色金融標準、低碳交通、提高建筑能效、零排放產(chǎn)業(yè)集群等。英國能源與氣候變化部（Department of Energy and Climate Change，DECC）與商業(yè)、創(chuàng)新與技能部（Department for Business，Innovation and Skills，BIS）于2015年3月聯(lián)合發(fā)布《2050年工業(yè)脫碳和能源效率路線圖》，探討了鋼鐵、化工、煉油、食品和飲料、造紙和紙漿、水泥、玻璃、陶瓷等八大能源密集型行業(yè)實現(xiàn)CO2減排和保持行業(yè)競爭力的潛力與挑戰(zhàn)，繪制了英國工業(yè)的低碳未來路線圖。2019年6月，英國政府宣布2050年前實現(xiàn)英國經(jīng)濟溫室氣體凈零排放的目標，英國國家海洋學中心（National Oceanography Centre，NOC）發(fā)布《導(dǎo)航未來 V》報告，指出到2030年海洋可持續(xù)發(fā)展應(yīng)著重關(guān)注以下問題：四維海洋系統(tǒng)內(nèi)在認知基礎(chǔ)、海洋生態(tài)系統(tǒng)面臨的威脅（氣候、污染和種群等）、極端災(zāi)害、海洋觀測技術(shù)模型等［120］。

德國在2018年9月發(fā)布“能源轉(zhuǎn)型創(chuàng)新”計劃，明確了技術(shù)與創(chuàng)新轉(zhuǎn)化、跨部門和跨系統(tǒng)、雙重資助、國際合作的基本原則［121］。德國政府還制定了《結(jié)構(gòu)強化法》，總投資達400億歐元，以便推進基于能源和氣候政策的結(jié)構(gòu)改革［122］。

3.2 清潔可再生能源科技：向低碳經(jīng)濟轉(zhuǎn)型

隨著世界各國對能源需求的不斷增長和環(huán)境保護意識的日益加強，向清潔與可再生能源轉(zhuǎn)型是必然趨勢。2019年4月，國際可再生能源機構(gòu)（International Renewable Energy Agency，IRENA）發(fā)布的《全球能源轉(zhuǎn)型：2050年路線圖》指出，可再生能源、提升能效和電氣化是實現(xiàn)《巴黎協(xié)定》2050年全球能源相關(guān)碳排放減少70%目標的基本保障［123］。

美國能源部先進能源研究計劃署在2018年11月宣布投入9800萬美元用于資助變革性能源技術(shù)開發(fā)，重點技術(shù)涉及集中式發(fā)電、分布式發(fā)電、發(fā)電效率、電網(wǎng)、電網(wǎng)儲能、制造效率、交通運輸部門能源轉(zhuǎn)換、交通運輸燃料、車輛等主題［124］，旨在促進顛覆性能源技術(shù)的創(chuàng)新，以便改進能源系統(tǒng)。美國能源部早在2011年就啟動了名為SunShot的太陽能攻關(guān)計劃，其目標是到2030年將太陽能發(fā)電成本降低75%［125］。為此，近年來美國持續(xù)投資相關(guān)研究項目，2019年3月，美國能源部投入1.3億美元，支持光伏、光熱等早期技術(shù)研發(fā)［126］。

歐盟委員會在2019年2月宣布設(shè)立創(chuàng)新基金，將在2020—2030年間投入超過100億歐元，支持能源、建筑、運輸、工業(yè)和農(nóng)業(yè)等部門的清潔技術(shù)研發(fā)［127］。2019年3月，歐洲能源研究聯(lián)盟（European Energy Research Alliance，EERA）發(fā)布《生物能源戰(zhàn)略研究與創(chuàng)新議程》，確定了到2030年的歐洲生物能源研究創(chuàng)新優(yōu)先事項，以便最大程度發(fā)揮生物能源在能源脫碳中的作用，加速推進能源系統(tǒng)戰(zhàn)略轉(zhuǎn)型［128］。同時，歐盟在風能和海洋能領(lǐng)域也進行了前瞻性的謀劃布局，2019年11月，歐洲風能技術(shù)與創(chuàng)新平臺（ETIP-Wind）發(fā)布《風能路線圖》，確定了歐盟在2020—2027年間重點發(fā)展風電并網(wǎng)與集成、系統(tǒng)運行和維護、下一代風電技術(shù)、海上風電配套設(shè)施、浮動式海上風電等優(yōu)先研發(fā)技術(shù)領(lǐng)域［129］；2019年，歐盟聯(lián)合研究中心（Joint Research Center，JRC）發(fā)布《未來海洋能新興技術(shù)：創(chuàng)新和改變規(guī)則者》報告，提出第一代潮流能轉(zhuǎn)換器、潮流能渦輪機創(chuàng)新轉(zhuǎn)子技術(shù)、漂浮式潮流能概念、第三代潮流能轉(zhuǎn)換器、第一代波浪能概念的新方法、第二代波浪能轉(zhuǎn)換器、創(chuàng)新潮流能和波浪能動力輸出技術(shù)、控制系統(tǒng)、系泊和站臺系統(tǒng)、材料和部件十大促進未來海洋能發(fā)展的新興技術(shù)。

英國2019年清潔能源發(fā)電量已經(jīng)超過化石燃料發(fā)電量，并計劃在2025年前逐步淘汰所有燃煤發(fā)電［130］。2019年3月，英國發(fā)布《海上風電行業(yè)協(xié)定》，計劃到2030年將英國海上風電裝機容量增加到30吉瓦，滿足英國三分之一的電力需求［131］。

德國在2019年9月20日出臺《氣候保護計劃2030》［132］，其中包括二氧化碳儲存利用、鼓勵節(jié)能改造、實施氫能戰(zhàn)略、對相關(guān)研究提供基金資助等具體措施，涵蓋能源、建筑、交通、農(nóng)業(yè)等多個領(lǐng)域，以期到2030年實現(xiàn)德國溫室氣體排放比1990年減少55%的目標。

日本多年來低碳經(jīng)濟穩(wěn)步發(fā)展，2016年，日本政府綜合科學技術(shù)會議（Council for Science，Technology and Innovation，CSTI）發(fā)布《能源環(huán)境技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略2050》［133］，把更為廣泛的政治經(jīng)濟目標納入發(fā)展低碳經(jīng)濟的進程中，以便實現(xiàn)到2050年全球溫室氣體排放減半和構(gòu)建新型能源體系的目標。

氫能研發(fā)引起發(fā)達國家高度關(guān)注。IRENA在2019年9月發(fā)布的《氫能：可再生能源展望》報告指出，氫能與可再生能源結(jié)合使用可能是一種支撐能源轉(zhuǎn)型的可行補充解決方案，預(yù)期到2040—2050年，電解制氫成本將降低一半，可再生氫能或?qū)⒊蔀橐环N清潔能源新選擇［134］。美國于2019年10月發(fā)布《美國氫能經(jīng)濟路線圖》，展望了2030和2050年氫能發(fā)展趨勢及各行業(yè)需求前景［135］；該報告同時指出，在過去十年中，DOE為氫和燃料電池提供的資金每年約1～2.8億美元不等。英國氣候變化委員會（Committee on Climate Change，CCC）在2018年11月發(fā)布《低碳經(jīng)濟中的氫能》［136］報告，指出氫能將是實現(xiàn)英國能源系統(tǒng)脫碳的可靠選擇，建議在脫碳、提高能效、技術(shù)開發(fā)、項目示范、公眾參與等方面進行部署。德國每年投資1.1億美元用于資助研究實驗室測試工業(yè)規(guī)模應(yīng)用的氫能技術(shù)。日本在2017年12月發(fā)布《氫能基本戰(zhàn)略》［137］，其目標是到2030年將氫能價格降低到30日元每立方米，全國擁有900個氫氣加氣站和80萬輛氫動力汽車；2019年3月，日本更新《氫能與燃料電池戰(zhàn)略路線圖》，明確到2030年的日本氫能發(fā)展技術(shù)性能和成本目標等［138］；2019年9月，日本政府經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)省出臺《氫能與燃料電池技術(shù)開發(fā)戰(zhàn)略》，優(yōu)先支持燃料電池、氫能供應(yīng)鏈、電解水產(chǎn)氫等10個重點研發(fā)項目［139］。2018年8月，澳大利亞聯(lián)邦科學與工業(yè)研究組織（Commonwealth Scientific and Industrial Research Organisation，CSIRO）發(fā)布《國家氫能發(fā)展路線圖：邁向經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展的氫能產(chǎn)業(yè)》［140］，描繪了澳大利亞從氫能制備到應(yīng)用全產(chǎn)業(yè)鏈的未來發(fā)展藍圖，系統(tǒng)分析了氫能全產(chǎn)業(yè)鏈上主要技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀以及面臨的挑戰(zhàn)，并給出了針對性發(fā)展建議。

3.3 生物技術(shù)與生物經(jīng)濟：促進經(jīng)濟綠色轉(zhuǎn)型

生物經(jīng)濟以生物資源和生物技術(shù)為基礎(chǔ)，可以為食物需求、部分材料和能源需求提供可持續(xù)的響應(yīng)，并保證提供高質(zhì)量環(huán)境服務(wù)，對保護自然資源、實現(xiàn)可持續(xù)性發(fā)展具有重要作用。各大科技強國都將目光投向生物經(jīng)濟，加強生物經(jīng)濟戰(zhàn)略布局，多方位促進經(jīng)濟綠色轉(zhuǎn)型，共同繪制可持續(xù)發(fā)展藍圖。經(jīng)合組織（Organization for Economic Co-operation and Development，OECD）于 2018年 4月發(fā)布《面向可持續(xù)生物經(jīng)濟的政策挑戰(zhàn)》研究報告［141］，指出世界各國對生物經(jīng)濟的關(guān)注已從最初利益層面發(fā)展到納入政策主流。

美國在2019年2月發(fā)布《生物經(jīng)濟行動：實施框架》，確定將代謝工程和合成生物學、生物和生理生化、催化等作為主要研究領(lǐng)域，其愿景是促進生物質(zhì)資源利用，支撐平價生物燃料、生物基產(chǎn)品和生物能源方面的持續(xù)利用，推動經(jīng)濟增長、能源安全和環(huán)境改善，最終促進經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展［142］。2020年1月美國三院聯(lián)合發(fā)布《保障生物經(jīng)濟2020》報告，指出美國應(yīng)建立統(tǒng)一框架來評估生物經(jīng)濟，明確生命科學和生物技術(shù)的研究和創(chuàng)新對生物經(jīng)濟的驅(qū)動作用，強調(diào)工程學、計算和信息科學技術(shù)的推動作用［143］。

歐盟在2018年10月發(fā)布《歐洲可持續(xù)發(fā)展生物經(jīng)濟：加強經(jīng)濟、社會和環(huán)境之間的聯(lián)系》，旨在發(fā)展可持續(xù)和循環(huán)型生物經(jīng)濟，從而更好地服務(wù)于歐洲社會、環(huán)境和經(jīng)濟發(fā)展［144］。歐盟委員會在2019年12月成立循環(huán)生物經(jīng)濟基金，向各種規(guī)模的創(chuàng)新型循環(huán)生物經(jīng)濟公司和項目提供融資［145］，生物經(jīng)濟戰(zhàn)略已成為歐盟委員會促進就業(yè)、增長和投資的重要舉措之一。

英國在2016年2月發(fā)布《生物經(jīng)濟的生物設(shè)計——合成生物學戰(zhàn)略計劃2016》報告，指出英國的合成生物學基礎(chǔ)研究能力將加速商業(yè)化，目標是在2030年前促進英國合成生物學市場規(guī)模擴大至100億英鎊［146］。2018年12月，英國發(fā)布《2030年英國國家生物經(jīng)濟戰(zhàn)略》，提出利用可再生生物能源替代化石能源，從而改變英國的經(jīng)濟結(jié)構(gòu)，使其成為集開發(fā)、生產(chǎn)、使用和出口生物解決方案領(lǐng)域的全球領(lǐng)導(dǎo)者［147］。

法國在2017年審議通過了《法國生物經(jīng)濟戰(zhàn)略：2018—2020年行動計劃》，確定了拓展知識、加強公眾宣傳、創(chuàng)造適于生物經(jīng)濟發(fā)展的條件、可持續(xù)生物資源產(chǎn)品與加工、資助保障等行動計劃，以便促進國家生物經(jīng)濟蓬勃發(fā)展［148］。

意大利先后在2016和2019年發(fā)布了兩版意大利國家生物經(jīng)濟戰(zhàn)略，其中，2019年6月發(fā)布的《意大利生物經(jīng)濟：意大利可持續(xù)的新生物經(jīng)濟戰(zhàn)略》，旨在提升意大利國內(nèi)主要生物經(jīng)濟部門之間的聯(lián)系，優(yōu)化價值鏈，提高其在歐洲和地中海地區(qū)的作用和影響［149］。

日本在2019年6月發(fā)布《生物戰(zhàn)略2019》，確定了日本到2030年建成世界最先進的生物經(jīng)濟社會的戰(zhàn)略目標，具體包括培育生物優(yōu)先理念，發(fā)展生物社區(qū)，生物數(shù)據(jù)驅(qū)動經(jīng)濟發(fā)展，重點關(guān)注可持續(xù)性、循環(huán)性和健康管理問題［150］。

加拿大在2019年5月發(fā)布首個《加拿大生物經(jīng)濟戰(zhàn)略——利用優(yōu)勢實現(xiàn)可持續(xù)性未來》，其發(fā)展愿景是基于加拿大生物技術(shù)的優(yōu)勢，實現(xiàn)生物質(zhì)和殘余物利用價值的最大化，減少碳排放［151］。

4 培養(yǎng)與造就適應(yīng)未來科技創(chuàng)新需求的人才隊伍

全球范圍內(nèi)人口老齡化帶來的就業(yè)人口總數(shù)減少的問題引起了世界各國、特別是科技強國的高度關(guān)注，各國都將穩(wěn)固科技人才隊伍和在全球范圍內(nèi)吸引優(yōu)秀人才作為重要的國家戰(zhàn)略，以支撐國家經(jīng)濟、社會、科技的可持續(xù)發(fā)展。

美國科技政策辦公室在2018年12月發(fā)布《2018—2023年 STEM教育戰(zhàn)略規(guī)劃》［152］，致力于筑牢STEM（科學、技術(shù)、工程和數(shù)學）素養(yǎng)的基礎(chǔ)，增加STEM的多樣性、公平性和包容性，儲備未來高素質(zhì)勞動力。NSF也將繼續(xù)資助STEM人才隊伍，促進多樣化的研究人員實力提升，提高國家的科學和創(chuàng)新技能。同時，美國為更好地服務(wù)于人工智能產(chǎn)業(yè)發(fā)展，計劃在未來加強對因人工智能技術(shù)發(fā)展而失業(yè)的工人進行再培訓，招募頂尖的技術(shù)人才，增加未來人工智能研究人員的數(shù)量。

英國下議院科學技術(shù)委員會在2018年12月發(fā)布的《量子技術(shù)》報告［153］指出，量子計劃第二階段應(yīng)將人才培養(yǎng)和培訓列為優(yōu)先事項，以應(yīng)對英國缺乏量子技術(shù)人才這一瓶頸問題，特別是兼具技術(shù)能力與商業(yè)轉(zhuǎn)化能力的人才。具體舉措包括通過發(fā)展產(chǎn)學研合作項目來加強大學和產(chǎn)業(yè)界的聯(lián)系、促進產(chǎn)業(yè)界參與學生培養(yǎng)、為學生接受實際鍛煉提供機會，從而培養(yǎng)適合實際應(yīng)用的專業(yè)技術(shù)人才。2019年2月，英國多部門首次聯(lián)合建立全國性的高校人工智能研究生課程體系，并在企業(yè)開展實踐訓練，支持人工智能領(lǐng)域的人才培養(yǎng)［154］。2019年10月，英國宣布在未來5年內(nèi)與企業(yè)共同投入3.7億英鎊，為生物科學和人工智能領(lǐng)域提供2700個新的博士學位攻讀機會，人工智能類博士的資助研究方向包括：癌癥早期診斷、航空和汽車領(lǐng)域的人工智能。生物科學博士資助的重點研究方向包括：2050年解決全球90億人溫飽問題的創(chuàng)新方法，可持續(xù)糧食生產(chǎn)，低碳能源、燃料和化學品，老齡化與健康等［155］。

德國大學和科研機構(gòu)在2018年10月聯(lián)合成立了三所馬普學院（Max Planck School），打造新型的跨機構(gòu)和跨地區(qū)博士生培養(yǎng)網(wǎng)絡(luò)，集聚頂尖科學家和科研人員，為全球范圍內(nèi)的優(yōu)秀學生提供五年全面深入的跨學科博士生教育［156］。

日本文部科學省在2019年3月發(fā)布覆蓋本科生、信息技術(shù)人員、教師等的超智能社會高級技術(shù)人才培養(yǎng)計劃，目標是為日本建設(shè)超智能社會（社會 5.0）培養(yǎng)高級技術(shù)人才［157］。

韓國在《第4期基礎(chǔ)研究振興綜合計劃（2018—2022）》［13］中明確實行“金字塔”分層人才培養(yǎng)制度，加大對青年研究人員的培養(yǎng)。其中，塔尖是達到世界級水平、可開展自主科學技術(shù)和未來新技術(shù)研發(fā)的“帶頭人”；中層是有潛力走上塔尖、創(chuàng)新能力強的“科研骨干”；底層為可獲得長期穩(wěn)定經(jīng)費的“青年人才”。

俄羅斯在2019年5月公布了《世界一流科學教育中心資助規(guī)定》，致力于促進產(chǎn)學研合作和人才培養(yǎng)［158］。始于2019年的俄羅斯“科學”國家項目計劃到2024年在重點科學領(lǐng)域進入世界前五強，為實現(xiàn)此目標，俄羅斯積極創(chuàng)造條件，加大人才培養(yǎng)力度。為鼓勵年輕有前途的科研工作者，俄羅斯新建立的150多個實驗室中，30%將由年輕研究人員領(lǐng)導(dǎo)，1500個科研項目中，超過半數(shù)將由年輕科研人員負責［70］。

西班牙在2019年5月創(chuàng)立了具有獨立法人資格的西班牙青年學院，其旨在為西班牙青年人才提供參與國家和國際科學研究、科技咨詢與科技政策制定的平臺，鼓勵青年人才開展創(chuàng)新性研究，促進青年人才與院士間的合作［159］。

5 啟示與建議

新中國成立70周年以來，我國科技實力實現(xiàn)了從量的積累向質(zhì)的飛躍、點的突破向面的提升，已經(jīng)成為世界上具有重要影響力的科技大國。但是若想從世界科技大國邁入科技強國行列，需要進一步在科技戰(zhàn)略規(guī)劃與布局上開展深入系統(tǒng)的研究。結(jié)合上文歸納發(fā)現(xiàn)的科技強國前瞻戰(zhàn)略布局特點，本文提出以下四點建議。

5.1 長期穩(wěn)定支持基礎(chǔ)科學研究以夯實創(chuàng)新根基

科技強國無一例外都是基礎(chǔ)科學創(chuàng)新強國?；A(chǔ)研究是整個科技創(chuàng)新體系的源頭，建設(shè)科技強國必須要夯實基礎(chǔ)研究根基、提升整體基礎(chǔ)研究能力、奠定科技發(fā)展的“基礎(chǔ)盤”。在這點上，必須有清醒的戰(zhàn)略認識。2018年1月國務(wù)院發(fā)布《關(guān)于全面加強基礎(chǔ)科學研究的若干意見》，明確提出在完善基礎(chǔ)和應(yīng)用基礎(chǔ)研究體系外，還要重視基礎(chǔ)研究支撐體系建設(shè)。但要長期穩(wěn)定支持基礎(chǔ)科學研究，國家決策上決不能左右搖擺。首先，需要不斷完善科技政策體系，持續(xù)加大基礎(chǔ)研究經(jīng)費投入力度，搭建基礎(chǔ)研究與應(yīng)用研究之間的合作平臺，持續(xù)鼓勵培育原創(chuàng)性重大科技創(chuàng)新成果，并促進科技創(chuàng)新成果的轉(zhuǎn)化應(yīng)用，使基礎(chǔ)研究和應(yīng)用研究融合創(chuàng)新發(fā)展，從而改善基礎(chǔ)研究與產(chǎn)業(yè)應(yīng)用脫節(jié)的問題；其次，要形成符合不同類型基礎(chǔ)研究的資助模式，國家目標導(dǎo)向的基礎(chǔ)研究要強化統(tǒng)籌規(guī)劃和競爭擇優(yōu)機制，要充分發(fā)揮科學家的積極性和自主權(quán)，形成自由探索性基礎(chǔ)研究的學術(shù)生態(tài)；最后，要注重學科體系的基礎(chǔ)建設(shè)，在持續(xù)發(fā)展傳統(tǒng)學科體制的基礎(chǔ)上，積極開辟新的發(fā)展空間，促進不同領(lǐng)域、不同學科的深度交叉融合，形成基礎(chǔ)科學高質(zhì)量發(fā)展新格局，保障基礎(chǔ)研究健康持續(xù)發(fā)展。

5.2 創(chuàng)新組織方式加強引領(lǐng)性關(guān)鍵核心技術(shù)攻關(guān)

新技術(shù)的突破往往會刷新人類對現(xiàn)實世界的認知，引發(fā)對未來的無限遐想，特別是某些顛覆性新技術(shù)的誕生甚至會改寫一個行業(yè)的發(fā)展模式，催生產(chǎn)業(yè)新理念、新業(yè)態(tài)、新產(chǎn)品，對經(jīng)濟發(fā)展范式帶來革命性的變化。縱觀技術(shù)發(fā)展趨勢，以人工智能、基因編輯等為代表的引領(lǐng)性新技術(shù)有望對未來科技發(fā)展帶來顛覆性影響，我國應(yīng)當創(chuàng)新組織方式、搶先布局、重點發(fā)展，力爭躋身全球科技競爭前列。緊抓引領(lǐng)性新技術(shù)，這不僅僅對領(lǐng)域本身發(fā)展至關(guān)重要，也是當新一輪科技革命來臨時帶動我國科技水平整體提升的重要引擎，對我國經(jīng)濟社會高質(zhì)量發(fā)展具有重大意義［160］。以人工智能為例，人工智能作為影響廣泛的顛覆性技術(shù)，產(chǎn)業(yè)發(fā)展勢頭迅猛。我國已將人工智能提升到國家戰(zhàn)略層面，早在2017年就印發(fā)了《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》，并將發(fā)展人工智能寫入政府工作報告，最大力度地支持人工智能發(fā)展，在戰(zhàn)略規(guī)劃與研發(fā)方面處于世界前列。我國應(yīng)成功抓住新一代人工智能發(fā)展重大契機，發(fā)揮好人工智能的“頭雁”效應(yīng)，在頂層設(shè)計之下，瞄準若干方向進行重點攻關(guān)，以助力中國經(jīng)濟高質(zhì)量發(fā)展，最終形成具有國際競爭力的技術(shù)研發(fā)能力和細分產(chǎn)業(yè)，成為我國贏得全球科技競爭主動權(quán)的重要戰(zhàn)略抓手［161］。再以5G為例，引領(lǐng)性關(guān)鍵核心技術(shù)的領(lǐng)先是我國5G發(fā)展引領(lǐng)全球的前提。早在2013年，我國多部門就成立聯(lián)合推進組全面啟動5G技術(shù)研發(fā)試驗，相關(guān)企業(yè)持續(xù)的核心技術(shù)攻關(guān)與創(chuàng)新突破確立了我國5G的先發(fā)優(yōu)勢。為了鞏固我國在未來信息通訊領(lǐng)域的優(yōu)勢，我國在2019年11月啟動6G研發(fā)，成立國家6G技術(shù)研發(fā)推進工作組和總體專家組，分別負責推動中國6G技術(shù)研發(fā)工作實施、提出6G技術(shù)研究布局建議與技術(shù)論證。5G的成功經(jīng)驗更加證實了掌握引領(lǐng)性關(guān)鍵核心技術(shù)的重要性，因此需要在國家層面上創(chuàng)新組織方式，集中優(yōu)勢力量在更多領(lǐng)域取得關(guān)鍵核心技術(shù)突破，走自主創(chuàng)新之路，增強我國未來核心競爭力。如：在未來物聯(lián)網(wǎng)社會的網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)與通信技術(shù)、可能顛覆人類社會的量子計算技術(shù)、解決人類社會能源持續(xù)供給問題的可持續(xù)能源技術(shù)、深入了解生命本質(zhì)的生命科學技術(shù)、事關(guān)農(nóng)業(yè)安全的種質(zhì)創(chuàng)新及相關(guān)技術(shù)、決定制造業(yè)水平的新材料技術(shù)等。

5.3 前瞻規(guī)劃部署未來重大引領(lǐng)性科技創(chuàng)新領(lǐng)域

準確預(yù)判未來創(chuàng)新機遇是非常棘手的一個問題，若我國能夠前瞻性地預(yù)見世界科技發(fā)展前沿，積極主動地在可能產(chǎn)生重大突破的技術(shù)方向和研究領(lǐng)域進行戰(zhàn)略性布局，堅持科學發(fā)展并謀求率先突破，對我國搶占全球科技與產(chǎn)業(yè)競爭制高點和全球話語權(quán)具有重要意義。我國應(yīng)著力從國家發(fā)展緊迫需求中凝練重大科學問題，組織重大創(chuàng)新活動，前瞻性地考慮哪些前沿技術(shù)可能對未來科技創(chuàng)新產(chǎn)生重大影響并加以掌握。以量子計算為例，量子計算的出現(xiàn)，為經(jīng)典計算機算力的躍遷帶來可能，其對人類社會的革命性影響將遠超經(jīng)典計算，密碼學、化學、制造業(yè)、金融和能源等領(lǐng)域都將因此而產(chǎn)生變革，具有深遠的戰(zhàn)略價值。雖然目前量子計算技術(shù)仍處于初級階段，美國國家科學院于2018年12月發(fā)布的《量子計算：進展與前景》報告中指出，未來10年內(nèi)仍很難制造出可投入實用的量子計算機［162］。但是鑒于量子計算的重大發(fā)展?jié)摿捌鋵Ξa(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的深遠影響，我國必須要加強開發(fā)力度、持續(xù)投入，以求在量子計算的未來競爭中處于有利位置。再以未來太空互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域為例，美國、歐盟和加拿大等都在積極推進，特別是以美國SpaceX公司的“星鏈計劃”最為引人關(guān)注。2020年1月，我國銀河航天首發(fā)星成功發(fā)射升空，開啟了我國5G太空互聯(lián)網(wǎng)的序幕，銀河航天計劃最終預(yù)計將發(fā)射2800顆衛(wèi)星。我國應(yīng)充分利用5G研發(fā)與產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢，提前研判和布局，確保在太空互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域占據(jù)全球領(lǐng)先地位。

5.4 營造良好創(chuàng)新生態(tài)培養(yǎng)一流創(chuàng)新人才

世界各國都高度重視人才發(fā)展問題，在眾多科技戰(zhàn)略與規(guī)劃中都把培養(yǎng)人才、穩(wěn)固人才和吸引人才提升到了新高度。若想實現(xiàn)科技大國到科技強國的轉(zhuǎn)變，我國需要大量的科學家、工程師、技術(shù)專家和管理專家等各類人才來支撐科技強國建設(shè)。雖然我國已經(jīng)是人才隊伍大國，但卻不是一流創(chuàng)新人才大國，且創(chuàng)新生態(tài)仍不盡如人意。因此，我國應(yīng)提前謀劃與設(shè)計，完善“以人為本”的人才發(fā)展機制，在科技創(chuàng)新實踐活動中培養(yǎng)、發(fā)現(xiàn)和使用人才，啟動面向未來的人才培養(yǎng)與儲備計劃，營造良好的發(fā)展環(huán)境與創(chuàng)新生態(tài)，并制定相關(guān)人才引進政策在全球范圍內(nèi)吸引一流人才。在具體操作上，首先，需要建設(shè)和逐步完善以培養(yǎng)創(chuàng)新能力為核心的人才培養(yǎng)體系，針對不同類型科技人才需構(gòu)建針對性的培養(yǎng)方案，突出特色能力導(dǎo)向；其次，需要改變國際科技人才使用觀念，主張“為我所用”，而非一味地追求“為我所有”，在全球范圍內(nèi)“就地”建設(shè)服務(wù)于我國科技創(chuàng)新的各類人才隊伍；最后，提高科技人才隊伍的薪酬福利及社會保障水平，使選擇科技工作成為青年人才就業(yè)首選和人生理想，使我國成為全球科技人才就業(yè)或創(chuàng)業(yè)的“優(yōu)選地”“夢想地”。