新科技革命前夜,未來科技發展趨勢會走向何方?

新科技革命前夜,未來科技發展趨勢會走向何方?

潘教峰 (研究員)

中國科學院科技戰略諮詢研究院 院長

中國發展戰略學研究會理事長

我們處在一個大變革大調整時代,縱觀當今世界,無論是文明進步、發展模式、世界格局、科技創新,還是中國發展,都處在重大轉折期。

當前全球創新活動進入一個新的密集期,呈現出多點突破、交叉匯聚的生動景象,綠色、健康、智能引領創新方向,一些基本科學問題面臨著重大突破。

以新一代信息技術(如人工智能)、新能源技術、新生物技術、新材料技術為主要突破口的新科技革命,將從蓄勢待發狀態進入到群體迸發的關鍵時期,顛覆性技術不斷湧現,引發新一輪產業革命,推動全球創新格局重大調整,深刻改變人們的生產和生活方式。

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能源與資源領域

能源科技向綠色低碳、智能、高效、多元方向發展,多能互補、分佈利用成為總的趨勢。到2050年可再生能源將約佔全球能源的一半。

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資源科技向礦產資源、水資源和生物資源的高效開發、綜合利用以及持續、穩定、安全供給的總體方向發展。

其中,水資源方面,將著重發展更高效、更經濟的節水技術、水回用技術,水循環關鍵過程、機理及水資源調控,跨境水資源開發利用與調節等。

材料與製造領域

材料技術的發展趨向於結構功能一體化、材料器件智能化、製備過程綠色化。

綠色智能製造技術將引發產業全面變革。人機共融的智能製造模式、智能材料與4D打印技術,將推動大批量集中式生產轉向高度靈活、個性化、數字化新生產模式。智能機器人的研發應用將成為前沿和熱點,基於信息物理系統的智能裝備、智能工廠等智能製造將引領製造方式的變革。

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信息網絡領域

移動互聯網、物聯網、大數據、量子計算機、第五代移動通信技術(5G技術)等正在重塑信息科技及產業的發展格局。“萬物互聯”成為新趨勢。5G技術有望成為未來數字經濟乃至數字社會的“大腦”和“神經系統”,並帶來一系列產業創新和巨大經濟及戰略利益。

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人工智能技術重新興起,麥肯錫公司預測,到2025年全球人工智能市場規模將達11萬億美元;美林銀行則預測人工智能對全球經濟的影響將達到14—33萬億美元。

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現代農業領域

農業科技向高效、安全、優質生產方向發展

。大數據、農業信息技術和智能農機裝備將成為農業現代化的關鍵支撐。高通量、智能化精準種養技術集成體系,自動化機器人和微型灌溉等促進農業高效、多產。

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農業防災減災、重大疫病防治技術研究聚焦數字化精準種子安全技術和生產安全技術。基因組編輯技術、分子模塊作物品種設計等新技術將對動植物品種培育和生物產品創制產生重大變革性影響。

人口健康領域

生命科學研究向定量、精確、可視化、交叉會聚方向發展,腦科學、結構生物學、系統生物學、合成生物學、再生醫學等發展和興起。合成病毒、基因篩查、胚胎幹細胞等新興生物技術加速走向應用,引發全社會對生物倫理、生物安全的關注。

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傳統醫學模式將發生深刻變化,以預防、預測和早期干預等為特徵的健康醫學發展迅速,對腫瘤等重大疾病早期干預與治療有望實現。美國市場研究公司Grand View Research預計到2020年,全球精準醫學市場規模將達到1.97萬億美元,幹細胞市場規模將達到1 700億美元。

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生態與環境領域

在應對氣候變化和發展綠色經濟的引領下,全球生態與環境領域出現了新的變化:

全球至2030年可持續發展目標相關科技問題成為研究重點,大規模人類活動對生態系統影響的研究受到重視,尋找能源、食物、水資源相聯繫的綜合解決方案成為重要研究方向。

災害監測與風險評估技術、汙染源防治與生態安全性評價技術、大尺度生態系統觀測與研究網絡成為主要的研究手段。

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空間與海洋領域

空間探測以月球、火星和小行星探索為主線,向著更深、更遙遠的宇宙邁進。從空間對地球的觀測正逐漸覆蓋地球系統各圈層的物理參數及人類活動造成的影響。空間態勢的感知和預警將得到加強,全球公認的空間行為準則逐步建立。空間技術的市場化和商業化將呈加快趨勢。

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海洋科技聚焦國家安全與海洋權益、資源可持續利用和深海探索三大方向。空間—海洋立體化實時觀測已成為國際海洋科技發展的主流。載人深潛器、海底資源探測和開發、海底空間站等能力建設將得到空前發展。海洋新技術的突破正在加快新型藍色經濟的興起與發展。

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重大前沿與交叉領域

不同科技領域的交叉、滲透、融合將孕育重大科技創新,進而促進眾多學科的基本和關鍵瓶頸問題的解決。

在宇宙演化方面,揭開暗物質、暗能量之謎,將是人類認識宇宙的又一重大飛躍,從而引發新的物理學革命。

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在物質結構方面

,實現對構成物質的原子、分子甚至電子的調控,從“觀測時代”進入“調控時代”,將帶來能源、信息、材料等領域新技術革命和產業革命。

在生命起源與進化方面,人類有可能找到地外生命存在的新證據;合成生物學和“人造生命”的突破為認知生命起源和進化開闢著新途徑,將打開非生命物質向生命物質轉化的大門,使人類從“臨床醫學時代”走向“健康醫學時代”。

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在意識本質方面,人類大腦及其認知功能、智力本質的研究正在快速發展,有望描繪出人腦活動圖譜和工作機理,一旦突破將引起信息與智能科學技術新的革命。

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科技創新的轉折期

從大歷史觀看科技發展,其正處在重大轉折期。從16世紀近現代科技發生發展以來,已發生了兩次重大科學革命和三次重大技術革命,催生了浪潮迭起的產業革命,導致生產力的跨越式提升,不僅極大地豐富了社會物質財富,也引發經濟、社會、軍事等領域的廣泛變革。

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潘教峰 中國科學院科技戰略諮詢研究院院長, 中國發展戰略學研究會理事長。

潘教峰 中國科學院科技戰略諮詢研究院院長, 中國發展戰略學研究會理事長。研究員, 博士生導師。世界創新組織會士。入選國家百千萬人才工程, 獲授"有突出貢獻中青年專家"榮譽稱號。曾任中科院副秘書長、規劃戰略局局長、發展規劃局局長、黨組辦公室主任、辦公廳副主任, 中科院科技政策與管理科學所所長等。主要從事科技戰略規劃、創新政策和智庫理論方法研究。參加國家科技規劃、新興產業規劃戰略研究和編制, 科技體制改革研究、政策法規制訂和文件起草。具體組織了"中國至2050年重要領域科技發展路線圖"研究和"創新2050:科學技術與中國的未來"系列戰略研究報告出版, 是總報告《科技革命與中國的現代化——關於中國面向2050年科技發展戰略的思考》的主要執筆人之一。作為總體研究組組長, 具體組織了《科技發展新態勢與面向2020年的戰略選擇》戰略研究報告的研究與出版等。承擔了提高自主創新能力、建設創新型國家、創新驅動發展戰略頂層設計、國家實驗室建設等重大課題研究。具體組織開展了知識創新工程實施情況整體評估, 國家中長期科技發展規劃綱要實施中期評估, 國務院有關政策措施落實情況第三方評估等評估工作。參加了"知識創新工程" "創新2020" "率先行動計劃"等方案、規劃和重大改革舉措的研究制定和推進實施, 主持起草了若干中科院的重要政策性文件、發展規劃、規章制度和重要改革方案。在Integration:the VLSI Journal, Graphs and Combinatorics, 《中國科學》《瞭望》《中國科學院院刊》等刊物發表多篇文章。合著《區域創新集群建設的理論與實踐》等。合編《當代世界科技》等。

文章節選改編自:

潘教峰. 新科技革命與三元融合社會——關於雄安新區建設的宏觀思考. 中國科學院院刊, 2017, 32(11): 1177-1184.


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