來源:中國科協創新戰略研究院《創新研究報告》
第51期（總第252期）2018-9-27
<strong>編者按：進一步加深對科學、技術和創新問題的理解是政策研究“發展問題”的關鍵。2018年5月，聯合國貿易和發展會議（UNITED NATIONS CONFERENCE ON TRADE AND DEVELOPMENT，UNCTAD）發佈了新的報告《2018技術與創新報告：利用前沿技術進行可持續發展》（Technology and Innovation Report 2018: Harnessing Frontier Technologies for Sustainable Development），該報告對前沿技術的特點及其在可持續發展中可做的貢獻進行了綜述。本文對此進行簡要摘編。
前沿技術將在應對21世紀的社會、經濟和環境問題以及實現可持續發展的目標中發揮重要作用。前沿技術在推動世界繁榮、促進環境可持續發展等方面能夠提供更好、更快、更廉價、更方便且可升級的解決方案。
<strong>一、前沿技術本身所具備的特點
<strong>1. 互為基礎（Technologies Building on Each Other）
所有的技術創新都是建立在已有的科學發現和技術進步之上，隨著越來越多新技術的開發，未來新技術的研發速度將越來越快。例如，蒸汽機的發明引發了交通工具和工廠設備的變革，促進了經濟、社會和地緣政治的變化，為更多的技術發展提供了舞臺。
<strong>2. 摩爾定律（Moore's Law）
技術的發展和應用速度呈指數級增長。英特爾聯合創始人戈登·摩爾在1965年預言微晶片的處理能力每過18~24個月就會增長一倍。這一指數級增長定律在隨後的50年中被證明是普遍正確的，同時推動了大部分數字化領域的主要成本降低。隨著運算法則（軟件）、雲計算、機器學習和深度學習、新型微處理機以及量子計算的逐漸強大，預計計算能力還將繼續以指數級速度增長。
<strong>3.技術融合（Technology Convergence）
技術正在通過數字平臺的廣泛使用而產生越來越多新的組合技術，這將繼續加快技術革新的速度，給多個領域帶來顛覆性變革。這種變革迅速在全世界範圍內蔓延，不僅改變著人們的社交、工作、生活以及健康管理方式，還改變了企業和政府管理模式。技術融合的例子包括：由記錄疾病狀態和患者信息的大型數據庫支持實現的個性化醫療；快速平行的基因測序；使用計算機模擬設計和測試新藥；可穿戴式個人醫療監控設備；依託於新型納米技術的小型化、高靈敏度的化學和生物傳感器；融合電子元件、電源和光導纖維的紡織物等。融合不僅發生在技術層面，還發生在平臺、利益和投資層面。例如，在農業上將移動互聯網、雲計算、農業機械傳感器、基因組測序等技術深度融合，有望實現精準農業的重大突破。
<strong>4.成本降低（Declining Costs）
智能手機的成本在未來五年預計要下跌至少30美元，數字設備的成本普遍下跌迅速。成本下跌同時也在影響著能源領域，當前太陽能光伏發電（PV）已經在電動汽車和電池上成為礦物燃料成本的有力競爭對手。在某些情況下，數字技術正在將邊際生產成本降至為零，例如，書本、CD或DVD需要材料、運送、印刷等成本，而電子書的邊際成本就幾乎為零。“零邊際成本”的趨勢加速了這類技術的擴散，進一步加快了技術開發和創新。
<strong>5.多重平臺（Multiple Platforms）
使全球實現移動連接的互聯網和為無數App應用提供地理定位的全球定位系統（GPS）作為兩大“平臺中的平臺”，在加速技術變革中起到了核心作用。這兩個平臺使得無數新的次級平臺得以搭建，進一步推動了技術創新和企業創建。
<strong>6.進入成本降低（Reduced Entry Costs）
這些平臺還使得科學實驗和企業創建的進入成本大幅降低。藉助英特網、雲計算、人工智能、3D打印、無人駕駛飛機、App應用和計算生物學的初創企業因此得以在全世界範圍內迅速增加。一家初創企業的主要非勞動力成本僅僅是筆記本電腦和互聯網連接以及雲計算服務（對於軟件公司而言）或3D打印機（對於物質生產企業而言）。
<strong>二、重要前沿技術及其對可持續發展的潛在貢獻
1.<strong>大數據（Big Data）
通過與互聯網相連的傳感器收集海量數據、監控網絡和社會媒體，能夠預測需求、估測農村收入（基於移動電話活動）以及預測民間動亂。預計到2020年，數據量將從2013年的3ZB（zettabytes）增長到約40ZB。大數據以新的形式創造價值，並能夠從更大規模和層面影響組織、市場和政府-公民關係。通過對大數據的收集和分析，能夠對組織管理和商業模式進行預見、應對或解決重大全球問題、協助科學新突破、推進人類健康、提供實時信息流（如疾病爆發或交通狀況）、監測自然生態系統、提供資源利用效率等。最終為企業負責人、政策制定者和公民社會的決策制定提供支持。
2.<strong>物聯網（Internet of Things, IoT）
物聯網能夠通過傳感器監控和管理連接對象（自然界、動物和人）的情況。在物聯網中，相連通的物體、系統和用戶之間通過互聯網交換數據。物聯網設備主要可以用於以下方面：利用感應器監控吃、睡或健康習慣；利用移動電話控制家用電器；利用感應器監測土壤條件從而提高農業生產率等。預計這類設備的數量將從2015年的150億增長到2020年的500億，其中有三分之一是計算機、智能手機、電視機和移動設備。物聯網在衛生、零售、建築和貿易等各類領域中都具有創造價值的潛力，還可能為製造業及其相關工序解決缺乏效率的問題。據估算，當前該市場價值6558億美元，將在2020年達到1.7萬億美元，至2025年達到3.9萬億~11.1萬億美元。
3.<strong>人工智能（Artificial Intelligence）
人工智能已成為技術專家、投資者、政府和未來主義者的主要關注點。近年來，在海量大數據獲取、廉價的大規模雲計算以及先進微處理器的推動下，以機器學習和深度學習為代表的人工智能取得了重大進展。人工智能的發展方向主要有：超智能圖像識別、智能語音翻譯、癌症的精準醫療等。
4.<strong>3D打印（3D Printing）
3D打印技術為發展中國家帶來潛在的經濟、社會和環境效益。由於3D打印成本大幅下降，再加上計算機輔助設計、互聯網、新材料和雲計算的相應發展，30年前發明的3D打印技術已經成為全球製造商生產飛機、風輪機、汽車和其他機器的可行技術。作為一項“平臺技術”，3D打印應用廣泛，如衛生保健、航空航天（如打印飛機零部件）和建築（如打印房屋和大型建築）。3D打印具有改造企業（尤其是製造業）的潛力，為製造能力有限且生活消費品嚴重依賴進口的發展中國家發展低於傳統工廠生產成本的製造業打開了機遇之門。3D打印技術只需要產品原材料，且通過單一工序生產商品，避免了各種零部件的運輸，減少了資源的使用，因此還有助於減少碳排放。
5.<strong>生物科技和健康技術
<strong>（Biotechnology and Health Tech）
信息與通信技術（ICT）的進步使得合成生物學、系統生物學和功能基因組學與生物技術的融合度越來越高。生物學的數字化使生物技術的開發成本大幅降低，合成生物產品不再是從零開始，而是可以利用以生物積木（BioBricks）形式存在的可下載已有模塊進行構建。這一過程並不需要了解每一個生物積木的功能，只需要瞭解設計該物體所需的軟件並進行設計，將其發送到打印機就能夠通過互聯網以數字的形式進行傳輸並在任何地方重新創建。此外，基因編輯、DNA測序、大數據和人工智能正在使個性化藥物設計成為可能。
6.<strong>高級材料和納米科技
<strong>（Advanced Materials and Nanotechnology）
納米材料包括納米晶體和納米複合物等一系列有機和無機材料。納米技術具有顛覆許多產業領域的潛能，其應用包括：①水修復和淨化，如在缺水國家通過納米過濾膜處理廢水；②增加材料的耐熱性以及鋰電池電極的靈活性和性能；③對農用化學品的施用進行精確控制，提高種子發芽力，減少農藥和化肥的汙染；④納米電子，包括減少電子設備重量和耗電量的裝置和材料，如小型電子電路、增強的記憶存儲器和更快的計算機處理器；⑤納米醫療，如利用金納米顆粒探查核酸的靶向序列和利用納米顆粒作為藥物載體。此外，在一些國家的食品安全項目中，納米技術還被用來改善農產品的保存。
7.<strong>可再生能源技術
<strong>（Renewable Energy Technologies）
可再生能源技術能夠為中央電網系統覆蓋不到的偏遠農村地區提供電力。近40年來，太陽能電池的成本已大幅下跌，已成為世界上最廉價的發電技術之一。第三代太陽能光電的材料研究也有了創新進展，雖然硅基的太陽能光電在短期內還會佔主導地位，但第三代薄膜電池正在興起，其中前景最好的是鈣鈦礦太陽能電池，它具有優異的吸光性能，生產成本較低，但目前仍處於早期研發階段，在長期穩定性和大規模部署的可行性上還有待提高。電動汽車的成本也迅速降低，蘇格蘭正致力於在2032年前逐步淘汰汽油和柴油汽車，中國、法國和英國其他地區則將該目標的實現定在2040年。
8.<strong>人造衛星（Satellites）
自互聯網發展以來，通信衛星一直被用於農村地區和發展中國家的互聯網接入，由於發射技術、天線、太陽能、無線電等技術的進步，這一產業一直得以維持下去。如今，高空平臺電信系統（HAPSs）和低軌道衛星也有望實現；未來，飛速發展的技術將使小型廉價且功能強大的衛星得以開發。例如，利用智能手機技術帶有各種感應器的小型航天器 CubeSats，可以用來作環境監察等。
9.<strong>無人駕駛飛機（Drones）
無人駕駛飛機已問世數十年，在摩爾定律的推動下，其成本和體積近年來都有了大幅下降，同時其功能隨著智能手機技術的發展得到了增強。如今，小型四翼無人駕駛飛機被用來執行越來越多的任務，如包裹的商用投遞、疫苗等高價值物品在發展中國家農村地區的投遞等。數百家無人駕駛飛機投遞公司正在全世界興起，2015年有430萬架無人駕駛飛機執行了運輸任務，相當於167%的市場增長。無人駕駛飛機的成本逐步下降也有利於在發展中國家開展一系列服務，如向衝突地區、難民營和地面交通狀況不好的農村地區運送補給。城市中的無人駕駛飛機運輸能夠大大減少交通擁堵和汙染。無人駕駛飛機能夠執行檢查橋樑、手機發射塔和屋頂以及查看火情等危險任務，還能夠為精準農業提供廉價的新型功能服務，如監控雜草和作物的生長、噴灑殺蟲劑和監控土壤水化作用。
10.<strong>區塊鏈（Blockchain）
區塊鏈是各方之間不依賴於中心機構的一種永久且透明的交換形式，這種交換的前提是區塊鏈上的各方都有渠道和方法來核實整個數據庫。所有的交易和業務都在分佈式對等網絡上被可視記錄。區塊鏈的應用包括以下幾個方面：①“智能合同”，即一種能夠大大降低成本的自動進行頒發許可、收取稅款等交易的可信第三方；②為缺乏認可身份的人群提供身份認證，使其免遭法律、政治、社會和經濟隔離；③越來越多地運用於土地和財產登記，確認與政府相關的財產交易，減少文書工作和財產欺詐；④聯合國世界糧食計劃署的一個人道主義救援計劃在約旦和敘利亞用區塊鏈進行現金和食品援助交易，其目的是為了減少管理費用、提高安全性和加快對偏遠地區的救援速度；⑤在貿易金融領域，區塊鏈能夠簡化程序、減少結算時間、失誤、欺詐和爭端，並提高交易各方的信任度。
http://unctad.org/en/pages/publications/technology-innovation-report.aspx
編譯：宋 穎
《創新研究報告》編輯：曹學偉 張麗琴
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