在重要的科技領域，尤其是人工智能、腦科學、量子計算、核聚變等領域，隨時都可能出現一些改變全球現有競爭格局的顛覆性技術。這對基礎薄弱、起點很低的我們，機遇大，挑戰也大。
文丨郭小興 編輯丨杜海 來源丨正經社
“作為信息技術發展的新方向，區塊鏈技術將為經濟社會數字化轉型提升強大動力。”
“中國天眼是目前世界上最大的單口徑射電望遠鏡，直徑達到500米，相當於30個足球場大小。我們做過計算，如果像個大鍋一樣，裡邊放上炒米飯，夠全世界每個人盛上4碗。”
“在這些重點領域中，由於中國過去的基礎薄弱、起點低，與發達國家仍有不小差距。但經過多年的努力和追趕，在很多重點方向上，中國已經趕上世界先進水平。”
11月12日的《財經》年會上，中國科學院院長白春禮金句不斷。
白春禮認為，區塊鏈技術的特點在於不可篡改、不可偽造、可追溯、無需第三方背書，是存儲、點對點傳輸、共識機制、加密算法等多種機制的集成應用，可以實現信息的公開透明。一旦廣泛應用，將顯著降低整個社會的運行成本，提升運行效率。
比如在稅務管理方面，應用區塊鏈技術構建的“稅鏈”網絡，能夠真正實現“交易即開票”、“開票即報銷”，可以大幅降低稅收徵管成本，有效解決數據篡改、一票多報、偷稅漏稅等問題。
事實上，繼2018年8月全國首張區塊鏈電子發票在深圳誕生以來，截止於10月30日，深圳市區塊鏈電子發票開票量已突破1000萬張。其優勢在於按需使用，無需定期往返稅務局領購發票，極大地降低了辦稅人員的工作負擔，提升了工作效率。此外，免費用票也讓企業降低了額外的財務成本。用戶在平臺上購物時，即可自行申請開票。
關於中國天眼，白春禮介紹道，中國天眼即500米口徑球面射電望遠鏡（Five-hundred-meter Aperture Spherical Telescope），簡稱FAST，位於貴州省黔南布依族苗族自治州平塘縣克度鎮大窩凼的喀斯特窪坑中，工程為國家重大科技基礎設施，“天眼”工程由主動反射面系統、饋源支撐系統、測量與控制系統、接收機與終端及觀測基地等幾大部分構成。
值得一提的是，中國天眼是具有中國自主知識產權、世界最大單口徑、最靈敏的射電望遠鏡，綜合性能是著名的射電望遠鏡阿雷西博的十倍。它於1994年由中國天文學家南仁東提出構想後，經過中國科學院國家天文臺長達22年的建設，於2016年9月25日落成啟用。
截至2019年8月28日，500米口徑球面射電望遠鏡已發現132顆優質脈衝星候選體，其中有93顆已被確認為新發現的脈衝星。
當天的主旨演講中，白春禮院長對信息科技、生命健康、基礎研究等三個重點領域的進展和趨勢都作了分析和展望。（還提到了幾家上市公司，不過對它們的基本面的具體分析，就得靠你自己了）。
白春禮院長坦承，這些領域科技發展的新進展、新趨勢，既為我們發揮後發優勢、加快跨越發展提供了重要戰略機遇，也對我們提出了重大挑戰。
特別是在人工智能、腦科學、量子計算、核聚變等領域，都有可能出現一些改變全球現有競爭格局的顛覆性技術，對經濟社會發展帶來全局性、決定性的影響。
以下為《正經社》整理的部分發言實錄：
01
搶佔信息制高點
信息化、數字化、網絡化、智能化是引領當前科技變革的時代大潮，半導體產業是順應這一時代潮流的根基性、戰略性和先導性產業，是衡量一個國家科技發展水平乃至綜合國力的重要指標。
最近幾年，芯片與元器件、超級計算、新一代信息網絡技術的廣泛發展，為人工智能、大數據、區塊鏈等新技術加速發展帶來了廣闊的前景，由此也引發了新一輪的創新創業熱潮，對全球經濟發展格局產生了深遠影響。
一是以芯片、元器件、計算能力、新一代信息網絡為核心的技術加速發展，推動世界加快進入萬物互聯時代。
硅基芯片和元器件是信息技術發展的基石，其製程工藝不斷提高，處理速度越來越快、存儲能力越來越強、能耗越來越低。目前7納米芯片已開始應用，5納米芯片已經開始試產，3納米芯片也正在研發。
但硅基芯片的製程工藝已經逼近物理極限，摩爾定律面臨失效。
碳基納米材料，特別是石墨烯和碳納米管材料，被認為是最有希望取代硅延續摩爾定律的半導體材料之一。
碳基器件相比傳統硅基器件具有 5~10倍的速度和能耗優勢，可以實現 5nm以下的半導體技術節點，滿足 2020年之後新型半導體芯片的發展需求。當前碳基ICT技術主流研究方向主要包括石墨烯、碳納米管、碳化硅等。
超級計算是信息技術發展的重要基礎。2018年，美國發布新一代超級計算機“頂點”，運算能力每秒20億億次，超過中國曾經連續5年排名世界第一的神威太湖之光。
當前，全球超算強國都在研製下一代E級超算（每秒百億億次）。量子計算也是各國高度關注的戰略制高點。一臺操縱50個微觀粒子的量子計算機，對特定問題的處理能力可超過神威太湖之光超級計算機。
中國科技大學研製出了世界上第一臺超越早期經典計算機的光量子計算機。2019年初，IBM 也研發出可以脫離實驗室環境運行的量子計算機。谷歌開發出54量子比特數的量子芯片，該芯片支持的量子計算機完成一個隨機數字採樣100萬次的任務只需要200秒，而世界最強超算Summit需要1萬年。
當然，對於這一成果各方面還有不同的看法，實現真正意義上的通用量子計算機還有很長的路要走。
新一代網絡通信技術發展進入快車道。2012年6月6日，全球IPv6網絡正式啟動。IPv6的地址長度為128位，是IPv4的4倍，其地址數量近乎無限。
5G通信技術已經開始大規模應用，其數據速率是4G的百倍以上，傳輸延遲在1毫秒以下，能夠支持在一平方公里內連接100萬臺設備。由於這些明顯的技術優勢，可以隨時隨地實現萬物互聯，成為數字經濟乃至數字社會的“神經系統”。
進入萬物互聯時代，人類社會（人）、信息空間（機）、物理世界（物）實現無縫智能融合，為各種工作和生活需求作出全方位及時的智能響應，將全面重塑世界發展格局，使人類文明繼農業革命、工業革命之後邁向新的智業時代。
二是人工智能作為引領帶動新一輪科技產業變革的戰略性技術，將對產業結構、產業形態以及社會生活帶來決定性影響。
谷歌阿爾法圍棋在深度學習方面的關鍵性突破，掀起了人工智能發展的新一輪熱潮。
未來10年，全球人工智能產業將進入高速增長期。麥肯錫公司預測，到2030年，約70%的公司將採用人工智能，人工智能新增經濟規模將達到13萬億美元。
現在，專用人工智能在單項測試、大規模圖像識別和人臉識別中，已經超越人類。隨著材料、製造、動力、傳感、控制等相關技術的不斷髮展，硬件的成本大大降低，人工智能已經進入工廠和普通消費者周圍。
各種智能終端、智能服務、可穿戴設備不斷推陳出新，各種家政機器人、情感陪護機器人、娛樂機器人等正在走進我們的生活。比如，科大訊飛的“智醫助理”機器人，其醫學影像診斷的準確率已經達到94.1%，刷新了醫學影像權威評測的世界紀錄。
通用人工智能總體發展仍處於起步階段，也是下一代人工智能重點突破的方向。通過將人的作用或認知模型引入到人工智能系統中，人機協同可以更加高效地解決複雜問題，逐步實現人機混合智能。通過大幅提高機器智能對環境的自主學習能力，逐步實現自主智能系統。
2015年，中科院成立了“腦科學與智能技術卓越創新中心”，主要研究認知科學、人工智能等，目前已成為中國在該領域的研究高地。
三是大數據作為信息社會的戰略性資源，成為科技和產業競爭發展的制高點。
現在越來越多的人認識到，大數據具有可以反覆使用、不斷增值的特點，蘊藏著巨大的價值和潛力，是與自然資源、人力資源一樣重要的戰略資源。
據國際數據公司統計，目前全球數據總量每年都以倍增的速度增長，預計到2020年將達到44萬億GB，中國數據量將佔全球近20%，大數據將帶動全球GDP增長超過2%。
一方面，大數據作為新興產業，數據採集、數據分析、數據服務已經成為信息產業中最具活力、發展迅速、潛力巨大的細分市場，相關的硬件製造和軟件開發也吸引了更多的資金和研發投入。
另一方面，大數據與現有產業實現深度融合，幾乎應用到每個產業領域，加快推動了相關產業的轉型升級，使得生產更加綠色智能、生活更加便捷高效。
圍繞大數據應用，形成新的、多樣化的創新生態鏈，推動了共享經濟的蓬勃興起和發展，重塑了傳統產業的結構和形態，催生了眾多的新產業新業態新模式，也給我們的衣食住行帶來了根本改變。
麥肯錫預測，醫療領域未來10年因採取大數據技術，將減少2/3的醫療開支。大數據在人工智能與先進製造、自動駕駛、金融與商業服務、醫療與健康管理、科學研究等領域都有著廣泛的應用前景；在社會保障、突發事件監測預警、信用評估、城市管理等方面，發揮越來越重要的作用。
四是區塊鏈作為信息技術發展的新方向，將為經濟社會數字化轉型提供強大動力。
區塊鏈技術作為比特幣的底層技術被大眾所熟知，是分佈式數據存儲、點對點傳輸、共識機制、加密算法等多種技術的集成應用，可以實現信息的公開透明、不可篡改、不可偽造、可追溯，無需第三方背書，其廣泛應用將顯著降低整個社會的交易成本、提升運行效率，因而受到各國的高度重視。
圍繞區塊鏈技術，共識算法、加密算法等底層核心技術不斷取得突破，與人工智能、大數據、物聯網等技術深度融合，將進一步提高其技術性能和可用性、安全性，加快進入大規模商業化應用階段，成為數字經濟進一步深化發展的重要增長點。
比如在供應鏈管理方面，區塊鏈技術保證了交易可追溯和數據不可篡改，可以有效避免交易糾紛，提升整體運行效率。在稅務管理方面，應用區塊鏈技術構建的“稅鏈”網絡，真正實現“交易即開票”“開票即報銷”，可以大幅降低稅收徵管成本，有效解決數據篡改、一票多報、偷稅漏稅等問題。
中國在區塊鏈的發展和應用方面具有自己的特點和優勢，我們移動互聯網用戶數量巨大、在線支付等應用普及，在數字貨幣、供應鏈、數字政務、社會公共服務等多個領域已經有一定的應用基礎，未來有很大的應用前景。
02
挑戰生命科學
有人說21世紀是生命科學的世紀。在Science創刊125週年公佈的125個最具挑戰性的科學問題中，46%屬於生命科學領域。
當前，生命與健康領域正在走向 “定量檢測解析”、 “預測編程”和“調控再造”，加速孕育一批具有重大產業變革前景的顛覆性技術，對藥物研發、基因治療、生物育種、生物安全、現代農業等領域帶來了深遠的影響。
一是基因組學、腦科學成為生命科學領域最受關注的前沿熱點。
基因編輯技術自上世紀80年代出現以來，不斷改進和發展，已廣泛應用於生命科學研究和臨床研究。基因測序成本以超過信息領域摩爾定律的速度下降，2003年全球完成人類基因組測序花了13年、耗資27億美元，目前只要幾百美元、1小時左右就可完成。
腦科學被看作是自然科學研究的“最後疆域”。目前，科學家已經繪製出全新的人類大腦圖譜，還通過腦機接口實現了對智能機器、義肢等的直接控制，為發展新一代神經及精神疾病的診斷、治療技術方法奠定了堅實的基礎。
此外，人腦重大疾病診治也取得重要進展，對帕金森、阿爾茨海默症、抑鬱症等重大疾病機理的研究不斷深入，新的治療手段和藥物不斷湧現。
11月3日，中科院研發的抗阿爾茨海默症新藥獲批上市。
此外，類腦智能研究也是當前一個研究熱點，類腦計算芯片、類腦學習與決策等算法軟件也取得重要進展。
二是生命科學研究新技術新方法加速走向臨床應用，推動醫學向“個性化精準診治”和“關口前移的健康醫學”新階段發展。
細胞免疫療法被認為是最有前景的腫瘤治療方式之一 。2017年，諾華推出了世界首個CAR-T基因療法，經美國FDA正式批准上市，用於治療急性淋巴細胞白血病。中國也有CAR-T療法已經上市，還有十幾個正在申請上市。
當然，細胞免疫療法價格還比較昂貴（FDA批准上市的兩個產品價格分別為47.5萬美元和37.3萬美元），也存在不良反應、細胞產品的質量控制等問題。
幹細胞和再生醫學為有效治療心血管疾病、神經退行性疾病、嚴重燒傷、脊髓損傷等難治癒疾病，提供了新的途徑，有望成為繼藥物治療、手術治療後的第三種疾病治療途徑，引發新一輪醫學革命。
比如中科院基於幹細胞技術製備出引導脊髓組織損傷再生的生物材料，已開展修復脊髓損傷的大動物（狗）實驗168例，顯示出良好的臨床前景，已經開始進入臨床。
三是合成生物學、人造光合作用、分子模塊育種等新技術、新方法不斷湧現，推動生物經濟蓬勃發展。
合成生物學被譽為是繼DNA雙螺旋結構和人類基因組測序之後的“第三次生物學革命”，也被認為是改變世界的顛覆性技術。
目前，科學家已經能夠設計多種基因控制模塊，組裝具有更復雜功能的生物系統，甚至創建出“新物種”。
比如，可以培養出用於診斷早期癌症與糖尿病的細菌，合成出抗瘧藥物青蒿素、抗生素林可黴素等藥物，更簡單高效地生產生物燃料，很有可能引發相關領域的產業革命。
人造光合作用發展迅速，科學家已經能夠採用硅太陽能電池和鈷、鎳基催化劑等可廣泛獲取的材料，研製出可以模擬光合作用的人造樹葉，在無需外部電路控制和操作的情況下，利用太陽能將水分解為氫氣和氧氣。
美國科學家研發出新型人造光合作用系統，效率是植物系統的10倍。去年，中科院科學家發現了一種單核錳催化劑，能夠利用陽光，將水高效分解成氫氣和氧氣，為實現“液態陽光”構想邁出關鍵一步。
分子模塊育種通過基因的直接選擇和有效聚合，能夠克服傳統育種週期長、偶然性大和育種效率低等缺點，實現量身定製、精確育種。比如，針對糖尿病人等特殊人群，可以設計研製低糖的水稻。
利用分子模塊育種技術，中科院研發出嘉優中科、中科804等系列水稻新品種，對中國農作物品種的升級換代和糧食安全具有重要意義。
03
基礎研究才是源頭
基礎研究是整個科學體系的源頭，是實現重大技術突破、搶佔知識產權高地的基礎，也是體現一個國家科技綜合實力的重要標誌。
基礎研究的發展源於兩個動力，一個是人類與生俱來的好奇心驅動，另一個是經濟社會發展需求的牽引。
21世紀以來，各主要學科領域在理論體系、重大問題等方面取得了一系列重大進展，呈現出持續加速的態勢。
一是超宏觀方面的研究不斷拓展，對宇宙起源與演化的研究持續取得重大進展，有望在重大理論、重大問題上取得革命性突破，使人類對宇宙的認識實現新的飛躍。
宇宙起源和演化是基礎研究中最重要的基本科學問題。
目前，宇宙中能夠觀測到的可見物質僅佔4.9%，而暗物質佔到26.8%，暗能量佔到68.3%。對暗物質和暗能量的研究成為物理學最重要的前沿方向，這也是認識宇宙起源和演化最關鍵的一步，被稱為是21世紀物理學的兩朵新“烏雲”。
所以，世界科技大國都在積極支持這方面的研究。比如，歐空局的普朗克望遠鏡、美國的費米望遠鏡，都開展了暗物質探測。
2015年，中科院成功發射了“悟空號”暗物質粒子探測衛星，搭載了目前國際上最高分辨、最低本底的空間高能粒子望遠鏡。
2019年4月10日，全球六地同步直播發布了首張黑洞照片，這是人類首次看到距離地球5500萬光年、質量為太陽65億倍的超大質量星系中心黑洞的“面貌”。
引力波是宇宙演化過程中產生的一種天文現象，也為我們進一步認識宇宙演化提供了重要的手段和新的途徑。
愛因斯坦早在100多年前就預言了引力波的存在，但是他認為引力波太微弱了，難以探測到。
2015年，美國激光干涉儀（LIGO）兩次探測到引力波信號，標誌著引力波天文時代的開啟，在全球興起了引力波探測熱潮。
中國先後啟動了太極計劃、天琴計劃，目前正在建設的阿里天文臺，主要用於探測原初引力波。
支撐超宏觀研究的大科學裝置也在加速發展。中科院建設的500米口徑球面射電望遠鏡（FAST）——“中國天眼”，是目前世界上最大單口徑、最靈敏的射電望遠鏡，接收面積達到25萬平方米（相當於30個足球場），將在未來10年內保持世界領先地位。
此外，多國正在共同建設平方公里陣列射電望遠鏡（SKA），接收面積達1平方公里，這是有史以來建造的最大的天文裝置，預計2030年前後投入使用，將開闢人類認識宇宙的新紀元。
二是超微觀方面的研究不斷深入，微觀物質結構研究開始從“觀測時代”走向“調控時代”，將為能源、材料、信息等產業發展提供新的理論基礎和技術手段。
2013年，科學家依靠大型強子對撞機（LHC）發現了希格斯粒子，完成了標準粒子模型確認工作的最後一環，由此標準粒子模型預言的61種基本粒子已經全部被發現，將人類對基本粒子的認識又推進了一大步。
中科院科學家利用大亞灣中微子實驗裝置，發現了一種新的中微子振盪模式，被認為是該領域最重要的突破之一。
在量子調控方面，鐵基高溫超導、多光子糾纏、量子反常霍爾效應、“天使粒子”馬約拉那費米子等一批關鍵性突破，為物質科學的發展展現出更廣闊的前景。
量子通信和量子計算也成為當前的研究熱點。中科院成功發射了世界首顆量子通信衛星“墨子號”，牽頭建設了世界上第一條量子密鑰通信保密幹線“京滬幹線”，為量子通信走向應用奠定了堅實基礎。
最近，英國科學家又成功拍到了量子糾纏的圖像。
基礎前沿還包括很多重要的學科領域方向，隨著學科交叉融合不斷深化，邊界愈來愈模糊，不斷催生出新前沿、新技術、新方法，不僅進一步深化了人類對自然世界規律和本質的認識，而且也為推動技術和產業發展提供了重要的知識基礎和發展源泉。
04
其它領域也在群發性突破
比如在能源領域，全球新一輪能源革命正在興起，在可再生能源、第四代核能、大規模儲能以及動力電池、智慧電網等方面，都取得了一批突破性進展，推動能源技術加速向綠色、低碳、安全、高效的方向轉型。
新材料領域正在向個性化、複合化和多功能化的方向發展，石墨烯、柔性顯示材料、仿生材料、超導材料、智能材料等層出不窮。
在先進製造領域，以智能感知、智能控制、自動化柔性化生產為特徵的智能工廠大量湧現，3D、4D打印技術快速發展，個性化訂製、柔性化生產、製造業服務化等，成為新趨勢。
在深空深海深地探測方面，空天地海一體化觀測體系不斷完善，實現了空天海信息透徹感知、數據實時高效傳輸和充分共享；主要國家積極開展深空探測等重大航天工程，民營資本大量進入航天領域，在全球範圍內掀起新一輪空間探索熱潮；海洋領域的關注重點從近海走向深海大洋，更加重視海洋資源的保護和開發利用；地球深部探測不斷髮展，使得地球更加透明，為新的資源能源來源開闢了一條新途徑。
這些領域科技發展的新進展、新趨勢，既為我們發揮後發優勢、加快跨越發展提供了重要戰略機遇，也對我們提出了重大挑戰。
特別是在人工智能、腦科學、量子計算、核聚變等領域，都有可能出現一些改變全球現有競爭格局的顛覆性技術，對經濟社會發展帶來全局性、決定性的影響。
在這些重點領域中，由於中國過去的基礎薄弱、起點低，與發達國家仍有不小差距。但經過多年的努力和追趕，在很多重點方向上，中國已經趕上世界先進水平。中國科技事業已經進入到整體能力水平加速躍升的關鍵階段。【《正經社》出品】
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