摘 要:當前前沿技術重點聚焦的領域方向主要包括新一代信息技術、量子信息技術、人工智能技術、生物技術、先進制造技術、新材料技術、空天技術和現代能源技術等。前沿技術的超前部署，是提高我國高技術研發能力和未來產業國際競爭力的必然要求。未來產業更加強調“未來”，更加注重前沿技術驅動下產業發展的前瞻性和顛覆性。以前沿技術創新驅動未來產業發展，要把握發展趨勢正確遴選和超前部署前沿技術，瞄準前沿技術關鍵問題加強重點攻關，注重提升前沿技術成果產業化市場化能力，加強前沿技術研發與產業培育的國際合作。
關鍵詞:未來產業 前沿技術 超前部署 產業動向
【中圖分類號】 F49 【文獻標識碼】A
前沿技術與未來產業
前沿技術是指高技術領域中具有前瞻性、先導性和探索性的重大技術，是未來高技術更新換代和新興產業發展的重要基礎，是國家高技術創新能力的綜合體現。《國家中長期科學和技術發展規劃綱要（2006-2020年）》明確指出，選擇前沿技術作為國家部署重點需要遵循四個方面的原則，一是代表世界高技術前沿的發展方向，二是對國家未來新興產業的形成和發展具有引領作用，三是有利于產業技術的更新換代和實現跨越發展，四是具備較好的人才隊伍和研究開發基礎。
當前前沿技術重點聚焦的領域方向主要包括新一代信息技術、量子信息技術、人工智能技術、生物技術、先進制造技術、新材料技術、空天技術和現代能源技術等。超前部署前沿技術，更好地發揮前沿科技引領未來發展的先導作用，是提高我國高技術研發能力和未來產業國際競爭力的必然要求。
關于未來產業，2024年1月發布的《關于推動未來產業創新發展的實施意見》指出，未來產業是指由前沿技術驅動，當前處于孕育萌發階段或產業化初期，是具有顯著戰略性、引領性、顛覆性和不確定性的前瞻性新興產業。大力發展未來產業，是引領科技進步、帶動產業升級、培育新質生產力的戰略選擇。同時，該實施意見還明確了我國近期重點推進的六大未來產業，主要包括未來制造、未來信息、未來材料、未來能源、未來空間和未來健康。黨的二十屆三中全會《決定》指出，“加強關鍵共性技術、前沿引領技術、現代工程技術、顛覆性技術創新，加強新領域新賽道制度供給，建立未來產業投入增長機制”。
未來產業更加強調“未來”，更加注重前沿技術驅動下產業發展的前瞻性和顛覆性，如量子計算、腦科學、可控核聚變、深海開發等，這些領域的技術和經濟范式的變化，預示著生產方式的巨變和對勞動者知識和技能的更高要求。
前沿技術重點領域發展趨勢
從前沿技術發展態勢來看，進入二十一世紀以來，全球科技創新進入空前密集活躍時期，新一輪科技革命和產業變革正在重構全球創新版圖、重塑全球產業和經濟結構。
新一代信息技術。以互聯網、大數據、人工智能、微電子與光電子為代表的新一代信息技術作為通用目的技術，正在全球范圍內廣泛應用迅速發展，并引發影響深遠的產業革命。新一代前沿信息技術加速應用到社會經濟各個領域，改變著人類世界的發展范式。信息技術的前沿創新，不斷推動技術進步與產業發展，數字化、網絡化、智能化讓數字世界與物理世界的融合與協同更加緊密。新一代信息技術與實體經濟的深度融合創新，不斷催生出新研究、新產業、新業態和新模式。當前，新一代信息技術正呈現泛在化、網絡智慧化、內生安全化、工藝集成多樣化的特征。
量子信息技術。量子信息技術是量子力學與信息技術相結合的前沿科技，主要包括量子計算、量子通信、量子精密測量等方向。目前，量子科技總體上還處于從基礎研究向應用研究過渡的階段，雖然量子計算、量子通信等領域還有大量基礎原理性問題需要解決，但量子測量與傳感等一些相對獨立的細分領域短期內已經具備明確的應用和產業化價值。量子科技可以在保障信息安全、提高運算能力、提升測量精度等方面突破經典技術的瓶頸，成為信息、能源、材料和生命等領域重大技術創新的源泉，可為保障國家安全、支撐國民經濟高質量發展提供核心戰略力量。近幾年，量子科技正在從一種前沿科技逐步發展為一個對未來信息社會有顛覆性影響的重要產業。
人工智能技術。人工智能技術是引領未來的戰略性前沿技術，人工智能這一波熱潮的掀起，實現了一系列技術突破，機器智能在計算機視覺、語音識別、自然語言理解等專用領域，已經達到甚至超越了人類智能的水平，并正以顛覆性姿態改變著各行各業。人工智能技術與傳統產業的深度融合，正廣泛應用于交通、醫療、教育、金融和工業等多個領域。ChatGPT、Sora等生成式大模型的出現，逐漸加速了應用生態的繁榮。當前，人工智能技術正從數據驅動向知識牽引、專用智能到通用智能方向發展，受腦啟發的類腦智能蓄勢待發，正呈現出深度學習、跨界融合、人機協同、群智開放和自主操控等特征。
前沿生物技術。在現代科技發展進程中，前沿生物技術與人類自身關系最為密切，能夠為解決發展中出現的生命健康挑戰、發展質量低下、資源短缺與環境惡化等重大問題提供有力支撐，是繼信息技術之后新一輪科技革命的制高點和產業變革的新引擎。目前，前沿生物技術已廣泛應用于生物醫藥和健康、生物農業、生物能源、生物環保、生物制造等各領域，近年來取得了一系列重要進展和重大突破，極大改變了人類生產生活方式。當前，前沿生物技術正從破解生命密碼向利用、改造和創造生物體方向發展，并向醫學、農業和工業等領域廣泛滲透。
現代能源技術。能源是人類社會賴以生存和發展的重要物質基礎，能源科技是支撐能源發展和轉型的必要手段。進入21世紀以來，世界能源發展進入了新一輪的戰略調整階段，世界各國在大力發展可再生能源的同時，也在力爭提高化石能源利用效率，以減少有害物質和溫室氣體排放。以低碳清潔高效可持續為目標的現代能源技術，正加速發展并將引發全球能源變革。當前，現代能源技術正從系統集成應用向數據驅動與材料器件牽引、個體獨立控制向群體智能協同方向發展，并呈現狀態全息感知、多能協同互補、智能雙向互動和區域分散自治等特征。
新材料技術。新材料是引領科技革命和產業變革的基盤技術，新材料既是先進制造業等高質量發展的前提條件，又是催生高新技術和未來產業的物質先導，其研發水平及產業化規模已經成為衡量一個國家經濟社會發展和科技進步的重要標志。新材料既包括先進基礎材料，也包括體系不斷完善并呈高速增長態勢的先進結構與復合材料、新型功能材料與智能材料、新型電子材料等主干新材料，還包括可能改變未來材料乃至經濟社會發展格局的前沿新材料。當前，新材料正呈現制備、性能與服役極限化，結構功能一體化，設計制備加工智能化等發展趨勢。
先進制造技術。先進制造技術是價值鏈上高利潤、高附加值的技術，先進制造通過發掘新的制造資源、創造新的制造原理、構架新的制造模式，可為創新提供源動力，為保障國家安全、實施重大工程、支撐科學研究提供裝備和儀器技術支撐，為基礎產業向節能、節資、高效、環境友好型產業變革、實現可持續發展提供解決方案，可為增進民生福祉創造人性化、智能化、時空高效化的產品。當前，先進制造技術與信息、材料、生物等深度融合，正呈現裝備智能化、工藝復合化、過程物聯化和性能極限化等特征。
空天技術。空天技術是地球科學、空間科學、信息科學和材料科學等多學科交叉融合的領域，具有關聯技術廣、價值鏈路長、支撐行業多等綜合發展特征。空天技術研究聚焦基于新原理、新方法的載荷與平臺技術、高精度高可信的泛源導航定位技術、時空大數據及智能分析技術等發展方向。當前，空天技術正從近地空間向星際空間拓展，從空間信息應用向空間信息、資源綜合應用方向發展，空天技術應用也正在向精細化、智能化、專業化和產業化方向發展。
海洋技術。海洋科技集中了人類經略新空間最先進的科技能力，是國家綜合國力和科技創新能力的集中體現。習近平總書記多次強調要提高海洋資源開發能力，推動海洋經濟向質量效益型轉變；要保護海洋生態與環境，推動海洋開發方式向循環利用型轉變；要發展海洋科學技術，推動海洋科技向創新引領型轉變。當前，海洋技術的發展趨勢體現為深海和極地成為發展的新疆域，陸地和空天的高科技力量正在加速向海洋延伸。
各國以創新為導向的前沿技術戰略部署
美國：重視部署可保持技術領導力的前沿技術。美國國家科學技術委員會（NSTC）于2024年2月發布了新一版關鍵和新興技術CETs清單，重點部署的前沿技術領域包括了先進計算、先進制造、人工智能、清潔能源、半導體與微電子等共18類技術領域。從清單的具體技術內容看，顯著加強了在人工智能技術、數據和網絡安全技術、下一代通信技術、無人系統技術、定位導航技術、空間技術等方面的布局。這代表了美國聯邦政府對未來關鍵前沿技術的分析判斷，也體現了美國對當前科技發展新趨勢和競爭態勢的快速響應。該清單可以為美國政府和聯邦機構指明前沿技術發展方向，并為未來技術發展的優先順序提供信息，以利于保持美國的技術領導力和在關鍵領域的競爭優勢。此外，美國近期還相繼推出了《量子互連路線圖》《人工智能研究和發展戰略計劃：2023更新版》《“生物技術和制造目標”時間表》《芯片與科學法案》等，引導社會在重點前沿技術方向加大研發力度。
歐盟：部署綠色數字化和具有韌性歐洲的前沿技術。歐盟于2024年3月公布了“Horizon Europe”2025-2027年研究和創新計劃，主要包括三個戰略方向：綠色轉型、數字化轉型、建設具有韌性和競爭力的歐洲。該計劃還確定了九個新的技術領域伙伴關系：腦健康、森林和可持續未來林業、創新材料、綠色和數字化轉型原材料、文化遺產、社會轉型和復原力、太陽能光伏、未來紡織品、虛擬世界。與此同時，歐盟還制定了《新歐洲創新議程》，提出引領新一輪“深科技創新”。《歐洲芯片法案》的生效，預計到2030年將為歐洲半導體產業提供158億歐元資金支持，目標是將歐盟2030年在全球市場份額由10%提升至20%。歐盟于2022財年計劃在未來7年投資逾100億歐元于自我感知人工智能、細胞和基因治療、綠氫和活性材料等綠色、數字和健康技術。
英國：部署對經濟和未來創新至關重要的前沿技術。英國研究創新署（UKRI）于2023年12月發布未來50項新興技術報告，該報告代表了對英國經濟和未來創新至關重要的新興技術領域。具體包括：人工智能、數字和計算技術，先進材料與制造，電子學、光子學和量子技術，能源及環境技術，生物技術，健康和醫療技術，機器人與空間技術。此外，近兩年英國還公布了新的《科學技術框架》《無線基礎設施戰略》，發布《英國創新戰略》，啟動《2023國家量子計劃》，計劃未來10年在量子領域投資25億英鎊。
日本：為面向2050年的未來發展遴選重要前沿技術。日本科學技術與學術政策研究所（NISTEP）于2019年11月發布了第11期《科學技術預測調查綜合報告》，該報告面向2050年，用于支撐日本制定科技戰略、創新政策以及日本《第6期科學技術基本計劃》。調查報告顯示，從對日本的重要程度來看，在健康、醫療和生命科學領域，老齡化、腦科學和醫療器械開發的重要性高；在農林水產和食品生物工程領域，農業機器人、資源變化預測與管理技術等的重要性高；在環境資源能源領域，二次電池、放射性消除和風險管理等的重要度高；在信息與通信技術領域，安全與隱私保護、物聯網、網絡與社會基礎等的重要度高；在材料、裝置和工藝領域，燃料電池、可穿戴設備和生物材料等的重要度高；在城市建筑土木交通領域，社會基礎設施和交通系統等的重要度高；在空間海洋地球科學領域，量子射線測量與分析、自動化定位技術等的重要度高。
韓國：為2030年躋身全球五大科技強國部署前沿技術。韓國科學技術信息通信部（MSIT）于2023年3月發布了《第一次國家研究開發中長期投資戰略（2023-2027）》，為未來五年韓國國家研發預算指明戰略投資目標和方向，這是韓國首個法定計劃與最高級別的投資戰略。該戰略以“2030年躋身全球五大科技強國”為愿景，計劃五年內投資170萬億韓元（約9003億人民幣）用于研發，占政府總支出的5%。該投資戰略選定了12項國家戰略技術重點培育，包括半導體與顯示器、二次電池、先進移動通信、下一代核能、前沿生物、航空航天與海洋、氫能、網絡安全、人工智能、下一代通信、前沿機器人與制造、量子科技，同時強調推動產業和公共數字化轉型培育未來產業。
前沿技術驅動未來產業發展的若干熱點方向
“人工智能+”驅動智能產業新業態新模式的涌現。人工智能技術的發展，深刻重構了數字世界和現實世界。人工智能場景應用的不斷拓展，豐富了產業內涵、拓寬了產業邊界。當前，OpenAI的ChatGPT成為增長最快的應用，大語言模型（LLM）如GPT-4和Meta的LLaMA，模型規模和參數不斷增大。模型即服務成為人工智能技術服務行業新業態，基于生成式人工智能技術的數字內容服務孕育而出。與此同時，人工智能關鍵技術的研發與轉化應用，促進了技術集成與商業模式創新，推動了重點領域智能產品的創新，如智能軟硬件、智能機器人、智能運載工具等。人工智能與各行業的融合創新，推動了人工智能的規模化應用和智能化水平，如智能制造、智能農業、智能物流、智能醫療、智能教育等。
低碳能源技術驅動新型能源產業新體系的變革與發展。綠色低碳技術引領能源技術創新，加速了全球能源消費結構的清潔化調整，新興能源技術不斷涌現，特別是氫能技術、儲能技術、可控核聚變等技術的出現，促進了新興能源技術的加速迭代。核能具備明確的綠色低碳屬性，是實現“雙碳”目標的現實選擇。核聚變作為一種高效、清潔、幾乎無污染的能源形式，具有巨大的應用前景和發展潛力，盡管目前仍面臨諸多挑戰和難題。核聚變將提供一種幾乎無污染的能源形式，有助于緩解全球氣候變化和環境污染問題。核聚變能源的高能量密度和可持續性，將使得能源供應更加穩定可靠。氫能是更好建設新型能源體系的重點組成部分，是實現“雙碳”目標的重要路徑之一。當前，氫能技術逐漸成熟并加快部署，正成為全球能源轉型發展的重要載體之一。氫能因其大規模和長期的應用優勢，在終端能源需求中的潛在占比預計可達15%至20%，適用于作為燃料、原料及儲能手段。電解水制氫技術進一步成熟，固體氧化物電解水制氫從實驗室驗證走向規模化發展，突破了海水直接電解制氫技術，以綠氫為代表的“低碳制氫”取代傳統能源制氫的速度正在加快，發展綠氫是低碳驅動下全球能源革命的共識性解決方案。
6G移動通信技術驅動空天地一體化全方位服務的實現。6G網絡將是一個地面無線與衛星通信集成的全連接世界，與5G相比，6G具有更加強大的技術優勢：更高的傳輸速度、更豐富的頻譜資源、更多的連接數量、更智慧的網絡體系。6G的數據傳輸速率可能達到5G的50-100倍，網絡時延縮短到5G的十分之一。6G在峰值速率、時延、流量密度、連接數密度、移動性、頻譜效率、定位能力等方面遠優于5G。基于空天地一體化的6G網絡架構，可實現地面蜂窩網與包括衛星、高空平臺、無人機在內的空間網絡相互融合，構建起全球廣域覆蓋的空天地一體化三維立體網絡，為用戶和物聯網設備提供無盲區的寬帶移動通信服務。按照移動通信技術每10年左右更新一代的規律來看，業界普遍認為6G有望在2030年左右迎來商用。據美國市場研究機構Market Research Future對6G市場按組件、通信基礎設施、設備使用、最終用途和地區劃分進行的全面研究，預計到2040年，全球6G市場將達到3400億美元，2030年至2040年的復合年增長率將超過58%。
腦機接口技術驅動在醫療康復和虛擬現實等眾多領域的應用。腦機接口技術通常是指不依賴常規的脊髓或外圍神經肌肉組織系統，在有機生命形式的腦與外部環境之間建立的一種新型信息交流與控制通道，以實現腦與外部設備之間的直接交互。腦機接口是腦科學、神經工程、人工智能、信息技術交叉的前沿科技領域，可廣泛帶動科研、醫療、教育、工業、娛樂領域的發展。腦機接口可能將率先應用于醫療康復行業，其次是在虛擬現實“元宇宙”領域以及智能駕駛等領域。腦機接口的近期目標是讓那些失去能力的人重新獲得能力。但從長遠來看，這項技術也是為了創造另一個層次的人腦功能和執行功能，讓人類最終實現意念操控機器人。目前腦機接口應用場景包括機械肢體和輪椅、無線耳機、輔助交流、智能手機和智能家居設備、無人機等。據麥肯錫研究預測，未來10年到20年，腦機接口產業在全球范圍內每年直接產生的經濟規模可達700至2000億美元。
前沿技術驅動未來產業發展的政策建議
把握發展趨勢正確遴選和超前部署前沿技術。把握科技發展趨勢和國家未來產業發展需求，緊密跟蹤世界科技前沿發展趨勢，聚焦對未來產業發展具有驅動作用的重要前沿技術方向，加強對重大前沿技術項目的遴選評估和可行性論證，優化前沿技術項目組織、申報、評審和決策機制，為前沿技術超前部署提供戰略支撐。
瞄準前沿技術關鍵問題加強重點攻關。圍繞驅動未來產業發展的重點前沿技術，從強化基礎前沿研究、打造未來產品、形成未來產業為出發點，瞄準前沿技術研發與應用的關鍵環節，鼓勵采用產學研用協同攻關的模式，集聚優勢力量加快研發基礎軟硬件、關鍵材料、核心零部件等關鍵技術和產品，持續支持新技術和新產品應用，并最終形成新產業。
注重提升前沿技術成果產業化市場化能力。圍繞未來產業發展需求，聚焦前沿技術成果轉移轉化難點問題，鼓勵企業、高等學校與科研院所協同研發，強化企業主導的產學研用融合創新，加強前沿技術成果應用示范和場景創新，完善前沿技術成果轉移轉化機制，持續為新技術和新產品應用創造市場空間，不斷提升前沿技術產業化市場化的體系能力。
加強前沿技術研發與產業培育的國際合作。針對世界各國在前沿技術領域的研發部署，積極尋求我國與其他國家在前沿技術研發與未來產業培育方面的共同需求，在前沿技術研發、成果轉化、未來產業培育以及人才培養等方面加強交流與合作，發揮各自優勢，相互取長補短，支持與各國優秀科學家和團隊開展聯合研發，共同培育未來產業市場，實現前沿技術對未來產業發展的核心驅動。
參考文獻略
【本文作者為中國科學技術發展戰略研究院前沿科學與先進技術發展研究所副所長、研究員】
責編：李 懿／美編：王嘉騏