《硬科技：大国竞争的前沿》一书由国务院发展研究中心国际技术经济研究所和西安市中科硬科技创新研究院共同撰写，深入探讨了硬科技在大国竞争中的重要地位及其对全球变革的深远影响。
全书分为四篇，共十七章，系统阐述了硬科技的内涵、外延、发展演变以及其在信息技术、智能制造、新能源、生物技术、新材料、航空航天、海洋科技等关键领域的应用和前景。
第一篇：总论篇
第一章：探讨了人类历史与硬科技发展的紧密联系，强调科技是推动人类文明变迁的关键力量，并揭示了科技发展背后的规律。
全球发展格局的一条“铁律”——把握住能够影响未来产业突破性变革的关键核心技术，将助力这个国家在全球范围内实现“换道超车”。之后，德国、日本和美国都遵循这条铁律实现崛起。
借助第三次科技革命，美国成功逆袭，成为人类文明的中心舞台。
从技术迭代来看，支撑以计算机为代表的信息领域持续发展的底层技术有其固有的局限性——集成电路芯片的尺寸已接近物理极限，以电为传输介质的技术方式有其自身物理属性的限制，这些都难以满足新一代信息技术获取、传输、计算、存储、显示等方面的需要。主导了全球信息领域数十年的摩尔定律将在历史的巨浪下退潮。
随着人类对于“光”研究的突破和进展，“光”将替代“电”成为新一代信息产业的基石。未来，光子技术将作为新一轮科技革命的最关键、最核心、最底层技术，主导新一轮科技革
命的发展。未来将掀起类似于从电子工业的晶体管迈入集成电路的技术革命——集成光路产业的崛起。
技术是组合进化的，很多新技术都是在原有技术基础上的组合和集成。随着技术的不断组合和演进，最终形成了一个复杂的、自组织且不断演进的无标度网络。无标度的复杂网络都
遵循幂律法则，科技也存在类幂律分布的特点，即极少数关键技术创新创造的巨大价值远超其他技术所带来的影响。这些关键核心技术的作用是不可替代的。
历次工业革命中的核心技术都呈现出关键性的特点。比如蒸汽机、内燃机、集成电路、原子能技术等，这些关键核心技术最终都深入社会的各个领域，其他的技术创新很多都是在这
些关键技术基础上产生的，经过不断组合和演化，最终创造出巨大的生产力，广泛推动着社会和经济的发展。
具体科技类目的发展同样遵循幂律分布。例如信息领域，随着摩尔定律濒临失效，光子时代已然到来，光学技术将成为未来的关键核心技术，是众多技术中的“关键少数”。米磊博
士2016年提出一个新的经验公式——“米70定律”，内容包括：光学成本占未来所有科技产品成本的70%；光学技术将成为科技产品的瓶颈性关键技术，解决光学技术问题是推动科技进步的重要方向。这一定律在很多领域已经得到了验证。例如，互联网费用中的70%来自光学成本，包括光学设备和系统的采购；无人驾驶公司将70%的资金投入到激光雷达等光学器件上；而在VR/AR等新的显示技术中，光学成本也同样是主要成本。未来，手机产品的创新将更多围绕光学技术展开，光学元器件成本将占手机成本的70%。2017年苹果公司发布的iPhone X搭载了人脸识别功能——Face ID。Face ID功能通过环境光传感器、距离感应器实现，还集成了红外镜头、泛光感应元件（floodcamera）和点阵投影器等多个光学器件，可以说iPhoneX已经增加了大量的光学成本。
硬科技就是技术系统中按照类幂律法则分布的关键节点性技术，其在一个产业技术体系中能起到决定性作用，可以创造巨大的价值和效益，对于推动产业发展和人类技术进步发挥着
重要作用。
第二章：详细介绍了硬科技的诞生背景、内涵、外延及其发展演变过程，强调硬科技对于国家核心竞争力的重要性。
第三章：分析了当今世界处于百年未有之大变局，全球科技竞争日益激烈，硬科技成为主导全球变革的关键因素。
第四章：论述了中国正处于转型发展的关键时期，硬科技是推动中国创新驱动发展的重要力量，对中国崛起具有决定性作用。
技术创新在起步阶段的前5~10年，投入和回报率成反比，甚至还要经历亏损，“十分耕耘，一分收获”。在技术的研发和成长期，科技回报的增长是低于线性增长的，然而一旦过了拐点，就是指数型增长，并能够迅速成为支撑经济的支柱。而依靠投资驱动的模式创新则相反，其增长会出现边际递减现象，对经济所起的支撑作用越来越弱。
我国经济已由高速增长阶段转向高质量发展阶段，经济增长方式也正在由传统的要素驱动、投资驱动转向创新驱动。科技创新已成为经济结构调整和持续健康发展的决定性力量。
第二篇：科技篇
第五章至第十二章：分别介绍了硬科技在信息技术、光电芯片、智能制造、新能源、生物技术、新材料、航空航天、海洋科技等八大领域的具体应用和发展现状，指出了中国在这些领域的“卡点”和“堵点”，并提出了前瞻性的对策建议。
日本尼康公司在与荷兰ASML公司的竞争中失败的一个重要原因，是尼康坚持自产自研的发展模式；不论是光刻机中的零件，还是关键技术，尼康都希望通过自主研发获得完全掌控。ASML则背靠荷兰飞利浦，以欧洲精密机床和仪器为基础，以美国先进技术为核心，与台积电等制造公司紧密合作，坚持互利共赢、开放合作的发展模式。在半导体这个对技术要求苛刻、资金需求巨大的行业内，闭门造车式创新不仅成本过重，而且后继乏力，更难以形成正向的产业循环，我国应引以为戒。
光子信息技术就是“后发制人”版的电子信息技术，这一点不论是从物理学原理的角度，还是从与技术相应的产业发展情况来看，都能得到验证。
从发展路线上看，电子和光子分别从真空电子学、光子学进展至固体电子学、光子学，并最终都朝着元器件集成化而努力，也就是微电子学和微光子学。这就意味着，必然会出现一
个微光子学时代。微光子技术和元器件的集成化，可以提供尺寸小、重量轻、效率高、功能强、价格便宜，并且能避免电磁干扰的系统。这将使光子学发生与微电子技术和集成电路在过去几十年经历过的一样的巨大革命性变革。
在微电子和光子集成的早期阶段，电路复杂度还比较低，设计与技术开发是紧密联系在一起的，芯片设计是有技术针对性的。随着电路复杂性不断增加，这种设计与技术之间的紧密
联系变得越来越困难且低效。因此，发展半导体集成技术的一个重要步骤是引进通用的集成过程，即通过向芯片设计者提供一组定义好的标准化模块（利用这些模块，他们可以设计广泛应用的特定电路），让设计与技术能够解耦。
当下业界已普遍认可，光子学具有类似于电子学的发展模式——由光子器件向光子集成，再向光子系统方向发展。在集成光路研究早期，研究人员的精力主要集中在创建更高功能电
