前沿技术创新：未来产业发展的核心驱动力

前沿技术是指高技术领域中具有前瞻性、先导性和探索性的重大技术，是未来高技术更新换代和新兴产业发展的重要基础，是国家高技术创新能力的综合体现。《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006-2020年）》明确指出，选择前沿技术作为国家部署重点需要遵循四个方面的原则，一是代表世界高技术前沿的发展方向，二是对国家未来新兴产业的形成和发展具有引领作用，三是有利于产业技术的更新换代和实现跨越发展，四是具备较好的人才队伍和研究开发基础。

当前前沿技术重点聚焦的领域方向主要包括新一代信息技术、量子信息技术、人工智能技术、生物技术、先进制造技术、新材料技术、空天技术和现代能源技术等。超前部署前沿技术，更好地发挥前沿科技引领未来发展的先导作用，是提高我国高技术研发能力和未来产业国际竞争力的必然要求。

关于未来产业，2024年1月发布的《关于推动未来产业创新发展的实施意见》指出，未来产业是指由前沿技术驱动，当前处于孕育萌发阶段或产业化初期，是具有显著战略性、引领性、颠覆性和不确定性的前瞻性新兴产业。大力发展未来产业，是引领科技进步、带动产业升级、培育新质生产力的战略选择。同时，该实施意见还明确了我国近期重点推进的六大未来产业，主要包括未来制造、未来信息、未来材料、未来能源、未来空间和未来健康。党的二十届三中全会《决定》指出，“加强关键共性技术、前沿引领技术、现代工程技术、颠覆性技术创新，加强新领域新赛道制度供给，建立未来产业投入增长机制”。

未来产业更加强调“未来”，更加注重前沿技术驱动下产业发展的前瞻性和颠覆性，如量子计算、脑科学、可控核聚变、深海开发等，这些领域的技术和经济范式的变化，预示着生产方式的巨变和对劳动者知识和技能的更高要求。

从前沿技术发展态势来看，进入二十一世纪以来，全球科技创新进入空前密集活跃时期，新一轮科技革命和产业变革正在重构全球创新版图、重塑全球产业和经济结构。

新一代信息技术。以互联网、大数据、人工智能、微电子与光电子为代表的新一代信息技术作为通用目的技术，正在全球范围内广泛应用迅速发展，并引发影响深远的产业革命。新一代前沿信息技术加速应用到社会经济各个领域，改变着人类世界的发展范式。信息技术的前沿创新，不断推动技术进步与产业发展，数字化、网络化、智能化让数字世界与物理世界的融合与协同更加紧密。新一代信息技术与实体经济的深度融合创新，不断催生出新研究、新产业、新业态和新模式。当前，新一代信息技术正呈现泛在化、网络智慧化、内生安全化、工艺集成多样化的特征。

量子信息技术。量子信息技术是量子力学与信息技术相结合的前沿科技，主要包括量子计算、量子通信、量子精密测量等方向。目前，量子科技总体上还处于从基础研究向应用研究过渡的阶段，虽然量子计算、量子通信等领域还有大量基础原理性问题需要解决，但量子测量与传感等一些相对独立的细分领域短期内已经具备明确的应用和产业化价值。量子科技可以在保障信息安全、提高运算能力、提升测量精度等方面突破经典技术的瓶颈，成为信息、能源、材料和生命等领域重大技术创新的源泉，可为保障国家安全、支撑国民经济高质量发展提供核心战略力量。近几年，量子科技正在从一种前沿科技逐步发展为一个对未来信息社会有颠覆性影响的重要产业。

人工智能技术。人工智能技术是引领未来的战略性前沿技术，人工智能这一波热潮的掀起，实现了一系列技术突破，机器智能在计算机视觉、语音识别、自然语言理解等专用领域，已经达到甚至超越了人类智能的水平，并正以颠覆性姿态改变着各行各业。人工智能技术与传统产业的深度融合，正广泛应用于交通、医疗、教育、金融和工业等多个领域。ChatGPT、Sora等生成式大模型的出现，逐渐加速了应用生态的繁荣。当前，人工智能技术正从数据驱动向知识牵引、专用智能到通用智能方向发展，受脑启发的类脑智能蓄势待发，正呈现出深度学习、跨界融合、人机协同、群智开放和自主操控等特征。

前沿生物技术。在现代科技发展进程中，前沿生物技术与人类自身关系最为密切，能够为解决发展中出现的生命健康挑战、发展质量低下、资源短缺与环境恶化等重大问题提供有力支撑，是继信息技术之后新一轮科技革命的制高点和产业变革的新引擎。目前，前沿生物技术已广泛应用于生物医药和健康、生物农业、生物能源、生物环保、生物制造等各领域，近年来取得了一系列重要进展和重大突破，极大改变了人类生产生活方式。当前，前沿生物技术正从破解生命密码向利用、改造和创造生物体方向发展，并向医学、农业和工业等领域广泛渗透。

现代能源技术。能源是人类社会赖以生存和发展的重要物质基础，能源科技是支撑能源发展和转型的必要手段。进入21世纪以来，世界能源发展进入了新一轮的战略调整阶段，世界各国在大力发展可再生能源的同时，也在力争提高化石能源利用效率，以减少有害物质和温室气体排放。以低碳清洁高效可持续为目标的现代能源技术，正加速发展并将引发全球能源变革。当前，现代能源技术正从系统集成应用向数据驱动与材料器件牵引、个体独立控制向群体智能协同方向发展，并呈现状态全息感知、多能协同互补、智能双向互动和区域分散自治等特征。

新材料技术。新材料是引领科技革命和产业变革的基盘技术，新材料既是先进制造业等高质量发展的前提条件，又是催生高新技术和未来产业的物质先导，其研发水平及产业化规模已经成为衡量一个国家经济社会发展和科技进步的重要标志。新材料既包括先进基础材料，也包括体系不断完善并呈高速增长态势的先进结构与复合材料、新型功能材料与智能材料、新型电子材料等主干新材料，还包括可能改变未来材料乃至经济社会发展格局的前沿新材料。当前，新材料正呈现制备、性能与服役极限化，结构功能一体化，设计制备加工智能化等发展趋势。

先进制造技术。先进制造技术是价值链上高利润、高附加值的技术，先进制造通过发掘新的制造资源、创造新的制造原理、构架新的制造模式，可为创新提供源动力，为保障国家安全、实施重大工程、支撑科学研究提供装备和仪器技术支撑，为基础产业向节能、节资、高效、环境友好型产业变革、实现可持续发展提供解决方案，可为增进民生福祉创造人性化、智能化、时空高效化的产品。当前，先进制造技术与信息、材料、生物等深度融合，正呈现装备智能化、工艺复合化、过程物联化和性能极限化等特征。

空天技术。空天技术是地球科学、空间科学、信息科学和材料科学等多学科交叉融合的领域，具有关联技术广、价值链路长、支撑行业多等综合发展特征。空天技术研究聚焦基于新原理、新方法的载荷与平台技术、高精度高可信的泛源导航定位技术、时空大数据及智能分析技术等发展方向。当前，空天技术正从近地空间向星际空间拓展，从空间信息应用向空间信息、资源综合应用方向发展，空天技术应用也正在向精细化、智能化、专业化和产业化方向发展。

海洋技术。海洋科技集中了人类经略新空间最先进的科技能力，是国家综合国力和科技创新能力的集中体现。习近平总书记多次强调要提高海洋资源开发能力，推动海洋经济向质量效益型转变；要保护海洋生态与环境，推动海洋开发方式向循环利用型转变；要发展海洋科学技术，推动海洋科技向创新引领型转变。当前，海洋技术的发展趋势体现为深海和极地成为发展的新疆域，陆地和空天的高科技力量正在加速向海洋延伸。

美国：重视部署可保持技术领导力的前沿技术。美国国家科学技术委员会（NSTC）于2024年2月发布了新一版关键和新兴技术CETs清单，重点部署的前沿技术领域包括了先进计算、先进制造、人工智能、清洁能源、半导体与微电子等共18类技术领域。从清单的具体技术内容看，显著加强了在人工智能技术、数据和网络安全技术、下一代通信技术、无人系统技术、定位导航技术、空间技术等方面的布局。这代表了美国联邦政府对未来关键前沿技术的分析判断，也体现了美国对当前科技发展新趋势和竞争态势的快速响应。该清单可以为美国政府和联邦机构指明前沿技术发展方向，并为未来技术发展的优先顺序提供信息，以利于保持美国的技术领导力和在关键领域的竞争优势。此外，美国近期还相继推出了《量子互连路线图》《人工智能研究和发展战略计划：2023更新版》《“生物技术和制造目标”时间表》《芯片与科学法案》等，引导社会在重点前沿技术方向加大研发力度。

欧盟：部署绿色数字化和具有韧性欧洲的前沿技术。欧盟于2024年3月公布了“Horizon Europe”2025-2027年研究和创新计划，主要包括三个战略方向：绿色转型、数字化转型、建设具有韧性和竞争力的欧洲。该计划还确定了九个新的技术领域伙伴关系：脑健康、森林和可持续未来林业、创新材料、绿色和数字化转型原材料、文化遗产、社会转型和复原力、太阳能光伏、未来纺织品、虚拟世界。与此同时，欧盟还制定了《新欧洲创新议程》，提出引领新一轮“深科技创新”。《欧洲芯片法案》的生效，预计到2030年将为欧洲半导体产业提供158亿欧元资金支持，目标是将欧盟2030年在全球市场份额由10%提升至20%。欧盟于2022财年计划在未来7年投资逾100亿欧元于自我感知人工智能、细胞和基因治疗、绿氢和活性材料等绿色、数字和健康技术。

英国：部署对经济和未来创新至关重要的前沿技术。英国研究创新署（UKRI）于2023年12月发布未来50项新兴技术报告，该报告代表了对英国经济和未来创新至关重要的新兴技术领域。具体包括：人工智能、数字和计算技术，先进材料与制造，电子学、光子学和量子技术，能源及环境技术，生物技术，健康和医疗技术，机器人与空间技术。此外，近两年英国还公布了新的《科学技术框架》《无线基础设施战略》，发布《英国创新战略》，启动《2023国家量子计划》，计划未来10年在量子领域投资25亿英镑。

日本：为面向2050年的未来发展遴选重要前沿技术。日本科学技术与学术政策研究所（NISTEP）于2019年11月发布了第11期《科学技术预测调查综合报告》，该报告面向2050年，用于支撑日本制定科技战略、创新政策以及日本《第6期科学技术基本计划》。调查报告显示，从对日本的重要程度来看，在健康、医疗和生命科学领域，老龄化、脑科学和医疗器械开发的重要性高；在农林水产和食品生物工程领域，农业机器人、资源变化预测与管理技术等的重要性高；在环境资源能源领域，二次电池、放射性消除和风险管理等的重要度高；在信息与通信技术领域，安全与隐私保护、物联网、网络与社会基础等的重要度高；在材料、装置和工艺领域，燃料电池、可穿戴设备和生物材料等的重要度高；在城市建筑土木交通领域，社会基础设施和交通系统等的重要度高；在空间海洋地球科学领域，量子射线测量与分析、自动化定位技术等的重要度高。

韩国：为2030年跻身全球五大科技强国部署前沿技术。韩国科学技术信息通信部（MSIT）于2023年3月发布了《第一次国家研究开发中长期投资战略（2023-2027）》，为未来五年韩国国家研发预算指明战略投资目标和方向，这是韩国首个法定计划与最高级别的投资战略。该战略以“2030年跻身全球五大科技强国”为愿景，计划五年内投资170万亿韩元（约9003亿人民币）用于研发，占政府总支出的5%。该投资战略选定了12项国家战略技术重点培育，包括半导体与显示器、二次电池、先进移动通信、下一代核能、前沿生物、航空航天与海洋、氢能、网络安全、人工智能、下一代通信、前沿机器人与制造、量子科技，同时强调推动产业和公共数字化转型培育未来产业。

前沿技术驱动未来产业发展的若干热点方向

“人工智能+”驱动智能产业新业态新模式的涌现。人工智能技术的发展，深刻重构了数字世界和现实世界。人工智能场景应用的不断拓展，丰富了产业内涵、拓宽了产业边界。当前，OpenAI的ChatGPT成为增长最快的应用，大语言模型（LLM）如GPT-4和Meta的LLaMA，模型规模和参数不断增大。模型即服务成为人工智能技术服务行业新业态，基于生成式人工智能技术的数字内容服务孕育而出。与此同时，人工智能关键技术的研发与转化应用，促进了技术集成与商业模式创新，推动了重点领域智能产品的创新，如智能软硬件、智能机器人、智能运载工具等。人工智能与各行业的融合创新，推动了人工智能的规模化应用和智能化水平，如智能制造、智能农业、智能物流、智能医疗、智能教育等。

低碳能源技术驱动新型能源产业新体系的变革与发展。绿色低碳技术引领能源技术创新，加速了全球能源消费结构的清洁化调整，新兴能源技术不断涌现，特别是氢能技术、储能技术、可控核聚变等技术的出现，促进了新兴能源技术的加速迭代。核能具备明确的绿色低碳属性，是实现“双碳”目标的现实选择。核聚变作为一种高效、清洁、几乎无污染的能源形式，具有巨大的应用前景和发展潜力，尽管目前仍面临诸多挑战和难题。核聚变将提供一种几乎无污染的能源形式，有助于缓解全球气候变化和环境污染问题。核聚变能源的高能量密度和可持续性，将使得能源供应更加稳定可靠。氢能是更好建设新型能源体系的重点组成部分，是实现“双碳”目标的重要路径之一。当前，氢能技术逐渐成熟并加快部署，正成为全球能源转型发展的重要载体之一。氢能因其大规模和长期的应用优势，在终端能源需求中的潜在占比预计可达15%至20%，适用于作为燃料、原料及储能手段。电解水制氢技术进一步成熟，固体氧化物电解水制氢从实验室验证走向规模化发展，突破了海水直接电解制氢技术，以绿氢为代表的“低碳制氢”取代传统能源制氢的速度正在加快，发展绿氢是低碳驱动下全球能源革命的共识性解决方案。

6G移动通信技术驱动空天地一体化全方位服务的实现。6G网络将是一个地面无线与卫星通信集成的全连接世界，与5G相比，6G具有更加强大的技术优势：更高的传输速度、更丰富的频谱资源、更多的连接数量、更智慧的网络体系。6G的数据传输速率可能达到5G的50-100倍，网络时延缩短到5G的十分之一。6G在峰值速率、时延、流量密度、连接数密度、移动性、频谱效率、定位能力等方面远优于5G。基于空天地一体化的6G网络架构，可实现地面蜂窝网与包括卫星、高空平台、无人机在内的空间网络相互融合，构建起全球广域覆盖的空天地一体化三维立体网络，为用户和物联网设备提供无盲区的宽带移动通信服务。按照移动通信技术每10年左右更新一代的规律来看，业界普遍认为6G有望在2030年左右迎来商用。据美国市场研究机构Market Research Future对6G市场按组件、通信基础设施、设备使用、最终用途和地区划分进行的全面研究，预计到2040年，全球6G市场将达到3400亿美元，2030年至2040年的复合年增长率将超过58%。

脑机接口技术驱动在医疗康复和虚拟现实等众多领域的应用。脑机接口技术通常是指不依赖常规的脊髓或外围神经肌肉组织系统，在有机生命形式的脑与外部环境之间建立的一种新型信息交流与控制通道，以实现脑与外部设备之间的直接交互。脑机接口是脑科学、神经工程、人工智能、信息技术交叉的前沿科技领域，可广泛带动科研、医疗、教育、工业、娱乐领域的发展。脑机接口可能将率先应用于医疗康复行业，其次是在虚拟现实“元宇宙”领域以及智能驾驶等领域。脑机接口的近期目标是让那些失去能力的人重新获得能力。但从长远来看，这项技术也是为了创造另一个层次的人脑功能和执行功能，让人类最终实现意念操控机器人。目前脑机接口应用场景包括机械肢体和轮椅、无线耳机、辅助交流、智能手机和智能家居设备、无人机等。据麦肯锡研究预测，未来10年到20年，脑机接口产业在全球范围内每年直接产生的经济规模可达700至2000亿美元。

把握发展趋势正确遴选和超前部署前沿技术。把握科技发展趋势和国家未来产业发展需求，紧密跟踪世界科技前沿发展趋势，聚焦对未来产业发展具有驱动作用的重要前沿技术方向，加强对重大前沿技术项目的遴选评估和可行性论证，优化前沿技术项目组织、申报、评审和决策机制，为前沿技术超前部署提供战略支撑。

瞄准前沿技术关键问题加强重点攻关。围绕驱动未来产业发展的重点前沿技术，从强化基础前沿研究、打造未来产品、形成未来产业为出发点，瞄准前沿技术研发与应用的关键环节，鼓励采用产学研用协同攻关的模式，集聚优势力量加快研发基础软硬件、关键材料、核心零部件等关键技术和产品，持续支持新技术和新产品应用，并最终形成新产业。

注重提升前沿技术成果产业化市场化能力。围绕未来产业发展需求，聚焦前沿技术成果转移转化难点问题，鼓励企业、高等学校与科研院所协同研发，强化企业主导的产学研用融合创新，加强前沿技术成果应用示范和场景创新，完善前沿技术成果转移转化机制，持续为新技术和新产品应用创造市场空间，不断提升前沿技术产业化市场化的体系能力。

加强前沿技术研发与产业培育的国际合作。针对世界各国在前沿技术领域的研发部署，积极寻求我国与其他国家在前沿技术研发与未来产业培育方面的共同需求，在前沿技术研发、成果转化、未来产业培育以及人才培养等方面加强交流与合作，发挥各自优势，相互取长补短，支持与各国优秀科学家和团队开展联合研发，共同培育未来产业市场，实现前沿技术对未来产业发展的核心驱动。