我国颠覆性技术创新的选择布局研究

周文魁+黄斌

摘 要：颠覆性技术是科技创新的突破口，只有抓准和抓住了颠覆性技术，才能赢得科技创新推动经济发展的先机。本文总结了颠覆性技术的概念和特点，根据我国各机构评选的结果，确定了我国未来颠覆性技术创新的五大领域，并提出了五大颠覆性领域的技术创新方向，为政府推动颠覆性技术发展提供参考。

关键词：颠覆性技术；创新；移动互联；机器人；人工智能

基金项目：“江苏省社科应用研究精品工程”课题；项目名称：颠覆性技术的识别及培育发展研究；项目编号：16SYB-023。

历史上，每次科技革命时期，都是颠覆性技术出现的高峰期。科技革命构成了发掘和发展颠覆性技术的难得历史机遇。目前，科學已经沉寂了60余年，第三次技术革命发生距今接近80年，科技知识体系积累的内在矛盾已经凸显，迫切需要新的重大突破。在物质科学、量子信息科学、生命科学、宇宙科学等基础科学领域，一些重要的科学问题和关键技术发生革命性突破的先兆日益显现；科技发展跨学科趋势愈益明显，新学科、新知识、新思想的出现更多体现为学科交叉融合的方式，许多重大创新出现在学科交叉领域。当今世界已处在新一轮科技革命的前夜，颠覆性技术大量涌现的时期即将到来。

一、颠覆性技术的概念

颠覆性技术概念最早出自美国哈弗商学院克莱顿·克里斯滕森教授1995年出版的《颠覆性技术的机遇浪潮》。他认为，颠覆性技术是指这样一类技术：它们往往从低端或边缘市场切入，以简单、方便、便宜为初始阶段特征，随着性能与功能的不断改进与完善，最终取代已有技术，开辟出新市场，形成新的价值体系。德国弗郎恩霍夫协会认为：颠覆性技术就是指能够“改变已有规则”的技术，即那些与现有技术相比，在性能或功能上有重大突破，其未来发展将逐步取代已有技术，进而改变作战模式或作战规则的技术。

综上所述，颠覆性技术是一种另辟蹊径、会对已有传统或主流技术途径产生颠覆性效果的技术，可能是完全创新的新技术，也可能是基于现有技术的跨学科、跨领域的创新型应用。颠覆性技术具有四个特点：技术发展速度快、产生潜在影响范围广、可创造经济价值高、带来颠覆性影响大。与渐进性技术相比，颠覆性技术在形态上更具有超越性和突变性，在效能上更具备革命性和破坏性。

二、我国颠覆性创新的领域选择

（一）“十三五”国家科技创新规划：15个领域

《“十三五”国家科技创新规划》中明确提出要发展引领产业变革的颠覆性技术：加强产业变革趋势和重大技术的预警，加强对颠覆性技术替代传统产业拐点的预判，及时布局新兴产业前沿技术研发，在信息、制造、生物、新材料、能源等领域，特别是交叉融合的方向，加快部署一批具有重大影响、能够改变或部分改变科技、经济、社会、生态格局的颠覆性技术研究，在新一轮产业变革中赢得竞争优势。重点开发移动互联、量子信息、人工智能等技术，推动增材制造、智能机器人、无人驾驶汽车等技术的发展，重视基因编辑、干细胞、合成生物、再生医学等技术对生命科学、生物育种、工业生物领域的深刻影响，开发氢能、燃料电池等新一代能源技术，发挥纳米技术、智能技术、石墨烯等对新材料产业发展的引领作用。

（二）国家科技重大专项：16个领域

《国家中长期科学技术发展规划纲要（2006-2020 年）》确定了核心电子器件、高端通用芯片及基础软件，极大规模集成电路制造技术及成套工艺，新一代宽带无线移动通信，高档数控机床与基础制造技术，大型油气田及煤层气开发，大型先进压水堆及高温气冷堆核电站，水体污染控制与治理，转基因生物新品种培育，重大新药创制，艾滋病和病毒性肝炎等重大传染病防治，大型飞机，高分辨率对地观测系统，载人航天与探月工程等16个重大专项，涉及信息、生物等战略产业领域，能源资源环境和人民健康等重大紧迫问题，以及军民两用技术和国防技术。

（三）中国科技发展战略研究院：20项关键技术

2016年，中国科学技术发展战略研究院科技预测与评价研究所对关系到我国经济建设、生态建设、国防建设、民生改善乃至综合国力提升具有决定性、基础性的核心技术，按照科学（属于国际竞争激烈的前沿或核心技术）、颠覆性（有望取代主流技术、替代主导产业的技术）、重大（有望替代1-2个主导产品，或颠覆1个以上行业的技术）、可行（经过10年努力能够取得自主知识产权，并有望商业化的技术）四个原则，进行了预测和遴选，遴选出未来能够改变或部分改变科技、经济、生态、军事现状与格局的20项关键技术。

（四）中国科协创新战略研究院：7大领域

中国科协创新战略研究院在发布的《我国应对颠覆性技术创新需要重点布局的领域》中，认为未来十年世界范围内可能出现的颠覆性创新集中在9大领域：先进计算技术与人工智能、纳米技术与材料科学、基因与精准医疗、能源开发与存储、航空航天与地外生命探测、网络与大数据、智能汽车与智慧交通、绿色制造与先进制造、教育技术与知识自动化。

从我国各机构评选的技术来看，出现频率最高的五大技术领域是移动互联、机器人、3D 打印、人工智能、纳米技术，这五大技术领域将是我国未来颠覆性技术创新的主要方向。

三、我国颠覆性领域的技术创新方向

（一）移动互联领域

大力支持移动互联网软件开发，突破系统软件、人机交互、应用开发、虚拟化等热点技术与新兴技术。加快推进移动互联网的云计算和大数据应用，重点突破数据挖掘、海量数据处理、计费、访问控制等平台关键核心技术。支持开展未来网络重大基础设施（CENI）项目的关键技术研究，加强相关领域产品研发和产业孵化，大力推广基于下一代广播电视网的创新业务及相关应用。充分发挥移动互联网对生产领域的带动作用，在工程机械、汽车、食品、电子信息、物流等行业形成领先的服务产品。深化移动互联网在生活领域的引领作用，大力推广面向餐饮、休闲娱乐、购物、旅游等的移动互联网应用，重点发展移动支付、移动娱乐、移动阅读、移动资讯、移动搜索、移动位置服务等。鼓励移动互联网应用创新，重点发展车载数据与资讯、智能交通、基于北斗等多制式智能交通导航、远程测试诊断、在线节能监管、道路救援、食品安全溯源与安防等移动信息服务。

（二）机器人领域

重点研究智能机器人机构设计、制造工艺、智能控制和人机交互等共性技术，攻克机器人优化建模、精准感知、多机器人协调等核心技术。（1）伺服电机方面：重点发展根据机器人的高速，重载，高精度等应用要求，增加驱动器和电机的瞬时过载能力，增加驱动器的动态响应能力，驱动增加相应的自定义算法接口单元，且采用通用的高速通讯总线作为通讯接口，摒弃原先的模拟量和脉冲方式，进一步提高控制品质。（2）减速器方面：重点发展高强度耐磨材料技術、加工工艺优化技术、高速润滑技术、高精度装配技术、可靠性及寿命检测技术以及新型传动机理的探索，发展适合机器人应用的高效率、低重量、长期免维护的系列化减速器。（3）控制器方面：重点研究开放式，模块化控制系统，开发适用于机器人控制的通用软件包；提高机器人控制器的智能化和网络化水平，开发具有多传感器信息融合能力的控制器。

（三）3D打印领域

围绕3D打印重点方向，突破一批原创性技术。（1）材料方面：针对金属3D打印专用材料，优化粉末大小、形状和化学性质等材料特性，开发满足3D打印发展需要的金属材料；针对非金属3D打印专用材料，提高现有材料在耐高温、高强度等方面的性能，降低材料成本。（2）工艺方面：解决金属构件成形中高效、热应力控制及变形开裂预防、组织性能调控，以及非金属材料成形技术中温度场控制、变形控制、材料组份控制等工艺难题。（3）装备及核心器件方面：加强3D打印专用材料、工艺技术与装备的结合，不断提高金属材料3D打印装备的效率、精度、可靠性，以及非金属材料3D打印装备的高工况温度和工艺稳定性，提升个人桌面机的易用性、可靠性；重点研制与3D打印装备配套的嵌入式软件系统及核心器件，提升装备软、硬件协同能力。

（四）人工智能领域

进行人工智能前沿技术布局，推动核心技术产业化，重点突破人工智能基础理论（包括深度学习、类脑智能等）、人工智能共性技术（包括人工智能领域的芯片、传感器、操作系统、存储系统、高端服务器、关键网络设备、网络安全技术设备、中间件等基础软硬件技术）、人工智能应用技术（包括基于人工智能的计算机视听觉、生物特征识别、复杂环境识别、新型人机交互、自然语言理解、机器翻译、智能决策控制、网络安全技术等）。加快人工智能基础资源公共服务平台建设，包括满足深度学习计算需求的新型计算集群共享平台、云端智能分析处理平台、算法与技术开放平台、智能系统安全情报共享平台等，为人工智能创新创业提供相关研发工具、检验评测、安全、标准、知识产权、创业咨询等专业化服务。加快人工智能技术的产业化进程，推动人工智能在家居、汽车、无人系统、安防、制造、教育、环境、交通、商业、健康医疗、网络安全、社会治理等重要领域开展试点。

（五）纳米技术领域

加强纳米技术研究，重点突破纳米材料及制品的制备与应用关键技术，积极开发纳米粉体、纳米碳管、富勒烯等材料，大力推进纳米材料在电子信息、生物医药、新能源和节能环保等领域的广泛应用。针对信息、能源、环保、生物医学等领域的迫切需求，开发纳米结构加工与制造的新方法、纳米器件集成与系统的设计、制备技术。重点研究新型纳米电子、光电器件、传感器件，大力发展纳米晶太阳能电池、新型薄膜太阳能电池、有机太阳能电池、热电电池、超级电容器等技术，着力突破室内空气污染物、工业源有毒有害气体、动力机械尾气的纳米净化材料及催化净化技术，切实攻克纳米颗粒与生物活性物质的组装方法。促进纳米绿色印刷制版、高密度存储器、新型显示、高效能源转化、气体净化、疾病快速诊断等纳米材料与技术的规模化应用，抢占未来纳米材料发展的制高点。

参考文献

[1] 刘根生.多些“颠覆性技术创新”[J].群众，2016，（1）.

[2] 杨维汉，余晓洁.科技创新引领“第一动力”重视颠覆性技术创新[J].中国职工教育，2016，（1）.

[3] 赵刚.未来五年颠覆性技术将不断涌现[J].领导文萃，2016，（7）.

[4] 王武军.颠覆性技术的“摇篮”高明在哪儿[J].中国中小企业，2016，（6）.

[5] 王志勇，党晓玲，刘长利.颠覆性技术的基本特征与国外研究的主要做法[J].国防科技，2015，（3）.

作者简介：周文魁，男，（1984—） 江苏南京人，博士，副研究员，江苏省科技情报研究所产业技术研究中心副主任，研究方向为技术预测。