面向天津战略性新兴产业的应用基础与前沿技术发展研究

◎文/李 林 郄红伟

面向天津战略性新兴产业的应用基础与前沿技术发展研究

◎文/李 林 郄红伟

战略性新兴产业是推进产业结构升级、加快经济发展方式转变，创造新的经济增长点的重要途径，代表着科技和产业发展方向，目前世界各国大力发展战略性新兴产业，抢占未来经济科技的制高点，激烈竞争已前移至基础研究阶段。本文分析了基础研究对战略新兴产业发展的促进关系，总结了天津战略性新兴产业发展现状及技术需求，提出了面向天津战略性新兴产业需求的应用基础与前沿技术支持方向以及对策建议。

战略性新兴产业；基础研究；前沿技术

当今世界正处在后金融危机时期、全球科技革命的关键期，国际竞争也更加激烈。世界各国都集中资源，竞相发展战略性新兴产业。而战略新兴产业突破发展的核心在于产业关键技术基础研究的积淀和源头突破，可以说国际竞争已经前移至科技的基础研究阶段。基础研究是我国科技创新体系的重要构成，具有战略性、前瞻性、全局性和带动性作用。在全球科技创新空前活跃的今天，基础研究作为 “科学之本、技术之源”，对促进战略性新兴产业突破发展，加快转变经济发展方式的作用日益突出。

本文结合天津实际以及研究重点，将应用基础和前沿技术研究确定为战略性新兴产业领域中可使产业在短时间内实现技术突破的，具有前瞻性、先导性的技术原理、新工艺和新技术等。

一、天津战略性新兴产业发展现状及技术需求

（一）天津战略性新兴产业发展现状分析

近年来，天津加快构建高端化、高质化、高新化的产业结构，以航空航天、新一代信息技术、生物技术与健康、新能源、新材料、节能环保、高端装备制造等战略性新兴产业为主体的高新技术产业呈现出较快发展态势，2010-2015年，天津高新技术产业继续保持平稳发展态势，工业总产值从4781.84亿元增加到8208.44亿元，年均增长11.4%，约占规模以上工业比重30.0%，为天津调整产业结构、转变经济发展方式提供强劲助力。

1.航空航天产业。在空客A320系列飞机天津总装线等重点项目的带动下，天津航空航天产业迅速发展壮大，形成了以大飞机、大火箭、直升机、无人机、卫星和航天器为主，航空金融租赁、航空物流、航空培训、技术服务等配套产业加快发展的产业格局，规模位居全国前列，成为国家重要的航空航天产业基地。

2.新一代信息技术产业。在新一代移动通信、新型元器件、高性能计算机、集成电路、嵌入式电子、物联网、信息安全、人工智能、光电子等领域形成了较好的产业化基础，涌现出传感器芯片、射频识别 （RFID）、大容量存储器、LED新型光源等一批在国内外都具有重要影响力的重点产品，产业结构不断优化升级。在一批新项目和新产品的带动下，产业逐渐向高端智能手机、光传感、高端嵌入式软件等高端领域和物联网应用、高性能计算机服务、云计算、大数据挖掘等新兴领域发展。

3.生物技术与健康产业。基因诊断、干细胞储存、单克隆抗体、生物芯片等生物技术开发应用居国内领先水平。生物制造、生物农业等领域具备了一定的产业化优势。健康产业领域开发了一批功能性食品及保健品，正在形成品种多样、产品门类繁多的大健康产业产品体系。

4.新能源产业。天津是国家重要的绿色能源生产基地，拥有一批具有重要影响力的骨干企业和研发检测机构。绿色电池领域，基本形成完整的产业链以及相关材料、配件的配套产业，新一代三元材料取得突破，其电池单体比能量达180瓦时/公斤、模块达150瓦时/公斤，电池生产企业近十家，年产车用锂离子动力电池系统6亿Ah；风电领域，形成从零部件到整体机组的较完整产业链，达到1320兆瓦风电的生产能力，成为国内规模最大的风电产业基地。光伏电池领域，形成了太阳能电池、蓄电池和电源控制系统的成套能力。

5.新材料产业。天津新材料产业拥有一批市场竞争力强、市场占有率高的名牌产品，在金属新材料、电子信息材料、化工新材料等领域具有较强的竞争力。硅材料、膜材料、氟材料、纳米新材料等多种材料的研发制造能力处于全国领先水平。

6.节能环保产业。经过多年发展，天津节能环保产业形成了节能和环保产品、资源循环利用、节能环保服务等门类比较齐全的产业体系，涌现出一批特色企业和研发机构。节能照明、膜技术产业化、海水淡化及综合利用等方面的部分产品和设备达到国际先进水平。

7.高端装备制造业。天津装备制造业在全国占有重要地位，形成了以航空航天设备、石油钻采设备、超高压输变电设备、工程机械、水泥装备、风力发电等为代表的高端成套装备生产能力，体现出较强的技术实力和竞争优势。

（二）天津战略性新兴产业发展技术需求分析

随着自由贸易试验区挂牌、国家自主创新示范区获批、“一带一路”节点城市确定、京津冀协同发展上升为国家重大战略，天津把发展战略性新兴产业作为推进产业结构升级、加快经济发展方式转变的重要途径，最根本的是依靠新兴技术的发展，最核心的是开展拥有自主知识产权的技术创新，最本质的是提升应用基础与前沿技术研究的源头支撑能力。只有扎实搞好应用基础与前沿技术研究，依靠源头的自主创新，才能推动新兴技术的突破发展，构建高附加值、绿色环保的战略性新兴产业结构，转变经济发展方式，实现天津经济内生增长。

多年来，天津始终紧密结合世界科技发展趋势、国家重大战略部署，立足解决制约天津经济社会发展的关键科学问题，持续加大对基础研究的投入和支持力度，努力营造有利于应用基础与前沿技术研究的良好环境，在多个基础研究领域保持全国领先地位，相继取得了一批有国际影响力的新成果，涌现出一批高层次创新人才和创新团队，打造出一批装备精良、资源丰富的重点实验室载体，已成为国家重要的研究开发高地和高技术的原创地。在巨大成就的背后，我们也应该清醒地认识到，天津应用基础和前沿技术研究仍存在一些不足，例如基础研究经费总体投入规模仍显不足，研究环境有待优化，投入产出比例不高，突破性研究成果数量不多，高端人才仍较缺乏，对产业和经济的带动作用不足，经济社会发展地位不匹配等问题。

二、面向战略性新兴产业需求的本市应用基础研究与前沿技术重点发展方向

（一）航空航天产业领域

1.“航空云”基础设施数据安全集成技术。重点针对目前大多数航空公司各个业务系统没有整合为一个整体，数据分散在各个系统中，得不到充分利用的现状，通过开发智能航空云整合系统，将功能、分析和数据融入云环境，通过整合数据，并进一步分析和挖掘，辅助航空公司决策、创造更大的价值。

2.航空发动机健康监测、振动控制及安全运行理论与技术。研究基于分布式无线传感网络的状态估计器的设计，主要解决传感器自身电源能量限制所导致的传感器的失效所带来的信号收集不稳定的情况以及庞大的传感器数量给信号分析带来的挑战。

（二）新一代信息技术产业领域

1．新型人机交互技术及应用。面向天津战略性新兴产业的重大需求，设计开发新型人机交互技术。包括主动式脑机接口技术，脑脑通讯技术以及基于多生理信号的大脑功能状态 （如脑力疲劳、情绪状态、警觉度、睡眠、思维活动等）探测技术等。相关的关键技术研究将引导和推动信息科学的飞跃发展，在医疗、航空航天等众多领域具有重要的实用价值。

2.新型传感关键技术。重点围绕构建高性能可集成化的微纳生物传感器为目标，研制新型微纳器件制造方法，揭示微纳传感器的工作原理，发展超灵敏的检测技术，并拓展其在信息技术、生物医疗和环境检测等领域的应用。

3.信息安全漏洞挖掘分析、检测与预防技术。围绕解决云计算面临的主要威胁——分布式拒绝服务DDoS（Distributed Denial of Service）攻击，研究基于大数据分析的面向云计算的防御DDoS攻击方法。

4.大规模数据图像识别技术研究。针对真实环境下的大规模图像视频数据，开展具备可伸缩特性的基于深度学习框架的智能视觉分析方法和理论。采用深度学习方法，模拟人脑对图像的感知，构建更适用于真实场景的对象识别算法和理论。提出能够处理大规模图像数据的学习方法且这些学习方法具有可并行计算、无监督的特征，可从海量真实场景图像中获得具有高层语义的图像特征表达。

5.移动物联网新技术与移动设备中软件安全性分析和检测。通过反编译技术对移动应用的可执行代码进行预处理，分析构建事件驱动模型，对所要检测的安全属性进行形式化描述建模，完成对移动应用的安全性检测工作。用于检测移动应用的敏感信息泄露问题和移动软件的权限越级、远程监控等安全问题。

6.新型光电子材料理论与技术。研究微纳光电子器件、柔性光电子材料与器件、红外和中红外激光/光纤激光材料、自旋极化半导体薄膜材料等理论与技术。

（三）生物技术与健康产业领域

1.新一代药物载体、抗体技术研发。研发有效的药物传输及控释技术，纳米药物载体可以将小分子药物或前药安全高效地输送至靶标部位，并实现可控释放，突破传统的纳米药物载体很难实现药物释放和疗效的实时监控，从而制约其在个体化治疗中应用的难题。

2.膜蛋白的结构、功能和药物设计。膜蛋白的结构和功能与多种生命活动过程密切相关。利用膜片钳技术，分子生物学实验技术等手段，揭示疾病的发生和发展过程中相关离子通道的通道电流、门控通道的性质及通道蛋白的表达量的变化及可能机制。

3.干细胞定向分化机制。重点研究成体干细胞衰老影响定向分化的机制，成体干细胞衰老引起器官衰老及肿瘤发生，干细胞向生殖细胞分化的机制。

4.药物分析、药物代谢技术和方法。利用转基因方法，建立可用于大通量药物筛选的连续实时在线行为学监测的新型有效的动物模型。

5.分子核医学理论与技术。通过放射性核素的高灵敏度检测、核磁共振的高分辨率成像及光学的确诊来对肿瘤进行高灵敏度高分辨率的早期诊断，在肿瘤发病的早期对很小的肿瘤进行准确诊断和定位。

6.先进医疗器械共性关键技术研究。开展原位显微分析与操作仪研究。研发可穿戴健康系统，建立健康预警架构，开展远程预警架构设计。

7.生物材料表面功能化研究。系统研究高分子结构对其理化性质以及与AON形成基因复合体的稳定性、细胞毒性和基因转染效率的影响。优化高分子组成，有望开发新型高效、低毒的基因载体。

8.传统医学防治重大及高恶疾病的机理、疗效评价、技术进步及其现代化。重点开展痰瘀虚机制研究，研究脂代谢与慢性非传染性疾病（冠心病、糖尿病、高血压）中医核心证候（证素）——痰瘀虚机制。

（四）新能源产业领域

1.节能与新能源汽车基础技术。构建从关键零部件到整车的完整工业体系和创新体系，重点突破电池储能、控制系统、驱动系统核心技术和关键技术；围绕提升产业整体创新能力，重点攻克基于车联网的整车行驶优化、基于人车路协同的整车能量优化、面向功能安全的整车控制、智能诊断及远程维护等一批引领性技术。

2.太阳能电池体系研究。重点研究新型钙钛矿太阳能电池，包括研究电池内的光生电荷包括分离、复合、界面转移及输运的动力学过程机制，采用界面修饰钝化各个界面的表面缺陷，减少光生电荷的复合，优化设计电池的微结构、提高膜内电子输运速度等技术方法和手段，调控优化上述多步动力学过程。

3.燃料电池体系研究。重点研究基于MEMS的柔性微型燃料电池的制造和应用，研发非贵重复合催化剂、微纤维材料、改性的交换膜，提高水管理，研制出与便携式电子产品主体芯片集成的低温微型直接乙醇燃料电池。

4.锂电池体系研究。研究锂空气电池，设计合成用于锂空气电池正极催化剂的碳基纳米材料，深入探讨反应过程中涉及的基本物理化学问题，实现催化剂材料的系统化和可控调节，制备具有高选择性、高耐久性、环境友好型电极材料，提高锂空气电池的容量和循环稳定性。

（五）新材料产业领域

1.新型高性能聚合物、复合材料与轻质材料。研究表面涂、镀层的表面强化技术基础和应用基础以及产业化，开展纳米多层和梯度强化膜成分、组织和功能一体化设计研究。开展多温度区间相变材料研制、相变材料封装方式研究及相变蓄能建筑材料应用及示范，将相变材料用于墙体、屋顶、地板等建筑围护结构中，降低建筑对常规能源的需求。

2.新型光、热、电、磁功能材料、催化材料与分离材料。研究炭气凝胶极电动汽车超级电容器材料，结合纳米复合技术，研究以高导电、大比表面积的纳米碳管和石墨烯与炭气凝胶复合，研发相变控制低碳、低合金高强韧钢，研究高温变形方式对材料组织结构状态及其性能的影响，研发低维分子纳米磁体与磁电功能复合分子材料。

3.先进材料的设计、制备、连接、加工与性能评价。研究碳纳米材料，研究微波反应法制备高荧光性能的碳纳米材料，并与叶绿素类光敏剂结合，形成复合光敏剂；研究碳纳米管透明导电薄膜的制备及其在柔性薄膜器件中的应用，获得性能稳定优良的大面积高均匀性、高通光率、低面电阻的透明导电薄膜产品；研究化学气相沉积法可控制备碳纳米材料，用化学气相沉积法进行碳纳米材料的可控制备。

4.新型能源材料。以高性能超级电容器电极材料的开发为切入点，重点围绕电极材料的构建与制备和其结构与电化学性能之间的关系等展开系统研究，开发出具有高比容量、良好的循环稳定性和应用前景的碳基电极材料，为高性能超级电容器的发展和实际应用提供技术支撑。

（六）节能环保产业领域

1.水处理物化技术。针对将金属有机骨架材料（MOFs）应用于药物和个人护理品（PPCPs）化合物水污染，研究MOFs材料制备方法等。

2.生物质资源的再利用。重点研究通过氢氧化钠溶液中具有氢键受体物质的添加，ζ-电位的变化及形成的纤维素溶液的粘度来阐述氢键的破坏对该溶解体系溶解能力的影响，提高氢氧化钠/尿素（或硫脲）溶解体系对纤维素的溶解能力和生成的纤维素溶液的稳定性，从而开发新的无毒的氢氧化钠/添加剂水溶液纤维素溶剂体系。

3.区域大气污染防治技术。研究机动车辆尾气净化技术，实现氧化物催化剂对机动车尾气的高效催化净化，研究区域性大气污染物与温室气体协同减排，分析产业低碳化发展对区域碳减排及大气污染物减排的协同影响，分析政策因素、社会经济因素及技术因素对协同减排的影响机理。从而有助于制定更加合理、高效、经济的区域性大气污染物减排及低碳化发展政策。

（七）高端装备制造产业领域

1.复杂制造过程在线检测与数据集成分析。系统研究物联网环境下的在线检测理论，重点关注在线检测数据与制造流程的集成分析方法。通过重新组织物联网环境下的在线检测信息链，实现对制造过程的全流程质量信息挖掘获取，最终构建面向未来先进制造模式的生产线整体状态广义在线检测理论框架。

2.新型可穿戴式智能装备的开发。重点结合新型纳米材料开发、微纳芯片加工制造和传感检测等技术，开发出能够真正为使用者提供早期重大疾病的预警、专业有效的医疗检测与诊断服务的可穿戴智能设备，实现远程医疗、实时健康用户身体状况监测和重大疾病的早期预警，使医疗走向真正意义的智能化。

3.增材制造技术及装备。增材制造相对于传统的材料去除切削加工技术，是一种自下而上的制造方法，包括喷墨打印、激光立体成型和激光烧结等，代表着制造业的发展方向，在航空航天和医疗器械等领域具有广阔的应用空间。

4.先进轨道交通装备技术。重点突破体系化安全保障、节能环保、数字化、智能化网络化技术，研制先进可靠适用的产品和轻量化、模块化、谱系化产品。研发新一代绿色智能、高速重载轨道交通装备系统，围绕系统全寿命周期，向用户提供整体解决方案，建立世界领先的现代轨道交通产业体系。研究时速500km/h以上超高速列车轴承性能检测技术，开发相关仪器设备，研究高铁列车无线供电关键技术。

（八）现代农业和食品产业领域

1.食品安全关键技术。重点开展检测、食品真伪辨别、加工过程有害物实时检测、无损检测等技术以及微型化、自动化、高精度检测仪器开发技术的研究。

2.作物的抗逆性研究。重点研究在各种物理化学胁迫以及来源于病虫、杂草的生存竞争胁迫下，植物体发生的吸水能力降低，体内水分亏损；原生质膜结构破坏，主动运输能力下降；气孔关闭，酶活性降低，光合作用下降等损失的抗性生理和机制。

3.渔业环境、育种、养殖技术。重点研究水产遗传育种，包括种质资源保存与利用、遗传机制解析与基因挖掘、优良性状新品种选育等方向；水产养殖，包括水产养殖病害监测预警与防控、渔用饲料开发与品质调控、高效健康养殖模式与技术提升和宜渔水域开发利用等；碳汇渔业，研究渔业的多重生态功能，开展渔业资源调查与评估。

4.畜牧业繁育、养殖及营养调控技术。重点研究动物种质资源筛选与鉴定，动物重要经济性状遗传机理、动物繁殖新技术、动物营养生理调控及营养物质有效利用技术。

5.海洋浮游植物藻种库构建。构建中国海微藻种库，为海洋微藻多样性，固碳机制研究及食品药物等工业应用提供基础资料。

三、对策与建议

（一）加强政府的统筹协调

发挥政府科技管理部门的统筹协调作用，加强顶层设计，优化基础研究管理程序，完善科研成果和人才的评价机制，健全原始创新的激励机制。充分发挥财政支持基础研究的作用，引导社会资源流入基础研究，完善多元化投入，实现基础研究经费持续增长，严格经费管理，加强监督审计，提高投入资源的使用效率。围绕战略性新兴产业的发展需求和传统产业的转型升级，构建企业、高校、科研院所的合作研发机制，提供优惠政策、措施、补贴等激励企业开展基础研究工作。发挥天津应用基础及前沿技术研究计划的导向作用，加强与其他科技计划项目的衔接，集成资源，促进项目的有效实施，深化应用基础及前沿技术研究科技计划的管理改革创新，探索新的基础研究组织方式。

（二）建立科技基础资源的共享机制

优化天津国家重点实验室、国家部委级重点实验室、国家级工程 （技术）研究中心、国家级企业技术中心等国家级和市级科研平台的资源配置，根据“整合、共享、完善、提高”的原则，借鉴国外成功经验，制定各类科技资源的标准规范，建立促进科技资源共享的政策体系。针对不同类型科技条件资源的特点，采用灵活多样的共享模式，打破当前条块分割、相互封闭、重复分散的格局，加快建设科学数据与设备共享平台，推进大型科学仪器、设备、设施、科学数据、文献资源的共享与建设，进一步完善全市的共享网络。出台相关措施鼓励企业、科研机构利用共享平台，开展应用基础和前沿技术研究，创新研究方式方法，带动新兴技术的发展。

（三）加快造就一支高水平的人才队伍

依托天津重大科研项目、天津市应用基础与前沿技术研究计划项目、国际学术交流与合作项目以及研究基地建设，加大对学术带头人的引进和培养力度，积极推进创新团队培育。注重发现和培养一批战略科学家、科技管理专家。对核心技术领域的高层次人才、知名专家要实行特殊政策，能吸引和留住人才。加强科技创新与人才培养的有机结合，鼓励科研院所与高等院校合作培养研究型人才。充分调动青年科研人员的创新积极性，支持研究生参与或承担科研项目，鼓励本科生投入科研工作，在创新实践中培养他们的探索兴趣和科学精神。采取多种方式，建立符合留学人员特点的引才机制，加大对高层次留学人才来津的资助力度。

（四）营造有利于源头创新的环境

进一步规范和改革研究机构的行政管理行为，简政放权减少行政干预，尊重科学规律，赋予依托单位、评审专家和科研工作者更大的科研自主权和处置权，建立潜心研究的良好学术生态环境；改革和完善评价体系和激励机制，避免片面追求论文数量等量化指标，强调科研工作的科学和经济社会价值。倡导质量导向的创新文化建设，营造宽松的科研环境，鼓励探索、敢于质疑，宽容失败、允许犯错，提倡学术民主和百家争鸣，严惩急功近利、弄虚造假、学术不端等行为，加强科研诚信建设。加强应用基础和前沿技术研究的科普工作及成果宣传，弘扬科学精神，促进公众对科学的理解和支持，在全社会共同建立风清气正、潜心科研的创新氛围。

[1]于绥生.关于基础研究原始创新能力的提升策略研究[J].科技广场，2015（4）：119-125.

责任编辑：孟 力

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1006－1255－（2017）07－0007-07

天津市科技发展战略研究计划项目“面向天津战略性新兴产业的应用基础和前沿技术研究”（14ZLZLZF00102）

李 林（1979—），天津市科学技术信息研究所。邮编：300074

郄红伟（1980—），天津市科学技术信息研究所。邮编：300074