2019年世界前沿科技发展态势及2020年趋势展望——综述篇
2020-01-26 08:02:46
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来源: 肖尧、魏莹 全球技术地图 

己亥作别旧风波,庚子迎来新气象。在庚子新年的钟声即将敲响之际,国际技术经济研究所全体同仁祝各位读者朋友新年快乐、幸福安康。感谢大家长久以来的关注和支持,也期待未来我们能一直有你相伴。我们将在春节期间连续九天献上专题文章“年度科技发展态势总结与展望”,希望能为读者朋友们提供些许参考。本文为专题开篇明义之综述篇。

2019年,全球前沿科技加速突破,学科交叉融合进一步加深,呈现群体跃进之势。全球主要经济体高度重视科技在经济、军事和社会治理等方面的地位和作用,关注其对当前和未来国家核心竞争力与国际政治格局的关键影响。大国间尤其中美之间科技竞争态势更趋激烈。美国因素继续成为2019年深刻影响全球政治、经济、科技、军事格局的最大变量。美国对多国发起的贸易战和对全球多边体系的破坏,以及在全球地缘政治敏感地区采取的新政策和新行动,对世界政治稳定、经济发展和科技合作均带来重大冲击和极大不确定性,将会直接影响2020年的发展态势。

2019年全球主要经济体创新投入力度持续加大,创新成果丰硕

2019年,全球主要经济体复苏放缓,经济增速降至10年来的新低。在世界贸易持续低迷,传统经济增长动能不足,国际环境日益复杂的背景下,科技创新成为全球聚焦的新增长点。主要经济体为了保持发展和争取战略优势,着力加大对科技创新的投入力度,使全球科技创新进入空前活跃期。

(一)全球主要经济体创新投入力度持续加大,竞争更趋激烈

由于全球经济增长放缓,2019年全球研发投入总量增速稳中有降,但绝对值保持增加趋势。据美国权威杂志Rdmag预测(见图1),2019年全球研发投入达2.3万亿美元,同比增长3.6%。

全球科技研发投入呈亚美欧三足鼎立格局。从地区分布看(见表1),2019年亚洲科技研发投入为1.03万亿美元,占全球研发总投入的44.24%,相比10年前增长10个百分点;北美、欧洲地区的研发投入继续保持增长态势,但在总量中所占份额随着亚洲的崛起而逐年萎缩,分别为27.07%和20.31%;全球其他地区研发投入基本陷入增长停滞状态。

新兴经济体研发投入高速增长,但研发强度低于发达经济体。从国别看(见表2),美国以5810.3亿美元仍保持全球第一,但占总投入的份额已由10年前的34%缩减至24.98%;中国的研发投入持续强劲,以5192.2亿美元位列第二,其份额由10年前的12.5%增至22.32%;日本研发投入为1931.7亿美元,位列第三;印度研发投入增速最快,同比增长9.07%,达940.6亿美元,首次超越韩国位列第五。韩国研发投入强度居世界之首,高达4.35%;欧洲数国则由于经济疲软等诸多原因,研发投入增长乏力,但研发强度总体处于较高水平。

产业研发支出稳步增长,已成全球创新的关键力量。据Rdmag调查,在全球范围内,各国产业研发支出占其研发支出总额的30%至75%不等。其中,美国产业研发支出占总支出的66%;欧洲和亚洲产业研发支出份额也达到50%~75%。从具体技术领域看(见图2),信息通信技术的产业研发资金最多,其次是生命科学、汽车、先进材料、航空/国防以及能源。其中,信息通信技术和生命科学是全球产业研发增长的主要驱动力。

(二)创新之势如火如荼,创新版图日渐东移

据世界知识产权组织(WIPO)数据,2008年金融危机以来,全球PCT专利申请连续10年呈增长态势,2019年1-9月,全球PCT专利申请总量达187544件,同比增长2.6%,其中,位列前10的国家依次为美国、日本、中国、德国、韩国、法国、英国、瑞士、瑞典和荷兰(见图3)。

从地区分布和国别看(见图4、5),有超过一半的PCT专利申请来自亚洲,占比51.64%;欧洲占比23.45%;北美占比23.39%。PCT专利申请量前五强国家合计达146864件(1-9月),占全球总量的78.38%。其中,美国依旧是最大的PCT专利申请国,其专利申请量为41858件,同比增长0.17%,约占全球总量22.34%;第二名是日本,申请量39449件,同比增长5.33%,占全球份额21.05%;中国排名第三,专利申请量为38400件,同比增长3.84%;德国专利申请总量较去年同期有所下降,为14218件,排名第四;韩国PCT专利申请总量同比增长11.7%,以12939件位列第五。

从技术层面看,在PCT专利分布的35个技术领域中(见图7),信息技术、生物技术成为全球创新的重点领域。2019年,PCT专利申请公开量超过10000件的领域有6个,其中计算机技术21427件,数字通信19082件,电机、仪器和能源17217件,医疗技术16942件,测量11466件,交通11146件,这6个技术领域总份额达39.50%。美日中德韩五国竞争优势明显,几乎囊括所有技术领域专利申请量的前五席(见图6)。在数字通信方面,中国专利申请公开量达8092件,排名第一,几乎是第二名美国的两倍;在计算机技术领域,中国7100件,美国6733件,两国专利申请公开量相差不大,分列前二位;在医疗技术方面,美国以6107件稳居第一;在电机、仪器和能源技术方面,日本以5583件遥遥领先中国和美国。

总体来看,2019年下行的经济形势和复杂的国际局势并未给全球创新浪潮蒙上太多阴影,全球主要经济体的科技创新依旧保持着高歌猛进的势头。新兴经济体在其中不仅成为新动能,而且成为新主力,为全球创新注入了新活力,并改写了全球创新版图。在这场科技创新浪潮中,中国虽然与发达国家尤其是美国和日本在研发投入强度和核心关键技术等方面的差距仍然较大,但凭借强力的政策支持和不断增长的研发投入,仍取得了不凡的进步和创新成果。

世界主要经济体强化科技战略布局各有特点,核心是构筑国家竞争优势

美国在战略性前沿技术领域持续发力,以强有力政策支持基础研究和创新突破,同时特别推动前沿技术在国防军事领域的应用。2019年美国防部相继推出《国防部云战略》和《国防部数字现代化战略》,利用美国在大数据、云计算、人工智能、网络安全以及指挥、控制与通信(C3)等方面的综合技术优势,推动美国军队的现代化、智能化升级。正如《空军科技战略》里特别强调的,美国空军将持续不断地识别、开发和部署突破性科技,利用超前技术保持美军长期的军事战略优势。

俄罗斯2019年的科技战略部署聚焦于影响国家实力和国家安全的重大领域,其发布的《俄联邦国家科技发展纲要》提出应在基础科研、教育、智能社会等领域全面提速,在2024年前形成国家核心竞争力。同时,网络安全成为俄罗斯政府的核心关切。俄罗斯总统普京特别签署法令,要求建立可独立运行、不受外国网络控制的“俄罗斯自主互联网”。2019年11月俄罗斯《主权互联网法》正式生效,要求俄所有运营商都必须通过由该国电信监管机构管理的特殊服务器来传输数据,以加强俄罗斯对网络安全的管控能力,保障国家安全,并举行了首次国家级“断网”演习。

日本持续贯彻前沿科技战略布局,在2018年颁布《综合创新战略》的基础上发布了《2019年科技创新综合战略》,结合日本国内外形势,制定了日本未来在生物技术、量子、人工智能、环境能源等关键领域的发展目标,提出将日本建成为“世界上最适宜创新的国家”。此外,日本还相继发布了《网络/物理安全框架》《生物战略2019》《纳米与材料科学技术研发战略》《东京量子合作声明》等科技领域的顶层战略,持续加强对涉及国运的前沿科技的谋划和部署。

欧盟及其主要成员国根据自身发展需要和技术优势纷纷调整科技战略布局。欧盟发布的《提升欧盟未来产业的战略性价值链》报告,提出在清洁型互联自动驾驶汽车、氢技术和能源系统、工业互联网等6个民生前沿科技领域提高全球竞争力的举措建议,并计划为10个成员国的科技基础设施项目提供40亿欧元支持。英国发布《国际研究与创新战略》,提出将英国研发投入GDP占比提高到2.4%。法国公布国防领域人工智能发展计划,拟优先投资决策支持、规划、情报分析、协同作战、机器人及网络空间作战等六大领域。德国则发布《国家工业战略2030》,提出有针对性地扶持汽车、光学、3D打印等十大重点工业领域,保持和提升德国先进工业制造的全球核心竞争力。

2019~2020年各国更加突出军事科技布局,加大军费投入成为突出特点

美国及其主要盟国纷纷增加军费投入,结合自身国情加大重点领域军事布局。美国总统特朗普签署通过《2020财年国防授权法案》,军费预算总额达7380亿美元,同比增加3%,创历史新高。该份《法案》宣布成立天军,对中俄战略进行了重大调整,着重推进先进技术和新兴科技在军事方面的应用和发展。日本2020财年防卫预算达490.19亿美元,是自2013年以来连续8年增加,同比上涨6.3%,创历史新高。根据预算文件,日本首次将自主开发“未来隐身战斗机”列入研发计划,大幅上调了太空、网络和电子战领域预算,并决定成立电子战部队。北约成员国迫于美国压力纷纷提高国防预算,如加拿大2020-2021财年国防预算达227亿美元,同比增长3.8%;英国截至2020年3月的财年国防支出达503亿美元,同比增长5.1%;法国2020财年预算达420亿美元,并宣布到2022年每年增加18亿美元预算,到2025年将国防预算的GDP占比从当前的1.84%提高至2%。

网络、太空、极地等战略新疆域竞争持续升温。一是以美国为代表的西方国家在网络空间领域,尤其是以5G为代表的新技术领域竞争日益激烈。2019年,美国国防部发布《国防部数字现代化战略》,计划组建5G技术专项办公室,以确保美国在网络空间领域保持领先地位。同时,美军组建了信息战部队,将强化网络、电磁频谱作战,以及情报、侦察、监视(ISR)和信息作战能力。北约于2019年组织约30个国家的1000多名专家举行了世界最大规模的网络安全演习“锁盾2019”(Locked Shields 2019),模拟某国大选期间,该国家互联网系统受到严重网络协同攻击,防御人员如何迅速恢复系统正常运转,确保大选不受影响。法国发布《网络战略》,将开发和部署网络攻击武器,并将拟定新法律,强化对5G网络设施的监管。日本将5G定为国家战略,并在《2020财年防卫预算》中提出将优先发展太空、网络和电磁频谱作战能力,培育网络防御人才,以应对网络攻击。韩国发布《国家网络安全战略》指南,制定“5G+战略”,以建立网络安全产业发展基础,提高网络攻击应对能力。二是世界主要航天国家将太空军事力量视为发展重点。2019年12月,美国《2020财年国防授权法案》批准建立天军,其将作为美国的第六军种。同时,美国重建太空司令部,并成立“天军规划工作组”,为天军建设发展提供指导。北约在美国的主导下宣布将太空视为作战疆域,将推出首份太空战略。俄罗斯为应对北约太空军事化挑战,将开始制定2033年国家武器发展计划和军工企业发展战略,拟加速发展无人机、机器人、激光和高超声速先进武器系统等。2019年9月,法国成立太空军事指挥部,拟打造独立太空能力,以应对太空威胁。印度为实现航天大国目标,全力发展军事太空能力,于2019年3月成功完成反卫星武器试验,成为全球第4个掌握反卫星武器技术的国家。整体来看,在美国夺取太空绝对控制权,加速推进太空军事化的大背景下,世界主要国家为应对太空挑战,均已将太空列为军事战略发展重点,予以大力支持。三是北极成为战略角力新战场。2019年6月,美国国防部发布新版《北极战略》,重新评估北极对美国国家安全利益的相关性和风险,强调北极进入“战略竞争时代”。俄罗斯则稳步构建北极区域武器系统,成功部署北极版S-400防空导弹系统,并利用反潜侦察机执行北极地区的常规巡逻任务,以夺取北极地区空域控制权。加拿大推出为期10年的北极战略计划,将加强军事部署以应对北极地区争端风险。随着北极地区的军事化趋势逐步加剧,将导致北极及相关国家在该地区的军备竞赛甚至冲突进一步升级。

前沿颠覆性技术与军事作战体系融合加深,将深刻影响未来战争形态。例如,人工智能目前已成作为各国国防数字化建设的重要驱动力。各国不断推动武器装备与作战体系的数字化转型。美国国防部于2019年2月发布的《2018人工智能战略概要》,确定美军人工智能发展的首要目标是“将人工智能纳入决策和作战,形成军事优势”。此外,以美国防部高级研究计划局(DARPA)、美国防部联合人工智能中心(JAIC)、美国情报高级研究计划局(IARPA)等为代表的国防和情报部门积极布局人工智能在军队情报、指挥控制、协同作战、战场信息处理等领域的研发和应用。北约计划在未来15年内完成其预警机机载预警和控制系统(AWACS)更新,将人工智能等先进技术融入其中。英国皇家海军委托英国地理空间和数据公司Envitia和BAE系统公司开展“路线调查与任务分析(RSTA)”项目研发,旨在提高海、陆、空多领域的军事情报能力。再如,高超声速技术成为各国抢占空中和空间战略优势的利器。美、俄继续推进高超声速技术实用化。印度、日本、法国相继部署高超声速技术研发,并加快向实用化转型。美国空军成功进行AGM-183A“空射快速响应武器”(ARRW)的首次飞行试验,美参议院拨款委员会拟在2020财年预算中大幅增加高超声速防御系统预算,计划为导弹防御局划拨3.94亿美元专项资金,专项开展高超声速武器研究。俄罗斯战略火箭军“先锋”高超声速导弹已进入战斗值班。印度国防研究与发展组织完成了“高超声速技术验证飞行器”(HSTDV)项目超燃冲压发动机首次高超声速飞行试验。日本计划在2030年前研发速度达到5马赫或更高的巡航导弹,加入美、中、俄的高超声速“军备竞赛”。法国国防部与亚利安集团签订关于研发V-max高超声速滑翔技术验证机的合同,计划在2021年底进行首次飞行试验。又如,区块链技术扁平化、可追溯、不可篡改等特性契合抗毁生存和作战指挥的军事需求。各国军方纷纷探索区块链的军事应用。美国DARPA开展项目,研究利用区块链技术解决复杂战场安全通信问题,以及保护军用卫星、核武器等高度机密数据免受黑客攻击。北约举办区块链创新竞赛,开发军事级区块链项目,以提高军事后勤、采购和财务效率,并开发下一代军事信息系统。俄罗斯国防部建立专门研究机构开发区块链技术,以加强网络安全和保护关键信息基础设施。

某些前沿科技的治理与监管将成为2020年世界主要经济体必须面对的国家安全重要议题

以区块链、大数据及密码技术为支撑的数字货币热潮启动,或将改变各国甚至全球传统金融体系,引起各国高度关注。一方面,由于数字货币具有安全、可控、可追溯等特点,一国央行发行代表国家信用的主权法定数字货币对于提升货币流通的便利性和透明度,实现更加精准的货币政策调控和追查违法犯罪行为等具有显著优势;另一方面,其去中心化、匿名性等特点对现行的资金监管、支付体系安全、金融稳定等规则构成了严重挑战,尤其是以Facebook公司发布的“Libra”为代表的数字法币(稳定币),不仅将改变传统法定实体货币的特性,而且可能挑战国家传统的专有货币发行特许权地位,甚至将重构国际结算体系。对于法定数字货币,各国央行态度不一,委内瑞拉、塞内加尔等6个国家已推出或试行法定数字货币;中国、印度、新加坡等近10个国家积极计划推出;美国、英国、德国、加拿大等国家持谨慎态度,但均在加快研究和推动中,而且进展很快;韩国、澳大利亚等国明确表示暂不考虑推出。对于非法定数字货币,世界各国(地区)基本形成了一致的监管框架:一是要求对数字货币的性质及合法性进行确认;二是对交易所的注册、业务活动范围、准入门槛提出具体要求;三是成立调查组、开展国内和跨国的调查、打击行动。但在认可程度上,各国(地区)态度存在明显差别。北美和西欧对非法定数字货币的关注度较高但存在分歧,白俄罗斯等国承认了数字货币的合法性地位,德国强调货币发行的国家主权,而美国持观望和监管并重的态度;中东和拉丁美洲各国态度明显分化,其中伊拉克、伊朗、土耳其、巴西是合法的比特币市场,阿富汗、巴基斯坦、沙特、埃及、玻利维亚等对其交易和使用进行了严格限制;亚洲国家(地区)亦态度不一,日本、韩国、新加坡、香港等市场允许比特币等数字货币交易,而中国、印度对非法定数字货币较为谨慎。

社交媒体治理问题突出。不法组织将社交媒体作为宣传暴恐和分裂思想、煽动网络暴力的召集、组织和落地实施的平台,给国家主权安全、社会稳定造成极大困扰,2019年全球几十个国家发生内乱都与此有关,引起各国对加强社交媒体监管的高度重视。英国政府2019年4月发布《网络危害白皮书》,首次将政府对社交媒体公司的监管具体化,坚决遏制谣言、极端言论、恐怖袭击和网络霸凌等信息和视频的传播;同时,英国陆军决定组建网络舆论战部队,应对网络威胁。美国发布《保护美国人免受在线审查》行政令,要求联邦通信委员会审查Facebook、推特等社交媒体,以规范社交媒体删除及限制用户内容的行为。加拿大出台《数字宪章》,保护公民在线权益,防范破坏选举和民主制度的网络威胁和虚假信息。新加坡提出《在线虚假信息与操纵规避法案》,授权政府可要求社交媒体公司、新闻机构或个人删除不良内容。澳大利亚出台新法律,对未能迅速移除暴力内容的社交媒体可处以巨额罚款。

美国继续成为影响全球经济政治格局的最大变量,2020年仍将持续对我进行全面遏制和打压

在特朗普“美国优先”思维的指导下,2019年美国在经济、政治、科技领域继续大搞单边主义、霸权主义,不断破坏现行国际规则和政治经济格局。一是实行单边主义和贸易保护主义,置多年来已经成熟且行之有效的全球多边贸易争端解决机制于不顾,动辄威胁或使用加征关税和贸易惩罚措施,对多国发起贸易战,人为制造并加剧贸易紧张局势。同时为谋取本国私利还阻挠启动世贸组织上诉机构成员遴选程序,严重破坏国际贸易争端解决规则和秩序。二是退出或威胁退出一系列重要的国际条约和国际组织,或从中设置障碍,为地缘政治和经济增添众多新的不稳定因素。继2018年退出万国邮政联盟、伊核协议、联合国人权理事会后,2019年美国又退出《中导条约》和启动退出《巴黎协定》程序,并扬言退出《武器贸易条约》和《开放天空条约》,甚至以威胁退出《美日安保条约》、退出北约等为筹码逼迫盟友提高防务费用。三是对中国科技发展实施全方位打压。2019年美国对我科技、人才、技术引进的遏制变本加厉,层层加码。以华为等为代表的民营高科技企业和以中广核等为代表的国企被列入美国商务部制裁实体清单。美国甚至更进一步威胁对中国科技企业使用最严厉的财政部“特别指定国民清单(SDN)”制裁,并调查起诉了多位华裔科学家。迄今为止,被列入美国制裁清单的中国企业已有218家,仅2019年就新增79家。此外,美国还通过《2019年维吾尔人权政策法案》《2019年香港人权与民主法案》《2019年台湾保证法》等干涉我内部事务,煽动破坏我和平稳定,暴露了美国遏制中国的阴暗图谋。

总体来看,美国因素在2019年继续成为影响全球政治、经济、科技发展格局的最主要变量,而且这一因素在2020年仍将持续发酵。美国的挑衅将迫使中国奋起反击,中美两国的博弈已经从激烈的贸易战延伸至科技、金融、外交、地缘政治、意识形态的全面竞争。例如,美国参议院发布《对美国研究界的威胁:中国的人才招聘计划》,并提出“反制建议”,这将促使美有关部门在2020年对中国人才计划的审查更加严苛;特朗普签署的《2020国防授权法案》将中国列为主要竞争对手,势必加强美在印太、北极、台湾、香港等地区对中国的遏制;美军方及高端智库提出的“灰色区域”概念更使美将信息战、政治胁迫、“长臂管辖”、网络攻击、太空竞争等领域作为压制和破坏中国的主要抓手。可以预见,中美两国的竞争博弈将在2020年进入深水区,必定会对两国乃至全球政治稳定、经济发展和科技合作格局带来深刻影响。

作者简介

肖尧,国务院发展研究中心国际技术经济研究所 战略室 副主任

魏莹,国务院发展研究中心国际技术经济研究所 数据部 副主任

研究所简介

国际技术经济研究所(IITE)成立于1985年11月,是隶属于国务院发展研究中心的非营利性研究机构,主要职能是研究我国经济、科技社会发展中的重大政策性、战略性、前瞻性问题,跟踪和分析世界科技、经济发展态势,为中央和有关部委提供决策咨询服务。“全球技术地图”为国际技术经济研究所官方微信账号,致力于向公众传递前沿技术资讯和科技创新洞见。

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