《一、前言》

一、前言

技术预见是对未来技术发展及其社会影响进行 的有步骤、有系统的探索过程,它将技术发展预测 与规划置于经济社会大系统的背景中,致力于促进 科技与经济发展一体化,对科学、技术、经济、环 境和社会等资源进行优化。技术预见适应了当今时 代经济、社会和科学技术协同发展的思路,提出了 促进未来技术发展的新机制,成为世界科技政策研 究与制定的一种潮流。

国外开展技术预见比较有代表性的国家为日本 和英国。日本从 1970 年开始开展每 5 年一次的技 术预见活动,至今已开展到第十次技术预见活动, 成为世界上开展技术预见最具影响的国家。日本的 技术预见最初主要采用德尔菲调查,主要服务于科 学技术政策的制定,而后不断引入需求调查、引文 分析、情景分析和愿景调查等方法,并不断发展和 丰富主题,如应对全球与国家重大挑战、服务于国 家和区域创新政策制定等。2015 年,日本完成了第 十次技术预见,此次预见被称为“课题解决型情景 规划”,强调科学技术政策、创新政策一体化,强调 在未来社会愿景调查、科学技术发展评估的基础上 开展未来情景的创建 [1]。英国的技术预见始于 20 世纪 90 年代并延续至今,2002 年英国开始采用灵活 的滚动项目的组织形式,每个项目都围绕一个主题 开展,相继完成了“认知系统”“全球环境移民”“技 术与创新未来”“未来的识别技术”“未来的制造业” 等项目,正在进行“未来老龄化社会”和“未来城市” 项目 [2,3]。近十余年来,韩国、巴西、俄罗斯等新 兴经济体,也注重采用技术预见来规划未来的产业 战略与政策,以促进科技与经济社会的协同发展。

21 世纪开始,我国逐渐兴起了系统性的技术 预见活动,开展技术预见研究的领军队伍是中华人 民共和国科学技术部和中国科学院。科技部从 2002 年开始每 5 年开展一次技术预见工作,主要服务于 国家科技规划的制定,2015 年完成了面向“十三五” 科技规划编制的技术预见调查与关键技术研判工 作。从 2003 年开始,中国科学院开展了“中国未来 20 年技术预见研究”;2005 年和 2008 年,中国科 学院分别完成了 4 个不同领域的技术预见研究 [4]。 2001 年,上海市和北京市启动了技术预见研究,其 中上海市至今共开展 3 轮调查,第一轮引进了技术 路线图、专利地图等方法,第二轮增设了愿景与需 求调查,第三轮于 2013 年开始,开展了支撑上海 市“十三五”科技规划编制的中长期技术预见研究 工作 [5]。此外,广东、武汉、天津、云南、山东、 新疆等省市自治区也先后开展了技术预见活动。

自 20 世纪下半叶以来,技术预见已成为世界 科技政策研究与制定的一种重要方法,许多国家和 地区在相关行业领域持续推进技术预见活动。21 世 纪技术预见的发展呈现新的特点,其目的是从单纯 的预测未来转变为通过引导社会参与而主动影响未 来,调查导向和结果分析更加重视未来的需求和挑 战;其焦点更加关注技术的不确定性和颠覆性,并 更加关注面向产业发展的技术群。 “中国工程科技 2035 技术预见”是中国工程院 与国家自然科学基金委员会共同组织开展的预见活 动,是“中国工程科技 2035 发展战略研究”项目 的一部分。

“中国工程科技 2035 发展战略研究”的 目标是研究提出中国工程科技 2035 发展目标、重 点发展领域、需突破的关键技术、需建设的重大工 程以及需要优先开展的基础研究方向,为国家工程 科技以及相关领域基础研究的系统谋划和前瞻部署 提供咨询服务。为进一步提升工程科技发展战略研 究的前瞻性和科学性,项目组织开展了未来 20 年 中国工程科技技术预见活动,旨在把握国内外科技 发展趋势,提出未来 20 年我国工程科技需要发展 及可能实现的技术清单,结合国家重大战略需求和 经济社会的发展需求,选择关系全局和长远发展的 重点技术方向和关键技术,分析关键技术的实现时 间、发展水平与制约因素,为中国工程科技 2035 发展战略研究提供重要支撑。

《二、中国工程科技 2035 技术预见方法与过程》

二、中国工程科技 2035 技术预见方法与过程

技术预见是“中国工程科技 2035 发展战略研 究”的重要组成部分,由于其研究对象聚焦工程科 技领域,研究目的比较明确。因此,在方法设计与 应用中主要考虑工程科技发展战略研究的需求,方 法设计思路与应用过程如下。

《(一)方法设计 》

(一)方法设计

中国工程科技 2035 技术预见的方法设计主要 考虑以下四个方面的因素。

(1)根据技术预见的目的,按照工程科技发展 战略研究的范畴和特点进行领域划分、备选技术清 单筛选与问卷设计,并特别注重技术方向的可实现 性和可用性。

(2)体现工程科技与经济社会密切联系的特点, 强调技术预见与需求分析的结合,重视需求的牵引 带动作用,将愿景与需求分析作为提出工程科技技 术清单的重要依据。

(3)将专家研讨、德尔菲调查等定性研究方法 与文献计量、专利分析等定量研究方法结合起来一 并开展研究。一方面,充分发挥中国工程院、国家 自然科学基金委员会院士与专家群体的作用;另 一方面,结合文献、专利数据分析结果为各领域 备选技术清单的提出、筛选、修正提供参考,并 能对预见结果起到验证作用。

(4)强调技术预见与战略研究的结合。根据实 际研究需要,拉长两次德尔菲调查的间隔。首先结 合第一轮的调查结果与需求分析结果,开展领域深 化研究,并针对第一轮调查中的争议性问题或关键 技术等进行深入的研究,当战略研究取得一定成果、 对技术趋势的把握更加深入时,再开展第二轮调查; 第二轮调查中增加有针对性的调查问题,以期为战 略研究提供更好的服务。

中国工程科技 2035 技术预见的思路和流程设计 如图 1 所示。

《图 1》

图 1  中国工程科技 2035 技术预见的思路和流程设计

 

《(二)技术预见领域与备选技术清单形成》

(二)技术预见领域与备选技术清单形成

中国工程科技 2035 技术预见清单,从技术领域、子领域、技术项目 3 个层面展开。技术领域、 子领域和技术项目的选择原则与形成过程如下。

1. 技术预见领域划分

技术预见领域划分反映了技术预见活动的基本 目的和思路。通过调研国内外技术预见活动的领域 划分情况,结合工程科技发展战略研究的特点和需 求,本次技术预见的领域划分主要考虑两方面原则: 一是要体现工程科技的特点,弱化科学学科的概念, 领域划分应覆盖工程科技的主要领域和重点方向, 强调其对经济社会的直接作用;二是要体现技术预 见的特点,领域划分不能拘泥于工程科技的传统领 域,应充分反映当前科技发展新热点和跨领域、多 学科融合的趋势。经过多轮讨论,最终提出信息与 电子、先进制造、先进材料、能源与矿业、环境生 态与绿色制造、空间海洋与地球观测、城镇化与基 础设施、交通、农业与食品、医药卫生与人口健康、 公共安全共 11 个领域,并根据各领域特点提出了 98 个子领域。

2. 备选技术清单形成

鉴于本次技术预见是结合工程科技战略研究项 目而开展的有限度的技术预见,技术预见活动需要 在战略研究的中前期完成,在时间上受到一定的限 制,同时,工程科技领域覆盖广泛,难以在短期内 开展大规模的技术清单征集活动。鉴于此,本次技 术预见清单征集的前期工作充分借鉴了国内外近期 技术预见活动的结果,重点参考了科技部最新一次 公布的技术预见清单。清单形成的基本原则包括: ①备选技术既要符合我国经济社会发展的战略需 求,也要反映国际前沿发展方向;②备选技术在未 来 10 ~ 20 年内有望取得重大突破、得到大规模推 广应用,且在国内一般应具有一定的基础和竞争力; ③备选技术应包含未来可能具有重大颠覆性或重大 潜在应用的技术。

备选技术清单征集的途径与过程包括:①以工 程科技战略研究领域组、专题组作为领域技术清单 拟制的主体,组织领域专家研讨,提出初步的技术 清单;②结合文献计量、专利分析等提出及验证前 沿技术方向,本次主要在“智能机器人”“3D 打印” 两个子领域进行了深度研究;③召开领域专家研讨 会或者函询进一步开展备选技术征集,利用在 2015 年院士大会会议期间广泛征集院士意见,再通过领 域专家研讨、打分等多种方式,对技术清单开展深 化研究和多轮次修订,形成第一轮备选技术清单; ④在第一轮德尔菲调查过程中,征集新的技术项; ⑤基于第一轮专家调查结果,以及领域战略研究的 初步结果修订技术清单,并进一步扩大专家范围, 征集新技术项目。通过上述方式,最终形成第二轮 备选技术清单。

《(三)专家调查》

(三)专家调查

大规模专家调查是技术预见的关键环节之一, 通过向来自社会各界的专家进行两轮以上的问卷调 查,以期更全面地反映社会各界对未来技术发展的 预测性意见和愿景式预期。

1. 调查问卷与调查系统设计

本次技术预见问卷的设计,旨在获得专家对 备选技术项目的五大判断,其主体问题包括技术本 身的重要性、技术应用的重要性、预期实现时间、 技术基础与竞争力 , 以及技术发展的制约因素五 大方面。其中,技术本身的重要性包括技术核心 性、通用性、带动性和非连续性四个问题,技术 应用重要性包括技术对经济发展、社会发展、国 家与国防安全三方面的作用,预期实现时间方面, 为突出工程科技可用性的判断和纵横向比较分析, 设置了世界技术实现时间、中国技术实现时间以 及中国社会实现时间三个问题。为进一步征集专 家对未来技术发展的判断,调查中分别设置了几 个开放性问题,包括备选技术清单之外的重要技 术方向、2035 年可能出现的重大产品,以及需要 提前部署的基础研究方向等。

针对此次技术预见的调查需求开发了在线问卷 调查系统,问卷调查系统及样卷如图 2 所示。网上 调查系统按照答题方便、支撑信息易于查询、反馈 信息与问卷有效关联等原则设计。采用网上作答的 形式加强了问卷调查的直观性、灵活性,有效提高 了调查效率和轮次间反馈的有效性。同时,网上调 查系统开设了技术预见调查管理模块,各领域组技 术预见专员可以实时查询、监测专家调查进展情况, 及时采取推进措施。

《图 2》

图 2  技术预见调查系统

 

2. 专家征集

本研究主要针对工程科技各大领域,强调结果 的前瞻性和准确性,对参调专家的选择要突出专业 性、权威性和全面性,专家库尽可能涵盖科研院所、 高校、政府、产业界等方面的专家,以求调查结果能反映科技研究、技术应用、经济社会需求及产业 发展等多方面意见。通过广泛征集和推荐,共录入 各领域专家近 8 000 名,在调查进行中采取在线滚 动推荐的方式,新增专家 2 000 多名,形成近万名 专家规模的专家库。

此外,为配合战略研究项目的要求,在本次技 术预见过程中,同时开展了面向 2035 的经济社会 发展需求调查,进一步促进需求分析与技术预见调 查、战略研究的结合。

《三、技术预见结果分析》

三、技术预见结果分析

本次技术预见于 2015 年 3 月启动,征集形成 备选技术清单后,分别于 2015 年 8—10 月、2016 年 5—7 月开展了两轮专家调查,获得了中国工程 科技 2035 发展方向的初步预测结果。在此基础上, 项目各领域组组织院士专家对技术预见调查结果开 展深入讨论和研判,提出领域关键技术方向,并运 用到领域发展路线图的绘制中。

《(一)专家调查问卷回收情况》

(一)专家调查问卷回收情况

技术预见第二轮专家调查共回收各领域问卷 29 542 份,每个技术项平均回收问卷 36.2 份。在 参与作答的专家中,32 % 的专家来自科研院所, 44 % 的专家来自高校,其余来自企业和政府部门 等,如图 3 所示。这一方面反映了我国技术专家分 布在高校和科研院所数量较多、较为集中,另一方 面也说明本次技术预见调查在企业等方面的宣传和 开展力度尚有待加强。在回收的问卷中,对所填报 的技术项,56 % 的专家选择“很熟悉”或“熟悉”, 仅 1 % 的专家选择“不熟悉”(不熟悉的答卷不计 入统计分析),总体来看回答的专业性较高,如图 4 所示。

《图 3》

图 3 参调专家所在单位分布

 

《图 4》

图 4 参调专家对调查技术的熟悉程度分布

 

《(二)技术基础与竞争力分析》

(二)技术基础与竞争力分析

在问卷调查中设置了“该技术项目我国当前的 研发水平”选项,向专家征询技术发展处于“国际 领先”“接近国际水平”“落后于国际水平”的何种 阶段。分别统计各领域技术研发水平调查结果分值的分布,如图 5 所示。设定 20 分及以下为处于落 后水平,40 ~ 60 分为接近国际平均水平,80 分及 以上为处于国际领先水平。总体上看,我国大多数 项目的研发水平在国际上处于落后水平。相对而言, 先进材料领域的整体研发水平较高。

在问卷调查中设置了“目前该技术领先的国家” 选项,向专家征询世界主要国家针对各项技术的发 展竞争力。分别统计各领域技术领先国家调查结果 的分布,如图 6 所示。总体上看,美国在大多数领 域处于国际领先地位,欧盟在环境生态与绿色制造 领域处于国际领先地位。

我国在能源与矿业、交通和医药卫生领域的部 分技术方向具有一定的优势。通过对子领域和技术项 目的进一步分析,得出我国在中医药学、高铁建设、 煤炭开采与发电、水力发电等方面具有较强的技术 优势;而在装备制造、深海资源开发利用、绿色环 保生产加工、城市管理等方面明显处于落后水平。

《图 5》

图 5  各领域技术研发水平分布图

 

《图 6》

图 6  各领域技术领先国家分布图

 

《(三)技术实现与应用时间预测》

(三)技术实现与应用时间预测

技术实现时间预测结果如图 7 所示。本次提出 的技术项目实现时间基本呈正态分布,我国的技术 实现时间主要分布在 2024—2027 年,整体上要落 后于国际先进水平 4 ~ 6 年;技术项目在我国的社 会实现时间主要分布在 2026—2030 年,整体上落 后于技术实现时间 3 ~ 5 年,反映了从技术研发到 推广应用所需的时间。

在问卷调查中设置了“该技术发展的制约因素” 选项,分别统计各领域技术发展制约因素的平均分 布情况,如图 8 所示。整体来看,人才队伍及科技 资源、研发投入是所有领域技术发展的主要制约因 素。具体到各领域,人才队伍及科技资源对材料领 域技术发展的制约尤为明显,占比超过 50 %;法 律法规政策、标准规范对环境生态领域的制约较强; 工业基础能力对先进制造、能源和交通领域的制约 较强。

《图 7》

图 7  技术实现时间预测结果

 

《图 8》

图 8  技术发展制约因素分布图

 

《(四)关键技术选择》

(四)关键技术选择

基于项目设计,本次技术预见在专家调查基础 上,结合专家研判,筛选面向 2035 年我国工程科 技发展的关键技术、共性技术和颠覆性技术。其中, 根据专家调查结果,综合考虑技术本身重要性和技 术应用重要性的得分情况,判断技术的综合重要程 度,初步筛选出核心关键技术方向;综合考虑技术 通用性和应用重要性分值,初步筛选出共性技术; 综合考虑技术非连续性和应用重要性分值,初步 筛选出颠覆性技术。在此基础上,组织各领域院士 专家进行分析评估,在 800 余项技术中,提出 100 项关键技术、50 项共性技术和 20 项颠覆性技术。 表 1 列举了 25 项具有一定代表性的面向 2035 的重 要技术方向。

在共性技术中,大数据、机器人、传感器和遥 感技术较多,充分体现了未来信息技术在各行业、 各领域的广泛应用前景。颠覆性技术中新型材料、 无人化、零排放等方面的技术较多,也揭示出未来 科技发展面临解放劳动力、提高劳动生产率、环境 生态友好等方面的重大挑战和问题。

《表 1》

表 1  面向 2035 的重要技术方向

《四、结语》

四、结语

中国工程科技 2035 技术预见作为工程科技中 长期战略研究中首次开展的技术预见活动,按照紧 密联系需求、支撑战略研究的思路,根据工程科技 领域特点与战略研究要求,在充分准备和开展调研 的基础上,设计了工作模式与流程,实施过程中注 重总体协调和过程管理,确保技术预见工作的有效 推进与顺利完成。在工程科技发展战略研究中采用 系统化、规范化的技术预见方法,为中国工程科技 2035 发展战略各领域研究起到良好的整体推进作 用。技术预见结果为展望未来 20 年我国工程科技 的发展方向与重点任务、制定各领域技术发展路线 图提供了丰富、详实的支撑资料,进一步提高了战 略研究的系统性和规范性。

与此同时,结合中国工程科技 2035 发展战略 研究而开展的技术预见,也存在不少困难及需要进 一步研究的问题,主要体现在:在有限的时间内完 成有深度、有广度的技术预见;更好地体现前瞻性, 特别是体现产业界的未来需求;推进技术预见中的 专家调查,提高参与调查专家的覆盖面、有效性; 更好地实现技术预见与战略研究的有机结合等。对 此,中国工程科技中长期发展战略研究将每 5 年一 次长期稳定地进行下去,技术预见也将作为一个重 要组成部分长期开展。这将有利于我们借鉴本次技 术预见工作以及国内外其他技术预见活动的经验, 持续改进工程科技技术预见活动,一是基于存在的 问题和实践经验,研究、改进现有方法和流程,使 之更好用、更适用;二是充分利用 5 年周期加强定 量分析方法在各领域的应用;三是建立长期的技术、 知识、专家库积累。通过持续改进,提高技术预见 的前瞻性和有效性,更好地发挥技术预见的作用。

《致谢》

致谢

本文源于中国工程科技 2035 技术预见,技术 预见工作由中国工程院和国家自然科学基金委员会 联合资助的“中国工程科技 2035 发展战略研究”项目的各课题组共同完成。同时,在此对参与中国 工程科技 2035 技术预见专家调查的社会各界院士 专家表示感谢。