颠覆性技术的预测与前景: 以量子信息，生物技术，人工智能，移动互联网为例

总结: 习近平总书记在2018年两院院士大会上指出: 要加强“四个自信心”，关键关键技术，尖端领先技术，现代工程技术和颠覆性技术应运而生以创新为突破，敢于走未走的路，努力实现关键核心技术的独立可控性，牢牢控制创新主动和发展主动.

“破坏性”是指有序过程被中断和破坏，也意味着结构混乱，混乱和剧变. 该术语表示不一致和间断. 破坏性技术是指可以带来突然或意外影响的创新技术.

破坏性技术有两个方面，既可以产生积极的结果，也可以产生消极的影响. 它可能对现有技术和市场产生革命性影响，甚至可能改变世界上的力量平衡. 通常，此类技术的出现是不规则的，而且很难预测.

颠覆性和新兴技术既有共性又有差异. 一般来说，破坏性技术可以是科学技术突破的结果，例如电子学的发现. 新兴技术也可能具有破坏性. 中断第一次出现时可能不会立即出现. 但是，如果将其创新地应用，它的颠覆性将得到充分体现，例如Facebook和其他社交网站. 为了确定新兴技术是否将成为破坏性技术，我们可能会问三个问题: 首先，哪些技术可能具有破坏性？其次，它在哪些地区和领域具有颠覆性？第三，实施时间表是什么？

同时，要确定一项技术是否具有破坏性，可以检查其可扩展性. 高传输率的技术易于复制，基础设施投资低. 低扩散技术需要在基础设施建设方面进行大量投资，例如半导体技术和太阳能电池技术. 这些边界条件不适用于某些具有商机的技术，例如柔性太阳能电池和杀伤性武器. 尽管传播受到限制，但影响很大.

回顾科技发展的历史，经常看到两种颠覆性技术: 一种是逐步取代现有技术，例如从马车到汽车；另一种是逐步取代现有技术. 另一种是创造新的市场或生产力，例如计算机.

回顾历史，破坏性技术可能具有以下属性: 首先，一个因素（成本，利用率，性能等）取得了突破，或者出现了新的应用；第二，对其他技术的影响；第三，涉及多个学科；第四，由有远见的企业家（例如苹果公司的乔布斯）主导. 在实际评估中，我们还需要考虑技术是否达到了以前未达到的生产率水平；是否结合其他技术在生产力，社会和经济上取得突破？以及它是否改变了通常的产品和技术范例，并带来了竞争优势和其他因素.

大量事实表明，颠覆性技术可以在政治，经济，科学技术，军事，文化等方面产生许多影响. 颠覆性技术的发展对于实现我国的跨越式发展具有重要的战略意义. 技术创新.

首先，破坏性技术的研发将帮助我国摆脱原始创新能力的不足. 关键核心技术受到人们的关注，提高了科技创新的质量，实现了跨越式发展. 其次，以新一轮的科技革命和产业转型为契机，颠覆性技术的发展将改变中国现有的产业规则，影响中国现有的产业格局，从而形成新的主导产业，为中国的技术提供跨越式的发展. 革新. 提供新的物质基础. 同时，作为技术创新的后发国家，颠覆性技术的发展将有助于缩小我国与发达国家之间技术创新的差距，从而为我国提供一个新的战略机遇，以建设世界技术力量.

与发达国家相比，我国的破坏性技术发展存在四个主要问题和困难.

首先，我国对破坏性技术的系统性看法不强，主要集中在单一技术角度，尚未形成系统，准确的研究理论和方法.

第二，我国的破坏性技术创新具有较差的容错环境，在系统，机制和文化环境方面存在许多问题.

第三是在中国发现颠覆性技术的困难. 在新一轮科技革命和产业转型的背景下移动性预测，破坏性技术可能源于重大科学技术突破，也可能源于现有技术或多种技术的全面交叉.

第四，我国破坏性技术的研究环境有待改善. 规范化的研究机制尚未形成，缺少专门的研究机构，基础研究投入不足.

讨论破坏性技术是一个复杂的话题，很难在有限的空间内对其进行描述. 在这里，我们对分子信息，生物技术，人工智能和移动互联网的四个领域进行了简要介绍，并提出了建议.

量子信息

作者: FUNCTIONALIS（中国科学技术研究院战略咨询研究所副教授）

量子信息技术结合了量子力学理论和信息技术，对计算，编码，信息处理和传输过程等进行了转换，成为下一代信息技术的领导者和基础. 重要的是提高国家信息技术水平，增强国防实力. 基本支持. 经过三十多年的快速发展，量子信息技术在理论和技术上取得了骄人的成绩. 中国成功发射了世界上第一颗量子科学实验卫星“墨子”，这意味着量子通信产业化的发展进入了一个新阶段. 量子计算方面的重要进展正在出现，这将促进量子计算机技术的实现. 量子模拟技术已接近经典计算机可以模拟的极限，量子度量也迅速发展.

目前有21个国家和地区积极投资于量子技术. 其中，欧盟的年度投资最高，为5.5亿欧元，其次是美国的，年度投资为3.6亿欧元，我国名列第三，年度投资为2.2亿欧元. 德国（1.2亿欧元），英国（1.05亿欧元）和加拿大（1亿欧元）紧随其后. 自2016年以来，欧美针对“第二次量子革命”，并加大了对基础研究和工业发展的投资.

例如，美国国防部的量子信息科学基金专注于国家安全应用，例如精确导航，精确定时和安全量子网络；美国国家标准技术研究院致力于支持量子通信，量子计算和量子测量. 美国国家科学基金会，高级情报研究计划局和能源部也将它们列为重点发展方向或重点研究领域. 另一个例子是，欧盟委员会将在2018年启动总额为10亿欧元的量子技术旗舰计划，希望该计划将使欧洲站在第二次量子革命的最前沿，并在未来10年将变革性的科学，产业和社会带入年进步.

中国是重视和大力支持量子技术研究的国家之一. 长期以来，中国科学院，科学技术部和中国国家自然科学基金委员会继续支持量子技术研究，以成为新一轮量子技术革命的领导者. 通过.

科学技术部通过“ 973工程”为量子计算和量子通信做出了巨大贡献. 2006年，《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006-2020年）》重点部署了四大科研项目，量子控制研究就是其中之一，其研究重点包括量子计算载体和控制. 中国科学院早在1999年就建立了“中国科学院量子信息重点实验室”，近年来在量子计算领域进行了重要部署.

2012年，实施了战略试点技术项目“量子系统的相干控制”. 2014年，中国科学院量子信息与量子技术前沿创新中心成立. 2016年，中国科学院量子信息与量子技术创新研究中心成立. 医院. 国家自然科学基金委员会将量子信息的理论研究纳入了重大研究计划. 自2006年以来，量子信息物理一直是量子状态，量子纠缠，量子计算，量子模拟等研究重点项目的支持方向之一.

近年来，量子信息技术发生了颠覆性的局面，我国已将其纳入国家战略层面，并加大了支持力度. 国家“十三五”规划纲要提出，将启动量子通信和量子计算机“技术创新2030重大项目”. “十三五”国家基础研究专项计划规定了该重大项目的组织和实施. 率先突破量子秘密通信技术，建立超长距离光纤量子通信网络，开展星地量子通信系统研究；在量子计算机中，我们将开发量子系统，量子芯片材料，结构和工艺，量子计算机的整体体系结构以及操作和应用程序在量子精度测量领域，通过量子通信和量子计算开发的量子检测，测量和操纵技术将进行研究.

此外，“十三五”国家战略新兴产业发展规划指出，在先进产业的战略布局中，它将继续促进量子关键技术的应用，协调量子芯片的布局，量子程序设计，量子软件及相关技术材料和器件制备关键技术的研究与发展促进了量子计算机的物理实现和量子模拟的应用.

最近，中国在量子通信领域取得了世界一流的重要进步，并实现了世界上首个千公里量子纠缠和双向量子密钥分配. 墨子的成功也促进了空间量子卫星的部署. 在量子通信的未来发展中，欧盟侧重于量子互联网，而美国将侧重于光量子通信网络的研究与开发.

量子计算的国际竞争变得越来越激烈. 争夺“量子霸权”的斗争已经激烈. 谷歌，IBM，英特尔，微软，阿里巴巴，腾讯，百度等大型企业都在争夺量子计算机的发展. 将来，欧盟将重点开发具有量子纠错功能的50多个量子位和量子处理器. 美国将建立一个量子计算测试平台，以促进硬件，体系结构，量子算法和仿真的发展.

生物技术

作者: 邢莹（中国战略咨询研究院科学技术研究院）

生物技术在引领未来经济和社会发展中的战略地位日益突出，生物产业正在加速发展，成为继信息产业之后的新兴主导产业. 近年来，世界各国加强了生物技术的战略布局. 例如，美国发布了2015年《工程生物学研究与发展法案》的立法议程，并在2016年发布了《医学创新政策法案》，该法案将为疾病疗法的开发提供63亿美元的资金.

2014年，欧盟委员会和商业伙伴共同启动了“生物基工业公共-私营伙伴关系计划（2014-2024年）”，预算为37亿欧元. 英国生物技术和生物科学研究委员会于2017年宣布，它将投资3.19亿英镑，以支持未来五年生物技术的发展. 我国还发布了《生物产业发展十三五规划纲要》，《十三五生物技术创新专项规划》和有关生物制造业的规划，提出了加快发展的重要任务. 生物产业创新发展的步伐，为生物经济培育新动力.

生物技术领域的关键，前沿和破坏性技术继续引起各国的高度重视，新一代基因组学，合成生物学和新的治疗方法继续掀起研发浪潮

生物技术的破坏不仅反映在民用领域，而且在军事上有重要用途. 据了解，美国在生物材料，仿生设计，生物计算和生物燃料领域取得了突破，并试图利用这些“破坏性技术”催生新的战斗方式和概念. 美国国防部高级研究与发展局制定了“ 2013-2017年科学和技术发展计划”，重点是将生物技术应用于“战场医疗”.

我们的分析认为，生物技术领域中存在三种重要的破坏性技术.

首先，基因编辑技术. 基因编辑技术是一项突破性的生命科学技术，它使用核酸酶（一种可切割细胞中特定DNA序列的酶）在特定位点实现精确的基因插入，缺失或替换. 根据序列特异性核酸酶的不同，它可以分为ZFNs，TALEN和CRISPR / Cas9技术. 由于其简单，高效，低成本的优势，基因编辑技术在基础研究，基因治疗和遗传改良方面显示出巨大的潜力.

美国和中国是基因编辑技术研究和开发的世界领导者. 在基础研究领域，美国科学家首先发现基因编辑技术可以编辑人类基因，并在单碱基编辑，RNA编辑和基因编辑机制方面取得了突破性成果，不断提高了基因编辑的准确性并减少了偏离目标效果；这也是第一个将基因编辑技术应用于哺乳动物细胞的方法.

在医疗保健领域，中国科学家已经完成了人类胚胎治疗地中海贫血的第一个基因编辑工作. 中国还是世界上第一个将CRISPR应用于人类临床试验的国家. 并且美国已经启动了第一例人类体内基因编辑. 在农业遗传育种领域，这项技术通过编辑水稻，小麦，大豆，玉米和其他重要农作物和蔬菜的基因组，有效地提高了产量，质量，抗病性和抗逆性，通常不会引入外源基因，引起广泛关注.

第二，合成生物学. 合成生物学是在现代生物学和系统科学的基础上发展起来并结合工程思想的多学科交叉学科研究领域. 它在医学，能源，材料和环境领域具有广阔的应用前景. 2002年，美国纽约州立大史上首次从化学单体-脊髓灰质炎病毒人工合成病毒. 在2008年和2010年，美国首先合成了生殖支原体基因组和噬菌体基因组，创造了第一个“人工细胞”.

2014年，美国首次成功合成了酵母染色体，该染色体在酵母细胞中显示正常功能；然后在2017年，《科学》报道了另外5条酵母染色体的合成，其中4条主要由中国学者完成. 美国科学家还合成了Syn3.0，这是一种具有最小细菌基因组的活细胞.

此外，美国公司通过数据驱动，人工智能，高通量筛选和机器人自动化的串联模型来促进菌株优化和化合物合成. 英国为DNA制备过程的工业化建立了一个名为“铸造厂”的设施. 合成生物学正在与人工智能，大数据技术和技术融合，以加快工程过程.

第三，细胞免疫疗法. 细胞免疫疗法（CAR-T）是通过基因工程修饰人类免疫效应细胞（T细胞）以表达嵌合抗原受体（CAR），然后再将其导入患者体内，以便可以特异性识别免疫细胞. 相关抗原，一种增强T细胞特异性杀伤肿瘤的技术.

近年来，细胞免疫疗法已成为治疗包括恶性血液肿瘤在内的各种肿瘤的重要方法. 细胞免疫疗法治疗白血病的有效率可达到94％，而实体瘤治疗尚待克服. 2017年，美国食品药品监督管理局（FDA）批准了诺华制药（Novartis Pharmaceuticals）的首个细胞免疫疗法用于治疗白血病，然后又批准了风筝（Kite Pharmaceuticals）的CAR-T用于淋巴瘤的治疗. 这标志着细胞免疫治疗已进入实用阶段. 在CART-T疗法的发展中，美国遥遥领先，其次是中国.

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