2021年世界前沿科技发展态势及2022年趋势展望——综述篇

　　2021年，新一轮科技和产业变革深入推进，全球技术创新空前活跃，数字经济蓬勃发展，一些前沿领域关键技术获得突破式进展，科技进一步塑造世界地缘格局。世界主要经济体纷纷加快调整科技创新领域布局，展开前所未有的激烈竞争。美国联合盟友围绕技术垄断权、标准主导权、资源控制权等力图打造新的霸权体系，织牢对华科技封锁网，加剧中美科技脱钩态势，恶化我科技发展外部环境。

　　基础研究获重大突破。例如，μ子新测量实验分析结果预示宇宙中可能存在新粒子或力，加强了新物理学证据；对火星进行直接地震观测，首次绘制远离地球行星的内部结构；基于人工智能预测蛋白质结构，改变了未来结构生物学的规则，有望加速生物学领域重大突破。

　　技术创新取得多个里程碑式成果。英伟达公司推出GauGAN2人工智能系统，可根据文本合成不存在的逼真风景图像。IBM设计出一款127比特的量子芯片，计划2022年生产433个量子位的Osprey芯片和1121个量子位的Condor芯片。Neuralink展示最新脑机接口产品，可让猴子用大脑意念玩电子游戏，或将帮助瘫痪病人恢复活动能力。美国和西班牙开发出“人工视觉脑”，帮助盲人获得基本视觉。美研究人员利用胚胎中的干细胞创造出能自我复制的机器人。SpaceX公司“星链”卫星互联网服务在美国市场平均下载速度达97.23Mbps，有望走向商业化运营。中国科学家利用二氧化碳人工合成淀粉，取得技术“造物”的标志性成果。

　　产业变革方兴未艾。元宇宙作为虚拟现实、数字孪生、物联网、云计算等技术融合的载体，或将成为未来互联网崭新模式并推动相关产业进入爆发式增长期；以人工智能为引领的数字技术加速经济社会向数字化、智能化转型；区块链应用趋于合规化，数字货币呈爆发式发展；卫星互联网热度高涨，各国在太空领域展开新一轮技术竞逐；疫情持续发酵，mRNA等疫苗技术取得重要成果，推动生物安全产业快速发展；合成生物学技术实现一氧化碳到蛋白质一步合成，并形成万吨级工业产能；生命科学与生物医药技术创新持续加速，推动大健康产业蓬勃发展；双碳目标倒逼能源，加速高温气冷堆核电项目实现并网发电，氢能产业启动。

　　各主要经济体围绕前沿关键技术展开前所未有的激烈竞争，并进一步强化顶层设计和资金投入。美国参议院通过《美国创新与竞争法案》，将科技投入上升为国家战略，拟投资1900亿美元于芯片、锂电池、人工智能、量子等关键技术；《2022财年国防授权法案》批准科技研发费用147亿美元，重点投资微电子、高超声速、人工智能和5G等“先进能力赋能器”技术。欧盟2022财年研发和创新投入约131亿欧元，设立欧洲创新理事会，并计划在未来7年额外投资逾100亿欧元于自我感知人工智能、细胞和基因治疗、绿氢和活性材料等绿色、数字和健康技术。日本拟定2022财年科研预算107亿美元，重点投资人工智能、大数据、物联网量子技术、太空技术等领域。此外，法国发布《未来投资计划》、英国发布《英国创新战略》、澳大利亚发布《澳大利亚关键技术蓝图》，为各国战略技术发展指明方向和路径。

　　美《创新与竞争法案》明确将中国定义为“美国在地缘和地缘经济领域最大的挑战”，以此为基调建构其内政外交政策。

　　一是继续强力推动前沿科技领域对华脱钩。不断以、涉疆、涉港、涉藏、涉军、南海等敏感议题为由对中国实体进行制裁。2021年，美国商务部工业和安全局将157个中国公司、机构及个人（截至12月18日，共计611个）列入管制清单。美国国家反谍报与安全中心对美技术企业发出警告，要求其拒绝在半导体、人工智能、量子计算、生物技术和自主系统等五个对美经济和最利害攸关的重要领域与中国合作。同时，拜登政府还禁止美机构和学者同中国合作，限制中国科技人才赴美学习交流。

　　二是积调整情报体系适应对华科技斗争。美政府成立了“中国工作组”，中央情报局新设中国任务中心、新跨国和技术任务中心、首席技术官，聚焦新兴技术、经济安全、气候变化和全球健康等议题，收集中国情报。

　　三是紧盯与中国的国际标准制定之争，强调对国际标准制定机构的影响力。美国家标准与技术研究院发布信息请求书，要求美各机构提供中国参与国际标准制定的政策及其如何影响新兴技术国际标准制定的信息。此外，美国还抨击中国“数字威权主义”，以意识形态划分科技信任标准。

　　四是将盟友作为其遏制打压中国科技发展的“力量倍增器”。美国与欧盟成立“美欧贸易与技术委员会”，计划在关键技术标准制定和应用方面建立深层战略合作，协调标准规则制定、监管政策以及对华技术替代等，意图在数字互联互通、国际技术标准和供应链等领域联合其他国家共同遏制中国。美日澳印四方联盟举行线上峰会，着重讨论技术层面的多边协作，谋求引领技术领域的世界规范准则。此外，美国还将科技治理同价值观结合，构建助其与中国开展科技竞争的“技术联盟”，如伙伴联盟（D10）、技术多边联盟（T12）、美欧联合技术竞争政策对话（TCPD）等。

　　一是钴、锂、稀土等战略矿产资源成为控制重点。关键矿产是清洁能源大国赢得地缘主导权的重要因素。美西方通过供应链风险评估、区域合作开发勘探、开采和循环利用技术等措施强化对关键矿物资源把控能力。例如，美国发布《2021年关键矿物清单》《关键矿物供应链风险评估报告》，力图摆脱在稀土等领域对中国的依赖。欧盟发布《对外战略依存关系》，评估原材料供应链风险，加大补贴扶持稀土永磁行业，支持欧洲企业与中国竞争。美澳加合作制成“全球矿产3D地图”，为建立能源资源供应链联盟提供基础。

　　二是极地和太空资源成为美西方当前抢占重点。极地资源方面，美俄进一步强化北极军事力量。太空资源方面，发达经济体正开启新一轮太空竞赛，争相开展深空探测活动、部署卫星星座、牵头国际规则制定，加紧跑马圈地。美国主导下，12个国家参与《阿尔忒弥斯协定》，共同开展月球、火星等深空探测活动，制定太空探测规则。日本、美国、卢森堡和阿联酋等国相继出台国内法案，为太空资源开采利用铺路。美国SpaceX公司和英国Oneweb公司加速部署低轨星座，加快抢占轨道和频谱资源。

　　三是数据资源成为各国保护重点。主要经济体强化对数据管控，明确数据权属和标准，严格限制数据跨境流动，围绕企业数据展开拉锯。欧盟宣布“隐私盾”失效后，接连发布《控制者和处理者数据使用标准合同条款》《国际数据转移标准合同条款》，继续强化本土数据保护和监管，商业数据流动持续受限，跨国企业经营成本上升。美国修正《外国公司问责法案》、收紧审计规定，企图以“保护投资者利益”为借口让中概股企业交出敏感数据。中国出台《数据安全法》，加强本土数据保护。四是高端芯片产能成为美西方抢夺重点。先进制程竞争向精细化方向发展，美力推高端半导体制造回流美国。美国参议院通过总额520亿美元的芯片法案，用于补贴英特尔、台积电、三星等企业在美建厂；目前占全球高端芯片产能达58%的台积电，在美施压下将生产线搬迁至美。

　　2022年，新冠肺炎疫情不会快速退场，但技术浪潮会更加汹涌，各国围绕前沿技术的竞争势必更加紧张激烈。

　　新一轮科技和产业变革以新一代信息技术、生物技术、新能源技术、新材料技术、智能制造技术等科技创新与产业化应用为引领，数据作为高端要素和最终产品的地位将更加突出，有望从根本上改变现有生产函数、拓展生产可能性边界，形成以基础研究、原始创新、颠覆性变革为基础的新产业链。

　　各项突破性技术成果将陆续投入实际应用，更多新的重大技术突破会进一步涌现。人工智能功能增强，或将实现创造语言或其他一些创造性任务；低代码/无代码人工智能工具广泛应用；人工智能与其他领域技术交叉融合，尤其是与新材料、生物技术结合，将实现前沿技术的跃迁。量子计算领域，超导量子比特数量将进一步突破，400个量子比特处理器有望验证。区块链网络应用出现，数字货币将投入使用。基因编辑食品将开始上市销售，基因编辑技术临床应用开始出现。基因敲入和基因组筛选、基因组工程和DNA修复、单碱基编辑等研究继续推进。减少碳排放可以促进基础研究、应用开发、试制改进、生产应用等创新链环节水平拉升，布局低碳前沿技术研究。值得注意的是，元宇宙将迎来更多的内容、产品及参与者，如硬件全面升级，相关配件逐渐丰富；第三方内容创作门槛降低，社交娱乐场景虚拟现实联动增强，商用场景落地；互联网巨头持续加码布局，更多网民参与及虚拟身份数量增加；网络安全将会成为元宇宙未来面临的最大问题之一。

　　为强化前沿技术领先优势、掌握技术垄断权，2022年，美仍将强化遏华部署。例如，继续修订《外国投资风险审查现代化法案》《出口管制条例》；加强其政府机构间的组织协调，继续扩大对中国实体和机构的制裁范围和力度；强化与盟友间的政策协调，阻拦中国突破“卡脖子”技术，进一步对中国断供芯片、工业软件、科研仪器等关键技术产品；设法阻断西方发达经济体与中国科研合作，阻止中国接触世界最前沿的知识、成果和原创思想。

　　科技全球化生态发生重大改变，在特定领域，未来可能出现两个体系。拜登政府推出的《临时战略指南》正式将中国定义为“体系性竞争者”，以意识形态划分阵营，联合盟友构建一个与中国对立的竞争体系。美国正在重点围绕新一轮科技的战略领域，包括5G、6G、人工智能、量子、半导体等信息领域，卫星互联网、月球、深空等航天领域，气候治理、清洁能源、环境保护等生态领域，与盟友组建细分“技术联盟”，协调标准规则制定、监管政策以及对中国的技术替代，打造一个数字互联互通、具有另一套技术标准和供应链自给自足的排华科技生态体系。

　　2022年乃至更长期来看，颠覆性技术仍存在技术自身和社会潜在影响的双重不确定性；坚持多边主义，坚守全人类共同价值仍将是解决全球科技治理难题的首要原则。一是划定颠覆性技术的应用边界和做好安全治理，如防范颠覆性技术误用、滥用，人工智能军事化应用等；二是加快新兴技术伦理道德规范等规则制定；三是弥补发达国家与发展中国家技术鸿沟，包括数字鸿沟、疫苗鸿沟等；四是持续加大气候危机治理。在这些问题上，全球科技治理体系规则制定和监督执行仍然需要、也只有多边机制能够发挥更大作用。

　　网络空间正在成为新一轮地缘博弈的大舞台。拜登政府正将其作为美国实施霸权战略的重要疆域，以地缘思维构建网络空间政策。网络军事化趋势愈演愈烈，将推高地缘冲突风险，网络攻击或将成为地缘斗争工具。网络攻击活动愈发猖獗，关键基础设施被攻击风险高企。同时，科技巨头正在成为世界强大的、自主的参与者，地缘影响力日益增强，或将成为地缘格局中不可忽视的一极。例如，亚马逊、微软、谷歌、SpaceX等科技巨头掌握前沿技术，具有很强的网络攻防能力和引导能力，在社会、经济、和等重要领域拥有巨大的影响力。主要经济体对科技巨头的规范限制也将相应增加。