未来产业变革：科技创新驱动智能、健康、绿色三大技术群引领全球产业革命
未来产业由科技创新来驱动。它会改变产业的形态以及产业体系。还可能带来技术经济范式的变化。进而引发技术革命和产业革命。各国都希望凭借未来产业的发展，在新一轮的变革中抢占先机。并且纷纷把焦点对准了智能、健康、绿色这三大主导技术群以及战略空间领域。未来产业会带来技术经济社会的整体性和系统性转变。因此，政府公共政策不能仅局限于科技和产业政策，而要跃升到更高层面进行体系化变革。要统筹科技、教育、产业、金融、能源、社会等各个领域的改革与政策举措，以激发企业、高校、科研机构等各主体的创新潜力和积极性。【关键词】未来产业、产业变革、技术制度。【中图分类号】F124。【文献标识码】A。
在科技革命与产业变革加快推进的情形之下，全球的主要国家都在人工智能领域加强了布局，同时也在量子科技领域加强了布局，并且在生命健康等领域也加强了布局。战略背后的驱动因素和着力方式有所不同。未来产业有可能引发技术经济范式的转变，会给生产生活方式以及社会形态带来巨大的变迁。各国的决策者实际上都已经将这些政策议题纳入到了视野之中，科技与产业政策等都有着面临重大转型的现实需求。
未来产业：从概念到实践
未来产业如同战略性新兴产业、基础研究一样，属于政策性概念。因此，各国以及各界都未能形成统一的概念。在学界，对于未来产业的讨论起步较早，亚历克·罗斯在 2016 年出版的《未来产业》一书将“未来产业”这一概念推广至全球。我国学者开展了许多研究。比如余东华在 2020 年提出，未来产业是由重大科技创新产业化后形成的，它代表着未来科技和产业发展的新方向，对经济社会具有支撑、带动和引领的作用，是前瞻性的新兴产业。李晓华等在 2021 年提出，未来产业有以下特点：由处于探索期的前沿技术推动；以满足经济社会不断升级的需求为目标；代表着科技和产业的长期发展方向；未来会发展成熟并实现产业转化；能对国民经济起到重要支撑和巨大带动作用；但当前仍处于孕育孵化阶段，属于新兴产业。
学界对于未来产业的主要特征已达成基本共识，尽管各种理解和定义存在一定差异。其一，未来产业是由科技创新所驱动的。科技属性是其区别于传统产业的主要方面，其核心资源为知识要素、智力要素、数据要素等新要素，动力既来源于科学发现，也来源于新兴技术、前沿技术乃至颠覆性技术的涌现。二是未来产业处于产业生命周期的起始阶段，主要处在萌芽期。许多学者将其视为新兴产业的一种早期表现形式。如此一来，未来产业与主导产业、支柱产业、战略性新兴产业构建起了依次逐步递进的关联。技术成熟且扩散后进入高速增长期，未来产业在未来的某一时期（有学者认为大概在 15 到 30 年）会成为对经济带动作用较强的主导产业；倘若其产业规模能够进一步扩充，就会成为支柱产业。再者，它具有较强的不确定性与外部性。四是对经济体系以及社会变迁有着关键性、支撑性和引领性的作用。未来产业的发展和壮大，会促使产业体系发生变革，从而对生产生活方式带来重大影响。当然，这种影响较为复杂，存在两种基本路径。其一为“产业的未来”，已有技术群的演进、迭代以及融合会对产业的面貌进行改变，比如集成电路产业的发展通常遵循“摩尔定律”。其二为“未来的产业”，这意味着技术轨道会发生变化，甚至“技术制度”（此处的括号内容暂不明确其具体含义）也会发生变化，也就是说随着技术革命的出现，科学知识、工程技术、制造技术和流程、人力资本、管理和治理以及基础设施等复杂的综合系统都需要发生重大的改变。
未来产业大多源自世界各国以及地方政府的产业发展实践。2017 年美国科技政策办公室提出，未来产业涵盖人工智能、量子信息科学、先进通信/5G、先进制造和生物技术等前沿技术与新兴领域。该办公室强调，这类技术和产业会给通信、教育、医疗等领域带来革命性的变化，并且能够为解决科技、经济、社会方面的难题提供新的技术和工具。日本于 2016 年的《科学技术基本计划》里提出了“社会 5.0”的概念。在这个愿景之下，日本持续对未来产业的前沿技术进行部署。日本 2020 年制定的《科学技术创新综合战略 2020》，明确提出了面向未来产业以及应对社会变革的人工智能、超算、大数据、卫星、清洁能源、生物技术等领域。发达国家政府部门和智库机构所关注的未来产业，尽管具体内容各不相同，但主要集中在一些领域。这些领域包括信息领域，如人工智能；生物领域，如精准医疗、基因工程；能源领域，如新能源和节能技术；新材料领域，如纳米材料及新型材料；还有物联网、VR（虚拟现实）和 AR（增强现实）、太空科技、自动驾驶汽车、人体增强等。
我国“十四五”规划表明，在类脑智能等前沿科技领域以及量子信息等产业变革领域，要组织实施未来产业孵化与加速计划，同时谋划布局一批未来产业。各地方政府不但积极进行未来产业的谋划，还出台了众多专项政策，并且多个省市已经明确了未来产业的发展方向。安徽省提出要发展诸如量子科技、生物制造、先进核能、分布式能源、类脑科学、质子医疗装备等未来产业；北京市提出要重点发展像量子信息、新材料、人工智能、卫星互联网、机器人等未来产业；广东省提出要重点布局像区块链、量子通信、人工智能、信息光子、太赫兹、新材料、生命健康等未来产业。2022 年深圳市发布了《深圳市培育发展未来产业行动计划（2022—2025 年）》。此计划将未来产业进行了划分，分为两类。一类是在 5 至 10 年内有希望成长为战略性新兴产业的，像合成生物、区块链、细胞与基因、空天技术这四个未来产业；另一类是在 10 至 15 年内有希望成长为战略性新兴产业的，包含脑科学与类脑智能、深地深海、可见光通信与光计算、量子信息等四个未来产业。
未来产业发展焦点与趋势：从技术革命到产业变革
未来产业会对原有产业体系产生直接影响，这种影响表现为冲击与改变，我们需要从更宏大的技术经济周期视角来把握发展的大势。从实践角度来看，各国政府都期望在新的科技革命和产业变革中找到“根技术”，并对“根产业”进行控制，这就需要在探寻未来产业中处于领先地位的主体的过程中，紧紧抓住技术革命与产业革命的潜在方向。
产业的本质在于利用能量，以此来实现对物质形态的改变，进而满足人类的发展需求。倘若这个过程中的三大要素，即主导技术、物质及能源利用、生产方式都出现了根本性的变化，那么产业革命就会发生。自工业革命以来，每次产业革命大概相隔百年，其中包含了两次技术革命。从长波周期规律来进行考量，我们目前依然处在第五次技术革命，也就是信息技术革命的深度扩散融合阶段。21 世纪，人类面临的资源环境约束变得更为严峻。同时，人类追求健康生活的诉求也更为迫切。新一轮长波周期的核心驱动力，极有可能不再像以往周期那样，仅由相对单一的主导技术来牵引，而是会表现为智能、健康、绿色这三大主导技术群相互融合突破，并协同支撑。二是推动人类进步进化的重要动力之一是延长生命，在生物技术群不断取得突破的基础上，它与信息技术、脑科学、新材料等领域实现了大融合，有望延长人类的寿命，并且塑造出生物经济这一新的经济形态。三是能源革命具有基础与先导的作用，它是技术革命与产业革命的基础。新能源与信息技术等相互融合，这不仅是替代以化石能源为基础的工业经济范式的基础底座，而且还能实现能源供需双方的动态高效匹配。总体而言，全球未来产业发展正紧密围绕这三大主导技术群，在空天海洋等战略空间展开争夺，持续推动产业变革，不断拓展网络空间、生命空间与生存空间。
新一代信息技术产业。其中，以人工智能、量子信息、未来网络与通信、物联网、区块链为代表的新一代信息技术在不断加速突破并得到应用，并且这些技术已成为全球未来产业中最为火热的赛道。在人工智能这个领域里，专用智能正朝着通用智能的方向发展，而场景创新也成为了推动人工智能创新的重要方式。超大规模预训练模型竞赛在持续进行着，生成式人工智能呈现出爆发性的增长态势，人工智能正加速向生产工具的方向迈进。在 2022 年 11 月，有一个产品推出并席卷了整个行业。到 2023 年 1 月，全球每天大约有 1300 万独立访问者在使用它。美、英、日、韩、法等主要国家纷纷加快了人工智能产业的顶层设计与部署。2018 年，欧盟发布了《人工智能协调计划》，并提出了 7 项具体行动。2021 年 4 月，更是进一步提出了《人工智能法案》条例草案。我国近年来在人工智能产业方面已取得了很大的进展。据中国信息通信研究院测算，到 2022 年底，我国的人工智能企业已达到 4227 家。2022 年我国人工智能核心产业规模达到了 5080 亿元，并且同比增长了 18%。在量子信息这个领域，量子计算机的多种技术路线是并行发展的，量子密钥分发方面的科研活动很活跃。美国、英国、日本等国家都颁布了量子国家战略以及一系列的举措，像国际商业机器公司、谷歌、英特尔和微软等科技巨头一直在持续进行布局，量子信息领域的投融资呈现出爆发式的增长态势。麦肯锡公司的数据显示，2020 年的投资金额是 7 亿美元，2021 年的投资金额是 14 亿美元。波士顿咨询（BCG）作出预测，到 2030 年，在制药行业中，量子计算的市场规模将会达到 200 亿美元，而在化学、材料科学等领域，其规模将会达到 70 亿美元。在未来网络与通信的领域中，人网物实现了深度的融合。架构呈现出开放化的演变态势。连接达到了巨量且泛在化的程度。空天地海形成了立体化的布局。这些趋势仍在持续。同时，人类的行为正逐渐朝着网络空间进行迁移。而万物互联也成为了新的发展趋势。2020 年 2 月，国际电信联盟（ITU）开始正式的面向 2030 及 6G 的研究工作。美国、欧盟、日本、韩国等都建设了国家级的网络创新试验环境。他们还制定了众多战略和计划来布局未来网络产业。美国电话电报公司、谷歌、微软、亚马逊、思科等这些运营商、互联网公司、设备厂商，都已经在这个方向上加强了布局。我国的运营商以及设备商凭借各自的技术优势展开 6G 技术和标准的预研工作。2021 年 4 月，中国国家知识产权局所公布的《6G 通信技术专利发展状况报告》表明，在全球申请专利的大约 3.8 万项 6G 技术里，中国以 35%的占有比例处于首位。
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生物技术产业方面。生命科学领域以基因编辑、脑科学、合成生物学、再生医学等为代表，正在孕育新的变革。生物技术与信息深度融合是必然趋势，精准医疗、智慧医疗等成为发展的热点。在基因技术领域，第三代和第四代基因测序技术处于产业的制高点，基因编辑技术促使基因治疗方法和相关药物得以产生。基因编辑产业链逐步成形，重点在于细胞系改造、遗传工程以及诊断和治疗应用等方面。主要企业的总部都在美国。中国有几十家相关企业，大多处在产业链的中游，主要从事试剂盒开发和技术支撑工作。然而，我国在基因检测服务领域发展迅速，已经具备了一定的国际竞争力。在类脑智能领域，神经网络模型促使神经计算、类脑芯片以及类脑智能机器人等技术和产品得以产生。神经科学借助认知计算来修复或增强大脑功能，同时推动了脑机接口技术的发展。脑科学已然成为美国、欧盟、日本等国家和地区的未来战略重点，并且这些发达经济体都相继推出了类似的“脑计划”。类脑智能目前整体处在实验室阶段。脑机接口技术是类脑领域目前唯一实现产业化的领域。其产品主要用来恢复或替代肌萎缩性侧索硬化症、中风、脑瘫或脊髓损伤等疾病患者的功能。据 rch 估计，到 2030 年，全球脑机接口（包括侵入式和非侵入式脑机接口）的市场规模将会达到 53 亿美元。我国产业界开始推出相关产品。科斗脑机公司研发并生产出了植入式脑微电极等产品。海天智能公司也研发并生产出了脑控智能康复机器人等产品。
绿色低碳产业是全球未来能源的重要支撑。氢能、储能、太阳能、核能等低碳能源在被开发利用，同时结合智能电网技术等，正在对能源结构进行改变。氢能主要在氢制备与储运、分布式加氢站网络建设、氢能安全性技术等方面实现突破。氢能的全球竞争已经开始。美国制定了分三步的战略，规划在 2035 年让氢能进入平价无补贴的发展阶段。欧盟氢能战略的目标是，到 2050 年在可再生氢能方面累计投资 2000 亿美元至 5000 亿美元。国际氢能委员会预计，到 2030 年全球燃料电池乘用车将达到 1000 万辆至 1500 万辆。丰田的燃料电池汽车实现了商业化量产，本田的燃料电池汽车也实现了商业化量产。我国是世界上最大的制氢国，每年氢气产量约 3300 万吨。“十四五”期间，各地规划的氢燃料电池电堆总产能高达 3000 兆瓦，规划的燃料电池汽车总产能超过 10 万辆。在先进储能领域，近年来电化学储能技术发展极为迅速。其主要集中于中长时间尺度的储能技术、短时高频的储能技术以及超长时间的储能技术等方面。依据中关村储能产业技术联盟所提供的数据，到 2021 年底时，全球已投入运营的储能项目累计装机规模达到了 209.4 吉瓦，与上一年相比增长了 9.6%。固态电池和液流电池等关键技术实现商业化后，储能行业的规模会大幅增长。2022 年 3 月 21 日，国家发展改革委、国家能源局印发了《“十四五”新型储能发展实施方案》。该方案明确提出，到 2025 年，新型储能从商业化初期迈入规模化发展阶段，具备大规模商业化应用的条件；到 2030 年，新型储能实现全面市场化发展。
战略空间产业。当代科技重要的一个方向是向深空、深海、深地进军。这些战略空间科技与产业的发展正逐步迈向“整体统一”的地球系统时代。在空天领域，“太空”与“互联网”实现了跨界融合。新兴的航天企业发展态势蓬勃。私有资本纷纷投入其中。全球已进入以全面商业化、军民融合为特征的新太空时代。各国开始布局卫星互联网产业，尤其借助低轨通信卫星星座给全球提供互联网接入服务，在这当中，某公司推出的“星链”计划进展最为迅速。到 2023 年 5 月时，“星链”计划已有 4000 颗卫星在轨道上运行，此系统已向北美、欧洲、拉丁美洲等地区提供服务，并且正式迈入商用阶段。在海洋领域中，海洋资源能源的开发利用是重点之一，海洋工程装备的制造也是重点，海洋生物医药同样是重点。在海洋油气资源方面，美欧这些科技强国投入了大量的资金，并且掌握着全球最为先进的勘探开发技术和装备，其油气开发井的最大水深已经超过了 3400 米，钻进深度也超过了 9000 米，从而形成了巨大的产能。美国是全世界仅有的拥有体系化深海采矿（约 6000 米水深）技术、装备以及经验的国家。我国海洋技术创新方面和产业综合水平提升迅速，已经具备浅海区进行常规油气开发的能力，然而深水深层油气的勘探开发才刚刚开始，依然处于第二梯队。
变革的影响：从政策适应到政策跃迁
未来产业起始于基础科学的突破，在经济学意义上的“创新”中得以完成。在其发展道路上，存在着三种创新类别，即渐进型创新、破坏型创新和激进型创新，它们相互交织且相互强化。激进型创新会带来技术制度的整体变化，也就意味着新的技术革命。所以，未来产业对全球经济社会发展的影响是复杂且综合的，甚至会引发技术—经济—社会的整体性、系统性转变。
量子计算机能对知识与技术体系产生颠覆性影响，它可以更快地解决硬优化问题，还能解决现今完全无法解决的问题。强大的量子计算机会破坏现有的依赖大数分解的加密协议。以人工智能为代表的新一代信息技术正在改变科学实践，大数据和智能化成为科研新范式，“基于人工智能的科学”正推动科学发现全面加快。
万物互联和智能化促使产业结构形态发生演进，从线性产业链向智能生态群转变，这对产业的结构、生产与组织方式产生了重大影响。同时，数据成为重要生产资料，在人工智能的作用下，智能设备、人与数据得以连接，并且能够以智能方式利用数据。具体而言，从技术层面促使人工智能体具备主动化和主体化的特性，各类产业以及职业形态有望向着软件与硬件深度融合的态势发展。微软正在把旗下的所有产品进行全面整合，人工智能技术与生产力产品的融合有望进一步加强，从而能够进一步提高生产效率。工业互联网的发展会促使制造业呈现出平台化的态势，进而催生出分布式制造，同时规模经济和范围经济都将上升到一个全新的水准。
物质基础设施将迎来大规模的更新。氢能和核聚变等未来产业，能够把整个能源循环阶段的环境负担降至最小，并且会对能源的生产、储存、分配和使用进行整体变革。这就需要进行数量难以预估的巨大投资。分布式的可再生能源采集系统、存储系统与智能电网相互融合，将会构成绿色的能源体系，而能源需求方也会成为能源采集的载体。
社会结构与伦理问题的冲突在不断加剧。新技术和新产业必然会引发失业、失能等社会方面的摩擦。元宇宙让虚拟空间与实际空间实现了融合，从而产生了所谓的“超关联社会”。的兴起使得未来超级 AI 对人类的威胁相关议题一下子变得紧迫起来。生物技术的发展触及到了人类伦理的极限，未来不断地在扩展人类寿命、健康、认知和能力的界限，这使得伦理道德问题变得极为重要。人类需要思考怎样应对诸多问题，比如寿命延长和记忆提取等，并且要从个体与集体的不同角度去思考。
为应对上述多重影响，尤其是智能、健康、绿色这三大技术群的融合会引发激进型创新，进而导致技术制度发生整体变化。被动适应性的政策调整已无法满足需求，未来产业的公共政策需要提升到更高层面，进行体系化的变革。政府要统筹科技、教育、产业、金融、能源、社会等各个领域的改革与政策举措，以激发企业、高校、科研机构等各主体的创新潜力和积极性。
加强对基础研究和关键共性技术的预见工作，聚焦这些方面并持续给予支持。培育和壮大未来产业，需要将基础研究提升到更重要的位置，既要坚持自由探索，也要依靠应用牵引，如同“两条腿”并行。稳步增加基础研究经费投入，构建长周期的资助与评价机制，开辟引领性的方向，弄清楚未来产业关键技术背后的基础理论以及技术原理。加强技术预见工作，对未来产业的重点领域以及发展方向进行研判。重点将目光集中在信息、生物、能源这三大主导技术群上。同时，加大对基础研究、应用研究以及技术创新的一体化布局力度。加强与相关国家科技重大专项的接续工作，围绕未来产业来组织实施面向 2035 年的新的重大科技项目。
加强未来产业创新体系的建设。未来产业需要长期且高风险的创新投资，其研发路径多样。要充分发挥企业在科技创新方面的主体作用，同时政府需重点解决创新体系中主体缺位以及协调不畅等问题。持续完善企业创新政策体系，强化对企业的激励力度，以支持企业对基础与前沿研究进行前瞻布局。在未来产业领域进行布局，或者支持一批产业技术研究机构。这些机构将作为全产业链创新平台，开展前沿技术的研发，开展交叉融合技术的研发，开展共性技术的研发。同时，实施产业跨界融合示范工程，为开辟新赛道提供支撑，为创造新产业提供支撑。
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培育和完善未来产业的发展生态。因为未来产业具有高度的不确定性，所以需要强化人才、风险投资、数据与算力等创新要素向企业的汇集与开放，尤其要向创新型中小企业集聚，从而培育并形成初创企业、“小巨人”企业、领军企业依次接续的企业群体。科技领军企业具有规模大、科技创新资源丰富等优势，应充分发挥这些优势，为中小微企业提供资金以及科研基础条件等。同时，要加强大中小企业之间的融通创新，并且支持大企业进行内部创业。加强基础设施建设，加强配套技术建设，加强技术标准建设。发挥政府采购的拉动作用，发挥消费者补贴的拉动作用，以此来拉动创新产品。组织实施未来产业应用场景工程，为前沿技术的集成提供条件，为前沿技术的迭代提供条件，为前沿技术的转化提供条件，为前沿技术的市场实现提供条件。
加强关于新技术经济范式的敏捷治理体系的建设。对于未来产业的发展，政府需要转变治理的思路，运用敏捷治理的方式，在生物安全以及科技伦理等领域完善相关的法律法规，推动基础性的体制机制进行改革，增强国家、企业、科研机构等各个主体在未来产业治理方面的定位以及功能的发挥。改进准入机制和管理方式，以促进新技术新产品新商业模式的发展，破除那些不合理的准入障碍，进而建立起一个既激励创新又审慎包容的市场监管体系。加快步伐去建立并完善专门针对平台型企业的新型治理与监管模式。要积极地参与到全球规则与标准的制定当中，构建出与国际通行规则相衔接的政策体系以及监管模式。
（作者为中国科学技术发展战略研究院研究员）
本文是科技部政策法规司研究项目“产业科技创新政策重大问题研究”的阶段性成果。
【参考文献】
余东华在《天津社会科学》2020 年第 3 期发表了《“十四五”期间我国未来产业的培育与发展研究》。
李晓华和王怡帆在《改革》2021 年第 2 期发表了《未来产业的演化机制与产业政策选择》这一文章。
陈志在《气候变化研究进展》2010 年第 2 期发表了《应对气候变化的技术创新及政策研究》。
[英]克里斯·弗里曼和[葡]弗朗西斯科·卢桑所著，由沈宏亮进行翻译的《光阴似箭：从工业革命到信息革命》，这本书是在北京由中国人民大学出版社出版的，出版时间是 2007 年。
杨丹辉在《经济纵横》2022 年第 11 期发表了《未来产业发展与政策体系构建》这一文章。
中国科学院科技战略咨询研究院编写了《构建现代产业体系：从战略性新兴产业到未来产业》这本书，该书由北京的机械工业出版社出版，出版时间是 2023 年。
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