世界前沿技术发展报告(2023)

世界前沿技术发展报告2023 版权信息 书名：世界前沿技术发展报告2023 作者：国务院发展研究中心国际技术经济研究所出版社：电子工业出版社 出版时间：2023-06-01ISBN：9787121458231 品牌方：电子工业出版社有限公司内容简介 本书详细介绍了2022年世界前沿技术的重大进展和发展动向，并对影响前沿技术发展的重大问题进行了深入分析。全书共包括8个分报告，分别介绍了信息、生物、能源、新材料、智能制造、航天、航空、海洋技术领域的最新发展动态，包括重大技术进展及相关产业的发展、主要国家的战略举措等。 本书可供从事科技决策和管理的领导、工作人员及从事前沿技术研究的学者和专家参考。 《世界前沿技术发展报告2023》编委会主任肖英峰 委员宫晨光卢伟 评审（按姓氏笔画排序） 王镇王得金方勇祁峰李大海 李宝山李俊峰杨卫丽肖洋张忠伦张聚恩周永春徐鹏高彬彬梁巍谢兵兵谭茗洲魏晓青 《世界前沿技术发展报告2023》编写组组长卢伟 副组长魏强王冠宇滕飞报告执笔人 综述侯晓轩虢芳杨金洁白路郑实信息包宏唐乾琛刘纪铖 生物张芮晴戴吉 能源时璟丽钟财富张宇麒新材料宫学源张亦凡李维科 智能制造吴桐李晓红李云翾曾旻贾建民宋韦哲 董蓉航天 张嘉毅 云仲伦 航空 赵群力 姜曙光 邓中卫 张嘉毅 云仲伦 海洋 李志 武志星 宗山雨 编辑 杜元清 李静 王敬涵 张嘉毅 刘发鹏 目录 第一章世界前沿技术发展报告综述16 一、世界前沿技术发展趋势与特点17 （一）前沿技术创新释放聚合效应17 （二）科技创新成为解锁风险挑战的“金钥匙”20 （三）全球创新投入持续加大，亚洲创新势头强劲22 （四）全球科技竞争博弈加剧25 （五）全球技术治理体系亟须变革28 二、世界主要经济体科技战略与政策动态30 （一）强化前沿技术的战略布局30 （二）密集调整军事战略32 （三）美西方构筑排华高科技供应链35 （四）着力提升技术应用能力37 三、重要前沿技术领域研究进展40 （一）信息技术40 （二）生物技术45 （三）能源技术52 （四）新材料技术59 （五）智能制造技术66 （六）航天技术70 （七）航空技术76 （八）海洋技术82 第二章世界信息技术发展报告88 一、世界信息技术及产业发展重要动向89 （一）半导体技术水平持续进步89 （二）人工智能大模型加速行业变革96 （三）网络安全政策聚焦关键基础设施网络防御100 （四）量子技术热度与日俱增104 （五）先进计算赋能算力增长111 （六）各国加强加密市场监管114 二、人工智能技术120 （一）基础研究120 （二）模式识别124 （三）复杂系统控制与智能信息处理126 三、量子信息技术129 （一）量子计算129 （二）量子通信133 （三）量子传感135 四、电子信息技术139 （一）微电子技术139 （二）光电子技术148 五、先进计算技术152 （一）超级计算机152 （二）新型计算技术154 六、网络与通信技术157 （一）5G与光通信157 （二）6G技术161 七、网络与信息安全技术163 （一）网络安全关键技术163 （二）数据安全关键技术166 （三）量子密码技术168 第三章世界生物技术发展报告170 一、世界生物技术及产业发展重要动向171 （一）生物经济时代加速到来171 （二）全球粮食危机日益恶化178 （三）人工智能与生物技术的日益融合182 （四）加强生物安全领域的战略部署189 （五）世界各国加速启动疫苗研发200 二、合成生物学206 （一）合成生物学产业发展概述207 （二）合成生物学成为着重关注和发展的领域208 （三）合成生物学研究进展214 （四）合成生物学的双重用途风险230 三、脑科学231 （一）积极推动脑科学研究232 （二）脑科学基础研究不断取得重要突破234 （三）脑机接口与类脑智能逐步走向成熟247 （四）脑科学研究的主要挑战及未来趋势252 四、干细胞254 （一）干细胞基础研究及产业发展255 （二）干细胞研究频现重大突破257 五、基因编辑273 （一）基因编辑技术更加多样化273 （二）基因编辑获得诸多新突破280 （三）亟须加强全球治理和监督289 第四章世界能源技术发展报告292 一、世界能源技术及产业发展重要动向293 （一）全球能源供应格局正在改变293 （二）能源短缺使核电迎来“复苏”298 （三）欧盟影响全球可再生能源发展302 （四）绿氢成为全球氢能战略和产业发展的热点306 二、化石能源312 （一）油气312 （二）煤炭315 （三）化石能源脱碳318 三、可再生能源321 （一）风力发电322 （二）光伏发电328 （三）光热发电336 （四）其他技术337 四、核能340 （一）第三代核电技术及小型模块化反应堆341 （二）第四代核电技术及先进核燃料350 （三）聚变技术354 五、氢能356 （一）制氢技术和产业动态357 （二）氢能加注、储运技术和产业动态368 （三）氢能应用技术和产业化动态372 第五章世界新材料技术发展报告383 一、世界新材料技术及产业发展重要动向383 （一）科技强国重点关注新材料供应链安全386 （二）发达国家抢占科技产业发展先机393 （三）新材料研发为碳中和目标提供重要支撑401 二、高性能结构材料408 （一）金属结构材料409 （二）无机非金属材料413 （三）高分子材料416 （四）复合材料422 三、先进功能材料426 （一）先进信息材料427 （二）新能源材料430 （三）生物医用材料439 （四）节能环保材料443 四、前沿新材料449 （一）二维材料449 （二）智能材料453 （三）超材料456 第六章世界智能制造技术发展报告460 一、世界智能制造技术及产业发展重要动向460 （一）主要国家智能制造技术发展政策举措461 （二）人工智能技术与先进制造业深入融合468 （三）加速推动制造业数字化转型473 （四）智能工厂建设稳步推进482 二、机器人技术487 （一）工业机器人走向智能化应用487 （二）仿生机器人在特种机器人领域表现抢眼496 （三）服务机器人在多个领域作用显著503 三、增材制造技术506 （一）增材制造技术取得诸多新突破507 （二）3D打印材料向着可持续化方向发展510 （三）3D打印技术在生物领域应用加快512 （四）3D打印技术在建筑领域应用逐渐增加514 （五）3D打印技术在国防领域备受瞩目517 四、智能制造及赋能技术519 （一）工业物联网实现跨界融合520 （二）人工智能走向整体管控523 （三）数字孪生技术加速打造工业元宇宙526 五、工业控制平台、工业软件与智能工厂528 （一）现场级工业控制平台强调开放性与网络化529 （二）加速工业软件开发与应用转型530 （三）智能工厂新方案533 第七章世界航天技术发展报告537 一、世界航天技术发展重要动向537 （一）中国航天事业硕果累累538 （二）强化国防太空能力建设543 （三）低轨星座布建规模持续增长550 （四）商业卫星将成为军事介入新兴工具556 （五）手机卫星直连技术有望引发全球通信变革562 二、卫星技术568 （一）通信卫星568 （二）侦察监视与遥感卫星574 （三）导航卫星578 （四）预警卫星583 三、运载火箭技术586 （一）一次性使用运载器586 （二）可重复使用运载器592 四、载人航天技术599 （一）商业公司开展载人航天发射和测试任务600 （二）俄罗斯航天局公布新太空站实体模型602 （三）中国太空站梦天实验舱成功交会对接603 五、太空探索技术604 （一）月球探索规划和探索活动605 （二）火星探索活动612 （三）太阳探索活动614 （四）其他深空探索活动616 （五）深空探索前沿技术618 第八章世界航空技术发展报告622 一、世界航空技术及产业发展重要动向622 （一）世界航空产业继续保持回升态势623 （二）俄乌冲突再次证明航空装备的重要性626 （三）美欧积极建设新的航空科研生产设施629 （四）美欧航空制造商并购重组提升运营效率631 （五）高超声速技术竞争日趋激烈633 （六）人工智能技术向空战领域拓展636 （七）绿色航空成为多国关注的重点639 二、军用飞机技术641 （一）作战飞机641 （二）支援飞机645 三、民用飞机技术648 （一）干线飞机648 （二）支线飞机652 （三）通用飞机653 四、无人机技术655 （一）无人作战飞机655 （二）支援保障无人机658 （三）微小型无人机659 五、直升机技术661 （一）常规直升机技术661 （二）新概念直升机技术664 六、航空动力技术666 （一）军用航空动力技术666 （二）民用航空动力技术668 （三）新概念航空动力670 七、机载系统与武器技术672 （一）机载系统技术672 （二）机载武器技术678 第九章世界海洋技术发展报告682 一、世界海洋技术发展动向682 （一）世界主要国家聚焦海洋科技与产业发展683 （二）海上无人装备向着大型化实战化方向发展688 （三）北极地区展开新一轮竞争692 （四）深海资源开发热度持续高涨698 （五）提升高技术船舶全球竞争力701 二、海洋防务装备与技术707 （一）航空母舰708 （二）潜艇710 （三）水面舰艇716 （四）无人装备720 （五）水中兵器723 （六）舰载武器726 三、极地考察与开发727 （一）世界主要国家发布新版极地战略728 （二）极地装备与技术成为极地战略重要依托732 （三）俄罗斯加快开发北极航道737 （四）围绕北极油气、矿产资源的竞争更加激烈740 四、深海装备与技术743 （一）深海探测装备与技术743 （二）深海资源开发装备与技术749 五、高技术船舶753 （一）绿色船舶754 （二）智能船舶760 （三）特种船舶764 六、海洋电子信息技术768 （一）海洋观测探测覆盖更广更深海域769 （二）水下导航定位技术精准度日益增高775 （三）一体化海洋通信网络加速构建778 致谢782 第一章世界前沿技术发展报告综述 2022年，世界百年未有之大变局加速演进，新一轮科技革命和产业变革深入发展，科技创新在大国博弈中越发成为关键变量，前沿技术领域已成为大国竞争的重要战略阵地，科学技术在变局之中从来没有像今天这样深刻影响着国家的前途命运，指引着未来。全球新冠疫情反复延宕，未来仍存在一定的不确定性；乌克兰危机牵动世界，外溢效应引发全球政治、经济、安全局势和粮食、能源等多重危机；全球频现极端天气，应对解决气候问题迫在眉睫；国际主要经济体通胀高企，全球经济增长停滞甚至下行的趋势明显，在这样的背景下，世界各国更加重视科技创新，把科技创新作为发展的新引擎，不断加大前沿科技布局，寄希望于利用科技实力和创新能力，重塑经济结构，摆脱当前的困局。全球科技创新热情持续高涨，前沿技术迭代和新科技生态构建加速。在科技为世界各主要国家发展和安全提供战略支撑、激发经济和产业发展内生动力的同时，大国围绕未来科技发展主导权的争夺也越发激烈。 一、世界前沿技术发展趋势与特点 （一）前沿技术创新释放聚合效应，范式转换成为科技进步加速器 随着以新一代信息技术、新能源、新材料、生物医药、绿色低碳等技术的交叉融合为特征的新一轮科技革命和产业变革蓬勃发展，前沿技术深度交叉融合成为推动前沿科技发展的动力，正释放出更大的聚合效应。例如，人类的创造性与人工智能相互促进，正在深刻改变科技发展的进程，有望产生颠覆性技术。创新范式呈现发散式转换，科技领域出现多技术交叉融合、齐头并进的链式变革，前沿技术迭代周期明显缩短。 基础研究取得突破性进展。人工智能、先进计算、先进材料等新兴技术成果的应用，推动了基础科学研究取得更多突破性进展。例如，美国联合研究团队基于纳米柱镶嵌表面技术与光相互作用技术发明的“光镊”，首次成功捕获单个原子，为原子级科学实验带来了革命性进展；美国加利福尼亚理工学院(Californi