2022年世界前沿科技发展态势及2023年趋势展望——综述篇

2022年，世界之变、时代之变、历史之变特性在科技领域突出显现。新一轮科技革命和产业变革更加深入，前沿技术继续取得重大进步。以中美科技博弈加剧为标志，科技竞争与国家安全的融合度不断加深，美率领盟友加紧在关键原材料、数字基础设施、科技人才、技术规则及标准制定等方面系统地建立结构性优势，以有利于美国的方式塑造竞争。我国科技发展面临的外部压力增大，环境更加复杂，维护科技安全与发展的挑战增加。

一、2022年前沿科技创新与竞争态势

（一）前沿技术跨域融合，创新范式转换成为科技进步加速器，重大成果密集涌现

前沿技术交叉融合，创新范式正在发生转换，新的科学范式、科研范式、技术范式不断涌现，在基础研究、应用基础研究、应用研究等不同层面推动多学科领域科技取得重大进步。

基础研究获得革命性发展。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了新型小型化版本的“光镊”，首次成功捕获单个原子，为原子级实验带来革命性发展；谷歌量子计算机创建了只需要7个量子位和数百个操作的全息虫洞。日本国立天文台计算天体物理中心使用超级计算机首次观测到中子星合并产生的稀土元素，极大推动天体物理学界关于宇宙产生大量重元素的研究进程。

应用基础研究突飞猛进。美国开发了一种几何深度学习模型“EquiBind”，较以往方式快1200倍，极大提升发现潜在新药分子的速度，减少新药研发的试错成本；Meta公司ESMFold成功预测6亿多种蛋白质的结构，种类远超AlphaFold2，速度是其60倍。欧洲物理学家通过人工智能成功将一个需要10万个方程的量子问题，压缩为只需4个方程的小任务；德国和奥地利研究团队首次定义了器官发育的指标，将类器官转变为一门工程学科。韩国研究团队实现对大脑内神经活动的直接成像，将彻底改变脑科学领域研究现况。

应用研究取得里程碑式成果。美国NIST突破性研发出以RNA为核心的可长时间在细胞内存活的生物计算机，有望为疾病治疗带来划时代的改变。德国科学家通过对拟南芥的研究，发现基因突变可能并非随机产生，打破了生物学界一百多年来的对基因突变的认知研究；柏林工业大学研究团队用多层前馈DNN完全折叠的方法创建了一个神经“网络”，将有望超越人脑，成为世界上最强大的神经网络。芬兰为首的多国团队研制出新超导量子比特“独角兽”，以99.9%的置信度实现了量子逻辑门，成为构建商用量子计算机的重大里程碑。韩国成功开发基于液态金属颗粒组装网络的复合电极，将极大促进可穿戴和植入式电子设备开发和商业化。

（二）科技成为左右地缘政治的重要力量，各经济体大幅增加国防预算，军事科技备受瞩目

各主要经济体将科技视为维护国家安全的基础核心能力，以此为重点构建国家安全战略。美国发布新版《国家安全战略》，强化供应链安全、前沿科技与STEM人才等方面的部署；设立战略资本办公室，确保具有军事应用前景的重要技术获得市场转化资金。北约推出新版“战略概念”，强调科技对国防重要性；启动10亿欧元创新基金和北大西洋防务创新加速器，为跨大西洋安全开发新技术。欧盟发布《战略指南针》，把投资科技和工业基地作为欧盟安全支柱之一；德国推出二战后首份《国家安全战略》，将安全概念延伸至科技等领域。日本政府拟修订《国家安全保障战略》、《防卫计划大纲》和《中期防卫力整备计划》3份重要战略文件，突出强调尖端技术的战略作用。

美西方各国大幅增加国防开支。美国2023财政年度国防预算突破8000亿美元，其中1301亿美元用于科技研究、开发、测试和评估，比2022财年增加9.5%。北约称“国防支出占GDP比例2%将是目标底线。英国宣布到2030年，国防预算将比目前水平增加一倍，达到1000亿英镑；德国宣布从2024年起将每年的国防开支占国内生产总值（GDP）比重提高到2%以上。法国将2023财年国防预算增加到439亿欧元，其中80亿欧元用于军事研发，并指定用于技术创新的投入比例。日本正在讨论将未来五年国防预算总支出提高到超过40万亿日元，一旦落地，增幅将达45.6%。

军事科技成为各国投资重点。人工智能相关技术方面，美国国防预算继续加大对人工智能的投资；国防部签署“人工智能战略和实施途径”文件，明确制定和实施人工智能的基本战略。北约启动“地平线扫描”人工智能战略计划，以确保相关领域技术优势。欧盟与美国共同发布人工智能“路线图”，在相关科技发展上与北约保持步调一致；德国特别国防基金将人工智能相关技术的军事应用作为重点支持方向之一。俄罗斯成立人工智能技术发展部门，致力于开发人工智能武器，加强人工智能技术在制造军用和特种武器装备方面的应用。日本高度重视无人机的作战价值，将其定位为影响未来战争胜负的主要革新型装备，国防预算中除加大引进美制无人机外，还大力加强了国产无人机研发力度。

跨领域作战能力方面，美国国防部持续提升“联合全域指挥与控制”系统的能力建设，进一步提高连接各军种的网络和数据实战能力。北约提出多域作战云是未来实现多域作战的重要手段，强调军队与工业界携手。英国《国防能力框架》将发展多领域集成能力作为提升国防军事能力最重要的指导原则之一。

高超音速、定向能等新一代武器方面，美国拟与英国和澳大利亚合作开发高超音速武器；将投入47亿美元用于推进新一代高超音速武器研发，33亿美元用于微电子和5G网络技术。欧洲防务基金会首批资助项目中，获资助额较高的项目之一是欧洲高超音速防御拦截器项目。英国将拨款1.3亿英镑研发定向能武器，并计划于2023年进行测试。俄罗斯已经成功测试了高超音速锆石巡航导弹。

（三）世界主要经济体强化关键核心技术和战略资源布局及争夺

世界各经济体围绕高端芯片、新能源电池产业链和供应链展开布局，抢夺产能和资源。芯片方面，美国出台《芯片法案》，提供520亿美元补贴吸引高端芯片产能回流本土；主导组建由日韩、中国台湾政府和龙头企业共同参与的芯片四方联盟。欧盟公布《欧洲芯片法案》，提供430亿欧元补贴增进欧洲芯片产能；日本为台积电设在日本的晶圆厂建设补贴4760亿日元，为美光补贴3.2亿美元支持其扩大产能。中国台湾地区更新《产业创新条例》（草案），大幅补贴岛内半导体企业。

新能源方面，美国出台《通胀削减法案》，提供补贴鼓励“在岸”制造和“友岸”制造。欧盟拟推出5650亿欧元能源计划，大力发展光伏和新能源汽车。

关键矿物方面，美国和澳大利亚商议将关键矿物供应链合作作为印太经济框架共同优先事项之一。加拿大要求三家中国企业在90天内剥离或撤销其在加拿大锂矿公司中的股权投资。澳大利亚已收紧外国企业投资本国锂矿的限制。

网络空天等新疆域方面，美欧视低轨卫星为下一代空间信息重要基础设施，强化部署。美国国土安全部发布文件将太空纳入“国家基础设施保护规划”；太空军2022年5月发布《太空测试体系愿景》，在6月开始筹建国家太空试验与训练中心；SpaceX加速卫星发射进程，并开始为卡车、船舶和飞机提供上网服务。欧盟推出总预算24亿欧元的《2023-2027年欧盟安全连接计划》，这是继“伽利略”和“哥白尼”计划之后欧洲的第三个太空旗舰计划，进一步开发包括通信盲区在内的全球高速宽带服务；欧洲航天局则计划为未来三年投资169亿欧元用于相关领域研发建设。

（四）美积极推进对华科技“脱钩”“断链”“阻流”，大国科技博弈烈度上升，某些领域开始体系分化

拜登政府通过“脱钩”阻止中国科技进步。一是斩断技术和产品流动渠道。一方面，对华出口管制措施呈现全面化、基础化、系统化。2022年仍持续增加纳入管制清单的中国企业数量；禁止各国向中国提供在世界任何地方使用美国工具制造的高端半导体芯片；在半导体材料、软件和制造设备方面对中国出口、人才交流和与中国企业合作都进行严格管制，以斩断中国突破“卡脖子”、自主制造高端芯片的能力。

另一方面，竭力将中企高技术产品排除出其市场，美国联邦通信委员会专门批准了针对华为和中兴等中国产通讯及监控产品在美国的进口和销售禁令。

二是对中国高技术企业在美投融资进行限制。2022年9月，美国上市公司会计监督委员会开始审计中概股底稿，阿里巴巴、网易等互联网巨头被选定为首批检查对象。同月，拜登签署总统行政令，加强联邦政府在阻止中国对美技术投资、限制中国获取美国公民私人数据等方面的权力。

三是阻断人才交流。2022年10月，美国商务部宣布，从事高端芯片制造业的“美国人”，未获许可证在华工作可能将受民事和刑事处罚，导致中国16家上市半导体公司中的43名美籍高层在芯片禁令后纷纷离开中国。虽然拜登政府在2022年3月终止了“中国行动计划”，但该计划实施过程中引发的系列案例对华人学者在美国社会的生存状态和发展产生了深远影响，对美科研机构雇佣华裔学者造成寒蝉效应，客观上为美推动与中国科技交流脱钩奠定了社会基础。7月，共和党参议员专门向参议院提交了《2021知识产权保护法案》，要求总统采取切实措施保障中国执行《中美贸易协定》中有关所谓知识产权保护的承诺。

四是封停创新工具。2022年以来，美设计软件企业Figma逐步封停大疆、华为、360、海康威视等611家被美制裁的中企账号。8月，全球领先的图像设计软件Adobe旗下设计社区Behance封停了中国国内所有账号。

五是切断科研合作。过去三年多，中美科研机构共同署名的论文作者数量下降超过20%；中美科研机构共同署名的论文数量在2021年也出现下降。7月，美国国会通过新提案，将禁止国立卫生研究院（NIH）和疾病控制和预防中心（CDC）资助中国、俄罗斯或美政府指定“对手国家”的实验室研究。

六是将网络空间政策与意识形态挂钩，构建规则。2022年4月，美国务卿布林肯表示，美“确保将价值观纳入美国网络空间和数字政策，推进能持续支撑美国价值观的数字技术愿景”；美国与欧盟、英国、澳大利亚和日本等联合发起《未来互联网宣言》，制定未来互联网规则制约中国。

中美科技竞争烈度持续上升，日渐呈现出全面性、结构性、长期性特征，两国都面临为科技发展设置更高壁垒的压力。中美各自向两套技术体系发展，对未来的研发、生产、应用和标准制定等均会产生深刻影响。例如，5G方面，中国主要发展基于Sub-6GHz频段的5G网络，而美国则主推5G毫米波网络；激光武器方面，中国采用相干合成路线，而美国采用非相干合束激光；无人驾驶方面，中国选择的技术路线为车网协同，美国则采用单车智能，即完全不受道路基础设施的限制。

（五）颠覆性技术触发新变化，科技安全出现新问题，治理体系亟需变革

一些新兴技术进入应用阶段，对传统业态带来颠覆性改变。例如，Gartner发布2022年技术成熟度曲线报告，重点分析沉浸式体验、人工智能自动化、云数据生态系统等新兴技术。

下一代互联网方面，元宇宙、Web3.0技术和产品已出现一些应用场景，将人类体验范围扩大到可集成数字货币的虚拟场所和生态系统。例如，美国打造军事元宇宙，利用VR/AR训练；美国非同质化代币（NFT）画作流行，甚至出现自动贩卖机；苹果即将推出AR/VR头显。

人工智能方面，自主系统应用加速，无人驾驶、无人机、无人艇等无人系统进入实际应用和实战运用，传统战争形态产生颠覆性改变。美国已宣布打造由150艘各式舰艇组成的无人舰队，并在国内部分地区开始试运行无人驾驶出租车业务。2022年2月，俄乌冲突爆发后，俄罗斯和乌克兰都使用了人工智能武器大规模无人机。中国无人艇成功首航。

生物技术方面，美国Synchron公司开发的脑机接口植入式设备已开展早期可行性临床试验；食品药品监督管理局授予CRISPR基因编辑疗法exa-cel滚动审查，有望批准其进入临床应用。

新技术的快速发展与应用，正在打破传统的生产生活模式、产业生态和规则治理架构，一些人工智能、生物等领域的新技术应用或将引发伦理风险，虚拟世界为网络钓鱼、身份盗窃甚至间谍活动提供新机会，全球很多领域的规则面临重大改变甚至重塑。国家安全的内容、手段和理论都面临着重大改革与创新，必须随着国际科技发展和治理体系的变革而与时俱进。