中国科学院发布《2014高技术发展报告》

　　1、中国科学院发布《2014高技术发展报告》

　　近期,中国科学院发布了《2014高技术发展报告》。《高技术发展报告》是中国科学院面向决策、面向公众的系列年度报告之一,每年聚焦一个主题,4年一个周期。2000年以来《高技术发展报告》已陆续发行15本,分别以“信息技术”、“生物技术”、“材料与能源技术”和“航空、航天与海洋技术”为主题,系统回顾了我国高技术各领域发展历程,介绍了国内外高技术研究前沿热点与新进展及其产业化前景,多角度探讨了高技术对社会的深刻影响,论述了高技术及其产业发展战略和思路。2014年报告主题是“材料与能源技术”。

　　《2014高技术发展报告》有序言及“2013年高技术发展综述”、“材料技术新进展”、“能源技术新进展”、“材料和能源技术产业化新进展”、“高技术产业国际竞争力与创新能力评价”、“高技术与社会”和“专家论坛”等7章内容,共收录论文44篇。参与撰写的作者多为国内一流专家学者,其中有4位院士,其余为活跃在科研一线的中青年学术带头人和科技政策研究专家。

　　《2014高技术发展报告》内容全面、新颖,语言通俗,有战略高度,有助于社会公众了解高技术发展动态和发展方向,可供各级领导干部、有关决策部门和社会公众阅读和参考。

　　2、李龙土院士指出高新技术的发展对新型陶瓷材料性能及制备技术不断地提出新的挑战

　　新型陶瓷,也常被称为特种陶瓷、高技术陶瓷、现代陶瓷、高性能陶瓷、精细陶瓷等。与传统陶瓷相比,这类陶瓷在原材料、制备技术、显微结构、使用性能、尤其是应用领域等方面具有其独特性和新颖性。目前,新型陶瓷材料已成为信息、能源、汽车、航空航天、先进制造、生物医学、军事、环境等高新技术领域中不可替代的重要材料;同时,其自身也已形成了一个产品种类繁多、市场规模巨大、高速增长的高技术产业。

　　清华大学李龙土院士认为,高新技术的发展对新型陶瓷材料性能及制备技术不断地提出新的挑战,已成为新型陶瓷发展的主要驱动力,同时也决定了新型陶瓷的发展方向和趋势。随着电子信息产品进一步向微型化、薄层化、集成化、多功能化、高可靠和宽带化的方向发展,功能陶瓷元器件的多层化、多层元件片式化、片式元件集成化和多功能化已成为发展的主流。超高温、超低温、超大热流、超高压、超高腐蚀、超高辐射等极端环境已成为先进陶瓷必须面对的“常态”服役条件。同时,随着新型陶瓷材料越来越多地进入到生物医学领域,具有更好的亲水性、可与细胞等生物组织表现出更好的亲和性的高性能结构陶瓷将拥有更广阔的应用空间。 

　　3、北京大学孙强教授认为新材料的设计和研发必将推动人类文明的进步和社会经济的发展

　　要想加速材料的合成,节省人力和其他资源,需要改变传统的“反复试验、不断摸索”(trial and error method)材料研发模式。利用现代高性能超级计算机和高速发展的材料模拟技术,从原子和电子层次上构建新材料,从而实现从微观结构到宏观性能的调控,这就是当代“材料设计技术”的概念。新材料的设计和研发必将推动人类文明的进步和社会经济的发展。

　　北京大学孙强教授在日前出版的《2014高技术发展报告》中撰文认为,材料设计的热点领域包括:新能源材料、生态环境材料、生物医学材料、航空航天材料、极端条件材料、超材料。要想在以上重要领域有突破性进展,材料模拟技术本身需要进一步发展。在这方面材料结构的优化算法和材料的逆向设计方法尤其值得高度关注。新材料的设计和研发必将推动人类文明的进步和社会经济的发展,“材料梦”的实现将会为“中国梦”的实现奠定坚实的基础。

　　4、锑化物材料与器件研究正处于从实验室到应用的重要时期,将面临新的重大发展机遇。

　　锑(Sb)化物基光电子材料主要是指包含(InGaAl)(AsSb)等元素的典型III-V族化合物半导体,其光电物理性质独特、内涵丰富。锑化物材料在高性能中波红外激光器、中长波红外探测器、高速低功耗微电子器件及热电和制冷器件等诸多领域具有广阔的应用前景,近年来发展迅猛。开展锑化物低维材料物理和关键制备技术的研究,对开发下一代高性能器件具有十分重要的科学意义和应用价值。

　　中国科学院半导体研究所牛智川研究员在日前出版的《2014高技术发展报告》中撰文认为,锑化物材料与器件研究正处于从实验室到应用的重要时期,将面临新的重大发展机遇。锑化物探测器研究热点方向有以下三个:(1)适应第三代红外探测技术所需要的大面阵、多色、低成本探测器的产业化技术。(2)基于锑化物SL材料发展新型的、有可能实现高工作温度和低噪声的势垒结构(barrier infrared detector)的探测器。(3)雪崩倍增(APD)探测器及主被动红外探测技术的应用。

　　此外,锑化物激光器的发展趋势是:开发出2～5微米波段的更大功率、高光束质量单管激光器或阵列,以及窄线宽DFB或外腔可调谐激光器。锑化物HBD阵列太赫兹器件的未来发展方向是进一步扩大其阵列尺寸并配备读出电路的模块。锑化物热光伏电池具有可吸收中红外光,大大降低供电系统的设计难度,以及提高电池对废热的回收效率等优势,这也是未来重要的发展方向。

　　5、大力开发核聚变能源是彻底解决人类能源问题的根本出路之一。

　　能源是人类可持续发展最重要的基础。核聚变能具有资源丰富和环境友好等优点,因而成为人类社会未来发展的理想能源。大力开发核聚变能源是彻底解决人类能源问题的根本出路之一。

　　国际聚变界的普遍共识是:在过去的十多年中,ITER的七大部件的研发已取得了快速的发展,成功建设ITER在工程上已无障碍。但顺利实现ITER的科学目标依然有一定的风险和不确定性。为了成功运行ITER以及确定未来聚变示范堆的发展路线,在过去的2～3年中,美国和欧盟聚变界开展了大规模的科学研讨,对国际聚变研究的现状、成功建设和运行ITER所需的物理技术基础与存在的差距,以及未来聚变示范堆(DEMO)的发展战略进行了分析,分别提出了目前成功运行ITER的风险、存在的差距和前沿科学技术问题。

　　中国科学院等离子体物理研究所李建刚研究员在日前出版的《2014高技术发展报告》中撰文指出,未来5～10年,聚变研究的前沿方向和科学技术问题集中在以下7个方面:(1)燃烧等离子体物理。(2)先进托卡马克稳定运行和可靠控制。(3)ITER/DEMO 等离子体条件下的等离子体与材料的相互作用。(4)稳态条件下的物理和技术。(5)聚变等离子体性能的科学预测。(6)反应堆核环境条件下的材料和部件。(7)示范堆的集成设计。

　　深入理解以上这7个方面并提供可靠的解决方法,是成功运行ITER、实现其科学目标,进而成功建设DEMO的关键。

　　6、以页岩气为代表的非常规油气资源在全球的能源结构中将占越来越重要的地位,正在成为油气勘探的战略性领域。

　　页岩气(shale gas)是指赋存于富含有机质的泥页岩及其夹层中,以吸附或游离状态为主要存在方式的一种非常规天然气资源。页岩气(藏)也被称为“人造气藏”,必须通过大型人工造缝(网)工程才能形成工业生产能力。页岩气的勘探和开发将有助于增加全世界的天然气供应总量。

　　以页岩气为代表的非常规油气资源的成功勘探与开发,是全球油气工业又一次理论和技术上的突破。它的意义在于突破了早期油气工业的常规储层下限和传统的圈闭成藏观念,增加了油气资源的勘探开发类型与资源量,实现了当前油气开采技术的升级换代。

　　中国石油化工股份有限公司马永生院士在日前出版的《2014高技术发展报告》中撰文指出,以页岩气为代表的非常规油气资源在全球的能源结构中将占越来越重要的地位,正在成为油气勘探的战略性领域。发展页岩气对推动我国油气工业的科技进步、带动其它非常规油气资源的发展、改善能源结构和保障能源安全具有重要意义。

　　国际上水平井分段压裂设备正朝大功率、模块化、小型化、便携化方向发展,压裂技术正向高效、低成本、环境友好的方向发展,如正在逐步推广的高通道压裂、无水压裂等技术。我国应尽快落实页岩气产业化优惠政策的实施细则,鼓励国有、民营等各类企业开展页岩气勘探开发装备的研发、制造以及技术服务,充分利用好“后发优势”,尽快形成市场化的石油工程技术服务的产业链,以实现我国页岩气勘探开发技术的跨越式发展。

　　7、储能技术今后一段时期国内外的研究热点

　　储能技术是发展新能源和智能电网的重要支撑技术,其应用贯穿于电力系统各个环节,可提高电网对可再生能源的接纳能力,提高电力设备的利用率、供电可靠性和电网安全性。储能技术的突破将深刻改变能源和电力的生产与消费方式,改变电能生产、输送和使用同步完成的传统模式,催生新能源、电动汽车、智能电网、新材料等相关的战略性新兴产业并促进其发展。作为多学科交叉的战略性前沿技术,储能技术已成为当前和今后一段时期国内外的研究热点。

　　国内外储能技术都处于演示阶段,储能产业刚刚兴起,中国科学院物理研究所陈立泉院士等在日前出版的《2014高技术发展报告》中撰文指出,储能技术未来将出现如下的发展趋势。

　　在储能本体技术方面,未来的发展集中在以下几个方面:压缩空气储能、飞轮储能、化学电池储能、超导磁蓄能、超级电容器储能。

　　在应用技术方面,储能技术在电力系统中的应用,既要满足电力系统的需求,又要注重利用储能技术本身的优势。当前面向电力系统应用的储能技术尚存在许多基础理论和关键技术问题需要深入研究。

　　储能是“第三次工业革命”中很重要的一环,中国要重视储能这一战略性前沿技术的开发,抢占这一新兴产业的科技制高点。

　　8、我国自主三代核电技术产业化取得显著进展

　　核电作为一种安全、经济、清洁、成熟的能源,在满足电力需求、保障能源安全、优化能源结构、减少温室气体排放、带动产业转型升级方面具有显著的优势。三代核电技术具有比二代核电技术更高的安全性,将是新建核电厂的主要堆型选择。目前,全球首批三代核电厂正处于建造阶段,即将开始规模化商业应用。

　　中国工程院叶奇蓁院士在日前出版的《2014高技术发展报告》中撰文指出,在自主技术积累和参考国外先进设计理念的基础上,我国在ACP1000、ACPR1000+、CAP1400 等自主化三代压水堆技术的研发上取得了显著进展,有望在不远的未来实现工程应用。这标志着我国在改变核电发展方式,从核电大国转型为核电强国的道路上迈出了坚实的步伐。

　　叶奇蓁院士认为,未来五年是我国三代核电技术产业化最为关键的五年,将呈现以下发展趋势:一是首批引进的第三代核电厂将完成建设,并网发电,也将成为全球范围内最早投入商业运行的同类型机组。二是自主三代核电技术“落地生根”,开始首堆工程建设。三是自主三代核电技术将在出口市场上崭露头角,获得更广阔的市场机会。四是三代核电装备制造业将突破一批技术瓶颈,进一步提高设备自主化水平。

　　9、我国特高压输电领域已经实现“中国创造”和“中国引领”

　　国家电网公司董事长刘振亚在《2014高技术发展报告》中撰文指出,经过近十年的不懈努力,我国特高压发展实现了技术、装备、工程、运行、标准的全面突破,超越欧盟、美国、日本等发达国家和地区,实现了“中国创造”和“中国引领”。特高压输电与高铁、载人航天一样,成为国家创新能力和综合实力的重要标志。

　　特高压输电是指电压等级在1000千伏及以上的交流输电和±800 千伏及以上的直流输电,适用于能源资源大范围优化配置、电力远距离大规模输送和跨大区电网网架构建,是一种资源节约、环境友好型先进输电技术,代表目前世界电网技术的最高水平。

　　当前,我国能源需求快速增长,能源安全、能源经济、能源环境问题突出,煤电运紧张反复出现,雾霾问题日益严峻。加快推进特高压输电技术产业化发展和应用,对保障我国能源安全、治理雾霾、振兴民族工业、带动经济增长、增强产业国际竞争力都具有重要的战略意义。

　　截至2013年年底,我国已建成特高压“两交两直”工程,“一交两直”工程正在加快建设(哈密南—郑州、溪洛渡—浙西直流和浙北—福州交流将分别于2014 年1月、12 月和2015年3月投产)。在运在建特高压线路长度超过1万公里,变电和换流容量超过1 亿千伏安。预计到2020年,我国将建成“五纵五横” 特高压交流工程和27 回特高压直流工程,跨区输电能力达4.5亿千瓦,满足5.5亿千瓦清洁能源送出和消纳需要。

　　10、“十一五”以来中国高技术产业创新能力持续增强

　　中国科学院科技政策与管理科学研究所曲婉和蔺洁等人在《2014高技术发展报告》中,从产业的竞争实力、竞争潜力、竞争环境和竞争态势综合分析。文章认为,中国高技术产业竞争实力总体良好,在信息通信、医药、航空航天等领域取得一系列突破性进展,然而,与发达国家相比,在高技术产业主要领域,中国技术能力仍有较大差距。其次,产业具备一定的竞争潜力,如R&D人员和经费投入相对较高,产业规模较大,发展空间广阔,劳动力低成本与专利创造优势十分显著,但技术投入和创新活力与发达国家仍有显著差距。第三,中国政府实施创新驱动发展战略,颁布了科技体制改革和全面深化改革的相关文件,并相继出台一系列产业发展政策,营造了高技术产业发展的良好环境,为中国高技术产业发展提供了重大的历史性机遇。同时,发达国家纷纷调整战略重点,强化高技术产业前瞻布局和未来发展能力,并利用技术优势与贸易规则,力图控制新一轮产业竞争制高点;新兴国家致力于通过加大研发投入、加快推动产业转型、实施创新驱动发展战略等,推动世界高技术产业的经济地理版图重塑,都对中国高技术产业发展形成一定挑战。最后,中国高技术产业国际竞争力呈良性发展态势,资源转化能力和市场竞争能力等均有不同程度提升,技术能力与发达国家差距有所缩小;劳动生产率和利税率有一定程度的增长,在全球市场的进出口份额均呈较快增长态势;技术能力显著提升,PCT专利申请与发达国家差距不断缩小;比较优势仍然显著,劳动力成本虽有较快增长,但与发达国家相比仍有较大优势。

　　11、“十一五”以来中国高技术产业创新能力持续增强

　　中国科学院科技政策与管理科学研究所陈芳和王伟光等人在《2014高技术发展报告》中,从创新实力、创新效力和创新环境3个方面分析了中国高技术产业创新能力。文章认为,2006年以来中国高技术产业创新能力显著增强,目前电子及通信设备制造业创新能力最强,增长也最快。其次,中国高技术产业创新实力迅速提升,但是目前各高技术产业创新实力差异较大,其中,电子及通信设备制造业创新规模最大、实力最强,且保持大幅增加;医疗设备及仪器仪表制造业创新实力指数增速最快,创新活动规模快速扩张。第三,中国高技术产业创新效力保持较快提升,但是目前各高技术产业创新效力较为接近,其中,航空航天器制造业创新效力指数最大、增速最快,创新活动效率效益最高、增长也最快;电子及通信设备制造业创新效力指数最小,创新效率效益最差。最后,政府不断地营造良好产业创新环境,积极引导和支持高技术产业创新,研究开发的财税政策激励力度加大,有力地促进了高技术产业创新活动规模的快速扩张,显著增强了中国高技术产业创新实力,但高技术产业创新效力改进相对缓慢,成为创新能力快速提升的主要瓶颈。

　　12、加快构建我国纳米技术发展伦理指南,促进纳米技术可持续发展

　　大连理工大学王国豫教授等在日前出版的《2014高技术发展报告》中撰文认为,进入21世纪以来,基于纳米尺度的科学研究和技术创新不仅向人们展示出巨大的机遇和潜力,而且已经在能源、环保、材料、微电子、生物医药等诸多领域有着广泛的应用。但是另一方面,由于纳米技术在开发和应用过程中,又具有一定的潜在风险,尽管这些风险没有实质发生,但也带来了一系列的伦理问题。为此,欧盟和美国都成立了相应的研究机构,一方面致力于跟踪评估纳米技术的风险,考察社会各界对纳米技术的态度和接受程度,另一方面,制订了一系列的伦理原则和行为规范,用于规约从事纳米技术的研究、生产和管理的人员与机构的行为,以促使纳米技术在研发的上游就受到伦理规范的制约。

　　文章认为,与宏观尺度的物质相比,纳米尺度的物质表现出许多新的特性,其中最明显的特性是结构的不确定性。此外,纳米技术可以与其他技术结合,提升它们的能力,促进它们的发展,但在与其他技术的“会聚”中,其自身也将消失或消融,使得我们无法了解和控制其过程和结果。为此,面对纳米技术的这些特性,只有在研究、开发和生产以及市场化的过程中,采取积极有效的制度规范,才能防止纳米技术风险的发生。

　　文章指出,中国是世界上少数几个从20世纪90年代起就开始发展纳米技术研究的国家之一,处于世界纳米技术研究的领先地位,其产业化推广也较普遍深入。面对良好的发展契机,我们需要借鉴欧美经验,从政府、科学界、企业、社会组织和公众等多层面入手,构建我国纳米技术发展伦理指南,促进纳米技术的可持续发展。

　　13、专家提出深化我国科技和创新管理体制改革的方向

　　中国科学院科技政策与管理科学研究所穆荣平研究员在日前出版的《2014高技术发展报告》中撰文指出,中国正在步入经济转型和结构调整时期,同时面临进入“中等收入陷阱”的风险,应进一步深化中国科技和创新管理体制改革,解决制约科技进步和创新发展的突出问题,充分释放社会孕育的强大创新活力。

　　本文研究提出了我国科技和创新管理体制改革的总体思路,即以建设现代化强国为目标,按照“简政、放权、立信、竞争”的思路,建立健全国家创新发展政策环境,优化国家科技和创新宏观管理体制,强化国家科研体系建设,推进决策科学化制度建设,发挥市场配置创新资源的决定性作用,加速创新要素向企业集聚,引导企业走创新发展道路。

　　按照该思路,本文提出了改革国家创新管理体制、改革国家科研管理体制、加强企业创新能力建设、改革科研机构高等院校、加强创新基础能力建设等五大任务;并从政策法律制度、行政管理体制、市场经济制度等方面入手,提出了制定《国家创新基本法》、建立国家科学决策和顾问制度、调整国家科技和创新人才政策、建立创新政策监测评估调整机制、改革国家科技评价奖励制度、培育大区域创新发展新增长引擎等六大政策举措。

　　14、熊有伦院士建议加快推动我国制造科学发展

　　华中科技大学熊有伦院士等在日前出版的《2014高技术发展报告》中撰文指出,制造科学是制造业原始创新的源泉,是制造业深入实施创新驱动发展战略的重要引擎,我国迫切需要加快制造科学的发展。

　　作为制造的科学基础,制造科学是涵盖“物质流、能量流、信息流”的复杂制造系统工程,既是技术科学、信息科学和管理科学的融合交叉,又是生命科学、社会科学和认知科学的综合、集成和衍生,以大制造、大系统、大科学的面貌出现。制造科学发展的前沿包括智能制造、纳米制造和生物制造等,代表制造业数字化、网络化、智能化的大趋势,蕴含人工智能、生物智能、脑科学、认知科学、仿生学和材料科学等科学内涵,汇聚广泛的产业链和产业集群,将是新一轮世界科技革命和产业革命的重要发展方向。

　　因此,我国要针对国家重大需求,瞄准重大科学问题,坚持重点突破与整体推进相结合,坚持研究开发与示范应用相结合,形成政产学研合力推动的格局,充分发挥制造科学在加快制造业转型升级与创新发展过程中的基础性作用,推动我国制造业走健康、可持续的发展道路。