《世界前沿技術發展報告（2011）》詳細介紹了2011年世界前沿技術的重大進展和發展動向，并對影響前沿技術發展的重大問題進行了深入分析。全書包括八個分報告，分別介紹了信息、生物、新材料、能源、航天、航空、海洋和公共安全等技術領域的最新發展動態，包括重大技術進展及相關產業的發展、主要國家的戰略舉措等。
《世界前沿技術發展報告（2011）》可供從事科技決策和管理的領導、工作人員，以及從事前沿技術研究的學者和專家閱讀、參考。
本書詳細介紹了2011年世界前沿技術的重大進展和發展動向, 并對影響前沿技術發展的重大問題進行了深入分析。全書包括八個分報告, 分別介紹了信息、生物、新材料、能源、航天、航空、海洋和公共安全等技術領域的最新發展動態, 包括重大技術進展及相關產業的發展、主要國家的戰略舉措等。
世界前沿技術發展報告綜述
一、全球新興產業發展處于重要的歷史關口
二、若干前沿技術領域的重要進展
2011年世界信息技術發展報告
一、世界信息技術及產業發展重要動向
二、無線通信技術
三、芯片技術
四、高性能計算
五、網絡技術
六、消費類電子
七、信息安全技術
2011年世界生物技術發展報告
一、世界生物技術及產業發展重要動向
二、基因組學
三、干細胞
四、生物醫藥技術
五、轉基因技術
2011年世界新材料技術發展報告
一、世界新材料技術及產業發展重要動向
二、納米技術與納米材料
三、新型結構材料技術
四、新型功能材料技術
五、電子信息材料技術
2011年世界能源技術發展報告
一、世界能源技術及產業發展重要動向
二、化石能源
三、可再生能源
四、核能
五、節能低碳技術
2011年世界航天技術發展報告
一、世界航天技術及產業發展重要動向
二、衛星技術
三、載人航天
四、運載火箭與推進技術
五、太空探索技術
六、空間對抗技術
2011年世界航空技術發展報告
一、世界航空技術及產業發展重要動向
二、軍用飛機技術
三、民用飛機技術
四、直升機技術
五、航空動力技術
六、機載系統與武器技術
2011年世界海洋技術發展報告
一、世界海洋技術及產業發展重要動向
二、海洋調查與觀測技術
三、海洋資源勘探和開發技術
四、船舶制造和海洋工程
2011年世界公共安全技術發展報告
一、世界公共安全領域的主要動向
二、防災減災技術
三、反恐防恐與社會安全
四、危險品探測技術
五、食品安全
致謝
世界前沿技術發展報告綜述
2011年，金融危機余波、歐債美債危機、日本核泄露、中東亂局等相疊加，對世界經濟形成巨大沖擊。全球經濟復蘇勢頭明顯減弱，特別是自下半年開始，經濟增長進入了“危險階段”。發達國家在加緊采取金融財經手段應對危機的同時，也深刻認識到要從根本上擺脫金融危機，恢復經濟，必須發展新興產業和恢復高端制造業。從總體態勢看，發達國家與新興經濟體之間圍繞新興產業的競爭日益激烈：發達國家憑借雄厚的經濟基礎及科技力量設定宏大目標，但受困于債務危機投資不足；新興經濟體“彎道超車”之勢盡管強勁，但創新基礎仍薄弱。
一、全球新興產業發展處于重要的歷史關口
2011年，美國、歐盟、日本經濟增長乏力，財政赤字和主權債務大幅度提升，科研經費遭到一定程度削減，從而制約著新興產業的發展。與此同時，新興經濟體經濟增長強勁，大幅度追加科研經費，加快新興產業演變的步伐，特別是在新能源、信息等領域的生產規模和市場占有率迅速擴大，對美、歐、日等形成挑戰。但是，目前美、歐、日等無論是經濟基礎、科技水平，還是人才資源、創新環境等仍占據絕對的優勢地位。
（一）發達國家發展新興產業“心有余而力不足”
1.雄心勃勃，設定宏大目標
2011年，美國、歐盟進一步加大力度調整產業結構，并設定宏大的發展目標。美國總統奧巴馬在2011年的國情咨文中提出要“贏得未來”，保持美國在創新能力、教育和基礎設施等方面的競爭力。同時他特別強調發展清潔能源產業的重要性，并認為引領清潔能源經濟的國家將成為引領全球經濟的國家，而且堅信那個國家就是美國。美國白宮于2011年2月出臺的《美國創新戰略》報告，不但重申了奧巴馬在國情咨文中提出的戰略目標，而且又提出了在未來5年內使美國高速無線網絡接入率達到98%；在未來10年內新培訓10萬名理工科教師；實施“啟動美國伙伴關系”等五項新計劃。美國能源部于2011年9月首次發布的《四年技術評估報告》也設定了五大目標，即2025年石油進口削減1／3、2015年電動車數量達到100萬輛、2020年建筑節能提高20%、2035年可再生能源電力占80%、2020年溫室氣體排放在2005年的基礎上降低17%。歐盟于2010年3月出臺了《歐洲2020戰略》后，又陸續推出了一系列相關的具體規劃、目標和路線圖。例如，歐盟新的能源戰略提出，未來10年需要在基礎設施等領域投資1萬億歐元；歐盟低碳經濟路線圖提出，到2050年將歐盟溫室氣體排放量在1990年的基礎上減少80%～95%；歐洲數字戰略計劃提出，到2013年歐盟將實現基礎寬帶網絡100%覆蓋，到2020年讓所有歐盟國家居民享有每秒30兆或速度更高的寬帶服務。歐盟諸成員國也根據《歐洲2020戰略》和本國國情設定了宏大的發展目標。例如，德國提出到2020年實現可再生能源在能源消費中的比例達到35%，2030年達到50%，2040年達到65%，2050年達到80%。日本經濟近年來持續表現出通貨緊縮，消費低迷，投資不振，出口下降。2011年3月，日本大地震、海嘯及核泄露又使日本經濟雪上加霜。目前，日本民主黨政府認為應把災后重建看作日本振興的契機，充分發揮日本的創新能力，但是由于黨內糾葛不斷和財力拮據而無法落實新思路。
2.以創新為核心，搶占新興產業的制高點
2011年是全球科技創新繼續深化的一年。美國和歐盟各國都在密集調整和強化創新戰略，試圖通過科技創新，重振經濟，搶占新興產業的制高點，保持長久建立起來的優勢地位。2011年，美國總統奧巴馬在多個場合強調創新的戰略意義，并承諾采取強有力的措施推動創新。例如，奧巴馬表示將加大聯邦對生物醫學、信息技術及清潔能源的投資和研究步伐；承諾對基礎研究的資助在未來10年將翻一番，科技研發投入提高到國內生產總值（GDP）的3%；對研發稅收抵免永久化立法及對新能源汽車研發等采取稅收激勵政策等。歐盟理事會于2011年2月批準的歐盟未來10年的科研與創新戰略文件―――“創新型聯盟”，要求歐盟把創新作為首要的政策目標，確定加大研發投入、4年內建成統一的歐洲研究區、啟動“歐洲創新伙伴”行動、推動社會創新等10項工作重點。歐盟諸成員國也紛紛推出具有特色的發展戰略。例如，英國出臺的《技術創新中心報告》確定了以干細胞和再生醫藥、未來互聯網、可再生能源和氣候變化、衛星通信、燃料電池、先進制造技術和復合材料等技術為重點的研究方向；意大利出臺的《2011～2013年國家科研計劃》，確定了包括第二代地中海小衛星群項目在內的14個重大科研專項和國家納米技術網絡等8個重點項目，預算總投資達60.89億歐元。
3.經濟復蘇乏力，財政入不敷出
2011年，美國、日本和歐盟的經濟增長乏力。國際貨幣基金組織和國際投資銀行等紛紛調降美國、日本和歐盟的經濟增長預期。國際貨幣基金組織9月發布的《世界經濟展望》報告顯示，2011年全球經濟增速為4.0%，發達經濟體經濟增長率僅為1.6%，比6月份預測低0.6個百分點，其中美國經濟增幅1.5%，歐元區1.6%，日本0.5%。與此同時，美國、日本和歐盟的財政赤字和主權債務大幅度上升。國際信評機構穆迪、普爾、惠譽都分別下調了美、歐、日債務評級。美國聯邦政府2011年的財政赤字達1.316萬億美元，占GDP的8.8%。而且截止到2011年5月，美國聯邦政府的債務約14.3萬億美元，已達到公共債務上限。美國州、市政府的債務也很嚴重，負債總額高達2萬億美元。2011年10月，美國賓夕法尼亞州首府哈立斯堡市已向法院申請破產。歐盟大部分成員國目前都處于財政赤字和債務雙重超標狀態。2010年，歐盟27國全部出現了財政赤字，其中包括英、法在內的22個國家超過了歐盟制定的財政赤字基準。2011年第一季度，歐盟經常性項目赤字就高達3280億歐元。而且以希臘、愛爾蘭、葡萄牙、西班牙、意大利為核心的歐洲主權國家債務危機也越演越烈，并不斷地向歐盟核心國家法、德等國及歐洲銀行業擴散。日本是當今世界負債最嚴重的國家。截至2011年8月，日本債務提前突破了1000萬億日元（約合13.8萬億美元）大關，相當于其GDP的234%。
4.科研經費削減，研究環境遇冷
為減少赤字、縮減債務、平衡國家財政，2011年，美、英、法等多數發達國家實施了緊縮財政的政策，科研經費不可避免地遭到一定程度削減。2011年4月，美國國會和白宮就本年度財政預算經長時間爭吵后達成妥協，決定在2010年的基礎上削減385億美元，其中聯邦政府主要研究機構的經費平均削減了1%。英國自2011年始擬在未來4年里削減公共開支810億英鎊，其中大學的教學經費減少30億英鎊，研究經費減少10億英鎊。日本政府2010年末決定，在2011年度預算中將文部科學省的“科學研究費補助金”增加到2230億日元（比2010年增加230億日元）。但是，為確保災后重建所需財政資金，日本文部科學省已做出削減財政撥款的決定，并向各科研機構發出通知。美、歐、日的諸多企業也因資金困難，削減了研發投入，例如，葛蘭素史克、默沙東、輝瑞和羅氏等制藥巨頭2011年都大幅度地削減了研發投入。
科研經費被削減的直接后果是，部分在研究項目被迫推遲或中止，新的研究項目不敢貿然上馬，研究機構可能裁員，研究人員人心惶惶。在航空航天領域，美國國家航空航天局負責開發無人空間探測項目的重點實驗室―――噴氣推進實驗室，于2011年2月宣布，由于聯邦政府預算開支不足，計劃在年內裁員200人。在新能源領域，美國物理學會在2011年4月發表聲明稱，若美國能源部科學辦公室的科研經費被大幅度削減，將迫使國家實驗室關閉對外開放的科研設備，同時也會導致1萬名技術工人被解雇，2.6萬名科學家被迫中止正在進行的科研項目。在生物制藥領域，諾華2011年3月宣布減少在英國Horsham的研究投入，削減400～550個職位；輝瑞宣布關閉位于英國肯特郡Sandwich的研發中心；默沙東表示將裁減7200個職位，其中美國占40%。在基礎研究領域，歐洲粒子物理研究中心因資金困難，決定在2012年大型強子對撞機（LHC）關閉期間中止小型加速器的相關研究，推遲實驗室的翻新，放慢緊湊型直線對撞機（CLIC）先進加速技術的開發。
5.若干新興產業面臨困境，發展步伐放緩
新興產業發展初期主要依靠政府的扶持和引導。但是，2011年美國、日本和歐盟諸國經濟衰退、債臺高筑、國庫空虛、信貸緊縮等，導致政府對新興產業投資大大縮
水，政策不確定因素增多，若干重大項目融資困難，產業發展遇到瓶頸。2011年，美國、英國、意大利、西班牙等發達國家都削減了對可再生能源的補貼，并取消了部分優惠政策。例如，美國取消了對可再生能源設施的貸款擔保；對玉米乙醇燃料的補貼被喊停；對風能、太陽能、生物質能和地熱能的經濟刺激法案將于2011年年底到期，是否延長仍是未知數；對風能、太陽能和地熱能項目的稅收抵免政策也將到期。西班牙等國甚至還對前幾年政策寬松期間享受資助但資質并未達標的項目“追討”補貼。這些都極大地打擊了投資者的信心，也導致企業融資困難、處境堪憂。2011年8月，美國加利福尼亞州的Solyndra、馬薩諸塞州的EvergreenSolar、紐約州的SpectraWatt等三家大型光伏企業相繼宣布破產，引發美國政界、輿論界對政府可再生能源政策的質疑。其他部分新興產業也因資金困難，發展步伐放緩。2011年2月，美國奧巴馬政府向國會提出一項為期6年、總額530億美元的全國高鐵計劃，但目前僅獲批20億美元。佛羅里達州、俄亥俄州和威斯康星州等多個地方政府以缺少資金為由，拒絕執行高鐵計劃。2011年5月，法國人民運動聯盟（UMP）議員埃爾韋在關于交通基礎的實施報告中稱，法國高鐵建設計劃眾多，到2030年計劃總投資為2600億歐元，但法國只有860億歐元的支付能力，已沒有足夠資金支撐這些計劃順利實施。
（二）新興經濟體發展新興產業“乘勢而起”
1.經濟增勢強勁，科研經費大幅度增加
發達國家經濟不景氣雖然在一定程度上也影響到新興經濟體的經濟發展，但是，2011年新興經濟體仍表現出強勁的增長勢頭。據國際貨幣基金組織預測，2011年新興經濟體的增速將達到6.4%，其中中國的經濟增速為9.5%，印度為7.8%，俄羅斯為4.8%，巴西為3.8%。與美國、歐盟、日本等身陷主權債務危機相比，新興經濟體卻“不差錢”，外匯儲備高達7萬億美元，其中中國約3.2萬億美元、俄羅斯約5000億美元、印度約3000億美元、巴西3500多億美元。而且中、俄等新興經濟體2011年都大幅度增加了科研經費。中國中央財政在2011年的科研經費投入達1994億人民幣（約合296億美元），比2010年增長了12.5%。俄羅斯中央財政在2011年也大幅度追加科研經費，其中民用科學撥款比2010年增長了32%，基礎研究增長了9%，應用研究增長了50%。與此同時，中、俄、印等新興經濟體在某些前沿技術領域也加大了投入，例如，2011年俄羅斯政府設立了20億美元的投資基金，主要用于生物技術與醫藥、移動電信和能效等高科技領域。
2.以創新為突破口，加速新興產業布局
2011年，中國、俄羅斯、印度、韓國等新興經濟體結合本國實際，抓住美國、歐盟、日本等經濟衰退、投資不振、新興產業萎縮之機，制定了長遠規劃，采取具體措施鼓勵創新，加大力度調整產業結構，瞄準前沿技術研發，力圖在部分新興產業上實現趕超。2011年1月，俄羅斯頒布的《俄羅斯聯邦2020年前創新發展戰略》提出，到2020年研發經費占GDP的2.5%～3%、創新企業占全國企業40%～50%、高新技術產品占世界市場份額不少于5%～10%等目標，并將采取通過關稅和稅收調節等方式鼓勵和吸引資本投資高新技術產業、削除阻礙創新的國家法規、完善創新制度、扶持創新企業等具體措施。2011年7月，俄羅斯總統梅德韋杰夫簽署了總統令，確定了今后幾年俄羅斯科技優先發展的納米產業、信息通信系統、生命科學等八大領域，以及尖端武器、新能源、生物工程等27項關鍵技術。韓國出臺的《2040年遠景構想》提出，到2040年要躋身于世界科技強國前五位、研發占GDP的比例達到5%等目標，同時篩選出優先研發可再生能源、先進功能材料、網絡、新概念醫藥等25類核心技術。印度已將2010～2020年確定為創新十年，為此，擬在全國建立14所國立創新大學，還成立了國家創新委員會，專門負責促進各個經濟領域的創新，并推動前景好的創新成果實現商業化和規模化生產。中國即將出臺的《戰略性新興產業發展“十二五”規劃》將把新能源、節能環保、新能源汽車、新材料、生物、高端裝備制造、新一代信息技術等列入未來的七大戰略型新興產業，并將在行業政策、稅收優惠、資金投入上給予大力支持。但是，總體上講，新興經濟體的創新指數仍遠遠落后于發達國家。歐洲工商管理學院與世界知識產權組織首度聯手推出的《2011年全球創新指數排行榜》顯示：中國排名第29位，是全球創新指數排名前30個國家和地區中唯一的發展中國家。
3.若干新興產業發展強勁，對美國、歐盟、日本形成挑戰
2011年，新興經濟體在若干新興產業方面發展強勁，已對美國、歐盟、日本等形成挑戰。據統計，2011年美國、日本和歐盟諸國電子信息產業的市場份額將下降，其中美國市場份額由2010年的23.73%下降到2011年的23.01%；日本由2010年的10.42%下降至2011年的10.03%；西歐由2010年的18.75%下降到2011年的18.14%。而中國、印度、韓國、巴西、俄羅斯等新興經濟體的電子產品市場發展前景良好，其中中國增幅最大，由2010年的18.83%提高到2011年的19.31%。與此同時，中國、印度、俄羅斯及韓國等新興經濟體都明確表示，要采取有力措施促進本國的信息產業發展。例如，韓國政府決定大力培育云計算產業，計劃到2014年前，向云計算領域投入6146億韓元（約合6億美元），爭取實現國內云計算市場規模翻兩番、資金規模達2.5萬億韓元（約合25億美元）、國內相關企業在全球市場占有率達到10%的目標。新興經濟體在可再生能源產業也表現出強勁的增長勢頭。據聯合國環境規劃署于2011年7月發布的《2011年全球可再生能源投資趨勢》報告稱，中國成為2010年在可再生能源領域投資力度最大的國家，投資額增長28%，達到489億美元；2011年中國的風能和太陽能裝機容量均居世界首位；印度、巴西等新興經濟體同樣表現出很強的增長態勢。目前，中國、印度等新興經濟體都將發展再生能源列為重點，例如，印度計劃從2012年起，5年內將增加1.7萬兆瓦的可再生能源的發電裝機容量；中國政府計劃到2015年國內光伏裝機將達到10吉瓦，到2020年將達到50吉瓦。但是，總體上講，新興經濟體在信息、生物、清潔能源、新材料、電動汽車等新興技術方面依然落后于美國、日本和歐盟諸國。例如，構建下一代互聯網（IPV6）的高性能計算機、操作系統、數據庫技術、網絡交換技術和信息資源庫等五大核心技術均為美國IT巨頭所壟斷。特別是新興經濟體尚未出現像云計算、物聯網之類的顛覆性創新思想和技術。
（三）世界主要國家圍繞新興產業展開全方位競爭
1.結合本國實際各有側重
世界主要國家從本國國情和科技、產業基礎出發，選擇不同的新興產業作為突破口。美國著力于新能源為主的產業革命。奧巴馬稱，新能源研發為美國新時代的“阿波羅”計劃。除此之外，美國還重點發展航空航天、寬帶網絡、高端制造、醫療保健和環境保護等產業。歐洲強化低碳產業居世界領先地位。歐盟議會認為，低碳經濟不僅僅是戰略性新興產業，結合數字信息技術、新材料技術和未來互聯網技術的低碳經濟工業在一定意義上代表著人類社會經濟發展的未來，是第三次工業革命。根據歐盟發展低碳技術路線圖，風能、太陽能、生物能源、二氧化碳捕獲和存儲等成為重點發展領域。日本謀求綠色復興。近年來，日本重點推進環保型汽車、電力汽車、低碳排放、太陽能發電等產業的發展。大地震后，日本政府順應民意，采取措施降低對核能的依賴，力促可再生能源的發展，計劃到2020年和2030年分別將太陽能電池板的費用降到目前的1／3和
1／6，到2020年建設大型海上風電設施。韓國制定的《新增長動力規劃及發展戰略》，將綠色技術、尖端產業融合、高附加值服務等三大領域共17項新興產業確定為新增長動力。巴西著力發展生物能源、網通和核能等新能源產業。巴西政府鼓勵發展新能源汽車，加緊制定生物燃料、風能等發展規范和產品標準，利用激勵機制推動本國制藥業發展，提高在太空的活動能力。
2.搶占技術標準的制定權
在經濟全球化飛速發展、國際競爭日益激烈的今天，“誰制定標準，誰就是強者和贏家”。近年來，世界主要國家，特別是發達國家加緊搶占技術標準的制定權，企圖為本國企業營造有利的發展環境。例如，歐洲的大眾、寶馬等幾大汽車企業和能源公司聯合制定了電動汽車統一接口標準；日本的東京電力、豐田、日產和三菱企業牽頭規范電動汽車快速充電站的標準，而且日本還參與了歐盟電動汽車標準的制定；美國汽車工程協會也制定了相對于接觸式充電方式或感應耦合充電方式的兩種充電標準。2011年，美國正在擬定新的燃料標準，其目標是要求各國汽車制造商在美生產銷售的車型到2025年達到每加侖汽油行駛54.5英里（1英里＝1609.344米）。同時美國與歐盟磋商，擬將美國、歐盟的電動車規章制度、標準和研究調整一致。專家認為，美國、日本和歐盟諸國通過強強聯手，操控電動汽車標準制定，共同消除進入市場的障礙，強化自己的地位。在新能源領域，歐盟提出了生物燃料環保標準，規定進口生物燃料溫室氣體排放必須比傳統汽油減少35%。美國和巴西簽署了乙醇戰略協議，試圖壟斷乙醇燃料的標準。在通信領域，各國圍繞4G標準的爭奪異常激烈，歐、美、日、韓、中都提出了各自的技術方案，預計國際電信聯盟將在2012年初公布4G的國際標準。
3.加強貿易保護
在世界經濟低迷、失業嚴重的形勢下，美國和歐盟等采取技術性貿易壁壘、進口限制等措施，對新興經濟體頻頻發起貿易調查，加強貿易保護主義措施。世界貿易組織和聯合國貿易發展會議發布的報告顯示，2010年12月~2011年5月，受新的貿易保護措施的影響貿易額占全球貿易的0.6%，比上一報告期（2010年6月~2010年11月）增長了1倍，全球新發起的貿易保護措施多達463起，比上一報告期上升61%。此外，以匯率為手段對本國商品進行貿易保護也再次抬頭。2011年10月，美國國會參議院通過了《2011年貨幣匯率監督改革法案》，要求美國政府對所謂“貿易被低估”的主要貿易伙伴征收懲罰性關稅。值得注意的是，美國、歐盟等針對中國采取的貿易保護主義正在加劇，而且實施貿易保護的產品從紡織、輕工等傳統產業逐步向鋼鐵、有色、化工等重化工產業以及新能源、電子信息等高技術產業擴散。
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