本書系統總結與匯編了上述研究成果,由三部分組成:在第一部分“面向智能社會的國家創新力定性評估”中,通過專家對相關創新力評估指標打分的方式,對五大重點領域中31個方向的科學創新力、技術創新力和產業創新力進行了評價,從而形成各方向的創新力定性評估結論;在第二部分“面向智能社會的國家創新力定量評估”中,通過對文獻、專利進行計量統計的方式,對五大重點領域中的27個方向進行了評價,從而形成各方向的創新力定量評估結論;在第三部分“面向智能社會的若干產業創新力評估”中,對大數據、第五代移動通信技術、無人駕駛汽車、智能終端四個典型產業的國內外產業生態進行了分析。
本書是中國科協組織300余位院士及學科專家對國家重點科技領域的發展水平進行的評估與分析,并對大數據、第五代移動通信技術、無人駕駛汽車、智能終端四個典型產業的國內外產業生態進行了分析。專家組成員包括潘云鶴院士、鄔賀銓院士、葉恒強院士、包信和院士、鐘掘院士、盧秉恒院士、丁漢院士、蔣德莊院士、雒建斌院士、任露泉院士、譚建榮院士、田紅旗院士、熊有倫院士、楊華勇院士、田中群院士、金紅光院士、謝毅院士、祝世寧院士、龔旗煌院士、周炳琨院士、李國杰院士等。本書是一部600頁有關智能化發展趨勢及產業現狀的政府解讀讀物。迎接智能社會變革浪潮,開展國家創新力評估,解析創新產業生態的百科全書。全書為硬殼精裝,彩色印刷,值得珍藏!
關于世界新科技革命和產業變革蓄勢待發的戰略判斷正在變成現實,智能革命已見端倪,智能化創新浪潮蓬勃興起。顯而易見,升級版的人工智能科技是智能革命的龍頭和主線,將帶動眾多學科走向繁榮,引發眾多領域技術更新換代;更重要的是將引發產業變革風起云涌,帶來人們生產生活方式和社會結構的深刻變化,推動人類社會從工業化、信息化社會向智能社會進行歷史跨越。
縱觀近五百年來人類文明的發展歷程,創新的積累聚合成科技革命,似巨大引擎驅動著經濟社會不斷向新的文明演進。16、17世紀,牛頓站在了哥白尼、伽利略、開普勒等巨人的肩膀上,成為第一次科學革命的集大成者。18世紀后,以動力變革為核心的工業革命,推動人類社會由農耕文明進入工業文明,從而開辟了一個嶄新的時代。20世紀初,經典物理理論大廈已經落成并日臻完美之時,愛因斯坦提出的相對論,普朗克、玻爾、海森堡、薛定諤等共同構建的量子力學撥開了物理學上空的兩朵烏云,造就了第二次科學革命的全面興起。第二次世界大戰后,以微電子、計算機、航天、核能、新材料、生物等高技術群為代表的新科技革命浪潮波涌世界;在世紀交替的50多年中,以互聯網為核心的信息革命席卷全球,惠及世界大多數普通民眾,使人類社會跨人了信息社會。
正當一些人憂慮科技創新是否進入了“沉寂的春天”之時,習近平總書記以偉大戰略家的高瞻遠矚和杰出政治家的深邃洞察力,縱覽世界創新發展大勢,把握時代脈搏,多次提出了世界新科技革命和產業變革蓄勢待發的科學判斷,強調人工智能技術的迅速發展將深刻改變人類生活、改變世界,數次指示要搶占人工智能、機器人發展的先機。“風起于青萍之末”,無論是國際科技界和產業界的反應,還是世界各科技強國的戰略舉措,特別是智能技術群體突破和迅速應用滲透的社會影響,都表明了智能革命的悄然興起。之所以稱其智能革命,不僅該學科或領域躍居為科技創新的領頭雁,帶動其他學科和領域加速突破,導致新技術群的建立和已有技術的更新換代,更重要的意義在于引發了產業和社會的巨大變革。
其一,智能革命意味著人工智能上升為當今科技創新的領頭學科。人工智能的概念已提出70多年,最早是計算機科學的一個分支,側重在算法和軟件設計以實現機器智能。到了20世紀70年代,人工智能與能源技術、空間技術并列稱為世界3大尖端技術,之后又被科技界公認為與納米、生物、信息并列的21世紀4大尖端技術。雖然之后科學家們從不同學術路徑繼續研究并相繼取得單項技術突破,但人工智能仍被認為是信息科技綠蔭下的一棵幼苗。然而,進入21世紀的十多年里,人工智能搭上信息化迅猛發展的快車,與其他領域相關技術融合集大成創新,得到群體突破和系統發展,迅速長成茁壯大樹,在爭奇斗艷的各大學科中脫穎而出,秀冠群芳。我們稱之為升級版的人工智能,是以仿人自主智能、群體智能、混合增強智能、多感知人機混合智能、大數據認知智能等為骨架,包羅融合多學科領域近年相繼突破的前沿發現及發明成果,形成智能科技大系統,將帶動多學科的融合創新和廣領域應用。
其二,智能革命將帶動眾多學科領域突破和科技創新的整體提升。人工智能具有的跨學科、跨界融合特點,昭示著其廣泛的滲透性、交融性和帶動性。新的人工智能是信息化的演進和躍升,更是信息化與機械化融合后的升華和質變。人、機、信息融合成智慧化研判、智能化操控的有機系統。先進計算機、互聯網系統、大數據、云計算,包括各種傳感器的感知系統、先進物聯網、深度學習及認知計算等作為必要的基礎平臺和手段,腦科學及類腦研究、量子計算等成果的涌現將不斷賦予其更智慧化的功能。信息化與機械化融合不僅僅是智能機器或智能裝備的發展,更為重要的是形成工業、社會智能系統。
人工智能技術將改變科研開發模式,創新科研開發手段及方式,大幅度提高科技創新效率,協同創新引領變革新浪潮。圍繞人類面臨的能源資源、氣候變化、人口健康、信息安全等問題,全球協作創新持續深化。通過合作參與競爭成為基本形態,協同能力從根本上決定了創新的成效。當前,美國在預測分析、物聯網、智能產品和智能工廠等方面領先世界,在個人、技術、資本和公司之間建立聯系、產生協同效應方面,成就尤其突出,已經形成一個緊密聯系的創新生態系統。人工智能如在其他科技領域植入的新基因,更容易與其他技術融合創新與聚合發展,引發鏈式反應,對傳統工業技術創新升級,對航天、能源、海洋、新材料、生命科學等新興領域技術突破,對基礎研究探索發現都將發揮重要的促進和帶動作用,甚至加快形成一批重大的顛覆式創新成果。
其三,智能革命必然驅動產業新的變革。機械化與信息化融合而升華成的智能科技,更自然地滲透融入現有產業并催化變革、或催生出新的產業和業態。因此,智能革命與以往的科技革命不同,更加直接、便捷地引發產業變革,加速現有技術體系的更新換代,生產方式、商業模式的革命性改變,新業態的大量涌現,競爭力的重新洗牌……例如,萬物互聯成為智能化的核心基礎設施。信息空間、人與社會、物理空間的加快融合,人、機、物呈現的一體化發展趨勢,使工業社會和信息社會的基礎設施正面臨全面的升級和改造。以傳感器等為核心的物聯網與以光纖通信、無線技術等為基礎的互聯網融合發展,構成新的社會化互聯基礎設施。智能制造將使各類制造業全面升級,不但包括大量智能裝備,而且形成智能制造系統網絡,工業互聯網有效整合全球制造業資源,構成一個全球制造、全球消費,隨時制造、隨時消費的制造生態系統,致使生產和管理方式、生產效率、個性化特征、質量保證、綠色生產程度都將發生驚人變化。智能能源網連接全球數以億計的能源設施組件互動運轉,實現能源的分布生產與共享,重構能源的生產與消費方式。智能交通網成為融合汽車、通信、交通和物聯網四大領域的跨界基礎設施,人們的出行與物流更便捷、高效、安全、綠色。智能化醫療不但大幅度提高疾病防治與健康保障水平,而且極大改善農村邊遠地區醫療落后狀況,促進醫療公平和全民健康;智能化教育、金融、文化娛樂等社會服務將使現有現代服務業水平大幅提升。眾多傳統產業將受益于智能化而轉型升級,煥發生機,一大批新興產業必將應運而生。智能化時代的實體經濟仍是經濟的基石和支柱。
第一部分面向智能社會的國家創新力定性評估
一創新力定性評估概述
(一) 創新力定性評估的基本方法
(二) 創新力定性評估的重點領域
二創新力定性評估結論
(一) 創新水平
(二) 創新潛力
(三) 創新生態
(四) 創新力
(五) 綜合評估結論
三信息技術領域創新力定性評估
(一) 網絡與通信
(二) 大數據與人工智能
(三) 新型計算與存儲
(四) 微電子與光電子器件
(五) 量子信息
(六) 人機交互技術
四智能材料領域創新力定性評估
(一) 智能超構材料
(二) 超導智能材料
(三) 智能控釋材料
(四) 智能仿生材料
(五) 智能金屬材料
(六) 智能陶瓷材料
(七) 智能有機高分子材料
(八) 智能復合材料
(九) 智能流變體
五智能能源領域創新力定性評估
(一) 能源獲取
(二) 能源轉換
(三) 能源存儲
(四) 能源輸送
(五) 能源使用
(六) 能源回收與集成
六智能制造領域創新力定性評估
(一) 流變成形制造
(二) 切削加工制造
(三) 智能設計
(四) 仿生制造
(五) 微電子制造
(六) 智能裝備與系統制造
七智能生活領域創新力定性評估
(一) 服務機器人
(二) 智能交通系統
(三) 智能健康系統
(四) 泛在安防
第二部分面向智能社會的國家創新力定量評估
一創新力定量評估概述
(一) 創新力定量評估的基本方法
(二) 創新力定量評估的部分指標含義及計算方法
(三) 創新力定量評估的重點方向
二創新力定量評估結論
(一) 科學產出貢獻率和學科相對強度
(二) 技術產出貢獻率和技術創新相對活躍性
(三) 主要國家論文和專利產出傾向性的比較
(四) 創新力總體表現及國際地位比較
三信息技術領域創新力定量評估
(一) 第四/五代移動通信技術(4G/5G)
(二) 大數據與人工智能
(三) 新型計算與存儲技術
(四) 量子信息
(五) 人機交互技術
四智能材料領域創新力定量評估
(一) 超構材料
(二) 低維材料
(三) 超導材料
(四) 智能控釋材料
(五) 智能可穿戴材料與器件
(六) 智能仿生材料
(七) 智能金屬材料
(八) 智能陶瓷
(九) 智能高分子材料
(十) 智能復合材料
(十一) 智能流變體材料
五智能能源領域創新力定量評估
(一) 能源轉換方向
(二) 能源存儲方向
(三) 新能源(分布式能源和接入技術)
(四) 智能電網
六智能制造領域創新力定量評估
(一) 微納制造
(二) 增材制造
(三) 合成生物學
七智能生活領域創新力定量評估
(一) 服務機器人
(二) 智能交通系統
(三) 無人駕駛交通工具
(四) 智能健康系統
附錄120個方向Top20國家/地區的創新力
附錄227個方向Top20國家/地區的科學創新力
附錄320個方向Top20國家/地區的技術創新力
第三部分面向智能社會的若干產業創新力評估
一大數據產業
(一) 全球大數據產業生態
(二) 中國大數據產業生態
二第五代移動通信技術產業
(一) 全球5G產業生態
(二) 中國5G產業生態
三無人駕駛汽車產業
(一) 全球無人駕駛汽車產業生態
(二) 中國無人駕駛汽車產業生態
四智能終端產業
(一) 全球智能終端產業生態
(二) 中國智能終端產業生態