全球科技创新趋势分析

以下介绍的是全球科技创新十大趋势。

1.外部环境错综复杂， 抑制科技合作创新

科技创新攸关一国综合实力和国家安全，成为大国竞争焦点，科技日趋“地缘政 治化”。受地缘政治因素影响，全球科技发展呈“去全球化”趋势。一方面，各国科技创 新和应用更加强调本土化和自主化。全球各国／地区愈发注重从国家安全角度看待前沿 技术创新，力图将技术研发和生产过程转移到本土或接近于本土的地方，特别是人工 智能、新能源电池、半导体、微电子、量子信息技术等关键技术领域。主要经济体加 快出台各项政策法规，引导产业回流，并强化限制性条件，严防具有国际领先优势的 前沿和敏感技术外流。

各国在管制方式上大体相同，主要表现为物项管制和实体管制。美国、欧盟、日 韩等东亚国家的物项清单，对具体的技术类别和出口范畴有明确的管制标准，并根据 国际形势变化、国家战略调整、被管制国家的技术水平发展实时更新。比如日本，在 ２０２３年公布《外汇法》法令修正案，将先进芯片制造所需的２３个品类的半导体设备列 入出口管制对象。实体管制主要针对企业、科研机构等各类组织和人员，典型的实体 管制清单包括美国实体清单、欧盟制裁名单等。欧盟、美国同时进行物项管制和实体 管制，日本、韩国等东亚经济体则侧重物项管制。就技术领域而言，人工智能、锂电 池、清洁能源、半导体、量子计算是各国管制的重点。 另一方面，全球范围内的技术封锁和“脱钩”行为加剧科技体系碎片化。一些技 术先进国家把国家科技创新竞争视为“零和博弈”，大幅限制甚至切断与后发国家间科 研、监管和治理合作。一些大国在人工智能治理和监管领域，通过深化盟友协作，打 造标准，划定“小圈子”，谋求监管领域的主导权。

2.国家战略引领， 政策效应凸显

国家聚焦政策引领、强化企业创新主体地位。 科技创新政策是引导、激励和规范科技创新活动的重要手段。美国、中国、日本、 韩国等经济体不断丰富科技创新政策工具，从战略层面优化科技布局，指引创新方向， 以应对日益激烈的创新环境。美国每两年更新一次“关键和新兴技术清单”，为各创新 主体发展提供具体路径和优先顺序。中日韩三国出台了极为详尽的创新发展战略，保 障研发投入、知识产权、在人工智能、通信技术、可持续发展等前沿领域打造竞争优 势。东南亚国家也纷纷将科技创新上升至国家战略规划层面，对科技创新做出前瞻性 政策部署，优化创新生态、赋能产业发展。越南在２０２２ 年颁布《至２０３０ 年科技与创 新发展战略》，确定科技创新的战略目标和定位。

在国家政策引导的大背景下，亚洲研发支出与专利申请量远超其他地区。２０２２年， ３ !"# !"#$%&'()* 全球研发总支出排名前十的国家中，亚洲国家数量占一半（见图１５），其研发总支出超 １万亿美元，占比达４２ １４％ 。其中，中国研发投入增长迅速，２０２２ 年近７００ 亿美元， 居全球第二位。２０２３年亚洲各国受理的专利申请约为２４４ 万件，占世界总量的６８ ７％ （见图１８）。十年间，亚洲在全球申请总量所占份额从２０１３ 年的５８ ４％增至２０２３ 年 的６８ ７％ 。 中日韩三国积极推动国家科研平台、科研数据进一步向企业开放，持续强化企业 创新主体地位。中国提出，高校、科研院所向民营企业开放，共享科研仪器、数字基 础设施、中试基地、数据库等基础创新资源，增强民营企业在科技创新中的核心竞争 力。韩国提出“数据大坝” （Ｄａｔａ Ｄａｍ）计划，扩大高质量公共数据，开放文化、交 通、医疗、金融、人工智能学习等领域关键数据，推动中小企业积极参与科技创新。

3.从 “跨界” 到 “无界” ， “大科学” 时代到来

学科交叉融合是实现科技创新的重要途径。随着科学技术和产业革命融合不断加 速，科学研究要解决的问愈加复杂，单一学科的研究范式和思维模式难以实现科技创 新的重大突破和复杂科学问题的解决。相比之下，各大科学领域、各个学科之间的交 叉融合则蕴藏巨大的潜力，如在物质科学、信息科学和生命科学交叉孕育出的脑机融 ４ 合、ＡＩ制药、人机融合等前沿技术。 全球创新已步入以多学科交叉融合为主要特征的“大科学”时代，在不断催生新 研究领域的同时，进一步赋能各行各业。例如，化学、物理学、材料学、计算科学等 多学科与生命科学的交叉融合，拓展了原有生命科学领域的边界，催生了基因编辑、 合成生物学等新兴技术。其中，基因编辑技术能够在不引起基因突变的情况下精确修 复基因，现已广泛应用于生物医学研究，为诊断、治疗和预防遗传性疾病提供了新手 段。生物、纳米、材料等技术交叉融合，进一步赋能机器向智能化方向发展，产生诸 多新的研究方向和创新产品，如微纳机器人，为微纳制造、生物医学等领域提供变革 性的研究与实现方法。 随着不同领域、技术之间的融合在未来成为常态，科技创新最终会从“跨界”走 向“无界”，即打破现有行业或领域的独立性，在更广泛的范围内进行协同创新。

4.“有组织科研” 模式成为攻关主力

随着科技创新的不断深入，“有组织科研”模式展现出独特优势和价值，日益受到 世界各国政府、高校、研究机构的重视。有组织科研基于国家和社会发展的实际需求， ５ !"# !"#$%&'()* 整合来自各学科、各领域和不同地域的科研人员，有计划地开展团队式、项目式技术 攻关，产出具有突破性、标志性的科研成果。 当前，全球技术先进国家纷纷重视有组织科研模式，多个创新主体和要素在不同 维度发挥重要作用。例如，美国联邦政府协调政府、大学和企业之间的关系，与大学 合作成立大学技术中心，推动大学基础科研创新；与企业合作建立区域技术中心，促 进科技成果转化。中国科协基于国家科技创新战略，及时研判前沿科学技术问题，在 为国家科技规划发展提供建议的同时，设立重大研究课题，并发挥国家科研机构组织 功能，与职能部门合作整合来自各领域的顶尖研究力量，成系统地促进跨学科融合性 研究和技术转化。日本研究型大学推动“世界顶级国际研究基地计划（ＷＰＩ技术）”， 以有组织的形式，建立以日本高水平研究型大学牵头的世界顶级研究基地，围绕国家 关切的现实问题，联合不同学院、学科和部门的优势力量，分工合作、协同攻关。韩 国采用由国家牵头，政府企业共同出资、产学研合作攻克“卡脖子”技术的项目管理 模式。

技术先进国家以有组织科研模式，改变科研力量零散化、碎片化现状，统筹力量 解决重大科学问题。科技集群的建立，是各国推动有组织科研模式的重要体现。科技 集群创新要素多元化且高度聚集，包括具有影响力的高校、科研院所、高新技术企业 和国家大科学工程，在相互合作和协作下，不断推动前沿技术突破。目前，亚洲科技 创新集群数量明显提升。２０２３ 年，科技集群数量排名前十的国家中，亚洲国家占 ４０％ ，包括中国、日本、印度和韩国。其中，中国科技集群发展势头强劲， 共有２４个科技集群进入百强名单，首次超过美国，居全球第一；印度科技集群数量 （４个）与日本、韩国等发达国家相当。 

5.市场需求倒逼技术变革

不同于以往技术创新—应用研究—产品开发的传统线性模式，“市场需求—技术需 求—科学突破”的反向互动更加明显。消费者偏好、政策环境等市场压力，迫使企业 不得不通过科技创新来保持优势和竞争力。比如新能源汽车行业，消费者偏好变化倒 逼各国头部企业进行技术变革。汽车用户在续航能力、电池技术安全、个性化、互动 化方面的新需求，迫使企业聚焦电池材料创新，推动新型电池材料（如硅基负极材料） 在能量密度、充电速度、循环寿命等问题的突破。同时不断丰富智能座舱和智能驾驶辅助系统功能。

应对气候变化已经成为全球共识的大背景下，各国围绕绿色化、低碳化制定和 实施了一系列针对性的战略、措施和行动，包括设定净零排放目标、煤电退出、碳税、 碳排放交易等。企业开始研发更具环保、低碳的技术和产品，以满足新的环保要求。 例如，能源行业聚焦可再生能源、新型电力系统、绿色高效化石能源开发利用等绿色 创新；制造业着力开展绿色制造工艺、制造技术、生产装备、排放物绿色处理技术研 发攻关；建筑业加快在绿色建材和绿色建造等环节的技术创新。

6.前沿技术密集爆发， 不确定风险增加

前沿技术不确定性风险，分为技术商业化、技术治理两个维度。前沿技术在商业 化进程中存在诸多不确定性。基因编辑、量子计算、可控核聚变等前沿技术处于发展 的初级阶段，其技术本身的复杂性导致成熟度相对较低，存在许多未知和待解决的问 题，包括技术性能、兼容性和互操作性、技术安全隐患等，并受到社会环境、法律法 规、伦理道德等多种因素的制约，其在实际应用中的可行性和可靠性存在较大不确定， 带来争议和质疑。 例如，在量子计算领域，企业正试图通过数字模拟技术，预测真实条件下可能出 现的问题，以此来优化产品设计和工作流程。在这一过程中，所得结果的真实性和准 确性在很大程度上依赖于计算能力的强弱。量子计算作为一种新兴的计算范式，它拥 ７ !"# !"#$%&'()* 有远超传统计算的并行处理能力，理论上能够大幅提高仿真的效率和精确度。但量子 计算技术的成熟度以及操控稳定性仍处于积极探索和研究之中，这无疑为其广泛应用 带来了不确定性和潜在风险。加之量子系统的复杂性以及当前技术条件的限制，量子 计算的实用化和商业化进程面临着诸多挑战。

前沿技术迭代更新加快，也导致技术治理难度加深。如生成式人工智能，从ＧＰＴ － １到ＧＰＴ － ４，５年间完成了５ 次迭代，最新一代模型ＧＰＴ － ４ 在其前身ＧＰＴ － ３ ５ （ＣｈａｔＧＰＴ）发布３ 个月后即被推出。这反映出生成式人工智能开启了一种“敏捷迭 代”模式，未来模型迭代周期将从年变成以月、周甚至天为单位。技术的快速迭代， 让风险预防的事前治理技术无法精准预见整个过程中产生的风险，针对前沿技术立法 也面临时效性问题。 不仅如此，以ＣｈａｔＧＰＴ为代表的生成式人工智能出现后，人工智能由原先某一特 定场景，解决某一特定问题，发展为可适用于多元化场景、解决各种复杂问题。这使 得传统治理范式（如特定场景的分散治理）再难以实现全面覆盖。例如，在具身智能 领域，从“初音未来”到“Ｐｅｐｐｅｒ”机器人，情感和认知的双重能力已经成为日本发 展人工智能的核心要素和必备特质。然而，伴随具身智能技术的飞速发展，相应的道 德和法律问题也逐渐凸显出来。目前，关于情感智能机器人的道德规范和法律框架尚 ８ 不完善，社会对于这类机器人的接受程度和它们将在生活中扮演的角色还存在争议。 监管机构在面对具身智能带来的挑战时，也尚未做好准备。无论是技术标准制定、隐 私保护还是在防止滥用等方面，都需要进一步的研究和立法。

7.智能化全方位渗透生产生活

人工智能（ＡＩ）领域持续性的突破，不断推动智能化加速应用于生产生活。在产 业领域，ＡＩ技术与产业间的融合范围持续拓展，主要围绕降本增效，推动制造业生产 环节的智能化改造，将重复且耗时的任务自动化，实现从产品设计到生产调度、故障 诊断等各个环节的智能化驱动；助力矿业各环节复杂机理的建模、优化和预测，为安 全生产提供更准确的预测和决策支持；赋能电力行业源网荷储管理、功率预测等电力 运行管理，并支持新型电力系统下新能源发电、变电、调度、配网、安监等智能化系 统建设。

ＡＩ技术也让人类生活变得愈发智能化，极大提升生活的便利性和舒适性。智能音 箱、智能门锁、智能照明等设备让人们轻松实现家居设备的远程控制、场景化联动和 智能化管理；智能穿戴设备实时监测健康情况，及时发现和处理健康异常；智能交通 系统实现实时公交查询、优化出行路线等。ＡＩ技术还将继续在优质生活场景中扩大应 ９ !"# !"#$%&'()* 用，以“个人生活智能助理”角色，覆盖衣食住行全场景、全天候、全要素。值得注 意的是，基于ＡＩ技术的机器正在延伸和扩展人类的思维过程，包括学习、推理、判断 等能力，实现思维智能化。例如，医疗影像智能检测系统帮助分析超声、Ｘ线、ＣＴ在 内的大部分传统医学影像，辅助医生高效完成病症诊断。 

8.颠覆性技术的标准制定和场景建设加快

全球科技创新进入空前活跃期，颠覆性技术不断涌现，包括人工智能、机器人、 量子计算、生物技术、移动通信等。部分颠覆性技术经过持续性研发和优化，其稳定 性和可靠性得到提高，标准化的工作已进入实质阶段。例如，３ＧＰＰ联合ＣＣＳＡ （中国 通信标准化协会）、ＥＴＳＩ （欧洲电信标准化协会）、ＡＴＩＳ （北美世界无线通讯解决方案 联盟）、ＴＴＡ （韩国电信技术协会）等积极开发６Ｇ 全球通信标准。２０２３ 年开启研究， 计划于２０２５年下半年对６Ｇ技术进行标准化。 一些颠覆性技术的应用场景正在持续拓展。在人工智能（ＡＩ）领域，围绕大模型 领域的研究持续深化，适用于科学研究、企业部署、端侧智能设备等不同场景的大模 型开始涌现；同时，更多专注于服务垂直领域（如智能巡检）的小模型将会诞生。在 亚洲，韩国拟构人工智能大模型合作生态圈，发展法律、咨询等领域的ＡＩ应用服务； 中国启动支持建设新一代ＡＩ示范应用场景，涵盖智慧农场、智能港口、智能矿山等。 １０ 在量子计算领域，全球主要国家推动实用化步伐。日本提出《量子未来产业创新战 略》，量子技术用户拟增至１０００ 万人，应用量子技术的产业规模扩大至５０ 万亿日元； 美国ＩＢＭ、中国科学院等机构加紧推进量子计算商业化，解决国防、金融、政府、商 业等领域的信息安全问题。

9.可持续发展领域创新不断

联合国《２０３０年可持续发展议程》提出了可持续发展目标（Ｓｕｓｔａｉｎａｂｌｅ Ｄｅｖｅｌｏｐ ｍｅｎｔ Ｇｏａｌｓ，简称ＳＤＧｓ）。ＳＤＧｓ涵盖了社会、经济和环境三个维度、１７个大目标。各 国围绕１７个大目标，积极推动技术创新，提供相关解决方案。目前，ＳＤＧ相关专利日 益丰富，产业、创新和基础设施（ＳＤＧ９）的专利数量最多（２９０ 万个有效专利族）， 包括电子、制造和材料等。气候行动（ＳＤＧ１３）和经济适用的清洁能源（ＳＤＧ７）相比 大多数其他ＳＤＧ，展现出较强的上升趋势。气候行动（ＳＤＧ１３）侧重于减少温室气体 １１ !"# !"#$%&'()* 排放，经济适用的清洁能源（ＳＤＧ７）则以可再生能源为中心。太阳能光伏、风能、绿 氢、生物燃料、节能建筑技术和电动车等领域的绿色技术创新，正在有力地推动能源 转型，缓解全球气候变化。 一些关键领域的企业也在积极行动，推进全产业链减排，增强气候适应韧性。能 源公司通过引进新能源和技术创新，降低化石燃料组合比重；房地产和建筑行业聚焦 可持续采购和能效提升；制造企业借助新一代信息技术，改造传统产业工艺流程，减 少能源消耗和碳排放。

10. 企业创新能力与质量持续提升

面对新一轮科技革命和产业变革的重大机遇，各产业领域的头部企业积极发挥科 技创新主体作用，不断加大研发投入，重视前沿领域研究和核心技术攻关。

研发投入排名前２ ５００名的企业统计，这些企业在２０２２ 年的研发投入总额达到历 史最高水平，为１２ ４９９亿欧元，较２０２１ 年同比增加１２ ８％ ，约占全球产业研发投入 总额的８６％ 。信息和通信技术（ＩＣＴ）生产和服务、医疗保健和汽车在研发投资中保 １２ 持领先。在全球研发投入排名前５０的企业中，五分之一为亚洲企业，其中中国企业数 量占到一半，日本（４ 家）和韩国（１ 家）。华为（中国）、三星电子（韩国）两家亚 洲企业进入全球研发投入排名前十，分别位于第五位和第七位。 持续性的研发投入，使企业超过研究机构、高校等科研主体，保有最高的ＰＣＴ申 请量（占所有已公布ＰＣＴ申请的８７％ ）。亚洲企业在ＰＣＴ国际专利申请方面处于领先 地位。２０２３年，在ＰＣＴ国际专利申请排名前十的企业中，亚洲企业数量占８０％ 。其中 华为技术有限公司（中国）ＰＣＴ 申请量位居榜首，公布了６ ４９４ 件ＰＣＴ 国际专利申 请，其中华为技术有限公司（中国）ＰＣＴ 申请量位居榜首，公布了６ ４９４ 件ＰＣＴ 申 请，尤其在蜂窝技术、ＷｉＦｉ、音视频编解码等主流标准领域，为全球相关技术应用 提供了重要参考。紧随其后的包括三星电子（韩国）、三菱电机（日本）和京东方 科技（中国）。