中國工程科技未來20年發(fā)展戰(zhàn)略研究
愿景驅(qū)動的中國工程科技2040發(fā)展戰(zhàn)略研究
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Vision-Driven Research on China's Engineering Science and Technology Development Strategy to 2040
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摘要
當(dāng)前，全球科技創(chuàng)新空前密集和活躍，科技和產(chǎn)業(yè)形態(tài)正在發(fā)生體系性變革，工程科技的顛覆性創(chuàng)新和體系創(chuàng)新已經(jīng)成為戰(zhàn)略競爭的焦點(diǎn)。本文基于我國工程科技發(fā)展需求和世界發(fā)展趨勢，提出“經(jīng)濟(jì)預(yù)測 - 需求分析 - 技術(shù)預(yù)見 - 愿景分析 - 戰(zhàn)略架構(gòu) - 技術(shù)路線圖 - 政策選擇”戰(zhàn)略研究方法體系，預(yù)測了我國2040年經(jīng)濟(jì)社會的發(fā)展態(tài)勢，描繪了2040年我國社會發(fā)展的九大綜合愿景。在主要領(lǐng)域工程科技發(fā)展戰(zhàn)略研究的基礎(chǔ)上，圍繞九大綜合愿景提出“力推信息科技、重塑能源體系、革新產(chǎn)業(yè)科技、建構(gòu)未來城市、發(fā)展藍(lán)色經(jīng)濟(jì)、提振農(nóng)業(yè)農(nóng)村、護(hù)佑全民健康、建設(shè)美麗中國、構(gòu)筑平安中國”的工程科技發(fā)展總體戰(zhàn)略構(gòu)想，以及從現(xiàn)在到2040年“強(qiáng)基固鏈、打造高原、開辟賽道”“安全韌性、策源引領(lǐng)、體系煥新”的兩階段中國工程科技總體發(fā)展路線。
Abstract
Currently, global technological innovation is unprecedentedly intensive and active, and the forms of technology and industry are undergoing systematic changes. Disruptive and systemic innovations in engineering science and technology have become the focus of strategic competition. Based on the development demand for engineering science and technology in China and the world trends of engineering science and technology development, this study proposes a strategic research method system that consists of economic forecasting, demand analysis, technology foresight, vision analysis, strategic architecture, technology roadmap, and policy selection. The study also predicts the economic and social development trends in China by 2040 and depicts nine visions of Chinese society in 2040. Based on the strategic research on the development of engineering science and technology in major fields, an overall strategic concept of engineering science and technology development is proposed centering on the nine visions, which involves promoting information technologies, reshaping the energy system, innovating industrial science and technologies, constructing the future cities, developing the blue economy, revitalizing agriculture and the rural areas, safeguarding the health of all the people, building a beautiful China, and constructing a safe China. An overall two-stage roadmap for engineering science and technology development between now and 2040 is also proposed. At the first stage, it is necessary to strengthen the industrial foundation and chain, achieve international leadership in major fields of engineering science and technology, and develop new areas and technologies with core competitiveness. At the second stage, it is suggested to focus on security, resilience, and original innovation and build a new technological ecosystem.
關(guān)鍵詞
工程科技 / 未來愿景 / 需求分析 / 2040年 / 技術(shù)路線
Keywords
engineering science and technology / future vision / demand analysis / 2040 / technology roadmap
引用本文
導(dǎo)出引用
本刊網(wǎng)址：www.engineering.org.cn/ch/journal/sscae
一 前言
當(dāng)前，全球科技創(chuàng)新空前密集和活躍，自然科學(xué)與工程技術(shù)正在經(jīng)歷一場空前的大整合，大科學(xué)時代和第四次工業(yè)革命來臨，數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化加快與各領(lǐng)域融合，工程系統(tǒng)日益復(fù)雜，科技和產(chǎn)業(yè)形態(tài)正在發(fā)生體系性變革。工程科技是將科學(xué)發(fā)現(xiàn)、技術(shù)發(fā)明、工程建設(shè)與產(chǎn)業(yè)進(jìn)步、經(jīng)濟(jì)增長、民生發(fā)展相聯(lián)系的重要領(lǐng)域，作為新質(zhì)生產(chǎn)力的關(guān)鍵來源，工程科技的顛覆性創(chuàng)新和體系創(chuàng)新已經(jīng)成為戰(zhàn)略競爭的焦點(diǎn)。
習(xí)近平總書記在兩院院士大會上指出，要圍繞國家重大戰(zhàn)略需求，瞄準(zhǔn)經(jīng)濟(jì)建設(shè)和事關(guān)國家安全的重大工程科技問題，在前瞻性、戰(zhàn)略性領(lǐng)域打好主動仗[1]。中國工程科技未來20年發(fā)展戰(zhàn)略研究，正是這樣一項前瞻性、儲備性強(qiáng)的中長期戰(zhàn)略研究，其宗旨是充分集成各領(lǐng)域院士專家智慧，發(fā)揮國家戰(zhàn)略科技力量的作用，把握世界科技發(fā)展大勢，開展面向國家重大需求的戰(zhàn)略高技術(shù)發(fā)展戰(zhàn)略和路徑研究，服務(wù)決策、適度超前，以期充分發(fā)揮戰(zhàn)略規(guī)劃的引領(lǐng)作用，引導(dǎo)全社會推動我國面向未來的工程科技系統(tǒng)創(chuàng)新和重大實踐，促進(jìn)我國工程科技更好地服務(wù)于經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展，同時，積極引導(dǎo)我國科學(xué)家在基礎(chǔ)研究中更好地體現(xiàn)國計民生各領(lǐng)域需求，進(jìn)一步落實創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展戰(zhàn)略。中國工程院與國家自然科學(xué)基金委員會聯(lián)合組織開展了“面向2030年的中國工程科技中長期發(fā)展戰(zhàn)略研究”[2]“中國工程科技2035發(fā)展戰(zhàn)略研究”，形成了5年一個周期的部署模式，研究成果為“十三五”“十四五”科技創(chuàng)新規(guī)劃、“2021—2035年國家中長期科技發(fā)展規(guī)劃研究”編制，以及“科技創(chuàng)新2030 - 重大項目”論證等提供了咨詢支持，在支撐高端科技決策、牽引基礎(chǔ)研究方向、引導(dǎo)產(chǎn)業(yè)技術(shù)路徑選擇、傳播技術(shù)預(yù)見文化、形成工程科技戰(zhàn)略研究范式等方面發(fā)揮了重要作用[3]。
鑒于此，2021年啟動了面向2040年的工程科技發(fā)展戰(zhàn)略研究。大科學(xué)時代的科技創(chuàng)新是自然科學(xué)、工程技術(shù)、社會科學(xué)、人文科學(xué)交叉融合發(fā)展的綜合性創(chuàng)新，必須立足人與社會的長遠(yuǎn)發(fā)展，創(chuàng)建全球性愿景，通過工程科技創(chuàng)新與工程實踐推進(jìn)未來社會建構(gòu)。為此，在本輪戰(zhàn)略研究中，面向大科學(xué)時代工程科技的體系性創(chuàng)新需求，提出了“愿景驅(qū)動的工程科技未來20年發(fā)展戰(zhàn)略研究”方法體系，更加關(guān)切人類社會的可持續(xù)發(fā)展、安全健康發(fā)展要求，強(qiáng)調(diào)對未來經(jīng)濟(jì)社會與科技融合發(fā)展的愿景預(yù)見和預(yù)判，緊密結(jié)合國家與經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展需求，創(chuàng)建未來發(fā)展愿景、描繪未來發(fā)展藍(lán)圖，論證提出未來20年工程科技的發(fā)展策略、總體布局、重點(diǎn)任務(wù)、關(guān)鍵技術(shù)，以及重大工程、重大工程科技項目建議，描繪我國工程科技發(fā)展路線圖，研究提出支撐未來20年工程科技發(fā)展的基礎(chǔ)研究方向部署建議，引導(dǎo)與推進(jìn)有組織的創(chuàng)新、開放性創(chuàng)新和大眾創(chuàng)新，滿足未來發(fā)展需求。
二 愿景驅(qū)動的工程科技2040發(fā)展戰(zhàn)略研究方法體系
工程科技未來20年發(fā)展戰(zhàn)略研究不但要對技術(shù)發(fā)展趨勢進(jìn)行預(yù)測，還需要系統(tǒng)考慮經(jīng)濟(jì)社會需求、資源環(huán)境等因素，并對技術(shù)與產(chǎn)業(yè)之間的關(guān)系進(jìn)行研究。為此，本輪研究進(jìn)一步強(qiáng)調(diào)需求與愿景驅(qū)動、突出跨域融合，將技術(shù)預(yù)見、未來經(jīng)濟(jì)社會預(yù)測等與工程科技技術(shù)路徑選擇相結(jié)合，提出一套融合“經(jīng)濟(jì)預(yù)測 - 需求分析 - 技術(shù)預(yù)見 - 愿景分析 - 戰(zhàn)略架構(gòu) - 技術(shù)路線圖 - 政策選擇”的戰(zhàn)略研究方法體系，如圖1所示。
（一） 研判2040年經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展形態(tài)和發(fā)展愿景
愿景驅(qū)動的戰(zhàn)略研究，其需求分析分為若干層次，首先是明確經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展需求，即對2040年我國經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展前景進(jìn)行描繪，對2040年我國的經(jīng)濟(jì)形態(tài)、社會形態(tài)、資源環(huán)境以及安全形態(tài)等進(jìn)行預(yù)測與預(yù)判，包括未來經(jīng)濟(jì)規(guī)模與結(jié)構(gòu)、人口規(guī)模與結(jié)構(gòu)、城鎮(zhèn)化水平、能源供給與消費(fèi)等，綜合得到2040年我國經(jīng)濟(jì)社會和環(huán)境發(fā)展的主要情景[4]。
隨著經(jīng)濟(jì)增長逐漸轉(zhuǎn)向內(nèi)生驅(qū)動，未來將進(jìn)一步由效率驅(qū)動轉(zhuǎn)向創(chuàng)新驅(qū)動，這些情景是否都能實現(xiàn)，有賴于科技進(jìn)步�；诖耍枨蠓治龅牡诙䝼�層次是分析工程科技需求。在提出未來經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展愿景后，采取目標(biāo)回溯式方法，選擇重點(diǎn)行業(yè)，按照發(fā)展階段識別、需求要素分析、未來趨勢研判和能力要求分析等，凝練功能特征和技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，識別關(guān)鍵領(lǐng)域關(guān)鍵技術(shù)的未來發(fā)展需求[5]。
（二） 推進(jìn)基于效果評估的技術(shù)預(yù)見，描繪未來科技形態(tài)
技術(shù)預(yù)見的目的是凝聚未來科技和社會發(fā)展共識、選定可能產(chǎn)生最大經(jīng)濟(jì)與社會效益的戰(zhàn)略領(lǐng)域和技術(shù)方向[6]。因此，技術(shù)預(yù)見的實施，需要緊密結(jié)合需求分析的結(jié)果，以2040年的經(jīng)濟(jì)社會與工程科技發(fā)展愿景及發(fā)展情景為導(dǎo)向，突出實現(xiàn)未來20年發(fā)展愿景需要解決的重點(diǎn)問題、需要推進(jìn)的重大工程。本輪研究通過開展中國工程科技2035技術(shù)預(yù)見效果評估和方法改進(jìn)，為中國工程科技2040技術(shù)預(yù)見提供輸入[7]。在此基礎(chǔ)上，將文獻(xiàn)計量、專利分析與專家研判相結(jié)合制定備選技術(shù)清單，組織兩輪的德爾菲調(diào)查，完成關(guān)鍵技術(shù)研判。
基于技術(shù)預(yù)見結(jié)果，面向關(guān)鍵技術(shù)需求，結(jié)合對關(guān)鍵技術(shù)國際先進(jìn)水平的研判，開展工程科技領(lǐng)域體系能力與短板評估。
（三） 綜合需求分析與技術(shù)預(yù)見，開展經(jīng)濟(jì)社會與工程科技發(fā)展的綜合愿景分析
在經(jīng)濟(jì)社會預(yù)測基礎(chǔ)上，提出經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展愿景，分析實現(xiàn)愿景目標(biāo)需要解決的主要問題及其對工程科技的需求；在技術(shù)預(yù)見基礎(chǔ)上，研判技術(shù)發(fā)展態(tài)勢，開展愿景導(dǎo)向的工程科技技術(shù)路徑選擇分析，研判提出未來各領(lǐng)域科技形態(tài)。綜合兩大方面，提出2040年可能實現(xiàn)的科技與經(jīng)濟(jì)社會融合發(fā)展情景，通過定性、定量相結(jié)合進(jìn)行情景描述，包括技術(shù)的應(yīng)用狀態(tài)，引致的重大轉(zhuǎn)變和變革影響，形成的經(jīng)濟(jì)社會運(yùn)行模式等，提出未來相關(guān)社會形態(tài)構(gòu)想，描繪科技與經(jīng)濟(jì)社會協(xié)同發(fā)展可達(dá)到的圖景[8]。
（四） 圍繞發(fā)展愿景，推進(jìn)工程科技愿景牽引的戰(zhàn)略研究與技術(shù)路徑選擇
面向2040年的綜合愿景和藍(lán)圖，順應(yīng)發(fā)展趨勢，突出跨域融合特點(diǎn)，從整體視角提出2040年工程科技發(fā)展的思路、總體架構(gòu)，以此作為領(lǐng)域發(fā)展戰(zhàn)略研究的指導(dǎo)。
在各領(lǐng)域戰(zhàn)略研究的基礎(chǔ)上，綜合形成了信息電子、能源資源、環(huán)境生態(tài)、先進(jìn)材料、裝備制造、流程制造、城鎮(zhèn)化與基礎(chǔ)設(shè)施、交通運(yùn)輸、空間海洋、現(xiàn)代農(nóng)業(yè)、醫(yī)藥衛(wèi)生與公共安全12個領(lǐng)域的工程科技發(fā)展戰(zhàn)略，進(jìn)而提出2040年中國工程科技的總體戰(zhàn)略，描繪“需求、目標(biāo)、重點(diǎn)任務(wù)、關(guān)鍵技術(shù)、基礎(chǔ)研究方向、重大工程、重大工程科技項目以及發(fā)展策略”的工程科技發(fā)展路線圖[9]。
三 世界工程科技發(fā)展趨勢
本文在系統(tǒng)分析美國、歐盟、英國、日本、國際組織和中國重大科技計劃布局的基礎(chǔ)上，對各領(lǐng)域工程科技前沿和發(fā)展態(tài)勢進(jìn)行了深入分析�；诖耍覀兛吹�，全球工程科技創(chuàng)新呈現(xiàn)四大趨勢，信息技術(shù)從數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化向智能化階段邁進(jìn)，智能技術(shù)成為影響最深、覆蓋最廣的時代驅(qū)動力，推動人類邁向普惠型智能社會；大數(shù)據(jù)時代來臨，數(shù)字信息爆炸式增長，數(shù)據(jù)資源將成為關(guān)鍵生產(chǎn)要素和戰(zhàn)略性資源，科技范式變革悄然醞釀；綠色、低碳發(fā)展成為人類應(yīng)對氣候變化生存危機(jī)的必然路徑，“雙碳”目標(biāo)將重塑全球產(chǎn)業(yè)格局；與此同時，面向人類社會未來的新需求和新挑戰(zhàn)，貫徹以人為本的發(fā)展理念，以更好地增進(jìn)人類福祉為目標(biāo)開展工程科技路徑選擇顯得日益重要。由此，數(shù)字智能、綠色低碳和以人為本，成為未來20年工程科技發(fā)展的突出主題。
（一） 智能技術(shù)將成為影響最深、覆蓋最廣的時代驅(qū)動力
智能化是新一輪全球科技革命與產(chǎn)業(yè)變革的核心所在，智能技術(shù)逐漸成為驅(qū)動當(dāng)代工程科技跨越發(fā)展的主導(dǎo)力量，智能技術(shù)與產(chǎn)業(yè)深度融合，形成“智能+”發(fā)展模式，將深刻改變產(chǎn)業(yè)與社會形態(tài)。
一是智能產(chǎn)業(yè)不斷擴(kuò)展。智能技術(shù)與現(xiàn)代工廠融合成為大趨勢，以智能感知、智能控制為特征的智能工廠不斷發(fā)展，支持制造業(yè)向個性化定制、柔性化生產(chǎn)、服務(wù)型制造轉(zhuǎn)型，逐步發(fā)展智能化推薦組合方案及自主選配的裝備制造模式[10]。智能技術(shù)與農(nóng)業(yè)結(jié)合，將有效提升農(nóng)業(yè)資源利用率、提高農(nóng)作物產(chǎn)量和品質(zhì)、降低生產(chǎn)成本，推動農(nóng)業(yè)生產(chǎn)精細(xì)化和集約化[11]。全球智慧醫(yī)療發(fā)展進(jìn)入快車道，疫情防控推動遠(yuǎn)程醫(yī)療、智能測溫、醫(yī)療服務(wù)機(jī)器人、智能影像輔助診斷等智慧醫(yī)療應(yīng)用模式大規(guī)模突破[12,13]。
二是智能基礎(chǔ)設(shè)施逐漸推廣。量子計算機(jī)、新一代人工智能芯片等智能計算系統(tǒng)逐步成熟，夯實人工智能算力基礎(chǔ)。信息基礎(chǔ)設(shè)施向融合感知、傳輸、存儲、計算、處理為一體的智能化綜合設(shè)施演進(jìn)，傳統(tǒng)基礎(chǔ)設(shè)施與信息基礎(chǔ)設(shè)施一體化開放互聯(lián)，向數(shù)字化、智能化轉(zhuǎn)型升級；以新型智能基礎(chǔ)設(shè)施為載體的智慧城市逐漸擴(kuò)展，將逐步推進(jìn)社會治理全生命周期智能化。
三是智能人機(jī)交互不斷普及。人機(jī)交互終端數(shù)量指數(shù)級增長，智能可穿戴設(shè)備成為萬物互聯(lián)的重要節(jié)點(diǎn)。交通系統(tǒng)智能安全技術(shù)逐漸成熟，高度自動駕駛汽車實現(xiàn)規(guī)�；瘧�(yīng)用[14]�；ヂ�(lián)網(wǎng)環(huán)境下的演進(jìn)式群體決策，推動人機(jī)協(xié)同、交互驅(qū)動，使機(jī)器間大規(guī)模協(xié)作成為可能。社會治理中“人機(jī)物”三元空間的有機(jī)融合，靈敏感知人們需求，促使社會資源要素實現(xiàn)最優(yōu)配置。
（二） 數(shù)據(jù)資源將成為關(guān)鍵生產(chǎn)要素和戰(zhàn)略性資源
數(shù)字技術(shù)革命向新一輪繁榮周期演進(jìn)，數(shù)據(jù)產(chǎn)生并擴(kuò)散到經(jīng)濟(jì)社會各個領(lǐng)域，科技發(fā)展展現(xiàn)出大科學(xué)、定量化趨勢，數(shù)據(jù)驅(qū)動的技術(shù)研發(fā)和應(yīng)用創(chuàng)新能力將成為國家的長期競爭優(yōu)勢。
一是數(shù)據(jù)價值不斷釋放。大規(guī)模數(shù)據(jù)基礎(chǔ)設(shè)施開放共享，海量數(shù)據(jù)的采集、存儲、分析、關(guān)聯(lián)和可視化技術(shù)促進(jìn)大數(shù)據(jù)價值釋放。生物、材料等數(shù)據(jù)密集型行業(yè)進(jìn)入科研第四范式，相關(guān)研究向可定量、可計算、可調(diào)控、可預(yù)測方向躍升。數(shù)字孿生和多維深度融合建模技術(shù)的發(fā)展，將支持更復(fù)雜實體組織、智慧城市孿生模型構(gòu)建[15]。數(shù)字化平臺為創(chuàng)新要素提供信息與資源有效共享機(jī)會，推動創(chuàng)新要素配置方式變革。
二是數(shù)字信任逐漸建立。萬物信聯(lián)時代的經(jīng)濟(jì)社會活動高度數(shù)字化，基于數(shù)據(jù)可信的區(qū)塊鏈技術(shù)，實現(xiàn)不依賴第三方、基于算法和技術(shù)的數(shù)字化信任體系，可望有效保護(hù)個人數(shù)據(jù)隱私，確保數(shù)據(jù)跨境流動安全，推動數(shù)字金融產(chǎn)品和市場的合規(guī)建立與有效監(jiān)管[16]。
三是數(shù)據(jù)安全保障趨熱。隨著數(shù)據(jù)戰(zhàn)略價值的凸顯，數(shù)據(jù)成為全球網(wǎng)絡(luò)安全的“重災(zāi)區(qū)”，數(shù)據(jù)安全熱度持續(xù)上升，在全球智能化發(fā)展趨勢中地位特殊。新一代密碼技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)虛擬身份管理、可重構(gòu)網(wǎng)絡(luò)空間體系安全等前沿技術(shù)將持續(xù)突破，滿足合規(guī)和利用雙重需求、與業(yè)務(wù)場景緊密結(jié)合的新型數(shù)據(jù)安全技術(shù)成為重要發(fā)展方向，數(shù)據(jù)安全治理和數(shù)據(jù)風(fēng)險評估被持續(xù)關(guān)注并廣泛使用。
（三） 綠色低碳將成為人類社會發(fā)展的必由之路
人類社會別無選擇地走向低碳發(fā)展，低碳導(dǎo)向驅(qū)動節(jié)能減排科技不斷進(jìn)步，高碳排放技術(shù)不再具有普遍競爭力。
一是首選低碳能源。能源生產(chǎn)消費(fèi)方式向氣候生態(tài)適應(yīng)型轉(zhuǎn)變，全球能源結(jié)構(gòu)從傳統(tǒng)化石能源為主體向清潔、低碳能源替代方向變革，新一輪低碳能源技術(shù)與產(chǎn)業(yè)加速布局�？稍偕茉粗饾u成為全球能源的增量主體，并向多元協(xié)同方向發(fā)展。光伏發(fā)電上升為全球低碳能源轉(zhuǎn)型的重要支撐。氫能作為新興二次能源載體在消費(fèi)能源中的占比不斷提升，有望成為與電力并重且互補(bǔ)的工業(yè)過程與終端能源形式。
二是強(qiáng)推減排科技。加強(qiáng)全防全控的清潔生產(chǎn)技術(shù)研發(fā)，提高能源利用效率成為世界主要國家削減碳排放的重要措施。世界主要燃煤國家持續(xù)關(guān)注高效低排放燃煤發(fā)電技術(shù)的發(fā)展，超臨界發(fā)電技術(shù)成為工業(yè)化國家建設(shè)新電廠的普遍標(biāo)準(zhǔn)。儲能技術(shù)和智能電力系統(tǒng)快速發(fā)展，有效提高電力系統(tǒng)效率、安全性和經(jīng)濟(jì)性，解決可再生能源接入的棄風(fēng)、棄光等問題。運(yùn)載工具動力系統(tǒng)向電力、混合動力、生物質(zhì)燃料等方向發(fā)展，新能源汽車市場滲透率顯著提升并成為主流。建筑低碳轉(zhuǎn)型成為必然趨勢，凈零碳建筑將被大力推廣[17,18]。
三是強(qiáng)化負(fù)碳技術(shù)。二氧化碳捕集、利用與封存（CCUS）成為全球公認(rèn)實現(xiàn)碳中和目標(biāo)的關(guān)鍵技術(shù)。世界主要發(fā)達(dá)國家持續(xù)開展二氧化碳捕集研究和示范，燃燒后捕集進(jìn)入商業(yè)化運(yùn)行，富氧燃燒和燃燒前捕集處于中試研究階段[19]。北美等部分地區(qū)二氧化碳大規(guī)模輸運(yùn)和驅(qū)油技術(shù)逐漸成熟，二氧化碳驅(qū)替其他資源和利用技術(shù)成為新的技術(shù)發(fā)展方向[20]。
（四） 以人為本促使科技創(chuàng)新回歸服務(wù)需求本質(zhì)
人類社會在面臨疫情時展現(xiàn)出的科技力量引發(fā)全球?qū)萍紕?chuàng)新本質(zhì)的更進(jìn)一步思考，生命價值觀正在發(fā)生深刻變革，科技創(chuàng)新將更多面向共同應(yīng)對社會重大挑戰(zhàn)，朝著以人為本、健康生活、增進(jìn)全人類福祉的方向發(fā)展。
一是應(yīng)對疾病挑戰(zhàn)。威脅人類健康的慢性病、重大疾病致病機(jī)制研究和相關(guān)藥物研發(fā)發(fā)展迅猛，基礎(chǔ)與臨床轉(zhuǎn)化投入不斷加大。慢性病患者的早期診治、綜合防控，癌癥患者治療的新手段、新靶點(diǎn)以及新藥物等，為人類對抗疾病，提高生存質(zhì)量，延長壽命提供重要保障。新型冠狀病毒感染疫情激發(fā)了醫(yī)藥企業(yè)對抗病毒藥物和疫苗的研發(fā)速度，快速可靠的檢測技術(shù)迅速發(fā)展并得到廣泛應(yīng)用，多源信息融合的疫情早期監(jiān)測預(yù)警和精準(zhǔn)防控成為應(yīng)對關(guān)鍵。
二是應(yīng)對環(huán)境挑戰(zhàn)。公眾對環(huán)境與健康的內(nèi)在聯(lián)系更加關(guān)注，打造將空氣、水、土壤污染降低到對人類健康和自然生態(tài)無害的“零污染”環(huán)境，成為部分國家環(huán)境發(fā)展的重要目標(biāo)。隨著歐美發(fā)達(dá)國家基本解決水常規(guī)污染物問題，新污染物（如全氟化合物、抗生素等）防控成為全球水環(huán)境改善的重要著力點(diǎn)。一些國家的空氣管理研究從自然環(huán)境污染轉(zhuǎn)向與人體健康更密切的室內(nèi)污染，強(qiáng)調(diào)面向多污染物、多介質(zhì)和多環(huán)境效應(yīng)的跨行業(yè)全過程綜合調(diào)控。
三是應(yīng)對安全挑戰(zhàn)。融合多災(zāi)種綜合應(yīng)急的基礎(chǔ)設(shè)施和體系能力建設(shè)受到各國普遍重視。自然災(zāi)害的精準(zhǔn)感知與監(jiān)測、風(fēng)險評估、早期預(yù)報預(yù)警、防災(zāi)應(yīng)急系統(tǒng)成為發(fā)展熱點(diǎn)。事故主動感知與預(yù)測預(yù)警智能聯(lián)動，建筑全過程、全壽命安全管理，地下空間智能化、實時化安全探測與評價，是事故災(zāi)難防范領(lǐng)域的主要發(fā)展方向。智慧應(yīng)急和高效精準(zhǔn)救援等技術(shù)成為安全應(yīng)急領(lǐng)域的關(guān)注重點(diǎn)。
四是應(yīng)對食品挑戰(zhàn)�？萍紕�(chuàng)新成為世界各國應(yīng)對食品安全挑戰(zhàn)，尋求糧食體系轉(zhuǎn)型的重要路徑之一。信息技術(shù)、生物技術(shù)不斷向農(nóng)業(yè)領(lǐng)域滲透應(yīng)用，進(jìn)一步提高了農(nóng)作物產(chǎn)量和質(zhì)量，減少對自然資源的消耗，推動糧食生產(chǎn)過程的綠色、低碳化。全球食品產(chǎn)業(yè)向全營養(yǎng)、高科技和智能化方向加速發(fā)展，合成生物學(xué)、增材制造技術(shù)為未來食品制造加工提供有力支撐，互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、區(qū)塊鏈等技術(shù)的融合，推動實現(xiàn)全球食品供應(yīng)鏈質(zhì)量與安全全程追溯及保障。
四 2040年我國經(jīng)濟(jì)社會與科技發(fā)展綜合愿景
運(yùn)用所提出的愿景分析方法，將經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展預(yù)測與工程科技發(fā)展可能性及路徑選擇相結(jié)合，研究提出了2040年我國經(jīng)濟(jì)社會與科技發(fā)展綜合愿景，如圖2所示。
（一） 2040年我國經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展預(yù)測
面向2040年，全球經(jīng)濟(jì)格局加速調(diào)整，本研究運(yùn)用中國經(jīng)濟(jì) - 能源 - 環(huán)境 - 稅收動態(tài)可計算一般均衡（CN3ET-DCGE）模型，開展中長期經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展預(yù)測。同時，運(yùn)用人口模型、能源模型等開展人口勞動力、能源供給與消費(fèi)等方面的預(yù)測，綜合得到2040年我國經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展情景[21]。
一是將跨入高收入國家行列。預(yù)計到2040年，我國人均國內(nèi)生產(chǎn)總值達(dá)到29.3萬元（約4.2萬美元），成為高收入經(jīng)濟(jì)體，中等收入群體比重達(dá)到55%以上，以中等收入群體為社會中堅力量的橄欖形社會結(jié)構(gòu)初步形成。
二是將建成高科技主導(dǎo)的現(xiàn)代化產(chǎn)業(yè)體系。在強(qiáng)調(diào)發(fā)展實體經(jīng)濟(jì)的原則下，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)趨于高級化，2040年三次產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)占比分別為6.98%、27.43%和65.65%，演化形成以現(xiàn)代高質(zhì)高效農(nóng)業(yè)為安全保障、先進(jìn)制造業(yè)為堅固核心、高效服務(wù)業(yè)有機(jī)融合的強(qiáng)健產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)。
三是將進(jìn)入超高老齡社會。2040年，我國人口總數(shù)約為13.2億~13.7億人，老齡人口規(guī)模將繼續(xù)擴(kuò)大，勞動力結(jié)構(gòu)產(chǎn)生顯著變化，人口壽命與素質(zhì)能力穩(wěn)步提升，人均預(yù)期壽命預(yù)計將達(dá)到80歲，勞動年齡人口平均受教育年限將達(dá)到13年。
四是將步入高級城市型社會。2040年，我國城鎮(zhèn)化率預(yù)計將達(dá)到76%~78%，未來的我國城市將呈現(xiàn)智能、綠色、安全的特征，形成人口適度聚集、城鄉(xiāng)融合發(fā)展的局面，城鎮(zhèn)化布局日趨合理。
五是致力于建設(shè)低碳社會，能源革命取得突破性進(jìn)展，實現(xiàn)碳達(dá)峰并向碳中和邁進(jìn)。未來，煤炭在一次能源消費(fèi)中的占比將穩(wěn)步下降，非化石能源占比將不斷上升。2040年，預(yù)計能源消費(fèi)總量為5.8×109~6.2×109 tce，其中非化石能源消費(fèi)占比為29%~45%。
（二） 2040年我國經(jīng)濟(jì)社會與科技發(fā)展綜合愿景
科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展為人類帶來無限的想象空間，工程科技成果的不斷涌現(xiàn)給民眾創(chuàng)造更加美好的生活場景。我們期待，緊密結(jié)合未來我國經(jīng)濟(jì)社會與人民生活發(fā)展需求，積極推進(jìn)工程科技系統(tǒng)高效發(fā)展，到2040年，將有望實現(xiàn)以下九大發(fā)展愿景。
一是智慧社會雛形建立，萬物互聯(lián)，數(shù)字經(jīng)濟(jì)、人工智能與社會情境廣泛融合，建立現(xiàn)代社會智能治理模式，全民共享數(shù)字紅利。數(shù)字化基礎(chǔ)設(shè)施與未來通信網(wǎng)絡(luò)深度對接，各生產(chǎn)要素間高效協(xié)同，人類社會、物理空間和信息空間三者實現(xiàn)高度融合。數(shù)據(jù)要素驅(qū)動的新經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)方式走向成熟，數(shù)字網(wǎng)絡(luò)與居民生活深度嵌套，經(jīng)濟(jì)組織形態(tài)向去中心化的分布式信任關(guān)系轉(zhuǎn)變。人工智能技術(shù)與傳統(tǒng)行業(yè)廣泛融合，以居民需求為中心的人工智能服務(wù)體系成為社會服務(wù)的重要組成部分，社會智能治理新模式漸成，持續(xù)向以人為本和科技向善的方向演進(jìn)。
二是現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)強(qiáng)健高效，實體經(jīng)濟(jì)強(qiáng)健，制造體系趨于智能柔性、潔凈循環(huán)、自主可控，“機(jī)器換人”應(yīng)對超高老齡社會挑戰(zhàn)。個性化的產(chǎn)品與服務(wù)供給充沛。制造業(yè)趨向數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化，以人為主的決策中心逐漸向以機(jī)器為主傾斜，“智能工廠”支持超常、敏捷、柔性制造，“無人工廠”在更多行業(yè)出現(xiàn)，大批綠色工廠、綠色制造業(yè)園區(qū)和綠色供應(yīng)鏈企業(yè)相繼建成，服務(wù)業(yè)與其他產(chǎn)業(yè)門類廣泛整合，服務(wù)內(nèi)容和覆蓋范圍大幅拓展，生產(chǎn)格局網(wǎng)絡(luò)化、分布式特征愈發(fā)明顯。
三是新型能源體系建成，我國進(jìn)入以智能、清潔、低碳、安全、高效為主要特征的全新能源時代。能源生產(chǎn)消費(fèi)呈現(xiàn)“化石能源清潔化、清潔能源規(guī)模化、多種能源綜合化、終端用能電氣化”發(fā)展新格局[22]。可再生能源生產(chǎn)呈現(xiàn)高效化、低成本化、規(guī)�；投鄻踊�，氫能成為我國能源革命的重要支撐，智能電網(wǎng)可接納高比例新能源，能源綜合利用體系效能提升，有效降低溫室氣體排放。礦產(chǎn)資源開發(fā)進(jìn)入智能與深部時代，深部地球礦產(chǎn)信息更加“透明”，開采利用更加綠色智能。
四是未來城市深度協(xié)同，智慧感知、通達(dá)宜居、韌性提升，城市空間彈性共享，城鎮(zhèn)生態(tài)效益凸顯。城市空間呈現(xiàn)“分散化的集中”，區(qū)域功能多元復(fù)合、協(xié)同互補(bǔ)，城市生態(tài)更加宜居，空間營建重點(diǎn)強(qiáng)化對象感知和運(yùn)營管理，“零能耗”建筑大量涌現(xiàn)，低碳化居住模式逐漸推廣。城市出行更加便捷，公共交通與大型公共建筑無縫連接集成，地下空間深度開發(fā)與空中慢交通系統(tǒng)立體分流，立體智慧出行體系日漸形成。城市建立眾腦協(xié)同的智能決策機(jī)制，智慧應(yīng)用場景廣泛覆蓋，城市運(yùn)行更加以人為本。
五是空間海洋服務(wù)廣域共融，“藍(lán)色經(jīng)濟(jì)”繁榮集約，空間信息隨心所至，海洋經(jīng)濟(jì)占比提高到10%。空間探索與利用進(jìn)入更大規(guī)模、更低成本、更深遠(yuǎn)化的新時代，構(gòu)建形成“天空地海”一體化的廣域信息網(wǎng)絡(luò)。太空超大型裝備實現(xiàn)在軌制造，我國實現(xiàn)載人登月和月球基地建設(shè)，完成火星采樣返回。海洋活動基本實現(xiàn)智能化、無人化，部分深遠(yuǎn)海礦產(chǎn)資源進(jìn)入商業(yè)化開采，海洋牧場技術(shù)逐漸成熟，深�；蛸Y源初步實現(xiàn)商業(yè)化應(yīng)用，海洋安全保障體系不斷完善，藍(lán)碳在“碳中和”中發(fā)揮重要作用，“藍(lán)色工業(yè)文明”初步形成。
六是跨入農(nóng)業(yè)強(qiáng)國門檻，安全、高效、綠色的智慧農(nóng)業(yè)體系形成，批量建成少人或無人農(nóng)場，營養(yǎng)健康農(nóng)產(chǎn)品體系健全，田園相依，鄉(xiāng)村價值實現(xiàn)多元化。數(shù)字化、智慧化和低碳綠色生產(chǎn)方式基本建成，農(nóng)業(yè)成為多種形式、適度規(guī)模、高產(chǎn)高效、綠色低碳的現(xiàn)代高質(zhì)高效產(chǎn)業(yè)，“定制化種子”使得農(nóng)作物良種化率達(dá)到98%以上，生態(tài)標(biāo)簽農(nóng)產(chǎn)品比例提高至40%以上。農(nóng)旅融合功能與業(yè)態(tài)豐富，宜居宜業(yè)和美麗鄉(xiāng)村基本建成，城鄉(xiāng)基本公共服務(wù)均等化基本實現(xiàn)[23,24]。
七是綠色低碳發(fā)展模式普及，資源、環(huán)境、生態(tài)初步達(dá)到協(xié)同自治，CCUS產(chǎn)業(yè)鏈投入商業(yè)化應(yīng)用。生態(tài)環(huán)境根本好轉(zhuǎn)，單位國內(nèi)生產(chǎn)總值能源消耗和二氧化碳排放有效降低，進(jìn)入以風(fēng)險防控為主的更高水平的生態(tài)環(huán)境保護(hù)階段。建立工業(yè) ‒ 社會之間有序穩(wěn)定的物質(zhì)循環(huán)利用體系，“無廢社會”趨于實現(xiàn)。智慧環(huán)境體系基本建成，資源、環(huán)境、生態(tài)初步達(dá)到協(xié)同自治，全國土壤與地下水環(huán)境質(zhì)量全面改善，形成具備地域特色和國際化魅力的生態(tài)空間。綠色低碳示范區(qū)逐漸推廣，消費(fèi)者行為主動向可持續(xù)的綠色消費(fèi)模式轉(zhuǎn)變。
八是普惠健康服務(wù)廣泛達(dá)成，主動型大健康體系協(xié)同發(fā)展，組織與器官實現(xiàn)修復(fù)與再生，老齡社會具備健康活力。我國逐步進(jìn)入醫(yī)養(yǎng)結(jié)合的大健康時代，國民健康觀念向“主動健康”轉(zhuǎn)變，早期干預(yù)、早期診斷、早期預(yù)防和個性化治療成為最優(yōu)醫(yī)療模式，疾病診療趨于個性化、精準(zhǔn)化、微創(chuàng)化、智能化、集成化和遠(yuǎn)程化，腦機(jī)接口技術(shù)為腦功能損傷患者的康復(fù)帶來福音。中醫(yī)藥在疾病防控體系中地位提升，中藥新藥呈現(xiàn)出高效發(fā)現(xiàn)模式。數(shù)字化助力以人民健康為中心的醫(yī)療資源分配，80%以上網(wǎng)民將使用互聯(lián)網(wǎng)醫(yī)療服務(wù)，居家社區(qū)機(jī)構(gòu)相協(xié)調(diào)、醫(yī)養(yǎng)康養(yǎng)相結(jié)合的養(yǎng)老服務(wù)體系建成，人人可享的健康服務(wù)能力大幅提升，初步實現(xiàn)健康公平。
九是公共安全治理進(jìn)入事前預(yù)防、主動響應(yīng)、智能應(yīng)對階段，社會安定有序，人民享有充分的安全感�；窘ǔ蓺夂蜻m應(yīng)型社會，建成全鏈條高效的自然災(zāi)害風(fēng)險防控體系，實現(xiàn)災(zāi)害實時綜合檢測、評估和防控。突發(fā)事件一體化監(jiān)測處置、事故災(zāi)難智能防范、本質(zhì)安全水平進(jìn)一步提升。公共衛(wèi)生事件主動防控能力增強(qiáng)，基本具備重大新發(fā)突發(fā)傳染病全天候一體化檢測和預(yù)警能力，預(yù)警精度達(dá)到85%以上。重大安全風(fēng)險實現(xiàn)超前預(yù)測、動態(tài)監(jiān)測、主動預(yù)警，總體建成高效智能、全方位、立體化的公共安全體系。
（三） 未來愿景實現(xiàn)的不確定性風(fēng)險
在展望未來發(fā)展愿景的同時，也應(yīng)當(dāng)考慮到未來科技發(fā)展具有一定的不確定性，同時，新技術(shù)的產(chǎn)生和應(yīng)用也可能對產(chǎn)業(yè)、經(jīng)濟(jì)社會以及人類自身發(fā)展帶來各種風(fēng)險。
一是智能技術(shù)應(yīng)用與社會演變之間的矛盾可能造成的風(fēng)險。隨著網(wǎng)絡(luò)虛擬世界的高度集成化和個性化，具有極高隱私性和敏感性的海量數(shù)據(jù)應(yīng)用，將帶來更多的隱私安全和倫理問題，改變?nèi)祟惿鐣膫鹘y(tǒng)運(yùn)行方式。人工智能、機(jī)器人等無人技術(shù)的普及，將引發(fā)傳統(tǒng)職業(yè)的大量消失，并可能帶來技術(shù)異化風(fēng)險，人類可能被人工智能技術(shù)操縱或威脅。技術(shù)飛躍與社會轉(zhuǎn)型交織，各類新問題的出現(xiàn)，有可能帶來新的社會矛盾，加劇風(fēng)險。
二是綠色低碳科技創(chuàng)新及應(yīng)用與經(jīng)濟(jì)發(fā)展的矛盾可能造成的風(fēng)險。我國在既定資源條件下實現(xiàn)向低碳經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)變面臨巨大挑戰(zhàn)，實現(xiàn)碳中和需要大量的資金和技術(shù)投入，有賴于相應(yīng)的政策與機(jī)制安排，碳中和技術(shù)能否盡快成熟應(yīng)用并有效支撐綠色發(fā)展存在一定的風(fēng)險。同時，可再生能源技術(shù)能否達(dá)到預(yù)期的低成本、高效化水平存在不確定性，在我國能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型尚未成熟之時，過快地“退出化石能源”會對能源結(jié)構(gòu)穩(wěn)定帶來挑戰(zhàn)，能源資源供給安全存在風(fēng)險。
三是城鎮(zhèn)化、老齡化與城鄉(xiāng)發(fā)展之間的矛盾可能帶來的風(fēng)險。城鎮(zhèn)化發(fā)展導(dǎo)致城市風(fēng)險敞口不斷擴(kuò)大，承災(zāi)體數(shù)量不斷上升，給城市安全帶來更大挑戰(zhàn)；現(xiàn)代交通物流的全球化發(fā)展，導(dǎo)致新疫病傳播速度加快，公共安全和生物安全風(fēng)險加劇。人口老齡化則會導(dǎo)致我國勞動力總量及其在社會就業(yè)中的占比不斷下降，勞動密集型行業(yè)或環(huán)節(jié)將面臨人口老齡化帶來的勞動年齡人口凈減少的巨大壓力。
四是科技創(chuàng)新投入與實踐應(yīng)用的矛盾可能造成的風(fēng)險。一方面，一些前沿和特殊領(lǐng)域（如深空、深水、深地等）的探索具有高投入、高復(fù)雜、高風(fēng)險特征，加之經(jīng)濟(jì)性不確定，技術(shù)或應(yīng)用的失敗可能導(dǎo)致投入產(chǎn)出風(fēng)險，影響愿景的實現(xiàn)；另一方面，部分技術(shù)（如基因編輯、再生醫(yī)學(xué)等）應(yīng)用不當(dāng)或者應(yīng)用后可能引發(fā)公眾普遍的擔(dān)憂與關(guān)注，反過來將抑制相關(guān)技術(shù)的發(fā)展。
對此，我們在提出未來20年工程科技發(fā)展愿景與任務(wù)的同時，要充分考慮存在的技術(shù)與社會風(fēng)險，進(jìn)行策略設(shè)計與路徑選擇，并對各領(lǐng)域戰(zhàn)略路徑進(jìn)行深化論證和科學(xué)評估。
五 面向2040年我國工程科技總體戰(zhàn)略構(gòu)想
基于2040年我國經(jīng)濟(jì)社會與科技發(fā)展綜合愿景，秉承“戰(zhàn)略引領(lǐng)與范式轉(zhuǎn)型并濟(jì)、數(shù)字智能與綠色低碳并進(jìn)、愿景導(dǎo)向與技術(shù)推動并擇、自主安全與開放創(chuàng)新并行”的總體發(fā)展思路，在12個領(lǐng)域工程科技發(fā)展戰(zhàn)略論證基礎(chǔ)上，提出中國工程科技發(fā)展的總體戰(zhàn)略構(gòu)想，進(jìn)而提出“強(qiáng)基固鏈、打造高原、開辟賽道”“安全韌性、策源引領(lǐng)、體系煥新”的兩階段中國工程科技總體發(fā)展路線。
（一） 總體架構(gòu)
基于對世界工程科技發(fā)展趨勢分析，契合我國工程科技體系能力分析和經(jīng)濟(jì)社會與科技發(fā)展愿景，進(jìn)一步突出發(fā)展重點(diǎn)，突出戰(zhàn)略必爭領(lǐng)域的自主創(chuàng)新要求，突出智能化與低碳化發(fā)展驅(qū)動下的交叉融合創(chuàng)新與變革，從力推信息科技、重塑能源體系、革新產(chǎn)業(yè)科技、建構(gòu)未來城市、發(fā)展藍(lán)色經(jīng)濟(jì)、提振農(nóng)業(yè)農(nóng)村、護(hù)佑全民健康、建設(shè)美麗中國、構(gòu)筑平安中國九大方面，提出面向2040年的工程科技發(fā)展總體架構(gòu)，如圖3所示。
面向智能化、低碳化發(fā)展推動的技術(shù)與產(chǎn)業(yè)變革趨勢，需要將聚力強(qiáng)化前沿技術(shù)攻關(guān)與廣泛開展“產(chǎn)業(yè)+”應(yīng)用緊密結(jié)合，統(tǒng)籌謀劃，系統(tǒng)推進(jìn)智能化、低碳化科技與產(chǎn)業(yè)體系創(chuàng)新，贏得發(fā)展新動能、新空間和新效益。
一是勇立人工智能技術(shù)前沿，打造技術(shù)領(lǐng)先、應(yīng)用高效、以人為本、協(xié)調(diào)發(fā)展的人工智能科技創(chuàng)新體系。新一代人工智能正呈現(xiàn)深度學(xué)習(xí)、跨界融合、人機(jī)協(xié)同、群智開放、自主操控等新特征，正在引發(fā)鏈?zhǔn)酵黄疲铀衮?qū)動新一輪科技革命，成為未來20年推進(jìn)各行各業(yè)發(fā)展和智慧社會建設(shè)的“橫斷”“賦能”性關(guān)鍵技術(shù)，以及未來智能社會的基礎(chǔ)技術(shù)。應(yīng)以人工智能為核心加強(qiáng)多學(xué)科交叉，大力推進(jìn)人工智能理論創(chuàng)新和前沿科技創(chuàng)新，以重大工程和重大科技項目為牽引，強(qiáng)化新一代人工智能與相關(guān)技術(shù)鏈和場景應(yīng)用的綜合集成及示范驗證。通過場景驅(qū)動、任務(wù)導(dǎo)向推動人工智能賦能制造業(yè)與能源資源、農(nóng)業(yè)與環(huán)境、城市與社會服務(wù)、人才教育等躍變，形成“以人為本，服務(wù)于人”的發(fā)展目標(biāo)，探尋人工智能與人類協(xié)同共生、和諧發(fā)展，以及規(guī)范、公平的制度舉措，為智能社會整體協(xié)調(diào)發(fā)展提供策源動力。
二是系統(tǒng)謀劃低碳技術(shù)路徑，打造節(jié)能優(yōu)先、負(fù)碳技術(shù)領(lǐng)先、新型電力系統(tǒng)高效的低碳科技創(chuàng)新體系。充分發(fā)揮科技對綠色轉(zhuǎn)型發(fā)展的支撐與引領(lǐng)作用，立足我國能源資源稟賦，堅持先立后破，分階段、有步驟實施綠色低碳行動，統(tǒng)籌落實面向碳中和的節(jié)能工程總體設(shè)計，深入推進(jìn)重點(diǎn)行業(yè)節(jié)能降碳工藝革新，推進(jìn)節(jié)能技術(shù)向多手段、多功能、智能化、集成化等方向不斷邁進(jìn)。積極推進(jìn)能源電力系統(tǒng)從高碳向低碳發(fā)展，加快新型電力系統(tǒng)建設(shè)，加強(qiáng)電力電源清潔化以及電力系統(tǒng)柔性化、數(shù)字化、電力電子化等科技創(chuàng)新，促進(jìn)高比例新能源消納。積極推進(jìn)CCUS技術(shù)發(fā)展，充分考慮碳中和目標(biāo)下的產(chǎn)業(yè)格局和重點(diǎn)排放行業(yè)排放路徑，明確CCUS發(fā)展路徑和空間布局，推動CCUS技術(shù)在不同碳排放領(lǐng)域與行業(yè)的耦合集成，有序開展大規(guī)模CCUS示范與產(chǎn)業(yè)化集群建設(shè)，支撐碳達(dá)峰、碳中和以及美麗中國建設(shè)國家重大戰(zhàn)略需求的實現(xiàn)。
（二） 發(fā)展目標(biāo)與發(fā)展路徑
面向2040年，按照工程科技不同階段的發(fā)展目標(biāo)與使命要求，提出未來工程科技兩階段發(fā)展策略和發(fā)展路線。
1 第一階段（2030年前），強(qiáng)基固鏈，打造“高原”，開辟賽道
2030年，我國工程科技體系整體上將達(dá)到世界先進(jìn)水平，面向產(chǎn)業(yè)需求的基礎(chǔ)研究和原始創(chuàng)新能力大幅增強(qiáng)，關(guān)鍵核心技術(shù)受制于人的局面基本轉(zhuǎn)變，若干戰(zhàn)略領(lǐng)域國際領(lǐng)先，面向綠色發(fā)展和安全保障的能源、資源、環(huán)境技術(shù)實現(xiàn)有效突破，數(shù)字化、智能化產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系基本建立，工程科技創(chuàng)新成為高質(zhì)量發(fā)展、民生改善的核心動力，支撐重點(diǎn)產(chǎn)業(yè)邁入全球價值鏈中高端，支撐碳達(dá)峰目標(biāo)實現(xiàn)。
（1）強(qiáng)基固鏈
深入實施產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)再造工程，聚焦基礎(chǔ)零部件及元器件、基礎(chǔ)軟件、基礎(chǔ)材料等瓶頸短板，組織開展“一攬子”攻關(guān)、“一條龍”應(yīng)用，加快薄弱環(huán)節(jié)的產(chǎn)業(yè)化、工程化突破，不斷夯實產(chǎn)業(yè)發(fā)展底座。面向未來產(chǎn)業(yè)，超前謀劃布局一批基礎(chǔ)產(chǎn)品和技術(shù)研發(fā)計劃，推進(jìn)產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)前沿創(chuàng)新和技術(shù)、產(chǎn)品、工藝創(chuàng)新。
（2）打造“高原”
在戰(zhàn)略必爭領(lǐng)域以及具有廣闊前景的重大工程科技領(lǐng)域，要超前部署開展基礎(chǔ)研究與關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)，加快科技成果工程化和產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用，在增強(qiáng)發(fā)展后勁、形成經(jīng)濟(jì)發(fā)展新動能的同時，力爭在若干工程科技前沿領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)國際領(lǐng)先。在移動通信、超級計算、高速鐵路、新能源汽車、土木工程、航空工程以及空間與海洋等若干具有領(lǐng)先優(yōu)勢的領(lǐng)域，持續(xù)加強(qiáng)攻關(guān)力度，加大體系性突破，實現(xiàn)從局部領(lǐng)先向全面領(lǐng)先轉(zhuǎn)變，將“高峰”進(jìn)一步打造成“高原”。
（3）開辟賽道
把握未來產(chǎn)業(yè)變革方向，以重大技術(shù)突破和重大發(fā)展需求為導(dǎo)向，聚焦新一代信息技術(shù)、生物技術(shù)、新材料、新能源、儲能、新能源汽車、人工智能等新興領(lǐng)域，系統(tǒng)部署科技創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)化發(fā)展，開辟發(fā)展新領(lǐng)域、新賽道，著力打造一批具有核心競爭力、全球領(lǐng)先的新興技術(shù)群。
2 第二階段（2031—2040年），安全韌性，策源引領(lǐng)，體系煥新
2040年，我國工程科技體系創(chuàng)新水平將進(jìn)入世界創(chuàng)新型國家前列，構(gòu)建形成國際一流的創(chuàng)新生態(tài)，在面向國家戰(zhàn)略、關(guān)乎國家安全的重點(diǎn)領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)“領(lǐng)跑”，綠色化、低碳化發(fā)展模式廣泛建立，數(shù)字化普及、智能化技術(shù)深度應(yīng)用，推動經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展深度實現(xiàn)創(chuàng)新驅(qū)動，形成引領(lǐng)全球工程科技發(fā)展的中國學(xué)派，成為世界工程科技強(qiáng)國。
（1）安全韌性
在關(guān)系重大國家安全的領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)全球布局下的整體安全可控，核心技術(shù)自主供給與社會韌性保障能力達(dá)到強(qiáng)國水平，有力支撐國土安全、經(jīng)濟(jì)安全、社會安全、科技安全、信息安全、資源安全、生態(tài)安全、核安全，有效落實總體國家安全觀[25]。同時，數(shù)字經(jīng)濟(jì)時代對信息與電子領(lǐng)域的發(fā)展提出新要求，既要重視數(shù)據(jù)作為最重要的生產(chǎn)要素，同時也不能忽視數(shù)字經(jīng)濟(jì)發(fā)展對安全保障的需求。
（2）策源引領(lǐng)
強(qiáng)化國家戰(zhàn)略科技力量，形成跨學(xué)科、大縱深、開創(chuàng)性的研發(fā)模式，在人工智能、新能源技術(shù)、儲能技術(shù)、新材料、空間海洋、醫(yī)藥等領(lǐng)域加強(qiáng)重大原始創(chuàng)新，掌握一批“高值”技術(shù)，推出一批“領(lǐng)跑”技術(shù)，產(chǎn)出一批高附加值產(chǎn)品，培育一批世界性的龍頭企業(yè)，大大增強(qiáng)國際話語權(quán)和主導(dǎo)權(quán)，在更多領(lǐng)域引領(lǐng)世界工程科技發(fā)展，推動主要產(chǎn)業(yè)進(jìn)入全球價值鏈高端。
（3）體系煥新
在信息等領(lǐng)域大力發(fā)展“根技術(shù)”，不斷衍生新的技術(shù)簇，打造新的技術(shù)生態(tài)體系。在人工智能、數(shù)字孿生、綠色低碳等技術(shù)的驅(qū)動下，產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)不斷升級，產(chǎn)生新型基礎(chǔ)設(shè)施、新型制造體系、新型能源體系、新型農(nóng)業(yè)體系、新型醫(yī)療體系等面貌全新的技術(shù)體系和產(chǎn)業(yè)體系，極大釋放生產(chǎn)力，在新一輪全球科技與產(chǎn)業(yè)競爭中贏得戰(zhàn)略主動，并逐步塑造形成新型城市化社會、智慧社會，邁向美麗中國。
（三） 重點(diǎn)任務(wù)
結(jié)合信息化智能化、綠色化低碳化兩大趨勢，基于工程科技發(fā)展的總體架構(gòu)，九個方面的主要思路與重點(diǎn)任務(wù)如下。
1 力推信息科技，全面鑄造智慧社會信息基礎(chǔ)
未來，新一代信息技術(shù)將實現(xiàn)普惠化應(yīng)用，智能技術(shù)突破將驅(qū)動人類逐漸走向智慧社會。以強(qiáng)化信息技術(shù)保底能力、強(qiáng)化核心自主可控能力、強(qiáng)化未來技術(shù)引領(lǐng)能力、全面增強(qiáng)信息技術(shù)融合賦能能力為導(dǎo)向，面向信息電子全產(chǎn)業(yè)鏈進(jìn)行關(guān)鍵核心技術(shù)體系化布局，積極培育顛覆性技術(shù)、夯實共性基礎(chǔ)底座，加強(qiáng)萬物互聯(lián)的新型信息基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，統(tǒng)籌推進(jìn)網(wǎng)絡(luò)信息體系建設(shè)，加快提高大數(shù)據(jù)、計算技術(shù)與應(yīng)用軟件發(fā)展，大力推進(jìn)新一代人工智能技術(shù)突破，引領(lǐng)大數(shù)據(jù)智能、群體智能、自主智能發(fā)展，著力構(gòu)建自主安全可控的高端信息產(chǎn)業(yè)生態(tài)體系，充分發(fā)揮信息技術(shù)使能和人工智能賦能作用，推動新一代信息技術(shù)加速與各行業(yè)的融合，推進(jìn)數(shù)字產(chǎn)業(yè)化和產(chǎn)業(yè)數(shù)字化，逐步建立“智能+”的和諧發(fā)展模式，驅(qū)動經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展進(jìn)入新形態(tài)。
2 重塑能源體系，建設(shè)綠色永續(xù)低碳能源強(qiáng)國
能源與礦產(chǎn)資源是經(jīng)濟(jì)社會可持續(xù)發(fā)展的基本動力源與物質(zhì)基礎(chǔ)。需堅持“化石能源清潔化、清潔能源規(guī)模化、多種能源綜合化”以及礦產(chǎn)資源綠色化、精細(xì)化、智能化發(fā)展總思路，積極推進(jìn)能源技術(shù)革命，加快推進(jìn)煤炭、油氣等清潔高效開發(fā)利用技術(shù)，大力發(fā)展可再生能源與新型高效核電技術(shù)，突破氫能、儲能、智能電網(wǎng)等綜合能源技術(shù)，全面推進(jìn)礦產(chǎn)資源勘采基礎(chǔ)理論和關(guān)鍵技術(shù)突破，推進(jìn)能源結(jié)構(gòu)多元化，通過多能互補(bǔ)、供需互動、多流融合，促進(jìn)能源融合發(fā)展，構(gòu)建清潔、高效、安全、低碳的現(xiàn)代能源體系及礦產(chǎn)資源體系，確保能源與資源供給安全。堅持節(jié)能優(yōu)先、負(fù)碳能源技術(shù)兜底、高可靠性電力系統(tǒng)支撐，構(gòu)建完善碳減排技術(shù)體系，推動生產(chǎn)生活各領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)碳中和，支撐我國力爭在21世紀(jì)末實現(xiàn)綠色永續(xù)的低碳能源強(qiáng)國[22]。
3 革新產(chǎn)業(yè)科技，推進(jìn)現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)持續(xù)高值化發(fā)展
制造業(yè)是大國立國之本、強(qiáng)國之基。秉持高端、智能、綠色、低碳、循環(huán)發(fā)展總思路，以推動創(chuàng)新設(shè)計為靈魂，以強(qiáng)化產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)再造、共性前沿技術(shù)攻關(guān)為根基，建立先進(jìn)材料保障與自主創(chuàng)新發(fā)展體系，聚焦精密與超精密制造、增材制造、激光制造、極端制造、高品質(zhì)工業(yè)機(jī)器人等關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)，推進(jìn)重大技術(shù)裝備高端化。全面發(fā)展新一代信息技術(shù)驅(qū)動的先進(jìn)制造模式，突破關(guān)鍵智能技術(shù)和重大智能裝備，構(gòu)建數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化制造產(chǎn)業(yè)體系，推進(jìn)制造業(yè)智能升級。發(fā)展重大技術(shù)裝備節(jié)能、節(jié)材、降耗技術(shù)，重構(gòu)流程工業(yè)核心技術(shù)鏈和生態(tài)鏈、高端產(chǎn)品框架及裝備體系，建立資源能源綜合利用、循環(huán)利用技術(shù)及裝備體系，推動先進(jìn)適用的重大低碳技術(shù)攻關(guān)與推廣應(yīng)用，不斷增強(qiáng)我國制造業(yè)的全球競爭力。
4 建構(gòu)未來城市，打造智能安全基礎(chǔ)設(shè)施與服務(wù)
隨著城鎮(zhèn)化日益發(fā)展，未來城市將成為人類生活和文明建設(shè)的重要承載空間�；谝匀藶楸九c生態(tài)文明和諧、高度智慧和高度安全統(tǒng)一、中國特色與未來文化并重等需求，以綠色、生態(tài)、低碳、可持續(xù)、智慧化為出發(fā)點(diǎn)，強(qiáng)化尊重文脈傳承和地域特色的中國城市與建筑規(guī)劃設(shè)計，不斷完善智慧城市的系統(tǒng)架構(gòu)和技術(shù)體系，突破城市智能技術(shù)、城市低碳生態(tài)體系技術(shù)、適老型城市建設(shè)、城市整體安全、綠色低碳建筑等關(guān)鍵技術(shù)。發(fā)展高性能綠色可持續(xù)土木工程技術(shù)和智能基礎(chǔ)設(shè)施技術(shù)，建立智慧化、生態(tài)化和安全化的水利與水資源安全保障體系。發(fā)展高質(zhì)量綜合立體交通體系，推進(jìn)交通運(yùn)載工具安全、綠色、智能化設(shè)計，構(gòu)建智能、安全、綠色、共享的綜合交通運(yùn)輸系統(tǒng)格局，形成具有中國特色的新型城鎮(zhèn)化范式。
5 發(fā)展藍(lán)色經(jīng)濟(jì)，邁入空間與海洋探索利用新時代
空間與海洋是人類重要的戰(zhàn)略資源和共同財富，面向拓展生存和發(fā)展空間、建設(shè)信息社會、發(fā)展藍(lán)色經(jīng)濟(jì)、保障空間與海洋安全和戰(zhàn)略利益、打造人類空間與海洋命運(yùn)共同體的需求，聚力開展空間海洋前沿與關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)，加強(qiáng)跨領(lǐng)域技術(shù)融合創(chuàng)新。發(fā)展低成本進(jìn)出空間、有效利用地月空間和探索星際空間關(guān)鍵技術(shù)，大力提升空間信息與資源利用技術(shù)，推進(jìn)“空天地海”一體化信息網(wǎng)絡(luò)建設(shè)。面向深遠(yuǎn)海、大洋、極地探索利用，發(fā)展先進(jìn)自主海洋裝備和技術(shù)體系，推動海洋資源開發(fā)利用向綠色低碳、智能化、規(guī)�；a(chǎn)業(yè)化方向發(fā)展。搶占空間與海洋探索利用技術(shù)制高點(diǎn)，建立全球空間與海洋安全和治理保障技術(shù)體系，支撐我國深度參與空間與海洋問題國際治理和開放合作，推進(jìn)航天強(qiáng)國、海洋強(qiáng)國建設(shè)[26,27]。
6 提振農(nóng)業(yè)農(nóng)村產(chǎn)業(yè)，推進(jìn)農(nóng)業(yè)強(qiáng)國建設(shè)加快發(fā)展
農(nóng)業(yè)是人類的衣食之源、生存之本，是國民經(jīng)濟(jì)現(xiàn)代化發(fā)展的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，是生態(tài)安全和健康中國的基礎(chǔ)保障。面向保障國家糧食安全、全面推進(jìn)鄉(xiāng)村振興、加快建設(shè)農(nóng)業(yè)強(qiáng)國三大戰(zhàn)略需求，把發(fā)展農(nóng)業(yè)科技放在更加突出的位置，以大食物觀為指引，強(qiáng)化農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)研究、現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新和重大戰(zhàn)略產(chǎn)品自主創(chuàng)新，重構(gòu)新時代中國特色高質(zhì)量農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新體系。突破生物育種核心種質(zhì)和關(guān)鍵技術(shù)，實現(xiàn)種業(yè)科技振興；突破精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)關(guān)鍵技術(shù)和裝備，構(gòu)建智慧農(nóng)業(yè)科技體系；突破生態(tài)保育型綠色農(nóng)業(yè)關(guān)鍵技術(shù)，構(gòu)建生態(tài)安全的農(nóng)業(yè)技術(shù)體系；突破營養(yǎng)化安全型食品產(chǎn)業(yè)技術(shù)，構(gòu)建營養(yǎng)健康的農(nóng)業(yè)技術(shù)體系；加強(qiáng)鄉(xiāng)村實用技術(shù)集成創(chuàng)新與體系構(gòu)建，支撐鄉(xiāng)村五大振興。實現(xiàn)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技高水平自立自強(qiáng)，支撐農(nóng)業(yè)強(qiáng)國建設(shè)。
7 護(hù)佑全民健康，構(gòu)建人人可及的普惠醫(yī)療體系
維護(hù)人民健康、構(gòu)建健康社會是以人為本和社會主義現(xiàn)代化強(qiáng)國建設(shè)的重要標(biāo)志，是推進(jìn)人類可持續(xù)發(fā)展的本質(zhì)要求。要堅持主動健康與大健康理念，加強(qiáng)防治結(jié)合，推動醫(yī)學(xué)模式由疾病治療為主向預(yù)防干預(yù)為先轉(zhuǎn)變，全面推進(jìn)醫(yī)藥衛(wèi)生科技創(chuàng)新。以跨學(xué)科交叉融合為支撐，加速突破基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)理論瓶頸，重點(diǎn)圍繞生物醫(yī)藥及新藥研制、先進(jìn)診療、智能診斷與精準(zhǔn)醫(yī)療、修復(fù)與再生、認(rèn)知機(jī)理與腦科學(xué)、生物醫(yī)學(xué)工程等，提升原始創(chuàng)新能力、關(guān)鍵技術(shù)和診療裝備應(yīng)用水平；面向慢性病精準(zhǔn)防治技術(shù)體系、智能化傳染病監(jiān)測預(yù)警體系、中醫(yī)藥現(xiàn)代化體系，大力推進(jìn)體系創(chuàng)新；建立智能化、一體化的全民健康醫(yī)療衛(wèi)生服務(wù)體系，全方位提高我國醫(yī)藥衛(wèi)生水平和普惠大眾能力，推進(jìn)健康管理、公共衛(wèi)生、醫(yī)護(hù)醫(yī)養(yǎng)和醫(yī)療保障協(xié)同發(fā)展，支撐實現(xiàn)健康中國戰(zhàn)略目標(biāo)。
8 建設(shè)美麗中國，推進(jìn)人與自然和諧可持續(xù)發(fā)展
人與自然和諧共生、人與生態(tài)系統(tǒng)健康維系是人類可持續(xù)發(fā)展的基點(diǎn)，建設(shè)美麗中國、實現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)是國家貫徹新發(fā)展理念的戰(zhàn)略部署。面向氣候變化應(yīng)對、生態(tài)安全和綠色發(fā)展，加速推進(jìn)源頭預(yù)防，多污染物、跨介質(zhì)、跨區(qū)域多目標(biāo)協(xié)同防治、綜合管控與精準(zhǔn)治理等關(guān)鍵技術(shù)發(fā)展，大力推動生產(chǎn)過程清潔化與綠色化，大力推進(jìn)負(fù)碳技術(shù)攻關(guān)，推進(jìn)多層次資源高效循環(huán)利用技術(shù)體系創(chuàng)新，基于全域性視角發(fā)展生態(tài)系統(tǒng)整體保護(hù)、系統(tǒng)修復(fù)和綜合治理技術(shù)，逐步建立主動型、系統(tǒng)性、智能化、精細(xì)化的生態(tài)環(huán)境工程科技體系，從末端治理走向整體性保護(hù)，從污染防治向降碳、減污、擴(kuò)綠增長，全方位、全流程支撐環(huán)境生態(tài)保護(hù)、修復(fù)和可持續(xù)發(fā)展，廣泛促進(jìn)形成綠色生產(chǎn)生活方式，推進(jìn)全社會綠色化轉(zhuǎn)型。
9 構(gòu)筑平安中國，實現(xiàn)精準(zhǔn)高效長治久安
平安是人民幸福安康的基本要求。聚焦平安中國目標(biāo)，針對國家公共安全治理能力現(xiàn)代化重大需求，以預(yù)防、應(yīng)對和韌性為核心，推進(jìn)公共安全向風(fēng)險可控化、預(yù)測智能化、應(yīng)對高效化和保障一體化發(fā)展。面向自然災(zāi)害防御、事故災(zāi)難防范、重大疫情防控、社會治理等領(lǐng)域，將應(yīng)急管理與常態(tài)管理相結(jié)合，研究多災(zāi)種耦合機(jī)制和災(zāi)害鏈復(fù)雜演變機(jī)制，構(gòu)建具備全面感知、高效預(yù)測、智能決策和主動保障的公共安全綜合保障一體化平臺，構(gòu)筑全方位、立體化的公共安全網(wǎng)，提高突發(fā)事件精準(zhǔn)高效的應(yīng)對處置和救援能力，建設(shè)精準(zhǔn)感知、快速響應(yīng)與開放協(xié)同的社會治理體系[28]。全面提升公共安全管理能力，不斷增強(qiáng)人民群眾的平安質(zhì)感。
六 結(jié)語
面向2040年建設(shè)現(xiàn)代化強(qiáng)國目標(biāo)，面向人類社會可持續(xù)發(fā)展與安全健康發(fā)展要求，必須堅持創(chuàng)新在我國現(xiàn)代化建設(shè)全局中的核心地位，迎接新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革的機(jī)遇與挑戰(zhàn)，順應(yīng)科研范式變革態(tài)勢，構(gòu)建新型開放創(chuàng)新生態(tài)，構(gòu)建從基礎(chǔ)研究到工程應(yīng)用融合互動、高效協(xié)同的創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)。以“四個面向”為導(dǎo)向，開展工程科技發(fā)展頂層設(shè)計，聚焦大信息、大制造、大能源、大健康、大安全等領(lǐng)域開展戰(zhàn)略部署和策略創(chuàng)新，始終堅持筑牢實體經(jīng)濟(jì)根基，進(jìn)一步強(qiáng)化信息技術(shù)融合賦能，系統(tǒng)發(fā)力、科學(xué)謀劃實現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)，積極推動健康政策和健康發(fā)展范式轉(zhuǎn)移，健全以人為本、共享共治的社會治理體系，系統(tǒng)提升國家安全韌性。同時，面向未來科技大發(fā)展將引起的社會變革，樹立“邊發(fā)展，邊治理”的理念，面向人工智能、生命科學(xué)等前沿領(lǐng)域的科技倫理、信息安全等問題，將科技創(chuàng)新發(fā)展與政策支持、法律規(guī)定統(tǒng)籌謀劃，逐步完善保障技術(shù)良性發(fā)展的法律法規(guī)體系，追求新興技術(shù)與人類在“協(xié)同性、共生性、規(guī)范性、公平性”上的和諧統(tǒng)一，形成“以人為本，服務(wù)于人”的發(fā)展目標(biāo)，強(qiáng)化科技向善，不斷增強(qiáng)人類福祉。
利益沖突聲明
本文作者在此聲明彼此之間不存在任何利益沖突或財務(wù)沖突。
Received date:July 16, 2024; Revised date: September 5, 2024
Contacts: Zhou Xiaoji, E-mail: zh_xj@sina.com
Funding project:Chinese Academy of Engineering project “Research on the Development Strategy of China’s Engineering Science and Technology of the Next 20 Years” (2021-XBZD-13); National Natural Science Fund Project (L2124011, L2224056).
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基金
中國工程院咨詢項目“中國工程科技未來20年發(fā)展戰(zhàn)略研究”(2021-XBZD-13); 國家自然科學(xué)基金項目(L2224056)
