面向2035的信息與電子領(lǐng)域技術(shù)預(yù)見分析

許守任,安　達(dá),梁智昊

(中國電子科學(xué)研究院，北京　100041)

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綜述

面向2035的信息與電子領(lǐng)域技術(shù)預(yù)見分析

許守任,安達(dá),梁智昊

(中國電子科學(xué)研究院，北京100041)

本研究采用基于德爾菲法的技術(shù)預(yù)見研究，通過形成技術(shù)清單、設(shè)計(jì)評價(jià)指標(biāo)、開展問卷調(diào)研和統(tǒng)計(jì)分析，對信息與電子領(lǐng)域技術(shù)的重要性、實(shí)現(xiàn)時(shí)間、研發(fā)水平和制約因素進(jìn)行分析，提出面向2035年信息與電子領(lǐng)域工程科技的關(guān)鍵領(lǐng)域和重要技術(shù)，為開展面向未來的信息與電子領(lǐng)域技術(shù)發(fā)展戰(zhàn)略研究提供重要的參考。

信息與電子；技術(shù)預(yù)見；調(diào)查分析

0　引　言

技術(shù)預(yù)見(Technology Foresight)是“對科學(xué)、技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、環(huán)境和社會的遠(yuǎn)期未來進(jìn)行有步驟的探索過程,其目的是選定可能產(chǎn)生最大經(jīng)濟(jì)與社會效益的戰(zhàn)略研究領(lǐng)域和通用新技術(shù)”[1]。20世紀(jì)90年代以來，技術(shù)預(yù)見日益受到各國政府和學(xué)術(shù)界乃至社會公眾的廣泛關(guān)注，并在實(shí)踐中不斷完善和發(fā)展，在制定科技發(fā)展戰(zhàn)略、政策和規(guī)劃中的作用日益顯著[2]。技術(shù)預(yù)見包括德爾菲、文獻(xiàn)計(jì)量、情景分析等多種研究方法，其中德爾菲調(diào)查又稱專家規(guī)定程序調(diào)查法，是一種非見面形式的專家意見收集方法和“一種高效的、通過群體交流與溝通來解決復(fù)雜問題的方法”[4]，德爾菲方法具有匿名性、反饋性、收斂性和統(tǒng)計(jì)性等基本特征，通常以不記名的方式征詢專家對某類問題的看法。基于德爾菲法的技術(shù)預(yù)見調(diào)查廣泛應(yīng)用于各國的技術(shù)預(yù)見研究，逐漸成為科技中長期發(fā)展戰(zhàn)略研究的重要支撐[4]。

本文依托的“中國工程科技2035發(fā)展戰(zhàn)略研究”項(xiàng)目是由中國工程院和國家自然基金委共同資助的重大戰(zhàn)略咨詢項(xiàng)目，涵蓋信息與電子、先進(jìn)材料、能源與礦產(chǎn)等11個(gè)領(lǐng)域，以滿足經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展對工程科技的重大需求、促進(jìn)我國工程科技發(fā)展為出發(fā)點(diǎn)，對2035年我國工程科技發(fā)展戰(zhàn)略進(jìn)行系統(tǒng)謀劃。信息與電子領(lǐng)域課題的技術(shù)預(yù)見包括前期研究與愿景分析、備選技術(shù)清單形成、德爾菲調(diào)查以及集成分析論證四個(gè)階段。

1　技術(shù)預(yù)見調(diào)查過程

1.1形成技術(shù)項(xiàng)目清單

確定技術(shù)領(lǐng)域和備選技術(shù)清單是技術(shù)預(yù)見的第一步，本項(xiàng)目中形成信息與電子領(lǐng)域的備選技術(shù)清單包括劃分子領(lǐng)域、提出技術(shù)清單、篩選技術(shù)清單、確認(rèn)技術(shù)清單四個(gè)階段。經(jīng)過四階段的技術(shù)清單征集工作后，本研究的德爾菲問卷調(diào)查共設(shè)立9個(gè)子領(lǐng)域方向：①測量技術(shù)、②使能技術(shù)、③應(yīng)用光學(xué)、④感知技術(shù)、⑤通信與網(wǎng)絡(luò)、⑥賽博安全、⑦計(jì)算技術(shù)、⑧應(yīng)用軟件技術(shù)、⑨智能與控制技術(shù)，最終形成共51項(xiàng)備選技術(shù)，各子領(lǐng)域技術(shù)項(xiàng)分布如圖1所示(技術(shù)項(xiàng)因篇幅關(guān)系未全部列出)。

圖1　各子領(lǐng)域技術(shù)方向個(gè)數(shù)

1.2評價(jià)指標(biāo)體系設(shè)計(jì)

本研究的評價(jià)指標(biāo)體系包括：①技術(shù)重要性；②應(yīng)用重要性；③研發(fā)水平；④實(shí)現(xiàn)時(shí)間；⑤制約因素五個(gè)方面。問卷調(diào)查首先要求受調(diào)查者填寫對技術(shù)的熟悉程度，再對重要性等評價(jià)指標(biāo)做出判斷[5]，評價(jià)得分的統(tǒng)計(jì)結(jié)果經(jīng)過熟悉程度的加權(quán)計(jì)算可得到13單項(xiàng)指數(shù)和8個(gè)綜合性指數(shù)(其中重要性指數(shù)關(guān)系如圖2所示)。

圖2　重要性指數(shù)與綜合分析指數(shù)關(guān)系圖

1.3德爾菲調(diào)查過程

采用專家郵件調(diào)查、專家研討等形式開展技術(shù)預(yù)見調(diào)查。參與調(diào)查的專家由信息與電子領(lǐng)域的院士及專家推薦、國家自然基金委推薦等途徑構(gòu)成，主要來自政府、高校、科研院所以及企事業(yè)單位，有接近60%的專家表示很熟悉或熟悉相關(guān)領(lǐng)域。通過中國工程院網(wǎng)站調(diào)查系統(tǒng)和發(fā)放紙質(zhì)問卷兩個(gè)渠道開展調(diào)查，調(diào)查時(shí)間自2015年8月至11月，共邀請人數(shù)663人，填報(bào)人數(shù)210人，專家參與度為31.91%。共回收問卷1449份，平均每項(xiàng)技術(shù)約有29位專家作答。

2　技術(shù)預(yù)見調(diào)查結(jié)果分析

2.1技術(shù)重要性指數(shù)統(tǒng)計(jì)分析

首先進(jìn)行技術(shù)重要性指數(shù)分析，其中技術(shù)重要性包括：①核心性；②帶動性；③通用性高；④非連續(xù)性四個(gè)評價(jià)指標(biāo)。本研究基于調(diào)查統(tǒng)計(jì)結(jié)果，根據(jù)專家判斷剔除偏差項(xiàng)后得到指數(shù)統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果。分析發(fā)現(xiàn)核心性指數(shù)最高的是“Z級高性能計(jì)算技術(shù)”，其次是“智能機(jī)器人技術(shù)”；通用性指數(shù)最高的是“智能泛在網(wǎng)絡(luò)(SUN)技術(shù)”，其中計(jì)算技術(shù)子領(lǐng)域在前十項(xiàng)技術(shù)中占3項(xiàng)，表明該方向技術(shù)應(yīng)用范圍相對較廣泛、技術(shù)交叉性較強(qiáng)，是多行業(yè)共性技術(shù)；帶動性指數(shù)最高的技術(shù)項(xiàng)是“智能機(jī)器人技術(shù)”，明顯高于包括第二位在內(nèi)的其他技術(shù)方向；非連續(xù)性指數(shù)最高的是“新一代密碼技術(shù)”，其次為“量子計(jì)算技術(shù)”。技術(shù)重要性得分前5的技術(shù)項(xiàng)見表1所示。

表1　信息與電子領(lǐng)域技術(shù)重要性前5的技術(shù)方向

2.2應(yīng)用重要性分析

應(yīng)用重要性分析包括：①經(jīng)濟(jì)發(fā)展重要性；②社會發(fā)展重要性；③保障國家與國防安全重要性三個(gè)指標(biāo)。分析發(fā)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展重要性指數(shù)最高的是“網(wǎng)絡(luò)虛擬身份管理技術(shù)”，其次為“新型功能材料與器件”；社會發(fā)展重要性指數(shù)最高的是“環(huán)境和生態(tài)危害物質(zhì)檢測評估技術(shù)”，其次為“智能計(jì)算與智能化軟件”；保障國家與國防安全重要性指數(shù)方最高的是 “新一代網(wǎng)絡(luò)空間威脅感知技術(shù)”，其次是“目標(biāo)綜合識別技術(shù)”。根據(jù)分析結(jié)果可知，賽博安全是保障國家與國防安全重要性最高子領(lǐng)域，四項(xiàng)技術(shù)方向指數(shù)進(jìn)入前10。計(jì)算技術(shù)子領(lǐng)域的“Z級高性能計(jì)算技術(shù)”和智能與控制子領(lǐng)域的“智能機(jī)器人技術(shù)”在經(jīng)濟(jì)、社會、國防三個(gè)方面均處于重要地位(結(jié)果見表2所示)。

表2　信息與電子領(lǐng)域技術(shù)應(yīng)用重要性前5的技術(shù)方向

2.3信息與電子領(lǐng)域重要技術(shù)方向

綜合“技術(shù)重要性”和“應(yīng)用重要性”兩方面得到綜合重要性指數(shù)，據(jù)此提出信息與電子領(lǐng)域綜合重要性最高的技術(shù)方向。其中“Z級高性能計(jì)算技術(shù)”的技術(shù)重要性綜合指數(shù)最高，其次是“智能機(jī)器人技術(shù)”和“信息內(nèi)容的理解和研制技術(shù)”。

通過技術(shù)通用性指數(shù)、技術(shù)應(yīng)用重要性指數(shù)可以得出共性技術(shù)重要性指數(shù)，并提出信息與電子領(lǐng)域重要共性技術(shù)方向。其中共性技術(shù)重要性最高的是“大數(shù)據(jù)方法與技術(shù)”；通過技術(shù)非連續(xù)性指數(shù)、技術(shù)應(yīng)用重要性指數(shù)可得出重要的顛覆性技術(shù)，其中“新一代密碼技術(shù)”顛覆性指數(shù)最高。根據(jù)以上統(tǒng)計(jì)分析，本研究提出了信息與電子領(lǐng)域的重要技術(shù)方向，列出了前5位的重要關(guān)鍵技術(shù)、重要共性技術(shù)和重要顛覆性技術(shù)(具體技術(shù)項(xiàng)見表3所示)。

2.4實(shí)現(xiàn)時(shí)間分析

分析各技術(shù)項(xiàng)在世界范圍內(nèi)技術(shù)實(shí)現(xiàn)時(shí)間、中國范圍內(nèi)技術(shù)實(shí)現(xiàn)時(shí)間以及社會實(shí)現(xiàn)時(shí)間。信息與電子領(lǐng)域技術(shù)的預(yù)期實(shí)現(xiàn)時(shí)間(中國)集中在2022年到2031年，其中近一半的技術(shù)預(yù)期在2024年到2030年實(shí)現(xiàn)。技術(shù)實(shí)現(xiàn)時(shí)間(世界)集中在2022-2024年，其中2024年將有10項(xiàng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)，有兩項(xiàng)技術(shù)在2035年實(shí)現(xiàn)。調(diào)查的信息與電子領(lǐng)域51項(xiàng)技術(shù)國內(nèi)實(shí)現(xiàn)時(shí)間均晚于世界技術(shù)實(shí)現(xiàn)時(shí)間，差距在1-6年。其中“智能機(jī)器人技術(shù)”與世界水平差距相對較大，達(dá)到6年時(shí)間，“Z級高性能計(jì)算技術(shù)”與國際實(shí)現(xiàn)時(shí)間相差較小，相差2年。其余技術(shù)相差多為3-4年。

表3　信息與電子領(lǐng)域重要技術(shù)方向

圖3　技術(shù)項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)時(shí)間的差異

2.5技術(shù)發(fā)展水平與約束條件

根據(jù)受調(diào)查專家對各技術(shù)項(xiàng)的研發(fā)水平、技術(shù)領(lǐng)先國家、發(fā)展制約因素三個(gè)方面的評價(jià)，對信息與電子領(lǐng)域的技術(shù)發(fā)展水平與約束條件進(jìn)行分析。分析發(fā)現(xiàn)美國在信息與電子領(lǐng)域的所有子領(lǐng)域中都擁有絕對技術(shù)優(yōu)勢，其次為歐盟、日本和俄羅斯。本研究中的51項(xiàng)技術(shù)研發(fā)水平普遍較低，最高的“Z級高性能計(jì)算技術(shù)”指數(shù)為57.14。最低的“量子計(jì)算技術(shù)”研發(fā)指數(shù)為11.9，大部分的技術(shù)研發(fā)水平介于20-40之間。整體來看，人才與研發(fā)投入是信息與技術(shù)領(lǐng)域技術(shù)發(fā)展最主要制約因素。其次是研發(fā)投入，法律法規(guī)政策的限制影響較小。

3　信息與電子領(lǐng)域技術(shù)預(yù)見總體特征

根據(jù)對信息與電子領(lǐng)域各項(xiàng)技術(shù)調(diào)查統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果，歸納總結(jié)本領(lǐng)域所提出的技術(shù)發(fā)展方向和特點(diǎn)。從信息與電子領(lǐng)域的技術(shù)發(fā)展總體來看，其技術(shù)重要性，應(yīng)用重要性，實(shí)現(xiàn)時(shí)間，研發(fā)水平和制約因素等具有以下幾個(gè)特征：

(1)信息與電子領(lǐng)域是未來20年最重要的技術(shù)領(lǐng)域之一。相較于其他領(lǐng)域的技術(shù)預(yù)見分析結(jié)果，信息與電子領(lǐng)域所有單項(xiàng)技術(shù)重要性均高于平均水平，51項(xiàng)技術(shù)的平均核心性指數(shù)為76.5，高于全部領(lǐng)域的技術(shù)平均值。其中“Z級高性能計(jì)算技術(shù)”是所有領(lǐng)域中核心性最高的技術(shù)方向。通用性指數(shù)、帶動性指數(shù)和非連續(xù)性指數(shù)也均高于平均水平。

(2)保障國家國防安全重要性指數(shù)最高。除經(jīng)濟(jì)發(fā)展、社會發(fā)展安全重要性均高于平均水平外，安全重要性平均數(shù)達(dá)77.4，遠(yuǎn)高于整體平均，其中“新一代網(wǎng)絡(luò)空間威脅感知技術(shù)”得分高達(dá)98.97，是所有領(lǐng)域技術(shù)方向中最高的，充分說明信息與電子領(lǐng)域技術(shù)發(fā)展在國防安全方面的重要性。

(3)技術(shù)與應(yīng)用的綜合性指數(shù)較高，重要性和滲透性顯著。技術(shù)與應(yīng)用重要性綜合指數(shù)，以及技術(shù)與經(jīng)濟(jì)/社會/安全等所有的重要性綜合指數(shù)均較高。充分說明信息與電子領(lǐng)域技術(shù)在經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展中的滲透性和技術(shù)帶動性。“Z級高性能計(jì)算技術(shù)”和“智能機(jī)器人技術(shù)”是所有領(lǐng)域中技術(shù)與應(yīng)用重要性綜合指數(shù)最高的前兩項(xiàng)。

(4)信息與電子領(lǐng)域的技術(shù)研發(fā)水平低于國際水平，國內(nèi)實(shí)現(xiàn)時(shí)間均晚于世界時(shí)間。信息與電子領(lǐng)域總體研發(fā)水平略微高于總體平均水平，在所有工程科技領(lǐng)域中處于中等(研發(fā)指數(shù)為29)，技術(shù)方向?qū)崿F(xiàn)時(shí)間集中在2022年到2031年，其中近一半的技術(shù)預(yù)期在2024年到2030年實(shí)現(xiàn)。

4　結(jié)　語

本文基于德爾菲法對信息與電子領(lǐng)域技術(shù)方向開展預(yù)見分析，通過形成技術(shù)清單、問卷調(diào)研和統(tǒng)計(jì)分析，得出信息與電子領(lǐng)域51項(xiàng)技術(shù)的技術(shù)重要性、應(yīng)用重要性、實(shí)現(xiàn)時(shí)間和研發(fā)水平等指標(biāo)的評價(jià)，并提出了面向2035年信息與電子領(lǐng)域的重要技術(shù)、共性技術(shù)和顛覆性技術(shù)。基于本文調(diào)查統(tǒng)計(jì)結(jié)果，可根據(jù)研究需要進(jìn)一步開展相關(guān)性分析和戰(zhàn)略研究，將技術(shù)重要性與當(dāng)前我國技術(shù)水平、約束條件進(jìn)行綜合分析，可篩選出重要性高但技術(shù)水平較低、約束條件多的技術(shù)，重點(diǎn)研究其實(shí)現(xiàn)可能性、必要性和促進(jìn)措施等。

[1]Ben R Martin. Matching Social Needs and Technological Capabilities: Research Foresight and the Implications for Social Sciences (Paper presented at the OECD Workshop on Social Sciences and Innovation) [Z].Tokyo: United Nations University, 2000.

[2]Lin stone,H.A and Turoff,M. The Delphi Method-Techniques and App lications [M].New York:Addison-Wesley,2001:3.

[3]中國工程科技中長期發(fā)展戰(zhàn)略研究項(xiàng)目組，中國工程科技中長期發(fā)展戰(zhàn)略研究[M].中國科學(xué)技術(shù)出版社，2015.

[4]中國工程未來20年技術(shù)預(yù)見研究組，中國未來20年技術(shù)預(yù)見[M].科學(xué)出版社，2008.

[5]穆榮平等.中國未來20年技術(shù)預(yù)見德爾菲調(diào)查方法研究[J].科研管理,2016,27(1).

許守任(1979—),男，云南人，博士，工程師；E-mail:shouren@126.com

安達(dá)(1984—)，男，河南人，博士，工程師；

梁智昊(1985—)，女，黑龍江人，博士，工程師。

Research on Technology Foresight in the Field of Information and Electronics for 2035

XU Shou-ren, AN Da, LIANG Zhi-hao

(China Academy of Electronic and Information Technology, Beijing 100041, China)

This study implemented investigation using Delphi technology foresight analysis method through formatting the list of technologies, designing evaluation index systems and surveying, analyzed the importance, implementation time, the R & D level and restriction factor of key technologies in the field of information and electronic, proposed key areas and key technologies for 2035 Engineering Science and technology, provided important reference for the strategy research of information and electronic technology development for the future.

Information and Electronic; Technology Foresight; Investigation and Analysis

10.3969/j.issn.1673-5692.2016.04.006

2016-07-10

2016-08-10

中國工程院“中國工程科技2035發(fā)展戰(zhàn)略研究”信息領(lǐng)域課題

F299.2

A

1673-5692(2016)04-366-05