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生物技术与人工智能融合产生新兴生物安全风险

近年来,基因组和蛋白质组学等生物数据量呈指数级增长。人工智能在数据存储、管理、整合和分析等方面的出色表现使生物科技领域对其的需求激增,推动生物领域数字化、智能化转型。然而,生物技术与人工智能的深度融合给予无生物学专业背景的群体获取相关专业知识的机会,导致生物滥用的可能性大幅增长,人工智能生物技术正在加速冲出安全界限。新型生物/化学武器应运而生,或变革传统生物威胁形态及未来战争概念,引发更难预测、危害性更大的全球性生物灾难。一、人工智能与生物技术融合的潜在生物安全风险从预测蛋白质3D结构、破译分子数据、解读医学图像到探索并理解生命系统和生态系统,人工智能正在颠覆生命科学和生物工程研究、促进生物医学发现,开启数字生物学新时代。人工智能与生物技术不断融合、演进,加快技术创新,为人类健康带来诸多突破性贡献,如预测蛋白质结构、加快新药研发进程、提供更精确的医疗诊断、开发更个性化的治疗方案等,推动生物制药、医疗保健、农业生产、工业制造、新材料等领域的创新发展。
1月26日 下午 4:59
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国家颠覆性技术创新战略问题及对策研究

颠覆性创新的概念内涵已从原来的商业领域逐步上升到国家战略的高度,受到世界各国的高度关注。通过界定国家视角下的颠覆性技术创新概念与内涵,结合中国面临的时代背景、现实挑战和未来需求,从技术的选择和培育、颠覆性技术创新的“死亡之谷”以及环境和土壤的培育3个方面分析中国颠覆性技术创新面临的三大问题。在此基础上,围绕重大战略问题对典型国家颠覆性技术创新经验做法进行分析,提出对中国发展颠覆性技术创新的启示与对策建议。“颠覆性技术”(disruptive
2023年12月29日
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技经观察丨浅析美国网络生物安全风险报告及对我启示

近一年来,美国为应对愈加频繁和复杂的网络生物攻击,以及与俄罗斯、朝鲜间日趋紧张的网络空间对抗局面,将加强“网络生物安全”风险应对能力视为国家的重点关切之一。美国战略风险委员会(CSR)发布《网络生物安全关系:美国面临的主要风险和建议》报告,概述了网络安全与生物安全交叉领域的趋势和关键风险,并提出应对这些风险的高层级建议。本文基于美应对网络生物安全风险的现实背景,对上述报告进行全面解读并梳理相关风险的演变脉络,以供研究及决策参考。一、 美国加强网络生物安全应对的现实背景随着生物技术与信息技术的快速发展和融合,生物领域的研究和实践持续向数字化和网络化发展,使得网络安全与生物安全风险相互叠加、渗透,逐渐演变为机理复杂、范围广泛且具有跨生物性的网络生物安全风险。2023年6月,美国网络安全公司Recorded
2023年12月27日
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技经观察丨新型能源系统在提升军事能力方面发挥关键作用

军事能源在军事能力发展中扮演着至关重要的角色,随着武器装备性能不断增强,无人化、智能化水平持续提高,以及军事设施对于能源高效率、多元化、绿色化、抗打击、快速恢复等需求不断增加,发展新型的能源系统已成为提高军事能力的关键因素。近期,主要军事强国推进军用新能源技术的研发、部署和推广,重点包括:为无人武器装备开发更持久、更高效、更隐蔽的能源系统;在偏远地区部署新型能源系统,提升军队能源保障能力;利用新型能源系统增强军事设施抗打击能力和快速恢复能力等。一、化石能源系统在现代战争中存在一些短板,影响军事能力与行动效能主要军事强国现役的车辆、舰船、飞机等各类运输作战装备基本以石油等化石能源作为能量来源,这些国家在军用能源的生产、运输、储备等环节,以及在紧急情况下调整和分配能源资源等方面做了充足的准备,确保在可能发生的战争中维持军事行动的连贯性和效能,但是随着新技术的发展和战争形式的变化,化石能源系统依赖性和脆弱性等方面问题愈发突出。一方面,燃料运输是军队后勤系统的重要环节,尤其是在战区燃料运输需要投入大量的人力、物力和时间,容易成为军事行动的瓶颈。例如,在俄乌冲突中,俄军营级战斗群仅能携带5天用量的燃料,每3天就要进行燃料补给,后勤保障压力巨大。另一方面,燃料运输线路和储备站点成为潜在的军事目标,近年发生的冲突和战争中,无人机、无人艇等无人武器装备对于石油生产设施、运输管道或燃料储存设施的攻击事件频发,能源供应链的中断将削弱军队的运输能力和作战效能。在俄乌冲突中,俄军合成装甲部队的后勤通道就遭遇乌克兰战术小组袭扰,影响了俄军推进步伐。技术方面,化石能源系统能量转化率偏低、技术发展遇到瓶颈,难以满足未来战争武器装备的性能需求,而燃料电池、锂电池、智能微电网、军用太阳能、微型模块化反应堆等新能源技术赋予了武器装备新的军事能力,如使用氢燃料电池系统的无人水下潜航器可以在更深的水下工作,模块化太阳能系统可以为化石能源补给困难的偏远地区供能等。美国国防部于2022年2月发布的《竞争时代国防部技术愿景》中强调,美国需发展新能源技术确保美军在未来冲突中保持技术优势,并将太阳能、风能、生物基和地热技术、先进储能、电子发动机和电网集成等技术纳入美国国防部优先事项清单。二、新型能源系统带来的军事能力提升(一)提升武器装备性能新型能源系统赋予武器装备新的军事能力,体现在延长续航能力、提高机动性、降低热特征等方面。对于军用无人机、装甲车辆和其他电动装备而言,采用高效的能源系统可以显著延长武器装备的续航能力,增加适用范围或工作时长,减少频繁的补给或充电。在无人机方面,越来越多国家推出使用了氢燃料电池系统的无人机,提高无人机载荷和航时,如美国国防科技公司Zepher公司为美国陆军开发的远程和重型无人机,以色列Heven
2023年12月26日
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技经观察丨探索GenAI在生命科学领域的价值:从预测到创造

人工智能深度赋能生命科学与生物医药数字化、智能化转型,在解决人类生命健康问题方面取得了众多令人瞩目的研究成果。而近期以ChatGPT为代表的生成式人工智能(Generative
2023年12月22日
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技经观察丨特种机器人研究现状与趋势展望

今年以来,特种机器人技术领域蓬勃发展,各种创新型机器人问世,展现出巨大应用潜力和影响力,如用于火星探索的“超级蛇形机器人”、用于海洋监测和研究的“水母”机器人以及可以自毁的软体机器人等。同时,在人工智能技术赋能下,特种机器人功能更加强大。未来,特种机器人在太空探索、军事侦察、紧急救援等领域的应用将更为广泛,更好地满足各领域任务需求。一、特种机器人的定义与分类特种机器人,又称为专用服务机器人,属于服务机器人的一种。根据国际机器人联合会(International
2023年12月21日
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简析全球深海采矿发展现状及挑战

随着新能源产业的发展,各国对锂、镍、钴等关键矿产的需求日益增长,陆上资源供求矛盾突出,一些国家和国际矿业公司开始关注深海矿产资源的开采。近期,联合国国际海底管理局(ISA)在牙买加金斯敦举行会议,讨论制定深海采矿行业规则以及受理海底矿产开采企业提交的海底开采许可证申请,但遭到部分国家和环保组织的强烈反对。一方面,国际矿业公司认为深海矿产资源富含镍、钴、锰等关键矿产,可提供能源转型所需的矿产资源,开展大规模商业性深海采矿可确保矿产供应链稳定。另一方面,环保组织认为人类目前对海底生态系统的认知不足,贸然开展深海采矿可能会对海底生物多样性造成重大破坏。虽然各国对于深海采矿的态度存在分歧,但部分国家本着“先占先得”的原则已经开始“圈占”国际海底区域资源,深海采矿成为资源争夺战的新“战场”。一、深海采矿的发展现状(一)深海采矿的提出20世纪60年代,美国地质学家约翰·梅罗(John
2023年12月20日
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技经观察丨逻辑量子比特:实现量子纠错的有效路径

图源:QuEra主导本次研究的QuEra公司成立于2018年,由哈佛大学米哈伊尔·卢金(Mikhail
2023年12月18日
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技经观察丨小型无人机在俄乌冲突中的新型实战运用

俄乌冲突爆发以来,俄乌双方均投入使用了大量小型无人机,开辟了大规模、高频率的无人战场。小型无人机作为现代化战争的新生力量,在愈发频繁的部署与运用中逐渐衍生出超视距炮火制导、自杀式打击、单兵便携作战等多型新型实战应用场景。一、赋能地面主战平台超视距作战俄乌战场中,俄军调配“海鹰”-10/“海鹰”-30多功能侦察和火力校射无人机、“前哨”、“石榴”等多型小型无人机投入战场,协调T-90M坦克、T-80BVM坦克等地面主战武器进行高精度远程打击,将小型无人机纳入“侦察-打击”综合杀伤链的重要一环。以“海鹰”-10无人机为例,俄军使用“海鹰”-10识别乌军地面部队、主战坦克等潜在目标,随后通过无人机通信将目标类型、坐标信息等数据回传至战场指挥部完成快速任务分配。“海鹰”-10是圣彼得堡特种技术中心专门为俄军进行空中侦察、电子战、无线电信号探测、目标跟踪和监视等任务而研制,起飞重量15千克,作战半径120千米,飞行速度每小时130千米。该无人机得益于成本低廉、生产便捷、功能多元等优势,可完全充当坦克等主战平台进行超视距侦察和炮弹引导的“耳目”角色,使俄军炮兵的反应速度、射击精度和火力持续性大幅提升,有效支援了地面推进。
2023年12月15日
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技经观察丨印度能否成为下一个半导体制造中心

近年来,印度正迫切寻求发展半导体产业,希望紧随新一轮半导体发展潮流,成为新的“半导体制造中心”。印度政府正在通过补贴建厂、发动本土财团、对外合作三大举措发展半导体,并得到了美国的大力支持。应用材料、美光、AMD等知名企业都宣布在印度加大投入。但是,基于诸多现实条件来看,印度制造业基础偏差、外资营商环境不够友好,想要发展半导体制造业,未来仍面临艰难坎坷与长路漫漫。一、印度怀揣半导体梦想许久而制造基础有限(一)前期大量规划但无疾而终早在1962年,印度巴拉特电子公司就已经开始制造硅和锗晶体管。1976年,印度政府创建了国有企业——印度综合半导体有限公司(Semiconductor
2023年12月15日
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技经观察丨浅析类ChatGPT人工智能引发的数据安全问题

随着类ChatGPT人工智能技术的快速发展,大模型作为重要的技术方向已经在许多领域取得了显著的进展,如自然语言处理、搜索引擎、图像识别和智能办公软件等。然而,由此带来的数据安全问题也越来越受到关注,包括隐私保护、数据合规和模型评估等,这些问题已成为大模型进一步发展的关键问题之一。为了解决这些问题,各国正在积极研究和探索适用于人工智能大模型的数据安全保护技术和政策。一、类ChatGPT人工智能数据安全背景随着人工智能的快速发展,大模型作为人工智能技术的重要发展方向,已经在许多领域取得了显著的进展,如自然语言处理、搜索引擎、图像识别和智能办公软件等。其中,由深度学习驱动的大型语言模型(Large
2023年12月13日
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技经观察丨探究:前沿科技领域政策评估路径与策略——以美国“国家纳米计划”评估历程为例

纳米科学与技术属于基础类研究,该领域突破与发展,直接带动半导体、量子信息、mRNA、下一代能源等领域颠覆性创新。美国国家纳米计划始于2000年,至今美总统科技顾问委员会(President's
2023年12月13日
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2023年“星链”系统发展回顾

“星链”作为当今建设规模最大、服务能力最强、应用范围最广的商业低轨通信星座,正引领全球卫星互联网进入新的发展时代。2023年以来,SpaceX公司基于成熟的卫星制造、火箭发射以及天基通信能力,进一步扩大“星链”星座在轨规模,并通过卫星和地面系统升级等举措持续提升通信网络服务能力,加速抢占全球服务市场。截止2023年12月5日,“星链”已在65个国家实现落地应用,服务用户超200万,并在2023年一季度实现盈利,证明了卫星互联网商业模式的可行性。同时,SpaceX公司正在积极布局“星链”系统直连手机业务,为其实现天网地网融通,加速抢占全球天地一体通信服务市场奠定重要技术基础。此外,美军正基于“星链”成熟的通信能力构建综合能力更加强大的“星盾”国防专用星座,并将“星链”作为其与盟国开展联合作战的通信和信息共享平台。一、SpaceX公司持续扩大“星链”星座规模,不断升级优化“星链”系统通信服务能力SpaceX公司加速编织太空卫星网。2023年以来,SpaceX公司明显加快了“星链”的发射部署进程,由2022年平均每10.7天发射一批,缩短至5.8天发射一批。2023年1月至12月5日,美国SpaceX公司利用“猎鹰”-9号火箭完成58批“星链”发射任务,共计部署1870颗“星链”卫星。目前,“星链”星座在轨卫星规模达5144颗,占全球在轨卫星总量超55%,是人类有史以来规模最大的卫星星座。SpaceX公司推进“星链”卫星升级。自2023年2月以来,SpaceX公司开始部署微版“星链”v2.0卫星,开启二代卫星部署进程。与此前部署的v1.5卫星相比,微版v2.0卫星具有以下特点:一是重量更重,达到800千克,比v1.5卫星提升了约3倍。二是尺寸更大,微版v2.0卫星太阳翼两侧展开后整星宽度约30米,总面积达116平方米,是v1.5卫星的4倍以上。三是通信能力更强,微版v2.0是v1.5卫星通信能力的4倍。同时,根据SpaceX公司发布的信息显示,其于9月25日部署的21颗微版v2.0卫星上装载了下一代光学太空激光器,单条通信链路的数据传输能力预计达100Gbps,将大幅提升星座的星间通信能力。四是首次采用氩作为电推进系统燃料,推力比v1.5卫星提升2.4倍。该推进器由SpaceX工程师研发,是全球首款在轨运行的氩电推力器,并大幅降低了卫星在轨推进成本。微版v2.0“星链”卫星电推力器使用氩工质替代了v1.5卫星使用的氪工质,将工质采购成本由每千克3000-10000美元降至500-1500美元。
2023年12月12日
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技经观察丨美以俄激光武器研制取得突破,加速实战化部署

2023年11月,以色列国防军首次使用“铁束”激光武器系统摧毁从加沙发射的导弹。这是全球首次成功使用激光武器拦截导弹的实战案例,具有里程碑式意义。早在2022年,沙特阿拉伯首次使用“寂静狩猎者”车载激光武器系统,击落胡塞武装的13架无人机,这是激光武器在反无人机作战领域首次取得实战效果。与传统武器相比,激光武器可通过定向集中强激光束携带的巨大能量,对无人机、卫星以及导弹等目标实施有效干扰或摧毁,具有瞄准精度高、攻击速度快、转向灵敏度高、拦截距离远、作战效费比高以及抗干扰能力强等优点。目前,世界主要国家基于长期的技术攻关,已研发出多款激光武器,主要集中在陆基、海基和空基三大层面。展望未来,随着技术持续突破,激光武器有望走向太空,在反卫星与反导防御作战方面发挥重要作用。一、美以俄激光武器发展现状(一)美国积极推进激光武器研制速度,目前已实现多军种部署美国长期以来致力于激光武器的研发,已成功将激光武器应用于海、陆、空等领域。陆军方面,目前其“定向能机动近程防空系统”(M-SHORAD)已被安装在“斯特瑞克”A1型8×8装甲车。该系统功率50千瓦,可大幅提升美陆军近程防空作战能力,计划于2025年后大规模列装。同时,美陆军还正在推进“间接火力保护能力-高能激光”(HEL-IFPC)项目。该项目研制的激光武器功率250~300千瓦,光束威力足以摧毁巡航导弹,美陆军计划在2024年将其部署至作战部队。海军方面,激光武器项目包括“固体激光器技术成熟化”(SSL-TM);“增
2023年12月11日
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技经观察丨再生医学的技术发展与展望

再生医学代表着医学领域的范式转变,是近年来生物医疗产业发展中的热门领域之一,取得了诸多令人瞩目的进展,有望掀起“第三次医学革命”,受到世界各国的广泛关注。随着全球人口老龄化趋势加快,慢性病、癌症、神经退行性疾病发病率上升,疾病日益复杂化,对先进药物和医疗器械的需求大幅增长,再生医学将提供针对这些疾病的创新疗法,推动医疗行业发展和转型。一、再生医学概述再生医学包含组织工程、细胞移植、干细胞生物学、生物力学修复术、纳米技术、生物化学等不同学科知识。通过重建功能受损或失去的组织/器官,使其具备正常组织/器官的结构及功能,并有望通过替换受损组织或刺激身体自身的修复机制,促进体内受损组织和器官的再生,从而彻底改变对患者的治疗和护理。目前,再生医学的应用范围包括治疗癌症、神经系统和心血管疾病、伤口愈合、退化性遗传疾病等,有助于控制或治愈许多慢性、无法治疗或晚期的疾病,以及抗衰老。根据市场调研公司Fatpos
2023年12月9日
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技经观察丨无人艇进入实战部署阶段,美西方国家加快推进无人艇项目

无人艇是一种可以通过自主或者半自主方式在水面航行、并能够通过搭载各种任务载荷来执行指定任务及作业的水面舰船,具有响应速度快、研建成本低、安全性能高、生存能力强等诸多优点。近年来,美国、以色列以及土耳其等国持续加大在无人艇,尤其是军用无人艇领域的投入,旨在丰富海军作战手段、获取未来海战优势。2023年以来,随着俄乌冲突中无人艇频繁被使用,无人艇的实战效能进一步凸显,尤其是对主力舰艇的非对称优势凸显。在此背景下,世界主要国家加快推进无人艇研建部署,继续攻关无人艇自主协同、能源动力和跨域作战等方面的技术难题,推动其向集群化方向发展,以尽早实现主力作战。无人艇的发展将对现有海军装备体系与海上作战模式产生深刻影响,相关动向应持续关注。一、无人艇实战效能凸显,美西方国家加快部署无人艇(一)俄乌频繁使用无人艇发动袭击,无人艇首次被应用于大规模实战近年来,随着无人技术快速发展,无人艇实战化能力显现,尤其是2022年爆发的俄乌冲突,使无人艇实战效能进一步凸显。在冲突中,俄乌双方频繁使用自杀式无人艇对敌方舰艇、港口、桥梁等重要设施发动突袭,产生一定的非对称作战效果。2023年以来,俄乌双方继续进行无人艇实战化部署。乌克兰方面,其无人艇分别于3月、5月、6月、7月、8月对俄军发起多次突袭。其中,在5月的袭击行动中,乌军3艘无人艇对俄海军“伊万·库尔斯”号(RFS
2023年12月5日
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技经观察丨欧洲国防工业如何“拼”出未来?

2024年美大选将至,在共和党内支持率遥遥领先的特朗普再度执政可能性很高。若特朗普重返白宫,或将重拾对盟友激进政策,停止援助乌克兰。届时,欧洲防务对美依赖的被动性将再次凸显。反观欧洲当前状况,国防开支大幅增长的同时,内部却愈加支离破碎且高度政治化。这种局面之下,欧洲国防工业将如何“拼”出未来?一、欧洲国防开支出现大幅增长,战略自主意识愈加强烈近两年,俄乌冲突导致欧洲安全环境发生剧变,欧洲主要国家对安全和防务的关注程度不断提高,国防政策呈现冷战以来的最大调整。2022年,欧洲国防开支较2021年增加13%,这是自冷战结束以来的最快速度。根据斯德哥尔摩研究所数据,2022年,立陶宛增加27%;芬兰军费暴增36%;瑞典增加12%。高增长的势头仍将持续。2022年,北约再次要求各成员国加大国防开支,至少达到GDP的2%,首次得到欧洲国家积极回应。2023年,德国出台首份《国家安全战略》明确将国防预算增加至GDP的2%,预计到明年,德国国防开支将超过800亿欧元,几乎是2019年的两倍。法国2024年至2030年国防预算总额将增至4000亿欧元,比2019-2025年增加40%。丹麦计划2024年军事开支69亿克朗,2033年增加至192亿克朗(约合26亿欧元)。波兰等北约东翼成员国行动更加激进。根据德国经济智库经济研究所(IFO)数据,波兰2023年国防支出将达317亿欧元,超出GDP的2%约169亿欧元,达到GDP的4.3%。欧盟作为欧洲大陆目前规模较大的区域性组织,一直力促成员国增强国防事务合作。美国前总统特朗普上任后奉行的“美国优先”原则,强烈刺激了欧盟战略自主意识的觉醒。2017年,欧盟成立欧洲防务基金,增强欧盟的国防技术基础,减少对非欧洲来源的依赖。欧盟还启动了加强防务合作的框架“永久性结构化合作”(PESCO),明确加强欧洲国防工业能力。俄乌冲突后,欧洲更加关注防务自主。2022年3月11日通过《凡尔赛宣言》,强调战略自主重要性,增强欧洲防务能力。10天后,欧盟又紧急通过酝酿多年的《安全与防务战略指南针》。呼吁加强欧盟成员国之间的政治和军事伙伴关系,增加国防开支,促进技术创新。当前,北约也是欧洲国家之间以及与北美进行国防技术和工业合作的重要平台。2023年1月,北约和欧盟签署合作联合宣言,旨在加强欧洲集体防御,应对共同的安全威胁。这是继2016年和2018年之后的第三份北约-欧盟合作联合宣言。2023年第54届巴黎航展上,欧洲国家展出诸多新型武器装备。法国展示了一款自主研制的新一代察打一体无人机Aarok。在期间举办的安全论坛上,法国总统埃马纽埃尔·马克龙呼吁欧洲发展独立的国防技术和工业基础,“在欧洲层面部署完全主权的设备”,减少对美国的安全依赖。二、六大因素掣肘,欧洲国防工业发展前景迷雾重重尽管欧盟一直在努力,但欧洲在战略自主方面一直没有取得足够进展,欧洲国防工业面临诸多掣肘因素是重要原因。制约因素一:美国强烈反对,将对欧洲防务自主产生重要影响。无论从政治,还是经济上,美国都极力反对欧洲fan购物自主。政治上,美提防欧洲脱离掌控。经济上,美将欧洲作为重要国防客户。这种情势下,购买美国武器已成为目前欧洲大陆加强防务的主流模式,也是欧洲获得美安全保障必须付出的代价。波兰总理马特乌什·莫拉维茨基称与美联盟是波兰“安全的绝对基础”。为牢牢掌控欧洲,美在不断敦促欧洲提高国防开支的同时,采取各种措施确保欧洲将增加的预算用于购买美国武器。一方面,强力施压。2019年,在欧洲防务基金及欧盟“永久结构性合作”(PESCO)拟议采购计划草案后,美国防部采购主管艾伦·洛德(Ellen
2023年12月4日
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技经观察丨美关键技术评估框架报告解析

10月24日,美国科学基金会(NSF)发布《保障美国的未来:关键技术评估框架》(Securing
2023年12月1日
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技经观察丨把握数字时代人才发展新逻辑

当前,以人工智能为代表的前沿技术正在引发经济社会变革。这场变革,既是对传统产业价值链和生态链的深度重塑,又是一场新业态的重生。经济社会运行方式向数字化、智能化、绿色化调整,社会人才供需体系面临深度重塑。加大STEM(科学、技术、工程、数学)人才培养,建设新型人才体系,将是迎接变革、主导未来经济社会运行的重要抓手。一、AI等前沿技术重塑工作流程,重塑产业生态,深刻影响经济社会运行方式,人才需求发生结构性变化大数据、生成式AI等技术的引入,极大增强生产工具能力,将人力从简单繁复的劳动中释放出来。好处是,人类可以从事更具价值、更有兴趣的工作,坏处则是现有劳动力结构受到冲击。一是社会劳动生产率极大提高。高盛银行预计,人工智能可在十年内让全球产出增加7%,即提高约7万亿美元。埃森哲(Accenture)与Frontier
2023年11月29日
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技经观察丨美太空军发布《太空域感知》条令

太空域感知能力是美国太空安全政策的基石,也是美国“天权”建设的五项核心能力之一。2023年11月,美太空军训练与战备司令部(STARCOM)发布太空条令出版物3-100《太空域感知》。该条令是美太空军首份战术级条令,阐明了太空域的重要作用,介绍了美太空军建立和维护太空域感知的方法,以及相关组织机构在太空域行动中的责任。一、战略要务条令认为,当前太空环境正在变得更加复杂。一方面,国家、商业公司以及学术机构部署的大量航天器导致太空在轨物体数量呈指数级增长。例如,SpaceX公司的巨型星座已在轨部署上千颗卫星。另一方面,近年来由于在轨碰撞事件和反卫星试验造成了在轨碎片的产生。例如,2009年美国“铱星”33与俄罗斯报废的“宇宙”-2251卫星发生的相撞事件。在轨碎片数量的增加对太空环境和在轨航天器带来更多危险。根据Track网站数据显示,截至2023年7月,全球在轨有效载荷数量约8400个,在轨其他物体数量约44900个。为此,美国不仅应了解在轨物体和航天器的实时位置,更要知道这些物体的运动轨迹、所有者以及潜在意图。地球轨道上被跟踪物体的历史数据在开展太空行动的背景下,电磁频谱和网络空间领域越来越拥挤,竞争越来越激烈。作为国际太空架构的一部分,地面能力、节点和资产的数量也在迅速增加。对此,美太空军应保持对这些活动、相关节点和资产的了解能力,帮助理解太空领域和提升太空行动安全性。美太空军应能监测、跟踪、表征、辨别和保持对较暗、较远或难以观察物体的监控能力。同时,面对不断增加的太空物体,美太空军应具备快速识别和应对危险的能力,并提升收集、传输、储存和分析事关战术层面观测数据的能力。与传统的太空态势感知(SSA)侧重于对太空物体的监管不同,太空域感知(SDA)注重融合所有的情报,以全面了解太空事件、威胁、活动、条件等系统环境,为军事力量的规划、整合、执行和评估提供支持。在太空行动环境方面。太空域感知为“守护者”绘制了太空作战环境图,以对威胁实施有效的攻防行动。“守护者”作为联合部队的一部分,应维护太空领域的完整性、完备性以及响应能力,并识别、描述和减轻太空领域的风险。目前,太空行动环境正面临诸多风险:一是自然太空环境风险。自然环境会对太空领域以及太空系统和作战人员产生影响。联合出版物3-59《气象和海洋作业》将太空环境定义为“受电磁辐射、带电粒子、电场和磁场等物理影响的空间领域区域,包括地球电离层和磁层、行星际空间和太阳大气层”。太空环境中存在的微流星、小行星和彗星等自然物体均可能对太空活动带来风险。2013年,俄罗斯的车里雅宾斯克发生小行星撞击事件,造成7200多栋建筑损坏,近1500人受伤。太阳活动也会对太空环境造成影响,由其引发的太阳风暴会引起地球磁层、电离层、中高层大气等地球空间环境的强烈扰动。2022年2月,SpaceX公司发射的49颗“星链”卫星受地球磁暴影响,其中40颗卫星未能达到预定轨道高度,再入大气层坠毁。此外,雷暴、暴雨、冰雹、飓风等天气活动也会对地基太空系统造成影响,包括卫星通信中断、地面基础设施损毁等。因此,收集和利用关于自然环境状况的信息是太空域感知的重要组成部分,有助于对航天器异常现象的解决、恢复和评估。美国防部、商务部、NASA以及其他民间、学术和国际合作伙伴运营的天基和地基系统均对太空自然环境具有观测能力。综合利用太空环境信息有助于全面了解战场,并实现对作战空间条件的预测。二是碎片风险。太空碎片的来源包括航天发射、在轨航天器寿命到期、反卫星试验与行动等。目前,美太空军正在对可跟踪的轨道物体进行交会预测,并向航天器所有者或操作者告知可能发生的碰撞事件。二是进攻性太空作战风险。太空域感知通过融合来自太空传感器、导弹预警系统、情报等信息,及时为指挥官提供告警信息,帮助其调整战略战术,以应对来自对手的威胁。美太空军面对的进攻性威胁包括:一是电磁作战。太空系统会面临对手的电磁攻击,对通信链路造成欺骗、干扰等挑战。同时,太空系统还面临来自对手的激光、高能微波和电磁脉冲等定向能武器威胁,对航天器组件、电子设备造成损害。二是网络空间。网络技术对地面段、空间段以及链路段均可开展有效攻击,通过开展数据流量监控、虚假数据插入等方式,实现情报收集和信息破坏,且手段隐蔽难以溯源。三是天基武器。对手具备的尖端在轨技术可成为轨道作战武器,包括在轨检查或维修、反卫星武器、机械臂抓取等。四是直升式反卫星导弹。太空系统容易受直升式反卫武器的攻击,且多国已掌握该技术。因此,提升告警能力和速度是应对此项威胁的重要手段。五是地面攻击。太空地面系统分布广、设施复杂,易受导弹等小型武器的威胁。六是高空核爆。拥有核武器和远程导弹的国家具有在高空引爆核弹头的能力,并将对所有国家的太空系统产生深远影响。
2023年11月27日
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技经观察丨美空军发布首个《任务式指挥》条令,提升作战灵活性、响应性和主动性

2023年8月,美空军发布《空军条令出版物1-1:任务式指挥》(AFDP
2023年11月24日
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技经观察丨高温超导材料的前沿研究和未来展望

2023年以来,美国、韩国研究人员先后宣称发现室温超导材料,虽然被各国研究机构证伪或验证样品超导现象无法复现,其最终结果仍存较大争议,但引发了全球对室温超导材料的关注。室温超导材料属于高温超导材料的一部分,其临界温度可达到室温,可有效降低应用成本,具备真正的应用价值。高温超导材料的潜在应用广泛,一旦材料制备技术取得突破,实现材料规模化量产或商业化应用,将对电力传输、消费电子、量子计算等领域产生颠覆性影响。各国研究人员针对高温超导材料进行了广泛的研究,尽管已经验证并量产了多种超导材料,但要将超导材料应用于室温条件仍颇具挑战,因此高温超导材料依然是未来材料领域的研究热点之一。一、高温超导材料的分类高温超导材料是具有相对较高临界温度(通常高于40K)、可以在液氮温度(77K)下实现超导状态的材料,一直是超导材料领域研究的前沿。在1986年之前,超导材料Tc提升幅度不大,仅由汞的4.2K提高到Nb3Ge的23.2K。高温超导材料主要包括Bi系超导材料(BSCCO)、Y系超导材料(YBCO)、铁基超导材料、MgB2等。目前,占据超导材料市场90%份额的是NbTi和Nb3Sn,而高温超导材料普遍处于应用示范和研发阶段。(一)Bi系超导材料1975年,Wilmington等人发现了超导氧化物BaPb1-xBixO3,其Tc为13K,明显高于此前任何不含过渡元素的超导体。目前应用较多的Bi系高温超导材料的分子式为Bi2Sr2Can-1CunO2n+4,其中常见的超导相有Bi2Sr2CuO6+y(Bi-2201)、Bi2Sr2CaCu2O8+y(Bi-2212)和Bi2Sr2Ca2Cu3O10+y(Bi-2223)三种。Bi系超导材料的主要采用粉末管装法(PIT)制备,需要使用大量的银及银合金,增加了制备成本,且在外加磁场下载流能力急剧下降,限制了其在工业中的应用。美国超导、中国西部超导等企业均可批量生长千米级长带材。(二)Y系超导材料Y系超导材料的分子式为ReBa2Cu3O7-δ(Re表示Y、La、Nd、Sm、Eu、Gd、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu等元素),其中常见的超导相有YBa2Cu3O7-δ(Y-123)、YBa4Cu3O8.5+δ(Y-143)、YBa6Cu3O10-δ(Y-163)等。Y系超导材料的制备工艺一般采用薄膜工艺,仅使用镍合金或不锈钢,降低了制备成本,且在高磁场下仍可保持高载流能力,可用于研制高场磁体。各国均投入了大量人力物力开发Y系超导带材的制备工艺技术,近年来我国企业的Y系超导材料制备技术取得快速提升,目前已进入世界先进行列。(三)铁基超导材料2006年,日本的Hosono研究团队发现LaOFeP材料具备超导性,材料Tc约为4K。2008年,Hosono团队在LaFeAsO1-xFx中采用氧位的氟掺杂方式替换氧原子,将材料Tc提高到26K。铁基超导体晶体结构(基于FeAs)主要分为“1111”体系(如LaFeAsO)、“122”体系(如BaFe2As2)、“111”体系(如LiFeAs)、“11”体系(如FeSe)等。铁基超导体具有高临界温度(Tc>55K)、高临界电流密度(Jc>105A/cm2)以及各向异性较小等特点,或将用于核聚变、核磁共振、超导储能等领域。(四)MgB2超导材料2001年,日本研究人员Nagamatsu和Muranaka发现二元材料二硼化镁(MgB2)在39K时表现出超导性,突破了BCS理论的极限。MgB2是具有六方型晶体结构的金属间化合物,结构简单且制备成本低,各向异性小于Bi系和Y系超导材料,可采用低成本的PIT法制备,或将在电、磁、热等方面具有应用潜力。二、主要国家研究现状目前,超导材料的研究主要围绕4个方面进行:新超导材料的发现及材料性质表征;超导机理研究;超导体的宏观量子相干特性研究;超导材料的应用研究。美国、欧洲、中国、日本等主要国家在超导材料研究领域投入较大,主要国家间的技术竞争日趋激烈。(一)美国美国在高温超导材料研究领域处于领先地位。美国超导材料研究主要集中在麻省理工学院、普林斯顿大学、劳伦斯·伯克利国家实验室等高校和研究机构以及部分科技型企业。2022年3月,美国普林斯顿大学等离子体物理实验室通过将铌和锡经特殊方式加热开发出新型超导体,将其用于托卡马克聚变装置可提高超导线电流容量。2023年1月,美国麻省理工学院发现一种利用电脉冲在“魔角”(“magic-angle”)石墨烯中“打开”和“关闭”超导性的新方法,可用于制造神经形态设备的超快、高能效超导晶体管。2023年3月7日,在美国物理学会年会上,美国罗切斯特大学物理学家兰加·迪亚斯(Ranga
2023年11月23日
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美国《北极地区国家战略实施计划》编译

2023年10月23日,拜登政府发布《北极地区国家战略实施计划》(NSARIP)。本计划是美国2022年发布的《北极地区国家战略》(NSAR)的详细实施方案,进一步落实了美国联邦政府各部门和机构的30多个战略目标和200多项具体行动。NSARIP遵循NSAR提出的安全、环境保护、可持续经济发展和国际合作与治理四大支柱,并为每个战略目标指定了牵头机构、支持机构、潜在合作伙伴、时间任务表和进度衡量标准等。现将报告编译如下,文末获取翻译全文方式。一、安全:提升北极活动力能力战略目标1:增进对北极作业环境的了解加强对北极地区环境的了解有助于为实施决策提供信息,以应对该地区不断变化的环境。为此,将从以下三方面着手布局。一是投资现代化传感技术,以探测和跟踪潜在海上、空中威胁。该项工作由国防部牵头进行,国土安全部、国家海洋和大气管理局、能源部等部门共同参与,主要措施包括:加强与北极盟友数据共享与军事安全演习、投资49已加元与加拿大共同提升北美防空司令部现代化能力、评估北极地区海底传感器部署数量;升级现有天气观测站设备、建立新天气观测站等。二是通过提升北极环境观测、建模和数据分析能力,增强对作战环境的了解。该项工作由国防部牵头进行,国家海洋和大气管理局、美国海岸警卫队、国家科学基金会等部门共同参与,主要措施包括:开发环境监测评估工具以及基于统一预报系统的基础设施、投资更新环境噪声数据库、开发实时电离层模型实时预测北极环境变化等。三是提升北极定位、导航和授时(PNT)能力。该项工作由国防部、美国航空航天局、国土安全部、联邦通信委员会共同主导,主要措施包括:与欧洲“伽利略”、日本“准天顶”等卫星导航系统更好地结合、与商业航天工业伙伴合作实现北极地区宽带通信。四是加强北极海冰预测能力。该项工作由美国国家海洋和大气管理局牵头进行,国土安全部、国防部等部门共同参与,主要措施包括:建立海冰预测模型、发展基于浮标的海冰监测技术和下一代卫星观测设备等。战略目标2:加强北极军事存在维持北极军事存在可实现国土防御、全球军事力量投送以及战略威慑等目标。为此,将从以下两方面着手布局。一是通过加强北极联合演训以及部署军事力量,加强对北极作战环境的熟悉程度。该项工作由国防部和国土安全部牵头进行,国家海洋和大气管理局、能源部等部门共同参与,主要措施包括:继续强化与盟友的“北极边缘”(Arctic
2023年11月21日
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技经观察丨“核”心竞争——深空探索未来可期

当前,全球太空探索进入大发展时代,飞得更快、飞得更远成为航天大国追求的更高目标。核动力火箭具有功率高、比冲大、工作时间长等特点,十分契合深空探索、深空运输等任务需求,是未来太空运输技术发展的重要方向之一。NASA副首席技术官大卫·施泰茨曾表示,为实现人类火星任务,美国应创建国家太空核推进实验室,开发太空核推进这一将改变太空旅行游戏规则的关键技术。一、太空核推进技术将为深空探索带来新动力目前,全球运载火箭主要依靠化学燃料提供动力,但化学火箭比冲较低,约为500秒,并已接近极限,很难满足未来深空探测和太空运输所需的长距离和长时间飞行需求。同时,化学火箭需要携带燃烧剂和氧化剂两种推进剂组元,自身发射重量较大,发射成本高。
2023年8月22日
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北约预测未来20年科技趋势,强调物理域、生物域与信息域协同融合

2023年3月,北约科技组织发布《科学技术趋势2023—2043:贯通物理域、生物域和信息域》报告,对未来20年将影响世界的新兴和颠覆性技术进行识别与预测,包括:数据技术、人工智能、机器人与自治系统、空间技术、高超音速技术、量子技术、生物与人类增强技术、材料与先进制造、能源与推进技术、电子与电磁技术。北约科技组织认为,未来科技发展将呈现智能化、互联化、分布式、数字化四大关键特征,同时各技术间的协同融合将带来真正的颠覆性影响。2023年3月22日,北约科技组织发布题为“科学技术趋势2023—2043:贯通物理域、生物域和信息域”的预测报告,在综合考量新冠疫情、俄乌冲突、气候变化等复杂国际形势的基础上对2020年发布的预测报告进行了更新,帮助军事和民用领域的决策者了解新兴和颠覆性技术,特别是这些技术未来将如何发展及其对北约活动的影响。一未来科技发展呈现四大特征北约科技组织认为,未来20年的科技发展将呈现四大关键特征,这将定义军事技术的发展方向。1.
2023年8月19日
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技经观察丨人工智能生成技术的深度伪造风险与应对

深度伪造(Deepfake)是一种合成媒体形式,它使用人工智能来创建看似真实的视频或图像。目前,深度伪造技术已被用于影视制作等各种场景,但同时引发了人们对其可能被滥用于恶意目的的担忧,如传播错误信息和操纵舆论。2022年以来,随着ChatGPT、文心一言等生成式人工智能模型的不断进步和趋于成熟,人工智能技术引发强烈关注。目前,人工智能生成的虚假音视频已经能够达到以假乱真的地步,成功实施的欺骗案例日渐增多。面对这一情形,各国已从立法、技术手段加以应对。但是,深度伪造与反深度伪造仍将是“猫追老鼠”的长期博弈,人工智能技术持续进步产生的深度伪造风险将与日俱增,需要持续关注与应对。一、生成式人工智能模型展现出惊人能力,或扩大深度伪造的风险深度伪造这一概念最早出现在2016年,一开始专指基于深度学习的人像合成技术,现在这一概念已经扩展到视频伪造、声音伪造、文本伪造和微表情合成等多模态合成技术。
2023年7月19日
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技经观察丨从拜登政府政策看:美前沿科技领域人才培养的最新实践

在新兴技术竞争日趋激烈,全球产业链、供应链加速重塑的时代背景下,各国正面临着新的人才挑战。美国作为全球创新策源地之一,前沿技术领域人才是其保持全球技术领先的关键。美国为适用前沿技术研究与创新发展需要,不断探索新型人才培养路径,形成诸多有益探索和创新实践。本文从顶层设计、生态体系、实践路径等不同维度分析拜登政府执政以来如何培养前沿技术领域新型人才,以期带来新的思考和启示。一、美国前沿技术人才呈现新需求、出现新挑战在新兴和关键技术不断突破的当下,前沿技术人才成为大国竞争的战略资源,引发人才供需出现新变化。美白宫科技政策办公室曾表示,美国教育与科技体系已面临时代性抉择:“
2023年7月18日
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技经观察丨生物武器威胁的演变与全球生物安全治理的探索

生命科学的飞速发展不断革新人们对生物系统的认知和利用方式,生物技术革命在产生巨大社会效益和经济效益的同时,也存在被滥用于开发生物武器等恶意目的可能性。当前,地缘政治形势的紧张化和军备控制在行动上的差距及不充分使得《生物武器公约》的管制力面临前所未有的严峻考验,全球范围内的潜在生物武器威胁持续增加。本文概述了当前国际社会面临的广泛生物安全风险,以及全球生物架构存在的问题,以期展开对更综合性、更多层次的应对策略的思考和探索。一、生物安全及生物武器威胁不容忽视新冠病毒对全球造成的破坏性影响凸显了当前国际社会在应对高后果生物事件方面的脆弱性。全球化与环境退化的趋势加剧,使大流行病暴发的频率增加;不稳定的国际环境和武装冲突关系使一些国家保留和使用生物武器的意愿增强,严重威胁国际安全及全球和平与稳定。核威胁倡议组织(NTI)与约翰·霍普金斯大学卫生安全中心提出“全球灾难性生物风险事件”(GCBRs)一词,并将其定义为:可能对人类文明造成严重破坏或危及人类长期生存的大规模生物事件,包括自然气候变化、传染病暴发、病原体意外释放以及核战争、生物毒剂等人为生物事件。隐孢子虫、脑炎病毒等目前尚无特异性药物的生物威胁类型更容易被人为滥用,从而导致更具破坏性的全球灾难性生物风险。这种破坏性的影响吸引着恶意行为者将发展和持有生物武器作为实现政治、经济等目的的手段[1]。2023年4月,英国布拉德福德大学武器专家迈克尔·克劳利博士在军备控制官网发表《迷失在鸿沟中:生物毒素和生物调节剂武器》报告,表示国家部队、武装反对团体、恐怖主义和犯罪组织广泛寻求使用各种有毒化学品作为简易武器[2]。6月,驻守第聂伯河下游的俄军内部暴发霍乱,导致数人死亡,整个沿线部队因霍乱失去作战能力,引发了全球的关注和猜测。生物技术的进步以及与人工智能的融合发展进一步提高了操纵生物系统的能力,尤其是ChatGPT等生成式人工智能的成果为生物武器的研制提供了更广泛的可能性和可及性。部分恶意分子极有可能制造出针对神经系统等关键生理代谢通路设计的定向药物武器,或是制备出比自然存在的病原体更具毒性和传播性的合成病原体。例如,美国合作制药公司(Collaborations
2023年7月17日
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技经观察丨从前沿技术入手,破解AI能源资源困局

当前,以人工智能为代表的前沿技术加速向各行各业渗透,成为新征程上经济发展的助推器。自去年底ChatGPT推出后,其强大功能引发一场人工智能(AI)推广和应用的热潮,全球众多机构相继推出类似产品。由此引发的高能耗问题也随之引起热议。若要解决能耗问题,任何在现有技术和架构基础上的优化措施都将是扬汤止沸,前沿技术的突破或是破解此困局的终极方案。一、AI火爆致能源资源消耗剧增生成式AI强大功能的背后,是研究者们对人工智能算法、算力追求的不断提升。在这个过程中,对摩尔定律的实现也一步步走向极致。这种追求的负面效应正在显露,数据中心、芯片等人工智能基础设施的能源和水资源消耗呈现激增态势。一方面,AI数据中心成为水电消耗大户。数据中心是AI重要基础设施。一个超大型数据中心每年耗电量近亿度,生成式AI的发展使数据中心能耗进一步增加。基于大模型的AI使用云计算,依靠数据中心完成模型训练。数据中心服务器多数使用图形处理单元(GPU),大型模型往往需要数万个GPU,训练周期短则几周,长则数月,过程需要大量电力支撑。数据显示,OpenAI训练GPT-3耗电为1.287吉瓦时,大约相当于120个美国家庭1年的用电量。并且,这仅仅是训练AI模型的前期电力,仅占模型实际使用时所消耗电力的40%。2023年1月,OpenAI仅一个月已耗用可能等同17.5万个丹麦家庭的全年用电量。谷歌AI每年耗电量达2.3太瓦时,相当于亚特兰大所有家庭1年用电量。数据中心服务器运行还会产生大量热能,水冷是服务器最普遍的方法,这使其水耗巨大。有数据显示,GPT-3在训练期间耗用近700吨水,其后每回答20-50个问题,就需消耗500毫升水。弗吉尼亚理工大学研究指出,数据中心每天平均必须耗费401吨水进行冷却,约合10万个家庭用水量。2022年,Meta有五分之一的数据中心出现“水源吃紧”。另一方面,AI另一个重要基础设施芯片,其制造过程也是一个大量消耗能源和水资源的过程。能源方面,芯片制造过程需要大量电力,尤其是先进制程芯片。光刻是最耗电环节,极紫外光刻机(EUV)光源能源转换效率只有0.02%左右。据彭博社报道,ASML当前每台EUV的额定耗电量约为100万瓦,是上一代产品的10倍左右。台积电目前有超过80台EUV,所耗电力可以想象。随着2nm、3nm产线投产,能耗将进一步增加。国际环保机构绿色和平东亚分部《消费电子供应链电力消耗及碳排放预测》报告对东亚地区三星电子、台积电等13家头部电子制造企业碳排放量研究后称,电子制造业特别是半导体行业碳排放量正在飙升,至2030年全球半导体行业用电量将飙升至237太瓦时。水资源消耗方面,硅片工艺需要“超纯水”清洗,且芯片制程越高,耗水越多。生产一个2克重的计算机芯片,大约需要32公斤水。制造8寸晶圆,每小时耗水约250吨,12英寸晶圆则可达500吨。台积电每年晶圆产能约3000万片,芯片生产耗水约8000万吨左右。充足的水资源已成为芯片业发展的必要条件。2023年7月,日本经济产业省决定建立新制度,向半导体工厂供应工业用水的设施建设提供补贴,以确保半导体生产所需的工业用水。长期来看,生成式AI、无人驾驶等推广应用将导致芯片制造业进一步增长,随之而来的将是能源资源的大量消耗。二、AI降耗面临摩尔定律下的技术局限功耗是当前AI系统的重要软肋之一,也是难以解决的“基因缺陷”。当前的人工智能是基于摩尔定律的算力及基于人工神经网络的算法的综合创新。从算法看,人工神经元或节点处理和传输信息,多层级联的神经元相互连接组成“人工神经网络”,由“人工神经网络”使用数学算法和训练方法进行计算、学习,并预测或决策。算法十分复杂,且无法记忆,需要动辄数十亿参数和大量时间来训练一个模型。这就导致基于人工神经网络的AI方案必须依赖于大算力的数据中心。从硬件来看,冯·诺依曼架构的计算单元与存储单元分置,之间用数据总线连接,运算过程需要使数据在处理器与存储器之间进行频繁迁移,功耗极为巨大。按照当前的技术路线和发展模式,AI进步将引发两个问题:一方面,数据中心的规模将会越来越庞大,其功耗也随之水涨船高,且运行越来越缓慢。据科技日报报道,我国数据中心总机架数2022年突破400万,中心总能耗在2020年至2021年间突破2000亿千瓦时,2023年将突破2500亿千瓦时。另一方面,AI芯片朝高算力、高集成方向演进,依靠制程工艺来支撑峰值算力的增长,制程越来越先进,其功耗和水耗也越来越大。并且,受摩尔定律约束,传统计算能力已接近极限,面临冯·诺依曼架构瓶颈、物理微缩的挑战。这两个问题都将导致AI的能源和水资源消耗问题愈加严重。三、技术仍然是终极解决方案科技带来的能源资源消耗问题,依然只能从技术层面来根本性地解决。一方面,后摩尔时代的AI进步,需要找到新的、更可信的范例和方法。人工神经网络实现智能的方式其实并不是人类大脑感知自然世界的方式,相比之下,人脑可以毫不费力地完成大部分学习。研究人员正在探索新的途径和创新方法。超维计算的优势使其前景可期。超维计算是指利用高维数学空间来执行计算的计算范式。与传统的深度学习计算模型不同,超维计算的基础在于超空间的概念,每个维度代表一个特征或属性,通常高于10,000维,这可以让AI通过多维度的感知实现智能,而不是通过深度学习来提高识别精确度,这显然更接近于人类的思维模式。超维计算可实现以下特性:一是计算能力增强。与传统方法相比,超维计算提供了显著的计算优势,打破“冯·诺依曼”架构束缚。由于有大量维度可用,它可以更有效地处理复杂的数据集和计算。高维表示的分布式特性也有助于并行处理,加速人工智能算法。二是具有鲁棒性和容错性。超维空间中固有的冗余提供了对数据中的噪声和错误的鲁棒性。即使某些维度被破坏,表示的分布式特性也确保了适度的降级,使其可以处理有噪声和不完整的数据。三是更好的内存效率。超维计算支持数据的紧凑表示,降低了内存需求。通过采用二进制编码方案,它实现了高数据压缩率,同时保留了基本信息,这在资源受限的环境中尤其有益。存内计算可大幅降低能耗。在能够执行超维计算算法的不同硬件平台中,内存计算(IMC)系统已被证明是最节能的选择之一。忆阻器可为超维计算提供高效的硬件基底,在并行处理、模拟计算、神经启发计算方面,体现出优势。二者结合,将推动人工智能发展进入新天地。超维计算在自然语言处理、模式识别和计算机视觉、推荐系统方面,都具有良好应用前景。IBM苏黎世和苏黎世瑞士联邦理工学院的研究人员已在相变存储(PCM)阵列中搭建出基于模拟内存计算的超维计算系统。与使用65nm
2023年7月13日
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技经观察丨网络生物安全风险——国家安全和生物经济的潜在威胁

生物技术与信息技术的日益融合使生物研发愈加依赖数字化和网络系统,生命科学研究进入数据密集型的第四科学范式,生物数据呈爆炸式增长。同时,技术融合还促进生物安全与网络安全更紧密地交织,产生了新的网络生物安全。网络生物攻击给生物防御带来诸多新挑战,成为影响网络安全和生物安全的新变量,极有可能成为数字世界的生物武器。因此,确保网络生物安全对于世界各国的公共卫生、经济安全和国家安全至关重要,各国应加强对网络生物安全的重视程度,及时预防生物科学和网络空间融合时的关键信息、材料和系统被滥用,以此降低生物武器扩散的威胁。一、网络生物安全概述生物技术与大数据、人工智能、实验室自动化和计算机等技术的融合发展加速了创新药物、诊断技术和治疗方法的产生,同时也降低了生物技术的应用门槛,生物技术的两用性问题日益凸显。激进的非国家组织或个人以恶意目的利用生物数据、遗传数据和生物技术及设备实施危险行为的可能性大幅增加,给生物安全带来新的风险和挑战,生物安全格局发生巨大变化,并最终催生出网络生物安全的概念。网络生物安全是生物安全和网络安全相结合的新领域,被认为是信息科学、网络技术和网络安全,以及生命科学、生物医学和生物安全的交叉学科,可能会影响包括医疗保健、农业和生物制造业在内的各种生物行业的数字化运营。生物安全旨在减少与滥用生命科学技术和工具的相关风险,网络安全侧重于保护信息技术系统和应用程序中有价值或敏感的信息。因此,广义上的网络生物安全旨在识别并缓解生物数字化和生物技术自动化引发的安全风险,狭义上的网络生物安全旨在解决或防止生命科学和数字领域中信息和数据备未经授权访问,以及被潜在或实际的恶意破坏、盗窃和滥用。从保护高价值的知识产权、敏感的个人健康信息和云端共享的基因组数据的完整性,到确保关键医疗仪器和设备不受网络攻击、防止农业系统被破坏或侵占,以及先进制造业生产出预期产品,网络生物安全是保护生物经济的关键支柱,有助于提高国家安全、经济竞争力和社会稳健性。网络生物安全或成为生物安全领域的下一个前沿。二、网络生物攻击是数字世界最重要的生物武器传统网络安全与生物安全领域的风险相互叠加、渗透,形成新的网络生物安全风险。随着生物学数字化和生物技术自动化程度的加深,网络生物安全风险不可避免。美国学者在《网络生物安全》报告中将生物经济范围内的网络生物安全漏洞总结为8项:自动化黑客、基因治疗、患者门户网站、系统漏洞、数字医疗、病原体追踪、系统完整性和网络威胁。
2023年4月6日
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技经观察丨增材制造技术影响深远

为代表的新一代AI技术取得突破性进展,AI与增材制造的深度融合将进一步提高增材制造的效率和质量。作者简介董蓉
2023年3月28日
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技经观察丨从近期突发事件看美国防系统参与处置国内突发事件机制和效果

国防系统参与国内应急事件处置已经成为国防系统适应和平时期国内安全发展需求的应有之意,国防系统参与处置突发事件为快速、及时处置突发安全事件提供了必要支撑。近年来,世界各国面临突发安全事件的挑战日益严峻、问题处置愈发复杂棘手,美国是较早将国防系统纳入应急管理的国家之一,已建成权责清晰的应急管理体系。本文从美国防系统参与“高空气球”“化学品运输火车脱轨”等突发事件处置入手,对美国防系统参与突发事件响应与处置的机制进行简要梳理,以期带来新的思考与启示。一、美国防系统参与国内突发事件的定位美国自1803年第一次通过立法处理应急事件以来,应急管理发展已历经200多年时间,逐步形成了统一管理、层次分明、权责清晰的“联邦-地方-社区”应急管理体系。“911事件”后,美政府着手推动并重新构建新的应急事件响应框架和工作程序来应对突发事件,成立美国国土安全部(DHS)主责保护美国内安全。国防部全过程参与应急事件管理框架搭建与资源调度,以“关键配合者”的定位参与应对突发事件。2004年,DHS首次发布了国家事件管理系统(NIMS),而后,NIMS历经多次修订调整。基于NIMS与国家应急响应框架,DHS形成了“联邦-地方-社区”统一协调指挥体系。按照发生时间区域优先指挥的原则,组建现场办公室与统一协调小组。在统一协调指挥体系中,国防部定位属于联邦支持部门,配合DHS统一调度资源。2023年2月以来,美国国内出现多起突发事件,国防部(DOD)均参与了响应和处置。面对“高空气球”事件,DOD从预警、跟进、预后多个维度主导并推动“高空气球”事件处理,最终出动多家军机与军舰处理该气球。在“化学品运输火车脱轨”事件中,DOD仅通过西弗吉尼亚州第三十五民事支援小组,派驻陆军7名专业人员配合当地污染处置工作。根据美国先行的应急事件协调体系,DOD处置“化学品运输火车脱轨”“高空气球”等事件均应以支援形式开展,但高空气球事件中却出现“以其为主导”的处置模式。
2023年3月27日
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技经观察丨商业航天军事应用潜力锋芒初露

俄乌冲突爆发以来,美西方商业卫星在支持乌克兰战场通信、情报搜集、态势感知等方面发挥了重要作用,初步体现出其在现代战争中军事应用潜力。同时,美国军方也深刻认识到商业航天力量在现代战争中的独特优势,正在积极部署,拟将商业航天力量作为提升综合作战能力的重要手段。一、“星链”星座成为保障乌克兰通信网络连接、作战指挥和情报传输的关键平台俄乌冲突伊始,俄军对乌克兰境内通信设施和网络进行打击和干扰,使乌通信网络处于瘫痪状态。面对网络瘫痪的不利局面,乌克兰政府向美国SpaceX公司求助,希望借助“星链”系统恢复国内网络通信。2022年3月,美国SpaceX公司应乌克兰政府请求,迅速为其提供“星链”终端,并开启了乌克兰部分地区的“星链”网络服务。4月,美国SpaceX公司和美国国际开发署(USAID)向乌克兰交付5000台“星链”终端,以帮助其应对与俄罗斯的持续冲突。截止2022年12月,乌克兰使用的“星链”终端超过2万台,正在俄乌冲突中发挥重要作用。一是为乌提供高质量网络服务,保障当地基础通信能力。“星链”终端设备为政府机构、军事单位、基础设施、医疗机构、公共场所及避难所等提供不受限制的互联网连接,有力地支持政府部门与当地民众以及与外界沟通。同时,“星链”终端可通过特斯拉太阳能供电系统工作,为断电地区提供持续的网络通信能力。二是为军事作战提供通信、指挥和情报支持。乌军通过“星链”卫星网路传输无人机收集的情报,为对俄军发动袭击提供战场态势感知支持。乌克兰使用美国协助开发的Delta系统将无人机、卫星、侦察兵获得的情报汇总,并创建互动地图,构建物理图像,帮助乌军跟踪打击俄军的坦克。同时,乌克兰利用“星链”卫星提供的网络服务,通过民众提供的图片和文字信息收集俄军情报,实现对俄军的动态感知。“星链”系统在俄乌冲突中充分体现出军民两用特征和较强的系统韧性。“星链”星座凭借全球通信覆盖和强大的系统韧性,为乌军民通信提供关键支持。截至2022年12月,“星链”星座在轨规模突破3600颗,基本实现初步的全球通信覆盖,并凭借数量多、补网快和成本低等优势,使俄军难以对其实施全面打击。此外,“星链”终端体积小,方便携带,并可实现移动部署,便于隐藏和转移。“星链”的系统韧性为其实现稳定、高效的网络通信能力奠定基础。二、多家商业遥感卫星公司为乌克兰提供战场态势感知服务俄乌冲突发生后,美西方媒体公布了大量的商业遥感卫星照片,高清晰度地展示了俄军的部署情况和战场实况。商业遥感卫星公司公布的图片信息不仅帮助美西方掌握了舆论的主导权,并直接为美国、北约国家和乌克兰军方提供了大量的战场情报。美国科罗拉多州商业卫星公司MaxarTechnologies利用遥感卫星获取乌克兰热点地区的卫星图像,并将图像发布在网站上,对冲突进行直播。美国Maxar公司发布的卫星图片显示了俄军在白罗斯的集结,这被西方专家认为是俄军将从白俄罗斯直捣乌克兰首都基辅的标志。Maxar公司发布的高分辨率卫星影像,清晰显示了机场上的苏-25攻击机、苏-27/35战斗机、野战医院、陆军车辆和防空部队等装备和部署情况。此外,美国的BlackSky公司、卡佩拉空间公司(Capella
2023年3月21日
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技经观察丨氢燃料电池在船舶领域的研究现状与应用前景

近年来,为满足国际海事组织日益严格的温室气体排放要求,世界主要国家开始重视发展绿色船舶,积极推进新能源在船舶领域的应用。氢能作为一种来源广泛、清洁环保的新能源,是航运业实现大规模深度脱碳的最佳选择。氢燃料电池是氢能在船舶上应用的理想方案之一,具有能量转换效率高、零排放、无污染等优点。目前,基于氢燃料电池在车用领域相对成熟的应用经验,美欧日韩等国正加速推进“氢能上船”,从政策引导、技术攻关、标准制定等多方面着手布局,现已成功实现多款氢燃料电池船舶的示范运行。但受限于电池功率,目前氢燃料电池船舶大多用于内河航运,尚不能开展远洋航行。同时,氢燃料电池船舶当前还面临着储氢技术亟待突破、电池电堆成本较高、标准规范欠缺等方面的问题,距离大规模应用仍有一定距离。一、氢燃料电池船舶相关政策陆续出台,全球研发提速相比氢燃料电池车,氢燃料电池船舶发展较慢。目前,尚没有单独的氢燃料电池船舶产业发展政策或战略文件,针对氢燃料电池船舶的相关政策主要涵盖在各国氢能产业发展整体规划中,或者是绿色船舶发展规划中。(一)欧洲2008年以来,欧洲各国出台多份氢能及燃料电池政策,目的是加强氢能基础设施建设和推广燃料电池在交通领域的商业化应用。在氢燃料电池船舶领域,欧洲目前是对船用氢燃料电池系统应用研究的主要集中地,德国、荷兰、挪威等国政府纷纷出资支持本国氢燃料电池船舶研发。德国政府于2009年开启一项燃料电池船舶项目,总投入高达5130万欧元,涉及德国21家公司及科研机构。荷兰政府于2018年宣布投入1500万欧元,用于推广氢燃料电池在交通领域的应用。挪威政府于2020年投入2500万美元用于“HySHIP”项目。该项目将设计和建造以绿色液态氢为燃料的示范滚装船,并建立可行的液态氢供应链,旨在降低液态氢作为船舶推进燃料的开发和运营成本。(二)美国美国是最早将氢能及燃料电池作为能源战略的国家。2015年,美国能源部向国会提交了《2015年美国燃料电池和氢能技术发展报告》,该报告指出由政府出资3000万美元用于发展先进的氢能与燃料电池技术。在从国家层面正式开启氢能计划后,美国不仅推广氢燃料电池在车用领域的应用,也开始同步布局在船舶领域的应用。2016年,美国能源部表示,正联合制定环境、安全、许可等方面的船用氢燃料电池和加氢站行业规范。一直以来,美国重视对氢能及燃料电池的研发和产业化扶持力度,近十年的资金支持规模超过了16亿美元[1]。在政策与资金的双重支持下,美国于2021年推出首艘100%氢燃料电池动力船舶。该船将作为美国首艘燃料电池船舶在加州湾区运营,以展示零排放氢燃料电池技术在海上应用的商业化途径。(三)日本长期以来,日本政府出台多项涉及氢能发展的政策,已实现相对成熟的氢燃料电池商业化应用,尤其是其氢燃料电池车几乎成为国际氢燃料电池车的标杆。基于丰富的氢燃料电池车产业发展经验,日本政府近年来加速推进氢燃料电池在船舶领域的应用,一方面是为了顺应航运业节能减排大趋势,一方面是希望将日本建设成一个全面利用氢能的国家。2021年,日本经济产业省发布《2050年碳中和绿色增长战略》,指出在2030年前实现零排放船舶的商业化应用,其中重点任务之一是推进面向近距离、小型船舶使用的氢燃料电池系统和电推进系统的研发及普及。同年,日本邮船、东芝能源系统株式会社、川崎重工业株式会社、日本船级社和日本引能仕株式会社共同宣布,将合作进行日本首个燃料电池船舶商业化开发项目,并进行氢燃料供应的示范运营。(四)韩国近十年来,韩国政府将船用氢燃料电池技术作为重点支持方向,相继推出一系列规划,引导并支持氢燃料电池船舶发展。2013年,韩国政府启动“平昌2018号”燃料电池客船项目,并在三年内为该项目投入160亿韩元。2015年,韩国政府启动“兆瓦级船舶辅助动力燃料电池系统研发”项目,并计划为此投入160亿韩元。该项目由韩国船级社牵头研发,大宇造船、三星重工、STX造船等巨头均参与其中。2019年,韩国政府发布《氢能经济发展路线图》。根据路线图规划,第一期研发课题为“以氢燃料电池为动力的船舶、氢燃料存储和运输所需用的舱罐等主要技术和设备的研发”,该项课题由韩国船级社主导。未来,韩国船级社将分阶段推动氢燃料电池船舶的商用化:在2022年前,建立数百套千瓦级的船用燃料电池系统认证体系并投入使用;在2025年前,为氢燃料运输及兆瓦级船用燃料电池系统构筑起技术基础。(五)中国中国氢燃料电池船舶的发展也获得国家层面的政策支持。2020年6月,国家交通运输部颁布《内河航运发展纲要》,明确提出发展燃料电池船舶,并推进氢能在海运业的应用。此外,地方层面也出台相关政策,支持氢燃料电池船舶的推广应用。2019年,佛山市发布《佛山市高明区氢能产业发展规划》,提出要适度推进氢燃料电池船舶的推广示范。2020年7月,广州市发布《广州市氢能产业发展规划》,提出加快探索氢能在船舶、无人机、移动基站等领域的应用。2020年,舟山市发布《加快培育舟山市氢能产业发展的指导意见》,提出以船舶、海洋运输、港口物流等海洋氢能示范应用为特色,探索打造氢能海上供应链。二、全球氢燃料电池船舶研究现状(一)技术方面,船用氢燃料电池技术取得一定突破,但其功率目前仅支持作为船舶辅助动力源基于对氢能及燃料电池技术的长期规划布局,加拿大巴拉德、瑞典PowerCell、日本松下、韩国斗山等国外知名公司均研发出燃料电池产品,并在船用大功率燃料电池系统研发以及应用推广方面处于领先地位。其中,加拿大巴拉德是全球质子交换膜燃料电池龙头企业。该公司掌握了燃料电池系统、膜电极、双极板等核心技术,其燃料电池产品已广泛应用于氢燃料电池车领域。近年来,巴拉德开始布局卡车、火车和海运等中重型动力市场,燃料电池产品不断推陈出新。2020年,巴拉德推出大功率船用氢燃料电池系统。该系统由200千瓦的基本电池系统模块组成,这些模块可以连接成更大功率的电池系统模块组,满足船舶大功率应用需求。瑞典PowerCell是全球领先的固定和移动式燃料电池电堆和系统开发制造商。该公司的燃料电池电堆系统紧凑且采用模块化设计,在目前燃料电池车市场拥有较高的竞争力。2021年,PowerCell公司推出一款专为船舶设计的氢燃料电池模块系系统。该系统中每个模块的功率为200千瓦,可以通过并联方式实现兆瓦级的功率。除此之外,日本松下、韩国斗山也正在开展大功率船用氢燃料电池项目。总体来看,目前船用氢燃料电池功率不高,仅可作为船舶的辅助动力源而非主动力源。对于万吨级船舶,其动力功率需求为兆瓦级别,比车用系统千瓦级别需求高很多。在目前单个电池功率有限情况下,需要大量电池单体,考虑到船上空间有限,船用高紧凑型大功率氢燃料电池系统集成技术仍有待突破。表1
2023年3月13日
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技经观察丨做好数据正义和算法治理,AI方能驭风飞翔

2023年初,OpenAI推出的ChatGPT应用在与人类对话中展现出了前所未有的智能水平,迅速火爆全网。然而,随着测试深入,这款基于网络文本数据深度学习的人工智能(AI)应用日渐展现出令人不安的一面。《纽约时报》专栏作家凯文·卢斯的体验是,接入ChatGPT的微软Bing聊天机器人Sydney在对话中表现偏狭叛逆,俨然是个“暴躁的键盘侠”。推行数据正义和算法“向上向善”的重要性和紧迫性已毋庸置疑。一、数据和算法是决定人工智能系统价值取向的关键之一当前,一个新的数字达尔文主义时代正在兴起,而人工智能(AI)堪称这个时代的新物种。在AI进化过程中,数据和算法对于AI的“启智增慧”起到重要而关键的作用。如果用人类的学习教育过程来类比深度学习,预训练框架相当于教材,数据是教材内容,算法则是编撰教材的思路。构建一个基于深度学习的AI系统,以ChatGPT为例的大型语言模型(LLM),需要收集、清洗、标注大量数据,并依靠搭建的深度学习算法不断迭代更新千亿级的模型参数。AI致用,仅仅获得大量数据是不够的,数据质量和加工过程更加重要。正如学校教育,教材内容从何而来,代表什么,怎么编,决定了教出的学生最后将会成为什么样的人。数字经济时代,数据都是由特定形式的经济行为产生的,数据的产生过程蕴含大量社会信息,记载了经济社会运行的轨迹,是数字经济运行的一种映射。算法则是根据优化目标设定数据分析模型和机制,其背后隐含着主导该经济行为的组织对于社会问题的理解和解决方案。例如,2021年,外卖骑手被算法“驱赶”的新闻曾受到广泛关注,有学者对此进行专门调查后认为,这是平台通过精准算法对复杂的劳动秩序进行管理,但算法专注于优化送餐速度,而对骑手缺少人性关注;在一些电商平台,同样的商品,老用户购买价格高于新用户,被诟病为“大数据杀熟”,其实质是平台通过算法对销售行为进行管理,算法专注于提升收入,而设定了不合理的定价策略。这些现象最终催生了国家网信办等四部门联合发布《互联网信息服务算法推荐管理规定》,并于2022年3月1日起正式施行。由此可见,AI系统构建的过程和原则,与应用“善”“恶”攸关。深度学习中的每个步骤、每一行代码,都体现了构建者的感知范围和能力,融合着构建者的价值取向,并据此一步步塑造出AI成品的认知框架。反过来而言,数据正义和算法“向上向善”又是AI实现正向价值的必要支撑,是确保AI产生“向上向善”结果的关键。推动AI“向上向善”就是将一个社会的“正义”转化为以数据和算法诠释出的数字版“公平公正”。然而,数据正义的概念本质其实并不是稳定的。“正义”不可量化,也并非绝对,每个社会对正义的内涵界定不同,意识形态、文化背景、教育背景和三观的差异,会导致不同社会主流价值观对于“正义”的理解完全不同。每个社会赋予“数据正义”的内涵都会不同,由不同的利益和观点来解释和塑造。英国卡迪夫大学数据正义实验室联合主任Dencik认为,数据的发展不能与“社会正义”问题和议程分开考虑,而是需要作为其中的一部分进行整合。此外,随着AI技术不断进阶,应用广泛拓展,会引发新的安全问题,例如,OpenAI开发的深度合成技术已经可以实现根据文本形成逼真图像,技术的滥用误用将影响个人选择,干扰司法公正乃至危及政治安全与国家安全。因此,对于数据集和算法的构建和监管不仅包括道德和法律层面问题,还必须纳入国家安全相关要求。因此,数据和算法的构建需要从更宽广的视角和维度出发,结合国际国内时政和社会背景,对数据、产生数据的主体、数据处理主体、构建算法主体以及围绕数据和算法的相关行为都进行全面而综合的考量,方能推动数据正义和算法“向上向善”的实现,进而避免AI发展出现异化。二、数据和算法“善”“恶”受多重因素影响当前,整个社会正处于向数字经济转型升级的关键时期,数字化发展仍存在不平衡、不充分的现象,各行各业、各区域、各类群体数字化程度,对数字技术的认知和理解仍存在不同程度的差异。对于AI相关技术发展的治理体系构建,受政治、经济、社会和文化的大背景影响。数据正义和算法治理在人工智能治理体系中具有前瞻性,其构建存在一定挑战,需要关注以下方面:一是在数据收集和传输层面,不同利益主体的观点不同。一方面,数据正义需要在保护个人隐私和加大数据应用之间达到平衡。近年来,个人权利与企业利益之间的冲突在数据收集上集中显现。随着数字化应用的市场进程加快,数据作为一种公共产品的属性凸显,公民对于数据隐私的保护意识和诉求大幅提升,人们意识到个体应该对收集哪些数据、如何使用数据以及谁受益有一定的发言权。与此同时,企业对于数据的需求则如饥似渴。二是在产品和技术层面,数据处理和算法的公平公正较难实现。一方面,数据化是由特定形式的政治和经济组织实现,具有天然的制度背景和社会特征,这将导致数据技术在访问、使用或影响方面并非中立客观。例如,数字鸿沟的存在可能会使数据具有天然的偏见。不同群体、不同区域数字化程度不同,所产生的数据量和质也会出现差异。如果忽略这种背景,所设定数据集将会带有社会固有的不平等、排斥性和歧视的痕迹。实现数据正义则需要解决这种结构性特征的影响,避免出现数据“偏见”。例如,人群疾病数据如果存在民族偏差,可能会导致用于预测疾病的人工智能模型得出少数民族易于罹患某种疾病的“偏见”。数据正义和算法“向上向善”也是一种价值观,并且是以一系列超越偏见的原则为条件,而且这些原则并不应局限于技术部分。另一方面,虽然结论是由AI做出的,但从数据输入到导出结论,多个环节仍然涉及人类数据控制者的干预,且算法具有黑箱特征,其构建原则具有未知性,难以证明社会公义是否得到有效应用,是否正确执行了监管政策。因此,数据正义并非简单的技术问题,不仅取决于数据化的发展、进步和影响,而且是与国际国内地缘政治形势、经济社会发展和运行方式深度相关的结果。国际数据治理专家、荷兰蒂尔堡大学教授里奈特˙泰勒(Linnet
2023年3月6日
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技经观察丨气候智能型农业实现粮食安全与气候变化缓解的双赢

联合国秘书长古特雷斯在第27届联合国气候变化框架公约缔约方会议(COP27)开幕式上发表讲话,将抗击气候变化的斗争描述为人类生存之战,而世界正在加速走上“通往地狱的高速公路”。截止目前,全球气候行动缺乏有效进展,气候变化对农业系统构成的威胁与日俱增,粮食安全形势不容乐观。气候智能型农业是一种在气候变化的背景下,改造和调整农业系统以支持粮食安全的方法,旨在使农业生产、农作物和牲畜适应气候变化的影响,并通过尽量减少农业温室气体排放来抵消这种影响,从而确保粮食安全。一、气候变化与农业密切相关农业生产高度依赖天气气候,为人类提供生存所必须的粮食和营养。然而,随着自然资源的过度使用或滥用、气候的急剧变化以及世界人口与粮食生产之间的不平衡加剧,粮食安全岌岌可危,气候变化和农业生产之间的联系面临关键挑战,同时突显出对创新农业解决方案的迫切需求。(一)气候变化威胁粮食安全农业对气候的极端脆弱性正在加剧粮食不安全现状。世界粮食计划署(WFP)预测,到2050年,气候变化可能导致全球饥饿和营养不良状况增加近20%,影响全球数百万人口,特别是对发展中国家。政府间气候变化专门委员会(IPCC)在2022年第六次评估报告中指出,地球未来将面临生态系统崩溃、物种灭绝以及热浪和洪水等气候危害,严重威胁人类健康和粮食安全,直接和间接导致发病率和死亡率增加以及作物减产。当前,气候变化带来气温持续升高、极端天气事件频发、外来物种入侵更加复杂等负面影响,对全球粮食安全和可持续发展构成严重威胁,显著影响世界各地主要作物的生产,降低农业生产力、作物的产量和营养价值,扰乱了粮食系统,冲击了农业市场。2021年4月,美国康奈尔大学的一项研究表明,自1961年以来,气候变化使全球农业生产力下降了21%,在非洲和拉丁美洲等较温暖的地区,生产力下降了26%-34%。美国国家航空航天局(NASA)的研究显示,在温室气体排放量较高的情况下,气候变化最早可能会在2030年影响玉米和小麦的产量,预计玉米作物产量将下降24%。然而,根据粮农组织的预测,到2050年,全球粮食产量需增加70%,才能养活23亿新增人口。(二)农业生产加速气候变化农业是造成气候问题的主要因素之一。世界上约38%的土地为农业用地,而现代农业是温室气体的主要贡献者,超过三分之一的人为温室气体排放由农业系统产生。粮食生产、运输、加工和分配等过程均导致二氧化碳、甲烷和一氧化二氮等气体的排放,如用于作物生产的肥料中含有一氧化二氮、为扩大农作面积而砍伐森林产生二氧化碳、牛消化过程中释放甲烷等。据美国俄亥俄州立大学拉坦·拉尔博士(Rattan
2023年2月28日
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技经观察丨浮动式核电站发展现状与未来展望

作为船舶行业与核能行业有机结合的产物,浮动式核电站近年来发展迅猛,其热度在全球脱碳化的大背景下不断上升,成为了世界各主要国家创新能源保障方式、优化海洋能源结构的重要选择之一。相比传统核电站,浮动式核电站具有一次装料运行周期长、功率密度大、机动性好、节能环保等优势,并且对部署条件并无苛刻要求,不存在选址问题。同时,浮动核电站的功能更加多样性,其所产生的核能不仅可以用于发电,还能够用于局部区域供热、海水淡化等项目,在能源供给方面表现出了极强的灵活性,能够有效扩展核能的应用。目前,美国、俄罗斯、法国以及韩国等国均重点关注浮动式核电站领域,相继开展了各自的前沿性研究项目,旨在构建核电能源的多元化应用市场,抢占浮动式核电站领域的未来发展先机。一、浮动式核电站的整体概况(一)美国最先提出海上浮动式核电站概念,并重点发展梁式核电站20世纪50年代,基于核动力船舶的成功应用经验,美国、苏联等国积极探索核能的多领域应用前景,开启了核能飞机、火箭与汽车等多个探索性研究项目。但在技术、经济与政治等多重负面因素的叠加影响下,大部分项目均在初步探索后被放弃,只有美国开发的SL2小型核电装置进入了实质阶段。该装置的研发目的是为阿拉斯加等偏远地区的军事基地供电,但由于设计缺陷,该装置在发生堆芯熔化事故后被废止。在此之后,美国军方又于1963年设计了搭载在“斯特吉斯”号(Sturgis)驳船上的MH-1A核电装置,主要用于巴拿马运河地区的供电,该装置从1968年运营至1975年,最终因运营费用过高与军方计划变更而退役。2014年,美国麻省理工学院(Massachusetts
2023年2月23日
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技经观察丨美对华半导体领域出口管制政策的最新修订影响几何?

2022年8月12日和10月7日,美国商务部工业与安全局(BIS)对《出口管制条例》(EAR)多个条款进行补充和修订,将对中国先进计算和半导体领域的限制推到了一个全方位、前所未有的严苛程度。这表明,为遏制中国发展,美对华半导体等领域的高技术打压愈发猖獗,甚至呈现出非理性状态。未来,拜登政府对华科技“围剿”可能还会不断升级。鉴于半导体产业对国民经济和国家安全的重要作用,美国此举已经引起全产业链上下游的广泛关注。2022年11月,美国战略与国际问题研究中心(CSIS)发表的文章《翻天覆地的变化——美国新的半导体出口管制措施及其对美国公司、盟友和创新生态系统的影响》(A
2023年2月14日
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技经观察丨以美国为例脑机接口的军事应用简析

脑机接口(BCI)是解码大脑信号并将其传输到外部设备以执行所需操作的技术。目前,脑机接口正被用于患有严重神经肌肉疾病的患者身上,以提供对瘫痪、神经系统疾病、创伤后应激障碍、脑外伤等疾病的治疗或缓解以及制作高级假肢等,帮助患者恢复日常沟通和行动能力。随着脑机接口技术发展的日趋完善,除了治疗作用外,脑机接口越来越多的用于健康人体,特别是与国防和国家安全有关的军事方面,帮助增强军事人员的作战能力。脑机接口的军事应用潜能使其成为各国科技竞争的战略高地。未来战场的电子化、科技化已是可预见的趋势,战斗并不完全取决于传统战术和士兵的作战能力,更多的是科技比拼。脑机接口军事应用的加速,或将重塑战场新形态,成为信息化战场上和智能化战斗中最具变革性的技术。一、脑机接口技术具有极大的军事应用前景神经科学的技术革命为作战方式带来范式转变,脑科学的研发进展为军事领域提供了精神控制武器和增强人体性能的潜力。美国国防技术信息中心(DTIC)在《未来形态:2040年脑机接口的军事优势》报告中指出,脑机接口将为美国作战人员提供显著优势,国防部应充分利用这一新兴技术。快速、准确的态势感知、决策和反应对于军事作战而言至关重要,随着数据可用性的增加,未来,脑科学的军事化应用将成为世界主要经济体之间军事竞争的新焦点。美国兰德公司在一项新研究项目中用建立游戏库的方式来试验脑机接口技术在军事方面应用的可行性和在战场上的潜在实用性。经试验,将脑机接口技术与军事活动结合而产生的应用方式展现出极大的可能性和优越的应用前景。一是能够通过直接连同军事人员大脑来增强其认知和身体能力,缓解疼痛、调节恐惧等;二是可以协助指挥官实时监测和掌握作战人员的心理状态,预防战场上突发心绪失控等心理问题;三是军方能够借助脑机接口技术更好地进行秘密通信,以在军队内部和军队之间达成共识,提高战斗集体意识;四是通过技术应用改变军事力量并训练单兵作战能力,将神经系统直接与计算机连接可提高人脑性能和效率,从而更好地控制无人机、机器人等战斗装备,还能协助完成不适宜人工操作的任务;五是为军事领域提供医疗支持。例如,截肢者可通过脑机接口直接控制复杂的假肢,有效帮助截肢者进行康复训练。二、美国脑机接口技术频现突破,国防部门加大对脑机接口军事应用的研发美国在脑机接口技术方面的多用途应用昭示着其技术发展的逐步成熟,未来有望在军事领域得到应用。得克萨斯大学奥斯汀分校开发出非侵入性的“脑机帽”,通过脑机接口设备将瘫患患者的大脑活动转换为轮椅的机械指令,帮助患者通过思维控制轮椅自由运动;约翰·霍普金斯大学为一名因脊髓损伤导致上半身几乎瘫痪的男性植入脑机接口,使其通过脑机接口操纵机械臂使用刀叉独立完成进食;美国脑机接口公司Synchron宣布,植入其脑机接口设备“Stentrode”的肌萎缩侧索硬化症患者,首次通过意念直接在社交媒体上发布了一条简讯“你好,世界”(Hello
2023年2月9日
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美国国际贸易委员会正式对OLED面板及其组件启动337调查

科技战略美国国际贸易委员会正式对OLED面板及其组件启动337调查据中国贸易救济信息网1月27日消息,美国国际贸易委员会(ITC)投票决定对特定用于移动设备的有源矩阵有机发光二极管显示面板和模块及其组件(Certain
2023年1月30日
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2022年海洋领域前沿科技发展态势及2023年趋势展望

在癸卯新年到来之际,国际技术经济研究所全体同仁祝各位读者朋友新年快乐、幸福安康。感谢大家长久以来的关注和支持,也期待未来我们能一直有你相伴。我们将在春节期间连续九天献上专题文章“年度科技发展态势总结与展望”,希望能为读者朋友们提供些许参考。本文为海洋领域专题。(一)世界海洋领域2022年态势总结世界主要国家持续推进海洋防务装备研建进程,谋求全面提升海军实力。航母方面,主要国家相关项目取得阶段性进展。美国完成“福特”号航母服役5年来首次部署;俄罗斯稳步推进“库兹涅佐夫海军元帅”号航母的维修工作;印度正式接收首艘国产航母“维克兰特”号;法国进一步完善新一代核动力航母技术细节。潜艇方面,美俄持续聚焦核潜艇研建领域。美国加快核潜艇研建步伐,下水或服役多艘核潜艇;俄罗斯研发出新型核潜艇隐身技术,并推出新一代战略核潜艇设计概念。水面舰艇方面,现代化改造升级仍是大型水面舰艇的重要发展方向。美国为“阿利·伯克”级驱逐舰配备首套高能激光武器,将为“朱姆沃尔特”级驱逐舰配备高超声速武器;俄罗斯完成“纳希莫夫海军上将”号核动力巡洋舰等多艘主战舰艇的升级工作。无人装备方面,相关装备实战化应用进程加快。美国举行多场大规模海上无人系统演习,演示验证了无人装备和作战概念;俄罗斯测试多款新型无人装备,并接收了用于搭载“波塞冬”无人潜航器的潜艇;英国首次从军舰上测试无人装备,推进无人装备战力生成。世界主要国家加强北极谋篇布局,全方位提升北极事务参与度。在战略规划制定方面,主要国家发布北极战略文件,统筹规划北极事务发展。美国发布新版《北极地区国家战略》,阐明未来10年北极主要任务目标;法国发布《平衡极端:法国至2030年的极地战略》,提出未来8年内将向极地投资300-800亿欧元;印度发布《印度与北极:建立可持续发展伙伴关系》文件,明确了印度北极战略的六大目标。在军事能力建设方面,美俄继续强化北极军事存在,地区局势持续升温。2022年,美国联合北约盟友举行了“冰原行动2022”“北极边缘2022”“寒冷反应2022”等大规模北极军演;俄罗斯举行了多场北极防空、反潜演习,并测试了包括“匕首”高超声速导弹在内的多型先进武器。在北极装备研建方面,美加俄重视推进北极监测、通信、航行等装备的研建工作。加拿大政府开展“北极监视”项目,以升级“北方预警系统”并研发远程通信、超视距雷达系统;美国军方测试商业卫星应用于军事通信的可能性,以增强北极通信能力;俄罗斯研建的22220型核动力破冰船“西伯利亚”号正式服役,可进一步提升北极航道通航能力。深海资源开发热度持续高涨,多国在深海装备与技术领域取得重要进展。美国方面,推出多款新型深海探测装备。美国ANDURIL公司研发出一款最大潜深为6000米的无人潜水器,可执行深海探测任务;美国伍兹霍尔海洋研究所研发出适用于无人潜水器的新型气体传感器,可用于探测和跟踪海底甲烷气体资源。英国方面,深海探测技术得到进一步提升。英国国家海洋学中心研发出一款新型传感器,可对各种海洋生物的地球化学参数进行实时高质量分析。同时,该中心还完成了多型无人装备、传感器与控制软件的深海测试工作。德国方面,在深海装备能源领域取得重要进展。德国基尔亥姆霍兹海洋研究中心牵头研发出新型深海燃料电池,可大幅提升深海装备的续航能力。法国方面,重视推进深海勘探开发能力建设。法国IXBLUE公司研发出专用于深海自主潜水器的合成孔径声纳,可提升法国海底测绘能力。此外,法国发布深海新战略,聚焦深海装备技术发展,以维护其深海资源利益。主要造船国家致力于提升高技术船舶全球竞争力。在资金投入层面,日欧韩加大高技术船舶产业发展资金投入,进一步构建产业链优势。日本商船三井公司计划未来3年内投入17亿美元助力航运业脱碳,并计划到2035年将绿色船舶数量扩大到110艘;德国政府计划每年投入6000万欧元发展绿色船舶产业并支持造船业数字化转型;英国政府宣布投入2.06亿英镑研发绿色船舶技术;韩国政府计划未来10年内投入2亿美元开发以氢、氨为基础的零碳动力核心技术。在技术层面,美欧日韩持续围绕以绿色船舶、智能船舶、特种船舶为代表的高技术船舶展开技术攻关,并取得重要进展。在绿色船舶领域,美国开发出全球首艘采用甲醇制氢发电技术动力的拖船;欧洲BEH2YDRO公司推出100%氢燃料大功率船用发动机。在智能船舶领域,日本财团智能船舶项目“MEGURI
2023年1月29日
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2022年航空领域前沿科技发展态势及2023年趋势展望

在癸卯新年到来之际,国际技术经济研究所全体同仁祝各位读者朋友新年快乐、幸福安康。感谢大家长久以来的关注和支持,也期待未来我们能一直有你相伴。我们将在春节期间连续九天献上专题文章“年度科技发展态势总结与展望”,希望能为读者朋友们提供些许参考。本文为航空领域专题。一、世界航空领域2022年态势总结美俄欧日韩等推进先进空战平台研发、测试与升级,持续提升空中力量优势与战略威慑。美国对608架F-16战斗机进行22项改装,旨在提高杀伤力,以有效应对当前与未来威胁;美国与澳大利亚、日本和英国拟围绕“下一代空中主宰”(NGAD)计划开展技术合作;美空军首架B-21“空袭者”隐身轰炸机进入地面测试阶段;美空军核武器中心批准F-35A战斗机携载B61-12制导核航弹的初始设计方案;美空军新型KC-46A加油机创造36小时不间断飞行新记录,为提升美全球作战能力提供支持;美空军对下一代EC-37B“罗盘呼叫”电子战飞机开展测试,进一步提升电子探测、定位及干扰能力。俄罗斯改进型苏-57战斗机首飞,对机载设备扩展功能、人工智能辅助设备以及各种新型武器进行测试。法国、德国、西班牙共同开展新一代战斗机发动机原型机试验,并启动“未来作战航空系统”(FCAS)新阶段研发工作。法国、德国、瑞典启动未来中型战术货运项目,将联合开发一种新的固定翼中型运输机。法国、德国、希腊、意大利、荷兰和英国启动“下一代旋翼机能力”项目,共同探索未来直升机的创新方案。日本与英国、意大利共同开发新一代战机,预计在2035年前服役。韩国KF-21“猎鹰”战斗机首架原型机成功完成首飞,使韩国将成为世界上第8个成功研制超声速战斗机的国家。空中无人系统成为主要航空国家发展重点。美国海军完成MQ-8C无人机首次舰载作战部署,进一步提升海军态势感知和情监侦能力;美海军超级“大黄蜂”战机展示有人-无人编队飞行能力,是海军实现分布式海上作战愿景迈出的重要一步;美空军使用“死神”无人机试射新型“地狱火”导弹,以提升持续打击能力;通用原子公司为MQ-Next无人机提出新型混合动力推进技术模块化概念,提高其隐身性能;通用原子公司公布“开局”和“进化”两种无人机系统,前者将满足与有人机协同作战需求,后者可提升美军战场信息优势和空域主宰能力;美陆军在“会聚工程-2022”和“实验示范网关”演习中使用K1000
2023年1月28日
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2022年航天领域前沿科技发展态势及2023年趋势展望

在癸卯新年到来之际,国际技术经济研究所全体同仁祝各位读者朋友新年快乐、幸福安康。感谢大家长久以来的关注和支持,也期待未来我们能一直有你相伴。我们将在春节期间连续九天献上专题文章“年度科技发展态势总结与展望”,希望能为读者朋友们提供些许参考。本文为航天领域专题。一、世界航天领域2022年态势总结主要航天国家强化航天战略部署,太空安全和空间探索成为关注重点。美国发布《美国国防战略》《2022年导弹防御评估》《国土安全部太空政策》《国防部太空政策》《太空服务、组装与制造国家战略》等文件,将太空视为“美国国家军事力量的优先领域”,并通过提升太空系统网络安全、增强太空系统韧性、加强与盟国和商业航天力量合作、发展在轨建造和维修技术等手段,维持美国在太空领域的战略竞争优势。英国发布新版《国防太空战略》和《英国太空力量文件》,拟通过提升太空防御能力、建立太空系统韧性、发挥太空科技优势、加强美英太空联盟等举措,激发太空产业活力,推进太空军事能力发展。澳大利亚发布《国防太空战略》,计划提升国防太空能力,强化太空联盟合作,确保其太空利益。北约发布《太空政策》文件,把太空纳入集体防御体系,以捍卫其在太空领域的安全利益。欧空局发布《Terrae
2023年1月27日
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2022年先进制造领域前沿科技发展态势及2023年趋势展望

在癸卯新年到来之际,国际技术经济研究所全体同仁祝各位读者朋友新年快乐、幸福安康。感谢大家长久以来的关注和支持,也期待未来我们能一直有你相伴。我们将在春节期间连续九天献上专题文章“年度科技发展态势总结与展望”,希望能为读者朋友们提供些许参考。本文为先进制造领域专题。一、世界先进制造领域2022年态势总结多国出台先进制造业战略,加码先进制造业投资和研究力度。美国白宫国家科学与技术委员会发布新版《先进制造业国家战略》报告,提出今后四年美国先进制造业发展的三大战略目标和11条具体措施;白宫宣布实施《推进增材制造计划》,以提高供应链韧性和安全。英国国家研究与创新署将在三年内通过“基础设施基金”向包含先进制造在内的多项重大科研项目投入4.81亿英镑,用于购买尖端设备。韩国产业通商资源部通过《2022年智能机器人实行计划》,将持续对工业和服务业机器人进行投资和支持。中国工业和信息化部印发《“十四五”智能制造发展规划》,提出推进智能制造发展的总体路径。人工智能赋能先进制造凸显实效,机器算法全面提升制造业水平。美国太平洋西北国家实验室构建的机器学习工具可以预测制造过程中对材料产生的影响,加速先进制造技术的发展;卡内基·梅隆大学使用触觉传感器和机器学习改进了机器人操纵织物的方式;马里兰大学利用机器学习促进预测模型的构建,加速软机器人设计流程;斯坦福大学开发出内设机器学习模型的新型外骨骼机器人靴子,大幅提高穿戴者的行走速度和穿戴舒适度;加州大学伯克利分校等机构开发出的强化学习模型,提高了四足机器人守门员的技能水平。日本京都大学和名古屋大学联合开发出可自我进化的机器人设计自动化系统。中国上海科技大学开发出由人工智能驱动的人机界面系统M-Bot,可以帮助机器手实现对触觉和温度的感知,并对有毒物进行现场采样和实时分析。自然生物学助力先进制造创新,仿生机器人受到高度关注。美国耶鲁大学模仿龟类运动形态,开发出具有自适应形态的四足两栖机器人;加州大学伯克利分校推出一种可垂直自我挖掘的仿鼹鼠蟹机器人。英国萨里大学设计出一款可在水中收集塑料颗粒的仿生机器鱼。日本理化学研究所开发出太阳能驱动的活体蟑螂机器人。韩国高丽大学开发出多孔水凝胶制成的微型水上昆虫型机器人;机械与材料研究所开发出世界首个能够进行所有抓取动作的仿象鼻夹吸式抓手。3D打印技术持续取得突破,推动各行业科技进步。美国麻省理工学院开发出一种新的热处理方法,可有效改善3D打印金属的微观结构,使得3D打印发动机叶片成为可能;得克萨斯农工大学使用食盐3D打印可降解聚合物;橡树岭国家实验室利用深度学习加速3D打印的CT扫描过程,同时提高结果准确性。德国波鸿鲁尔大学的研究人员利用双光子聚合3D打印技术成功模拟出纳米尺度上的生物结构。俄罗斯乌拉尔联邦大学和俄罗斯科学院乌拉尔分院通过3D打印制造出微型永磁体。中国科学院大连化学物理研究所开发出具有强大循环稳定性和超高面能量密度的全3D打印锂金属电池。二、世界先进制造领域2023年趋势展望增材制造技术应用更加广泛,应用空间和市场规模预计持续增长。Wohlers的最新数据显示,未来5年全球增材制造市场规模年均复合增长率预计将超过20.5%,到2030年,市场规模将达到853亿美元。美国国防部正在寻求将增材制造工艺应用于复杂高超声速武器零部件中的解决方案。通用电气有望成为第一个将3D打印底座的风力涡轮机商业化的公司,该公司在2019年10月完成了第一台原型机,并计划在2023年投入生产。福布斯最新文章指出,2023年增材制造和数字孪生将结合的更为紧密,而工程师可以在虚拟世界中对组件进行调整和编辑,再使用3D打印技术在现实世界中创建它们。工业智能化进入快速发展阶段,数字基础设施推动制造业加速升级。Global
2023年1月26日
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2022年新材料领域前沿科技发展态势及2023年趋势展望

在癸卯新年到来之际,国际技术经济研究所全体同仁祝各位读者朋友新年快乐、幸福安康。感谢大家长久以来的关注和支持,也期待未来我们能一直有你相伴。我们将在春节期间连续九天献上专题文章“年度科技发展态势总结与展望”,希望能为读者朋友们提供些许参考。本文为新材料领域专题。一、世界新材料领域2022年态势总结主要国家加大对关键矿产相关技术和设施项目的投资,推动关键矿产提取、加工及回收技术的研发。美国能源部从《两党基础设施法案》中拨款28亿美元支持本土电池供应链,包括新建和扩建国内分离与加工锂、石墨等关键矿产的工厂,以及演示验证利用回收材料制造组件的工艺,同时白宫发起“美国电池材料倡议”,确保用于电力、电气和电动汽车的关键矿产的稳定持续供应;美国能源部为12个州的16个项目提供3900万美元的资金,用于开发商业上可扩展的技术,以增加国内清洁能源转型所需的铜、镍、锂、钴、稀土等关键矿产供应;美国能源部先进材料和制造技术办公室公布一项1200万美元的融资项目,以研究和改进从地热盐水中安全、经济、高效地提取和精炼锂的技术。英国宣布将在提兹港建设欧洲首个大型商业锂精炼厂,为电动汽车、可再生能源系统供应链提供电池级材料。加拿大联邦政府计划投资至少20亿加元(约合16亿美元),用于促进电动汽车电池供应链所需的镍、锂、钴等关键矿产的生产和加工。日本政府计划在小笠原群岛和南鸟岛附近6000米深的海床中开采富含稀土的泥浆以寻找稀土元素,并计划在5年内开始勘探工作。电池材料发展迅猛,主要经济体持续加强研发力度。美国能源部西北太平洋国家实验室开发出一种铝镍熔盐电池,其理论能量密度高于铅酸电池和液流电池,在热循环的情况下,12周内可保持92%的电池容量;能源部橡树岭国家实验室开发出快速充电锂离子电池所需的钼-钨-铌酸盐化合物材料,其具有快速充电和高效率的特点,有可能取代商业电池中的石墨。韩国电工技术研究院下一代电池研究中心开发出具有空心核的一维锂限制多孔碳结构,并在空心核中添加金纳米粒子,制造出具有更高倍率性能和稳定性的高容量锂金属电池。俄罗斯斯科尔科沃科技学院开发出一种新的快速充电电池阳极材料NiBTA,并揭示了该材料的电荷存储机制。中国合肥工业大学和美国得克萨斯大学奥斯汀分校合作开发出用于钠金属电池的基于聚(1,3-二氧戊环)的准固体电解质,改善了全固态电池整体性能。聚合物材料领域取得多项技术进展。美国北卡罗来纳州立大学开发出一种新的聚合物膜技术,在现有膜表面接枝亲二氧化碳的化学活性聚合物链,可以大幅提高二氧化碳选择性。英国伯明翰大学从糖基原料中创造了一个新的聚合物系列,既保留了普通塑料的所有品质,也可进行降解和机械回收。芬兰图尔库大学采用液-液相分离法开发出一种超分子塑料,具有良好的机械性能和高度可回收性,可通过吸水进行自我修复,未来可作为环保材料替代传统塑料。澳大利亚皇家墨尔本理工大学开发出一种坚固、可持续和可堆肥的自清洁生物塑料。日本理化学研究所开发出一种坚固、有弹性、可自我修复的聚合物材料,该材料在断裂前可以拉伸到原始长度的近14倍,切断后可在5分钟内自行愈合。生物材料成为新材料领域研究热点,引发各国研究热潮。美国得克萨斯农工大学将二维纳米材料二硫化钼与改性明胶结合后开发出一种柔韧的水凝胶生物材料,可用于创建复杂的3D电路,为患者提供3D打印电子纹身,监测患者的运动指标;加州大学洛杉矶分校采用紫外线光固化工艺创造了一种改进的丙烯酸基材料,该材料更加柔韧且保持较高强度和耐用性,可以像肌肉组织一样发挥作用,可用于软体机器人、具有触觉的新型可穿戴设备、触觉技术等领域。西班牙Andaltec国家技术中心开发出一种可用于再生肌肉组织的形状记忆聚合物,可在医院内通过材料挤压打印工艺制作植入物、手术器械和假肢。巴西圣保罗州立大学使用B型牛明胶制成了高拉伸强度、可食用、可生物降解的抗菌生物塑料薄膜,可保护包装食品免受病原体污染。新加坡南洋理工大学使用聚己内酯(PCL)和明胶,采用静电纺丝方法制造PCL/明胶纤维,再将ε-聚赖氨酸掺入纤维支架制造出一种可加速伤口愈合过程的新型纳米纤维复合敷料,可促进细胞生长、增殖和迁移。二、世界新材料领域2023年趋势展望美西方国家持续关注关键材料供应链安全,纷纷制定关键矿产战略规划,关键矿产资源成为大国竞争焦点。美国地质调查局发布更新版《2022年关键矿产清单》,包括锂、稀土等矿产,提出扩大国内关键矿产生产规模,以减少对中国和俄罗斯的进口依赖;地质调查局还与国家航空和航天局(NASA)联合绘制美国西南部部分地区的关键矿产潜力地图,寻找未来具有开采潜力的地区,以增加国内关键矿产产量。布鲁金斯学会发布《中国在为全球能源转型提供关键矿产方面的作用:未来会怎样?》报告,建议欧美国家应开展多边合作,增强关键矿产供应链韧性,减少对中国的依赖。英国政府发布首份《未来的复原力:英国关键矿产战略》,提出将通过提升国内生产能力、加强国际合作等方式,建立更安全、更有韧性的关键矿产供应链。澳大利亚政府公布《2022年关键矿产战略》,建议扩大本国矿产加工产业,并与其他国家合作建立更加多样化和安全的关键矿产供应链,为关键矿产制定国际标准体系;澳大利亚政府在2022-2023年预算中,承诺向关键矿产加速器倡议投入2亿澳元(约合1.34亿美元),以及在3年内投入5000万澳元(约合3349万美元),用于建立虚拟的国家关键矿产研发中心,推动矿石加工、提纯和回收技术的合作研究。全球电池需求大幅增加,汽车企业纷纷布局新能源矿产和电池生产项目,对全球新能源矿产供应链带来新挑战。美国通用汽车公司与嘉能可签订了“为期数年”的钴供应协议,采购镍钴矿用于制造通用的Ultium电池正极;福特汽车与必和必拓签署了镍供应协议,必和必拓旗下位于西澳大利亚州的西部镍业公司将为福特供应镍,同时福特将寻找其他关键矿产供应来源,以确保锂、镍、稀土、铜等电池关键原材料的供应。英国Adamas
2023年1月25日
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2022年能源领域前沿科技发展态势及2023年趋势展望

在癸卯新年到来之际,国际技术经济研究所全体同仁祝各位读者朋友新年快乐、幸福安康。感谢大家长久以来的关注和支持,也期待未来我们能一直有你相伴。我们将在春节期间连续九天献上专题文章“年度科技发展态势总结与展望”,希望能为读者朋友们提供些许参考。本文为能源领域专题。一、世界能源领域2022年态势总结俄乌冲突下能源武器化趋势加剧,全球能源供应格局正在改变。俄乌冲突爆发后,以美国为首的西方国家对俄实施多轮制裁,尤其是能源领域。美国参众两院通过禁止从俄罗斯进口石油、天然气、煤炭和其他能源产品的法案。英国宣布在2022年底前全部停止从俄罗斯进口煤炭和石油,并尽快结束天然气进口。欧盟不再与俄签订新的煤炭供应合同,并逐步减少进口俄罗斯石油。俄罗斯则要求向不友好国家和地区供应天然气时将改用卢布结算。下半年“北溪”天然气管道泄漏更是加剧了欧洲能源紧张局势。在此背景下,俄罗斯对欧洲的天然气供应锐减,已降至欧盟天然气进口量的9%。欧洲不断增加从美国进口液化天然气力度。目前美国占欧盟液化天然气采购总量的近一半,成为仅次于挪威的欧盟第二大天然气供应国。此外,欧洲诸国调整了能源政策,加强与中东、非洲等国能源合作,建立了能源新的供应关系。能源短缺使得核电迎来“复苏”,多国暂停核退役或重启核电计划。在俄乌冲突持续、全球极端气候频现等背景下,核电作为一种清洁、高效、运行稳定的能源备受关注。美国拜登政府宣布在《降低通货膨胀法案》下向美能源部爱达荷国家实验室投入1.5亿美元,升级其核能基础设施,加强核能研发。美国与波兰宣布建立核能战略伙伴关系,支持波兰建设首座核反应堆。法国总统马克龙强调核电是法国实现“能源独立”的关键,计划从2028年开始新建6个核电机组。英国在新版《能源安全战略》中强调核电重要地位,将开发8个新的大型核电项目,并新建多座模块化小堆。德国延长原计划2022年12月关闭的3座核电站运营时间。比利时政府宣布将2025年废除核能的计划延后十年。韩国计划到2030年将核电在电力结构中的占比提高至33%,发电量达到2017亿千瓦时。日本首相岸田文雄加速推进核电重启进程,计划到2023年秋季使核电机组的重启数量从目前的10个增加到17个。多国推出新的氢能项目,新技术不断涌现。美国国家可再生能源实验室开发出“太阳能热化学(STCH)制氢”技术,该技术比常规电解水制氢效率更高。英国结合氢燃料锅炉、电空气源热泵和智能控制技术,开发出全球首个智能氢混合供热系统,提供了一种安全、廉价的供热方案。日本千代田株式会社完成全球首次甲基环己烷运输;川崎重工的全球第一艘液化氢运输船Suiso
2023年1月24日
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2022年生物领域前沿科技发展态势及2023年趋势展望

在癸卯新年到来之际,国际技术经济研究所全体同仁祝各位读者朋友新年快乐、幸福安康。感谢大家长久以来的关注和支持,也期待未来我们能一直有你相伴。我们将在春节期间连续九天献上专题文章“年度科技发展态势总结与展望”,希望能为读者朋友们提供些许参考。本文为生物领域专题。一、世界生物领域2022年态势总结重大突发流行病和外溢传染病呈多发态势,各国及国际组织积极应对。2022年,新冠肺炎、猴痘、脊髓灰质炎、埃博拉、禽流感、登革热、霍乱、番茄流感等多种传染病频发,严重威胁全球健康和国家安全。美国白宫发布《国家生物防御战略与实施计划》,将生物防御及战略落实作为科技优先事项,提出在未来五年内拨款880亿美元用于传染病研究项目,提升美国防范及应对新疫情的能力。英国前首相鲍里斯·约翰逊宣布为世界银行“金融调节基金”提供2500万英镑,以帮助全球预防和应对大流行病,提升国家、区域和全球层面卫生系统的疾病监控与准备能力。欧洲议会和理事会就流行病严重跨境威胁达成政治协议,加强防备和反应规划,以帮助欧盟及其成员国更好地检测、准备和应对未来大流行病或其他严重的健康威胁。世卫组织发布病原体基因组监测十年战略,以加强和扩大全球基因组监测,持续关注传染病病原体的演变、警惕病原体的传播、追踪和鉴定新病毒变体,协助疫苗研发和其他应对措施的制定。粮农组织、联合国环境规划署、世卫组织和世界动物卫生组织组成的四方合作机制发布《“健康一体化”联合行动计划》,重点关注卫生系统的“健康一体化”能力、新发及再发人畜共患流行病、人畜共患地方流行病、被忽视的热带疾病和虫媒病、食品安全风险、抗微生物药物耐药性和环境等六大领域的能力建设。世界银行启动“大流行病预防、准备和应对金融中介基金”,旨在帮助中低收入国家加强应对大流行病的能力。流行病防备创新联盟获得15.35亿美元资金,以在100天内为新检测到的新冠变异株生产新疫苗,并推进潜在大流行病原体的疫苗开发工作。前沿技术领域频现突破性进展。在合成生物学领域,美国研究人员成功利用合成生物学工具对细菌菌株进行基因改造,以分解废弃的二氧化碳,并制造出有价值的工业化学品;DARPA启动“环境微生物作为生物工程资源”计划,旨在将合成生物学方法与生物采矿相结合,分离和提纯稀土元素;中英研究团队创建出基于原核细胞的新型人造细胞构建系统,在人造细胞研究领域取得了重大突破。在脑科学领域,美国约翰·霍普金斯大学开发出“微型脑电帽”,可检测脑类器官的脑电活动信号,以更好地探索神经系统疾病和危险化学物质对大脑的影响;瑞士苏黎世联邦理工学院科学家通过蝾螈脑再生研究,揭示大脑进化和再生途径,为未来对人脑损伤及相关修复药物的开发提供很高的参考价值;中国南京邮电大学团队开发出可交互式人工神经元,实现了脑机接口之间模态匹配的双向交互,可解读神经递质中的化学信息。在基因编辑领域,美国宾夕法尼亚州立大学研究团队开发出一种基于修饰mRNA的CRIPSR-Cas9系统,将干细胞中的基因编辑效率提高了84%且减少了脱靶效应;荷兰代尔夫特理工大学研究人员开发出新Cas9模型,可预测DNA切割位置和脱靶概率;韩国基础科学研究所团队开发出一款全新的基因编辑平台TALED,开启线粒体基因编辑新时代;中国上海科技大学研究团队开发出高效微型基因编辑工具CRISPR-SpaCas12f1,为基因治疗和工程化微型CRISPR系统提供了新思路。在干细胞领域,美国加州理工学院和英国剑桥大学团队利用小鼠干细胞培育出具有完整大脑结构、神经管、心脏和身体所有其他基础器官的小鼠胚胎模型;以色列魏茨曼科学研究所科学家使用小鼠干细胞,在无精子、卵子及子宫的情况下,培育出小鼠早期胚胎模型;日本大阪大学研究团队全球首次实现使用诱导多能干细胞制成与泪腺相似的立体组织;中国科学院动物研究所科研团队使用单倍体胚胎干细胞创造出特殊的“染色体融合”小鼠。在AI+生物领域,美国中佛罗里达大学科学家创建出AI筛选模型,可加快药物发现进程并在识别潜在候选药物方面具有97%的准确性;瑞士苏黎世联邦理工学院研究团队研发出AI模型,可预测未来可能出现的新冠病毒变体;日本理化学研究所运用AI机器人成功培养诱导多能干细胞,比人工培养的时间快3倍。各国继续加紧开发新冠肺炎等流行病的新疫苗、疗法和检测手段。新冠变异株奥密克戎取代德尔塔成为当前全球主流毒株并持续变异,目前已出现BA.5、BA.4.6、BQ.1.1、BQ.1、BF.7、BA.2.75.2、BA.2.75和BA.4八种奥密克戎变异株,促使各国加紧开发更有效的病毒检测方法和新疫苗、药物等治疗手段。病毒检测方面,人工智能、机器学习和基因编辑技术大幅提升病毒检测的效率和准确性。美国莱斯大学和康涅狄格大学改进了RNA编辑CRISPR-Cas13系统,提高了检测生物样本中微量新冠病毒的能力;斯克里普斯研究所和智利圣地亚哥流行病学与新冠健康研究联盟开发出用于识别废水中新冠变体的算法Freyja,只需20秒便可完成废水样本测序,这有助于跟踪新冠疫情的发展,未来或可拓展至其他病原体。澳大利亚联邦科学与工业研究组织利用机器学习技术开发出更快、更全面的新冠病毒变异毒株识别方法。瑞士苏黎世联邦理工学院研发出可预测未来可能出现的新冠病毒变体的AI模型。疫苗研发方面,据世卫组织统计,截至2022年10月21日,全球共研发了371款新冠疫苗,其中172款处于临床阶段,199款处于临床前阶段。新型疫苗和通用疫苗成为各国的攻关重点。美国西北大学首次将球形核酸应用于新冠疫苗的开发,该产品副作用小、便于储存;加州理工学院开发的新候选疫苗mosaic-8中含有8种不同的SARS样β冠状病毒片段,可保护人们免受新冠病毒未来变异及SARS、MERS等冠状病毒新毒株的影响。加拿大卫生部授权该国药企Medicago研制的首个使用植物蛋白技术的新冠疫苗Covifenz可用于18至64岁的成年人接种,成为全球首个授权使用基于植物新冠疫苗的国家。中国研发出全球首款冻干新冠mRNA疫苗,可在25℃下保持长期稳定;中山大学开发出四价嵌合型新冠疫苗,可同时免疫多种变异毒株。二、世界生物领域2023年趋势展望mRNA疫苗的研发和商业化成为各国疫苗技术发展的重要方向。mRNA疫苗通过激发人体免疫反应来抵御病毒,更安全高效,成本更低,且几乎可以针对任何病毒或细菌感染类疾病提供通用保护,为大流行病和艾滋病、癌症等非传染性疾病提供新的防治手段,将成为各国疫苗研发领域的攻关重点。美国制药公司莫德纳启动mRNA
2023年1月23日
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2022年信息领域前沿科技发展态势及2023年趋势展望

在癸卯新年到来之际,国际技术经济研究所全体同仁祝各位读者朋友新年快乐、幸福安康。感谢大家长久以来的关注和支持,也期待未来我们能一直有你相伴。我们将在春节期间连续九天献上专题文章“年度科技发展态势总结与展望”,希望能为读者朋友们提供些许参考。本文为信息领域专题。(一)世界信息领域2022年态势总结网络与数据安全风险呈规模扩散、长期潜伏态势,多国加大防范力度。开源漏洞构成全球性持续风险,对各国网络韧性构成严峻挑战。美国国土安全部指出Log4j漏洞已形成持续性威胁,影响全球近半数企业;网络安全与基础设施安全局警告SAP应用程序存在严重安全漏洞“ICMAD”,或使全球各类机构面临广泛而严重的影响;CISA警告开源框架Spring的高危零日漏洞正被用于传播、部署恶意软件和僵尸网络。对此,各国加大网络安全保护力度,不断推出提升网络韧性的新举措。美国参议院通过《加强美国网络安全法案》,强化公私部门协调以应对网络安全事件;CISA成立专注于联邦机构网络安全的新部门“联邦企业改进小组”;白宫举办开源安全峰会,与开源组织及科技巨头共同推动一项1.5亿美元的投资计划,加强美国的开源安全。欧盟成员国签署加强网络安全能力的声明,旨在应对大规模网络攻击风险。日本通过《经济安全保障推进法案》,要求加强关键敏感行业及基础设施的网络安全防护。高频通信技术趋于成熟,促进5G落地与6G研发。美国是德科技公司(Keysight)与韩国LG公司合作展示的6G射频前端,可实现TB级无线数据传输;德克萨斯农工大学通过波束管理改进5G毫米波通信,可减轻信号衰减;弗劳恩霍夫海因里希赫兹研究所和韩国LG电子公司成功将6G数据的传输距离提升至320米,较此前记录提升2倍。韩国三星网络公司改进5G毫米波网络设备,在10千米的距离实现1.75Gbps的平均下载速度,创下新记录。日本东京工业大学开发出一款毫米波相控阵高频收发器,可接入现有5G网络。美国不断巩固半导体产业优势地位,并出台新规压制中国半导体产业发展。为加强自身能力建设,美国补贴本土研发制造并推进盟国合作。美国《芯片与科学法案》正式通过,拨款520亿美元用于芯片生产与供应链建设,提升美国半导体制造能力。美国与日本合作开发2nm芯片,该芯片最早将于2025年投产;与日本、韩国和中国台湾组建芯片四方联盟(CHIP4),加强半导体供应链控制;与欧盟在美欧贸易与技术委员会会议上提出设立半导体供应链早期预警机制,并避免产业补贴竞赛。为应对中国竞争,美国出台多项政策措施压制中国半导体行业发展。美国商务部工业与安全局将超宽带隙半导体基材和3nm以下芯片专用电子设计自动化等四项技术纳入出口管制;发布临时最终规则,修订《出口管制条例》,强化限制措施,并对未经核实清单管制措施进行更新,阻碍技术和人才向中国流动。人工智能(AI)技术在军民场景拓展应用。民用方面,新一代生成式AI突破场景局限,不断步入文字、语音、图像、视频、3D模型等场景应用。美国OpenAI实验室发布DALL-E
2023年1月22日
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2022年世界前沿科技发展态势及2023年趋势展望——综述篇

在癸卯新年的钟声即将敲响之际,国际技术经济研究所全体同仁祝各位读者朋友新年快乐、幸福安康。感谢大家长久以来的关注和支持,也期待未来我们能一直有你相伴。我们将在春节期间连续九天献上专题文章“年度科技发展态势总结与展望”,希望能为读者朋友们提供些许参考。本文为专题开篇明义之综述篇。2022年,世界之变、时代之变、历史之变特性在科技领域突出显现。新一轮科技革命和产业变革更加深入,前沿技术继续取得重大进步。以中美科技博弈加剧为标志,科技竞争与国家安全的融合度不断加深,美率领盟友加紧在关键原材料、数字基础设施、科技人才、技术规则及标准制定等方面系统地建立结构性优势,以有利于美国的方式塑造竞争。我国科技发展面临的外部压力增大,环境更加复杂,维护科技安全与发展的挑战增加。一、2022年前沿科技创新与竞争态势(一)前沿技术跨域融合,创新范式转换成为科技进步加速器,重大成果密集涌现前沿技术交叉融合,创新范式正在发生转换,新的科学范式、科研范式、技术范式不断涌现,在基础研究、应用基础研究、应用研究等不同层面推动多学科领域科技取得重大进步。基础研究获得革命性发展。美国联合研究团队基于纳米柱镶嵌表面技术与光相互作用技术发明了新型小型化版本的“光镊”,首次成功捕获单个原子,为原子级实验带来革命性发展;谷歌量子计算机创建了只需要7个量子位和数百个操作的全息虫洞。日本国立天文台计算天体物理中心使用超级计算机首次观测到中子星合并产生的稀土元素,极大推动天体物理学界关于宇宙产生大量重元素的研究进程。应用基础研究突飞猛进。美国开发了一种几何深度学习模型“EquiBind”,较以往方式快1200倍,极大提升发现潜在新药分子的速度,减少新药研发的试错成本;Meta公司ESMFold成功预测6亿多种蛋白质的结构,种类远超AlphaFold2,速度是其60倍。欧洲物理学家通过人工智能成功将一个需要10万个方程的量子问题,压缩为只需4个方程的小任务;德国和奥地利研究团队首次定义了器官发育的指标,将类器官转变为一门工程学科。韩国研究团队实现对大脑内神经活动的直接成像,将彻底改变脑科学领域研究现况。应用研究取得里程碑式成果。美国NIST突破性研发出以RNA为核心的可长时间在细胞内存活的生物计算机,有望为疾病治疗带来划时代的改变。德国科学家通过对拟南芥的研究,发现基因突变可能并非随机产生,打破了生物学界一百多年来的对基因突变的认知研究;柏林工业大学研究团队用多层前馈DNN完全折叠的方法创建了一个神经“网络”,将有望超越人脑,成为世界上最强大的神经网络。芬兰为首的多国团队研制出新超导量子比特“独角兽”,以99.9%的置信度实现了量子逻辑门,成为构建商用量子计算机的重大里程碑。韩国成功开发基于液态金属颗粒组装网络的复合电极,将极大促进可穿戴和植入式电子设备开发和商业化。(二)科技成为左右地缘政治的重要力量,各经济体大幅增加国防预算,军事科技备受瞩目各主要经济体将科技视为维护国家安全的基础核心能力,以此为重点构建国家安全战略。美国发布新版《国家安全战略》,强化供应链安全、前沿科技与STEM人才等方面的部署;设立战略资本办公室,确保具有军事应用前景的重要技术获得市场转化资金。北约推出新版“战略概念”,强调科技对国防重要性;启动10亿欧元创新基金和北大西洋防务创新加速器,为跨大西洋安全开发新技术。欧盟发布《战略指南针》,把投资科技和工业基地作为欧盟安全支柱之一;德国推出二战后首份《国家安全战略》,将安全概念延伸至科技等领域。日本政府拟修订《国家安全保障战略》、《防卫计划大纲》和《中期防卫力整备计划》3份重要战略文件,突出强调尖端技术的战略作用。美西方各国大幅增加国防开支。美国2023财政年度国防预算突破8000亿美元,其中1301亿美元用于科技研究、开发、测试和评估,比2022财年增加9.5%。北约称“国防支出占GDP比例2%将是目标底线。英国宣布到2030年,国防预算将比目前水平增加一倍,达到1000亿英镑;德国宣布从2024年起将每年的国防开支占国内生产总值(GDP)比重提高到2%以上。法国将2023财年国防预算增加到439亿欧元,其中80亿欧元用于军事研发,并指定用于技术创新的投入比例。日本正在讨论将未来五年国防预算总支出提高到超过40万亿日元,一旦落地,增幅将达45.6%。军事科技成为各国投资重点。人工智能相关技术方面,美国国防预算继续加大对人工智能的投资;国防部签署“人工智能战略和实施途径”文件,明确制定和实施人工智能的基本战略。北约启动“地平线扫描”人工智能战略计划,以确保相关领域技术优势。欧盟与美国共同发布人工智能“路线图”,在相关科技发展上与北约保持步调一致;德国特别国防基金将人工智能相关技术的军事应用作为重点支持方向之一。俄罗斯成立人工智能技术发展部门,致力于开发人工智能武器,加强人工智能技术在制造军用和特种武器装备方面的应用。日本高度重视无人机的作战价值,将其定位为影响未来战争胜负的主要革新型装备,国防预算中除加大引进美制无人机外,还大力加强了国产无人机研发力度。跨领域作战能力方面,美国国防部持续提升“联合全域指挥与控制”系统的能力建设,进一步提高连接各军种的网络和数据实战能力。北约提出多域作战云是未来实现多域作战的重要手段,强调军队与工业界携手。英国《国防能力框架》将发展多领域集成能力作为提升国防军事能力最重要的指导原则之一。高超音速、定向能等新一代武器方面,美国拟与英国和澳大利亚合作开发高超音速武器;将投入47亿美元用于推进新一代高超音速武器研发,33亿美元用于微电子和5G网络技术。欧洲防务基金会首批资助项目中,获资助额较高的项目之一是欧洲高超音速防御拦截器项目。英国将拨款1.3亿英镑研发定向能武器,并计划于2023年进行测试。俄罗斯已经成功测试了高超音速锆石巡航导弹。(三)世界主要经济体强化关键核心技术和战略资源布局及争夺世界各经济体围绕高端芯片、新能源电池产业链和供应链展开布局,抢夺产能和资源。芯片方面,美国出台《芯片法案》,提供520亿美元补贴吸引高端芯片产能回流本土;主导组建由日韩、中国台湾政府和龙头企业共同参与的芯片四方联盟。欧盟公布《欧洲芯片法案》,提供430亿欧元补贴增进欧洲芯片产能;日本为台积电设在日本的晶圆厂建设补贴4760亿日元,为美光补贴3.2亿美元支持其扩大产能。中国台湾地区更新《产业创新条例》(草案),大幅补贴岛内半导体企业。新能源方面,美国出台《通胀削减法案》,提供补贴鼓励“在岸”制造和“友岸”制造。欧盟拟推出5650亿欧元能源计划,大力发展光伏和新能源汽车。关键矿物方面,美国和澳大利亚商议将关键矿物供应链合作作为印太经济框架共同优先事项之一。加拿大要求三家中国企业在90天内剥离或撤销其在加拿大锂矿公司中的股权投资。澳大利亚已收紧外国企业投资本国锂矿的限制。网络空天等新疆域方面,美欧视低轨卫星为下一代空间信息重要基础设施,强化部署。美国国土安全部发布文件将太空纳入“国家基础设施保护规划”;太空军2022年5月发布《太空测试体系愿景》,在6月开始筹建国家太空试验与训练中心;SpaceX加速卫星发射进程,并开始为卡车、船舶和飞机提供上网服务。欧盟推出总预算24亿欧元的《2023-2027年欧盟安全连接计划》,这是继“伽利略”和“哥白尼”计划之后欧洲的第三个太空旗舰计划,进一步开发包括通信盲区在内的全球高速宽带服务;欧洲航天局则计划为未来三年投资169亿欧元用于相关领域研发建设。(四)美积极推进对华科技“脱钩”“断链”“阻流”,大国科技博弈烈度上升,某些领域开始体系分化拜登政府通过“脱钩”阻止中国科技进步。一是斩断技术和产品流动渠道。一方面,对华出口管制措施呈现全面化、基础化、系统化。2022年仍持续增加纳入管制清单的中国企业数量;禁止各国向中国提供在世界任何地方使用美国工具制造的高端半导体芯片;在半导体材料、软件和制造设备方面对中国出口、人才交流和与中国企业合作都进行严格管制,以斩断中国突破“卡脖子”、自主制造高端芯片的能力。另一方面,竭力将中企高技术产品排除出其市场,美国联邦通信委员会专门批准了针对华为和中兴等中国产通讯及监控产品在美国的进口和销售禁令。二是对中国高技术企业在美投融资进行限制。2022年9月,美国上市公司会计监督委员会开始审计中概股底稿,阿里巴巴、网易等互联网巨头被选定为首批检查对象。同月,拜登签署总统行政令,加强联邦政府在阻止中国对美技术投资、限制中国获取美国公民私人数据等方面的权力。三是阻断人才交流。2022年10月,美国商务部宣布,从事高端芯片制造业的“美国人”,未获许可证在华工作可能将受民事和刑事处罚,导致中国16家上市半导体公司中的43名美籍高层在芯片禁令后纷纷离开中国。虽然拜登政府在2022年3月终止了“中国行动计划”,但该计划实施过程中引发的系列案例对华人学者在美国社会的生存状态和发展产生了深远影响,对美科研机构雇佣华裔学者造成寒蝉效应,客观上为美推动与中国科技交流脱钩奠定了社会基础。7月,共和党参议员专门向参议院提交了《2021知识产权保护法案》,要求总统采取切实措施保障中国执行《中美贸易协定》中有关所谓知识产权保护的承诺。四是封停创新工具。2022年以来,美设计软件企业Figma逐步封停大疆、华为、360、海康威视等611家被美制裁的中企账号。8月,全球领先的图像设计软件Adobe旗下设计社区Behance封停了中国国内所有账号。五是切断科研合作。过去三年多,中美科研机构共同署名的论文作者数量下降超过20%;中美科研机构共同署名的论文数量在2021年也出现下降。7月,美国国会通过新提案,将禁止国立卫生研究院(NIH)和疾病控制和预防中心(CDC)资助中国、俄罗斯或美政府指定“对手国家”的实验室研究。六是将网络空间政策与意识形态挂钩,构建规则。2022年4月,美国务卿布林肯表示,美“确保将价值观纳入美国网络空间和数字政策,推进能持续支撑美国价值观的数字技术愿景”;美国与欧盟、英国、澳大利亚和日本等联合发起《未来互联网宣言》,制定未来互联网规则制约中国。中美科技竞争烈度持续上升,日渐呈现出全面性、结构性、长期性特征,两国都面临为科技发展设置更高壁垒的压力。中美各自向两套技术体系发展,对未来的研发、生产、应用和标准制定等均会产生深刻影响。例如,5G方面,中国主要发展基于Sub-6GHz频段的5G网络,而美国则主推5G毫米波网络;激光武器方面,中国采用相干合成路线,而美国采用非相干合束激光;无人驾驶方面,中国选择的技术路线为车网协同,美国则采用单车智能,即完全不受道路基础设施的限制。(五)颠覆性技术触发新变化,科技安全出现新问题,治理体系亟需变革一些新兴技术进入应用阶段,对传统业态带来颠覆性改变。例如,Gartner发布2022年技术成熟度曲线报告,重点分析沉浸式体验、人工智能自动化、云数据生态系统等新兴技术。下一代互联网方面,元宇宙、Web3.0技术和产品已出现一些应用场景,将人类体验范围扩大到可集成数字货币的虚拟场所和生态系统。例如,美国打造军事元宇宙,利用VR/AR训练;美国非同质化代币(NFT)画作流行,甚至出现自动贩卖机;苹果即将推出AR/VR头显。人工智能方面,自主系统应用加速,无人驾驶、无人机、无人艇等无人系统进入实际应用和实战运用,传统战争形态产生颠覆性改变。美国已宣布打造由150艘各式舰艇组成的无人舰队,并在国内部分地区开始试运行无人驾驶出租车业务。2022年2月,俄乌冲突爆发后,俄罗斯和乌克兰都使用了人工智能武器大规模无人机。中国无人艇成功首航。生物技术方面,美国Synchron公司开发的脑机接口植入式设备已开展早期可行性临床试验;食品药品监督管理局授予CRISPR基因编辑疗法exa-cel滚动审查,有望批准其进入临床应用。新技术的快速发展与应用,正在打破传统的生产生活模式、产业生态和规则治理架构,一些人工智能、生物等领域的新技术应用或将引发伦理风险,虚拟世界为网络钓鱼、身份盗窃甚至间谍活动提供新机会,全球很多领域的规则面临重大改变甚至重塑。国家安全的内容、手段和理论都面临着重大改革与创新,必须随着国际科技发展和治理体系的变革而与时俱进。二、2023年前沿科技发展趋势展望预计2023年世界科技仍将高速发展,新成果、新突破、新应用仍将层出不穷,我国面临的局面将更为复杂,科技和产业将遇到更多困难,产生各种突发风险的可能性加大。(一)以科技为核心的竞争将推动世界多极化,科技地缘格局将现高度复杂性和不确定性随着新一轮科技革命深入推进,传统国防与安全将面临深度重塑,一些率先掌握颠覆性技术的中小国家也可能获得竞争优势。影响科技竞争的因素与世界多极化叠加,科技地缘格局将出现更多的不确定性。一是技术革新产生新的发展方向。科研范式变化使技术发展的不确定性增加。新的半导体制程技术或将对当前芯片技术生态产生影响。美国Zyvex
2023年1月21日
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日本与欧盟签署《促进卫星数据相互共享和利用的合作安排》

科技战略日本与欧盟签署《促进卫星数据相互共享和利用的合作安排》据日本经济产业省(METI)1月18日消息,METI与欧盟委员会国防工业和空间总局签署了《促进卫星数据相互共享和利用的合作安排》,将加强日本与欧洲的卫星数据量,进一步促进卫星数据的使用。具体合作包括:在卫星数据平台“Tellus”和欧盟委员会运营的“哥白尼”之间开展数据协调,使卫星数据能够相互利用;开展数据处理,促进卫星数据的联合使用和服务发展,包括海洋和沿海地区监测、气候变化对策、水资源管理和减少灾害风险。美国网络安全和基础设施安全局更新发布“映射到
2023年1月20日