趋势洞察！未来产业将有哪些重大变革？

       9月4日，国家主席习近平向2023中国国际智能产业博览会致贺信。习近平主席指出，中国高度重视数字经济发展，持续促进数字技术和实体经济深度融合，协同推进数字产业化和产业数字化，加快建设网络强国、数字中国。
       在科技革命和产业变革加快演进的背景下，全球主要国家纷纷在人工智能、量子科技、生命健康等领域加强布局。未来产业由科技创新驱动，将改变产业形态和产业体系，甚至带来技术经济范式的变化，从而引发技术革命和产业革命。如何准确把握未来产业发展焦点与趋势？一起关注《人民论坛》最新策划。

1 未来产业：从概念到实践

      未来产业与战略性新兴产业、基础研究一样，都是政策性概念，所以各国、各界都没有形成统一的概念。关于未来产业，学界讨论得比较早，亚历克·罗斯2016年出版的《未来产业》一书把“未来产业”概念推广到全球。我国学者也进行了很多研究，例如余东华（2020）认为，未来产业是“重大科技创新产业化后形成的、代表未来科技和产业发展的新方向、对经济社会具有支撑带动和引领作用的前瞻性新兴产业”。李晓华等（2021）提出，未来产业是“由处于探索期的前沿技术所推动、以满足经济社会不断升级的需求为目标、代表科技和产业长期发展方向，会在未来发展成熟和实现产业转化并形成对国民经济具有重要支撑和巨大带动，但当前尚处于孕育孵化阶段的新兴产业”。
       虽然各种理解和定义存在一定差异，但是学界关于未来产业的主要特征已有基本共识：一是未来产业是由科技创新驱动的。科技属性是未来产业区别于传统产业的主要特征，核心资源是知识要素、智力要素、数据要素等新要素，动力来自科学发现，也来自新兴技术、前沿技术甚至颠覆性技术的涌现。二是未来产业处于产业生命周期的早期，主要在萌芽期。很多学者认为它是新兴产业的一种早期形态。这样，未来产业与主导产业、支柱产业、战略性新兴产业建立了依次递进的联系。随着技术的成熟、扩散进入高速增长期，未来产业在未来的某个时期（有学者认为可能为15—30年）会成为对经济具有较强带动作用的主导产业;如果其产业规模能够进一步扩大，就会成为支柱产业。三是具有较强的不确定性与外部性。未来产业往往还未形成确定的技术路线，发展进程与偶然性的技术突破密切相关，应用场景和市场前景也不确定，需要高额研发投入，并面临高昂的试错成本。四是对经济体系与社会变迁有关键性、支撑性和引领性作用。未来产业的发展与壮大，会引发产业体系的变革，进而对生产生活方式产生重大影响。当然，这种影响是复杂的，有两种基本路径：一种是“产业的未来”，已有技术群的演进、迭代、融合会改变产业的面貌，例如集成电路产业发展基本遵循了“摩尔定律”；另一种是“未来的产业”，这指的是技术轨道的变化，甚至是“技术制度”（technological regime）的变化，这就意味着随着技术革命的发生，科学知识、工程技术、制造技术和流程、人力资本、管理和治理、基础设施等复杂的综合系统要发生重大变化。
       当然，未来产业更多来自于世界各国和地方政府的产业发展实践。2017年美国科技政策办公室提出未来产业包括人工智能、量子信息科学、先进通信/5G、先进制造和生物技术等前沿技术和新兴领域，强调这类技术和产业将给通信、教育、医疗等带来革命性变化，并为解决科技、经济、社会难题提供新技术新工具。日本在2016年《科学技术基本计划》中提出了“社会5.0”的概念，并在此愿景下，对未来产业的前沿技术持续进行部署。日本2020年制定的《科学技术创新综合战略2020》，则明确提出了面向未来产业及挑战社会变革的人工智能、超算、大数据、卫星、清洁能源、生物技术等领域。虽然具体内容各有不同，但发达国家政府部门和智库机构所关注的未来产业主要集中在信息、生物、能源、新材料等领域，具体包括人工智能、物联网、VR（虚拟现实）和AR（增强现实）、纳米材料及新型材料、精准医疗、基因工程、新能源和节能技术、太空科技、自动驾驶汽车、人体增强等。
       我国“十四五”规划指出，在类脑智能、量子信息、基因技术、未来网络、深海空天开发、氢能与储能等前沿科技和产业变革领域，组织实施未来产业孵化与加速计划，谋划布局一批未来产业。各地方政府也积极谋划未来产业并出台了众多专项政策，多个省市明确了未来产业的发展方向。例如，安徽省提出发展量子科技、生物制造、先进核能、分布式能源、类脑科学、质子医疗装备等未来产业；北京市提出重点发展量子信息、新材料、人工智能、卫星互联网、机器人等未来产业；广东省提出重点布局区块链、量子通信、人工智能、信息光子、太赫兹、新材料、生命健康等未来产业。2022年深圳市发布的《深圳市培育发展未来产业行动计划（2022—2025年）》将未来产业划分为两类：一类是5至10年内有望成长为战略性新兴产业，如合成生物、区块链、细胞与基因、空天技术等四个未来产业；另一类是10至15年内有望成长为战略性新兴产业，包括脑科学与类脑智能、深地深海、可见光通信与光计算、量子信息等四个未来产业。

2 未来产业发展有哪些焦点与趋势变化？

       未来产业最直接的影响是对原有产业体系的冲击与改变，这需要从更宏大的技术经济周期视角来把握发展大势。从实践看，各国政府都希望在新的科技革命和产业变革中找到“根技术”，控制“根产业”，这就要求在探寻执未来产业之“牛耳”者的过程中，牢牢把握技术革命与产业革命的潜在方向。
      产业的本质是通过利用能量，实现对物质形态的改变，满足人类的发展需求。如果这个过程的三大要素——主导技术、物质及能源利用、生产方式都发生了根本变化，产业革命就会发生。工业革命以来，每次产业革命约百年，包括两次技术革命。从长波周期规律看，我们仍然处于第五次技术革命，也就是信息技术革命的深度扩散融合时期。但是21世纪人类面临的资源环境约束更为严峻，人类追求健康生活的诉求更为迫切。新一轮长波周期的核心驱动力极有可能超越以往周期相对单一的主导技术牵引，转而表现为智能、健康、绿色三大主导技术群融合突破与协同支撑。一是信息技术对经济体系深入扩散与覆盖，人工智能向通用人工智能发展将更多替代人类劳动力，扩充人类能力的边界。二是延长生命是推动人类进步进化的重要动力，生物技术群在不断突破的基础上，与信息技术、脑科学、新材料等领域大融合，有望延长人类寿命，塑造生物经济这一新经济形态。三是能源革命是技术革命与产业革命的基础与先导，新能源、信息技术等的融合，不仅仅是替代以化石能源为基础的工业经济范式的基础底座，同时还将实现能源供需双方的动态高效匹配。总体看，全球未来产业发展正紧密围绕这三大主导技术群，争夺空天海洋等战略空间，不断推动产业变革，拓展网络空间、生命空间与生存空间。
      新一代信息技术产业。以人工智能、量子信息、未来网络与通信、物联网、区块链为代表的新一代信息技术加速突破应用，成为全球未来产业最火热的赛道。在人工智能领域，专用智能走向通用智能，场景创新成为驱动人工智能创新的重要方式。超大规模预训练模型竞赛持续进行，生成式人工智能爆发性增长，人工智能加速向生产工具迈进。2022年11月，OpenAI推出的ChatGPT席卷了整个行业。2023年1月，全球每天约有1300万独立访问者使用ChatGPT。美、英、日、韩、法等主要国家都加快了人工智能产业的顶层设计与部署，例如2018年欧盟发布《人工智能协调计划》，提出了7项具体行动，2021年4月，则进一步提出《人工智能法案》条例草案。我国近年人工智能产业已取得长足进展。根据中国信息通信研究院测算，截至2022年底，我国人工智能企业已达4227家。2022年我国人工智能核心产业规模达5080亿元，同比增长18%。在量子信息领域，量子计算机多种技术路线并行发展，量子密钥分发科研活跃。美国、英国、日本等均颁布了量子国家战略和系列举措，国际商业机器公司、谷歌、英特尔和微软等科技巨头持续布局，量子信息领域的投融资呈现爆发式增长。根据麦肯锡公司数据，2020年和2021年投资金额分别为7亿美元和14亿美元。波士顿咨询（BCG）预测，到2030年，在制药行业，量子计算市场规模将达200亿美元，化学、材料科学等规模将达70亿美元。在未来网络与通信领域，人网物深度融合、架构开放化演变、连接巨量泛在化、空天地海立体化仍在延续，人类行为逐渐向网络空间迁移，万物互联成为新的发展趋势。2020年2月，国际电信联盟（ITU）正式启动面向2030及6G的研究工作，美国、欧盟、日本、韩国等均建设了国家级的网络创新试验环境，并制定了大量战略和计划布局未来网络产业，美国电话电报公司、谷歌、微软、亚马逊、思科等运营商、互联网公司、设备厂商均已在此方向加强布局。我国运营商、设备商依托各自技术优势开展6G技术、标准预研。2021年4月，中国国家知识产权局公布的《6G通信技术专利发展状况报告》显示，在全球申请专利的约3.8万项6G技术中，中国以35%的占有率居首位。
生物技术产业。以基因编辑、脑科学、合成生物学、再生医学等为代表的生命科学领域孕育新的变革，生物技术与信息深度融合已成必然，精准医疗、智慧医疗等成为发展热点。在基因技术领域，第三代和第四代基因测序技术占据产业制高点，基因编辑技术催生了基因治疗方法和相关药物。以细胞系改造、遗传工程、诊断和治疗应用等为重点的基因编辑产业链逐步成形，主要企业总部均在美国。中国相关企业有几十家，多处于产业链的中游，以试剂盒开发和技术支持为主。但我国在基因检测服务方面快速发展，已经形成一定的国际竞争力。在类脑智能领域，神经网络模型正催生神经计算、类脑芯片、类脑智能机器人等技术和产品，神经科学利用认知计算等修复或增强大脑功能，加速脑机接口技术的发展。脑科学已成为美国、欧盟、日本等国家和地区的未来战略重点，这些发达经济体都推出了类似的“脑计划”。类脑智能目前整体处于实验室阶段，脑机接口技术是类脑领域目前唯一产业化的领域，产品主要用于恢复或替代肌萎缩性侧索硬化症、中风、脑瘫或脊髓损伤等疾病患者的功能。据Strategic Market Research估计，2030年全球脑机接口(包括侵入式和非侵入式脑机接口)市场规模将达到53亿美元。我国产业界逐步推出产品，如科斗脑机、海天智能等公司研发生产出植入式脑微电极、脑控智能康复机器人等产品。
        绿色低碳产业。作为全球未来能源的重要支撑，氢能、储能、太阳能、核能和其他低碳能源的开发利用，结合智能电网技术等，正在改变能源结构。氢能，主要在氢制备与储运、分布式加氢站网络建设、氢能安全性技术等方面进行突破。围绕氢能的全球竞争已然开始，美国制定了三步走的战略，规划到2035年氢能进入平价无补贴发展阶段。欧盟氢能战略的目标是到2050年在可再生氢能方面累计投资2000亿美元至5000亿美元。国际氢能委员会预计，到2030年全球燃料电池乘用车将达到1000万辆至1500万辆。丰田、本田的燃料电池汽车已经实现了商业化量产。我国已是世界上最大的制氢国，氢气年产量约3300万吨。“十四五”期间，各地规划氢燃料电池电堆的总产能已高达3000兆瓦，规划的燃料电池汽车总产能超过10万辆。先进储能方面，近年来电化学储能技术发展十分迅猛，主要集中在中长时间尺度储能技术、短时高频储能技术、超长时间储能技术等方向。根据中关村储能产业技术联盟数据，截至2021年底，全球已投运储能项目累计装机规模达到209.4吉瓦，同比增长9.6%。随着固态电池和液流电池等关键技术实现商业化，储能行业的规模将大幅增加。国家发展改革委、国家能源局于2022年3月21日印发了《“十四五”新型储能发展实施方案》，明确提出，到2025年新型储能由商业化初期步入规模化发展阶段，具备大规模商业化应用条件；到2030年新型储能全面市场化发展。
战略空间产业。当代科技的重要方向就是朝深空、深海、深地进军，这些战略空间科技与产业发展逐步走向“整体统一”的地球系统时代。在空天领域，“太空+互联网”跨界融合，新兴航天企业蓬勃发展，私有资本纷纷涌入，全球进入以全面商业化、军民融合为特征的新太空时代。各国纷纷布局卫星互联网产业，特别是利用低轨通信卫星星座为全球提供互联网接入服务，其中以SpaceX公司推出的“星链”计划进展最快。截至2023年5月，“星链”计划已有4000颗卫星在轨运行，该系统已向北美、欧洲、拉丁美洲等地区提供服务，正式进入商用阶段。在海洋领域，海洋资源能源开发利用、海洋工程装备制造、海洋生物医药是产业发展的重点。在海洋油气资源方面，美欧科技强国投入巨大，掌握全球最先进勘探开发技术和装备，油气开发井最大水深已超过3400米,钻进深度超过9000米,形成巨大产能。美国是全世界唯一拥有体系化深海采矿（约6000米水深)技术、装备和经验的国家。我国海洋技术创新和产业综合水平快速提升，已具备浅海区常规油气开发能力，但深水深层油气勘探开发刚刚起步，仍处在第二梯队。

3 产业变革将如何影响政策走向？

       未来产业始于基础科学的突破，完成于经济学意义上的“创新”。在发展道路上，三种类别的创新——渐进型创新、破坏型创新和激进型创新相互交织相互强化，激进型创新是技术制度的整体变化，意味着新的技术革命。因此未来产业对全球经济社会发展的影响是复杂的、综合的，甚至会带来技术—经济—社会的整体性、系统性转变。
       对知识与技术体系产生颠覆性影响。量子计算机能够更快地解决硬优化问题，甚至能够解决当今完全无法解决的问题，强大的量子计算机还会破坏现有的依赖大数分解的加密协议。以人工智能为代表的新一代信息技术正改变科学实践，大数据和智能化成为科研新范式，“基于人工智能的科学”（AI for science）正推动科学发现全面加快。
       对产业的结构、生产与组织方式产生重大影响。万物互联和智能化推动产业结构形态从线性产业链向智能生态群演进。数据成为重要生产资料，在人工智能的推动下，智能设备、人和数据连接起来，并以智能方式利用数据。具体来讲，ChatGPT在技术上激发人工智能体的主动化和主体化，各类产业和职业形态有望朝着软件和硬件深度融合的方向发展。微软正将旗下所有产品与ChatGPT全面整合，人工智能技术与生产力产品的结合有望进一步深入，进一步提升生产效率。工业互联网的发展必然导致制造业出现平台化趋势，催生分布式制造，规模经济和范围经济都将达到一个全新的高度。
       物质基础设施会迎来规模巨大的更新。氢能、核聚变等未来产业将把整个能源循环阶段的环境负担减到最小，也将对能源生产、储存、分配、使用进行整体改变，这需要进行数量难以预测的巨大投资。分布式的可再生能源采集系统、存储系统与智能电网的融合将构成绿色的能源体系，能源需求方也成为能源采集载体。
社会结构与伦理问题冲突加剧。新技术新产业肯定会造成失业失能等社会摩擦。元宇宙实现虚拟空间与实际空间的融合，产生所谓的“超关联社会”。ChatGPT的兴起则使得未来超级AI对人类的威胁相关议题突然变得紧迫起来。生物技术发展触及人类伦理极限，未来不断扩展人类寿命、健康、认知和能力的界限，伦理道德问题变得至关重要。人类需要从个体与集体的不同角度来思考怎样应对寿命延长、记忆提取等诸多问题。
       为应对以上多重影响，特别是智能、健康、绿色三大技术群的融合会产生激进型创新，带来技术制度的整体变化，被动适应性的政策调整将不能满足需要，未来产业的公共政策需跃升到更高层面进行体系化变革，政府需要统筹科技、教育、产业、金融、能源、社会等各领域改革与政策举措，激发企业、高校、科研机构等各主体的创新潜力与积极性。
▲加强对基础研究和关键共性技术的预见、聚焦与持续支持。培育和壮大未来产业必须将基础研究提高到更加重要的地位，坚持自由探索和应用牵引“两条腿”走路，稳步提高基础研究经费投入，建立长周期资助与评价机制，开辟引领性方向，弄通未来产业关键技术背后的基础理论和技术原理。加强技术预见，研判未来产业重点领域与发展方向，重点聚焦信息、生物、能源三大主导技术群，加强基础研究、应用研究、技术创新的一体化布局。加强相关国家科技重大专项接续，围绕未来产业组织实施面向2035年新的重大科技项目。
▲加强未来产业创新体系建设。未来产业需要长期高风险的创新投资，有多种研发路径，需要充分发挥企业的科技创新主体作用，政府重点解决创新体系中的主体缺位、协调不畅等问题。不断完善企业创新政策体系，强化对企业的激励，支持企业前瞻布局基础与前沿研究。在未来产业领域布局或支持一批产业技术研究机构，作为全产业链创新平台，开展前沿技术、交叉融合技术和共性技术研发，实施产业跨界融合示范工程，为开辟新赛道、创造新产业提供支撑。
▲培育完善未来产业发展生态。由于未来产业存在高度的不确定性，需要强化人才、风险投资、数据与算力等创新要素向企业的汇集与开放，特别是向创新型中小企业集聚，培育形成初创企业、“小巨人”企业、领军企业梯次接续的企业群体。要充分发挥科技领军企业规模大、科技创新资源丰富等优势，为中小微企业提供资金、科研基础条件等，加强大中小企业融通创新，支持大企业内部创业。加强基础设施、配套技术、技术标准建设，发挥政府采购、消费者补贴等需求面政策对创新产品的拉动作用，组织实施未来产业应用场景工程，为前沿技术的集成、迭代、转化与市场实现提供条件。
▲加强新技术经济范式的敏捷治理体系建设。针对未来产业发展，政府需改变治理思路，采用敏捷治理方式，在生物安全、科技伦理等方面完善法律法规，推动基础性体制机制改革，强化国家、企业、科研机构等各主体在未来产业治理上的定位与功能发挥。改进新技术新产品新商业模式的准入机制和管理方式，破除不合理准入障碍，建立激励创新、审慎包容的市场监管体系。加快建立和完善针对平台型企业的新型治理与监管模式。积极参与全球规则与标准制定，构建与国际通行规则相衔接的政策体系和监管模式。