摘要:技术发展有着与生命演化类似的特征。每一个产业领域,都对应着一个或多个“技术树”。课题组简单介绍了国内外“根技术”与“根干产业”的发展情况,在梳理美国、欧盟、日本及我国的政府部门、重点智库机构发布的千余项重大技术目录基础上,确定我省未来重点发展的第六代移动通信(6G)技术、人工智能、弹性PNT技术等十大“根技术”。分析目前湖北“根技术”与“根干产业”培育发展存在问题,建议按照“一个引领、三个支撑、五项举措”的工作思路,着力把我省打造成为全国“根技术”和“根干产业”创新高地,以科技创新推动换道超车,加快湖北科技强省建设,为湖北高质量发展持续注入新动能。

我省是全国第一个在省级层面提出“根技术”的省份,围绕“根技术”及“根干产业”的培育,组织开展了全省首届(也是全国首届)“根技术”创新大赛,布局了一批重大创新平台,“根技术”创新工作已走在全国前列。

一、“根技术”与“根干产业”发展情况概述

(一)国外发展情况

当前,国外对“根技术”与“根干产业”进行了全面布局。美国白宫发布《关键与新兴技术国家战略》,列出20项“关键与新兴技术”清单。美国战略与国际研究中心发布《国防2045:为国防政策制定者评估未来的安全环境及影响》的研究报告,提出五大颠覆性技术。兰德欧洲公司《塑造2040年战场的创新技术》提出6个关键技术群以及5个其他有望塑造未来战场的技术群。美国国防部高级研究计划局(DARPA)启动《2021年十大新研项目》。2021年《麻省理工科技评论》评选出全球十大突破性技术。日本内阁府《第六期科学技术创新基本计划》重点提出11个新兴技术领域。日本文部省科技政策研究所《第11次科学技术预测调查》选择了7个最主要的技术方向和702个科学技术专题。欧盟委员会发布《面向未来的100项重大创新突破》,筛选了100项可能对全球经济产生重大影响的颠覆性技术。

(二)国内发展情况

《中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035年远景目标纲要》提出人工智能、量子信息等十余个前沿技术领域。科技部《“十四五”国家科技创新规划》提出18个技术领域67个核心技术方向。科技部《重点研发计划》提出16个技术领域103个研究方向。中国工程院战略咨询中心《全球工程前沿2021》发布9大领域93个工程开发前沿。中国科学院科技战略咨询研究院、中国科学院文献情报中心、科睿唯安《2021研究前沿》发布11个大学科110个热点前沿。《科技日报》整理了我国35项“卡脖子”关键技术。

二、湖北“根技术”与“根干产业”重点细分领域分析

在系统梳理美国、欧盟、日本及我国的政府部门、重点智库机构发布的千余项重大技术目录基础上,结合我省实际发展情况,确定我省未来5—10年重点发展的十大“根技术”领域。

(一)第六代移动通信(6G)技术

第六代移动通信(6G)技术即第六代移动通信标准,主要促进物联网发展。6G的传输能力可能比5G提升100倍,网络延迟也可能从毫秒降到微秒级。第六代移动通信(6G)技术主要包括太赫兹频段和空间复用技术两大关键技术。湖北在发展6G产业上具备有利条件,拥有国家信息光电子创新中心、武汉光电国家研究中心等一系列国家级创新平台,汇聚了通信与信息领域的56个国家省部级科研院所、42所高等院校、60余位院士,形成了从研发人员到产业技术工人的全产业技术队伍,涌现出中国信科、长飞光纤、光迅科技、武汉虹信等一大批骨干企业,武汉成为国内少有的创新链、产业链、资金链、人才链、政策链“五链统筹”协同齐备的城市。

(二)人工智能

人工智能包含机器人技术、机器学习、计算机视觉、自然语言处理等关键技术。近年来,湖北人工智能产业集群规模不断壮大,已形成语义识别、机器视觉、无人驾驶、智能机器人等一批特色产业领域。2020年,武汉被科技部列为国家新一代人工智能创新发展试验区,并率先启动人工智能计算中心建设。2021年,武汉人工智能计算中心竣工并投入运营,成为科技部批复的18个国家人工智能创新发展试验区中最早落地的一个。同年,武汉人工智能研究院启动运行。据统计,2021年湖北拥有人工智能相关企业超200家,人工智能核心产业规模超100亿元,相关产业规模超1000亿元。

(三)弹性PNT技术

弹性PNT技术旨在综合利用多种导航、定位和授时基础设施及技术手段,形成比单一导航手段(如卫星导航)更可靠、安全的导航、定位和授时技术。PNT技术是综合国力的战略标志,在国民经济、国家安全、国防军事等领域都有很强的服务作用。湖北在定位导航授时(PNT)技术领域有深厚的研究基础,建有我国测绘学科第一个国家级重点实验室“测绘遥感信息工程国家重点实验室”,是全国集聚北斗领域院士最多的地区,拥有以李德仁、刘经南等10位院士领衔的高层次人才队伍,建成北斗产业相关的科研机构平台达30多个,在遥感信息技术领域处于国际领先水平,在导航与定位、地理信息系统两大技术领域处于国际先进水平。

(四)高精度、高性能制造技术

高精度、高性能制造是以高端装备和产品性能精准保证为目标的几何和性能一体化制造。湖北省在高精度、高性能制造技术领域创新资源富集,产业基础扎实。拥有武汉光电国家研究中心、材料成形与模具技术国家重点实验室等20多个国家级、省级创新平台。在汽车及零部件、高档数控装备及系统、激光加工设备、海洋工程装备、轨道交通及航空航天装备、专用制造设备等领域具有领先优势。

(五)工业软件开发技术

工业软件开发技术是专用于或主要用于工业领域,以提高工业企业研发、制造、管理水平和工业装备性能的软件相关开发技术。湖北省在软件和信息技术服务领域科研基础较好。以武汉大学、华中科技大学、武汉理工大学等高等院校为代表,在软件基础理论与方法、多媒体软件工程、数据科学与工程等研究方向具有显著特色和较强实力。湖北省共有10个案例入选工信部2021年工业互联网APP优秀解决方案名单,数量位居全国第二、中部第一。

(六)纳米机器人技术

“纳米机器人”是在纳米尺度上应用生物学原理,发现新现象,研制可编程的分子机器人。纳米机器人技术属于最前沿的研究领域之一,目前还处在试验阶段,未来几年内,纳米机器人将带来一场医学革命,彻底改变人类的劳动和生活方式。湖北在纳米机器人技术领域有较好的基础,拥有武汉理工大学材料学科首席教授官建国团队、华中科技大学肖先金团队等一批高层次人才队伍,在纳米机器人技术领域已抢先布局。

(七)超构材料技术

超构材料是通过设计人工功能基元和它们的空间序构构筑的新材料,它涉及众多学科领域,是全球最前沿、最具战略性意义的研究课题。未来超构材料技术将向更宽频谱(太赫兹、红外)、数字化、智能化(AI)等方向发展,主要集中在智能结构材料集成器件、军用隐身材料以及通信遥感系统三个领域。湖北在超构材料技术领域有着深厚的基础。拥有武汉光电国家研究中心等国家级创新平台,华中科技大学、武汉纺织大学、中国地质大学(武汉)、武汉理工大学多个教授团队均有深入研究。

(八)基因技术

基因技术主要包括DNA重组技术、DNA聚合酶链式反应技术、DNA测序技术、基因编辑技术4大领域。湖北在基因技术领域的研究启动较早,产业化发展格局已初步形成。武汉大学研制的转“人类血清白蛋白”基因水稻获批临床试验。“动物基因编辑与规模化克隆关键技术”项目达到国际先进水平,部分成果达到国际领先水平。

(九)生物成像技术

生物成像技术主要包括近红外荧光成像技术、核磁共振成像技术、CT成像技术、PET成像技术四大领域,正朝着高分辨率、动态、多重成像发展。湖北在生物成像技术领域有着深厚基础。拥有武汉光电国家研究中心等一系列国家级创新平台,成立了全国首个血液光学成像技术中心,建设了高端生物医学成像重大科技基础设施项目。华中科技大学谢庆国教授团队还研发出世界首台数字正电子发射断层成像仪。

(十)干细胞技术

干细胞研究所衍生的干细胞技术和干细胞产品正处于产业化黎明阶段,将是未来经济社会发展的强劲引擎。其中,有望形成产品并产业化的方向包括干细胞产品与临床应用、疾病模拟与药物筛选、细胞组织资源库建设与运营、干细胞相关功能型平台建设。湖北在发展干细胞技术方面具有一定的比较优势。武汉大学人民医院等5家医疗机构通过国家干细胞临床研究机构备案,拥有国内一流的细胞培养与分子生物学实验设施。

三、湖北“根技术”与“根干产业”培育发展存在问题

(一)前瞻谋划需更有魄力

加快“建成‘支点’,走在前列、谱写新篇”,国家赋予湖北重大使命。从主要科技指标来看,湖北已是中部地区的创新“高点”,但并未完全发挥“支点”作用,综合领先优势不强,在中部地区的“首位度”不够突出。以安徽为例,近年来通过在科技创新方面前瞻谋划、持续发力,坚持打造高能级“大国重器”,目前已经在量子通信、热核聚变、类脑智能等前沿领域实现“领跑”,形成了若干“根干产业”。我省亟需加强前瞻谋划设计,加快战略性、前沿性、颠覆性技术发展,全面提升发展能级和核心竞争力,全面增强战略牵引能力、要素集聚能力、资源配置能力、区域辐射能力,充分发挥湖北在中部崛起中的支撑、服务、链接、引领作用,全面筑牢未来发展的战略优势。

(二)基础研究动力需进一步增强

当前,虽然各级政府高度重视基础研究,持续加大财政投入,但社会甚至部分科研人员对基础研究重要性的认识仍然不够,基础研究投入占研究与试验发展经费的比例与发达国家相比差距仍然明显。就湖北来说,全省全社会研发支出占GDP的比重、基础研究经费投入水平均低于全国平均水平,各市州研发投入水平普遍偏低,科技金融发展比较薄弱,科技产业质量有待提高,科技评价体系仍然与引导原始创新能力提升有所偏离。从投入周期看,近年来,我省在基础研究稳定持续支持方面有过探索,如尝试人才计划与项目计划连接等,但仍存在支持范围小、周期短、稳定性不足等问题。

(三)人才队伍的活力需进一步激发

我省人才队伍存在有“人才高原”但无“人才高峰”的问题,人才总量虽然位于全国前列,但缺少具有国际一流水平的战略科技人才、科技领军人才、高水平创新创业团队和高技能人才。2021年,湖北当选院士8人,远少于北京(53人),略低于江苏(16人)、上海(11人);院士总数量81人,远少于北京(890余人)、上海(184人)和江苏(118人)。同时,高水平科技人才流失严重,青年科技人才梯队建设不足,科技人才直接服务经济社会发展一线不够,无法充分满足产业结构调整过程中对高学历拔尖创新人才、高水平应用型人才、高素质技能型人才的需求。全国236所高校中国家杰青、优青项目历年资助总数华中科技大学排名仅第9位(144项),武汉大学排名仅第12位(111项),远低于北京大学(469项)、清华大学(462项)、浙江大学(317项)、中国科学技术大学(285项)。

(四)企业自主创新能力需进一步提升

企业创新能力决定着一个地区的经济竞争力,当前我省企业面临研发费用投入太高、自主创新转化成本太高、高层次创新人才匮乏、创新成果保护方式落后、开放与合作创新水平不高等多重制约。近日胡润研究院发布《2022年全球独角兽榜单》,中国企业共312家,武汉仅4家,远低于北京(90家)、上海(69家)、深圳(33家)、杭州(21家)和广州(19家)。“2021天九共享·胡润中国瞪羚企业”榜单中,共计有171家企业入围,武汉因1家企业入选新上榜单,而与上海(54家)、北京(39家)、深圳(21家)、杭州(13家)、苏州(11家)等地差距巨大。除优质创新型企业数量较少外,我省大多数企业由于缺乏远见,或受限于资本的逐利需求,不愿自主创新。2021年,全省发明专利授权数超过50件的企业仅有22家;规上工业企业研发机构建有率、研发活动开展率等均低于全国平均水平。

(五)开放协同潜力需进一步挖掘

从内部看,武汉作为中心城市,与国内外先进地区相比还有不足,与建设国家科技创新中心的要求相比仍有差距,对科技创新资源的吸引力、承载力、集聚力还不够强,在带动省内、辐射省外、融入全球科技创新方面作用发挥还不够。襄阳、宜昌两市作为“两翼”的创新支点,尚未形成带动区域创新发展的科技优势和创新能力,全域协同创新的多点支撑还比较薄弱。从外部看,湖北的国际化开放程度不高,当前开展国际科技合作一般停留在为国际合作项目提供交流经费,且数额很少、支持方式单一,同时面临缺乏完善的利益协调机制、严密的组织机制和坚实的微观基础,尚未形成有效的深度共享共赢的合作局面。

四、推动“根技术”与“根干产业”发展的对策建议

“根深才能叶茂”,应按照“一个引领、三个支撑、五项举措”的工作思路进行部署推进,加快培育具有强大生命力的“根技术”和“根干产业”,着力把我省打造成为全国“根技术”和“根干产业”创新高地,以科技创新推动换道超车,加快湖北科技强省建设,为湖北高质量发展持续注入新动能。

(一)一个引领

以打造全国“根技术”创新高地为引领,通过大力发展具有湖北特色的“根技术”,加速培育新增长极和动力源。培育孵化若干具有全国竞争力的“根干产业”, 以点带线、以线带面,强化区域联动,加速要素流动,促进产业共生,实现更大范围、更宽领域、更深层次的经济社会发展,为我省实现高水平科技自立自强提供强大支撑。

(二)三个支撑

1、组建“根技术”推进工作专班。一是集成全省科技创新相关力量,由网上赌搏网站牵头,组建“根技术”推进工作专班,建立定期会商和责任落实工作机制,工作专班各成员单位紧密配合,做到“任务项目化、项目清单化、清单责任化”,总结进展情况,及时掌握工作推进进度、动态和经验做法,研究布置下一步重点工作,协调解决遇到的困难问题。二是加强体系布局,在技术、产业、政策上协调发展,把“根技术”作为推进自主创新的重点方向。要结合当前主导产业,前瞻布局未来技术,找准功能定位和研究方向,形成过硬的关键核心技术供给能力。三是依托我省科技智库力量,研究编制《湖北省“根技术”与“根干产业”创新发展规划》,提出湖北“根技术”与“根干产业”实施路线图,形成我省“根技术”发展目录,并在规划基础上制定年度实施方案。

2、组建“根技术”研究院。一是依托我省科研院所,在全国率先组建“根技术”研究院,跟踪监测全球、全国“根技术”发展动态,科学研判主导未来经济的“根技术”发展方向,形成“根技术”年度发展报告、发展路线图,实现主导未来经济的“根技术”和“根干产业”在我省率先策源,为我省“根技术”和“根干产业”持续发展提供科学依据。二是网上赌搏网站每年拿出固定经费支持“根技术”研究院发展,在工作专班领导下,由“根技术”研究院研究提出,经专家论证,形成重点领域前沿、关键技术清单,通过揭榜挂帅方式确定研究者;同时,支持“根技术”研究院形成特色,强化智库内部交流合作,并突出做好研究成果转化利用。

3、举办“‘根技术’创新大会”。一是谋划召开“全国‘根技术’创新大会”,争取把湖北打造为“根技术”大会的永久会议地址。促进形成“根技术”发展优势,助推湖北更好地服务和融入新发展格局,打造高水平科技自立自强的重要窗口和对外开放合作的国家级平台。二是开展“根技术”高峰论坛、“根干产业”博览会、“根技术”院士高峰论坛、“根技术”智库论坛等系列活动,同时将湖北“根技术”创新大赛升级为中国“根技术”创新挑战赛,进一步打响湖北“根技术”创新品牌,吸引全国、全球“根技术”成果在湖北展示、转移和转化。三是突出湖北特色,广泛邀请业内知名企业家、知名企业、专家学者参加展会,共同建言献策,全力提升湖北科技创新的知名度和影响力。四是全面细致地做好大会策划工作,完善大会方案,加强宣传推广,在全国范围内多角度、全方位开展宣传,同时同步做好产业招商引资工作。

(三)五项举措

1、加强“根技术”攻关。一是采取“一根技术一专项”模式,瞄准世界“根技术”发展方向,聚焦第六代移动通信(6G)技术、人工智能、弹性PNT技术、高精度高性能智能制造、工业软件开发、纳米机器人、超构材料、基因技术、生物成像、干细胞等“根技术”领域组织重大科技专项。专项采取应用基础研究、中试放大、产业化应用的全链条、一体化设计,加强前瞻技术布局,推动产出重大“根技术”原创成果。二是通过不断深化改革,给予科研单位更多自主权,通过“揭榜挂帅”“赛马制”“包干制”等机制,让想干能干的科技人员有用武之地。激发创新活力,推动有效市场和有为政府更好结合,通过市场需求引导创新资源有效配置,扩大开放创新,全面提升创新体系整体效能。

2、完善“根技术”创新网络。一是形成创新主体网络,把“根技术”攻关作为面向2035年中长期科技发展规划和“十四五”科技创新规划的重要内容,明确重点领域、重点方向,组织企业、高校、科研单位等各方力量协同攻关。二是打造创新平台网络。聚焦新兴领域“根技术”和“根干产业”创新,以及传统领域“根技术”和“根干产业”更新,依托我省高校院所资源优势,充分发挥湖北实验室、重点实验室、技术创新中心、综合性技术创新平台、新型研发机构等重大平台的作用,根据“根技术”创新需求精准设计、查漏补缺,逐步形成若干聚焦“根技术”领域、以重大任务为牵引的“根技术”协同创新平台联盟。

3、搭建“根技术”应用场景。一是拓展创新成果应用场景,强化重点领域科技赋能,并对强化人工智能、数字经济、先进制造、大健康、绿色低碳、社会治理等重点领域的科技支撑作出部署。二是以各类利益主体相互嵌合的“生态化创新”推动“根技术”应用,每年发布“根技术十大应用场景”,不断加大场景创新的供给力度,逐步构建具有引领性、综合性的“根技术”场景创新生态,推动“根干产业”高效快速孵化。

4、培育“根技术”企业及“根干产业”。一是培育一批“根技术”企业。面向“根干产业”组织实施“根技术”企业“微成长、小升高、高壮大”梯度培育计划,持续做好新物种企业、科技型中小企业、高新技术企业培育工作,认定一批“根技术”科技示范企业,每年编制形成“根技术”企业目录。积极鼓励和支持有条件的企业“走出去”,更多更好地利用国外资源和国际市场,加强境外研究开发的统筹协调支持,提高企业综合实力和国际竞争力。二是在“根技术”基础上培育一批“根干产业”。依托各地优势资源和特色产业,围绕“光芯屏端网”、生物医药、先进制造、现代农业等重点产业,加强“根技术”应用,发展一批“根干产业”,推动产业技术融合发展。依托高新区建设一批“根干产业”创新示范区,组建一批“根技术”专业化园区,不断强化区域“根技术”产业集聚度。

5、强化“根技术”开放创新。深度链接全国创新网络,与更多国家和地区、兄弟省市开展合作,在中部地区、长江经济带开发更多创新合作节点,构建“根技术人才网络”“根技术研发合作网络”“根技术科技成果转移转化网络”等。一是积极融入全球创新网络,借力提升产业竞争力。加强关键核心技术攻关,组织一批高水平的国际科技关键技术合作项目,有效解决一批制约产业发展的关键技术瓶颈问题,提升全省重点产业的整体创新水平和竞争力。二是围绕对外合作载体建设,促进国际资源落地生根。围绕打造集成化的国际合作园区,积极推动国际联合研发中心、国际科技合作基地、国际技术转移中心、科技兴贸基地建设工作,加强与国际先进科技园区的交流合作。三是围绕重点地区科技合作,深化多边及区域合作。加强与多国组织、台港澳地区、长江中游城市集群在“根技术”研发、人才培养、区域创新等方面的合作与交流,合力提高湖北自主创新能力。

注:本报告为2022年度省软科学研究项目——《湖北省“根技术”识别及其培育发展研究》(项目编号2022EDA015)研究成果。

项目负责人:林洪 湖北省科技信息研究院