引起产业变革的五大前沿技术发展展望

2018 年 1 月 1 日 未来产业促进会

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本文转载自航天纵横（ID：htzh208）

前沿技术是高技术领域中具有前瞻性、先导性和探索性的重大技术,是未来高技术更新换代和新兴产业发展的重要基础,是国家高技术创新能力的综合体现。当前，前沿技术发展呈加速发展的趋势，一些技术发生革命性突破的先兆日渐明显，新一代信息技术、工业互联网技术、数字孪生技术、商业航天技术、石墨烯材料等领域的技术突破，将可能对未来产业发展和经济社会产生重要影响。

新一代信息技术

以云计算、大数据、物联网、人工智能等为代表的新一代信息技术是当前全球技术创新最活跃的领域，创新不断，并屡有突破。如利用分布式计算技术提供海量存储和计算能力的“云计算”；多样类型的数据分析、复杂的数据组合、多源的数据融合等问题成为大数据创新的重要聚焦点；“物联网”已能够实现互联、互通、互操作，呈现规模化、智能化和协同化方向发展趋势；高科技企业积极布局深度学习等人工智能前沿技术，在语音识别、图像理解、文本挖掘等方面抢占技术制高点。此外，新一代信息技术持续向泛在、融合、智能和绿色方向发展，多样性、开放性以及跨领域的技术创新不断涌现。

未来，新一代信息技术的快速发展将推动实体经济与虚拟经济相融合、生产制造与服务相融合、硬件与软件相融合，不断引领商业模式的创新、新产业业态的形成，新的经济增长点将不断涌现，正引发更广领域、更多维度的生产方式、产品形态、商业模式变革突破。全球信息技术产业将面临新一轮“洗牌”，技术和产业竞争更加激烈。

工业互联网技术

相比于过去5年消费领域互联网的大行其道，工业生产领域的互联网发展步伐相对缓慢。伴随全球范围科技革命的发展，产业布局正在发生深度调整，推动工业互联网发展已经成为多国的国家级战略举措，被视为激活经济、释放潜力，提升工业创新能力和价值创造力的重要途径。当前，美国、德国、日本等传统制造强国纷纷以重塑和提升本国制造业的核心竞争力为目标，大力推进工业互联网发展。美国在金融危机后，将发展先进制造业上升为国家战略，出台了《重振美国制造业框架》，并大力推进实施“先进制造伙伴计划”，依托其在产业链中的优势，构建了工业互联网联盟。德国基于其国际领先的工业基础，于2014年提出了工业4.0战略，以西门子等国际知名企业为代表，力求通过建设智能工厂基础环境与推行精益管理先进理念的结合，实现对物理产业链的横向整合、网络化制造系统的纵向整合以及端到端的生产流程整合。发达国家在激烈竞争的同时也不断开展合作，德国工业4.0和美国工业互联网在两国政府支持下进行了深度战略对接，计划在标准体系、产业生态和工业数据等领域开展合作，联手领先全球。

未来，工业互联网的发展步伐将快速推进，对传统工业体系的冲击与改造将不断向深层次演进。通过智能机器间的连接并最终将人机连接，结合软件和大数据分析，可以改变工业生产的运行方式，产生巨大效益。生产企业将更加积极拥抱“互联网”，把工业互联网作为企业构筑新的优势和增强核心竞争力的必由之路。

数字孪生技术

数字孪生是指充分利用物理模型、传感器、运行历史等数据，集成多学科、多物理量、多尺度、多概率的仿真过程，以数字化方式为物理对象创建虚拟模拟，再现真实的实体或系统。简而言之，数字孪生就是物理产品的数字化影子。数字孪生的关键技术包括数字化定义、数据检测与采集、大数据分析、多物理场建模等诸多技术，其中最基础也是关键的是如何构建一个包含产品全生命周期全过程的全要素的产品模型，这个产品模型能够实现与物理真实世界的一一映射。美国国防部最早提出利用数字孪生技术，用于航空航天飞行器的健康维护与保障。企业首先需要在数字空间建立真实飞机的模型，并通过传感器实现与飞机真实状态同步，每次飞行后，根据结构现有情况和过往载荷，及时分析评估是否需要维修，能否承受下次的任务载荷等。

未来，不仅是航空航天飞行器，数以亿计的实物将由数字孪生虚拟呈现。越来越多企业将利用数字孪生技术主动修复和规划设计制造流程，改进产品开发，提高企业运营效率。

商业航天技术

商业航天是采用市场化手段、运用市场机制或按市场规律开展的航天活动，具有产业链条长、服务领域广、带动作用强等特点，是航天事业发展到一定阶段的必然产物。当前，全球航天产业正处于能力和市场快速发展的鼎盛时期，各国政府为顺应商业航天蓬勃发展新态势，相继出台多项政策与法律法规，并制定了符合各自国情的商业航天发展重大计划，鼓励支持商业航天快速发展。在政策的支持下，SpaceX公司、轨道ATK公司、蓝源公司、数字地球公司、OneWeb公司等一批新兴创新企业快速发展壮大。目前，世界主要航天国家均把低成本运载火箭的作为商业航天重要发展方向，均在努力发展可重复使用运载技术，如猎鹰9、火神、H-3、阿里安6等，其成本均比各国主流运载火箭有所降低。

未来10年，全球商业航天发射市场需求将继续持续保持强劲势头，低成本进入空间已成为卫星及应用产业，乃至整个航天产业的发展目标和发展重点。低成本运载技术的突破与发展，不仅能够带动新型发动机技术、模块化设计技术、3D打印技术等一系列技术的突破与创新，而且将进一步促进信息化与工业化的深度融合，构建起航天优势力量与民营资本良性互动的发展通道。

石墨烯材料制备技术

石墨烯作为未来发展的重要潜在的颠覆性材料，近年来受到世界各国的广泛关注。目前，国外企业、研究机构普遍看好石墨烯的应用前景，进行石墨烯产品开发，积极推进石墨烯的产业化进程。2013年，欧盟委员会通过决定，在未来10年投资10亿欧元，启动了欧盟未来新兴技术（FET）石墨烯旗舰项目，旨在把石墨烯和相关层状材料从实验室带入社会，为欧洲诸多产业带来一场革命，促进经济增长，创造就业机会。我国的石墨烯的发展也高度重视，《中国制造2025》规划将石墨烯列为前沿新材料。

目前，石墨烯材料制备技术处于从实验室研究阶段向产品化产业化过渡的阶段，全球范围内还没有实施大规模量产的先例。预计未来5年内，石墨烯材料制备技术将逐渐成熟，在复合材料领域和显示技术领域率先实现突破，涉及高性能传感器、柔性显示屏、柔性电子器件等。