文/姜念云（北京科學學研究中心）

       顛覆性技術(shù)一般是指某一類具有替代或部分替代原有技術(shù)（產(chǎn)品、系統(tǒng)或服務(wù)）的新技術(shù)（產(chǎn)品）。本文介紹了結(jié)合當前世界科技發(fā)展前沿，面向未來智能社會重點領(lǐng)域，由相關(guān)科技領(lǐng)域?qū)＜已信刑岢龅?6項顛覆性技術(shù)，對于了解未來技術(shù)變革趨勢具有參考作用。
一、關(guān)于顛覆性技術(shù)
       顛覆性技術(shù)（產(chǎn)品、創(chuàng)新）這一概念，最早是由美國哈佛商學院教授克萊頓·克里斯滕森（Clay Christensen）在其所著的《創(chuàng)新者的窘境》（Innovator’s Dilemma）一書中提出的。由于對于企業(yè)或產(chǎn)業(yè)來講，所謂顛覆性技術(shù)，往往是某一類具有替代原有產(chǎn)品、系統(tǒng)或服務(wù)的新產(chǎn)品，因此，更多的被稱為顛覆性創(chuàng)新，并可以分為兩類：一是能夠開辟一片新市場的顛覆性產(chǎn)品，稱為新市場顛覆（new-market disruption）；二是能給現(xiàn)有產(chǎn)品提供一個更簡單、低價或更方便的替代品，稱為低端顛覆性（low-end disruption）。
       由于顛覆性技術(shù)（產(chǎn)品、創(chuàng)新）往往直接關(guān)系到相關(guān)產(chǎn)業(yè)的升級和可持續(xù)發(fā)展，對于國家和產(chǎn)業(yè)競爭力的形成和保持具有重要意義，因此，及時跟蹤世界科技創(chuàng)新的發(fā)展前沿，捕捉顛覆性技術(shù)發(fā)生、發(fā)展的苗頭和趨勢，努力在其還未形成燎原之勢之時，把握先機，及時部署，占領(lǐng)技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)應(yīng)用的至高點，不但直接關(guān)系到相關(guān)高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的升級和可持續(xù)發(fā)展，對于國家、產(chǎn)業(yè)競爭力的形成和保持也具有重要意義。
二、國外對顛覆性技術(shù)的研判
       基于顛覆性技術(shù)和創(chuàng)新的重要意義，目前產(chǎn)業(yè)界、投資界以及一些關(guān)注高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的媒體、學者，分別根據(jù)其各自的觀察和經(jīng)驗，對于顛覆性技術(shù)或創(chuàng)新提出過各種研判結(jié)論。
       2013年5月，麥肯錫全球研究所（McKinsey Global Institute）從對未來經(jīng)濟影響程度的角度，對當前正在飛速發(fā)展，且對經(jīng)濟具有廣泛影響的技術(shù)（相對成熟且影響行業(yè)超過2個）進行了研究，提出了《2025年前可能改變生活、企業(yè)與全球經(jīng)濟的12項顛覆性技術(shù)》，即：移動互聯(lián)網(wǎng)、知識工作自動化、物聯(lián)網(wǎng)、云、先進機器人、自動汽車、下一代基因組、儲能技術(shù)、3D打印、先進材料、先進油氣勘探開采、可再生能源——太陽能與風能等，涉及信息、材料、能源、制造、交通、健康與生活多個領(lǐng)域，并估算，到2025年這些技術(shù)對全球經(jīng)濟的直接影響將達14～33萬億美元。
三、影響智能社會發(fā)展的16項顛覆性技術(shù)
       綜合分析顛覆性技術(shù)的概念、特點，結(jié)合科技支撐應(yīng)用領(lǐng)域發(fā)展的一般規(guī)律，可以提出影響智能社會發(fā)展的顛覆性技術(shù)的判別標準：一是具備在功能或性能方面具有顯著提升、變革或替代性；二是能夠直接或間接為智能社會人類生產(chǎn)、生活某方面或特定領(lǐng)域（包括生活與生產(chǎn)方式、思維與商業(yè)模式、社會秩序與規(guī)則等）帶來革命性變化或擴展；三是配套技術(shù)齊全，具有可實現(xiàn)的應(yīng)用前景或廣泛影響的某單項或集成技術(shù)或產(chǎn)品（包括系統(tǒng)、服務(wù)等）。
       根據(jù)以上標準，科技部高技術(shù)中心通過組織相關(guān)科技領(lǐng)域?qū)＜?，分別從信息、材料、能源、制造、交通、服務(wù)等6個領(lǐng)域，結(jié)合其當前世界發(fā)展前沿熱點，面向信息、智能材料、智能能源、智能制造和智能生活等重點領(lǐng)域未來發(fā)展需求，研判提出了包括大數(shù)據(jù)技術(shù)、語音智能技術(shù)、類腦計算等在內(nèi)的16項可能的顛覆性技術(shù)。
       1. 大數(shù)據(jù)技術(shù)
       大數(shù)據(jù)技術(shù)泛指無法在可容忍的時間內(nèi)，用傳統(tǒng)IT技術(shù)和軟硬件工具，對其進行感知、獲取、管理、處理和服務(wù)的巨量數(shù)據(jù)集合，具有數(shù)據(jù)規(guī)模大、來源豐富、類型復(fù)雜、變化迅速等諸多特征。
       大數(shù)據(jù)提供了人類認識復(fù)雜系統(tǒng)的新思維、新手段?；诖髷?shù)據(jù)，可觸摸、理解和不斷逼近復(fù)雜系統(tǒng)；大數(shù)據(jù)已經(jīng)成為人類認識和改造世界的第四范式。
       預(yù)計產(chǎn)生顛覆作用時間：5～10年
       2.語音智能技術(shù)
       語音智能技術(shù)是能夠使機器具備感知能力，像人一樣“能聽會說”并進而“能理解會思考”的技術(shù)。主要包括語音合成（讓機器開口說話）、語音識別（讓機器聽懂人說話）、自然語言理解（讓機器理解人的意圖）等核心技術(shù)。
       語音智能技術(shù)可釋放人力雙手，顛覆傳統(tǒng)的鍵盤、鼠標、觸屏等接觸式輸入方式，讓信息系統(tǒng)及終端的人機交互、人人交互更加簡單、便捷，有效推動社會向信息化、智能化發(fā)展，對于移動互聯(lián)網(wǎng)、汽車電子、智能家電、智能客服、教育培訓、醫(yī)療衛(wèi)生等眾多行業(yè)具有影響帶動作用，可以創(chuàng)造巨大的經(jīng)濟價值。
       預(yù)計產(chǎn)生顛覆作用時間：5～10年
       3.類腦計算
       類腦計算是借鑒人腦信息處理方式，是可實時處理非結(jié)構(gòu)化信息，具有自學習能力、超低功耗等特性的計算方法、器件與系統(tǒng)。
       通過類腦計算研究，可實現(xiàn)低能耗、高性能的計算系統(tǒng)，更能提升計算機的認知能力，有望實現(xiàn)人工智能。
       預(yù)計產(chǎn)生顛覆作用時間：8～10年
       4.量子通信
       量子通信是利用量子效應(yīng)進行信息傳遞的一種新型通信方式。量子通信研究是量子論和信息論相結(jié)合的交叉學科，主要涉及量子密碼分發(fā)、量子隱形傳態(tài)和量子計算機等內(nèi)容（其實量子通信是一個比較廣泛的概念，現(xiàn)在還沒有一個嚴格而公認的定義）。
       量子通信具有傳輸高效和絕對安全等特點，在國防、軍事和日常生活中都有重要應(yīng)用。同時，對物理、信息、材料等許多學科的發(fā)展也會產(chǎn)生重大而廣泛的影響。預(yù)計到2030年左右，量子通信技術(shù)將成為生活和生產(chǎn)中最重要的顛覆性技術(shù)之一。
       預(yù)計產(chǎn)生顛覆作用時間：15年
       5.超材料
       超材料是一種人工復(fù)合材料或結(jié)構(gòu)，通過對材料關(guān)鍵物理尺寸上進行有序結(jié)構(gòu)設(shè)計，使其獲得常規(guī)材料所不具備的超常物理性質(zhì)。
       超材料對于提升傳統(tǒng)材料的性能，突破稀缺資源瓶頸，實現(xiàn)傳統(tǒng)材料產(chǎn)業(yè)的技術(shù)升級和結(jié)構(gòu)調(diào)整具有顯著作用，可產(chǎn)生具有重大軍用、民用價值的新技術(shù)、新材料，促進甚至引領(lǐng)新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展。
       預(yù)計產(chǎn)生顛覆作用時間：3～5年
       6.石墨烯
       石墨烯是緊密堆積成二維六方蜂窩狀晶格結(jié)構(gòu)的單層碳原子，是目前已知的最薄材料，蘊含了豐富而新奇的物理現(xiàn)象。
       石墨烯在新型反應(yīng)分離、新材料（化工、結(jié)構(gòu)、功能等）、節(jié)能環(huán)保、海洋工程、新能源、航天、軍工、新一代顯示器等多個傳統(tǒng)和新興戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域，都具有大規(guī)模應(yīng)用的前景。
       預(yù)計產(chǎn)生顛覆作用時間：10～20年
       7.材料基因組工程
       材料基因組工程是融合材料學、物理學、化學及計算機技術(shù)交叉發(fā)展的一個新興研究領(lǐng)域。其借用生物基因組的理念，系統(tǒng)研究材料的成分、相結(jié)構(gòu)和顯微組織等基本屬性，及其組合規(guī)律和比例與性能之間的定量關(guān)系，通過融合高通量理論計算、高通量實驗、專用數(shù)據(jù)庫等三大技術(shù)，實現(xiàn)新材料研發(fā)理念和模式變革。
       材料基因組工程可實現(xiàn)新材料研發(fā)由“經(jīng)驗指導實驗”的傳統(tǒng)模式，向“理論預(yù)測、實驗驗證”的新模式轉(zhuǎn)變，加速新材料發(fā)現(xiàn)，縮短新材料研發(fā)周期，降低研發(fā)成本。最終達到新材料研發(fā)周期縮短一半（從目前的10～20年縮短到5～10年），研發(fā)成本降低一半的目的，大幅度提升新材料研發(fā)能力和應(yīng)用水平，支撐先進制造和高新技術(shù)發(fā)展。
       預(yù)計產(chǎn)生顛覆作用時間：5～10年
       8.碳化硅電力電子器件
       指基于第三代半導體材料碳化硅（SiC）的一種寬禁帶電力電子器件。具有擊穿電場強度高、熱穩(wěn)定性好、載流子飽和漂移速度高、熱導率高等特點；可用來制造各種耐高溫的高頻、高效大功率器件，應(yīng)用于硅器件難以勝任的場合。
       能源高效變換系統(tǒng)的發(fā)展和進步對耐高壓、高溫的大容量、高頻功率半導體器件的需求持續(xù)增長。碳化硅半導體正在憑借其優(yōu)良的性能逐步取代硅半導體，打破硅基電力電子器件由于材料本身性能所遇到的瓶頸，在能源轉(zhuǎn)換領(lǐng)域開辟全新的應(yīng)用市場，并對現(xiàn)代工業(yè)發(fā)揮重要革新作用，應(yīng)用前景和市場潛力十分巨大。
       預(yù)計產(chǎn)生顛覆作用時間：5年
       9.無線電力傳輸技術(shù)
       無線電力傳輸（Wireless Power Transmission，WPT）是指通過無線的方式來實現(xiàn)電力從能量源傳輸?shù)截撦d的一種電力傳輸技術(shù)。
       無線電力傳輸所具有的獨特技術(shù)優(yōu)勢，為新型產(chǎn)品的開發(fā)應(yīng)用帶來了更為廣闊的空間，更適應(yīng)智能社會的發(fā)展需求。
       預(yù)計產(chǎn)生顛覆作用時間：5年
       10.云制造
       云制造是一種基于網(wǎng)絡(luò)的、面向服務(wù)的智能制造模式。可實現(xiàn)制造資源的廣域集成和優(yōu)化，以及低成本定制化制造。
       云制造技術(shù)有利于充分利用制造資源，提高制造能力和效率。目前已應(yīng)用于航空航天、裝備制造、汽車制造、模具加工、數(shù)控機床等行業(yè)的大型企業(yè)集團和中小企業(yè)。
       預(yù)計產(chǎn)生顛覆作用時間：10年
       11.3D打印
       3D打印技術(shù)是指基于離散材料逐層堆積的成形原理，依據(jù)產(chǎn)品三維CAD（Computer Aided Design）模型，通過軟件與數(shù)控系統(tǒng)將特制材料逐層堆積固化，制造出實體產(chǎn)品的數(shù)字化制造技術(shù)。
       3D打印技術(shù)的應(yīng)用，可以使零件的加工從快速原型、工藝輔助等環(huán)節(jié)構(gòu)成的間接制造，向從設(shè)計到加工的直接制造轉(zhuǎn)變。3D打印技術(shù)與生物學科、信息學科、材料學科交叉融合，形成了新的更為廣闊的發(fā)展空間。
       預(yù)計產(chǎn)生顛覆作用時間：10年
       12.智能機器人
       智能機器人是具有感知、思維和行動能力的機器人，可獲取、處理和識別多種信息，自主完成較為復(fù)雜的操作任務(wù)。機器人按應(yīng)用領(lǐng)域可分為工業(yè)機器人、服務(wù)機器人和特種機器人。
       智能機器人技術(shù)是一個交叉的學科，在計算機技術(shù)和人工智能科學發(fā)展的基礎(chǔ)上產(chǎn)生，作為新一代生產(chǎn)和服務(wù)的技術(shù)，在制造和非制造領(lǐng)域都具有廣泛、重要的應(yīng)用。
       預(yù)計產(chǎn)生顛覆作用時間：10年
       13.車聯(lián)網(wǎng)
       車聯(lián)網(wǎng)是以車內(nèi)網(wǎng)、車際網(wǎng)和車載移動互聯(lián)網(wǎng)為基礎(chǔ)，按照約定的通信協(xié)議和數(shù)據(jù)交互標準，在車-車、車輛與互聯(lián)網(wǎng)之間，進行無線通訊和信息交換，以實現(xiàn)智能交通管理控制、車輛智能化控制和智能動態(tài)信息服務(wù)的一體化網(wǎng)絡(luò)，它是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智能交通系統(tǒng)領(lǐng)域的延伸。
       車聯(lián)網(wǎng)是以移動互聯(lián)網(wǎng)為代表的現(xiàn)代信息技術(shù)與現(xiàn)代汽車的深度融合，可大大拓展汽車感知、交互和控制能力，實現(xiàn)人車及后臺服務(wù)平臺多維協(xié)同，汽車整車、零部件企業(yè)、智能交通與現(xiàn)代服務(wù)業(yè)廣泛的融合。
       預(yù)計產(chǎn)生顛覆作用時間：10年
       14.自動駕駛
       自動駕駛是指在傳統(tǒng)汽車的基礎(chǔ)上，增加先進的傳感器（雷達、攝像等）、控制器、執(zhí)行器等裝置，通過車載傳感系統(tǒng)，使車輛具備智能的環(huán)境感知能力，能夠自動地分析汽車行駛的安全及危險狀態(tài)，從而實現(xiàn)在不需要人參與的情況下，自行到達目的地的要求。
       自動駕駛技術(shù)在大幅提升人們駕車出行的便利度和安全性的同時，可通過系統(tǒng)集成，將零部件企業(yè)從供應(yīng)商升級為合作伙伴，產(chǎn)業(yè)鏈從自上而下的設(shè)計鏈轉(zhuǎn)化為合作共享的生態(tài)網(wǎng)。
       預(yù)計產(chǎn)生顛覆作用時間：5年
       15.萬物互聯(lián)技術(shù)
       萬物互聯(lián)技術(shù)是指將人、流程、數(shù)據(jù)和事物結(jié)合一起，從而使所有東西獲得語境感知，獲得更強的信息感應(yīng)和處理能力，使網(wǎng)絡(luò)連接變得更加相關(guān)、更有價值的互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)。
       萬物互聯(lián)技術(shù)的應(yīng)用，將極大地擴展和提升人類的生存維度和體驗，并有望使人類具備對未來環(huán)境中出現(xiàn)的巨大挑戰(zhàn)做出指數(shù)級響應(yīng)的能力。
       預(yù)計產(chǎn)生顛覆作用時間：10～15年
       16.個性化的智能服務(wù)
       個性化的智能服務(wù)技術(shù)是指利用新技術(shù)將Internet上所有的API調(diào)用、服務(wù)集成都挪到后臺，讓用戶像“編程”一樣，可視化地拖動設(shè)定條件，以極簡的方式為整個互聯(lián)網(wǎng)“編程”，讓整個互聯(lián)網(wǎng)成為每個人的自動服務(wù)機器。是在計算機聯(lián)網(wǎng)、終端聯(lián)網(wǎng)、實物聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)上，進一步建立起的服務(wù)聯(lián)網(wǎng)技術(shù)。
       個性化的智能服務(wù)是一種按需服務(wù)的模式，可智能服務(wù)人們的日常生活、工作、娛樂等；還能夠根據(jù)人們的個性化需求，綜合方方面面的資源與條件，提出若干可被選擇的方案。一方面為用戶提供多、快、好、省的智能服務(wù)，另一方面也為服務(wù)的運營者帶來更高的經(jīng)濟和社會效益。
       預(yù)計產(chǎn)生顛覆作用時間：10～15年
四、顛覆性技術(shù)對智能社會重點領(lǐng)域的影響作用與路徑
       進一步分析可以看出，相關(guān)顛覆性技術(shù)對于智能社會重點領(lǐng)域發(fā)展可能產(chǎn)生的影響作用：
       1. 信息領(lǐng)域：以計算和傳播能力為基礎(chǔ)的變革
       智能語音、大數(shù)據(jù)等基礎(chǔ)技術(shù)的進步與應(yīng)用，有望使信息的獲取與處理能力產(chǎn)生革命性的提升與擴展；而更為安全可信的通信技術(shù)和準確高效的智能技術(shù)的發(fā)展，又為基于先進信息技術(shù)平臺的各類智能生產(chǎn)與生活技術(shù)、產(chǎn)品的創(chuàng)新與升級發(fā)展提供了可能。從而，使一系列具有智能、高效、實時、泛在、個性化特點的智能生產(chǎn)與生活形式逐漸出現(xiàn)，并帶動了智能社會的形成與發(fā)展。
       2. 智能材料領(lǐng)域：源于設(shè)計制備能力的多方發(fā)展
       信息處理技術(shù)和新材料設(shè)計制備技術(shù)的提升，使得支撐智能社會應(yīng)用的關(guān)鍵智能材料、電子信息材料、智能制造材料，以及相關(guān)功能器件、部件等都獲得了更好的發(fā)展條件，并由此整體上變革著新材料領(lǐng)域的研究與應(yīng)用發(fā)展模式。
       3. 智能能源領(lǐng)域：傳輸?shù)淖兏飵酉到y(tǒng)的提升
       能源傳輸?shù)墓芾砟芰?、高性能能源電子材料與器件的設(shè)計制造能力的提升，有望成為能源領(lǐng)域技術(shù)進步與變革的動力，并由此使整個能源系統(tǒng)從供能到用能都變得更為智能、泛在、高效、低耗。
       4. 智能制造領(lǐng)域：以制造方式變革為核心的模式創(chuàng)新
       各類功能材料的設(shè)計制作能力，信息與萬物的互聯(lián)能力，以及新型智能制造與執(zhí)行系統(tǒng)的構(gòu)建能力等制造業(yè)基礎(chǔ)技術(shù)的提升，將使制造生產(chǎn)模式進一步向網(wǎng)絡(luò)化、智能化、泛在化、個性化轉(zhuǎn)變。
       5.智能生活領(lǐng)域：始于交通智能化的服務(wù)體系升級
       信息的獲取、處理與傳輸技術(shù)，以及智能材料與系統(tǒng)的設(shè)計制造能力的提升，特別是人類對于交通安全與便捷的提升需求，使得交通工具與系統(tǒng)有望成為最早實現(xiàn)智能化的領(lǐng)域；并以此為牽引，進一步將智能化向人類生活的其它領(lǐng)域滲透，從而帶動各類生活技術(shù)向智能化變革。
五、產(chǎn)生顛覆性作用的時間進程分析
       根據(jù)專家對16項顛覆性技術(shù)可能產(chǎn)生顛覆性作用的預(yù)期時間的判斷，可以按照時間先后將其分為兩個技術(shù)組群，并由此進一步看出其可能產(chǎn)生的綜合影響及時間進程：
       第一組群：在未來3～5年可能產(chǎn)生顛覆作用的技術(shù)
       主要包括：超材料、大數(shù)據(jù)、智能語音技術(shù)、材料基因組工程、碳化硅電力電子器件、無線電力傳輸技術(shù)和自動駕駛技術(shù)。
       可以看出，這些技術(shù)主要是以信息的處理能力、能源的傳輸能力、功能材料的設(shè)計制造能力的提升為主要內(nèi)容與特點的，而這些又恰恰是實現(xiàn)智能社會的技術(shù)基礎(chǔ)。正是這些方面技術(shù)的成熟與應(yīng)用，為未來智能社會的發(fā)生與發(fā)展提供了可能。
       第二組群：在未來8～15年可能產(chǎn)生顛覆作用的技術(shù)
       主要包括：類腦計算、萬物互聯(lián)技術(shù)、個性化的智能服務(wù)、云制造技術(shù)、3D打印技術(shù)、機器人技術(shù)、車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、石墨稀、量子通信。
       可以看出，這些技術(shù)是以更為深度的智能基礎(chǔ)技術(shù)（類腦計算、石墨稀、量子通信等），以及智能制造和智能生活應(yīng)用技術(shù)為主的。其綜合應(yīng)用將為智能社會的發(fā)展，提供一個更為穩(wěn)定有效的技術(shù)支撐平臺。
       由此，也可以看出，按照這樣的發(fā)展態(tài)勢，預(yù)期應(yīng)在10～15年以后，智能社會的雛形有望開始逐漸呈現(xiàn)。

本文為中國科協(xié)調(diào)研課題《支撐智能社會的顛覆性技術(shù)研判（編號：2015ZCYJ4-11）》研究成果之一。本文參考科技部高技術(shù)研究發(fā)展中心信息、材料、能源等6個領(lǐng)域子課題研究報告相關(guān)內(nèi)容綜合分析而成。