2018年12月科技前沿快报_34页_1mb

科技前沿快报总结

核心内容概述

《科技前沿快报》由国家高端智库中国科学院发布，聚焦全球科技前沿动态，涵盖先进制造、量子科技、网络安全、生物多样性、水资源科学、能源与环境等多个领域。本期内容主要介绍了美国和欧洲在科技发展方面的战略规划、新兴技术趋势及政策建议，同时涉及英国、新加坡、瑞典等国家的科研进展与合作项目。

主要观点与关键信息

美国先进制造业领导力战略

• 目标：确保美国在先进制造业中的领导地位，涉及“技术、劳动力、供应链”三大战略目标。
• 行动目标：
  • 智能制造系统：加强数字制造环境中的信息呈现、传输、标准化及保护，支持智能与数字制造、先进工业机器人、人工智能基础设施、制造业网络安全等技术方向。
  • 材料与加工技术：开发高性能材料、增材制造、关键材料等技术，提升制造业成本效益与竞争力。
  • 医疗产品制造：推动低成本分布式制造、连续制造和生物制造技术，以增强美国在医疗制造领域的优势。
  • 电子设计与制造：支持半导体设计工具与制造、新材料与器件研发，保持美国在电子技术领域的领先地位。
  • 食品与农业制造：开发食品制造技术，改善生物基产品成本与功能性，提升粮食安全与供应链效率。

欧洲量子旗舰计划

• 启动情况：2018年10月29日启动，首批项目获得1.32亿欧元资助，涵盖量子通信、量子计算、量子模拟、量子计量和传感等方向。
• 重点方向：
  • 量子通信：包括UNIQORN、QRANGE、量子互联网联盟（QIA）、连续可变量子通信（CiViQ）等项目。
  • 量子计算系统：如OpenSuperQ和AQTION项目，旨在构建可扩展、高性能的量子计算机。
  • 量子计量与传感：如MetaboliQs、iqClock、macQsimal等项目，推动高精度传感器和测量技术发展。
  • 基础科学：MicroQC、2D-SPIC、PhoQuS等项目聚焦于量子技术的基础研究与技术集成。

美国NSF资助网络安全与隐私项目

• 资助总额：7820万美元，支持来自32个州的225个项目。
• 重点方向：
  • 机器学习安全：成立“可信赖机器学习中心（CTML）”，研究如何保护训练模型免受攻击。
  • 跨学科合作：推动人工智能、密码学、网络安全等领域的融合，确保计算与通信系统的安全性和隐私保护。

美国NSF资助生物多样性研究项目

• 资助总额：1800万美元，支持10个新项目。
• 研究重点：
  • 探索生物多样性在不同尺度上的作用，包括遗传、系统发育和功能三个维度。
  • 关注淡水贻贝、土壤微生物、植物-微生物共生等研究方向，以理解生态系统与气候、土壤等的复杂关系。

《科学》杂志评述钙钛矿太阳能电池商业化挑战

• 器件结构与性能：钙钛矿太阳能电池分为介孔结构和平面型结构，光电转换效率接近单晶硅。
• 稳定性问题：钙钛矿材料易受水分、氧气和紫外光影响，需通过封装、结构优化等手段提高稳定性。
• 规模化制造：当前高效率电池仍局限于小面积，需发展大面积制造技术，如卷对卷、丝网印刷等。
• 商业化挑战：需解决电池回收、有毒材料替代、标准化测试等问题。

美国国家科学院《寻找宇宙生命的宇宙生物学战略》

• 研究目标：拓展对宇宙生命的研究，支持更广泛的生命信号和环境研究。
• 发展建议：
  • 研究动态宜居性和地下生命。
  • 开发新兴技术，如高对比度星光抑制技术、紧凑测序设备等。
  • 加强跨学科与国际合作，完善生命探测技术与数据评估机制。

美国智库CNAS“超级战士”报告之《新兴技术》

• 技术领域：新材料、护甲与外骨骼、机器人、轻型作战能源等。
• 技术重点：
  • 新型材料（如金刚石、石墨烯）用于防弹衣。
  • 外骨骼与护甲结合动力与控制技术，提升士兵作战能力。
  • 机器人技术用于战场辅助，提高态势感知与防护能力。
  • 轻型能源解决方案，包括新型电池、太阳能、能量采集技术等。

英国与新加坡空间量子密码学合作

• 项目名称：量子密钥分配Qubesat。
• 目标：开发基于立方体卫星的量子密钥分发技术，以较低成本实现全球安全通信。
• 合作方：英国卢瑟福·阿普尔顿实验室（RAL Space）与新加坡量子科技研究中心（CQT）。
• 预期成果：2021年投入运营，未来10年可带来150亿美元市场机会。

瑞典科研基础设施需求清单

• 清单内容：分为A1、A2、A3三类，共33项基础设施需求。
• A1类：高优先级，准备2019年招标，包括社会科学数据库、脑成像、化学生物学、代谢组学等。
• A2类：高科学价值，但不资助，如大型探测中心、文化数字化、MAXIV加速器等。
• A3类：需长期规划，如历史遗迹数字化、生物医药影像、材料电子显微镜等。

美国NSF投资维护海洋观测站

• 项目名称：海洋观测计划（OOI）。
• 投资总额：2.2亿美元，为期5年。
• 目标：提供海洋数据，支持研究气候变化、海洋酸化、板块活动等。
• 参与机构：由伍兹霍尔海洋研究所（WHOI）领导，包括华盛顿大学、俄勒冈州立大学等。

基础前沿与政策建议

美国NSF与英国EPSRC的联合研究项目

• 重点领域：
  • 钢铁制造、工程系统模拟、量子软件建模、生物催化剂、钙钛矿太阳能电池、可持续涂料、智能泵送等。
• 合作模式：政府与企业、高校联合，推动创新与技术转化。

水资源科学优先研究方向与政策建议

• 研究方向：
  • 了解水在地球系统中的作用。
  • 量化水循环与社会水文系统的变化。
  • 开发集成建模技术。
  • 确保可持续和可靠水供应。
  • 预测与应对水相关灾害。
• 政策建议：
  • 加强数据收集与分析工具。
  • 协调多源数据对接。
  • 关注人类活动对水资源的影响。
  • 建立全面的水资源核算系统。
  • 开发多尺度动态模型。
  • 加强与私营部门和国际机构合作。
  • 培养适应未来挑战的科研队伍。

信息与制造

Gartner 2019年十大战略技术趋势

• 趋势包括：
  • 自动化事物（机器人、无人机、自动汽车）。
  • 增强分析（数据挖掘、机器学习）。
  • AI驱动的开发（工具与最佳实践）。
  • 数字孪生（虚拟模型与现实系统同步）。
  • 拥有自主权的边缘（AI芯片、边缘计算）。
  • 沉浸式技术（VR、AR、MR）。
  • 区块链（去中介化信任机制）。
  • 智能空间（人、技术、环境融合）。
  • 数字伦理与隐私（数据使用与用户信任）。
  • 量子计算（并行计算与指数扩展）。

生物与医药农业

• 主要研究方向：生物多样性、生物催化剂、生物制造、生命信号检测等。
• 技术挑战与解决方案：包括稳定性、规模化制造、材料替代、数据标准化、退役处理等。

能源与资源环境

• 重点技术：量子通信、生物制造、能源解决方案（电池、太阳能、能量采集、生物电池）等。
• 技术趋势：更轻、更高效、更安全的能源系统，提升士兵作战能力与环境适应性。

中国科学院科技战略咨询研究院简介

• 《科技前沿快报》：聚焦基础学科、能源资源、环境生态、信息网络、先进制造、生命科学等战略领域，监测科技动态，为决策提供参考。
• 《科技政策与咨询快报》：分析国内外科技政策、战略与趋势，研究科技创新管理机制，提供政策建议与智库分析。

总结

本期《科技前沿快报》涵盖了多个科技前沿领域，包括先进制造、量子技术、网络安全、生物多样性、水资源科学、能源与环境等。美国和欧洲在量子技术、智能制造和网络安全方面展现出强劲的政策支持和技术投入，而英国与新加坡在空间量子通信、生物制造和材料研究方面也有显著进展。此外，Gartner提出了2019年十大战略技术趋势，强调AI、自动化、数字孪生和量子计算等技术对未来的深远影响。整体来看，各国正通过政策引导、跨学科合作与技术创新，推动科技前沿领域的发展与应用。