大时代、新技术——2020中国技术发展白皮书

目录第一部分 综述篇一、世界深度变革，科技主导未来二、技术概述1.1 我们正处在技术爆炸的时代1.2 我国正处在转变发展形式、调整 经济结构的关键时期1.3 新冠疫情之下，我国着力推进新 基建相关部署040607080909091112132.1 技术的定义及本质2.2 技术的进化2.3 技术的作用2.4 技术与经济的关系2.5 技术创新与国家竞争力2.6 传统工业与信息的关系2.7 整体技术发展趋势CONTENTS 三、中国改革开放四十年技术发展脉络四、中国当前技术发展形势及中外对比分析151921232326273032333639463.1 第一阶段：科学的春天3.2 第二阶段：开启科技体制改革序幕3.3 国家科技计划体系初步形成3.4 科教兴国战略和可持续发展战略3.5 不断提高科技创新能力3.6 建设创新型国家3.7 自主创新成效显著3.8 科技体制改革和国家创新体系建设3.9 提升科技基础创新能力3.10 科技支撑国家竞争力提升3.11 科技促进产业高质量发展4.1 中国当前技术发展形势4.2 中外对比分析展望前沿趋势、了解最佳实践请关注 InfoQ Pro 第二部分 技术篇一、人工智能二、5G三、云计算四、物联网1.0 InfoQ 研究发现1.1 产业概述1.2 产业链全景1.3 算法1.4 芯片1.5 开源编程框架1.6 主要应用领域2.0 InfoQ 研究发现2.1 产业概述2.2 移动通信的发展逻 辑与历史进程2.3 5G 中的大国博弈2.4 5G 产业链解析3.0 InfoQ 研究发现3.1 云计算的定义与发展3.2 云计算产业发展驱动因素3.3 产业链全景3.4 云计算发展趋势预测4.0 InfoQ 研究发现4.1 物联网基础信息4.2 中外物联网发展现状整体 对比及中国的优劣势分析4.3 产业链构成及驱动力分析4.4 物联网᯿点环节发展态势 及热点分析4.5 技术趋势分析4.6 ᯿点应用行业现状及趋势分析4.7 趋势分析及布局建议5657656872798292939596102114115117119131135136141143150152156158 八、区块链8.0 InfoQ 研究发现8.1 概述8.2 发展的三个阶段8.3 区块链产业发展现状8.4 区块链技术发展现状8.5 区块链技术行业应用249250253256258263五、工业互联网5.0 InfoQ 研究发现5.1 背景5.2 定义5.3 发展历程5.4 行业逻辑与商业模式5.5 规模5.6 产业链分析5.7 行业驱动力分析5.8 行业现状、未来趋势及 相关建议161162163163164166167183186七、自主事物7.0 InfoQ 研究发现7.1 概念与研究逻辑7.2 发展演变7.3 产业链纵览7.4 核心驱动要素：技术分析7.5 商业模式与发展逻辑7.6 把握产业机会217218221223226239242六、虚拟现实6.0 InfoQ 研究发现6.1 背景6.2 定义及分类6.3 演进历程6.4 规模6.5 产业链框架及进展分析6.6 产业驱动力分析6.7 技术分析6.8 中外对比分析6.9 行业现状及发展特点6.10 未来发展趋势189190191192193194197198210212215 02 2020中国技术发展白皮书综述篇第一部分SUMMARY 2020中国技术发展白皮书 03世界深度变革，科技主导未来TECHNOLOGY DOMINATES THE FUTURE世界深度变革 科技主导未来 04 2020中国技术发展白皮书迄今为止，人类共经历了三次科技革命。第一次科技革命驱动人类社会进入“机械时代”：1765 年，哈格᯾弗斯发明“珍妮纺织机”，1785 年，瓦特改良蒸汽机，为机器提供了动力系统，人类社会进入“蒸汽时代”，机器快速普及和发展，并从棉纺织业开始，逐渐拓展到采矿、冶铁、交通运输等多个行业。这次科技革命不仅推动人类产业的变革，也促进了人类社会变革和全球格局的变化。随着生产力的进步，工厂作为人类生产最主要的组织形式开始出现，资本主义生产方式逐渐取代落后的自耕农生产方式，资本主义制度开始萌芽。这个时期，英国步履坚实地进入了第一次科技革命，成为当时世界上最强大的“日不落帝国”，号称“世界工厂”，称霸世界达半个世纪之久。第二次科技革命驱动人类社会进入“电气时代”：19 世纪末和 20 世纪初，以电能应用和内燃机的出现为标志的第二次科技革命爆发。1866 年德国人西门子制成了发电机，到 19 世纪 70 年代实际可用的发电机问世，电力开始用于机器，成为补充和取代以蒸汽机为动力的新能源。随着电机、电动机相继发明和远距离输电技术的出现，电力工业迅速发展起来，电力在生产和生活中得到广泛利用，电灯、自动电报记录机、电话、电影放映机进入人类生活。同时，自英国人斯特᯾特提出从燃料的燃烧中获取动力概念以来，经过将近 100 年的理论研究和实践探索，19 世纪七八十年代，以煤气和汽油为燃料的内燃机相继诞生，内燃机的发明解决了交通工具的发动机问题。80 年代德国人卡尔·弗᯾特立奇·本茨等人成功地制造出由内燃机驱动的汽车，内燃汽车、远洋轮船、飞机等也得到了迅速发展，带动了石油开采业的发展和石油化工工业的产生，᯿工业开始崛起。这次科技革命爆发在德国，陆续在美国和日本得到极大的推广，德国、美国、日本相继崛起。第三次科技革命驱动人类社会进入“信息时代”：20 世纪四五十年代，以原子能、电子计算机、空间技术和生物工程发明和应用为主要标志的第三次科技革命爆发，这次科技革命涉及信息技术、新能源技术、新材料技术、生物技术、空间技术和海洋技术等诸多领域，推动人类社会又一次飞跃式发展。尤其是电子计算迅速发展和广泛应用，推动人类社会进入“信息时代”。这次科技革命促进第三产业崛起，以知识经济为代表的新型经济成为各国综合国力竞争成败的关键，促成人类生活方式和思维方式的转变。这次科技革命的主导国是美国，因美国长期在科技创新领域领跑全球，助推其稳居世界第一强国地位。第四次科技革命正在孕育，即将来临。进入 21 世纪以来，全球科技创新进入空前密集活跃的时期，以人工智能、量子信息、移动通信、物联网、区块链为代表的新一代信息技术加速突破应用，以合成生物学、基因编辑、脑科学、再生医学等为代表的生命科学领域孕育新的变革，融合机器人、数字化、新材料的先进制造技术正在加速推进制造业向智能化、服务化、绿色化转型，以清洁高效可持续为目标的能源技术加速发展将引发全球能源变革，空间和海洋技术正在拓展人类生存发展新疆域。纵观当前全球科技发展情况，从技术成熟度和系统性来看，以人工智能、5G 通信、光电芯片、大数据等为代表的智能化技术趋向成熟，这些技术最有可能率先推动人类社会变革，驱动人类社会进入“智能时代”。智慧家居、智慧工业、智我们正处在技术爆炸的时代1.1世界深度变革 科技主导未来 2020中国技术发展白皮书 05慧交通、智慧医疗、智慧农业、智慧金融、智慧城市将深入人们的生活和工作。未来机器人将会代替很大一批人力，人类大脑甚至可能与机器结合实现超脑，人工智能将进一步解放人类的双手甚至大脑。可以预见，随着智能化社会的到来，大量剩余劳动力解放，人类生产组织方式和社会组织方式会迎来新的变革，各国社会福利将高度发达，人们工作和生活方式发生重大变化，更多人将转向以智力劳动、文化创作、社会治理等为代表的具有创造性和人文精神的工作领域。从一个时间跨度更大的视角来看，人类学会使用工具，用了几千年；工业革命把农民从土地中解放出来，用了几百年；互联网时代大门的开启只用了短短几十年；而今天的社会在大数据、物联网和云计算的推动下，更是几年就来一个大变样......现在看来，似乎并不是由一两个标志性的发明引领社会的前进，而是因社会的前进推动着层出不穷的新事物的产生。我们正身处技术爆炸的时代。2017 年全世界专利申请的数ᰁ超过 800 万件。 虽然这᯾面有不少水分，但是总数依然相当惊人。如果再看专利的增长速度，则更为惊人。以世界上最难获取的美国专利为例，2003—2015 年的 13 年间，美国专利商标局批准了 300 万项专利，这个数ᰁ超过了美国专利商标局自1802年成立到 2002 年底近 200 年间所批准专利的总和。近年来，不难观察到如下种种现象：新科技助力消费行为由传统的“拥有 + 消耗”转变为“使用 + 体验”，物联网正᯿塑生产要素和市场的关联方式，区块链的理念和技术架构描绘出最接近完全市场化的图景，“机器取代人类”演绎又一场资本盛宴、冲击资本与劳动的关系，大数据改变着企业的资产结构以及产品和服务的价值构成。当今世界陷入海德堡测不准原理困境，不再是线性进化逻辑所能描绘，亦非未来学家所能憧憬。大趋势的随机性在增加。为什么预测难？因为世界不确定性：当今世界，几十亿人在搞工业化、全球化，规模上超越历史；质ᰁ上人类步入天地一体、人机交互、万物互联的时代，结构上权力分散化、信息碎片化，也使得预测进一步变得困难。 06 2020中国技术发展白皮书哈佛商学院教授迈克尔·波特认为，国家经济的发展分为四个阶段，即生产要素导向阶段、投资导向阶段、创新导向阶段和富裕导向阶段。新中国成立以来，我国经济相继经历生产要素导向、投资导向两个发展阶段，但随着我国经济发展由高速增长向高质ᰁ发展转变，投资导向发展模式已经适应不了我国经济发展的新需求，需要依靠技术创新支撑我国经济可持续进步，推动我国步入创新导向阶段，实现经济从“富起来”走向“强起来”。技术创新驱动能够促进我国经济可持续增长。20 世纪五十年代，美国经济学家罗伯特·索洛提出经济增长“索洛模型”，论证了技术进步对于经济的可持续增长作用。索洛在经济增长中引入了“技术进步乘数”，认为技术进步是推动经济增长的源泉，并且经济产出与技术进步的平方成正比，技术进步能够推动经济增长呈指数性增长。该理论为我国经济发展提供了᯿要的指引，未来我国经济的可持续增长需要依靠技术创新。索洛模型同样也适用于解释技术创新与模式创新对于经济增长的作用。技术创新在起步阶段的前5到 10年，投入和回报率成反比，甚至还要经历亏损，十分耕耘一分收获。在技术的研发和成长期，科技回报的增长是低于线性增长的，然而一旦过了拐点就是指数型增长，并能够迅速成为支撑经济的支柱。而依靠投资驱动的模式创新则相反，其增长会出现边际递减现象，对经济支撑作用越来越弱。当前阶段，我国原有的增长机制和发展模式矛盾突显，原有发展优势逐渐消失，需要向新的发展阶段迈进。科技创新将作为经济增长的主动力，驱动我国经济快速发展，推动我国经济结构调整和产业升级，顺利实现高速增长向高质量增长的转变。我国正处在转变发展形式、调整经济结构的关键时期1.2 2020中国技术发展白皮书 072020 年一场突如其来的疫情蔓延全球，全球大流行和世界经济危机有可能成为宏观经济思想的第四次大论战、大分ᰀ。新冠疫情全球大流行，叠加美国企业部门高杠杆、欧洲政府部门高债务和中国经济增速换挡结构转型，流动性危机一度爆发，全球经济深度衰退超过2008年，美、欧再次祭出“QE+零利率“组合的超常规货币政策应对，对货币政策极度依赖，近年现代货币理论甚至主张财政赤字货币化。但是过去20年美、欧经验和教训表明，过度宽松的货币政策只是延缓了危机的爆发，反而加剧了金融风险的积累，纯粹是饮鸩止渴。中国也经历过2009年货币放水强刺激的教训，虽然度过了危机，但也埋下了产能过剩、资产价格泡沫、杠杆率飙升、收入差距拉大等风险隐患，经过2016年以来“去产能、去库存、去杠杆、降成本、补短板”的供给侧结构性改革，才阶段性缓释了风险。面对疫情全球大流行、经济深度衰退、中美贸易摩擦、新旧动能转换等重大挑战，中国没有再次实施货币大水浸灌、重走老路，而是选择了“新基建”领衔的扩大消费、投资、内需的一揽子宏观对冲政策，与美国过度依赖“QE+零利率”的政策组合形成了鲜明的对比。现实是最好的实验，历