日本科技预测报告评估八大领域的技术发展趋势
9月2日,日本科技政策研究所(NISTEP)发表了“科技预测系列报告”之《各领域的科技预测》[1],评估了各领域技术发展趋势,对未来技术发展的前景进行了展望。
一、调查分析方法
1、分析对象。NISTEP的专家选择了ICT等八大领域为分析对象,然后进一步划分为84项主题和932项关键技术,如表1所示。
表1 八大研究领域及其主题和关键技术
八大领域 |
主题 |
关键技术数量 |
ICT |
12项:人工智能;视觉、语言处理;数字媒体和数据库;硬件体系结构;交互作用;网络;软件;高性能计算;理论;网络安全;大数据、信息物理系统、物联网;ICT与社会 |
114 |
健康医疗 生命科学 |
10项:医药;医疗器械与技术;再生医疗;染色体疾病、外伤、生殖辅助医疗;疑难罕见疾病;精神、神经疾病;新兴、再兴传染病;健康、医疗信息、流行病学、基因信息;生命科学基础技术;其他 |
171 |
农林水产 食品生物工程 |
17项:农业-高效率生产;作物开发;疾病预防和治疗;生物质利用;环境保护、食品-高效率生产;流通加工;食品安全;食品生产、水产-资源保护;育种生产;环境保护、林业-高效率生产;环境保护-信息服务;其他 |
132 |
空间海洋 科学基础 |
10项:空间;海洋;地球;地球观测与预测;加速器、基本粒子、原子核;射线应用(放射光);射线应用(中子、μ介子、电荷粒子等);计算科学与模拟;数理科学与大数据;测量基础 |
136 |
环境资源 能源 |
11项:能源生产;能源消费;能源流通、转换、储藏、输送;资源;回收再利用;水;地球暖化;环境保护;环境分析和预测;环境创造;风险管理 |
93 |
材料设备 工艺 |
7项:新物质、材料、功能的开发;先进制造;建模和模拟;先进材料和装置的测量、分析方法;应用装置与系统 |
92 |
社会基础 |
7项:国土开发与保护;城市建筑环境;社会基础设施的维护与保养;交通物流基础;车辆、铁路、船舶、航空;防灾减灾技术;防灾减灾信息 |
93 |
服务化社会 |
10项:经营政策;知识管理;产品服务体系(PSS);社会设计与模拟;服务感知;服务设计;服务机器人;服务理论;解析学;人文系列基础研究 |
101 |
共计 |
84 |
932 |
2、问卷内容。以德尔菲法针对932个关键技术发出问卷。问卷的内容包括研发特点(重要度、不确定性、颠覆性、伦理性、国际竞争力)、实现的可能性(实现技术、社会应用)和重点措施(人才战略、资源分配、国内外合作、外部环境整合、其他)等3个方面。其中,研发特点所包含的5个维度的具体含义为:(1)重要度:从科技和社会两个方面综合考察技术的重要程度;(2)不确定性:是否有不确定因素,需要允许失败并采取多种研究方法;(3)颠覆性:是否有突破性和创新性,不是现有成果的延续;(4)伦理性:需要考虑伦理道德和社会接受的程度;(5)国际竞争力:日本与国外相比是否具有竞争力。
三、主要结论
1、整体特点
(1)研发特点。对于日本而言,“ICT”领域的重要程度最高,而国际竞争力相对其他领域较低,且不确定性较高、需要考虑的伦理性问题较多。“健康医疗生命科学”领域的国际竞争力相对其他领域较低,不确定性较高,需要考虑的伦理性问题也比较多。“材料设备工艺”领域的不确定性和颠覆性均为最高。“服务化社会”领域需要考虑的伦理性问题最多。各领域在重要度、不确定性、颠覆性、伦理性、国际竞争力等方面的排名见表2。
表2 以研发特点为维度的领域排名(前4名)
研发特点 |
各领域由高至低的排名 |
重要度 |
空间海洋科学、ICT、健康医疗生命科学、材料设备工艺 |
国际竞争力 |
空间海洋科学、材料设备工艺、社会基础、环境能源 |
不确定性 |
材料设备工艺、健康医疗生命科学、ICT、服务化社会 |
颠覆性 |
材料设备工艺、ICT、服务化社会、健康医疗生命科学 |
伦理性 |
服务化社会、健康医疗生命科学、ICT、农林水产食品工程 |
(2)实现的可能性。从各领域特征看,“ICT”、“社会基础”、“服务化社会”领域的相关具体技术可能较早地得以实现,而“环境资源能源”、“材料设备工艺”领域的相关具体技术可能实现地较晚。从整体看,各领域“实现技术”的可能时间大多在2020-2025年之间,而“实现社会应用”的可能时间大多在2025-2030年之间。
(3)重点措施。从整体看,推动“实现技术”最为重要的政策是资源分配,其次为人才战略和国内外合作。而推动“实现社会应用”时,人才战略、资源分配的作用相较于“实现技术”时的重要性下降,整合外部环境的重要性出现提升。
2、重要的关键技术排名
以重要度、国际竞争力、不确定性、颠覆性、伦理性为指标,对932个关键技术进行排名,各维度排名前5的关键技术见表3。
表3 以五个维度为指标的关键技术列表(前5位)
维度 |
领域 |
关键技术 |
实现技术和社会应用的时间 |
重 要 度 |
社会基础 |
确立100万千瓦级反应堆的废弃技术和放射性物质处理技术 |
2029年;2035年 |
ICT |
在100万节点以上的超级计算机和大数据网络中心管理系统中,使电力性能比高于当前水平100倍的技术 |
2021年;2025年 | |
健康医疗生命科学 |
廉价且操作方便的认知症看护辅助系统(购入经费10万日元以内,月维护费1000日元以内,可以设置在配套一居室内) |
2022年;2025年 | |
ICT |
能够应用到社会分析、科学研究、先进制造等方面的高性能计算和大数据处理技术 |
2022年;2025年 | |
ICT |
在医疗、看护现场,能够实时把握患者的状态,并以低成本提供最佳看护的系统 |
2021年;2025年 | |
国 际 竞 争 力 |
空间海洋科学基础 |
通过抑制黑体辐射变动,使大地水准面测量成为可能的10-18光格子时针 |
2022年;2026年 |
农林水产食品生物工程 |
鳗鱼人工育苗、培育、生产的系统技术 |
2023年;2025年 | |
空间海洋科学基础 |
运用极低发射率累积环的下一代低能耗、超高强度放射光源 |
2020年;2022年 | |
空间海洋科学基础 |
无需铺设海底电缆系统、对海域的海啸和地壳变动进行观测的技术 |
2020年;2025年 | |
空间海洋科学基础 |
在软X射线领域超过Spring-8的中型高强度放射光设施(电子能量为3GeV、水平发射率为1.2nmrad、亮度为每年1020phs以上) |
2020年;2020年 | |
确 定 性 |
ICT |
“后”冯诺依曼高性能计算 |
2026年;2033年 |
空间海洋科学基础 |
对1年以内、7级以上地震的规模、发生地区、受灾情况进行预测的技术 |
2030年;2032年 | |
ICT |
实现10k量子bit相关性、能够进行高速处理的门型量子计算机 |
2030年;2038年 | |
空间海洋科学基础 |
通过分析地壳形变和过去地震数据,对8级以上大地震进行预测的技术 |
2030年;2030年 | |
材料设备工艺 |
通过人工核转换,使放射性水平降低的可移动装置 |
2030年;2035年 | |
非 连 续 性 |
ICT |
“后”冯诺依曼高性能计算 |
2026年;2033年 |
ICT |
实现10k量子bit相关性、能够进行高速处理的门型量子计算机 |
2030年;2038年 | |
材料设备工艺 |
运用强相关电子的室温超导材料 |
2030年;2040年 | |
健康医疗生命科学 |
能够孕育胎儿的人工子宫 |
2030年;2040年 | |
健康医疗生命科学 |
能够对癌组织进行针对性治疗的聚合物医疗材料 |
2020年;2025年 | |
伦 理 性 |
健康医疗生命科学 |
从iPS细胞中分化诱导生殖细胞,实现对不孕症的治疗 |
2025年;2035年 |
服务化社会 |
对高龄人群的兴趣、健康状况、医疗数据、生活信息进行收集、管理分析的技术 |
2020年;2025年 | |
服务化社会 |
能够由从业人员生活行动经历自动判断该人员人际关系的系统 |
2025年;2026年 | |
服务化社会 |
形成对个人的生活信息(由各种传感器收集的信息、购物信息等)进行代理管理的行业,并得到普及推广 |
2018年;2021年 | |
健康医疗生命科学 |
能够孕育胎儿的人工子宫 |
2030年;2040年 |
3、对关键技术的分类及应对措施
根据“国际竞争力高低”、“是否具备确定性和连续性”将932个关键技术中排名前1/3的技术划分四种类型:
(1)竞争力高、不确定和具有颠覆性。这些技术有可能在未来产出成果,应通过风险研发投资建立应对风险的资助和支援体系。具有代表性的关键技术包括“在物流中不借助冷冻冷藏、使生鲜食品保存1周的技术”、“通过纳米光子技术,将数据输送过程中消耗的电量削减到现有水平千分之一的技术”等。
(2)竞争力低、不确定和具有颠覆性。应通过风险研发投资进行支持,考虑到这些技术的潜力相对较低,应制定与之相符的合适政策。具有代表性的关键技术包括“对大脑病状进行分类,见效快、不复发的抗抑郁药物的研发技术”、“在探明自闭症大脑病状的基础上,使病患能够生活自理的治疗看护技术”等。
(3)竞争力低、确定且没有颠覆性。应该从长远的角度保持一定支持力度。具有代表性的关键技术包括“运用人们生活的大数据对疾病进行预测的技术”、“通过人造卫星对国土进行24小时高精度监测的系统技术”等。
(4)未来竞争力高、确定且没有颠覆性。应进行长期、稳定、可持续的支持,促使其尽快出成果。具有代表性的关键技术包括“无需铺设海底电缆系统即对海域的海啸和地壳变动进行观测的技术”、“使发展中国家能够应用的经济型污水净化再利用技术”等。
(惠仲阳)