一、影响美国科研的十大背景

1、预算削减催生新型研发投资模式。财政赤字导致国家预算整体削减，美国政府鼓励通过新型官民合作、吸引国际投资等方式弥补科研投入不足。同时，非营利性团体（盖茨财团等）在资助科研方面日益活跃，尤其在医疗研究方面发挥了重要作用。另外，一种称作“金融云”的投资模式开始出现，研发者可事先发布产品服务形态，吸引消费者投资，在研发成功后投资者可优先享用产品和服务。

2、总统与国会矛盾加深。民主党的奥巴马政权与控制国会的共和党对立，因气候政策、医改方案等原因使政府与国会矛盾加深。总统可能在不得到国会授权的情况下有限行使职权、实施新气候政策，这虽然会使美国企业界面临考验，但对环保技术、再生能源技术的研发可能起到推动作用。

3、中产阶级复苏不足。次贷危机后美国经济有所复苏，但中产阶级发展不足，美国政府通过回归制造业、吸引海外投资来发展中产阶级。比如在医疗、能源的公共投资方面，创造就业成为主要诉求。

4、制造业回归。美国基础和应用研究发达而制造业发展不足，研发投资对经济的促进作用有限。近年来中国的劳动力和产品成本上升，客观上为美国制造业回归创造了条件。政府希望利用此次机遇，实现制造业创新、吸引海外投资。

5、基础设施老化。美国的铁路、桥梁、港湾等基础设施老化严重，政府希望将回归制造业与改善社会基础设施相结合。以强度高、维护成本低为目标，将纳米材料作为基础设施的重点研发领域。同时，将宽带升级、智能电网作为配电网络基础设施建设的重点。

6、本土人才不足。对理工科感兴趣的学生减少、大学学习成本高、中学生数理化成绩较差等因素导致美国人才不足，尤其是企业界希望改革教育制度和移民政策，吸引全球人才。

7、中国快速崛起。美国认为中国经济发展迅速，近年在研发方面一直保持高投资，正成长为全球大国。美国加强了对非洲的支援力度，鼓励美国企业参与非洲基础设施建设。同时，美国采取措施防范中国的网络攻击，在事关国家安全的研究所中禁止使用中国制造的产品。

8、异常气候频发。近年来全球异常气候频发，各国都制定了应对气候变化的政策和计划。但是美国民众对气候的危害了解较少，对政府的气候政策支持不够。

9、底特律破产呼唤新型产业模式。单一发展汽车产业的底特律破产对现有产业模型产生冲击，学者呼吁美国发展多样式的产业模式。

10、开放数据和创新促使成果快速转化。开放创新、开放数据促使大学、科研机构必须采取新的产学合作模式、尽早使科研成果转化。美国要求凡是受政府资助所取得的科研成果原则上必须公开。

二、未来科研的关键领域^[1]

1、制造技术。要求3D制造不仅资源消耗少、运输成本低，而且能够减少对工作场合、打印材料的限制。同时发展“能使可再生能源转化为电力或液化燃料”的机器制造技术。美国政府还以“从技术向知识层面转化、减少环境消耗”为目的制定支援政策发展高端制造业。

2、脑科学。实施“脑计划”（Brain initiative），通过高质量的脑细胞分子级3D图形技术绘制可视化脑神经图谱，研读人类思维活动、监测脑部疾病。通过非侵袭型的脑-机接口技术推动脑波研究，使脑功能障碍者恢复机能。

3、合成生物学。结合生命科学和工程科学，合成DNA、细胞或基因。推动基因排序技术发展，提高测序仪功能并降低成本。改进基因解析技术，提高速度和精度。兼顾技术安全性和伦理性并制定规则，防范该技术被应用于武器制造、恐怖袭击等活动。

4、人体功能强化。研发克服人体功能限制（human augmentation）的技术，不仅治疗疾病或身体障碍，也可应用于健康人群以提高人体功能，比如在医疗看护方面减轻看护人员的体力负担，在战场上确保士兵可以24小时以上连续工作。

5、尖端医疗。研发图像处理技术、超低磁场磁气共鸣图像技术，用于脑成像、机场液体检查等。研发小型心脏起搏器等侵袭性医疗微型装置，研发应对脑内出血的新型画像诱导手术和医疗现场模拟技术。

6、机器人。目前美国政府和民间都投入力量研发机器人，尤其关注具备生物机能、可以互助合作的机器人，具备像生物体一样的筋骨和皮肤，同时具有爆发力和耐力。美国国家科学基金会（NSF）和美国国立卫生研究院（NIH）资助研发的“协作机器人”将不仅能从事医疗、工程作业，而且能在作业中互相合作。

7、可穿戴技术。研发可随时携带并连接上网的可穿戴技术。一类是与智能手机相似，具备上网、拍照、检索等功能。一类是与耐克公司的“能量手环”类似，满足民众日益高涨的健身热情，可计算步数、睡眠时间、健康状态。未来将研发新一代产品，提高性能和精度。

8、下一代汽车。目前重点关注将IT技术与汽车技术结合、可提前感知道路信息、随时掌握车况和驾驶人状况的IT汽车；将军事技术民用化的无人汽车；在现有技术基础上、在节能的同时提高安全性、持久性并降低成本和重量的节能汽车等。

9、能源技术。持续投资并研发生物燃料、燃料电池、近海风力发电、火电、地热、水能、核能技术。改进送电网络、建设智能电网以提高用电效率，实现电器远距离操控，鼓励电力公司购买家用太阳能发电所得的剩余电量。

10、大数据。将大数据技术应用于能源、安全保障、军事、医疗等众多领域，研发超级计算机开展超大型数据分析，提高分析效率。同时，大数据在产业互联网（Industrial Internet）领域发展迅速，即在机器上安装传感器，以大数据分析为基础提高操作效率。

11、网络安全技术。国内外的网络安全威胁日益严峻，尤其来自海外的网络攻击呈现日常化、专业化的特点，对美国国家安全构成挑战。开发可探知、分析风险并应对攻击的尖端技术，防范对国家安全构成威胁的网络攻击行为。

12、新功能材料。美国正加速推动应用于工业、空间、医疗、能源等领域的新材料研发。比如，空间领域的新型纤维材料、制作人体器官的新材料、食品工业领域的新型包装材料等。另外，关注用于新材料的测量和模拟技术，调整事关新材料利用的相关法律。 

（惠仲阳）