二、2013年全球科技进步及产业变化动态
从全球科技活动来看，2013年世界各国在多个重大科技领域都取得了较大进展，特别是在航空航天科技、能源科技、汽车科技、智能制造技术、信息通信技术、海洋探测和利用等方面成果显著。
（一）能源科技进步与产业发展动态
在能源领域，随着石油、煤炭等传统化石能源的日益衰竭以及全球对于节能环保低碳需求不断提高，人们所期盼的是可再生能源的科技进步和大规模商业化利用。然而近两年来，尽管核能、太阳能、风电、生物质能、潮汐能等可再生能源技术也取得了巨大进步，但显然，全球能源科技领域最显著的突破并不在可再生能源领域，而是发生在了不为公众熟悉的页岩油和页岩气（Shale Oil & Gas）领域。21世纪的第一个十年，美国掌握了从气藏分析、数据收集和地层评价、钻井、压裂到完井和生产的系统集成技术，特别是含气量测试、水平井的钻井完井和水力压裂三大核心技术皆已成熟，显著拓展了美国页岩油气的开采面积和深度，同时加快了规模化作业的进程。综合美国能源署（EIA）等机构的预测结果，美国页岩油产量将从2012年的150万桶/日增加到2015年290万桶/日和2020年的380万桶/日，页岩气产量将从2011年的7.8万亿立方英尺增至2040年的16.7万亿立方英尺。美国页岩油气革命大幅降低了美国“再工业化”的能源成本，降低了美国对外石油依存度（美国从加拿大以外进口石油的依存度已经从2010年的50%以上降低到2012年的40%以下，在2020年将降至20%以下），同时对美国能源结构和全球能源供应结构也产生了巨大影响（美国国家情报委员会的2030年全球趋势展望报告指出，页岩油气革命可以使美国实现能源独立；国际能源署（IEA）则预测美国有望于2015年取代俄罗斯成为最大的天然气生产国；花旗银行预测，最迟2020年，最快2013年底，美国原油和汽油的生产量就将超过沙特和俄罗斯，成为世界领先的能源生产国）。
页岩油气科技导致能源产业格局变化的同时，太阳能、风电、生物质能等可再生能源科技也在波折中不断前进。2013年10月15日，世界能源理事会（WEC）与彭博新能源财经（BNEF）共同发布的《世界能源展望：能源技术成本》报告指出，从平准化发电成本（LCOE）看，越成熟的清洁能源技术如水电和陆上风电在选址合理的情况下更接近于传统发电平价，而刚刚兴起的技术如潮汐能和波浪能则仍处于成本发现的早期阶段。一些在全球范围内广泛应用的技术如陆上风电、晶硅光伏发电和水电，其成本存在明显的地区差异，中国和印度的维护成本明显低于西欧和美国。国际能源署（IEA）2013年10月21日发布的《风能技术路线图2013》指出，近两年来风力涡轮机变得更高、更坚固和轻量化，而桅杆和叶片增长速度甚至比额定功率的增长还快，使得风力涡轮机能够捕获低速风力资源和产出更多的稳定电力，因此未来风力发电占到全世界发电总量的比例将从目前的2.6%上升到2050年的18%（2009年路线图中是12%）。美国能源部2013年10月23日发布的《美国近海风电市场及经济学分析》报告指出，美国可以在更深水域建造海上风力涡轮机，可以在海上风电场使用更大、更高效的风力涡轮机，使得美国近海风电市场快速发展。太阳能发电方面， 2013年10月22日，美国能源部宣布在SunShot计划下拨款6000万美元资助创新性太阳能研发，其中约1600万美元资助4个项目用以开发可将单结太阳电池提高至接近理论效率极限值（约30%）的技术，超过1200万美元将支持17家企业开展技术与服务的商业化，约700万美元资助开发小型逆变器和变压器等。此外，法国阿尔斯通公司2013年10月2日在泰国举行的亚洲国际电力展览会上推出了最新的超超临界循环流化床（CFB）锅炉，输出功率660MW，相比于同等规模传统CFB电站能够减少6%的燃料消耗和CO2足迹，同时确保燃料灵活性和可靠性；相比于基于亚临界蒸汽压力和较低蒸汽温度的传统技术，使用超超临界锅炉的电站整体净效率要高出3个百分点。
（二）交通科技进步与产业发展动态
铁路和汽车是应用最为广泛的交通方式，其科技进步日新月异。在铁路方面，高速铁路成为近年来世界许多国家的新追求。2012—2013年，美国、俄罗斯、巴西等国纷纷制订了规模空前的高速铁路发展计划，即便是法国等“老牌高铁国家”也相继表示，将延长高铁里程、提升高铁品质；一些新兴市场国家如东南亚国家也制定了宏大的高速铁路网计划。按照各国高铁发展规划，预计到2020年，世界高速铁路总里程将超过5万公里，未来7年内的新增里程将达到3万公里以上，全球正步入高速铁路发展的黄金年代。面对如此需求，世界高速铁路的传统强国如德国（西门子）、日本（川崎重工）、法国（阿尔斯通）、加拿大（庞巴迪）等纷纷加强高铁研发投入，布局全球市场；新兴的高铁大国中国也在2013年走出了温州高铁事故和铁道部长
腐败案的阴影，重新发力高铁研发和全球营销。高速铁路是集成创新的典型，九大关键技术（如动车组系统集成、铝合金或不锈钢车体、列车网络控制系统、牵引控制系统、制动系统、牵引变流器、牵引变压器、牵引电机、转向架）以及无数个局部创新和微创新在整个高铁系统中被集成起来，最终表现为安全、高速、环保、价格适当的高速列车。2013年6月下旬，中国南车集团的我国首列智能化高速列车样车竣工下线，该车以中国南车自主研制的CRH380A型高速动车组技术平台为基础，以全息化列车状态感知和动态数字化运行环境为基础，以信息智能处理为支撑，列车不仅首次实现了新兴的物联网技术、传感网技术在大型交通运输装备上的工程化应用，而且首次实现了物联网、传感网、列车控制网络、车载传输网络的多网融合，形成自检测、自诊断、自决策能力的智能化高速列车。
在汽车领域，科技进步主要体现为新能源汽车和智能汽车两条路线。事实上，这两条路线已经出现了融合的端倪。2013年10月，中国吉利控股集团董事长李书福指出，未来汽车的发展方向是“电池+电脑”，电池即电动车，电脑即智能汽车。就新能源汽车来说，传统意义上存在着技术路线之争，但大方向都是电动车。2013年5月，电动车制造公司特斯拉宣布其Model S高级电动车在2012年中期上市后，在2013年第1季度卖出4750辆电动车，成为一季度全球最畅销的电动车，并实现首次盈利，顿时使特斯拉成为世界瞩目的电动车新星，被称为“特斯拉现象”；该公司预计， 2013年其全年电动车销量可达20000辆 。特斯拉的阶段性成功源自于技术上的突破和商业模式上的创新：第一，采用松下生产的18650电池，承诺8年无限公里电池保养；第二，筹建超级充电网络；第三，生产跑车，走豪华路线。就智能汽车来说，它集中运用了计算机、现代传感设备、电子信息、互联网、移动通讯、人工智能及自动控制等技术，是典型的高新技术综合体。在2013年1月在拉斯维加斯举办的2013年电子消费展览上，超过100家公司展出了与智能汽车相关的产品或服务，汽车企业正在对无人驾驶技术、泊车辅助系统、汽车娱乐和信息系统等进行研发，大部分汽车企业如宝马和奥迪使用了自己的专有软件平台（奥迪的MMI），福特使用了微软的Windows Embedded Automotive操作系统，也有企业使用Linux、Android等开源平台。
（三）信息和通信技术与产业发展动态
信息和通信技术（ICT）的飞速发展是当今知识经济时代、信息化时代最显著的特征。根据巴特尔研究院（Battelle）的预测，2013年全球ICT产业研发投入预计增长2.7%；美国在ICT的重点基础研究领域的研发强度已显落后，亚洲和欧洲的研发强度显著增加。ICT领域发展的第一个重点是新一代硬件，即集成电路（IC）和嵌入式软件控制系统。2012年英特尔、IBM、三星、台积电、格罗方德五家企业组成18寸晶圆制造联盟—全球450联盟（G450C），目的是制定18寸晶圆规格、生产设备和制程技术研发；2013年7月，世伟洛克等另外10家全球领先企业，宣布成立450设施联合体（F450C），侧重于设备和基础设施，包括设施设计、晶片处理、工具配套、化学品输送、水和电气系统等，以应对450毫米半导体晶圆加工所面临的复杂设施和基础设施挑战。G450C和F450C将协力降低运营成本、提高工具和设备的可用时间，在行业建设高产量450毫米设施的过程中提供长期支持。
在新一代互联网技术方面，2013年7月，欧盟和日本宣布了六个新一代网络研究项目，旨在通过重新定义互联网架构来提高网络传输数据的效率。这些项目将获得1800万欧元的资金，解决网络安全、网络容量、存储、高密度数据传输和能源效率等问题。2013年8月，Facebook、Opera、联发科、爱立信、诺基亚、高通、三星等国际IT巨头结成了一个名为Internet.org的互联网联盟，拟大幅降低互联网使用成本，最终使50亿人口能够获取网络服务。Internet.org提出了三个需要克服的挑战：支付能力、数据功效和访问模式。为此，联盟成员正在开发一种成本更低的互联网访问方式，并优化数据压缩技术和其他的相关技术。该联盟还准备推出一个有效的商业模式，以刺激市场上的各家公司提供更加便宜和多样化的互联网服务。
在云计算方面，根据IDC公司2013年9月3日发布的最新“2013—2017全球和地区公共IT云服务预测”,2013年全球公共IT云服务的规模将达到474亿美元，2017年将超过1070亿美元，而重点也将从节约转向创新。2013-2017年间全球IT云服务的年复合增长率将达到23.5%，是整个IT行业的五倍。作为使IT产业向第三方平台转移的关键技术之一，云计算在改变公司消费和利用信息技术方面发挥了关键作用。目前有迹象显示，云服务正转向发展的“第二个阶段”—云计算的利用规模越来越大，用户和解决方案也
越来越多。在这一阶段，云计算和其他第三方平台技术（移动、社会和大数据）将越来越相互依存，它们将继续驱动所有依赖于IT的其他产业的增长与创新。
（四）智能制造科技与产业发展动态
当全球制造业逐渐从大规模制造走向大规模定制、从单纯制造商转向“制造+服务”的综合服务商，智能制造成为全球科技的新趋势。智能制造是指工业企业广泛采用数字化、网络化、可视化、自动化、智能化的信息系统并实现集成应用。智能制造技术是在现代传感技术、网络技术、自动化技术、拟人化智能技术等先进技术的基础上，通过智能化的感知、人机交互、决策和执行技术，实现设计过程、制造过程和制造装备智能化，是信息技术和智能技术与装备制造过程技术的深度融合与集成。企业生产经营活动比较顺畅、柔性、敏捷，产品的电子信息技术含量也较高。智能制造科技进步最突出、最引人关注的是3D打印技术和工业机器人技术。
3D打印技术是一种快速成型的增材制造技术，近年来在全球制造业领域正迅速发展。目前，3D打印技术主要应用在工业领域，如医疗、汽车配件、家用电器、航空航天等领域。美国《时代》周刊将3D打印列为“美国十大增长最快的工业”。据业内权威研究公司Wohlers数据显示，2012年全球3D打印市场总值22亿美元，2016年3D打印市场规模将达到31亿美元， 2020年达到52亿美元。3D打印的关键技术有四部分，数值模拟理论、传感控制、材料、集成化设计和智能化制造。从应用领域来说，全球3D打印技术已经从研发转向产业化，已在产品设计、模具制造、零部件修复等全产业链展开，产品也朝着日常消费品制造、功能零部件制造等领域加快拓展。3D打印产业的技术发展方向应该是由3D打印到4D打印（智能材料与结构），再向5D打印（生物材料与活性器官再造）的方向发展升级。
工业机器人（Industrial Robotics）是自动化技术发展的高度产物，综合了计算机、控制论、机构学、信息和传感技术、人工智能、仿生学等多学科，由操作机、控制器、伺服驱动系统和检测传感装置构成，是先进制造技术领域不可缺少的自动化设备，它的应用是一个国家工业自动化水平的重要标志。美欧日等发达经济体在金融危机后回归高端制造业，中国等新兴经济体需要突破传统发展模式，都需要对现有生产设施进行现代化改造。工业机器人在替代高价劳动力成本、提高工作效率、提升产品性能、改善雇工工作环境、节省生产空间、减少材料浪费、增加生产弹性和灵活性等方面能发挥良好作用，特别是人与机器人的协作、用户友好型和更易于集成的机器人尤其具有巨大的增长潜力。从全球看，世界工业机器人产业竞争日趋激烈，一是全球工业机器人需求快速扩张，预计到2025年，全球装机量达到1500～2500万台，年均增速为25%～30%，而到2014年，我国将成为全球最大的需求国，需求量达到3.2万台，占全球总销量的17%。二是美、日、韩、欧盟等国家和地区纷纷进行战略部署，力求持续保持技术领先优势，而中国的工业机器人水平整体技术水平还比较低，超过70%需要进口；同时，国外企业加快在中国的投资，投资呈现出从借助销售渠道发展到全产业链进入、从整机组装深入到关键部件生产的新动向。
（五）航天科技进步与产业发展动态
航天航空领域是科技强国踊跃投入但又不追求短期经济效益的领域，其目的更多的是探知地球外的未知世界。由于航天航空对传统材料、新材料、机械、电子、软件、航空、气象等具有广泛的带动效应，科技大国纷纷持续加大航天航空科研投入。2013年8月20日，美国、欧洲和俄罗斯参与的国际太空探索协调工作组（ISECG，包括意大利、法国、加拿大、德国、欧盟、印度、日本、韩国、美国、乌克兰、俄罗斯和英国12个国家的航天机构）公布了新版《全球探索路线图》（the Global Exploration Roadmap, GER），内容包含了到2035年的国际太空探索的共同目标、探索路线以及开展国际合作的框架，旨在为未来国际太空探索提供可选择并逐步实施的可行路线和方法，明确了立足国际空间站，以地月系统为起点，推动人类和机器人探索火星的可持续性方案。
2013年，中国、美国、俄罗斯、日本、印度、欧洲、韩国、加拿大、伊朗、尼日利亚、法国、英国等国都有重大的航天科技进步和探测活动，主要是根据各自的航天科技发展战略，围绕地球轨道卫星发射及回收、空间站建设、月球探测、火星探测、外太空探测等方面进行。表11-2列举了2013年各国部分主要星际探测活动。2013年，中国在航天科技领域取得了诸多重大进展，主要是上半年发射的神舟十号载人飞船和下半年实施的嫦娥三号发射、落月巡视勘测任务。这标志着中国太空探索又迈上了新台阶，中国正按照既定计划稳步前进。
表11-2 2013年全球部分星际探测活动 资料来源：中国载人航天工程网，http://www.cmse.gov.cn/index.html
（本章完）