《中国工程科技2040发展战略·综合报告》立足大科学时代人与社会的长远发展和工程科技的体系性创新需求，以“愿景驱动、主动塑造更加理想的未来”为出发点，系统分析了世界工程科技发展大势，深度描绘了2040年中国科技与经济社会发展愿景。《中国工程科技2040发展战略·综合报告》基于中国工程科技2040技术预见成果，提出工程科技关键技术与颠覆性技术，论证提出了面向2040年的中国工程科技发展总体战略构想和总体发展路线图，以及信息与电子、能源资源、环境生态、先进材料、装备制造、流程制造、城镇化与基础设施、交通运输、空间海洋、现代农业、医药卫生、公共安全12个领域的工程科技发展战略任务，并提出了工程科技需求牵引的基础研究重点方向建议。

**章　面向2040年的世界工程科技
　　发展展望
　　科技创新是深刻影响人类文明走向和进程的要素。当今世界，科技创新浪潮迭起，颠覆性创新和跨领域、跨学科集群创新成为推进科技进步的重要驱动力。科技创新与经济社会发展深度融合，世界工程科技发展总体呈现信息化、绿色化和人文化的显著特征。世界各国纷纷围绕未来发展战略开展有组织的科技创新布局，工程科技各领域的科技发展也呈现出新态势和新特征，带动未来产业和经济社会发展。
　　**节　世界工程科技发展大趋势
　　纵观当前世界科技创新发展态势，满足人类可持续发展与高质量发展需求日益成为科技发展的重点关切，信息技术、绿色低碳科技成为未来发展的重要驱动力和导向力。信息技术从数字化、网络化向智能化阶段迈进，智能技术成为全球经济发展的核心驱动力，推动人类迈向普惠型智能社会。大数据时代来临，数字信息呈爆炸式增长，人类对世界的认知上升到新高度，科技范式变革悄然酝酿。绿色低碳发展成为人类应对气候变化生存危机的必然路径，“双碳”目标将重塑全球产业格局。与此同时，随着世界科技迅猛发展，世界经济社会发展进入新时期，人类社会将面临新需求和新发展挑战，以更好地增进人类福祉为目标开展工程科技路径选择的重要性日益突出。在此背景下，数字智能、绿色低碳和以人为本，成为面向2040年的世界工程科技发展*突出的主题，并将引发产业发展形态的深刻变革。
　　一、智能技术将成为影响*深、覆盖*广的时代驱动力
　　智能化是新一轮全球科技革命与产业变革的核心所在，智能技术已逐渐成为驱动当代工程科技跨越发展的主导力量，智能技术与产业正深度融合，未来“智能+”发展模式将深刻改变产业与社会形态。
　　1.智能产业不断扩展
　　智能技术与现代工厂融合成为大趋势，以智能感知、智能控制为特征的智能工厂不断发展，支持制造业向个性化定制、柔性化生产、服务型制造转型，智能化**组合方案及自主选配的装备制造模式逐步发展。智能技术与农业结合，将有效提升农业资源利用率，提高农作物产量和品质，降低生产成本，推动农业生产精细化和集约化发展。全球智慧医疗发展进入快车道，新发传染病防控需求推动远程医疗、智能测温、医疗服务机器人、智能影像辅助诊断等智慧医疗应用模式实现飞跃。
　　2.智能基础设施逐渐推广
　　量子计算机、新一代人工智能芯片[chenxy44]等智能计算系统逐步成熟，为人工智能算力发展夯实基础。信息基础设施向融合感知、传输、存储、计算、处理为一体的智能化综合设施演进；传统基础设施与信息基础设施一体化开放互联，向数字化、智能化转型升级；新型智能基础设施支撑智慧城市快速发展，推进社会治理全生命周期智能化[LQQ45]。
　　3.智能人机交互不断普及
　　人机交互终端数量呈指数级增长，智能可穿戴设备成为实现万物互联的重要节点。交通系统智能安全技术逐渐成熟，高度自动驾驶汽车实现规模化应用。互联网环境下的演进式群体决策，推动人机协同、交互驱动，使机器间大规模协作成为可能。社会治理中人-机-物三元空间有机融合，灵敏感知人们的需求，促使社会资源要素实现*优配置。
　　二、数据资源将成为关键生产要素和战略性资源
　　数字技术革命向新一轮繁荣周期演进，数据产生并扩散到经济社会各个领域，科技发展展现出大科学、定量化趋势，强大的数据驱动的技术研发和应用创新能力将成为国家长期竞争的优势。
　　1.数据价值不断释放
　　大规模数据基础设施开放共享，海量数据的采集、存储、分析、关联和可视化技术促进大数据价值释放。生物、材料等数据密集型行业进入科研第四范式（也称作“数据密集型科研范式”），相关研究向可定量、可计算、可调控、可预测方向跃升。数字孪生和多维深度融合建模技术发展，为更复杂实体组织、智慧城市孪生模型构建提供支持。数字化平台为创新要素提供信息与资源有效共享机会，推动创新要素配置方式变革。
　　2.数字信任逐渐建立
　　万物信联时代的经济社会活动高度数字化，基于数据可信的区块链技术建立不依赖第三方的、基于算法和技术的数字化信任体系，可望有效保护个人数据隐私，确保数据跨境流动的安全，实现数字金融产品和市场的合规建立与有效监管。
　　3.数据安全保障趋热
　　随着数据战略价值的凸显，数据成为全球网络安全的“重灾区”，数据安全的重要性持续上升，在全球智能化发展趋势中占据特殊地位。新一代密码技术、网络虚拟身份管理、可重构网络空间体系安全等前沿技术将持续取得突破，满足合规和利用的双重需求、与业务场景紧密结合的新型数据安全技术成为重要的发展方向，数据安全治理和数据风险评估受到持续关注并被广泛使用。
　　三、绿色低碳将成为人类社会发展的必由之路
　　面对日益严峻的环境问题和资源约束，绿色低碳将成为人类社会发展的必由之路[LQQ46]，低碳导向驱动节能减排科技进步不断加快，高碳排放的技术不再具有普遍竞争力。
　　1.*选低碳能源
　　能源生产与消费方式向气候生态适应型转变，全球能源结构从以传统化石能源为主体向清洁、低碳能源替代的方向进行变革，新一轮低碳能源技术与产业加速布局。可再生能源逐渐成为全球能源的增量主体，并向多元协同方向发展。光伏发电上升为全球低碳能源转型的重要支撑。氢能作为新兴二次能源载体，在消费能源中的占比不断提升，有望成为与电力并重互补的工业过程和终端能源形式。
　　2.强推减排科技
　　加强全防全控的清洁生产技术研发，提高能源利用效率成为世界主要国家削减碳排放的重要措施。世界主要燃煤国持续关注高效低排放燃煤发电技术的发展，超临界发电技术成为工业化国家建设新电厂的普遍标准。储能技术和智能电力系统快速发展，有效提高电力系统效率、安全性和经济性，解决可再生能源接入的弃风、弃光等问题。运载工具动力系统向电力、混合动力、生物质燃料等方向发展，新能源汽车市场渗透率显著提升并成为主流。建筑低碳转型成为必然趋势，净零碳建筑将被大力推广。
　　3.强化负碳技术
　　CCUS技术成为全球公认实现碳中和的关键技术。世界主要发达国家持续开展碳捕集研究和示范，燃烧后捕集进入商业化运行，富氧燃烧和燃烧前捕集处于中试研究阶段。北美洲等部分地区CO2大规模输运和驱油技术逐渐成熟，CO2驱替其他资源和利用技术成为新的技术发展方向。
　　四、以人为本促使科技创新回归服务需求本质
　　人类社会在面临新冠疫情时展现出的科技力量引发全球对科技创新本质的更进一步思考，全球生命价值观正在发生深刻变革。在后疫情时代，科技创新将更加聚焦共同应对社会重大挑战，朝着以人为本、促进健康生活、增进全人类福祉的方向发展。
　　1.应对疾病挑战
　　威胁人类健康的慢性病、重大疾病致病机制研究和相关药物开发势头迅猛，基础研究与临床转化投入不断加大。疾病的早期诊治、综合防控手段的升级，癌症治疗的新手段、新靶点以及新药物的出现，为人类对抗疾病、提高生存质量、延长寿命提供重要保障。新冠疫情促使医药企业抗病毒药物和疫苗研发加速，快速可靠检测技术迅速发展、广泛应用，多源信息融合的疫情早期监测预警和精准防控成为应对的关键。
　　2.应对环境挑战
　　公众对环境与健康的内在联系更加关注，打造将空气、水、土壤污染降低到对人类健康和自然生态无害的“零污染”环境，成为部分国家环境发展的重要目标。随着欧美发达国家基本解决水常规污染物问题，新污染物（如全氟化合物、抗生素等）防控成为全球水环境改善的重要着力点。发达国家空气管理研究从自然环境污染转向与人体健康更密切的室内污染，强调面向多污染物、多介质和多环境效应的跨行业全过程综合调控。
　　3.应对安全挑战
　　融合多灾种综合应急[chenxy47]基础设施和体系能力建设受到各国的普遍重视。自然灾害的精准感知与监测、风险评估、早期预报预警、防灾应急系统成为发展热点。事故的主动感知与预测预警智能联动，建筑的全过程、全寿命[chenxy48]安全管理，地下空间的智能化、实时化安全探测与评价，是事故灾难防范领域的主要发展方向。智慧应急和高效精准救援等技术成为安全应急领域的关注重点。
　　4.应对食品挑战
　　科技创新成为世界各国应对食品安全挑战、寻求粮食体系转型的重要路径之一。信息技术、生物技术不断向农业领域渗透应用，进一步提升农作物产量和质量，减少对自然资源的消耗，推动粮食生产过程绿色、低碳。全球食品产业向全营养、高科技和智能化方向加速发展，合成生物学、增材制造技术为未来食品制造加工提供有力支撑，互联网、大数据、区块链等技术的融合，推动实现全球食品供应链质量与安全全程追溯与保障。
　　第二节　世界主要国家/国际组织重大科技计划布局
　　与科技创新特点
　　科技创新在某种意义上决定着一个国家、一个民族的兴衰和命运。面向当今科技创新的融合化、集群化、网络化以及日新月异的发展态势，世界主要国家/国际组织大力推进中长期科技战略规划，以期准确把握科技发展大势，紧密结合主要国家/国际组织战略和发展需求，前瞻布局科技创新方向和重点，通过主要国家/国际组织创新规划计划的有组织推进，引导和推动产业创新，以掌握竞争与发展的主动权。
　　一、美国
　　近年来，美国政府持续加强国家科技创新战略部署，以进一步强化科技竞争实力，全方位、全领域巩固其在世界范围内的科技领导地位。2020年以来，美国国会通过了《2021美国创新与竞争法案》②[LQQ49][chenxy50]《芯片与科学法案》③[LQQ51][chenxy52]等多个科技法案，美国白宫及相关政府部门等相继发布了一系列重要科技战略和重大科技计划，以激励与引导各领域前沿技术创新。

目录
总序 i
前言 vii
摘要 xiii
**章 面向2040年的世界工程科技发展展望 1
**节 世界工程科技发展大趋势 1
第二节 世界主要国家/国际组织重大科技计划布局与科技创新特点 6
第三节 世界工程科技主要领域发展态势 60
第四节 2040年世界经济社会发展状况预测分析 112
第二章 2040年的中国——愿景与需求 120
**节 2040年中国经济社会发展预测 120
第二节 2040年中国经济社会与科技发展综合愿景及需求 124
第三章 中国工程科技技术预见与发展能力分析 154
**节 中国工程科技2040技术预见方法流程与整体分析 155
第二节 基于技术预见的关键技术选择 166
第三节 工程科技体系能力分析 188
第四章 中国工程科技发展总体战略构想 202
**节 中国工程科技发展思路 202
第二节 中国工程科技发展总体架构 204
第三节 中国工程科技发展战略目标 211
第四节 中国工程科技总体发展路线图 214
第五章 工程科技重点任务和发展路径 221
**节 信息与电子 221
第二节 能源资源 234
第三节 环境生态 248
第四节 先进材料 256
第五节 装备制造 268
第六节 流程制造 276
第七节 城镇化与基础设施 282
第八节 交通运输 290
第九节 空间海洋 295
第十节 现代农业 307
第十一节 医药卫生 314
第十二节 公共安全 327
第六章 重大工程与重大工程科技项目建议 336
**节 重大工程建议 336
第二节 重大工程科技项目建议 345
第七章 工程科技需求牵引的基础研究方向需求 353
**节 基础研究重点方向遴选原则 353
第二节 工程科技领域需优先支持的基础研究重点方向 355
结语 399
关键词索引 401