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白春礼：《大力培育及发展未来新型产业》

来源： 名家讲堂 日期：2025-10-29 点击：1390 属于：大咖观点

作者：白春礼（中国科学院院士，中国科学院原院长）

习近平总书记在中央政治局第十一次集体学习时强调，“要及时将科技创新成果应用到具体产业和产业链上，改造提升传统产业，培育壮大新兴产业，布局建设未来产业，完善现代化产业体系”。习近平总书记关于未来产业发展的一系列讲话精神，体现了我国当前发展对未来产业的需求，为我国推动未来产业发展指明了方向，同时也明确了发展的要求。

一、未来产业的内涵与特征

我们知道，产业发展的变革带动历史发展的跃迁，人类历史上的3次产业革命，对人类社会的发展进程产生了深远的、革命性的影响，从根本上改变了全球政治经济格局。当前，科技创新对产业发展的引领力、驱动力越来越明显，新一轮产业革命孕育待发，未来产业的战略重要性也日趋凸显。应该说，未来产业代表着新一轮科技革命和产业变革的方向，将孕育全新产业，催生新的经济增长点，在更高层次、更高水平重塑产业链和生态系统，是改变全球竞争格局的关键力量，是战略竞争的制高点，也是我国发展和培育新质生产力的主阵地。
未来产业一般指由前沿技术驱动，当前处于孕育萌发阶段或产业化初期，是具有显著战略性、引领性、颠覆性和不确定性的前瞻性新兴产业。今年年初，工信部等七部门发布的《关于推动未来产业创新发展的实施意见》明确指出：“把握全球科技创新和产业发展趋势，重点推进未来制造、未来信息、未来材料、未来能源、未来空间和未来健康六大方向产业发展。未来产业的定义不是静态的而是随着技术和产业的发展变化的。从当前发展的需求以及发展的规律来看，未来产业主要以下几个特征：
一是未来产业深度植根于前沿科技的发展与突破
近年来，从基础研究到产业应用的周期越来越短、速度越来越快，使得基础科学对未来产业发展的驱动力越来越强，尤其是突破性科学进展产生的爆发力是巨大的。例如，mRNA技术引领了新一轮药物和疗法革命的发展。2023年10月，诺贝尔生理学或医学奖授予科学家卡塔琳·考里科和德鲁·韦斯曼，以表彰他们在信使核糖核酸（mRNA）研究上的突破性发现，这些发现助力疫苗开发达到前所未有的速度。2005年女科学家卡塔琳·考里科在论文中指出，将构成mRNA的一种“尿苷”替换成与之类似的“假尿苷”，就能够遏制mRNA注入体内时引起炎症出现。据此，她和同事合作开发了一种使用合成mRNA的方法。莫德纳公司和德国生物新技术公司应用该方法，在新冠疫情暴发后不到一年时间里开发出了新冠疫苗，而传统疫苗研发往往需要数年甚至十多年，彰显了mRNA技术的前景。mRNA被广泛应用于其他医疗领域。2021年，美国莫德纳公司启动了针对艾滋病病毒的 mRNA 疫苗一期临床试验；日本、德国和法国等国的科学家计划利用这一技术开发流感疫苗、疟疾疫苗，以及治疗心脏病、关节炎等疗法。此外，mRNA疗法具有多种肿瘤治疗方式，在肿瘤免疫治疗领域受到广泛关注。mRNA疗法能够激活患者的免疫系统，帮助人体识别和攻击肿瘤细胞，研究人员可编码肿瘤抗原的mRNA，并将其注入患者体内，使宿主细胞产生抗原蛋白，抗原蛋白被免疫细胞识别后，可激活T细胞，进而识别并杀死肿瘤细胞，这就是mRNA肿瘤疫苗。mRNA疗法还可以通过在肿瘤微环境中直接生成免疫激活因子，增强抗肿瘤免疫。这些因子可以吸引更多免疫细胞到达肿瘤部位，或增强T细胞和其他效应细胞的活性，提高免疫系统对肿瘤细胞的攻击力。mRNA疗法还可以编码肿瘤抑制蛋白或毒性蛋白，在肿瘤细胞内表达后，能直接导致肿瘤细胞死亡。当前，mRNA疗法在肿瘤治疗领域取得一些进展。如，德国一家生物公司公布三款用于治疗黑色素瘤、头颈部鳞状细胞癌、尿路上皮癌等的mRNA肿瘤疫苗II期试验进展，三款疫苗均展现出良好的耐受性、安全性和有效性。8月24日，世界上第一种 mRNA 肺癌疫苗在包括西班牙在内的多个国家投入测试，科学界称这一医学里程碑具有“开创性”潜力，有望挽救数十万人的生命。尽管mRNA疗法在肿瘤免疫治疗方面展现出巨大潜力，但在研发方面仍面临多项技术瓶颈，如递送系统优化、免疫反应调控及规模化生产等方面，国内外科研人员正开展针对性研究。
二是未来产业展现出重塑未来的经济发展的重大潜力
植根于前沿科技发展的产业目前处于孕育期，但是从技术发展逻辑上展现出强大的发展潜力。这些技术创新不仅带来新产品和服务，还将推动传统产业的转型升级，激发经济发展的新动能，创造了大量新的市场和需求。例如，核聚变具有清洁、环保、安全、原材料储量极其丰富等优点，被认为能最终解决人类能源问题。如果人类可以掌控核聚变能量，就能摆脱目前地球的能源与环境危机困扰。比较来看，一个100万千瓦的发电站，一年要烧200万吨的煤，排放CO2400-540万吨；而一个同样发电量的核裂变电站，一年需要30吨的铀，没有CO2排放；如果是核聚变电站，一年仅需消耗150千克的重水和锂，也没有CO2排放，而且海水中氘的聚变能可供人类用几百亿年，所以，有科学家认为，人类的终极能源是80％聚变＋20％可再生。2022年12月，美国能源部官员宣布，加州劳伦斯利弗莫尔国家实验室，首次成功在核聚变反应中实现“净能量增益”，即聚变反应产生的能量大于促发该反应的镭射能量。实验向目标输入了2.05兆焦耳的能量，产生了3.15兆焦耳的聚变能量输出，能量增益达到153％。3.15 兆焦耳的能量相当于二两炸药的爆炸威力。这是世界上首次激光核聚变点火，是一个里程碑式的工作，引起了科学界和社会的广泛关注。
我们国家在核聚变研究方面也有很好的工作，中科院建造的东方超环可以实现以1.2亿摄氏度的温度，101秒的等离子态运行；可以实现高功率稳定的403秒稳态长脉冲高约束模等离子体运行，创造了托卡马克装置稳态高约束模运行新的世界纪录。今年3月我到合肥调研，中国ITER计划的负责人，中科院合肥物质研究院李建刚院士给我说，他们有信心在2027年底，点亮核聚变发电的第一盏灯，我也答应他如果能够实现，我可以2027年底到合肥与他共同启动发电装置，点亮第一盏灯。当前，可控核聚变已接近技术突破的临界点，商业化应用也越来越近，全球聚变商业公司数量、产业投融资金额大幅增长。据《2023年全球聚变产业》报告显示，全球聚变公司数量达43家，累计融资超过62亿美元。
截至2019年底，国际海底管理局共批准21个国家的31个勘探合同申请。我国是深海采矿先驱投资者，分别于2001年、2011年、2014年、2015年和2019年获得多个海底开辟区，目前，已经7拥有3块多金属结核勘探区，1块国际海底富钴结壳合同区，1块国际海底多金属硫化物合同区。我国海底探矿的主要任务最初由大洋协会负责，后来转至招商局等单位。
三是未来产业具有不确定性并需要持续高强度投入。
未来产业依赖于前沿科技的发展，而这些技术往往处于探索阶段，存在较高的不确定性，需要持续性、高强度的投入。以人工智能为例，深度学习的基础理论最初源于神经科学和统计学的研究，但是在大模型达到临界规模以前在技术路线有很大争议，但在短短几年内实现了重大突破，已经广泛应用于自动驾驶、医疗诊断等领域。再如，量子计算是各国高度关注的战略制高点，一台操纵50个微观粒子的量子计算机，对特定问题的处理能力可超过目前运行能力最强的超级计算机，相比经典计算机实现指数级别的加速，具有重大社会和经济价值，如密码破译、大数据优化、材料设计、药物分析等。世界主要科技大国高度重视发展量子科技，纷纷制定战略性计划，加大政府投入。谷歌、微软、IBM等跨国企业也都在这方面投入巨资，国际竞争非常激烈。
如2023年12月，IBM推出了第一台拥有1000多个量子比特的量子计算机，这相当于一台普通计算机中的数字比特，但量子态变化无常，比较容易出错。12月10日，《自然》杂志报道谷歌最新一代量子芯片纠错能力实现突破，即将错误抑制在一个关键阈值以下。这种量子纠错功能被认为是实现未来量子计算实际应用的必要条件。该芯片的性能扩展后，或能推动大规模容错量子计算的运算要求。谷歌团队建立了一个可以实施纠错的机制。通过在很多量子比特上编码，研究人员们获得了“逻辑量子比特”。谷歌通过可靠办法运用了这些逻辑量子比特，“随着量子比特数量的增加，Willow 芯片可以指数级减少错误”。第二个重大进展是Willow速度更快。为了能测试量子处理器的效率，研究人员将之放置在了一个基准下进行融合通信（RCS）计算。Willow的结果很有说服力。量子处理器不到5分钟处理了一个极为复杂的运算，这需要全球最快的超级计算机10亿亿亿年的时间才能完成。消息发布后，谷歌市值一夜暴涨8120亿元，很多美国科技界大佬也纷纷送上祝贺，包括马斯克、奥特曼等等，足见这款芯片的重要性。
当然，搞量子的人也有对这个成果持有一种怀疑的态度，觉得还需要进一步验证。不管怎么说，这是一个新的进步，但确实大家还得努力争取，因为量子计算机目前还没有真正商业化，还有一段路要走。我国的量子计算水平整体处于国际第一梯队，中国科大与有关单位合作，构建了光量子计算原型机“九章”系列和超导量子计算原型机“祖冲之”系列，使得我国成为目前唯一在两种物理体系都达到“量子计算优越性”的国家，习近平总书记今年6月召开的科技三会上，专门提到了这项工作。尽管全球量子科技发展取得了显著的进展，但是离广泛的商业应用仍有一段距离，但是发达国家都不敢放弃对该领域的竞争，持续加大投入支持其发展。
四是未来产业是创新生态和学科融合发展中产生。
未来产业通常是多种技术和学科的交叉融合发展的结果，是多个学科领域融合、协同中发展的，既需要自身领域的重大突破，也依赖于相关领域的科技进展和突破。未来产业发展建立在完善的创新生态系统基础之上。这些生态系统包括科研机构、大学、企业、风险投资者以及政府支持政策等多个方面的结合，是在整个创新生态中演化发展出来的。比如，脑机接口领域，既依赖于脑科学突破的重大发现，也需要信息领域的重大突破，同时还需要关键材料的研发进展。比如，今年1月，埃隆·马斯克宣布Neuralink公司进行了脑机接口设备的首例人体移植，移植者可以通过“意念”移动计算机鼠标。消息一经发布就引起社会的广泛关注，也引发了巨大的争议。
今年5月，Neuralink透露，在1月对患者进行手术后的几周内，镶嵌于患者脑组织中的一些接线脱落，影响了信息传输速率，丢失了部分数据，导致设备无法正常工作。Neuralink 没有透露电极线为何会意外收缩。有专业人士认为是因为患者术后残留在头骨中的空气可能导致其运动皮层回缩。也有专家认为，这一问题的出现跟植入物的连接方式有关。目前，脑机接口可以分为侵入式、非侵入式和半侵入式三种类型，三种方式各有优劣，每种大类又可细分为多个小类。Neuralink公司采用侵入式，我们国内在非侵入式和半侵入式方面有很好的研究，比如清华大学和宣武医院合作，今年1月进行了首例无线微创脑机接口临床试验，一位脊髓损伤患者实现了自主喝水等脑控功能。另外，国家纳米科学中心在预组装低侵入式柔性神经探针方面，能够实现低损伤超柔性神经探针的长期稳定记录，有很好的研究成果。

二、我国发展未来产业的机遇与挑战

近年来，各国尤其是欧美发达国家加大了未来产业的总体布局，已经把孕育发展未来产业作为重要的战略部署。美国高度重视未来产业的发展，强调要主导全球未来产业的发展，2021年美国发布培育发展未来产业的法案，到2025年每年投入100亿美元支持未来产业发展，大力支持量子信息和人工智能的发展；并开出了一份未来产业的名单，包括先进计算、先进材料、先进制造、机器人、下一代通信、人工智能、生物技术、网络安全、绿色制造、量子计算、纳米技术、半导体等，并在相关领域成立了专家委员会推动发展。例如，量子飞跃计划支持大规模推进量子领域跨学科研究，促进科学、技术、教育和人才发展，17所大学、10家公司、5个国家实验室和1个联邦研发机构。欧盟发布加强面向未来欧盟产业报告，旨在围绕欧洲六大战略性产业和面向未来产业塑造全球竞争力和领导力，包括互联网、清洁能源、自动驾驶汽车，氢技术及其系统，智能健康，工业互联网，低碳产业和网络安全。我国也出台了推动未来产业发展的一系列政策。工信部等七部门关于推动未来产业创新发展的实施意见，国资委在实施焕新行动计划，这些都对未来产业发展具有重要意义。此外，北京、上海、江苏、浙江等省市发布未来产业政策文件，进一步集中力量推动未来产业的布局和发展，在区域层面为未来产业发展注入动力。
一是具备发展未来产业的基础。党的十八大以来，以习近平同志为核心的党中央，坚持把创新摆在党和国家发展全局的核心位置，我国科技创新事业取得历史性成就、发生历史性变革。2023年，我国的研发经费支出约到3.33万亿元，研发强度约为2.64％；我国创新人才规模稳居世界首位；国内发明专利申请量和PCT专利申请量都位居世界首位，成为全球科技创新的重要贡献者。SCI论文数量和高被引论文数量都位居世界第2位，在衡量高质量科研产出的自然指数（Nature Index）排名中，中国位居世界第二位，中科院已连续12年在全球科教机构中位列首位。此外，未来产业依赖于先进的数字基础设施，如高速互联网、5G网络、数据中心等，我国也已经具备了良好的基础。
二是具备符合未来产业发展的体制优势。我国新型举国体制强调长远规划和系统集成能力，通过“五年规划”以及中长期规划等，出台了专门未来产业发展指导意见，统筹国家发展各个领域，包括经济、技术、社会等方面的发展布局和资源配置，保持长期耐心和投入，对未来产业的发展具有重大的价值。
三是具备市场和人才规模优势。我国具有巨大的市场及多样化的需求，以及最全的产业链，能够迅速将成果转化为具有成本优势的产品。我国培育的科学技术领域的学生和工程师具有重要的规模优势，这对满足大规模的未来产业发展具有十分重要的意义。

三、未来产业发展的建议

就面向未来产业的发展，白春礼院士提出了6点建议：
一是强化未来产业总体性、前瞻性研究布局。未来产业高度依赖于前沿和整体创新生态，需要强化未来产业总体性、前瞻性研究布局，夯实创新体系的基础，从基础研究、技术攻关等强化布局，强化“非共识”前沿布局，构建起高效、协同和可持续发展的未来产业创新布局。
二是强化全球未来产业发展的监测与识别。监测世界未来产业发展态势，通过技术识别和技术预见，识别未来产业的关键领域，跟踪重点领域科技发展动向，研判国际发展的进展和态势，及时通过相关机制和手段，吸收国际未来产业能力，强化我国的布局及产业短板。
三是加强面向未来产业的基础研究能力建设。基础研究是未来产业技术创新的源头，没有基础研究的长期储备和雄厚积累，技术创新与突破、应用与开发就成为无源之水。持续加大对科研的投入，鼓励高校和科研机构进行高水平上开展基础研究，引导企业尤其是龙头企业加强基础研究的布局，投资并深入参与基础研究，推动事关未来产业发展的关键核心技术的突破。同时，积极推动基础性重大科技基础设施建设，奠定未来产业发展科学基础。通过科教融合培育一批跨学科创新人才。
四是构建面向未来产业的产学研发展体系。探索构建未来产业的合作平台，完善知识产权、合作协同等机制，推动研究机构、高校、龙头企业形成发展未来产业的合力。强化产业链上下游的协同，构建高效灵活的产业链，促进不同行业间的融合。发展耐心资本，引导形成合力，完善国有资本和社会资本优势互补、风险共担、回报共享机制，进一步加强金融对未来产业的机制保障。
五是高度重视人工智能与产业的深度融合。近年来人工智能的发展日新月异，已经从一个科学研究领域演变为深刻变革和影响各个行业的赋能技术，并作为基础设施推进经济社会的发展。2024年的诺贝尔物理和化学奖都颁发给了人工智能相关的工作，标志着人工智能正以前所未有的速度和深度融入科学研究，加速科学研究从经验驱动向数据驱动、自动化和智能化的范式转变。据报道，美国四分之一小型企业已在使用 AI，助力提升工作效率。比如，多加公司使用Microsoft 开发的AI产品Copilot来完成财务工作，原来一个由几千人组成的财务规划和分析团队，每人每周需要花一到两个小时做对账，而如果拥有了新的Copilot，每周只需要10到20分钟就能完成。
六是加强国际合作与风险治理。依托“一带一路”等相关机制和平台，鼓励国内企业、大学、研究机构强化合作，吸收前沿发展技术，参与全球未来产业发展。围绕数据、人工智能等前沿新态势，加强伦理规范、风险管理，防范前沿技术应用风险。
现在不管是国内还是国外，其实很多可能产业化的工作在基础研究阶段都已经做了布局。比如科学院100多个研究所，在做科研，实验室坐了在发文章之前就考虑这件事情有没有可能产业化，有没有可能应用，有应用把专利申请了，然后再发文章。如果专利没申请就发文章就失去专利的保护了。比如在美国开个化学大会，都是十几万人，其中有一半的参会者都是企业的人，听教授讲完以后觉得有用就说能不能合作，将来可以共同申请专利，有成果以后优先给我转让，很积极主动。我们中国开这种会，企业很少来，只有设计一个展台，两万块钱租一个展台，把设备展一下才来，没有多少人来参加学术会议，企业要高度重视学术领域新的进展，加强产学研的合作，这个东西不是一个口号，还需要有实际的东西。如果没有耐心资本，这个产业的风险怎么共担，怎么把它变成一个实际的产业，这也是问题。所以需要产学研和政府几个部门共同发力，才有可能把它做成。

作者介绍：

白春礼：化学家和纳米科技专家，中国科学院院士，发展中国家科学院、美国国家科学院、英国皇家学会、美国艺术与科学院、欧洲科学院、俄罗斯科学院等国家和地区院士或外籍院士，“一带一路”国际科学组织联盟首任主席，中国科学院学部主席团名誉主席，中国科学院大学和中国科学技术大学名誉校长。兼任：中国微纳协会名誉理事长、国家纳米科技指导协调委员会首席科学家，国务院学位委员会副主任委员，国家科技奖励委员会副主任委员，国家科技教育领导小组成员，《国家科学评论》《Nanoscale》主编。白春礼院士先后从事过高分子催化剂的结构与物性、有机化合物晶体结构的X-射线衍射、分子力学和导电高聚物的EXAFS及纳米科技的重要领域月-月-扫描隧道显微学的研究，研制成功扫描探针显微镜（SPM）系列。在纳米结构、分子纳米技术方面进行了较系统的工作。在国内外出版《中国科技的创造与进步》《纳米科技现在与未来》《原子和分子的观察与操纵》等中英文专著12部，发表学术论文近250篇，国家发明专利5项。系第十五、十六、十七届中央候补委员，十八、十九届中央委员，第八届全国政协委员，第十三届全国人大常委会委员、全国人大民族委员会主任委员。2019年入选“中国海归70年70人”榜单。

邀请老师演讲、授课请致电：19821197419 阎老师[微信同号]
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