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世界高新技术发展 总体发展趋势研究解析报告

发布日期:2017-03-31    来源:技术交易平台

新华通讯社新闻信息中心

世界高新技术发展总体发展趋势研究

解析报告

目录

一、总体发展态势. 4

(一)新一轮全球高新技术革命愈演愈烈,数据驱动、智能化、高端化、定制化趋势明显. 4

(二)传统高技术产业增长普遍趋缓,结构性优化渐成新引擎. 4

(三)可持续发展成核心主线,范围拓展至人类本身. 4

二、主要产业与技术领域发展态势. 4

(一)生物医药领域. 4

(二)智能制造领域. 5

(三)新一代信息技术产业领域. 5

(四)人工智能领域. 5

(五)虚拟现实(VR)领域. 5

(六)节能环保产业领域. 6

三、值得重点关注的十大技术与应用领域(附有关企业/机构). 6

(一)基因编辑技术. 6

(二)肿瘤免疫技术. 6

(三)3D打印技术. 7

(四)机器学习/深度学习领域. 7

(五)语音识别/机器翻译技术. 8

(六)虚拟现实(VR)技术(产品). 8

(七)第5代通信技术(5G). 8

(八)量子通信技术. 9

(九)智能照明/不可见光LED 9

(十)可再生能源(光伏/风电). 9

 

 

 

 

进入21世纪,尤其是近五到十年以来,随着信息技术、网络技术、生物技术、材料技术以及相关核心工艺制程等领域技术、成本与应用覆盖的突破,全球高新技术、产业、产品、服务与应用都进入一个崭新的阶段。以人工智能、虚拟现实、生物医药等领域为代表等高端技术正在引导新一轮的技术革命,并将大大改变人类的生活方式与人类社会与经济的运行模式。

一、总体发展态势

(一)新一轮全球高新技术革命愈演愈烈,数据驱动、智能化、高端化、定制化趋势明显

以机器学习/深度学习、自然语言处理、声音与图像识别为代表的人工智能技术,以实时建模、交互设备为代表的虚拟现实技术,以基因测序/编辑、肿瘤免疫为代表的生物医药技术,作为新一轮全球高科技革命的代表性领域,充分体现了数据科学、信息技术、计算技术、生物技术的驱动作用,反映了未来面向不同技术环节、不同应用场景、不同个体需求的智能化、高端化、定制化发展趋势。

(二)传统高技术产业增长普遍趋缓,结构性优化渐成新引擎

智能生产装备制造产业、半导体产业、新型显示等相对“传统”而成熟的高科技产业,尤其是相关制造业,大多处于整体增长放缓甚至停滞的局面。而在相关领域,技术与产品结构化的优化发展正在逐步成为新的增长引擎。典型如机器人技术、3D打印技术、第五代通信技术、7纳米集成电路制程技术、柔性显示与量子显示等技术、工业LED照明、智能照明等。

(三)可持续发展成核心主线,范围拓展至人类本身

近年高新技术发展体现出的又一个核心主题,即“可持续发展”已从人类生存所依赖的自然环境领域(对应节能环保产业、新能源技术等),拓展到人类本身的范围,并且在对于物理生命个体层面(对应生物科学)以及人类精神与智慧的发展(对应人工智能等)都有覆盖。

二、主要产业与技术领域发展态势

(一)生物医药领域

医药健康已成为生物产业中最大的分支之一。据有关研究咨询报告显示,2015年全球医药健康产业产值为2056亿美元,比重达到全产业的57.4%。据有关统计数据,2015年全球共有52个销售额超过20亿美元的“超级重磅炸弹”药物,有124个销售额超过10亿美元的“重磅炸弹”药物,合计销售额占处方药市场60%以上。同时,从药品研发的各阶段来看,在研药物均增长显著。20012016年全球在研新药数量继续保持稳定增长态势。其中,临床前研究阶段的药物数量变化尤为明显,2016年处于该阶段的药物数量为6861个,同比增幅13.2%。为节省医疗开支,日本、法国、印度、英国等多个国家推出鼓励政策,意图扩大仿制药与生物类似药的普及率来降低医疗支出。而在基因测序、精准医疗、抗体技术与肿瘤免疫治疗领域的突破与高速发展,为人类攻克相关领域疑难杂症乃至彻底改变癌症治疗提供了光明的前景。

(二)智能制造领域

机床与智能控制系统增长整体放缓。2011年机床产值和消费均飙升至历史最高水平。随后开始逐年收缩,2015年世界机床产值和消费分别为802亿美元和791亿美元,分别较上年下降11.8%和11.9%。类似地,2015年世界智能控制系统产业规模约为221亿美元,增幅仅为1%,预计2016-2019年产业发展继续呈现放缓趋势。

而近年来,工业机器人、3D打印一直保持高速发展势头。据国际机器人联合会(IFR)发布的数据显示,2015年全球工业机器人销量达24.8万台,比上年增长12%,再创历史新高。3D打印尽管目前整个产业仍处于起步阶段,规模相对较小,正处于高速增长状态,且潜力巨大。2015年全球3D打印产业市场规模约为51.65亿美元。

(三)新一代信息技术产业领域

通信技术方面,全球通信设备业稳步发展,由于诺基亚和阿尔卡特-朗讯这两家公司合并的推进,全球电在通信设备市场在2016年将只剩下华为、爱立信、新诺基亚和中兴这四家通信厂商,行业的集中度进一步提升。目前,全球通信技术正处于从第四代移动通信(4G)到第五代移动通信(5G)技术的周期。光通信领域继续保持增长,结构化调整持续。其外,量子通信、硅光子等技术正在成为通信技术发展的重要热点。

半导体方面,据有关统计数据显示2015年全球半导体销售额为3352亿美元,较2014年负增长0.2%。预计,2016年全球半导体销售额将继续下滑约。从区域分布来看,亚太地区(不包括日本)特别是中国半导体市场表现明显优于其它地区,尤其是中国芯片专利实现23倍增长,并成为芯片专利申请数量第一大国,连续5年蝉联全球第一。

新型显示方面,全球市场对于显示面板的需求增长幅度逐步趋缓。但OLED面板产值增幅显著。

(四)人工智能领域

2016年,人工智能再次在公众视野中“大放光彩”——来自英国的DeepMind(已被谷歌收购)大名鼎鼎的alpha go,在人机“围棋大战”中几乎取得完胜。根据由工业和信息化部赛迪研究院、中国电子报社联合发布的《2016中国人工智能产业演进及投资价值研究》报告显示,2015年全球人工智能市场规模达到1683.9亿元,预计2018年将达到2697.3亿元,复合增长率达到17%。近两年,谷歌与百度等国际互联网巨头相继发布了人工智能(机器学习/深度学习)的开源架构,相关标准之争也愈演愈烈。

(五)虚拟现实(VR)领域

虚拟现实技术已经步入产业化稳步爬升、逐步成熟的阶段,在5~10年的时间里将实现大规模量产。另据相关研究发展报告显示,仅2015年一年,各大公司在虚拟现实的投资就达到6.86亿美元;而2016年的前两个月,相关投资总额已达到11亿美元。从各咨询研究机构预测数据来看,虚拟现实未来5年将实现超高速增长。高盛预计到2025年全球虚拟现实/增强现实市场规模将达到800亿美元;Digi-Capital预测,到2020年虚拟现实硬件和软件市场规模将达到1500亿美元,5年复合增长率超过100%。相关应用领域包括:视频游戏、事件直播、视频娱乐、医疗保健、房地产、零售、教育、工程和军事等。

(六)节能环保产业领域

根据相关报告所显示,2013年全球环保产业的市场规模已达到7518.79亿英镑。另有报告预计,2010-2020年,全球节能投资达1.999万亿美元,2020-2030节能投资达5.586万亿美元。而据美国商务部预计,到2015年全球节能装备产业市场规模将达8000亿美元,2008-2015年期间年均增长率达3.8%,较1999-2007年期间年均增长率提高1.5个百分点。而在我国,仅2015年,我国各级财政部门节能环保支出4814亿元,增长高达26.2%

其中,2015年全球可再生能源发电量增加152吉瓦,累计比2014年增长8.3%,年增长速度达到最高纪录。根据相关报告预测,可再生能源将成为增长最快的能源,年均增速6.6%,在展望期内几乎翻两番——占发电量增长超过三分之一,使其到2035年在全球发电中占比增加至16%。到2035年,欧盟可再生能源的增量将被美国超过,而中国增量将超过欧盟和美国之和。

三、值得重点关注的十大技术与应用领域(附有关企业/机构)

(一)基因编辑技术

基因编辑/定点修饰是研究基因功能的重要手段之一,也可被用于人类遗传性疾病的治疗,因此这类技术成为现代分子生物学的研究热点。2013年初,第三代人工核酸内切酶CRISPRCas出现,主要是基于细菌的一种获得性免疫系统改造而成,其特点是制作简单、成本低、作用高效。CRISPR技术作为一种最新涌现的基因组编辑工具,能够完成RNA导向的DNA识别及编辑,为构建更高效的基因定点修饰技术提供了全新的平台。

Editas MedicineIntellia TherapeuticsCRISPR Therapeutics等三家公司是在基因编辑领域在临床实验、相关治疗领域拓展研究、疗法研究等方面的世界领先企业。截至目前,前两者已在NASDAQ上市,CRISPR Therapeutics也已递交IPO申请。

(二)肿瘤免疫技术

2013年《科学》杂志将肿瘤免疫治疗列为十大科学突破的首位; 2014年《自然》杂志和2015年《科学》杂志均将复合免疫疗法列为值得关注的热点;2015年,免疫治疗成为美国临床肿瘤年会(ASCO)最大亮点,同年的欧洲癌症大会(ECC)上,业界认为免疫治疗将可能彻底改变癌症治疗;2016年,癌症免疫治疗排名麻省理工科技评论十大突破技术首位。目前为业界广泛认可的是两类特异性的肿瘤免疫治疗途径:一种是针对免疫检查点的抗体(CTLA-4PD-1PD-L1等);另一种是表达嵌合抗原受体的自体T细胞疗法(CAR-T)。

百时美施贵宝(BMS)长期专注于肿瘤免疫疗法的研发与产业化,并在2011年之后加速业务的聚焦。其著名肿瘤免疫治疗产品包括YervoyOpdivo(即IpilimumabNivolumab)。都已获得FDA批准,用于治疗晚期黑色素瘤患者。据相关公布数据,YervoyOpdivo的组合疗法“疗效强劲”。

默沙东(Merck Sharp & Dohme)的Keytruda率先获得美国FDA的批准,成为开创性的PD-1抑制剂。该药同样被用于治疗晚期黑素瘤。

来自法国生物医药公司Cellectis公司于20153月在NASDAQ上市,其 Cellectis的优势技术在于 CAR-T平台技术。由于这种CAR-T的排异相关的基因被关闭,因此理论上是可以输入到所有患者体内的,不需要做配型。目前Cellectis已于201511月在GMP条件下,完成了通用性CAR-T疗法的3个生产批,获得率先实现CAR-T疗法的工业化生产的竞争优势。

(三)3D打印技术

尽管商业3D打印诞生20多年以来,复合年均增长率超过20%。但从产业发展的生命周期曲线来看,其仍处于成长期,到产业成熟还有较长的路要走。未来3D打印的主要发展趋势包括成本大幅降低、材料优化、打印技术升级等。涉及具体技术包括计算机设计建模(CAD等)、测量技术、软件与数控技术、精密仪器与机械、激光、材料科学等。

3DSystems是全球范围内3D打印的鼻祖之一,率先发明了立体平版印刷快速建模系统,光固化成型解决方案等,是世界固体成像产品、服务的顶级供应商。 

Stratasys FDM技术与PolyJet技术最为著称,前者是唯一使用生产级别热塑性塑料的专业 3D 打印技术,后者是是唯一支持从橡胶到坚硬材料、从透明到不透明材料等多种材料的技术。

EOS以专注粉末激光烧结技术在业内闻名,在3D打印精度和打印质量方面居于行业领先的位置。其设备主要涉及3D打印的光固化工艺和选区激光烧结工艺。

(四)机器学习/深度学习领域

机器学习/深度学习是人工智能领域诸多技术与应用核心基础,如视频/语音识别、智能专家系统等等。也将成为其他众多与数据挖掘与处理的学科、技术与应用领域的重要工具与实现手段。

近年以来,谷歌发布了Tensor Flow等开源框架,Google PhotosNowInbox和搜索等多项产品和服务、硬件。其中,Tensor Flow是谷歌基于DistBelief进行研发的第二代人工智能学习(深度学习)系统。

来自英国的DeepMind是世界上最著名的人工智能基础研究机构之一, 2014年,Deep Mind被谷歌以4亿英镑的价格收购。目前专注的领域,除了机器学习/深度学习等基础研究之外,正致力于使用人工智能(机器学习)处理英国国家医疗服务体系的相关数据。

百度在人工智能方面也定位于与谷歌类似的综合研究与服务提供商,在机器学习/深度学习等基础研究方面,继谷歌发布Tensor Flow之后,百度也发布了其在深度学习方面的开源框架PaddlePaddle

(五)语音识别/机器翻译技术

语音识别是指将人类的语音中的词汇内容转换为计算机可读的输入,从进行相应的智能化交互服务。典型应用包括语音控制、语言输入等。机器翻译,主要包括在不同语言文本之间进行翻译。相关技术的进步将极大改变人类,尤其是不同语言人类之间交流的模式与效率。

国内的科大讯飞是聚焦语言识别、智能服务的人工智能技术研究与服务提供商,在语音识别、自然语言处理等多项技术上拥有国际领先的成果。早在,2010年,科大讯飞推出的以语音交互技术为核心的人工智能开放平台。目前,已发展成为可为开发者免费提供语音识别、语音合成等语音技术SDK等多种解决方案的综合性的人工智能服务平台。

(六)虚拟现实(VR)技术(产品)

虚拟现实技术通过境建模技术、维图形生成技术、交互设备技术等关键技术构建可交互的虚拟世界。将有机会从感受与效果两面,彻底改变人类的交流、游戏、教育、工作等多个领域的现有运作模式。

谷歌于2013年推出增强现实产品——谷歌眼镜(Google Glass),但已于停止该业务。20154月,谷歌又推出“Works with Google Cardboard”计划,让第三方制造与Cardboard兼容的虚拟现实观设备。并在Google Play应用商店中针对Cardboard开辟专门的虚拟现实板块,目前已经分发200万套谷歌Cardboard。(2)微软(Microsoft

微软在2016年宣布将向第三方开放“Windows Holographic”增强现实平台,提供全息影像框架、感知APIXbox Live服务,第三方可以利用此平台开发自己的虚拟或增强现实设备。

20143月,Facebook20亿美元收购虚拟现实游戏眼罩开发商Oculus(后者在2013年发布了著名的Oculus Rift,在虚拟现实设备、引擎方面具有技术优势)。目前,FacebookOculus应用店中,已经有200多款游戏和应用, 360度全景视频也超过2万个。

20163,索尼发布了其最新的虚拟现实设备,即PS VR,需与其最新游戏主机PlayStation 4PS4)配套使用(需要搭配 PS Camera),相关输入输出设备,也多数使用PS的周边设备,如PlayStation CameraDualShock 4手柄以及PlayStation Move

(七)第5代通信技术(5G

业界普遍认为,到20205G网络将有望正式商用,而目前5G标准制定还处于初期,201510月,国际电信联盟公布5G技术标准化的时间表,正式名称其为IMT2020,标准将在2020年制定完成,世界各国都希望能在技术标准上占据主导权。

华为从2013年超越爱立信之后,两家公司的收入差距幅度在不断加大;2015年在全球通信设备市场上,华为以35%的收入份额继续排名第一。华为作为4G领域的领先制造商,发布了全新的4.5G——GigaRadio系列产品,使4.5G网络部署更便捷。华为并于今年展示了5G无线原型机、5G全频谱接入、新空口技术以及端到端网络架构等领域的创新,显示出其在5G商用方面的充分准备。

在今年的MWC2016上,诺基亚着重展示了5G相关业务应用,如无人驾驶汽车、虚拟现实的应用场景,体现5G在低时延、超高密度、超大容量等方面的优异性能。

5G方面,中兴核心技术包括大规模多入多出技术Massive MIMO,超密网Ultra Dense NetworkMulti-User Shared Access等。目前,中兴通讯已经发布Pre5G基站,并与多家运营商展开外场测试。

(八)量子通信技术

量子通信可以极大提升信息传输的安全性,全球范围内产业化在不断加快, IBM、日本电报电话公司(NTT)等均致力于该领域的研发。中国在这一领域也处于世界领先地位,2014年我国“京沪干线”大尺度光纤量子通信骨干网工程建设正式启动,将在2016年全线开通,成为首条投入运营的量子通信网络。20168月,我国功将全球首颗量子科学实验卫星“墨子号”发射升空。世界上首次实现卫星和地面之间的量子通信。

(九)智能照明/不可见光LED

虽然目前全球智能照明市场总体仍处于起步和发展期,规模化效应尚未形成,相关的软硬件产品成本偏高。但作为智能家居、智慧城市、物联网接入口,未来随着技术、产品成熟,市场增长潜力巨大。不可见光LED具有技术含量高、竞争门槛高、差异化、产品毛利高等特点,其中, 紫外LED中的UVA LED主要应用于固化市场,UVB LED以光照治疗应用为主,UVC LED则被应用于水源与空气消毒市场。红外线 LEDIR LED)与光学传感器(Optical Sensor)可应用于安全监控、虹膜辨识、距离感测等领域。

在世界照明产业巨头中,飞利浦着力于智能照明的发展推广。在中国,飞利浦已与华为、小米等企业启动了智能照明、智能家居等方面的相关合作。欧司朗(OSRAM)则在不可见光LED领域,如紫外LED、红外LED以及相关的探测器、传感器、激光二极管等领域已形成了较为成熟的产品线。

(十)可再生能源(光伏/风电)

光伏产业发面,其最核心器件——太阳能电池的转化效率、生产成本决定市场前景;而光伏发电站的并网技术,即光伏电站的大型化和并网化已成为现阶段的研发设计重点。风电方面,由于其昂贵的维修费用,使用物联网、智能系统、互联网等相关技术所实现的数字化的风电运维正在各大厂商追逐的热点。

通用(GE)推出其“智能风电场”解决方案,通过内置的嵌入式传感器就生成的数据将实时地利用其Predix软件平台进行监测与分析,并可定维护计划,有效降低成本。

日立与其智能电网合作伙伴Demansys,在并网技术方面,通过将锂离子蓄电池、功率转换系统、蓄电池控制系统、冷却装置、灭火系统集中在运输集装箱中。为电网导入蓄电系统,能避免大量引进光伏发电和风力发电而导致的输出变动。目前,使用日立制造的1兆瓦小型集装箱式蓄电系统“CrystEna”的实证项目已启动。