2020年上半年世界前沿科技发展态势详解

信息篇

2020年上半年，全球人工智能（AI）领域竞争更加激烈，各国继续从资金支持和政策倾斜等多方面采取行动，而伴随着AI应用的大范围展开，伦理准则监管和个人数据保护等问题愈加引发关注。美国发布2021财年预算请求，大幅增加AI研发预算，尤其是非国防AI研发，并希望在2022年将AI研发支出提升至20亿美元；加入G7“人工智能全球合作伙伴组织”，将我国云从科技集团股份有限公司、达闼科技（北京）有限公司等AI公司列入实体清单，意图打压我国AI的发展。欧盟拟出台新数据和人工智能战略，帮助欧洲公司与美国科技巨头竞争。韩国拟投资9.1亿美元用于类脑芯片开发，推动AI深度学习发展。AI技术应用层出不穷，美国国防部高级研究计划局（DARPA）对AI辅助决策工具进行测试；美国罗格斯大学开发出新型AI模型，可通过图像估算物体表面触觉特性。俄罗斯利用机器学习算法帮助物理学家进行质子碎片筛选，以发现新型基本粒子。在AI技术持续稳定发展的同时，各国纷纷增加对伦理准则与数据安全的关注程度。美国国防部正式采用人工智能伦理准则，指导军方合法使用AI系统；美国参议院推出《人工智能道德化使用法案》，限制美国联邦机构使用面部识别技术；IBM、微软和亚马逊公司先后停止向警方提供面部识别技术，防止该技术滥用，以保护公民隐私。欧盟鼓励成员国在评估面部识别技术的影响后，再将其推广到公共场所。

全球网络安全形势恶化，信息技术设备的漏洞接连暴露，疫情带来的网络攻击活动频发。美国博通公司的Wi-Fi芯片被曝存在漏洞，影响手机、电脑、路由器等全球10亿台设备的安全；英特尔处理器芯片存在无法修改的安全漏洞，允许黑客绕过安全密码实施入侵。美国德州仪器公司和欧洲意法半导体公司等生产的蓝牙组件存在漏洞，影响几乎所有蓝牙设备。疫情期间，政府、企业和研究机构成为黑客的重点攻击目标。美国、捷克等国的公共卫生管理和医疗机构遭受严重网络攻击；谷歌公司日均检测出1800万份与冠状病毒有关的恶意钓鱼邮件；世界卫生组织、美国国立卫生研究院、盖茨基金会、武汉病毒研究所等机构的账号及密码被泄露；越南、印度等国的黑客组织对我国医疗和政府组织发动钓鱼网络攻击。各国采取立法、专项行动等措施应对网络安全问题，美国参议院委员会发布《2021财年国防政策法案》摘要，指导网络空间安全建设；参议院提出《经济连续性法案》和《国民警卫队网络互操作性法案》，加强网络防御。英国国家网络安全中心启动新冠病毒网络安全行动，并提供欺诈报告服务。

全球5G商用规模持续扩大，美国进一步强化对5G安全的关注度，谋求打压我国5G技术。美国运营商T-Mobile公司计划在6年内为美国99%的人口提供5G网络，并为90%的美国人口提供平均速率超过100Mbit/s的5G服务。日本软银公司推出日本首个商用5G服务。南非电信巨头沃达康公司推出5G商用服务，使南非成为非洲首个5G网络商用的国家。美国认为5G技术进一步发展可能引发的安全问题影响深远，白宫发布《国家5G安全战略》，制定保障5G基础设施安全的框架，并阐述与盟友合作领导5G开发、部署和管理的愿景；美国国会研究服务部（CRS）发布《第五代移动通信技术（5G）对国家安全的影响》报告，阐述了5G技术对频谱管理、国家安全问题及军事作战的影响。美国以安全问题为契机，对我国5G技术的打压仍在加码，先后通过《促进美国5G国际领导力法案》《保障5G安全及其他法案》法案，旨在使美国在下一代移动通信网络竞争中领先我国；美国联邦通信委员会（FCC）清查运营商网络中的华为与中兴设备存量，计划全面替换我国通信设备；美国修改《外国直接产品规则》，要求所有使用美国技术的公司需经美国许可后才能对华为公司出口；美国国际开发署加大力度在全球推广5G技术。各国加大对下一代移动通信技术的关注力度，纷纷开始布局6G技术。国际电信联盟启动面向2030年及以后技术的研发工作，提出6G发展规划并启动6G技术研发。日本内政和通信部发布“6G综合战略”计划纲要，将通过财政支持和税收优惠等手段推动6G技术研发。法国原子能委员会电子与信息技术实验室（CEA-Leti）研制出满足6G应用要求的D波段射频架构。

量子信息科学基础研究仍是各国关注的重点，多国增加资金投入，从国家层面推进研发进程。美国白宫发布2021财年预算提案，拟向美国国家科学基金会划拨2.1亿美元、向能源部划拨2.37亿美元用于量子计算研究；能源部将在2020—2025年投入6.25亿美元用于成立数个量子信息科学研究中心。量子通信领域获得多项技术突破，日本东北大学开发出新型量子保密通信技术，通过光纤链路在2min内传输数百吉字节的人类基因组数据。丹麦哥本哈根大学成功使用纠缠量子网络实现高精度分布式传感。德国慕尼黑大学研究人员成功将量子纠缠态的传输距离拓展至20km。中国科学技术大学完成长距离量子纠缠实验，借助2种实验方案分别实现22km和50km的量子纠缠，创造长距离量子纠缠新纪录。

欧洲地区率先尝试对全球科技巨头征收数字服务税，引发美国不满，世界范围内关于数字服务税的纷争进一步加剧。英国于2020年4月开始对全球销售额超过6.27亿美元的科技企业征收2%的数字服务税（DST）。西班牙拟于2020年12月开始正式对跨国科技公司征收数字服务税。印度于2020年4月起对在该国境内通过数字服务、本地销售额超过26.2万美元的外国企业征收2%的数字服务税。美国政府对各国的数字服务税征收行为迅速采取反击措施，对法国进行关税威胁，迫使其至2020年12月前暂停数字服务税征收；美国贸易代表办公室（USTR）宣布根据美国《1974年贸易法》第301条的规定，对欧盟、英国、奥地利、捷克、意大利、西班牙、土耳其、巴西、印度和印度尼西亚已经或即将采用的数字服务税展开调查。各国针对征收数字服务税的分歧巨大，美国政府已向多国发函，提议暂停在经济合作与发展组织（OECD）框架下针对统一征收跨国企业数字服务税方案的谈判。欧盟则表示，如果2020年不能针对数字服务税达成一项全球协议，则将单独对谷歌、亚马逊、Facebook和苹果等大型科技公司的数字服务进行征税。

生物篇

各国均十分重视生物科技和生物经济发展，积极出台相关战略规划。欧盟委员会发布《欧盟2030年生物多样性战略》和《从农场到餐桌的公平、健康和环境友好型食品体系战略》，力图在保护生物多样性和建立可持续生物链方面成为国际领导者。欧盟生物基产业联盟发布《战略创新与研究议程（SIRA 2030）》草案，提出在欧洲建立适应未来的循环型生物社会。德国发布新版《国家生物经济战略》和《生物经济行动计划》，将在2024年之前投入36亿欧元发展生物经济。美国发布《2020—2030年国家流感疫苗现代化战略》，拟加强和多样化流感疫苗的研发、制造和供应链。韩国计划投资210亿美元用于生物健康等高新技术的研发，在2021—2030年内继续投资23亿美元用于药品研发。

前沿生物技术领域频现颠覆性突破。在干细胞领域，日本京都大学利用人诱导多能干细胞制备出不受限制、可给任何人输血的血小板。美国哈佛医学院利用干细胞在体外构建出迄今最逼真的皮肤类器官，其可长出毛发、分泌皮脂，并对触摸敏感。在基因编辑领域，美国哈佛医学院开发出新型CRISPR/Cas酶SpG和SpRY，几乎可编辑基因组任何序列。北京大学神经科学研究所利用基因编辑技术，精准删除大鼠的特定记忆。在脑机接口领域，西班牙米格尔·埃尔南德斯大学开发出“仿生眼睛”脑机接口系统，可直连大脑视觉皮层使患者复明。北京脑科学与类脑研究中心构建出新型光学脑–脑接口，并在两只小鼠间实现了高速率的运动信息传递。在合成生物学领域，美国哈佛大学与其他大学合作，利用青蛙细胞构建出全球首个活体微型“异种机器人”。美国华盛顿大学从头设计出具有分子逻辑门功能的人造蛋白质，实现“生物电路”设计的关键步骤。瑞士苏黎世联邦理工学院合成出全球首个完全由计算机生成、不基于DNA模板的细菌基因组。在生物存储和计算领域，美国伊利诺伊大学厄本那–香槟分校开发出“打孔卡”DNA存储方法，有望实现更低成本、更大容量的DNA存储。中国科学院长春光学精密机械与物理研究所使用32条DNA链创建了一种DNA生物计算系统，可开900以内十进制整数的平方根。

多国竞相研发新冠病毒疫苗，多条技术路线齐头并进。全球新冠病毒疫苗研发项目已开展130多个，其中11种研发疫苗已进入临床试验阶段。我国疫苗研发采用多管齐下的策略，通过灭活疫苗、重组蛋白疫苗、腺病毒载体疫苗、减毒流感病毒载体活疫苗、核酸疫苗5条技术路线稳步推进，目前已有5款疫苗进入二期临床阶段。美国政府对疫苗研发和生产的问题极为重视，甚至采取了多头下注的策略，美国政府分别向美国强生公司、美国Moderna公司、美国赛诺菲集团、美国阿斯利康公司等多家研发机构提供了资助。英国目前已审批通过了27个对抗新冠病毒的研究项目。英国牛津大学和阿斯利康公司联合研发的疫苗已进入临床二/三期阶段，是目前全球进展最快的疫苗之一，并有望于圣诞节期间在英国全面推出。（本文未完待续）