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发表时间：2024年02月19日
编者按：研究栏目是中羿产业旗下专注于前沿数字科技与新兴产业洞察的子版块，聚焦前沿科技、数字经济、新能源、先进制造等新产业新业态新模式，以客观式评判、深度型研究、观点式见解等为读者提供审视最新科技与产业发展的独特视角。
2024年1月29日，工业和信息化部等联合七部门共同发布《关于推动未来产业创新发展的实施意见》（以下简称《意见》），这是首次针对未来产业发展所推出的专项性政策文件，再次将未来产业概念推向热潮。
按照《意见》，未来产业是指由前沿技术驱动，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。此次明确了六大产业赛道：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。如果只是从这些赛道层面来看，相对比较空泛，让人难以捉摸。为此，《意见》进一步明确了10大标志性产品，作为发展未来产业的主抓手。接下来，我们聚焦这10大标志性产品，对其现阶段的技术进展程度逐一进行解析。
表1：未来产业10大标志性产品一览
——01.人形机器人——
关于人形机器人，在去年11月2日，工信部就专门印发过《人形机器人创新发展指导意见》，提出人形机器人集成人工智能、高端制造、新材料等先进技术，正在加速演进，已成为科技竞争的新高地、未来产业的新赛道、经济发展的新引擎。目前，全球范围内人形机器人技术正处于快速发展阶段。国外代表性企业及产品有特斯拉的Optimus、波士顿动力的Atlas、本田的ASIMO及英国EngineeredArts的Ameca等。国内代表性企业及产品有优必选的Walker X、小米的CyberOne、达阀的小紫XR-4、宇树的Unitree H1、帕西尼的Tora、北理工的华汇与汇童、上理工的小贝等等。在应用方面，人形机器人被赋予了广泛的用途，例如马斯克就曾表示其设计特斯拉机器人的远景目标是让其服务于家庭用户，承担一部分家政服务功能，比如做饭、修剪草坪、照顾老人等。另外，在医疗领域，人形机器人可以帮助医生进行手术操作，减轻护理人员的工作负担；在教育领域，可以作为智能教师，为学生提供个性化的教学服务。
但是，人形机器人技术及产业化目前仍旧面临一些尚未突破的“卡点”，主要体现在五个方面。一是运动性能和灵活性，需要解决机器人在平衡控制、步态规划、姿态调整等方面的技术难题。二是感知和理解能力，包括视觉、听觉、触觉等方面的感知，以及理解人类语言、表情、手势等方面的能力。三是自主学习和适应能力，需要能够根据环境和任务的变化进行自我调整和优化，提高机器人的适应性和可靠性。四是关键核心部件有待突破，例如高转矩密度伺服电机、智能灵巧手、电子皮肤等。五是生产成本和工艺，目前人形机器人制造成本较高，生产工艺也较为复杂，难以实现大规模生产和应用。
人形机器人有望成为继计算机、智能手机、新能源汽车后的颠覆性产品，但是，限于目前面临的技术可行性与成本可行性，人形机器人尚处于产业化初期。
——02.量子计算机——
量子计算机技术目前正处于迅速发展的阶段，全球范围内尚无完全成熟的量子计算机诞生。但各大科技公司和研究机构都在竞相开发具有不同优势的量子计算机，并且已经在某些方面取得了重要突破，例如：
——量子比特数的增加：在量子计算机中，量子比特是基本的计算单元。近年来，科技公司和研究机构已经成功地开发出了越来越多的量子比特，例如IBM、谷歌、微软等公司都在竞相推出具有更多量子比特的量子计算机。
——量子纠缠的操纵：量子纠缠是量子计算中的一种重要现象，也是实现量子计算的关键技术之一。近年来，科研人员已经成功地利用超导量子比特、离子阱、光学等不同的技术路线实现了对量子纠缠的精确操控，为未来的量子计算奠定了基础。标志性事件就是，中科院量子信息与量子科技创新研究院潘建伟团队利用光子编码量子态的方法，实现了超过400公里的量子密钥分发系统，该系统可以用于实现安全的通信和数据加密。
——量子算法的发展：量子算法是实现量子计算的重要工具之一。近年来，科研人员已经开发出了许多不同的量子算法，包括Shor算法、Grover算法、HHL算法、VQE算法等，这些算法在解决一些经典计算机无法解决的问题上具有显著的优势。
虽然，量子计算机技术在某些方面实现了突破，但是总体来说，量子计算机目前仍处于研究和开发阶段，仍旧面临诸多技术挑战，如量子比特的稳定性、量子纠错、量子算法的效率和可扩展性等等，距离产业化进程的开启尚需时日。中科院院士、北京量子信息科学研究院院长薛其坤认为，量子计算机在未来10年将首先以专用中等规模的形式出现，然后逐渐进入通用量子计算机的研制时代，2035年将会是量子技术发展的关键时期。而美国量子物理学家塞缪尔·南森则认为，量子计算机的商业应用可能要到2050年左右。
——03.新型显示——
新型显示技术指的是以电子显示屏为核心，利用先进材料和前沿技术，打造出的新一代显示技术。这些技术包括但不限于液晶显示、OLED、QLED、柔性显示、透明显示和3D显示等。其中， OLED、LCD、Micro LED、柔性显示、透明显示、3D显示等技术已经实现了商业化应用，而量子点显示和全息显示等技术也正在不断发展和完善中。新型显示技术由于具有更高的色彩表现、更广的视角、更低的功耗、更高的反应速度和更强的互动性等特点，目前已经在包括电视、显示器、手机、平板电脑、智能家居、车载显示等领域得到了大范围应用。
应该说，在此次发布的未来产业10大标志性产品中，新型显示技术的产业化进程最为快速。根据工业和信息化部数据显示，2022年，我国新型显示产业全行业产值超过4900亿元，全球占比36%，继续位居首位。其中，显示器件产值3671亿元，全球占比48%；显示器件出货面积1.6亿平方米，同比增长5%，助力电视机、显示器、智能手机、笔记本电脑等产品产量位居全球第一。根据中国电子信息产业发展研究院发布的《中国新型显示产业高质量发展指数(2023年)》报告，我国新型显示产业已形成成都、深圳、合肥、武汉、厦门、广州等若干个各具特色的产业集聚区。
——04.脑机接口——
脑机接口技术（Brain-Computer Interface，BCI）是指通过在人脑神经与具有高生物相容性的外部设备间建立直接连接通路，实现神经系统和外部设备间信息交互与功能整合的技术。脑机接口技术的应用场景包括但不限于医疗、康复、娱乐、智能家居等领域。在医疗领域，脑机接口技术可以用于帮助瘫痪患者恢复部分运动能力、改善神经疾病患者的症状等；在康复领域，脑机接口技术可以帮助脑损伤患者进行康复训练；在娱乐领域，脑机接口技术可以实现人机互动的游戏和虚拟现实体验；在智能家居领域，脑机接口技术可以实现通过意念控制智能家居设备的开关和调节等功能。麦肯锡在一份报告中预测，到2030年，脑机接口医疗应用的市场规模有望达到400亿美元，到2040年有望达到1450亿美元。
虽然脑机接口技术的市场前景诱人，但不可否认的是该项技术目前仍旧处于探索和研究阶段，面临信号采集质量、应用成本、隐私保护、伦理问题等一系列问题，远未跨入产业化的门槛。有业内人士认为，脑机接口技术在医疗领域的应用有望在未来5-10年内实现商业化。而在非医疗领域，如消费电子、游戏等，脑机接口技术的商业化应用可能需要更长时间。2024年1月30日，埃隆·马斯克在社交媒体平台X上宣布，在昨日，人类首次接受脑机接口（Neuralink）芯片植入，这是脑机接口技术的首次人体试验。
——05.6G网络设备——
2023年6月4日，工信部部长在第31届中国国际信息通信展览会上表示，“前瞻布局下一代互联网等前沿领域，全面推进6G技术研发。”这再一次引起了人们对6G的浓厚兴趣。然而，6G作为人类构想的下一代通信技术，全球产业界尚未对6G形成统一的认识，也未形成统一的标准，可以说6G实际上仍旧处于早期研究阶段。在技术方面，现阶段6G所涉及的关键技术大致可分为无线通信、无线组网和网络架构三大技术领域，其中主要包含“超大规模MIMO、空口AI、新型无线传输、异构融合组网、通信感知一体化、新型无源物联、新型网络架构、内生安全、空天地一体化、数字孪生网络”十大技术方向。然而，关键技术的突破并不会一帆风顺，需要创新理论、创新方法以及无数经验的积累。
就目前而言，6G面临技术困境主要有：一是6G所使用的太赫兹通信技术有待突破，包括信道测量与建模、超高频器件性能、超高速基带处理、超高效组网技术等；随着波段频率增加，天线体积将越来越小，频率达到250GHZ时，4平方厘米面积上足以安装1000个天线，这对集成电子、新材料等技术是巨大的挑战。二是6G所使用的超高频率在传输过程中损耗加大，需要更多的小基站“助力”，因此未来小基站的密度将达到超高地步，由此带来的能耗问题将会同样棘手。三是6G网络安全问题，6G时代是万物互联的时代，每时每刻将会产生海量数据，这些数据关乎个人和企业隐私，这对通信网络的安全提出了更高要求，6G网络应具备缓解和抵御网络攻击并追查攻击源头的能力。四是6G所依赖的关键智能技术等有待进一步提升，“原生智能”是6G的典型特征之一，要达到这一程度，需要通感一体、人工智能、边缘计算等技术支撑，但是目前这些技术尚在进化之中，例如边缘计算还面临数据访问受限、设备计算能力和存储能力不足等问题，其它技术也存在类似的问题。
因此，就6G网络设备而言，整个6G技术尚处于摸索阶段，在理论创新尚未实现突破之前，谈设备制造层面的问题，显得为时过早。
——06.超大规模新型智算中心——
2023年10月8日，工业和信息化部等六部门联合印发《算力基础设施高质量发展行动计划》，提出要构建通用、智能和超级算力协同发展的供给体系，争取到2025年，算力总规模超过300 EFLOPS，其中智能算力占比要达到35%。超大规模新型智算中心可以看做是智能算力的供给主体之一。
超大规模新型智算中心是一种大规模的、集成了人工智能（AI）和大数据处理能力的计算中心。超大规模新型智算中心通常拥有极高的计算性能和存储能力，能够应对大规模数据带来的挑战，是推动人工智能、大数据等前沿技术研究和应用的重要基础设施。根据中国信通院发布的《中国算力发展指数白皮书（2023年）》，在智能算力领域，互联网行业对数据处理和模型训练的需求不断提升，是智能算力需求最大的行业，占智能算力 53%的份额；服务行业快速从传统模式向新兴智慧模式发展，算力份额占比位列第二；政府、电信、制造、教育、金融、运输等行业分列第三到八位。
在技术层面，超大规模新型智算中心的建设需要突破多项关键技术，包括大规模数据处理技术、高并发处理技术、智能分析技术、分布式存储技术、网络通信技术、安全管理技术、虚拟化技术以及能耗管理技术等。目前，国内超大规模新型智算中心发展迅猛，在技术方面，已经突破了GPU和集群低时延互连网络技术、异构资源管理技术、云平台技术、智能分析技术等。在商用层面，根据中羿产业的不完全统计，截至2023年底，目前全国至少有35座城市已经建成或正在建设智算中心，这还不包括企业自主建设的智算中心。总体而言，超大规模新型智算中心在国内，无论是在技术还是产业化层面，均已经得到长足发展。
——07. 第三代互联网——
第三代互联网，也被称为Web3.0，是一个基于区块链建立的去中心化网络，拥有大量去中心化的程序、DAPP、分布式网络等。与前两代互联网相比，第三代互联网在很大程度上解决了数据“控制”权的问题，提高了互联网的智能化、个性化和去中心化程度。
第三代互联网涉及的技术主要有区块链技术（第三代互联网的核心技术之一）、人工智能技术、去中心化技术、物联网技术、5G及未来通信技术等等。虽然这些技术已经在某些领域实现了商用化，但是仍旧不够完善，并不能系统性地支撑起整个第三代互联网的建立和发展。另外，第三代互联网并不只是与技术有关，它还涉及一系列法律、监管和标准化等问题。例如，如何制定合适的法规来保护用户权益和数据安全，如何确保区块链网络的可扩展性和高可用性，如何实现不同区块链网络之间的互操作性和标准化等。因此，第三代互联网技术虽然发展迅速，但距离全面商用并取代Web2.0还需要一个极其漫长的过程。
——08.高端文旅装备——
严格来讲，高端文旅装备并不能称之为一个“产品”，且它的内涵与外延非常宽泛，比较难以把握。经过多方资料搜集和整理，高端文旅装备大概是指用于文化、旅游、娱乐等领域的高科技、高品质装备和设施，具有高技术含量、高附加值、高品质等特点。这些装备和设施涉及多个领域，如文化演出、旅游观光、主题公园、科博场馆等。如果从具体细分产品角度来认知，高端文旅装备则包括各种专业舞台设备、演出道具、灯光音响设备、声学光学设备、游艺机等，也包括旅游高端装备、水陆空旅游装备、智慧旅游系统等。此次《意见》中所指的“高端文旅装备”，主要细分产品包括演艺与游乐先进装备、水陆空旅游高端装备、沉浸式体验设施、智慧旅游系统及检测监测平台等等，这里面提及的概念同样都很宽泛，并且很容易将其分散合并到其它行业细分产品领域。鉴于此种情况，针对高端文旅装备的技术及产业化进展程度就不再展开分析。
——09.先进高效航空装备——
先进高效航空装备和前述“高端文旅装备”以及接下来的“深部资源勘探开发装备”等概念一样，是类别化的表述，不能将其作为一个具体“产品”进行分析。《意见》中提到，要突破下一代大飞机所需的关键核心技术，加快电动垂直起降航空器、智能高效航空物流装备等研制及应用，推进超声速、超高效亚声速、新能源客机等先进概念研究。
下一代大飞机是指未来大型客机、货机等大型飞机的总称。它将采用更先进的发动机和气动设计，以提高燃油效率和飞行速度，减少碳排放和噪音污染。同时，下一代大飞机将更加智能化和自动化，配备先进的传感器和控制系统，能够实现自主飞行和智能管理。就国内而言，2023年5月28日正式完成首次商业载客飞行的国产大飞机C919，国产化率达到60%。并且通过C919的设计研制，我国掌握了民机产业5个大类、20个专业、6000多项民用飞机技术。然而，不可否认的是，虽然C919的国产化率达到60%，但是其中的发动机和航电系统等关键部件仍然需要从国外进口。这就意味着在大飞机关键技术和设备研发方面，国内依旧有很长的路要走。
电动垂直起降航空器（eVTOL）是一种新型的交通工具，采用电动垂直起降技术，可以在狭小空间内起降，无需传统的机场跑道。这种航空器的技术原理是通过多组电动旋翼产生的垂直升力实现起降，同时通过电动旋翼产生的推力实现水平飞行。目前，电动垂直起降航空器技术发展迅猛，商业化应用也在加速推进，国内外不少企业已经陆续推出了自己的新产品。例如，波音的Bell Boeing V-247验证机、空中客车的CityAirbus、亿航智能的亿航216等。但是，影响电动垂直起降航空器商用化步伐的因素涉及多个方面，包括技术成熟度、法规与标准、基础设施、运营成本、市场需求和竞争环境等。总体而言，电动垂直起降航空器现阶段处于技术验证阶段，尚不具备产业化条件。
——10.深部资源勘探开发装备——
还是回归到细分产品来进行分析，《意见》中提到的深部资源勘探开发装备主要有超深层智能钻机工程样机、深海油气水下生产系统、深海多金属结核采矿车等。
超深层智能钻机工程样机是一种先进的钻井设备，采用了先进的传感器、控制系统和人工智能技术，可以自动完成钻井设计、钻进、测井、完井等全过程，并且能够根据地质情况和钻井参数实时调整钻井参数和钻进策略，提高钻井效率和安全性。其面临的技术瓶颈主要有钻井深度和钻井效率问题、智能化技术可靠性、钻井安全防护与应急、钻井成本与收益之间的平衡等等。目前，国外的斯伦贝谢（Schlumberger）、哈里伯顿（Halliburton），国内的中石油、中石化等均在积极从事超深层智能钻机工程样机的研发和制造工作。
深海多金属结核采矿车是一种用于深海矿产资源开采的工程车辆，可以在水深数百至上千米的海洋底床上进行作业。其主要功能是采集深海多金属结核，并将其输送到采矿船上。采矿车作为实现深海矿产资源开采的关键装备，需要克服许多技术难题，如深海环境适应性、高效率采集和输送技术、远程控制系统等。目前，国内从事该项装备研制的企业/院校有上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院、中国船舶重工集团公司第七○二研究所、中科院广州能源研究所等，国外企业有洛克威尔国际公司（RockwellInternational）、美国国际镍公司（Inco）、英国石油公司（BP）等。例如，2021年1月，上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院海洋工程团队研制的首台深海重载作业采矿车样机在海南三亚崖州湾成功完成了一系列全系统功能性海试。
总体而言，超深层智能钻机工程样机、深海多金属结核采矿车等依旧处于前期技术研发与验证阶段，考虑到此类装备转化周期普遍较长，其迈入商用化门槛估计至少以十年为起步。
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