本书是一部较为系统的颠覆性技术战略研究著作,通过“拥抱变革,颠覆性技术浪潮下的技术创新”“换道自强,重塑未来的重大颠覆性技术方向”“行稳致远,抢抓颠覆性技术创新浪潮的政策建议”三篇,力争从理论和实践、全局和领域、技术发展和国家需求等几个维度系统介绍工程科技颠覆性技术战略研究的成果。首先,深入认识经济技术长波与颠覆性技术的关系。其次,根据技术发展和国家需求,遴选出一批重大颠覆性技术方向,并对这些方向进行了深入的分析评价。最后,在总结国内外经验的基础上，提出抓住颠覆性技术浪潮的政策建议。

本书兼顾学术性和战略性,可供政府官员和科技工作者阅读参考,期望能为政府相关部门的规划、决策提供有新意的参考;可为企业在颠覆性技术创新方面提供方向和方法的参考借鉴,也可供颠覆性技术创新方面的学者进行研究论证。

目录

第一篇 拥抱变革，颠覆性技术浪潮下的技术创新 ……………… 1

第 1 章 对颠覆性技术内涵的再认识 ……………………………… 3

1.1 颠覆性技术的核心是技术主流的替代，重塑现有格局 ……… 5

1.2 颠覆性技术的本质是世界的非连续，影响组织存亡 ………… 5

1.3 颠覆性技术的实现形式是技术发展的飞跃，推动社会跃迁 … 7

参考文献 …………………………………………………………… 9

第 2 章 重大颠覆性技术群体涌现定义了科技创新的主旋律 ………… 11

2.1 重大颠覆性技术周期性群体涌现，是相应时代科技创新的 “主旋律” ……………………………………………… 13

2.2 科技创新 “主旋律” 的切换，是国家兴盛企业领先的历史机遇……………………………………………… 14

2.3 新一轮颠覆性技术浪潮即将来临，人类已经站在新时代的门口……………………………………………… 15

参考文献 …………………………………………………………… 16

第 3 章 “主旋律” 切换下后发者换道自强的内在逻辑 ……………… 17

3.1 颠覆性技术的技术分叉、转移、扩散，助力后发者打破领先者垄断锁定……………………………………………… 19

3.2 颠覆性技术为后发者赶超创造了机会窗口 ………………… 21

3.3 颠覆性技术为后发者创造动态转换的后发优势 …………… 22

3.4 优势转换的根本原因在于领先者窘境－冲突的固有矛盾 …… 24

参考文献 …………………………………………………………… 25

第 4 章 “主旋律” 切换下后发者换道自强的重要条件 ……………… 27

4.1 技术与应用双向互动选择的内在逻辑 ……………………… 29

4.2 技术分叉、应用跃迁、生态协同的临界条件 ……………… 31

4.3 场景落地、价值创造、格局重塑的变革过程 ……………… 32

参考文献 …………………………………………………………… 36

第二篇 换道自强，重塑未来的重大颠覆性技术方向 …………… 39

第 1 章 量子感知与测量技术 ……………………………………… 41

1.1 量子感知与测量技术基本情况 …………………………… 43

1.2 量子感知与测量技术颠覆性应用 ………………………… 47

1.3 量子感知与测量技术全球发展形势分析 ………………… 64

1.4 关于量子感知与测量技术的相关建议 …………………… 76

参考文献 …………………………………………………………… 82

第 2 章 多电子体系电池材料技术 ………………………………… 89

2.1 技术说明 …………………………………………………… 91

2.2 技术演化趋势分析 ………………………………………… 94

2.3 技术竞争形势及我国现状分析 …………………………… 98

2.4 相关建议 …………………………………………………… 100

第 3 章 超材料技术 ……………………………………………… 103

3.1 技术说明 …………………………………………………… 105

3.2 技术演化趋势分析 ………………………………………… 115

3.3 技术竞争形势及我国现状分析 …………………………… 128

3.4 相关建议 …………………………………………………… 133

参考文献 …………………………………………………………… 133

第 4 章 硅光子技术 ……………………………………………… 137

4.1 技术说明 …………………………………………………… 139

4.2 技术演化趋势分析 ………………………………………… 150

4.3 技术竞争形势及我国现状分析 …………………………… 170

4.4 相关建议 …………………………………………………… 177

第 5 章 生物医用材料技术 ……………………………………… 179

5.1 技术说明 …………………………………………………… 181

5.2 技术演化趋势分析 ………………………………………… 195

5.3 技术竞争形势及我国现状分析 …………………………… 201

5.4 相关建议 …………………………………………………… 207

参考文献 …………………………………………………………… 209

第 6 章 碳基及二维材料技术 …………………………………… 211

6.1 技术说明 …………………………………………………… 213

6.2 技术演化趋势分析 ………………………………………… 221

6.3 技术竞争形势及我国现状分析 …………………………… 229

6.4 相关建议 …………………………………………………… 236

第 7 章 慢性（高原）病非药物干预技术 …………………

没有哪个大国靠跟踪模仿实现强大,作为后发者,在现有领先国家掌控的技术体系、价值体系内,在现有技术轨道的延长线上,很难形成竞争优势难以提升产业的国际竞争力，占据价值链有利的位置。纵观历史,要打破先进国家产业锁定,就须开辟新的技术轨道,即创造“另辟蹊径”的颠覆性技术。可以说,谁掌握了重大颠覆性技术,谁就拥有了谋求“时代差”的能力，就能掌握未来发展战略主动权,就能实现引领发展。放眼当下,世界正经历百年未有之大变局,新一轮科技革命和产业变革加速演进,新一轮颠覆性技术浪潮正在兴起,如何通过颠覆性技术变革实现换道自强是值得深入研究的重大问题。

中国工程院自2017年设立“工程科技颠覆性技术战略研究项目”,依托院士团队,对颠覆性技术开展了持续、深入、系统的研究,提出了颠覆性技术“归零效应”“重塑格局”“未来主流”的三大特征,总结了颠覆性技术在驱动“技术替代”、决定“组织存亡”、影响“大国更迭”内在机制,并立足“技术-组织-国家”视角,对“从边缘力量到未来主流,颠覆性技术的演化路径”“重大颠覆性技术、康波周期、世界体系变迁与大国的兴替更迭”“能引发下一轮康波周期的潜在颠覆性技术方向”“中国与世界,开展颠覆性技术创新,建设世界科技强国”等方面做了深入的研究,取得了颇具特色的共识。

本书是该项目三期的研究成果,在前期研究的基础上,立足中国面临严峻外部形势,围绕中国在由大变强阶段的战略需求,进一步“聚焦目标、突出重点”,针对如何采用重大颠覆性技术补足相关行业“发展短板”解决产业“薄弱”问题,聚焦当前颠覆性技术密集涌现的“信息电子、材料制造、能源动力、生物医药、前沿交叉”五大领域,依托院士团队,设立了5个“纵向”领域研究课题和1个“横向”总体研究课题。一方面,按领域纵向深入研究,把成果“做实做深”,提升研究可行性;另一方面,跨领域横向综合研究,提升项目研究体系性和综合性。

本书通过“拥抱变革,颠覆性技术浪潮下的技术创新”“换道自强,重塑未来的重大颠覆性技术方向”“行稳致远,抢抓颠覆性技术创新浪潮的政策建议”三篇共26章系统介绍了项目研究成果。

                                                                                                 编著者

                                                                                                 2024年6月