重点科技领域前沿态势报告2020

人类知识的前沿是产生新知识、新技术的创新场所，一个民族与科技前沿的关
系也喻示着她与未来的关系。关注科技前沿，识别创新动向，甄别变革性机会，是
科技情报工作的基本功课。当今世界科技进步日新月异，向现实生产力转化的步伐
不断加快，对科技情报服务工作提出更高要求。作为我国的公益性科技
信息研究机构，中国科学技术信息研究所（简称“中信所”）于2006年组织落实《国
家中长期科技发展规划纲要（2006—2020年）》，成立了“重点科技领域课题组”，
启动了国家重点科技领域的前沿跟踪、专题深度分析与研究工作，密切关注国际重
要前沿领域部署与进展，支撑科学决策。15年来，重点科技领域课题组在实践中逐
渐形成了“事实型数据 专用方法工具 专家智慧”的科技情报研究方法和框架体系，
在行业内得到广泛应用和推广。在实践中，以服务国家重大科技创新为宗旨，紧跟
全球科技创新服务趋势和潮流，逐渐确立了以“新材料、新能源、先进制造、生物
医药、信息技术”等为重点的研究方向，建立了对战略部署、政策措施、技术进展
及发展趋势、产业动向等前沿动态进行重点跟踪的长效机制，形成了“小核心、大
网络”的研究群，完成高质量的深度分析研究报告、战略研究报告、调查报告百余份，
为国家科技发展战略和政策制定、科技计划与项目管理提供了有力的决策支撑。

当前，立足新科技革命浪潮潮头，各领域涌现出众多前沿技术和新兴技术。创
新驱动发展作为建设创新型国家的重大战略，科技交叉前沿领域成为带动科学重大
发现和突破的前沿阵地，将引领未来的科技革命与产业革命。与此同时，按照创新

的内在逻辑，不断探索开发与建设科学技术的新知识体系和新研究方法，成为科技
情报服务工作者面临的巨大挑战。众所周知，科学是人类在长期认识和改造世界的
历史过程中所积累起来的认识世界事物的知识体系；技术是人类根据生产实践经验
和应用科学原理而发展成的各种工艺操作方法和技巧，以及物化的各种生产手段和
物质装备。科学体系由命题性知识融合而成，基本上是围绕宇宙演变、物质结构、
生命起源、意识本质这4个世界本源性的“根问题”展开探索的；技术体系是指令
性知识的汇集，相关新知识围绕着新材料、新能源、先进制造、生物技术、信息技
术这五大“前沿线”加速展开。今天，这4个科学“根问题”和五大技术“前沿线”
仍将是酝酿原创突破和颠覆性技术为可能的创新空间。

如何通过实时的科技情报监测、预测与响应体系建设，支撑未来前瞻性部署研
究可能产业化的颠覆性技术，成为当前我国科技情报事业的主要挑战之一。为此，
围绕中信所国际创新战略智库、国家科技资源大数据中心、国家科技信息资
源综合利用与服务中心（简称“一库两中心”）的建设目标，面向未来大数据驱动
的科技情报服务，中信所重点科技领域课题组以代表新一轮科技革命和产业变革方
向的六大前沿技术——软体机器人、神经形态芯片、脑机接口、类石墨烯二维材料、
基因编辑、钙钛矿太阳电池为重点研究对象进行了深度分析。研究以专利、论文、
科技项目、投融资、学术会议、科技论坛等科技数据和信息为基础，从发展历程、
观点与碰撞、竞争与合作、未来展望4个维度深入分析了技术的内涵与外延、发展
脉络、政府支持、专家观点、市场情况、区域竞争与合作、创新主体、人才等，
展望了前沿技术的发展前景，提炼出未来技术发展尚需解决的问题和方向，探讨了
全球背景下开放合作对技术发展的促进作用，并提出我国发展上述前沿技术领域的
建议。

目　录

1　软体机器人前沿态势报告 1

一、发展历程 3

二、观点与碰撞 8

三、竞争与合作 14

四、未来展望 35

参考文献 36

2　神经形态芯片前沿态势报告 39

一、发展历程 40

二、观点与碰撞 50

三、竞争与合作 54

四、未来展望 70

参考文献 71

3　脑机接口前沿态势报告 73

一、发展历程 74

二、观点与碰撞 78

三、竞争与合作 85

四、未来展望 102

参考文献 106

 
4　类石墨烯二维材料前沿态势报告 109

一、发展历程 111

二、观点与碰撞 115

三、竞争与合作 122

四、未来展望 138

参考文献 140

5　基因编辑前沿态势报告 143

一、发展历程 144

二、观点与碰撞 153

三、竞争与合作 156

四、未来展望 176

参考文献 178

6　钙钛矿太阳电池前沿态势报告 183

一、发展历程 184

二、观点与碰撞 186

三、竞争与合作 195

四、未来展望 210

参考文献 211