全面建设小康社会的科技创新战略

2004 中国可持续发展战略报告 4 全面建设小康社会的科技创新战略 全面建设小康社会的科技创新战略 中国科学院可持续发展战略研究组 一 科技发展战略的指导思想 一 科技发展战略的指导思想 21 世纪中国科学技术发展战略的指导思想是 高举邓小平理论伟大旗帜 以 三个代表 思想为指导 认真贯彻落实党的十六届三中全会精神 积极以提 高科学技术在国家综合实力 国际竞争力 国家安全 人民生活质量 可持续发 展中的贡献为中心 选择有限目标 实施重点突破 在 2020 年全面达到与中等 发达国家相适应的科技水平和科技实力 在成熟的 定向的基础研究和科学原理 支撑下 重点倾斜于一旦突破对提高综合国力和形成新经济增长点有重大战略意 义的关键性技术 前沿性技术 带动性技术及与此相匹配的技术群 组成国家技 术创新体系的核心 独立地发展我国自身的科学技术优势 在世界科学技术的前 沿占领一席之地 并在某些领域达到引导世界潮流的等级 二 21 世纪前期中国科技发展的战略目标 二 21 世纪前期中国科技发展的战略目标 1 总体目标 用 20 年左右的时间 全面达到世界中等发达国家的科技水平 进入总体科 技实力前 5 名国家的行列 在国民经济中的科技进步的贡献率达到 60 以上 单位能耗所创造的价值在现在基础上提高 10 20 倍 有较完备的科技体系和科 技水平 能确保中国的食物安全 经济安全 信息安全和国家安全 在农业 能 源 交通 电讯 材料五大领域中 有效地突破瓶颈约束 成为能吸引世界上最 优秀科学家的重要基础研究基地 有单独或与其它国家联合组织国际最前沿的科 技工程和科学计划的能力 具有较完善的知识经济形态和结构 信息化水平进入 世界前列 生态环境获得明显改善 基本实现山川秀美 进入可持续发展的良性 循环 2 阶段目标 在 2020 年以前 中国科学技术发展战略的阶段目标是 近期目标 从现在 起到 2010 年 中国的科技实力显著提高 形成了与社会主义市场经济相适应的 科技体制 消化 吸收国外先进技术的能力显著增强 建立有效的自主创新体系 科技战略储备的质和量均得到明显提高 这一时期内 国家对 R D 的投入达到 GDP 的 1 5 科技实力的总水平达到全世界的第 15 位 单位能源消耗所创造的 价值在 2000 年基础上提高 2 倍 进入全球经济 500 强的企业达到 5 企业 R D 投入的份额达到 60 半导体芯片产业的产值占到全国 GDP 的 0 5 初步达到 信息化社会水平 SCI 检索论文数进入世界前 10 名 具有获取诺贝尔奖的基本 实力 在高科技前沿占有一席之地 1 中期目标 从 2010 年到 2015 年 国家的科技实力大大增强 真正成 为国家经济增长的源泉和动力 有完善的自主创新体系 成为世界上的科技强国 具备显著的科技竞争力 国家对 R D 的投入达到 GDP 的 2 5 科技实力总水平 达到全世界的第 10 位 单位能源消耗所创造的价值比 2010 提提高 2 倍 进入全 球 500 强的企业达到 10 企业 R D 投入的份额达到 70 半导体芯片产值占 全国 GDP 的 1 0 中等信息化社会水平 SCI 检索论文数进入世界前 7 名 诺 贝尔奖实现突破性进展 掌握一旦突破能带动产业革命的科技战略制高点 2 远期目标 从 2015 年到 2020 年 在全国建立起强大的科技兴国系统 科技实力达到当时中等发达国家的水平 在世界科学技术前沿具有独立的发言 权 在某些领域中处于引导地位 国家对 R D 的投入达到 GDP 的 3 科技实力总 水平进入世界前 5 位 单位能源消耗所创造的价值在 2015 年基础上提高 2 倍 进入全球 500 强的中国企业达到 15 企业 R D 投入的份额超过 80 半导体 芯片产值占全国 GDP 的 1 5 先进信息化社会水平 SCI 检索论文数进入世界 前 5 名的行列 具有独立组织世界最前沿科学计划的能力 成为全球基础研究的 主要中心 基本进入可持续发展的良性循环 三 中国可持续发展能力建设的科技支撑 三 中国可持续发展能力建设的科技支撑 人类只有依靠科技能力 科学精神和理性才能确保全球性 全人类的生存和 可持续发展 才能导致人口 资源 能源 环境与发展等要素所构成的系统朝着 合理的方向演化 纵观人类史 可把人类社会的发展规律归为智力发展的规律 把科技进步视为人类社会发展的基础和第一推动力 在未来时期 人类只有更加 依赖科学文明 技术文明 才能创建更高级的人类文明模式 从而导致区域的和 世代的可持续发展 人类只有以人口为中心作出战略思考 特别是提高人口的素 质和智力水平 才能导致资源 能源 环境与发展所构成的系统实现结构和功能 的优化 1 建立清洁 高效 持久的能源生产体系 中国能源生产总量虽已名列世界前茅 但人均消费只有发达国家的 5 10 供应不足 以煤消费比重占主体的结构欠优 优质 清洁能源的消费比重远 低于世界平均水平 利用率低 包括生产过程中的能源转换效率和消费过程中的 能源消费水平都很低 大部分煤炭直接燃烧 带来严重的煤烟环境污染等 能源 状况 总量 结构和利用率等 与 GDP 的增长有着密切的关系 中国能否实现第 三步战略在很大程度上取决于未来能源发展水平 1 改变能源结构 以煤为主体能源的状态大体上容许维持到 2020 年 这时 CO2 等排放量将 会超过 60 亿吨 将超过世界当时在道义上不允许的人均排放量 4 吨 因此 带 来全程性污染的煤的地位必须改变 2 转向第四代主体能源天然气 21 世纪后 人类将面临石油资源枯竭的形势 这使在经历了生物质 木材 为主 煤和石油三代能源之后 不得不转向第四代主体能源天然气 按照可持 续发展战略观点 中国能源战略重点 应转向天然气的研究和开发 特别是转向 非常规的新油气资源 包括煤层甲烷 深层油气 非生物成因天然气 天然气水 合物等 这将带来巨大的 持久 利用的能源 3 开拓多种能源 为充分发挥各类能源之所长 应同时发展核能 太阳能 水能等多种能源 2 扩大和保护资源 资源是人类赖以生存和发展的物质基础 由于人口发展的惯性 引致中国巨 大数量的人口 必然导致人均资源匮乏 但是 可以应用科技知识形成的智力资 源 去有效地扩大物质资源 1 矿产资源 中国矿产资源总量居世界第 5 位 人均为第 53 位 从 2010 年开始 2 3 的 主要矿种将显露出短缺的状态 如金 银 铜和石油等 将短缺 1 2 从根本上改变上述状态 就必须加深对地球科学的基础研究 特别是大力加 强固体地球科学研究 包括研究新深度地球物质运动状态 创建新成矿理论 建 立深部矿床及新类型矿床的成矿模型等 为此 中国必须制定 非传统矿产资源 发现与开发研究的国家规划 选定可实施的重大项目 采取有效措施 才能在 21 世纪为国民经济和社会可持续发展提供可接替矿产资源 非传统矿产资源指当今尚未看作 发现和利用的潜在资源 对新类型矿产的 认识和发现往往是一个极其困难的问题 但是一旦发现 就会大大拓宽寻找这类 矿床的新领域 中国可持续发展不能仅靠传统的矿产资源 而必须尽快开拓非传 统矿产资源研究 包括基础理论 高技术和方法研究 以至开创新用途和采 选 冶一体化的新工艺 在矿产资源中 与能源紧密联系的能量资源也是可持续发展所必需的自然资 源 其中化石资源包括煤 石油 天然气等 特别是石油 天然气是具有战略意 义的能量资源 在 21 世纪下半叶 人类将面临石油资源枯竭的困境 因而不得 不转向第四代能量资源 即天然气和含天然气水合物 Gas Hydrate 若按传统 的石油地质理论 几乎不可能再发现新的大油田 由于地球科学的新进展 将导 致油气资源成因新理论的发现 以至开创出全新的勘探和开采技术 在可持续发展的战略高度上 中国能量资源应在满足社会需求的常规油气资 源开发的同时 其战略重点要转向新的非传统的油气资源 煤层甲烷 煤层气 深层油气 非生物成因天然气 天然气水合物 人类将开发月球资源 包括开发 持久 高效 清洁的能源 特别是月球土壤的 3He 氦 3 同位素 资源高达 50 500 万吨 而一吨 3He 所获得的聚变能大约相当于 1000 亿度电 具有广阔的开 发前景 2 水土资源 中国地处北纬 405 53030 地质 地形复杂 山地 丘陵 含石质山地 高寒荒漠 冰川等 占国土面积的 65 特别是大部分干旱和半干旱区土地承 载力低 严重地威胁着中华民族的生存和发展 目前 科学家们普遍认为 亚洲 中部荒漠干旱区的形成 归于地质史上新生代的环境巨变 自始新世印度板块和 亚欧板块碰撞之后 古地中海完全消失 相继形成宏伟的喜马拉雅山和青藏高原 不仅改变了地貌格局 形成中国四大地貌阶梯 包括近海大陆架 而且导致大 气环流的重大改变 青藏高原隆起形成了世界上最高的高寒荒漠 寒旱核心 亚洲干极 而外围呈同心园状分布的干草原则接受来自荒漠戈壁中心的粉尘堆 积 形成连续的大厚度黄土沉积 还相继发育像塔里木河等内陆水系 同时也形 成了长江 黄河 中国大面积国土贫水 干旱和半干旱面积占 1 2 水土流失 土地退化 黄 河 长江等 7 大江河的中下游及沿海平原地区洪涝成灾 水体污染严重 中国水 土资源是巨量人口生存和发展的物质载体 因而对有限的 960 万平方公里陆地面 积和 300 万平方公里海域必须充分地保护和综合治理 这是中华民族可持续发展 最紧迫 最艰巨的根本大计 为了改变中国水土资源的状态 必须依靠自然科学与社会科学的成就 确立 正确的自然观 建立生态文化 同时应用自然技术和社会技术 特别是法制和管 理技术 必须按照社会系统工程对水土资源进行综合治理和综合利用 中国要保护和利用水土资源 主要靠科学和技术的发展 目前 最直接相关 的学科包括侵蚀力学 水土保持生态学 水土保持系统工程学和水土保持社会经 济学等新兴交叉学科 这些学科提出了规律性的认识 建立了理论和方法 成为 防治土壤侵蚀 水土保持和持续利用的强大武器 为此 要研究社会 经济发展与水土保持的关系 要研究人口 文化 教育 与水土保持的关系 要研究生产组织形式与水土保持的关系 要研究生态效益 社会效益与经济效益之间的关系等 才能最有效地 合目的地实现水土资源的保 持和持续利用 在国土资源中 不仅看重陆地 还要开发 海洋国土 而且还 要把新的目光投向富饶辽阔的海洋 在未来 人类要进入 第二故乡 建立起 海洋文明 接着 人类要开发空间 包括开发月球等 这一切 都只有靠科学与 技术 靠智力 才能实现 3 农业资源 按未来 16 亿人口计算 大体上生物生产总产量 承载极限 要年产 76 亿吨 干物质 其中粮食 6 4 亿吨 为此 中国应该在扩大 保护和利用水土资源的基 础上 扩大农业资源 树立大农业资源观 建立新的食物观 要以发展生命科学 生物技术为中心 形成新的农业科学及其交叉学科 如农业生物学 农业化学 农业生理学 农业环境学 农业信息学等 以及先进的农业技术群 如新物种塑 造技术 新快速繁育技术 新的动植物工厂构造技术等 使许多陆生植物重返海 洋 建立海洋大农业 建立整个海域养殖的生态系统工程 这样 使 绿色革命 与 蓝色革命 互相交融 使中国陆地和海域形成整体性的可持续发展农业系统 生命科学是农业科学的基础 而基础农学的发展又是农业科学和技术发展的 源泉 基础农学的发展能为建立大农业 综合有效地利用农业自然资源如土壤 水域 气象 能源等奠定基础 并能掌握植物 动物和微生物的生长发育规律 开拓一系列生物技术 从而带来一场新的农业革命 在农业资源中 中国要大力发展海洋大农业 实现海洋农牧化 利用现代生 物技术 自动化技术 系统工程技术和信息技术 发展多学科 高技术集成的人 工生态优化技术 可逐步建立小 中 大的良性人工生态系统 在海洋生物育种 育苗和工厂化养殖方面建立集约化的良性人工生态系统 包括建立自动监测控制 系统 优化生产设备 进行海水物理 化学和生物处理 根据生态学原理和食物 链结构 建立仿自然生态的人工生态系统 实现资源合理利用和海水循环使用的 综合养殖模式 将海水养殖同海水农业相结合 水陆相互作用 加以人工调节 形成开放系统 实现良性循环 建立整个养殖海域的生态系统工程 包括海水立 体养殖 海水农业 滩涂种植 海洋动物 植物 微生物生态循环系统 海水环 境保护及生态工程信息等 是构成中国海洋生物人工生态优化系统的重要环节 这些环节的关键技术的突破将有助于大生态的建立 只有这种优化的人工生态系 统 才能保证中国大农业的持续发展 3 合治理和保护环境 环境是以人类为主体的整个外部世界的总和 是人类赖以生存和发展的物质 能量基础 生存空间基础和社会经济活动基础的综合体 人类不适当的活动和活动强度引起全球性和区域性的环境污染和生态破坏 是行星地球出现的新现象 地球人文时期的一种阶段性产物 质实上 是人与自 然关系失控的表现 环境污染和生态破坏是同源不同性质的两类问题 其解决的 方法也不尽相同 目前 虽未从全球范围作出人类活动引起自然变化与自然本身 的变化之间的定量关系 但是人类活动已成为强大的驱动因子进入地球变化过 程 从总体上看 在地球漫长的演化中 由深部进入地表的物质不断地减少 生 物合成物质不断地增多 而人工合成物质迅速地增多 并广布于地表 人类与自 然界已构成了一个极其复杂的复合系统 现代人类活动已成为主动改变环境的强 大动力 这就使社会发展与环境变化发生着激烈的冲突 1 大力发展环境科学与环保技术 人类只有高度发展科学与技术 才能从新的观点和方法上去遏制早前传统科 学与技术所产生的负面效应 以至去解决新的难题 如传统的化学虽然可以使人 类得到所需要的新物质 但在许多方面却未有效地利用资源 并产生了大量排放 物 造成了严重的环境污染 目前 传统化学向绿色化学转变表明 绿色化学是 更高层次的化学 是环境友好技术或清洁技术的基础 绿色化学研究的中心问题 是使化学反应及其产物具有新的特点 采用无毒 无害原料 在无毒 无害反应 条件 催化剂和溶剂 下进行 具有 原子经济性 即反应具有高选择性 极 少副产品 甚至实现 零排放 产品应是对环境友好的 现在煤和石油成为人类的主要能源和化工原料 95 以上的有机物品来自石 油 煤和石油化学工业对环境产生污染 因此 应重新利用生物质来代替煤和石 油 地球表面每年接收直接从太阳辐射出来的能量大约是地球上所有已知煤 石 油和含铀矿物储藏能量的 10 倍 地球上的植物通过光合作用可以捕到约 1 的 太阳辐射能 若能有效利用 则可以解决人类的能源和有机化工原料的需求 从 生物质中提取的蔗糖和葡萄糖可以作为原料 在细菌发酵和酶催化作用下生产出 所需要的化学物质 生物质主要有淀粉和木质纤维素 事实上 纤维素也是生物 圈中最丰富的有机物 可以用来生产葡萄糖 但是十分困难 因大多数纤维素处 于结晶态而难以水解 而且 纤维素还是紧密地与半纤维素和木质素联结在一起 的 更防碍了纤维素的降解 使过程复杂化 但是 这一研究已有了可喜的进展 美国德克萨斯 A M 大学已发展了一套用石灰处理和细菌发酵等简单技术可以把 废生物质转化成动物饲料 工业试剂和燃料的方法 人类要完全实现 生物质化 学工业 还要继续付出极大的努力 2 应用自然控制论改善环境 在人类周围的外部世界 构成了人类生存和发展的环境 这主要包括自然环 境和人工环境