美国跨世纪关键技术发展战略

美国跨世纪关键技术发展战略

郁士光

        美国政府于1991年3月20日（即海湾战争结束后的第三个星期），公布了一份长达127页的国家关键技术报告。这份报告确定了美国6大项关键技术领域与22项国家关键技术，作为美国跨世纪战略性高新技术前沿，给予重点扶植。这是继美国1990年国防部20项国防关键技术和商业部12项重大新兴技术之后又一次重大决择，实属美国最高决策当局做出的国家级攻关项目决策。把这些国家关键技术与商业新兴技术和国防关键技术比较来看，虽在项目选择上有一些重复，但层次更高、内容更广、影响更大、意义更深。其特点都是面向21世纪，同时又紧贴当前实际需要，对国计民生、经济繁荣、国防安全与迎接跨世纪挑战，无不具有举足轻重的意义。
        美国政府提出的6大关键技术领域是：材料技术、制造技术、信息与通讯技术、生物技术与生命科学、航空与地面运输，以及能源与环境技术。22项国家关键技术是：材料合成与加工、电子与光子材料、陶瓷材料、复合材料、高性能金属与合金、计算机集成柔性制造系统、智能加工设备、微米与毫微米级加工技术、系统管理技术、软件、微电子与光电子、高性能计算与网络技术、高清晰度图象与显示、传感器与信号处理、数据存储与外围设备、计算机仿真与模拟、应用分子生物学、医疗技术、航空、地面运输技术、能源技术、污染治理与废物管理。
        美国政府认为，这22项关键技术对繁荣国民经济和确保国家安全关系重大。鉴于西欧与日本也在世纪交替之际，根据国家需要，提出了各自的关键技术并倾力资助，美国如能抓住机会大力开发这些关键技术并迅速转化为巨大的经济效益和军事实力，就可能在高技术竞争中立于不败之地。如果放过这一时机，美国就有可能在不远的未来丧失其世界头号经济大国、军事大国和科技大国的地位。
        这份报告，信息量大、政策性强，具有很高的权威性和指导性。人们从中可以了解有关高技术发展的新动向、科技战略的攻关重点、以及关键技术的选择标准等，从而有助于我们构想我国高技术发展的新思路，笔者认为该报告有以下几点值得重视：

一、实行关键技术突破战略，注重高新技术推广应用，促使预研成果迅速转化为商品，是美国90年代科技发展的主旋律
        美国总统布什不久前曾指出，如果美国打算保持并增强自身的竞争实力，那就不仅要继续发明新的技术，而且还得学会如何更有效地把这些新技术转化成商品。美国长期奉行以技术创新为国策，但在技术应用和尽快投入市场方面却时有落在西欧和日本竞争对手后头，在军事高技术领域，美国在总体上占据优势，可在某些项目，如电子、材料、信息等方面，连连失分，这引起美国朝野忧心重重。美国提出国家关键技术报告，就是要从根本上扭转这种不利局面，透过报告的字里行间、可以发现美国科技发展战略出现一系列新的调整，主要表现在以下几个方面：
1、强调军民兼容技术
        纵观美国22项关键技术，全属军民两用型。这说明美国科技发展重点则由过去重视军用技术转向军民兼容高技术。既便在美国1991年度21项国防关键技术规划中，至少也有15项可军民两用，只有6项纯属军用。由此可见，现代军事力量愈来愈依重于军民兼容技术。
2、强调制造技术的重要性
        随着全球经济竞争日益加剧，新技术推广应用日益成为国际竞争市场的战略要素。世界各国商战表明，成功企业未必是新技术的发明者和开发者，但必须是把相关产品迅速投放市场的开拓者。这意味着产品周期要大大缩短并不断改进改型。要做到这一点，只有借助于新产品与新工艺的一体化设计，有效开展新技术的迅速推广与应用。诚如报告所言：“确定关键技术并不很难，难的是如何从战略高度迅速研究发展并应用这些技术。”鉴于技术应用的极端重要性，美国国防部在1991年度国防关键技术规划中专门增补了柔性制造技术项目。国家关键技术委员会更是把制造技术放在特别重要地位，在22项关键技术中与直接有关的有5个项目：占整个项目的22%。这5项关键技术是：材料合成与加工、微米与毫米级加工技术、智能加工设备、计算机集成柔性制造系统、系统管理技术。
3、在预研工作中强化系统管理意识
        美国过去一味强调技术发明创造，对下游技术预研不够重视，在管理程序上采取串联工作法，既先创新，再开发，最后进入使用，无形中延长了技术发展周期。现在，一改传统做法，要求科研机构和民间企业更注重新技术应用，而且要采用齐头并进法（并联工作法），取代循序渐进法（串联工作法）。在预研工作中推行系统管理，把新技术的发明、创造、研制、生产、使用乃至销售看成是一个统一整体，加以统筹规划，综合平衡，大力协调，组织攻关。从总体上系统提出了硬件技术、软件技术和管理技术；从功能上配套提出设计技术、试验技术、制造和加工技术，从结构上综合提出基础技术和应用技术，目的就是要通过关键技术选择上的系统化和综合化达到管理效能上的整体化和最优化。
4、从长治久安角度把握并运用关键技术
        美国国防部关键技术报告从战略高度提出三大技术流，即渐进技术、创新技术和王牌技术。渐进技术旨在对武器系统、分系统和保障系统（如培训、后勤和国防工作基础），提供适度改进；创新技术意在通过预研项目取得突破性进展（如星球大战计划）使军事能力大幅度提高；王牌技术是想在技术战竞争中保持长远优势。当前的王牌是隐身飞机，以往的王牌是原子弹和北极星系统。渐进技术用来对未来安全威胁和环境作出灵活反应；创新技术可使武器装备性能大增，而王牌技术则能改变战争样式。美国国防部    1991年21项关键技术计划主要瞄准创新技术流，同时支持渐进技术流和王牌技术流。至于美国22项国家关键技术，更是从宏观战略角度，再次重申了关键技术突破的重要性，这无疑有助于科研投资重点大幅度向关键技术领域倾斜。
二、把航空技术正式作为一个整体，全方位升格到国家关键技术行列，得到最优先重视
        海湾战争以前，由于新科技革命浪潮把一系列高新技术推向社会前台，一向倍受青睐的航空技术在新科技革命面前，似有失宠之势。在1990年，美国商业部提出12项新兴技术，航空技术榜上无名，美国国防部确定20项国防关键技术，其中属航空领域的技术只有推进技术项目。海湾战争期间，航空技术一展雄姿，出尽风头，发挥巨大威力，让各国政治家、军事家、战略家、尤其是科技界行家们深为叹服，使人们对航空一度存有低调见识一扫而空。海湾战争以后，美国政府公布的国家关键技术报告高度评价了航空的战略地位与作用，并使其入选6大关键技术领域和22项关键技术之中。
        那么，航空何以在新科技革命过程中跃居国家关键技术前列，一举成为美国跨世纪技术发展战略的一张技术王牌呢？据这份报告透露，主要有以下五点理由：
        1、航空对美国在世界航空大市场继续保持经济与贸易领先地位至关紧要，如1990年，世界飞机及其相关产品销售额已超过1000亿美元，其中美国就拥有这一市场70%的份额，出口创汇赢余高达200亿美元，成为全美外贸支柱行业。
        2、航空技术已成为军事空中优势和部队机动性的最关键要素，海湾战争清楚表明，在未来战争格局中，谁拥有航空技术优势，谁就能夺取制空权，谁一旦掌握制空权，谁就赢得战争主动权，航空技术对国防的重要性愈来愈明显。
        3、军用飞机与民用飞机在今后仍将属于高技术产品，新一代飞机和现有机种改型的成功研制，关键因素取决于航空技术的重大进展。在世纪之交，随着航空技术出现 一系列突破性发展，将会有各种新飞机破土而出，如在民用领域，将会看到第二代超音速运输机、垂直起落商务机和新型亚音速干线机投入使用；军用领域，将有高超音速战机、短距与垂直起落飞机和更先进直升机问世。这些飞机较其上一代在性能上将有大幅度的提高。
        4、航空与其它关键技术既互相依存又相互促进。呈现一荣俱荣，一损俱损之共生关系。如高性能飞机试验日益赖于先进计算技术；而先进飞机的研制与生产则促进新的制造设备、工艺和管理技术的开发应用。这些飞机使用与性能要求又推动了非航空应用领域高性能材料和电子的发展。
        5、航空历来是国家科研投资的重点领域。美国联邦政府对工业界研究发展经费拨款有一半投入航空领域，国防预算大约三分之一用飞机研究、发展、采办和使用保障。至于工业界，整个独立的研究发展费用供航空开发的比例就达20%—25%。值得指出的是，美国经济主要以市场为导向，工业部门对技术发展投入主要来自于民品与军品销售，而市场份额最终影响到技术优势。因此，美国必须从资金上对航空技术发展和航空市场份额保持高姿态介入。
        航空包容的技术很广泛，其中大都是高新技术，有的项目被列为国家关键技术，得到最优先重视，如推进技术、新材料技术、微电子技术以及系统管理技术。这些技术对现代先进飞机的设计、研制、试验、鉴定、使用、性能、安全以及飞行管理十分重要。下一代高性能飞机的研制成功在很大程度上取决于航空技术，尤其是航空关键技术一系列重大进展。国际航空科技专家们认为，今后各国竞相开发的大型亚音速民用运输机、高性能军用飞机和超音速乃至高超音速飞机主要依赖于7大关键技术项目，也就是美国在其国家关键技术报告中航空领域所确定的攻关技术项目即推进、航空材料与结构、气动力、航空电子与系统综合、人素工程、飞机制造、航空试验。美国国家关键技术委员会指出：“只要在这些关键技术项目上保持领先地位，就能在跨世纪民用航空市场和军用航空战线双双获得成功”。

三、采用关键技术决策程序，确保中标入选的项目都是最重要、最有前途的关键技术
        从大量的技术方案中选择有份量的关键技术是一项极具风险性的高层次决策行为。决策当否，不仅会影响到国家科技战略的质量，而且还要涉及到政府投资的方向，且与国防安全和经济发展息息相关。为此，美国对重大技术项目决择十分慎重，在确定国家关键技术时，主要做法是：
        1、成立国家级、全方位、跨学科、官民结合型专门委员会。在重大项目选择过程中为防止某些政治家的短期行为和部分科学家的专业偏见，美国政府授权总统科技政策办公室主任组织国家关键技术专门委员会，成员共15人，其中有9名须经指定，3名属政府官员，其他6名代表民间工业界或高等学府。另外，国防部、能源部、商业部和NASA各派一名代表参加委员会，主席由总统科技办公室主任担任。人员的精心遴选主要出于三种考虑：要求这些成员在一系列关键技术领域确有专长；对国家安全和经济竞争领域具有广泛兴趣；政府官员要具备相当的技术资格，以就技术问题提供政策性见解。
        2、广泛调研，择优筛选，做到关键技术不漏项，其他项目不进位。为切实保证关键技术进国家级项目档次，国家关键技术专门委员会根据选择标准，最终选定22项最关键的技术。有些技术（如核能源），因其利益过分遥远未予考虑，再如信号控制技术虽重要，却仅属于军用，故不宜列项，值得指出的是，载人航天飞行技术没有登堂入室，列为关键技术。委员会认为，国家关键技术重在增进国家安全和经济繁荣，空间开发诚属重要技术，不过，对经济繁荣和国家安全的影响不太直接。从附表看出，国防部注重旨在保证国家安全的关键技术，而商业部则强调具有商业目的新兴技术。国家关键技术专门委员会更感兴趣的是军民兼容，如航空与地面运输、能源与环境。这些关键技术领域在以前未受到有关部门高度重视，此次升格，似有纠偏之意。
        3、为关键技术制定选择标准，使立项建立在科学基础之上。为确保入选技术项目货真价实，特别强调评审的严肃性和标准的科学性。为此，专门为国家关键技术提供一整套选择标准，其中最主要部分为10条准则：工业竞争力、国家防务、能源保障、生活质量、市场领先机会、影响力、性能/质量/生产力改进程度、生存性、渗透性、市场扩散规模。这些标准可以衡量候选技术对国家安全、国民经济和满足其他国家利益要求的重要程度。主要思路在于通过这套办法使选中的国家关键技术能够在今后10—15年期间成功应用于商业产品/技术或国防系统之中。而美国国防关键技术选择标准主要有6条：
性能标准：
·增强现有武器系统的性能；
· 提供新的军事力量。
质量设计标准：
·有助于提高可用性、可靠性和可依赖性；
·可改进武器系统负担能力（较低的寿命期费用）。
多用途标准；
·对重大武器系统渗透性；
·增强国防工业基础。
显然，选择国家关键技术，标准更高，要求更严、意义更大。

国家关键技术与商业部新兴技术和国防部关键技术的比较表
国家关键技术 商业新兴技术① 国防关键技术② 
材料技术  材料合成与加工  电子与光子材料  陶瓷材料 复合材料 高性能金属与合金  先进材料  先进半导体器件  超导体     复 合材料  半导体材料与 微电子电路  超导体 
制造技术  计算机集成柔性  制造系统  智能加工设备   微米与毫微米级加工  系统管理技术  计算机集成柔性 制造系统   人工智能  柔性制造系统  机器智能与机器人 
信息与通讯技术  软件  微电子与光电子     高性能计算与网络技术  高清晰度图像显示  传感器与信号处理    数据存储与外围设备   计算机仿真与模拟  高效能计算技术  先进半导体器件  光电子  数字图像  传感器技术        高密度数据存储  高性能计算能力  软件工程  半导体材料与 微电子电路  光子   并行计算机结构  数据组合  信号处理  无源传感器  灵敏雷达  机器智能与机器人  光子  仿真与模拟  计算流体力学 
生物技术与生命科学  应用分子生物学  医疗技术  生物技术  医疗仪器与诊断 生物材料与加工 
 航空与地成运输  航空技术  地面运输  吸气式推进技术 
 能源环境  能源技术  污染治与废物管理   
  国家关键技术中无对应的项目：有高能量密度材料、高度发射/推进、脉冲功率、信号控制、武器系统环境。 
1 US.Departmen of Commerce,Emerging Technology,Spring1990
2 US.Departmen of Defence,Critical Technology plan,March1990
航空制造工程1992年1月 

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