以下為白春禮演講摘編：

今天，我主要對信息科技、生命健康、基礎研究等三個重點領域的進展和趨勢作一些分析和展望，因為信息科技和生命健康是全球研發(fā)投入最大的兩個領域，基礎前沿是事關長遠發(fā)展的重要基礎。

首先，在信息技術領域，主要有以下重要進展和趨勢。

一是以芯片和元器件、計算能力、新一代信息網絡為核心的技術加速發(fā)展，推動加快進入萬物互聯(lián)時代。人類社會（人）、信息空間（機）、物理世界（物）實現(xiàn)無縫智能融合，為各種工作和生活需求作出全方位智能響應。這一切將全面重塑世界發(fā)展格局，使人類文明繼農業(yè)革命、工業(yè)革命之后邁向新的智業(yè)時代。

硅基芯片和元器件是信息技術發(fā)展的基石，其制程工藝不斷提高，處理速度越來越快、存儲能力越來越強、能耗越來越低。目前7納米芯片已開始應用，5納米芯片已開始試產，3納米芯片也正在研發(fā)中。但硅基芯片的制程工藝已經逼近物理極限，摩爾定律面臨失效風險。碳基納米材料，特別是石墨烯和碳納米管材料，被認為是最有希望取代硅從而延續(xù)摩爾定律的半導體材料之一。碳基器件相比傳統(tǒng)硅基器件具有 5～10倍的速度和能耗優(yōu)勢，可以實現(xiàn) 5nm以下的半導體技術節(jié)點，滿足 2020年之后新型半導體芯片的發(fā)展需求。當前碳基ICT技術主流研究方向主要包括，石墨烯、碳納米管、碳化硅等。

超級計算是信息技術發(fā)展的重要基礎。2018年，美國發(fā)布新一代超級計算機“頂點”，運算能力高達每秒20億億次，超過我國曾經連續(xù)5年排名世界第一的神威太湖之光。當前，全球超算強國都在研制下一代E級超算（每秒百億億次）。量子計算也是各國高度關注的戰(zhàn)略制高點。一臺操縱50個微觀粒子的量子計算機，對特定問題的處理能力可超過神威太湖之光超級計算機。中國科技大學研制出了世界上第一臺超越早期經典計算機的光量子計算機。今年初，IBM 也研發(fā)出可以脫離實驗室環(huán)境運行的量子計算機。谷歌開發(fā)出54量子比特數(shù)的量子芯片，該芯片支持的量子計算機完成一個隨機數(shù)字采樣100萬次的任務只需要200秒，而世界最強超算Summit需要1萬年。當然對于這一成果各界還有不同的看法，真正意義上的通用量子計算機出現(xiàn)還有很長的路要走。

新一代網絡通信技術發(fā)展也進入快車道。2012年6月6日，全球IPv6網絡正式啟動。IPv6的地址長度為128位，是IPv4的4倍，其地址數(shù)量近乎無限。5G通信技術已經開始大規(guī)模應用，其數(shù)據(jù)速率是4G的百倍以上，傳輸延遲在1毫秒以下，能夠支持在一平方公里內連接100萬臺設備。在這些明顯的技術優(yōu)勢幫助下，5G可以隨時隨地實現(xiàn)萬物互聯(lián)，成為數(shù)字經濟乃至數(shù)字社會的“神經系統(tǒng)”。

進入萬物互聯(lián)時代，人類社會（人）、信息空間（機）、物理世界（物）實現(xiàn)無縫智能融合，為各種工作和生活需求作出全方位及時智能響應，將全面重塑世界發(fā)展格局，使人類文明繼農業(yè)革命、工業(yè)革命之后邁向新的智業(yè)時代。

二是人工智能作為引領帶動新一輪科技產業(yè)變革的戰(zhàn)略性技術，將對產業(yè)結構、產業(yè)形態(tài)以及社會生活帶來決定性影響。

谷歌阿爾法圍棋在深度學習方面的關鍵性突破，掀起了人工智能發(fā)展的新一輪熱潮。未來10年，全球人工智能產業(yè)將進入高速增長期。麥肯錫公司預測，到2030年，約70%的公司將采用人工智能，人工智能新增經濟規(guī)模將達到13萬億美元。

現(xiàn)在，專用人工智能在單項測試、大規(guī)模圖像識別和人臉識別中，已經超越人類。隨著材料、制造、動力、傳感、控制等相關技術的不斷發(fā)展，硬件的成本大大降低，人工智能已經進入工廠和普通消費者周圍。各種智能終端、智能服務、可穿戴設備不斷推陳出新，各種家政機器人、情感陪護機器人、娛樂機器人等正走進我們的生活。比如，科大訊飛的“智醫(yī)助理”機器人，其醫(yī)學影像診斷的準確率已經達到94.1%，刷新了醫(yī)學影像權威評測的世界紀錄。

通用人工智能總體發(fā)展仍處于起步階段，也是下一代人工智能重點突破的方向。通過將人的作用或認知模型引入人工智能系統(tǒng)中，人機協(xié)同可以更加高效地解決復雜問題，逐步實現(xiàn)人機混合智能。通過大幅提高機器智能對環(huán)境的自主學習能力，逐步實現(xiàn)自主智能系統(tǒng)。2015年，中國科學院成立了“腦科學與智能技術卓越創(chuàng)新中心”，主要研究認知科學、人工智能等，目前已成為我國在該領域的研究高地。

三是大數(shù)據(jù)作為信息社會的戰(zhàn)略性資源，成為科技和產業(yè)競爭發(fā)展的制高點。

越來越多的人認識到，大數(shù)據(jù)具有可以反復使用、不斷增值的特點，蘊藏著巨大的價值和潛力，是與自然資源、人力資源一樣重要的戰(zhàn)略資源。據(jù)國際數(shù)據(jù)公司統(tǒng)計，目前全球數(shù)據(jù)總量每年都以倍增的速度增長，預計到2020年將達到44萬億GB，中國數(shù)據(jù)量將占全球近20%，大數(shù)據(jù)將帶動全球GDP增長超過2%。

一方面，大數(shù)據(jù)作為新興產業(yè)，數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)服務已經成為信息產業(yè)中最具活力、發(fā)展迅速、潛力巨大的細分市場，相關的硬件制造和軟件開發(fā)也吸引了更多資金和研發(fā)投入。另一方面，大數(shù)據(jù)與現(xiàn)有產業(yè)實現(xiàn)深度融合，幾乎應用到每個產業(yè)領域，加快推動了相關產業(yè)的轉型升級，使得生產更加綠色智能、生活更加便捷高效。

圍繞大數(shù)據(jù)應用形成新的、多樣化的創(chuàng)新生態(tài)鏈，推動了共享經濟的蓬勃興起和發(fā)展，重塑了傳統(tǒng)產業(yè)的結構和形態(tài)，催生了眾多的新產業(yè)和新業(yè)態(tài)新模式，也給我們的衣食住行帶來了根本改變。麥肯錫預測，醫(yī)療領域未來10年因采取大數(shù)據(jù)技術，將減少2/3的醫(yī)療開支。大數(shù)據(jù)在人工智能與先進制造、自動駕駛、金融與商業(yè)服務、醫(yī)療與健康管理、科學研究等領域都有著廣泛的應用前景；在社會保障、突發(fā)事件監(jiān)測預警、信用評估、城市管理等方面，發(fā)揮越來越重要的作用。

四是區(qū)塊鏈作為信息技術發(fā)展的新方向，將為經濟社會數(shù)字化轉型提供強大動力。

區(qū)塊鏈技術作為比特幣的底層技術被大眾所熟知。它是分布式數(shù)據(jù)存儲、點對點傳輸、共識機制、加密算法等多種技術的集成應用，可以實現(xiàn)信息的公開透明、不可篡改、不可偽造、可追溯，無需第三方背書，其廣泛應用將顯著降低整個社會的交易成本、提升運行效率，因而受到各國的高度重視。

圍繞區(qū)塊鏈技術，共識算法、加密算法等底層核心技術不斷取得突破，與人工智能、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網等技術深度融合，將進一步提高其技術性能的可用性、安全性，加快其跨入大規(guī)模商業(yè)化應用階段的速度，令其成為數(shù)字經濟進一步深化發(fā)展的重要增長點。比如在供應鏈管理方面，區(qū)塊鏈技術保證了交易可追溯和數(shù)據(jù)不可篡改，可以有效避免交易糾紛，提升整體運行效率。在稅務管理方面，應用區(qū)塊鏈技術構建的“稅鏈”網絡，真正實現(xiàn)“交易即開票”“開票即報銷”，可以大幅降低稅收征管成本，有效解決數(shù)據(jù)篡改、一票多報、偷稅漏稅等問題。

我國在區(qū)塊鏈的發(fā)展和應用方面具有自己的特點和優(yōu)勢。我國移動互聯(lián)網用戶數(shù)量巨大，在線支付應用普及，在數(shù)字貨幣、供應鏈、數(shù)字政務、社會公共服務等多個領域已有一定的應用基礎，未來有很大的應用前景。上個月，中共中央政治局就區(qū)塊鏈技術發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢進行了集體學習。習近平總書記在主持學習時強調，要把區(qū)塊鏈作為核心技術自主創(chuàng)新的重要突破口，明確主攻方向，加大投入力度，著力攻克一批關鍵核心技術，加快推動區(qū)塊鏈技術和產業(yè)創(chuàng)新發(fā)展。

第二，關于生命與健康領域的重要進展和趨勢。

有人說21世紀是生命科學的世紀。在Science創(chuàng)刊125周年公布的125個最具挑戰(zhàn)性的科學問題中，46%屬于生命科學領域。當前，生命與健康領域正在走向 “定量檢測解析”、 “預測編程”和“調控再造”，加速孕育一批具有重大產業(yè)變革前景的顛覆性技術，將對藥物研發(fā)、基因治療、生物育種、生物安全、現(xiàn)代農業(yè)等領域帶來深遠的影響。

一是基因組學、腦科學成為生命科學領域最受關注的前沿熱點。

基因編輯技術自上世紀80年代出現(xiàn)以來，不斷改進和發(fā)展，已廣泛應用于生命科學研究和臨床研究?；驕y序成本以超過信息領域摩爾定律的速度下降，2003年全球完成人類基因組測序花了13年、耗資27億美元，目前只要幾百美元、1小時左右就可完成。

腦科學被看作是自然科學研究的“最后疆域”。目前，科學家已經繪制出全新的人類大腦圖譜，還通過腦機接口實現(xiàn)了對智能機器、義肢等的直接控制，為發(fā)展新一代神經及精神疾病的診斷和治療技術方法奠定了堅實的基礎。此外，人腦重大疾病診治也取得重要進展，對帕金森、阿爾茨海默癥、抑郁癥等重大疾病機理的研究不斷深入，新的治療手段和藥物不斷涌現(xiàn)。此外，類腦智能研究也是當前一個研究熱點，類腦計算芯片、類腦學習與決策等算法軟件也取得重要進展。

二是生命科學研究新技術新方法加速走向臨床應用，推動醫(yī)學向“個性化精準診治”和“關口前移的健康醫(yī)學”新階段發(fā)展。

細胞免疫療法被認為是最有前景的腫瘤治療方式之一 。2017年，諾華推出了世界首個CAR-T基因療法，經美國FDA正式批準上市，用于治療急性淋巴細胞白血病。我國也有CAR-T療法已經上市，還有十幾個正在申請上市。當然，細胞免疫療法價格還比較昂貴（FDA批準上市的兩個產品價格分別為47.5萬美元和37.3萬美元），也存在不良反應、細胞產品的質量控制等問題。

干細胞和再生醫(yī)學為有效治療心血管疾病、神經退行性疾病、嚴重燒傷、脊髓損傷等難治愈疾病，提供了新的途徑，有望成為繼藥物治療、手術治療后的第三種疾病治療途徑，引發(fā)新一輪醫(yī)學革命。比如，我院基于干細胞技術制備出引導脊髓組織損傷再生的生物材料，已開展修復脊髓損傷的大動物（狗）實驗168例，顯示出良好的臨床前景，已經開始進入臨床。

三是合成生物學、人造光合作用、分子模塊育種等新技術、新方法不斷涌現(xiàn)，推動生物經濟蓬勃發(fā)展。

合成生物學被譽為是繼DNA雙螺旋結構和人類基因組測序之后的“第三次生物學革命”，也被認為是改變世界的顛覆性技術。目前，科學家已經能夠設計多種基因控制模塊，組裝具有更復雜功能的生物系統(tǒng)，甚至創(chuàng)建出“新物種”。比如，可以培養(yǎng)出用于診斷早期癌癥與糖尿病的細菌，合成出抗瘧藥物青蒿素、抗生素林可霉素等藥物，更簡單高效地生產生物燃料，很有可能引發(fā)相關領域的產業(yè)革命。

人造光合作用發(fā)展迅速，科學家已經能夠采用硅太陽能電池和鈷、鎳基催化劑等可廣泛獲取的材料，研制出可以模擬光合作用的人造樹葉，在無需外部電路控制和操作的情況下，利用太陽能將水分解為氫氣和氧氣。美國科學家研發(fā)出新型人造光合作用系統(tǒng)，效率是植物系統(tǒng)的10倍。去年，我院科學家發(fā)現(xiàn)了一種單核錳催化劑，能夠利用陽光，將水高效分解成氫氣和氧氣，為實現(xiàn)“液態(tài)陽光”構想邁出關鍵一步。

分子模塊育種通過基因的直接選擇和有效聚合，能夠克服傳統(tǒng)育種周期長、偶然性大和育種效率低等缺點，實現(xiàn)量身定制、精確育種。比如，針對糖尿病人等特殊人群，可以設計研制低糖的水稻。利用分子模塊育種技術，我院研發(fā)出嘉優(yōu)中科、中科804等系列水稻新品種，對我國農作物品種的升級換代和糧食安全具有重要意義。

第三，關于基礎研究的重要進展和趨勢。

基礎研究是整個科學體系的源頭，是實現(xiàn)重大技術突破、搶占知識產權高地的基礎，也是體現(xiàn)一個國家科技綜合實力的重要標志?；A研究的發(fā)展源于兩個動力，一個是人類與生俱來的好奇心驅動，另一個是經濟社會發(fā)展需求的牽引。21世紀以來，各主要學科領域在理論體系、重大問題等方面取得了一系列重大進展，呈現(xiàn)出持續(xù)加速的態(tài)勢。    

一是超宏觀方面的研究不斷拓展，對宇宙起源與演化的研究持續(xù)取得重大進展，有望在重大理論、重大問題上取得革命性突破，使人類對宇宙的認識實現(xiàn)新的飛躍。

宇宙起源和演化是基礎研究中最重要的基本科學問題。目前，宇宙中能夠觀測到的可見物質僅占4.9%，而暗物質占到26.8%，暗能量占到68.3%。對暗物質和暗能量的研究成為物理學最重要的前沿方向，這也是認識宇宙起源和演化最關鍵的一步，被稱為是21世紀物理學的兩朵新“烏云”。所以，世界科技大國都在積極支持這方面的研究。比如，歐空局的普朗克望遠鏡、美國的費米望遠鏡，都開展了暗物質探測

2015年，我院成功發(fā)射了“悟空號”暗物質粒子探測衛(wèi)星，搭載了目前國際上最高分辨、最低本底的空間高能粒子望遠鏡。今年4月10日，全球六地同步直播發(fā)布了首張黑洞照片，這是人類首次看到距離地球5500萬光年、質量為太陽65億倍的超大質量星系中心黑洞的“面貌”。

引力波是宇宙演化過程中產生的一種天文現(xiàn)象，也為我們進一步認識宇宙演化提供了重要的手段和新的途徑。愛因斯坦早在100多年前就預言了引力波的存在，但是他認為引力波太微弱了，難以探測到。2015年，美國激光干涉儀（LIGO）兩次探測到引力波信號，標志著引力波天文時代的開啟，在全球興起了引力波探測熱潮。我國先后啟動了太極計劃、天琴計劃，目前正在建設的阿里天文臺，主要用于探測原初引力波。

支撐超宏觀研究的大科學裝置也在加速發(fā)展。我院建設的500米口徑球面射電望遠鏡（FAST）——“中國天眼”，是目前世界上最大單口徑、最靈敏的射電望遠鏡，接收面積達到25萬平方米（相當于30個足球場），將在未來10年內保持世界領先地位。此外，多國正在共同建設平方公里陣列射電望遠鏡（SKA），接收面積達1平方公里，這是有史以來建造的最大的天文裝置，預計2030年前后投入使用，將開辟人類認識宇宙的新紀元。

二是超微觀方面的研究不斷深入，微觀物質結構研究開始從“觀測時代”走向“調控時代”，將為能源、材料、信息等產業(yè)發(fā)展提供新的理論基礎和技術手段。

2013年，科學家依靠大型強子對撞機（LHC）發(fā)現(xiàn)了希格斯粒子，完成了標準粒子模型確認工作的最后一環(huán)，由此標準粒子模型預言的61種基本粒子已經全部被發(fā)現(xiàn)，將人類對基本粒子的認識又推進了一大步。我院科學家利用大亞灣中微子實驗裝置，發(fā)現(xiàn)了一種新的中微子振蕩模式，被認為是該領域最重要的突破之一。

在量子調控方面，鐵基高溫超導、多光子糾纏、量子反常霍爾效應、“天使粒子”馬約拉那費米子等一批關鍵性突破，為物質科學的發(fā)展展現(xiàn)出更廣闊的前景。量子通信和量子計算也成為當前的研究熱點。我院成功發(fā)射了世界首顆量子通信衛(wèi)星“墨子號”，牽頭建設的了世界上第一條量子密鑰通信保密干線“京滬干線”，為量子通信走向應用奠定了堅實基礎。最近，英國科學家又成功拍到了量子糾纏的圖像．

基礎前沿還包括很多重要的學科領域方向，隨著學科交叉融合不斷深化，邊界愈來愈模糊，不斷催生出新前沿、新技術、新方法，不僅進一步深化了人類對自然世界規(guī)律和本質的認識，而且也為推動技術和產業(yè)發(fā)展提供了重要的知識基礎和發(fā)展源泉。

以上我主要介紹了信息技術、生命與健康、基礎研究等當前社會關注度比較高的幾個重點領域的發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢。其他各學科領域也都呈現(xiàn)出群發(fā)性的突破態(tài)勢。

比如在能源領域，全球新一輪能源革命正在興起，在可再生能源、第四代核能、大規(guī)模儲能以及動力電池、智慧電網等方面，都取得了一批突破性進展，推動能源技術加速向綠色、低碳、安全、高效的方向轉型。

新材料領域正在向個性化、復合化和多功能化的方向發(fā)展，石墨烯、柔性顯示材料、仿生材料、超導材料、智能材料等層出不窮。

在先進制造領域，以智能感知、智能控制、自動化柔性化生產為特征的智能工廠大量涌現(xiàn)，3D、4D打印技術快速發(fā)展，個性化訂制、柔性化生產、制造業(yè)服務化等，成為新趨勢。

在深空深海深地探測方面，空天地海一體化觀測體系不斷完善，實現(xiàn)了空天海信息透徹感知、數(shù)據(jù)實時高效傳輸和充分共享；主要國家積極開展深空探測等重大航天工程，民營資本大量進入航天領域，在全球范圍內掀起新一輪空間探索熱潮；海洋領域的關注重點從近海走向深海大洋，更加重視海洋資源的保護和開發(fā)利用；地球深部探測不斷發(fā)展，使得地球更加透明，為新的資源能源來源開辟了一條新途徑。

這些領域科技發(fā)展的新進展、新趨勢，既為我們發(fā)揮后發(fā)優(yōu)勢、加快跨越發(fā)展提供了重要戰(zhàn)略機遇，也對我們提出了重大挑戰(zhàn)。特別是在人工智能、腦科學、量子計算、核聚變等領域，都有可能出現(xiàn)一些改變全球現(xiàn)有競爭格局的顛覆性技術，對經濟社會發(fā)展帶來全局性、決定性的影響。

在這些重點領域中，由于我國過去的基礎薄弱、起點低，與發(fā)達國家仍有不小差距。但經過多年的努力和追趕，在很多重點方向上我國已經趕上世界先進水平。我國科技事業(yè)進入到整體能力水平加速躍升的關鍵階段。

黨的十九大進一步明確了我國科技創(chuàng)新“三步走”戰(zhàn)略。當前國家正在研究制定中長期科技發(fā)展規(guī)劃綱要，將進一步明確我國未來一個時期科技創(chuàng)新發(fā)展的戰(zhàn)略方向、重大任務和重點舉措。我們要堅持走中國特色自主創(chuàng)新道路，充分發(fā)揮新型舉國體制優(yōu)勢，強化產學研合作和協(xié)同創(chuàng)新，強化高端引領、重點突破，加快提升自主創(chuàng)新能力，推動創(chuàng)新鏈從中低端向中高端躍升，實現(xiàn)內涵式發(fā)展、高質量發(fā)展，加快建成創(chuàng)新型國家和世界科技強國。