中鸭脖国取代美国成为世界上最大的高科技产品美国警惕

鸭脖上世纪末,美国国家研究委员会在其报告“利用科学技术促进美国经济的未来:国家和地区的优先事项”中预测 21 世纪创新将是 21 世纪的最大决定因素世纪,但当时的报告认为,中国无法成长为工业巨头。如今,中国迅速崛起成为世界制造工厂,甚至美国认为中国威胁到美国在某些技术领域的主导地位,这引起了美国的警惕。

日前,哈佛肯尼迪学院贝尔弗科学与国际事务中心发布的《伟大的科技竞争:21世纪的中美关系》报告中提到,中国已取代美国成为世界最大的高科技产品制造商。 2020年,中国生产了2.5亿台电脑、2500万辆汽车和15亿部智能手机。 “中国将在未来十年内超过美国,”报告称。报告分析评估了中美在人工智能、5G、量子计算、半导体、生物技术和绿色技术等六大领域的技术竞争,分析了过去20年中美在关键技术方面的进展情况。年。

一.人工智能

鸭脖未来十年,人工智能很可能成为对经济和安全影响最大的技术。在语音技术方面,中国语音识别公司科大讯飞(iFlytek)拥有7亿用户,是苹果Siri用户的两倍。在金融科技方面,三分之二的美国人使用信用卡,而 90% 的中国城市居民已经使用移动支付。

▪ 金融市场:

金融市场投资正向中国人工智能公司倾斜。六年前,全球20家最有价值的互联网公司中只有两家是中国公司,而现在有七家。 AI时代的“七巨头”位于美国和中国,分别是谷歌、亚马逊、Facebook、微软、百度、阿里巴巴、腾讯。

鸭脖▪ 研发:

中国在人工智能研发方面的投入持续飙升并赶超美国,研发成果不断积累。 2020年,中国人工智能研究成果总被引用量已超过美国,较2019年增长35%。在深度学习领域,中国专利发表量是美国的6倍。

在国际竞赛中,中国人工智能研究人员展现了非凡的实力。在斯坦福大学机器阅读理解国际挑战赛中,中国队经常名列前五。

鸭脖▪ 未来竞争趋势:

中国庞大的人口带来了强大的人才储备和数据储备,以及巨大的国内市场和更多的计算机专业学生。未来 5 年,中国将有更多的 STEM(科学、技术、工程、数学)毕业生,而美国的 AI 博士人数自 1990 年以来一直没有增加。

美国也有自己独特的优势。美国聚集了世界上最优秀的人才为它工作,未来还会吸引更多的人才来美国。如果未来的趋势是技术的实际应用,中国的优势会更大;但如果未来十年人工智能的进步来自算法和硬件的突破,那么优势就在美国。

二.5G

在电信领域,美国国防创新委员会曾表示,“中国有望在5G领域复制美国4G的成功”。如果成功,中国将拥有技术先发优势,拓展5G技术商用和军事应用的广阔前景。 5G 极大地提高了网络的速度和可靠性,并增加了可以连接的设备数量。高通预测,未来 5G 将在 15 年内为世界“带来印度规模的经济提升”,而中国将占据最大的一块蛋糕。

▪ 关键指标:

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截至 2020 年底,中国拥有全球 87% 的 5G 连接。各项关键指标表明,中国在未来5G发展中具有重大优势。

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▪ 电信设备供应市场:

根据Dell'Oro集团最新一季报,2021年第三季度全球电信设备供应商总收入约为1000亿元,前七大供应商占据全球80%的市场份额,即:华为 (29%)、爱立信 (15%)、诺基亚 (15%)、中兴 (11%)、思科 (6%)、三星 (3%) 和 Ciena (3%)。

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在5G设备领域,全球排名分别为:华为、爱立信、诺基亚、中兴和三星。 Dell'Oro报告显示,随着美国政府努力遏制华为的崛起并推动供应商多元化,中国以外的市场份额正在发生变化,华为的业绩与2020年相比处于劣势。爱立信、诺基亚和三星在2021年排名第三。本季度中国以外的前三大 5G 设备供应商。

▪ 未来竞争趋势

对于美国和中国来说,5G 基础设施将是新基建的重中之重。中国的 5G 网络建设将推动人工智能和物联网进一步进入日常生活,开辟智能工厂系统、智慧城市建设等 5G 前沿应用。

三.量子信息科学

传统的量子信息科学 (QIS) 由美国研究人员主导,包括三个子领域:量子计算、量子通信和量子传感。长期以来,QIS 一直被视为科学技术革命的潜在催化剂,它将推动更大规模计算、更快通信和更精确测量的发展,这可能导致创建更安全的通信线路并消除依赖天基定位系统。哈佛报告表明,在这些领域,美国正在被中国赶上甚至超越。

▪ 量子技术研发:

中国对量子技术的研究投入逐步增加,量子相关专利数量逐渐超过美国。 2014年,美国和中国的量子相关专利数量相近。 2018年,中国申请的专利数量是美国的两倍,占所有量子专利的52%。在量子计算软件专利数量方面,美国公司位居前三,中国哈尔滨工程大学位居前五;在硬件方面,美国占主导地位。

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美国和中国都有能力将科学技术快速转化为实践。

(1)量子计算:由于谷歌、IBM、英特尔、微软等私营企业的大力投资,美国长期以来在量子计算领域占据领先地位。2019年,谷歌发布53 超导比特量子计算机;一年后,也就是 2020 年 12 月,中国科学技术大学创造了光子量子计算机,但速度更快。

(2)量子通信与加密技术:中国的信息采集能力推动了量子通信的进步,美国在量子通信领域逐渐失去优势。2003年,美国研制出第一个量子密钥分发网络,中国于2016年发射了世界上第一颗支持量子通信的卫星中国能源研究会中智库,此后创造了创纪录的量子通信链路,还将建设一个综合量子通信网络。美国专家认为,量子技术将使中国政府和军事更安全的通信。

(3)Quantum Sensing:量子传感将影响军事应用,包括隐身技术和雷达干扰无效。在所有关于量子传感的出版物中,引用有:美国、欧洲、中国。但是,将这些出版物加起来近五年中国能源研究会中智库,中国量子传感论文单篇被引用次数排名第一。

▪量子领域的中美政策

2016年,中国提出在科技创新2030重大项目中部署量子通信和量子计算机。

2018 年 12 月,美国颁布了《国家量子倡议法案》,以促进量子技术特别是量子计算的发展。承诺五年内投资 12 亿美元用于量子信息系统,2020 年 2 月增加 8.6 亿美元,2021 年增加 4.92 亿美元。

▪ 未来竞争趋势

美国国家安全委员会的 Jason Matheny 说,美国在量子技术方面的优势很脆弱。在量子专业领域,美国没有绝对的垄断地位,美国需要与拥有更先进技术的战略盟友和伙伴合作,比如日本。

四. 半导体

近半个世纪以来,美国一直主导着半导体行业。由于国内投资不足和全球竞争加剧,美国在半导体制造业的份额已从 1990 年的 37% 下降到今天的 12%。美国在芯片设计和半导体制造方面的投资继续领先。

中国不断增长的内需带动了半导体产业市场的扩张,中国在半导体制造业的份额从 1990 年的不到 1% 上升到 15%,超过了美国。

▪ 中国发展现状

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在半导体制造领域,中国龙头企业中芯国际近十年稳居前五,2020年突破N+1 7nm工艺。

在芯片设计领域,华为海思在芯片研发上不断取得突破。 2020年将成为首家进入前十半导体企业的中国企业,取代高通成为中国最大的智能手机处理器供应商。美国出口管制对公司近期发展有一定的负面影响。

虽然中国85%的半导体需求仍依赖进口,但近年来的快速发展缩小了中国半导体产业与全球前沿技术的差距。

▪ 美国的发展现状

在半导体制造设备领域,美国占据55%的市场份额,中国仅占2%。

在芯片设计领域,美国占据了85%的市场份额。

作为全球半导体领先者,美国在前十大半导体公司中有7家美国公司。美国担心其研发资金受限于债务、半导体人才短缺以及来自中国市场的竞争,从长远来看将影响其半导体产业的发展。纵观美国历史上无可争议的芯片制造领导地位,如今美国设计的芯片只有 44% 在美国生产,英特尔和格芯在下一代芯片的竞争中也在走弱。尽管美国担心其在半导体领域的主导地位无法维持,但美国在半导体制造投入方面仍然很强大,并通过应用材料和 Lin Research 等公司控制了关键的供应链瓶颈。

▪ 未来竞争趋势

美国将在短期内保持行业领先地位。半导体的三个关键领域是半导体制造、芯片设计和半导体制造设备。中国在半导体制造和芯片设计领域取得了强劲的发展,未来十年半导体产业将快速增长。

美国对中国公司的制裁和出口管制将减缓中国半导体产业的发展,例如对华为的制裁和将中芯国际纳入实体清单。然而,巨大的中国市场让美国的做法只能是双输。中国市场占美国芯片总销售额的36%。完全切断中国对先进半导体的准入,也会影响美国的发展。

五.生物技术

生物技术包括基因组学、生物化学、分子生物学等。在这个领域中国能源研究会中智库,未来美国将是无可争议的领先者,但中国在这一技术领域与美国竞争激烈,中国具有优势在某些方面。

▪ 研究成果

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从 2007 年到 2017 年,中国的生物技术出版物每年增长 20%中国能源研究会中智库,仅次于美国。在CRISPR转基因作物和转基因植物领域,中国的研究产出已经超过美国。美国在发表论文总数上保持领先,但中美差距正在缩小。

▪ 生物制药和治疗学

在生物制药和治疗领域,中国正在迅速崛起,将实验室成果迅速转化为商业产品。中国在全球生物制药生产中的份额为 22%,仅次于美国。

在全球生物制药产能中,美国以35%位居第一,欧盟以25%紧随其后,中国以15%位居第三。中国生物制药的增长主要由仿制药和庞大的国内消费群体推动,但创新能力也在不断增强。中国生物的CAR-T细胞疗法全球领先。

▪ 未来竞争趋势

美国在生物科技领域仍处于领先地位,在创新方面遥遥领先,但中国在生物科技领域的投资规模和改革带来的增长将挑战美国在生物科技领域的霸权地位。

六.绿色能源

绿色能源将在 21 世纪快速发展。高盛数据显示,到2030年,全球对清洁能源的投资将达到16万亿美元。过去二十年来,美国一直是新绿色能源技术的主要投资者,但中国在制造和部署新技术方面处于领先地位。

▪ 供应链

中国在绿色科技供应链的几个关键环节占据主导地位,包括设备制造、原材料和储能。制造业的优势使中国成为全球最大的太阳能和风能生产国,太阳能和风能是美国的三倍。

中国是可再生能源设备的主要制造商,供应全球 70% 的太阳能电池板。在风力涡轮机生产领域,前十名制造商中有四家中国公司。中国控制着全球 40% 的市场,美国拥有 12%。

随着全球绿色转型向零排放能源转型,一些资源将成为新的关键要素。在太阳能电池板、电池等绿色技术所需的关键资源中,中国在生产上具有绝对优势,包括:化学锂(中国占全球产量的50%)、多晶硅(60%)、稀土金属(70%) )、天然石墨 (70%)、精炼钴 (80%) 和精炼稀土 (90%)。在海外市场,中国企业也在积极投资当地资源。美国严重依赖锂、钴和石墨的进口。

中国和欧盟在绿色氢能发展方面处于领先地位。

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▪ 未来竞争趋势

在可预见的未来,中国将成为该领域的全球领先者,发挥绿色能源供应链优势中国能源研究会中智库,引领绿色技术推广和部署。特别是在电动汽车领域,中国已成为全球最大的生产国和市场。 2020年中国电动汽车销量将达到130万辆(占全球的40%),而美国为30万辆。

美国有强大的突破性创新动力。美国在碳捕获与封存技术 (CSS) 方面具有优势,拥有全球一半以上的大型 CSS 设施,并且在研究产出方面位居榜首。

气候危机需要美国和中国这两个主要碳排放国共同应对。中国是美国、欧盟等国家最大的绿色能源技术生产国、用户国和出口国,与中国的合作至关重要。

中美技术竞争的宏观因素

报告认为,中美在科技领域的竞争,不仅表现在具体科技领域的领导力竞争,还体现在科技人才的吸引力上,科研生态系统的建设和效率,以及国家政策,将决定科技竞争的发展趋势。

在人才领域,美国一直受益于吸引世界各地的人才,但现在美国正在失去其在尖端科学人才方面的竞争优势。在研发领域,21世纪初,美国以2700亿美元(按现行购买力平价计算)的研发支出排名第一,欧盟以1800亿美元位居第二,中国为330亿美元,只有美国的 12%。 2020年,根据购买力评估调整后,美国以6400亿美元位居第一,中国将达到5800亿美元,是美国的90%。

现在,随着美国制造和工程继续外包,其研发能力受到限制,美国正在失去掌握和扩展新技术的能力,最终损害了其创新能力。不过,美国的优势还是很显着的,包括:更多的顶尖大学;更广泛的全球技术合作伙伴;对高技能移民更具吸引力;在航空、医学和纳米技术等新兴技术方面处于领先地位;并支持创新。

哈佛大学报告分析认为,中国具有政策优势,包括领导层和政府的重视,国家宏观目标的制定,如投资、人才计划、高科技园区等重点投资、以及政府对高新技术企业等促进科技创新的支持。发展优势明显。

中美科技竞赛中的博弈

过去几十年,美国在技术创新方面一直领先世界,并且在很多领域仍然保持着优势,但中国的崛起正在挑战美国的领导地位。为了在许多尖端技术领域保持领先,美国对中国采取了各种制裁和管控措施。

除了哈佛大学的分析报告,美中经济与安全审查委员会2021年11月的2020年年度报告也关注了中美在新兴技术领域的竞争方向,并提出加强对中国的技术控制,包括合成生物学、新型移动技术、云计算和数字货币等四个领域,这与哈佛大学提出的方向不谋而合。

委员会还提出:加强技术保护,防止数据和技术流入中国,限制中国企业在绿色技术领域的准入,限制中国5G在美运营,审查供应链以获得摆脱中国在某些供应关系中的依赖。

美国战略与国际研究中心在一份分析中美脱钩可能性的报告中建议,在人工智能和生物技术领域,中国应该得到加强,包括:终端用户管制、单边出口管制(包括视频同出口)、多边出口管制、投资审查等。

美国国际战略研究中心在另一份报告中表示,美国在关键技术的开发和转化方面不再具有绝对优势。因此,美国将在许多前沿科技领域加强技术联盟。例如:七国集团领导的全球人工智能伙伴关系(GPAI); 2020年9月美英签署的《美英人工智能研发合作宣言》; 2021年6月美欧发起的欧盟-美国贸易和技术委员会,促进人工智能和出口管制等方面的合作。

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