三、重要前沿技術領域的研究進展

（一）信息技術

2019年，全球信息技術水平穩步提升，5G技術在世界范圍逐步商用，人工智能加速推進，量子計算機研發取得里程碑式進展，超級計算機的運算能力邁向百億億次級。在技術不斷進步的同時，以大數據、云計算和人工智能為代表的信息技術與各行各業的融合也進一步深化，數字經濟規模持續擴張，傳統行業迎來升級迭代的新機遇。

1.重要趨勢

（1）信息技術產業規模逐步擴張，為經濟發展注入新動能。德勤發布《全球人工智能發展白皮書》并預測，2025年世界人工智能市場規模將超過 6 萬億美元，2017—2025年復合增長率達30%。畢馬威預測，5G技術在主要垂直行業的全球市場潛在價值可達4.3萬億美元。咨詢公司高德納（Gartner）發布報告稱，2020年全球云計算市場規模將達到4110億美元。咨詢公司Tractica預測，2030年全球量子計算市場的總營收額將達到91億美元。咨詢公司弗若斯特沙利文預測，2023年全球軍事網絡安全市場份額將達160億美元。

（2）各國將加快在網絡攻防系統中應用人工智能等先進技術。美國國防部制定網絡安全數據新框架，為人工智能網絡防御體系奠定基礎。美國國防信息系統局（Defense Information Systems Agency，DISA）尋求開發人工智能驅動的網絡防御系統，以抵御常規網絡攻擊。法國擬開發和部署智能化網絡攻擊武器，強化對網絡空間的保護。日本擬開發新型病毒軟件，以在遭到網絡攻擊時發起反擊。

（3）下一代超級計算機研發競爭激烈，超級計算機算力向百億億次級邁進。日本啟動研發新一代超級計算機“富岳”（Fugaku），“富岳”最早將于 2021年投入運行。美國阿貢國家實驗室（Argonne National Laboratory，ANL）、英特爾（Intel）和克雷公司（Cray）將共建下一代超級計算機“極光”，其浮點運算能力將達到每秒百億億次級。歐盟斥資8.4億歐元建造8臺超級計算機，這些超級計算機預計將于 2020年下半年開放使用。印度提出“國家超級計算機任務規劃”，擬投資 6.27億美元，在2022年前分階段建造60臺超級計算機。

（4）半導體芯片制造工藝趨近極限，芯片設計水平穩步提升。臺積電5納米制程工藝研發成功，擬于2020年正式量產，蘋果（Apple）、海思、高通（Qualcomm）等企業將率先采用。同時，臺積電2納米制程工藝開始研發，最早將在2024年投產。三星（Samsung）5納米極紫外線光刻工藝技術開發完成，并獲得高通5納米基帶芯片生產訂單。三星3納米芯片閘極全環工藝的技術路線圖也已發布，該芯片擬于2021年實現量產。ARM發布下一代架構設計方案，采用新架構的CPU、GPU和神經網絡芯片已經上市。

（5）各國政府強化對科技公司和數據平臺的管控，打擊網絡虛假信息和網絡恐怖主義。日本擬于2020年修改《電信企業法》，加強對蘋果、亞馬遜（Amazon）等海外科技巨頭的監管。美國國會將對谷歌、臉譜和推特展開調查，以防范 2020年選舉的潛在風險。美國政府問責局（Government Accountability Office，GAO）發布報告，建議國會效仿歐盟《通用數據保護條例》，制定《互聯網數據隱私法》。新加坡議會提交《在線虛假信息與操縱規避法案》，以打擊網絡虛假信息。法國、德國、新西蘭、日本和印度等18國政府機構和臉譜、亞馬遜、谷歌等8家科技公司簽署協議，共同打擊網絡恐怖主義。

（6）全球范圍的數字稅征收被提上日程。意大利政府于2020年1月正式推出數字稅政策，對海外大型科技公司征收數字稅，稅額為它們在意大利營業額的3%。奧地利政府從2020年1月起對谷歌、亞馬遜和臉譜等互聯網巨頭征收5%的數字廣告稅。捷克政府擬對全球互聯網巨頭征收 7%的數字稅，以增加國庫收入。新西蘭擬出臺新法律，以便對谷歌、臉譜和亞馬遜等互聯網巨頭的收入征稅。印度擬對谷歌等互聯網巨頭征收數字稅，稅率將會按照企業在印度運營的業務收入和用戶基數來計算。

2.重大進展

（1）5G成為全球主要經濟體博弈的焦點，競爭日益激烈。2019年，韓國、美國、瑞士、英國、意大利、西班牙、德國和中國等國的通信運營商陸續推出5G服務，拉開5G商用序幕，如愛立信（Ericsson）、華為、諾基亞（Nokia）、中興通訊在全球已分別獲得75筆、65筆、50筆和35筆5G商用訂單。據不完全統計，2019年全球已有109個國家和地區的328家運營商開始進行5G方面的投資，其中27個國家和地區的50家運營商已完成5G基礎設施的初步建設。此外，世界主要經濟體持續頒布5G扶持政策和規劃，如美國發布《美國無線通信領導力研發優先事項》《新興技術及其對非聯邦頻譜需求的預期影響》兩份5G技術報告，推動美國制定長期的國家頻譜戰略；歐盟發布《5G挑戰、部署進展及競爭格局》報告，為提高歐洲5G競爭力提出建議；日本將發展5G通信作為國家戰略，計劃對通信運營商給予優惠稅收待遇；韓國公布《5G應用戰略推進計劃》，通過減稅等措施刺激5G部署。

（2）量子技術獲得更多政策傾斜和資金支持，不斷取得新的突破。美、德、英、日等國大力推動量子技術研發，如美國國家科學基金會（National Science Foundation，NSF）發布“量子躍遷挑戰研究所”項目指南，擬投資9400萬美元用于推動量子信息科學與工程前沿研究；德國政府撥款6.5億歐元開展大型量子通信研究項目，以拓展德國及歐洲在量子通信技術領域獨立自主的能力；英國政府投資1.5億英鎊用于量子技術商業開發，最大限度地發揮英國在量子技術方面的潛力；日本發布《集成創新戰略2019》，提出日本未來在量子技術、生物技術等關鍵領域的發展目標和建議。量子技術突破性進展不斷出現，如美國IBM公司上線53比特量子計算機并進行商用，希望通過提供云計算服務和開源軟件，進一步拓展量子計算的科研和商業應用；加拿大多倫多大學（University of Toronto）研制出全光子量子中繼器的關鍵元件，該元件可用于遠距離光量子信息傳輸；澳大利亞新南威爾士大學（The University of New South Wales）成功測量硅雙量子比特操作的準確性，首次驗證了硅雙量子比特邏輯運算的保真度。谷歌在《自然》期刊發表文章，宣稱其量子計算機在完成特定計算任務時，只需要200秒即可完成全球最強大的“頂點”超級計算機耗時1萬年完成的計算。

（3）人工智能發展加速，在各領域的應用持續深化。世界主要經濟體不斷強化人工智能戰略布局，如美國總統特朗普簽署“維護美國人工智能領導力”行政令，將人工智能研究和開發作為優先事項；俄羅斯總統普京批準《2030年前俄羅斯國家人工智能發展戰略》，推動人工智能領域科學研究的發展；歐洲人工智能項目正式啟動，打造以人為中心的人工智能開放協作平臺；丹麥政府發布《人工智能國家戰略》，確定人工智能未來發展愿景；荷蘭政府制定《國家人工智能戰略》草案，將發展人工智能作為國家優先事項；日本文部科學省（Ministry of Education，Culture，Sports，Science and Technology，MEXT）擬與全國的大學共同制定新的人才培養課程，以培養能夠熟練運用人工智能技術的人才；韓國政府發布《推動數據、人工智能、氫經濟發展規劃》，加大對數據及人工智能產業的投資力度；新加坡發布為期11年的國家人工智能戰略，在交通物流、智慧城市等領域推動人工智能技術的應用。人工智能與產業結合引領新變革，如美國DeepMind公司將人工智能應用于風力發電，可提前36個小時預測發電狀況；美國麻省理工學院（Massachusetts Institute of Technology）開發出自動學習診斷聲帶疾病的系統，推進人工智能在醫療診斷領域的應用；英偉達公司（NVIDIA）與沃爾沃集團簽署協議，聯合開發適用于自動駕駛卡車的人工智能平臺。

（4）網絡安全形勢依然嚴峻，各國持續強化網絡安全防御能力。網絡安全漏洞等威脅加劇，如英特爾芯片爆出嚴重安全漏洞，幾乎影響英特爾 2011年以后推出的所有處理器；德國柏林工業大學發現可被用于竊取數據的5G網絡漏洞；新加坡、德國和英國研究人員發現藍牙連接存在安全漏洞，可導致用戶通信被監視。公共基礎設施和政府機構成為網絡攻擊的重點目標，如美國路易斯安那州教育系統遭受嚴重惡意軟件攻擊；西班牙巴斯克自治區、赫雷斯市等多個政府辦公系統遭遇勒索病毒攻擊；委內瑞拉電力系統遭到網絡攻擊，導致全國大范圍停電；格魯吉亞網絡供應商遭遇網絡攻擊，包括總統府、法院和報社網站在內的15000余個網站受到影響。各國積極提升國家層面網絡安全防護水平，如美國總統特朗普簽署“網絡安全人才隊伍建設”行政令，強化美國網絡安全人才隊伍建設。俄羅斯總統普京簽署法令，擬建立可獨立運行、不受國外網絡限制的“俄羅斯自主互聯網”（俄政府于2019年12月23 日宣布俄羅斯國家互聯網基礎設施斷網測試取得成功）；日本防衛省對陸海空自衛隊網絡防衛人才進行統一培養，并擴大網絡防衛隊規模。網絡攻防手段向智能攻防轉變，如美國雷神公司（Raytheon）研發出網絡異常檢測系統，以實時監測網絡攻擊和異常行為；美國普林斯頓大學（Princeton University）開發出新型防御算法，以抵御物聯網攻擊，防止電力網絡被破壞；以色列本—古里安大學（Ben-Gurion University of the Negev）開發出惡意軟件，該軟件可利用人工智能技術控制USB鍵盤的輸入。

（二）生物技術

2019年，生命科學技術研究和生物技術持續取得突破。基因編輯、合成生物學等前沿顛覆性技術發展成熟催生出的基因治療、生物材料、生物存儲等產業日益興起，助推生物經濟規模持續擴大，引發世界主要經濟體的高度關注。基因編輯倫理問題得到重視。前沿生物技術治理框架被提上議程。同時，生物傳統安全威脅和非傳統安全威脅仍然突出。世界主要經濟體繼續深化生物安全布局，推動生物安全防御體系的建立健全，以有效提升其應對和治理能力。

1.重要趨勢

（1）世界主要經濟體強化生物經濟布局，推動經濟社會綠色可持續發展。隨著生命科學基礎研究的不斷突破和生物技術的創新發展，生物經濟對于激發國家經濟活力的作用愈加凸顯，成為世界主要經濟體競相爭奪的科技高地。美國舉辦首屆“美國生物經濟峰會”，進一步確立生物經濟在國民經濟中的重要地位，強調在國家關鍵研發預算中應優先考慮生物經濟，并討論了美國生物經濟的領導力、挑戰和機遇；發布《生物經濟計劃：實施框架》，重點部署生物質資源利用技術的研發，以生產生物基產品、生物燃料和生物能源。歐盟發布《面向生物經濟的歐洲化學工業路線圖》，推動2030年前將生物基產品或可再生原料的份額增加到化學工業有機化學原料總量的25%。意大利發布《意大利的生物經濟：為了可持續意大利的新生物經濟戰略》，以整合主要生物經濟部門，建立系統的生態經濟體系。加拿大發布首個國家生物經濟戰略——《加拿大生物經濟戰略——利用優勢實現可持續性未來》，以促進生物質及其殘余物的高值化利用，同時減少碳排放。

（2）全球生物安全形勢復雜，多國加強生物防御體系建設。2019年，以新冠肺炎、埃博拉、非洲豬瘟、草地貪夜蛾等為代表的重大新發突發傳染病、動物疫情和植物病蟲害等傳統生物威脅不斷加劇，同時生物DIY、網絡生物安全等非傳統生物安全風險也日益突出，促使各國著力加強生物防御體系建設。美國、英國在2018年發布國家級生物安全戰略的基礎上，2019年又分別配套發布了美國《全球衛生安全戰略》《2019—2022 國家衛生安全戰略》、英國《傳染病戰略 2020—2025》等。同時，多國啟動生物安全領域基礎科學研究，強化生物安全科技支撐。例如，美國衛生與公眾服務部（United States Department of Health and Human Services，HHS）、DARPA、IARPA 等多個政府機構啟動“預防新興致病威脅”“尋找工程相關指標”“基因編輯用于檢測”等項目，并積極部署預防流感、天花、炭疽、埃博拉、馬爾堡等病毒感染的疫苗研發和儲備工作。

（3）人類基因組編輯國際治理框架或將出臺。隨著基因編輯技術濫用事件發生及研究人員公開宣布將開展人類生殖系基因編輯臨床試驗，人類基因組編輯的國際治理迫在眉睫。世界衛生組織已成立人類基因組編輯監管標準咨詢委員會，并將進一步推進全球人類基因組編輯注冊計劃。英國、美國已牽頭建立旨在制定人類生殖系基因組編輯臨床應用標準的國際委員會，擬于 2020年年底發布報告。美國將加大對人類體細胞基因編輯研究的政策、資金支持，加快細胞和基因療法的研發及上市。

2.重大進展

（1）基因編輯的精準性進一步提升，應用潛力不斷增強。2019年4月，美國密歇根大學（The University of Michigan）和美國康奈爾大學（Cornell University）的兩位華人科學家開發出 CRISPR/Cas3 基因編輯系統，該基因編輯系統可在人胚胎干細胞中實現大片段的基因敲除，編輯效率達13%～60%。2019年6月，美國哥倫比亞大學（Columbia University）科學家開發出新型基因編輯系統 INTEGRATE，INTEGRATE能夠將DNA序列準確插入基因組而無須切割DNA。2019年8月，美國索爾克研究所（Salk Institute for Biological Studies）開發出新型基因編輯技術SATI，SATI 能夠使早衰小鼠壽命提高 45%。2019年9月，美國斯坦福大學（Stanford University）開發出CRISPR多功能成像方法CRISPR LiveFISH，可實時觀測活細胞中基因組編輯的動態變化。2019年10月，美國博德研究所（Broad Institute）研發出超精確基因編輯工具Prime Editor，該工具不依賴DNA模版即可實現單堿基自由轉換和多堿基增刪，有望修正89%的已知致病性人類遺傳突變。

（2）生命圖譜繪制范圍日益擴大，精準度不斷提升。生命圖譜繪制正逐漸從分子圖譜擴展到細胞圖譜，為人們多層次理解生命系統、認識和治療疾病提供支持，有望推動精準醫療、類腦智能等領域技術的發展。2019年8月，美國科學家對果蠅完整大腦進行了納米級成像，之后利用谷歌云TPU重建了高達40萬億像素的果蠅完整大腦圖像。2019年10月，美國啟動“人類生物分子圖譜計劃”，擬在細胞分辨率水平上繪制人體圖譜；中國和歐洲多國科學家計劃在未來3～5年對100萬份來自腸道、口腔、皮膚、生殖道等器官的微生物組樣品進行測序分析，構建全球最大人體微生物組數據庫，以繪制多個群體的微生物圖譜。2019年11月，德國科學家重建了小鼠大腦皮層神經網絡，揭示了迄今最大的哺乳動物神經連接組。此外，德、法、英、美等國科學家也在 2019年分別繪制出更加完整的人類肝細胞圖譜、腎細胞圖譜、秀麗隱桿線蟲神經圖譜。

（3）合成生物學的進步推動生物分子成為數據存儲的優質載體，以DNA存儲為代表的生物存儲與計算技術取得系列突破。2019年3月，微軟（Microsoft Corporation）與美國華盛頓大學（University of Washington）的科學家實現了數據信息0和1與堿基信息A、T、C、G的全自動互轉和識別，推動DNA存儲再進一步。2019年5月，美國哈佛大學（Harvard University）的科學家開發出一種利用易獲得、低能耗、可超長時間保存的寡肽分子存儲數據的新方法，該方法能夠實現數據恢復準確率超過99%。2019年7月，美國布朗大學（Brown University）的科學家成功將數字圖像存儲在含有糖、氨基酸和其他類型小分子的液體混合物整列中，并能夠在其中實現檢索功能。2019年8月，美國麻省理工學院的科學家利用CRISPR創建了“DOMINO”系統，該系統可在細菌和真核細胞中創建用于邏輯計算和存儲的電路。

（三）能源技術

2019年，全球油氣供應安全風險大幅增加，能源轉型趨勢越發明顯。可再生能源尤其是光伏、海上風電產業發展迅猛，市場前景巨大。全球核能合作進一步加強，美國、俄羅斯、日本、英國加速推進先進核技術的商業化應用。新能源汽車產業鏈逐漸成熟，氫能及燃料電池熱度不減，產業化應用持續推進。

1.重要趨勢

（1）全球油氣供應安全風險大幅增加。全球尤其是中東地區能源地緣政治沖突加劇，大大增加了油氣供應的安全風險。2019年4月，美國宣布終止對伊朗石油進口的制裁豁免，重啟對伊朗原油出口的限制。2019年7月，英國在直布羅陀海域扣押了伊朗油輪，隨后，伊朗在霍爾木茲海峽查扣一艘英國油輪。2019年9月，沙特阿美旗下的兩處重要石油設施遭無人機襲擊，原油產量一度銳減 570 萬桶/日，引發了全球油價短期跳漲。此外，卡塔爾退出石油輸出國組織“歐佩克”（Organization of the Petroleum Exporting Countries，OPEC）、敘利亞局勢震蕩也在一定程度上影響全球的油氣供應安全。

（2）全球能源轉型趨勢延續。德國將逐漸停止以煤炭作為電力來源，并將在2030年將可再生能源的發電比重從現在的38%提升至65%。法國能源部表示，到2030年，法國要將可再生能源在法國能源結構中的比重提高到40%左右。韓國產業通商資源部公布《第三次能源基本計劃》草案，提出力爭到 2040年將可再生能源占比提高到30%～35%，大幅降低煤炭發電比重。波蘭公布《2040年能源政策》草案，擬大幅增加核電和可再生能源在能源結構中的比例，不斷降低對煤炭的依賴。

（3）可再生能源市場前景巨大。國際能源署（International Energy Agency，IEA）發布《可再生能源2019：分析和預測至2024年》報告稱，2019—2024年，全球可再生能源裝機將增加 50%。美國能源信息署（Energy Information Administration，EIA）發布的《2019年度能源展望》報告稱，未來30年，可再生能源（風力、太陽能、水力）發電量將從2018年的5000億千瓦·時增加到2050年的1.5萬億千瓦·時。歐洲風能協會發布《我們的能源，我們的未來》報告稱，歐盟現在的海上風電裝機容量是20吉瓦，到2050年歐盟海上風電裝機容量要達到230～450吉瓦，比現有容量增長10倍以上。英國發布的《海上風電產業戰略規劃》提出，英國將在2030年前將海上風電裝機容量提高到3000萬千瓦，將海上風力發電量提高到總發電量的30%。

（4）先進核技術商業化應用加速。根據美國麻省理工學院報告，先進、非常規的核反應堆將在 2030年顛覆當前的核能行業。美國首座小型反應堆紐斯凱爾小堆將于2020年9月完成核管會的設計認證，并將于2026年下半年投入運行。俄羅斯首座浮動式核電廠“羅蒙諾索夫院士”號將于 2020年開始全面運行。英國投資兩億英鎊建造全球首個商用核聚變發電廠，并擬于 2040年實現核聚變能源生產的商業化。加拿大加速推進小型模塊堆的研發應用，并計劃于2026年前在喬克河（Chalk River）建成首座小堆。

2.重大進展

（1）海上風電產業發展迅猛。美國能源部（Department of Energy，DOE）宣布撥款2800萬美元，用于推廣全國范圍的陸上、海上及分布式風電領域的風能發展。英國發布新的產業規劃，提出要大規模擴大海上風電裝機容量。法國擬在諾曼底海域建造一個裝機容量為1吉瓦的海上風電場，以擴大海上風電的發電量。日本東京電力公司與丹麥能源公司?rsted發布聯合聲明，將共同開發日本及其海外的海上風電市場。全球風能理事會和世界銀行集團宣布合作計劃，將共同開發新興市場的新型海上風電。

（2）全球核能合作進一步加強。美國和印度發表聯合聲明，承諾加強雙邊安全與民用核能合作，內容包括在印度興建6座核電站。美國和加拿大核監管機構簽署首個合作備忘錄，以增加兩國在小堆和先進核反應堆上的長期合作。俄羅斯國家原子能集團公司（Rosatom）及其子公司與古巴、埃及等國簽署一系列核能發展相關協議。俄羅斯國家原子能公司與韓國科學技術信息通信部就加強核能研發合作、共同進行核電池研發達成協議。英國核設施退役管理局和加拿大原子能有限公司簽署一項為期5年的延長協議，雙方將在放射性廢物管理、退役和環境恢復等核設施退役項目上進一步合作。法國和日本簽署快中子堆開發合作協議，旨在針對快中子堆技術進行深入研發合作。

（3）動力電池梯次利用商業化加速。德國大眾集團推出一款新型移動充電站，其內部電能存儲單元由二次回收的電動車動力電池組成，已在德國率先投放使用。日本本田汽車公司與美國電力公司（American Electric Power，AEP）展開合作，共同開發一個能夠將廢舊電動汽車電池集成至AEP電網中的新商業模式。北汽鵬龍、北汽新能源等企業合伙在河北省黃驊市實施了北汽鵬龍動力電池梯次利用及資源化項目。

（四）新材料技術

2019年，世界科技大國持續布局新材料研發應用，加速推進前沿信息、先進制造、新能源和生物醫療等產業的原創性突破，以搶占未來競爭制高點。以量子材料、超導材料、石墨烯和水凝膠為代表的前沿新材料不斷涌現，加速引領信息、能源、生物和航空航天等產業顛覆性發展。新材料已成為大國科技角逐的重點，新材料引發的貿易摩擦也愈演愈烈。

1.重要趨勢

（1）科技強國積極推進信息技術在新材料研發中的應用。2019年，美國、德國和日本紛紛推出資助項目，以深化信息技術與新材料技術的融合。美國能源部接連推出“材料計算設計”“量子信息科學中的材料和化學研究”“用于化學與材料學的數據科學”等多項資助計劃，加速計算設計、量子計算和人工智能技術在新材料研究中的應用。德國聯邦教育與研究部（Ministry of Education and Research，BMBF）推出“材料數字化平臺”項目，聚集弗朗霍夫學會（Fraunhofer-Gesellschaft）、亥姆霍茲聯合會（Helmholtz）、萊布尼茨學會（Leibniz-Gemeinschaft）和馬克斯·普朗克研究所（Max Planck Institute）等頂尖機構，共同推動新料研究的數字化。日本科學技術振興機構推出由政府、學術界和企業界共同參與的“材料集成項目”，加速推動新材料技術與信息技術相融合。

（2）新材料成為大國之間貿易摩擦、科技競爭的關鍵領域。由于新材料在技術和產業變革中具有支撐性作用，美國開始警惕中國在新材料領域展現出的實力。2019年6月，美中經濟安全審查委員會舉行“中國對人工智能、新材料和新能源的追求”聽證會，邀請美國復合材料制造商協會、美國國家石墨烯協會和美國卡內基梅隆大學（Carnegie Mellon University）等機構發布證詞，評價中國前沿技術發展對美國經濟地位和國家安全的影響。此外，新材料在國際貿易摩擦中開始扮演“撒手锏”角色。例如，2019年7月，日本經濟產業省發布《關于對大韓民國出口管制運作的審查》文件，宣布對出口韓國的氟聚酰亞胺、光刻膠和氟化氫3種原材料實行出口限制，直接導致三星、LG、SK海力士（SK Hynix）3家科技巨頭受到影響。

（3）新材料在科技發展中的顛覆性、引領性作用更加顯著。英國利物浦大學（University of Liverpool）、加拿大麥克馬斯特大學（McMaster University）等機構的科學家組成國際科研團隊，發現金屬氧化物 TbInO₃展現出量子自旋液態，有望促進量子計算等領域發展。美、德兩國科學家采用金剛石壓腔對鑭樣品進行擠壓，成功在 170 吉帕的高壓下制備出氫化鑭化合物 LaH₁₀，新材料在零下 23 攝氏度以下具有零電阻、同位素效應等超導材料特征，離室溫超導目標更進一步。英國牛津大學（University of Oxford）與瑞士蘇黎世IBM公司的科學家合作，成功合成出僅由sp雜化碳原子形成的C₁₈碳環，該C₁₈碳環有望進一步用于制備分子尺度晶體管。

2.重大進展

（1）元器件小型化技術發展快速，有望極大降低計算所需能耗。2019年8月，美國加利福尼亞大學（以下簡稱“加州大學”）圣地亞哥分校（University of California，San Diego）的研究人員開發出僅有3個原子層厚度的波導，新型波導由懸浮在硅框架上的二硫化鎢單層晶體組成，其厚度約為6埃，比集成光子電路中的片上光波導薄500倍，該技術有望將現有光學器件尺寸縮小幾個數量級。2019年11月，美國密歇根大學的研究人員在硅芯片上直接堆疊第二層晶體管，開發出可在高工作電壓下運行的三維晶體管陣列，該技術有助于開發更緊湊、具有更多功能的芯片，并有望打破摩爾定律。

（2）鋰離子電池安全性和能量密度顯著提升，有望帶來汽車和消費電子產業的新變革。2019年6月，美國卡內基梅隆大學的研究人員開發出一種容量更高、更安全的半液態鋰金屬陽極，其壽命和能量密度均顯著高于傳統鋰電池陽極。2019年8月，美國斯坦福大學和SLAC國家加速器實驗室的科學家合作發明出一種新型涂層，該涂層可顯著延長電池壽命，并可通過形成一個分子網絡來阻止析鋰，該技術可以使輕量金屬鋰電池更安全持久。

（3）生物 3D 打印技術獲得突破性進展。2019年5月，美國萊斯大學（Rice University）與華盛頓大學的研究團隊突破3D打印器官的障礙，創造出一個由水凝膠3D打印而成的肺氣囊模型，該模型具有與人體血管和氣管結構相同的網絡結構，能夠像肺部一樣朝周圍的血管輸送氧氣，完成“呼吸”過程。2019年10月，奧地利維也納工業大學（Vienna University of Technology）的研究人員采用分辨率極高的雙光子聚合技術，在細胞友好型的“生物墨水”中制備高精度的超精細結構，從而可以精準地控制組織的生長行為，為細胞適應環境提供了更多可能性，該技術有望應用于疾病傳播和干細胞等領域研究。

（五）智能制造技術

隨著新一輪科技革命和產業變革不斷深入，制造業呈現出數字化、網絡化、智能化發展趨勢，特別是作為重要方向的智能制造，正在不斷發展新技術，催生新業態。同時，人工智能與制造業深度融合，5G賦能制造業發展，機器人、3D 打印技術不斷推陳出新，推動制造業高質量發展邁上新臺階。

1.重要趨勢

（1）人工智能技術應用不斷深化，加速向制造業滲透融合。在大量的數據、更好的算法和更強的算力的共同推動下，人工智能應用已在眾多行業落地，并帶來了實際價值。“人工智能+制造”在自動化、數字化、網絡化基礎上實現智能化。中國機器人智能物流公司Geek+，將人工智能和機器人技術賦能物流倉儲行業，開發出基于“極智云腦”的柔性無人倉整體解決方案，該解決方案能夠優化揀選、搬運、分揀等倉儲物流環節，提高倉庫效率，降低人工成本及勞動強度。德國卡爾斯魯厄技術學院（Karlsruhe University of Applied Sciences）正在開發一種基于人工智能的敏捷生產系統，該系統采用特殊的學習算法，可充分利用人工智能和已有技術知識進行自主學習，動態響應制造需求并確定最佳解決方案。美國工業設計軟件巨頭歐特克（Autodesk）推出創新軟件平臺Fusion360和3D打印軟件Netfabb，Fusion360和Netfabb集成了人工智能和機器學習模塊，能夠理解設計師的需求并掌握造型、結構、材料和加工制造等數字化設計生產要素的性能參數，可根據設計師設置的期望尺寸、重量及材料等約束條件自主設計出成百上千種可選方案。

（2）工業互聯網布局推進，引領信息化與傳統領域走向深度融合。工業互聯網是新一代信息技術與制造業深度融合形成的新興業態和應用模式，是連接工業全系統、全產業鏈、全價值鏈，支撐工業智能化發展的關鍵基礎設施，是互聯網從消費領域向生產領域、從虛擬經濟向實體經濟拓展的核心載體。2019年，微軟和寶馬集團（Bayerische Motoren Werke，BMW）合作推出開放式制造平臺，旨在通過創建開放的技術框架解決復雜的專有系統造成的數據孤島問題，從而縮短生產時間，提高生產效率，不斷刺激行業創新并加快發展工業物聯網。ABB集團擴大與惠普在工業互聯網領域的合作，ABB 集團的Ability Smart Sensor技術將與惠普的Aruba WiFi和支持藍牙的接入點相集成，為大型工業客戶提供可擴展的連接，幫助工業制造商利用數據分析做出更好的設備決策，以提高生產效率并降低維護成本。

（3）5G賦能智能制造、與工業融合成為重要趨勢。作為新一代無線通信技術，5G 技術將為智能制造生產系統提供多樣化和高質量的通信保障，促進各個環節海量信息的融合、貫通，將引發一系列融合創新的應用與變革，為制造業轉型升級帶來歷史性的發展機遇。荷蘭皇家電信KPN和華為聯手在荷蘭殼牌（Royal Dutch）鹿特丹港的煉油廠設置了3個站點，以便工作人員利用5G網絡遙控小型工業機器人對石油和天然氣線路進行巡檢，提升工作效率。英國在博世集團（Bosch Group）的伍斯特工廠開啟首次5G工廠試驗，旨在利用5G技術提高產量，并通過物聯網傳感器和數據分析確定潛在故障，提前制定預防性維護措施。海爾、中國移動和華為聯合推出全球首個智能+5G互聯工廠。

2.重大進展

（1）智能工廠建設持續推進，幫助制造企業智能轉型。智能工廠是未來制造業發展的必然趨勢。2019年，全球范圍內智能工廠建設步伐加快。普惠（Pratt&Whitney Group）啟動互聯工廠試點項目，該項目將構建數字化環境，使整個運營過程實現端到端的可視化，優化物料流轉、提高設備利用率，進而提高生產力，快速、低成本地向客戶交付高質量產品。韓國政府計劃到 2030年建設 2000 家“人工智能工廠”，通過智能工廠收集數據，建立數據中心，支持基于人工智能的服務，并促進關鍵軟件、機器人、傳感器和設備等智能制造設施的發展。俄羅斯聯合發動機制造集團旗下的土星公司啟動“智慧工廠”戰略，旨在推動數字化技術向產品研發、批量生產及使用維護等全生命周期滲透。

（2）機器人技術迭代加快，落地應用深入各行業。2019年，美國波士頓動力公司大幅提升其人型機器人Atlas的性能，該機器人可完成倒立、翻滾、360度水平跳轉等復雜體操動作，且能夠在狹窄、崎嶇的地形中實現自主導航，有望在災難救援中發揮重要作用。2019年6月，以色列通用機器人公司（General Robotics）推出了一種名為“DOGO”的武裝機器人，該武裝機器人可用于支援特種部隊和安全人員開展室內作戰。2019年8月，英國布里斯托大學（University of Bristol）的研究人員將計算機嵌入軟體機器人，使軟體機器人具備自我決策能力。該軟體機器人具備極強的自主性和環境適應性，將在環境監測、污染清理及藥物輸送等領域具備應用前景。2019年10月，美國國家航空航天局（National Aeronautics and Space Administration，NASA）和美國麻省理工學院聯合研發出一種鉸鏈臂形式的小型組裝機器人BILL-E，該機器人能夠夾取三維組件進行放置，并使各部分相接，快速構建大型結構，也可對現有結構進行修復與更換，未來或將在空間站和月球基地建設中發揮重要作用。2019年9月，英國SDM公司推出一款工作級電驅動水下機器人（ROV），該機器人可下潛至6000米的海底，整機功率高達400千瓦，是目前世界范圍內下潛最深、功率最大的作業級電驅動 ROV，可用于海底油氣工程、海洋科考、海上救援打撈、水下鉆井等多個領域。

（3）3D打印技術與設備創新不斷，在各領域應用持續深入。2019年11月，美國哈佛大學工程與應用科學院開發出一種多材料、多噴頭的3D打印技術，該技術可實現單個噴嘴對材料的體素級控制，該打印技術最多可支持軟硬度不同的8種材料同步打印，極大拓展了3D打印制造復雜功能結構的能力。2019年10月，美國西北大學（Northwestern University）的科學家開發出一種新型SLA 3D打印機——HARP（High-Area Rapid Printing），該打印機每小時可打印約0.5米長的材料，打印速度是傳統 SLA 設備的 100 倍。該打印機使用堅硬或具備彈性的材料，制造出的零件具備高分辨率，可應用于汽車、飛機、牙科等領域。2019年12月，澳大利亞海軍搭載了SPEE3D公司生產的WarpSPEE 3D打印機，該機器能夠生產直徑為1000毫米、長為700毫米的金屬部件，將有助于提升艦上維修保障能力。2019年5月，美國萊斯大學和美國華盛頓大學的研究人員開發出一種新生物打印技術，該技術可在幾分鐘內構建出具有復雜結構的柔軟、水基性的血管網絡，該血管網絡具有足夠的硬度，不會因為血液流動而破裂，且能夠為細胞輸送養分，有助于細胞存活。該技術有望為器官移植格局帶來革命性突破。

（六）航天技術

2019年，世界航天裝備研發穩步發展，諸多重點項目實現重大技術突破或達到重要節點。美國、俄羅斯、日本、印度、歐盟等世界主要經濟體的發展引人注目。美國全面開展軍事航天能力建設。俄羅斯大力推進航天裝備現代化建設。歐盟、日本、印度等為爭奪未來航天戰略優勢，也加速發展符合自身需求的航天裝備。

1.重要趨勢

（1）太空成為全球戰略競爭新疆域。美國頒布“4號航天指令”，重啟太空司令部，并正式組建天軍，以確保美國對太空的控制。美國擬研發天基激光攔截器，并建設“天基傳感器層”，以提升對來襲導彈的探測、跟蹤及摧毀能力。美國繼續開展“太空旗幟”“施里弗”太空演習，錘煉太空實戰能力。俄羅斯總統普京要求深化太空領域工作，完善管理模式，強化太空競爭優勢，謀求太空領域領先地位。法國成立太空司令部，發布新版《太空防御戰略》，并將研發反衛星激光武器，以提升太空防御能力。印度成功完成反衛星武器試驗，成為全球第四個掌握反衛星技術的國家。印度組建了國防太空署（Defense Space Agency）和國防太空研究機構，并完成首次太空軍事演習，對太空作戰必備能力開展評估。日本擬設立“宇宙作戰隊”，以提升太空感知能力。此外，北約宣布將太空列為“第五戰場”，并計劃發展太空防御能力。

（2）主要航天國家強化太空領域合作，以應對太空威脅。美國將向盟國開放太空態勢感知數據庫，并對盟國感知數據進行整合，提升對太空軌道進行監測的能力。美國與波蘭、芬蘭、日本深化太空合作，進一步提升太空態勢感知能力。美、英等七國聯合發布的《太空行動聯合聲明》指出，各國已認識到太空領域的重要戰略意義，將加強太空領域的軍事合作，共同應對太空威脅。日本、印度開展第一次太空對話，并表示將在全球導航衛星系統、太空態勢感知、太空安全和太空產業等領域進行合作。

（3）深空探索有序開展，多國啟動月球探測計劃。美國為NASA追加16億美元預算，以加速推進重返月球任務進程。為此，NASA公布“阿爾忒彌斯”（Artemis）計劃細節，推進“航天發射系統”（Space Launch System，SLS）、“獵戶座飛船”（Orion）、“門廊”（Gateway）等項目的登月設備的測試和研制進度。同時，加拿大、日本及澳大利亞相繼加入美國的“門廊”項目和重返月球任務，為美國載人登月提供支持。俄羅斯啟動探月項目設計工作，旨在為載人月球任務設計新型運輸系統。中國“嫦娥四號”月球探測器成功在月背著陸，中國成為全球第一個實現月背軟著陸和完成月背與地球中繼通信的國家，“玉兔二號”月球車成為世界上在月工作時間最長的月球車。印度成功發射“月船 2 號”月球著陸器，首次嘗試月面軟著陸，但因技術問題，著陸器在下降過程中與地面失聯，導致任務失敗。以色列成功發射“創世紀”號月球探測器，但探測器在降落月球表面前出現一系列故障，最終墜毀。

2.重大進展

（1）商業低軌衛星星座部署加速，為天基通信網絡建設奠定基礎。美國銥通信公司（Iridium Communications）的“下一代銥”星座完成部署，成為全球首個完成組網的低軌通信星座，將提供低軌互聯網通信服務。美國太空探索技術公司（SpaceX）成功發射120顆“星鏈”（Star Link）試驗衛星，穩步推進“星鏈”星座初期組網進程。亞馬遜擬組建由 3236 顆衛星組網的寬帶互聯網星座，該寬帶互聯網星座將為全球未普及互聯網的社區提供低寬帶服務。英國一網公司（OneWeb）成功發射6顆互聯網衛星，開啟低軌互聯網星座部署工作。加拿大電信衛星公司（Telesat）公布低軌衛星星座建設方案，將建設由300顆衛星組網的低軌衛星星座。

（2）主要航天國家升級完善定位導航與授時系統。美國國防部出臺《定位導航授時體系戰略》，強化定位、導航、授時體系建設，以保障美軍全域作戰優勢。美國成功發射第二顆第三代“全球定位系統”（Global Positioning System-3，GPS-3）衛星，并在軌開展校驗測試。同時，美國空軍宣布，GPS-3應急運行系統與首顆GPS-3衛星成功建立連接。俄羅斯成功發射1顆“格洛納斯”（GLONASS）M型導航衛星，使“格洛納斯”系統在軌衛星數量達 27 顆。按照新“格洛納斯”聯邦專項計劃2021—2030年的構想，俄羅斯擬于2021年后為“格洛納斯”系統星座補充重量在500千克以下的迷你型衛星。

（3）美、俄繼續提升導彈預警探測能力。美國空軍完成對“天基紅外系統”（Space-Based Infrared System，SBIRS）地球同步軌道4號衛星的驗收試驗，使“天基紅外系統”實現全球覆蓋。美國“天基殺傷評估”（Spacebased Kill Assessment，SKA）系統的全部傳感器載荷完成入軌部署，并參與了美軍地基攔截彈齊射攔截洲際導彈試驗。俄羅斯發射“苔原”（Tundra）系列下一代預警衛星的第 3 顆衛星，計劃2020年完成6顆衛星組網。

（七）航空技術

2019年，世界主要國家繼續探索航空戰略和新概念航空作戰平臺，加速創新技術研發，持續推動航空裝備的更新換代與能力提升。美國響應大國競爭戰略，大力推進新作戰概念的技術驗證和下一代裝備研發。俄羅斯為應對以美國為首的北約日益強化的戰略擠壓，發展有針對性的“非對稱”威懾打擊能力，推進裝備現代化進程。歐洲國家為應對俄羅斯的壓力，積極研發下一代航空裝備，以打造獨立的攻防作戰體系。

1.重要趨勢

（1）美國發布多份戰略文件，加強軍用航空科技謀劃。美國空軍發布《2030年科技戰略》，提出發展并形成戰略轉型能力、改革領導和管理科技的方式、優化拓展科技研發機構的人才建設及對外合作機制的目標及相關舉措。同時，美國空軍發布了《“數字空軍”倡議白皮書》，將通過三大舉措建設“數字空軍”：一是建設能響應現代作戰需求的信息技術基礎設施，支撐跨域、多域條件下數據及信息的組織、使用和共享；二是發展數據賦能的人工智能和機器學習能力，持續縮短決策周期；三是廣泛應用成熟的商用解決方案，提升管理體系的效率和效果。此外，美國空軍還發布了2019年版《國家人工智能戰略》，描述了美國空軍的人工智能定義、發展背景和目的，提出五大關注領域：降低技術準入門檻；將數據視為戰略資產；實現人工智能使用權限泛化；招募、發展、培訓和培養人工智能人才；增強與國際伙伴、政府部門、工業界和學術界的溝通和合作。

（2）美、俄等持續加強無人機研發，為構建空中優勢奠定基礎。美國在2019年公布的2020財年預算中為無人機遠征項目申請了2100萬美元資金，以進一步擴展美國海軍陸戰隊作戰范圍。美國新型隱身無人攻擊機XQ-58A首飛成功，這標志著美國低成本無人作戰飛機技術和裝備取得階段性進展。美國“進攻性蜂群使能戰術”項目進行到第四階段，將開發蜂群戰術虛擬測試平臺，以提升人和無人機集群的協同能力。俄羅斯首款重型攻擊無人機S-70“獵人”完成首飛，并與蘇-57戰斗機完成首次協同飛行測試。俄羅斯正在為第三代作戰裝備開發微型無人機，該微型無人機可在安全距離內監視敵方位置和動態，并能在電子對抗和極端氣候環境中使用。英國擬于 2020年完成蜂群無人機中隊部署，以提升對敵方防空系統的攻擊能力。英國 MAGMA 無人機首次在飛行中采用超聲速吹氣技術，突破了飛機機翼環量和射流推力矢量兩大控制技術難點，為改善飛機控制能力提供重要幫助。

（3）航空強國持續推進新型戰斗機的研制和部署。美國擬升級 F-35 戰斗機的油箱、武器系統及電子戰系統，以提升戰斗機綜合作戰性能。同時，美國F-35C戰斗機形成初始作戰能力，將于 2021年進入西太平洋地區執勤，這標志著美國海軍正式進入艦載五代機時代。俄羅斯擬為蘇-57 戰斗機裝備人工智能和高超聲速武器等先進作戰系統，并對其安全通信系統開展國家測試。俄羅斯擬制造氫燃料空天飛機，以獲取在大氣和太空兩種空間內飛行的能力。法、德開啟“未來作戰航空系統”（Future Combat Air System，FCAS）項目的概念研究，以支持下一代戰斗機的研發工作。意大利和瑞士加入英國“暴風”戰斗機項目，將為該項目提供技術和資金支持。日本擬啟動新型 F-3 隱身戰斗機的研發和生產工作，或將與 BAE 系統公司、洛克希德·馬丁公司（Lockheed Martin）及波音等開展合作。

2.重大進展

（1）高超聲速武器技術面向實戰化應用。美國已將高超聲速武器列為 21 世紀技術競賽的重點技術之一，并擬在未來5年投入105億美元，以加速高超聲速攻防能力建設。同時，美國發布“國家應用高超聲速聯盟”信息征詢書，并擬出臺《高超聲速工業基礎戰略》，以推進高超聲速武器化進程。俄羅斯擬進一步發展空天力量，并將高超聲速武器防御能力列為建設重點之一。同時，俄羅斯開始列裝“先鋒”高超聲速導彈，并在北極部署新雷達，以加強高超聲速武器攻防能力。法國開啟高超聲速武器研發進程，擬于 2021年年底對高超聲速滑翔彈技術開展飛行試驗。日本公布高超聲速武器發展計劃，擬于2030年前研發出速度達5馬赫的巡航導彈。印度完成“高超聲速技術驗證飛行器”項目超燃沖壓發動機首次飛行試驗，并開始為生產高超聲速武器開展準備工作。

（2）航空強國穩步推進下一代航空發動機技術研發工作。美國空軍向霍尼韋爾（Honeywell）、波音授予“支持經濟可承受任務能力的先進渦輪技術”（Advanced Turbine Technologies for Affordable Mission-Capability，ATTAM）計劃第一階段合同，以研發下一代先進渦輪推進、電力和熱技術。美國陸軍授予美國通用電氣公司（General Electric Company，GE）改進渦輪發動機項目（Improved Turbine EngineProgram，ITEP）研制合同，美國將發展下一代軍用直升機發動機。美國通用電氣公司完成 XA100 自適應循環發動機詳細設計，該設計將為未來戰斗機作戰能力提升提供重要支持。法國賽峰集團（SAFRAN）與德國MTU航空發動機公司簽署合作協議，將成立合資公司，開發法德新一代戰斗機用發動機。英國國防部（Ministry of Defence，MoD）授予羅爾斯·羅伊斯公司（Rolls-Royce）研究合同，以開發高馬赫數的飛機發動機技術。英國“佩刀”高超聲速發動機驗證機的核心機完成初步設計評審，其預冷器換熱器元件也通過了關鍵冷卻測試，為后續核心機整機地面試驗奠定基礎。

（3）電動飛機技術不斷取得突破。波音的自主乘用飛行器（Passenger Air Vehicle，PAV）原型機完成首次試飛，該原型機在飛行期間完成了受控起飛、懸停和著陸等任務，成功對自主功能和地面控制系統進行測試。美國聯合技術公司（United Technologies Corporation，UTC）啟動“804計劃”，將在3年內完成一架混合電動支線客機X-Plane的研制和試飛，把當前多電技術從千瓦量級提升到兆瓦量級。英國羅爾斯·羅伊斯公司宣布，他們將制造世界上飛行速度最快的全電動飛機，該飛機的目標速度約為480千米/小時，并能夠實現零排放。德國初創公司百合的垂直起降電動飛機（Electric Vertical Take Off and Landing，eVTOL）驗證機——“百合號”噴氣飛機完成從垂直飛行到水平飛行的過渡，其測試飛行速度超過100千米/小時。加拿大通勤航空Harbour Air的全電動DHC-2水上飛機完成首飛，該飛機可在空中飛行30分鐘，是世界第一架全電動商用飛機。

（八）海洋技術

2019年，世界主要海洋國家和國際組織繼續圍繞重點海洋研究方向進行布局，持續推進極地開發、海上裝備研發、海洋觀測和清潔航運等方面的研究，并在無人艦船、海上態勢感知能力建設及水下通信領域取得一系列重大進展。

1.重要趨勢

（1）美、俄在北極展開全方位競爭。在北極科研方面，美、俄分別成立新極地中心，以更高的科研水平服務北極開發。在破冰船建造方面，俄羅斯宣布將打造一支包含9艘核動力破冰船的北極船隊，為北極活動提供強大的后援支撐；美國新一代“極地安全防衛艦”（Polar Security Cutter）首艦開工建造，以彌補國內破冰船短缺現狀。在北極航道開發方面，俄羅斯制定外國軍艦通行北方海路新規，進一步加大對航道的管控力度；美國計劃開辟北極新港口，強化美國在北極地區的戰略優勢。在北極軍事建設方面，俄羅斯在北極新建反導基地，恢復北極空域巡邏，測試極地版S-400防空導彈系統，部署“共振-N”預警雷達，以構建北極絕對軍事優勢；美國在冰島凱夫拉維克建立臨時海上作戰中心，以擴大海軍艦艇在北極地區的競爭力。

（2）世界主要國家重點研發海上軍用無人系統。俄羅斯計劃采購 32 艘可攜載核彈頭的“海神”核動力無人潛航器，該潛航器入役后將大幅提升潛艇任務拓展能力。美國海軍與波音簽訂合同，美國海軍擬采購 4 艘“虎鯨”超大型無人潛航器，以執行多種海上作戰任務。英國國防部投資250萬英鎊設計、改裝超大型無人潛航器，使它可承載多種有效載荷，執行ISR和目標搜索定位等任務。日本打造新型水下無人潛航器，以提升日本自衛隊對偏遠地區尤其是偏遠島嶼的偵察與監視能力。韓國推出新型反潛戰無人潛航器，該無人潛航器可搜索并獵殺敵方潛艇。

（3）全球海洋觀測網（Argo）計劃向多區域、多時間、多空間拓展。2019年，Argo計劃提出新愿景，即在未來10～20年內建成一個由2500個核心Argo浮標、1200個深海Argo浮標和1000個生物地球化學Argo浮標組成的綜合性全球海洋立體實時觀測網。Argo計劃正從單純的海洋氣候觀測升級到生物地球化學觀測。建成后的Argo將是一個覆蓋深度更深（由當前的2000米增加到6000米）、更實時的跨學科海洋觀測網，將幫助人類更好地應對全球氣候變暖背景下的海洋酸化等問題。

（4）清潔航運受追捧。隨著國際海事組織（International Mariime Organization，IMO）“限硫令”的實施及“碳減排協議”的簽署，2019年各國加緊推動清潔航運的實現。英國推出“清潔航運計劃”，將建立航運排放法規咨詢服務，助力英國在2050年實現溫室氣體凈零增長的目標。日本制定《符合2020年硫排放法規的船用燃料油指導方針》，推動航運業遵守硫排放限制規則。丹麥馬士基、德國德迅和荷蘭殼牌等60家行業巨頭成立“零排放聯盟”，以加速實現航運業碳減排目標。

2.重大進展

（1）美國開始打造未來無人水面艦隊。2019年，美國海軍提出要在未來5年內打造一支由10艘大型無人水面艦組成的艦隊，以完成高危任務。美國海軍已在2020財年預算中投入3.725億美元建造首批兩艘大型無人水面艦。大型無人水面艦是一種續航力高、功能模塊化的艦艇，能搭載不同載荷，執行不同任務，可用于獨立作戰或與水面部隊聯合作戰。美國海軍無人艦隊的部署計劃，展示了美國希望在未來海戰中搶占戰略制高點的雄心。

（2）DARPA“海上物聯網”項目取得階段性進展。為在較低成本條件下大幅提升海域態勢感知能力，DARPA 啟動“海上物聯網”項目。該項目旨在利用數千個低成本、攜帶不同類型傳感器的漂浮器組成的分布式海洋監測網絡，收集海洋環境數據、海上船只飛機及海洋生物活動等信息，以實現持久、廣域的海洋監測。2019年，“海上物聯網”項目基本完成第一階段工作，取得階段性進展。在下一階段工作中，DARPA將為浮標開發和數據分析兩項工作提供初步解決方案。

（3）美、日水下通信技術取得突破。日本海洋研究開發機構與島津制作所共同開發出穩定的水下激光通信設備，該設備可以100兆比特/秒的傳輸速度實現10米距離內的雙向通信，主要用于海底油田勘探中無人潛航器的通信。美國麻省理工學院開發出一種不用電池的水下通信系統，該系統可在幾乎不用電的情況下從水下將數據傳輸到陸地，可以幫助研究人員建立水下物聯網，以實時監測海水溫度和海洋生物，并免去定期更換設備和電源的麻煩。