2015年4月13日，欧盟委员会发布了报告《欧盟委员会应做好抓住未来机遇的准备——2030年前瞻全景图》^[1]，前瞻了7大领域到2030年的未来科技趋势及其对欧洲的影响。报告指出：“我们无法预测未来，但可以基于合理的科学和技术前瞻，把握创造未来的机遇。”来自欧盟委员会21个部门的230多名专家参与了报告的撰写。

一、数字使能技术

1、云计算。高效、低功耗的处理器将用于云中处理各种任务；处理能力和规模经济的快速增加将使通过云实现的信息通讯技术（ICT）服务更便宜；超级计算技术将成为主流；软件将通过云实现，并将与硬件无关；开发人员将重点关注模块化软件；云市场需要提高透明度以及个人和企业对云计算和大数据技术的信任。

2、高性能计算。将帮助企业找到创新的解决方案、降低成本、降低产品和服务的上市时间；帮助了解人类大脑的功能、预测和监控环境风险、设计更准确的气候变化模型；成为保险、建筑等众多行业发现其附加值必不可少的工具；高性能计算处理器将通过大规模并行提高性能，但其能耗仍是个问题；用户密切参与软件和硬件的共同设计大幅增加。

3、文本和数据挖掘。新型、异构数字数据的爆炸式增长，将使文本和数据挖掘技术取得重大进展；该技术将可能产生显著的经济效益，如提高生产力和竞争力、提供更符合消费者需求的产品和服务。

4、先进自治系统。自动化系统（按预设的程序进行）将发展为自治系统（动态响应各种事件）；自治系统将在所有制造业中普及，不再仅限于汽车制造；也将广泛用于物流、交通等领域，甚至是个人住宅。

5、决策模型和数据。将有更准确的阐释技术和自然现象的模型、更好的人类活动模型；政策决策和社会决策将产生更多的数据，公民将更多的参与决策过程，专家甚至是决策者的角色将重新定义。

6、网络安全。欧洲数字单一市场所产生更高的用户认知和控制，将迎来一个更大的ICT生态系统需求，反映了在安全、隐私和数据保护方面的欧洲共同伦理和社会价值观；与第三国的正式合作将确保欧盟个人的权利受到保护。

7、物联网。自配置和自适应网络无处不在，家电、眼镜、汽车、工业资产等以及以前被认为与通信无关的物品，都将通过智能通信模块联网；随着分布式智能信息处理技术的发展和成熟，物联网系统将使智能传感、智能驱动和智能学习广泛应用，智慧城市、智能水、灾难管理、智能制造和创意产业等领域将大大受益。

8、脑启发技术。综合、精准的模型将促进神经科学发展，也将催生新颖、低功耗的神经形态多处理器系统和脑启发的机器人、更强大的新超级计算机、先进的机器学习与决策理论和系统；大脑疾病的生物学签名，相关大脑数据网络，以及大脑模拟基础设施将有助于设计和测试新的个性化干预措施，以预防、诊断和治疗大脑疾病；神经芯片将为信息处理提供机会，也可作为辅助认知/决策的协同处理器。

9、大数据。大部分人类活动和许多自然现象将生成详细的实时数据，重新定义许多科学模型和工程的基础；创新和应用可能会主要围绕大数据展开，包括个性化产品，以及医疗、教育、环境和其他领域的实现途径；非个性化定制产品在许多经济领域的竞争力将下降，拥有更多数据的机构可能会具有非常大的竞争优势。

二、健康与生物技术

1、个性化医疗。人类基因组测序的成本迅速下降，为个性化药物、药物研发改革、癌症治疗、退行性疾病和心血管疾病开辟新的途径；部分新治疗方法和新药物的临床试验轨迹可以数字化，使之更快更短；对一个人的可能的治疗和医学协议可以在“替身”平台（一个大数据模型）进行测试，优化药物的效率和减少药物的冲突。

2、再生医学和组织工程。目前，很多大型制药企业并没有大力开发先进的治疗药品（ATMP，欧盟对用于人体的再生药物的称呼），这些新药品在某种程度上对其传统业务形成了挑战；尽管越来越多的再生药物进入临床试验阶段，但这些药物的研发比最初设想更加复杂，需要更多的时间和资源，要产生新疗法，需要持续的支持。

3、修复学和人体植入物。设备和组织工程之间的边界将进一步模糊；人体有一半以上可以被替换。

4、人类增强。目前研究侧重于机械和感官/电气接口，未来将加上技术对情感的处理来完善；未来，人类增强将广泛使用，可能会成为军事等职业的一个前提条件。

5、合成生物学。将开发出一系列宿主细胞/底盘细胞和代谢/生化模块；最小基因组的进一步发展和正交原理的充分利用将大大提高所获得生物的预测性，并提高生产目标模块的效率；进一步了解代谢工程，设计基因工程生物的工具和手段显著改进；从现在到2030年，生物信息学将获重大投资；合成生物学的重点应用领域将是在限制使用环境、垃圾处理和水处理中的工业生物技术和生物炼制，以及生产新疫苗、抗菌药物、治疗罕见疾病等健康和医药应用。

6、DNA指纹图谱和个人基因组。个人基因组将取代传统形式的识别；新生儿可能的遗传疾病会被筛查，基因组数据将添加到医疗记录中作为诊断参考；所有遗传信息将随时提供给公民；公民将拥有并要积极管理其基因和健康数据；社交网络将成为健康变化的推动力之一；基因技术在医药和其他领域的使用有可能增长，下一代测序已进入临床阶段。

三、食品与营养

1、农业科技。将出现新的土地管理方法，支持适宜性、多样性和整体恢复力；分子生物学继续获得重要科研进展，ICT与生理学和土壤科学等传统学科有望带来所需要的生物、技术和组织的解决方案；未来的创新应该是“智能”，即利用当地条件的特异性来提供量身定制的解决方案，可能帮助农业多元化，充分利用当地竞争优势；更深入理解农业生态原理可改变人们对农业系统功能的看法，并使人们可利用生物体及其生物和非生物环境之间的相互作用获得可持续的生产方式。

2、精准农业。受全球导航卫星系统（GNSS）技术在中欧和东欧的采用所驱动，精准农业未来将进一步发展；价格下跌将是未来10年精准农业的重要驱动力；小型化的进展和具有成本效益的技术的发展将会继续，机械和服务的创新产业已经就位；GNSS和遥感数据源将进一步改进，近端传感方法和更强大的IT设施继续发展；然而，精准农业将面临文化感知、缺乏当地专业技术、基础设施和制度约束、知识和技术差距、启动成本高且具有投资回报率不足的风险等障碍。

3、渔业/水产养殖。综合考虑渔业相互作用和生态相互作用，捕捞渔业管理将进一步发展；改进渔业管理和纠正过度捕捞将提升效率和产量；鱼产量很可能会因全球气候变化而改变，鱼的分布可能会因海洋变暖而变化，海洋酸化可能改变浮游生物的组成，但无法预测其对鱼类种群的影响；内陆淡水渔业生产对当地食品安全很重要，但其产量增加的可能性不大；水产养殖的主要挑战是空间、饲料和养殖技术的发展。

4、创新食品。创新食品需要新工艺和配方技术（非热灭菌、封装、绿色萃取和加工）；新产品和工艺将获开发并投放市场，如3D打印、食品科学数字化、替代的营养源、都市农业、创新食品加工、包装和储存技术、食品纳米技术、包装和传感器、基于可再生资源开发新的和改良的包装材料、厨余垃圾的再用。

四、环境与能源

1、资源回收。将开发一种广泛认可的基于生命周期的方法来评估废物管理系统与战略的环境和社会绩效；开发全面、有质量保证的生命周期数据库；开发稳健的生命周期量化指标来提高欧洲废物管理的可持续性；开发方法和基础数据以更好的理解废物出口欧盟之外国家的环境、社会和经济的影响；加强研究界和产业间合作以减少在不同的预处理和恢复步骤中宝贵资源的损失；开发经济可行的混合废水分离和再用技术。

2、后低碳社会。进一步降低一次能源的需求，多样化和巩固可持续的能源供应，开发灵活和综合的能源网络基础设施；可再生和分散式发电的份额越来越大，整个能源价值链的能效增加，消费者在能源系统中发挥积极的作用；欧盟在海上风能、潮汐能和波浪能有巨大的潜力；欧洲生物经济战略是走向后低碳经济的重要一步，替代化石能源和工业产品，可能改变大型工业领域使其变得环保，同时导致更循环的经济。

3、能源转化的科学。将实现智能电网/智慧城市、智能住宅组成的物联网、电动车、低碳技术和分布式发电的集成、能效服务、全球系统科学、多学科融合；将出现新能源零售/批发市场，新服务和社会过程（如能源、社会网络和市场的集成），出现新的社会角色（生产消费者），能源投资相关的新金融产品，能源/环境决策的新治理过程。

4、二氧化碳再利用。各种技术和应用将处于不同的成熟阶段；新催化剂和生物制剂等使成本降低，减少能源使用；成为生物技术的重要领域；可在小、中型和大型设施上广泛捕获二氧化碳；一些基本商品中的碳氢化合物被取代。

5、二氧化碳捕获和封存（CCS）技术。降低成本和提高技术是长期的优先领域；CCS链上的研发工作，特别是捕获技术、更高效的发电周期和工业工艺对加速CCS技术的长期部署很重要；CCS在生产运输燃料中，特别是替代燃料中，也发挥重要的作用；CCS也可以用来捕获生物质中的生物碳（Bio-CCS）。

6、氢社会。氢和燃料电池技术的降低成本和提高技术性能的研究、开发和示范仍将很重要；从可再生能源中制氢将取得进展；燃料电池耐久性能满足固定和输运应用的要求；氢能将成为能源-输运-热一体化系统的重要能源载体。

五、社会与幸福

1、社会科学和人文科学。将进一步研究促进智能、可持续和包容性增长的机制，构建弹性、包容性、创新性的社会，欧洲在全球行动中扮演的角色，探索新的创新形式等；随着工业和服务业分界线的模糊，随着社交网络发展相关的个人授权的增加，个人行为和集体行为相关方面可能会变得越来越重要。

2、社会创新。将进一步研究解决大规模社会创新的社会问题和实验替代方法，发展社会创新研究的概念工具来克服健康不平等和评估健康问题的社会决定因素，探索社会创新对解决城市和农村地区就业、代际公平、经济发展和可持续发展的贡献，探索金融和银行业的支持和促进社会创新和更多的幸福的可能等。

3、行为科学。一些新的研究途径通过技术得以实现，如新形式的互联网用户大规模的双盲实验；除了眼球追踪方法和磁共振成像等已使用的工具，新工具可能会出现；新的交叉领域正在发展中；行为科学严谨的研究可能使其能模拟社会经济系统的复杂动力学，更好的预测不同政策选择的影响。

4、媒体与文化。软件成本不断下降，业余创作将达到接近专业水平；视听领域之间会有不同技术和模式的共存，所有创意产业都将被影响；艺术品也因融入心情等情感数据而变得个性化；社交媒体对新闻的产生有长期的影响；媒体全面融合，电视频道变成专业管理视频网站和手机应用；广播也将变得更具互动性，电影剧院场馆将会更有吸引力。

5、未来的教育和学习。学习技术、教育学、神经学研究以及学习科学快速广泛发展；有望出现学习者控制的、身临其境的学习环境，个性化学习将收集和使用学生在学习过程的数据以动态评估进展和调整学习材料、难度、速度和手段。

6、未来智慧城市。未来智慧城市和社区中，ICT仍是关键元素；ICT将嵌入到日常生活，密切关注和适应最终用户的需求；从家庭到组织和产业，智能设备和智能电器将互联，支持最终用户对资源的可持续的使用和管理，从而降低成本和确保最优的使用工具、网络和服务。

7、未来交通。提高安全性和能效、减少环境影响的交通工具的研究、开发和示范仍将很重要；交通系统将逐渐无碳化，化石燃料在某种程度上将由可再生能源替代；ICT相关研究将继续支持发展半自治和最终完全自治的运输解决方案（包括无人机）。

六、物质科学与制造/使能技术

1、石墨烯及相关新材料。将深入研究石墨烯和相关二维材料的物理特性以及这些特性的利用；将着力研究低成本、大批量的石墨烯制作方法；将应用于高速、透明、柔性、可印刷的消费电子产品，高效储能解决方案，化学/生物传感器，取代稀有金属作为催化剂，飞机、卫星和汽车的超强涂层和轻质复合材料等领域；石墨烯可作为替代材料，用于下一代更快、更小的电子产品、显示器和光伏面板。

2、纳米电子学。传统“超越摩尔定律”方法将逐渐消失；基于纳米固态系统中各种量子现象的各种新概念不断发展，如量子隧穿、单电子效应、介观超导等；许多前卫的研究推测，如果其在实验室原理循证研究上是独一无二的，但与实验结果的重现存在重大差距的，将被强制要求能用于稳定的应用。

3、纳米材料。纳米材料未来几年在几乎所有领域的应用大幅增加，如用于环境生物技术和智能灌溉的智能聚合物、用于ICT和运输的多层材料、具有增强结构完整性的先进智能多功能泡沫、吸声和介电损耗、组装产品（储气库、电池）中的纳米多孔材料、用于各种纳米电子和纳米光子的纳米材料量子现象、在成熟产品中加入纳米材料以提高其性能和耐用性、以及开发利用纳米尺度量子效应的定性新应用。

4、光子学与光技术。光子-光子和光子-声子相互作用、极端条件下的光-物质相互作用、新材料、纳米尺度下光子学的新特征、尚未探明的新材料系统（石墨烯、硅烯）等方面将取得重大突破；光子学的新进展将把通信技术带入太比特时代，它将通过全光计算甚至量子计算帮助克服计算机的电子局限性；激光加工将成为大批量、低成本、零缺陷制造的先决条件；光子学将变革医疗保健领域，并提供新的检测、治疗、甚至预防疾病的方法；OLED代表下一代的颠覆性照明技术，预计2020年之后，将出现柔性衬底上的大面积、大均匀性的照明解决方案。

5、3D打印。3D打印技术有望在分层技术和使用的材料上取得重要进展，从而可以打印出含纳米技术的复杂产品和基因工程生物材料；3D打印机的单位成本将下降，复杂产品的3D打印生产单元将分布在地方甚至是家庭中。

6、可持续消费和生产。一些特定资源要求产生新的技术办法，鼓励创新和创造力；消费和生产在全球范围内错位；及时生产的定制产品具有更好的可持续消费特点，而且也降低了实际价格；资源利用的趋势从一次使用转变为回收和再用；提高农业和食品系统的效率以及减少整个食物链的食物浪费的全球需求，压力不断增大；先进的制造业、机器人技术、复杂系统建模、传感器、合成生物学、物联网、小型化技术将促进欧洲工业复兴；空间和基于海洋的服务和技术将产生新资源。

7、海洋：新机遇空间。海洋生态系统将被进一步了解，信息技术、水下技术、分子科学等领域的发展提供了更好的工具来探索、分析和模拟海洋的非生物和生物特性；机器人技术等新技术和能够承受腐蚀或生物污染的新材料，以及对基因过程的进一步了解，为发掘海洋资源的潜力提供更多的可能性；欧盟在海上风能、潮汐能和波浪能上具有巨大潜力，但大多数现有的海洋能源技术仍处于示范阶段；基于高度多样化的海洋生物的生物技术产品将越来越多地用于医药和工业酶。

七、航空和空间应用

1、基于空间的服务。智能手机和个人电脑通过互联网与GNSS和/或地球观测相结合的新应用正在快速发展中；为终端用户提供接近实时信息将应用在空气质量监测、交通、航海等领域；更低成本宽带通信可能扩展到极地维度，将产生新的服务和应用；大数据已成为基于空间的服务的挑战，但也是提供进一步服务的机遇；导航的精度和图像的分辨率将继续增加，2030年GNSS将为公众提供1厘米的精度和10厘米的分辨率；越来越多的空间数据将实时传输和处理。

2、空间技术。卫星将能力更强、用途更多和价格更便宜；空间技术的成本降低和太空的准入将使太空资源的利用更广泛；民用和军事空间技术之间的差别越来越小；空间技术的进步将使3个领域受益：“太空的科学”，即解决宇宙起源、地球和太阳系演化、类地行星等基本问题；“来自太空的科学”，即理解气候变化及其影响，以及地球上的其他环境因素等现象；“太空中的科学”，即研究微重力对人体的影响，其他生物，以及与物质科学相关的新领域等。

3、小行星采矿。2020年代初期，美国国家航空航天局（NASA）执行其小行星捕获任务和操作第一个私人太空望远镜；2020年代晚期，首个提取资源的任务将从概念发展到实现阶段；对近地物体的进一步研究，将更好的了解太阳系的形成和生命的存在；在小行星上开采水和其他挥发物，可用于载人太空探索或用作推进剂、便携水、吸氧仓库，从而大大减少发射重量；在小行星上还可以开采贵金属，以直接在地球上使用，或是开采其他金属和稀土金属，用于在太空建造太空飞行器。

4、深空旅行。2020年代初期，NASA将执行猎户座和太空发射系统（SLS）的第一次载人任务；国际空间站为深空探索提供了独一无二的勘探准备；深空探索需要解决的问题包括社会心理、健康/医疗、营养、人类/机器人交互、训练和生活支持等；2020年代晚期，国际空间站应已脱离轨道，首个火星任务的准备正处于中间步骤，出发到拉格朗日点，然后进一步进入太空深处。

5、无人机。要使无人机能在主要航空领域飞行，还需要发展和验证很多关键技术，包括探测和避开其他飞机的能力，安全的指挥和控制数据链，或是飞行控制的自治决策能力；无人机技术将会融合机器人、软件开发、管理系统、小型化和新材料等技术的发展。      

（黄龙光）