硬科技是对经济社会发展具有支撑作用的关键核心技术，是技术系统中的重要节点，将引领产业变革和社会进步。实现硬科技的突破，将助力我国在新一轮产业革命中占据领先优势，也是保证我国国防安全、经济安全和其他安全的根基。

本书首先回顾了历次工业革命是如何推动经济社会发展及大国地位更替的，在此基础上，从当前社会语境下硬科技的内涵出发，全面梳理了信息技术、光电芯片、智能制造、新能源、生物技术、新材料、航空航天、海洋科技这八大硬科技领域的成果及趋势、各国布局以及我国的现状和地位，并提出了切合我国现实的未来发展建议。硬科技的研发周期长、回报慢、风险高，这就需要硬科技的研发人员、投资人以及政策制定者需要有硬精神，有数十年坐冷板凳的定力；实现硬科技的突破，需要从人才、金融、政策层面全面发力。本书还对比分析了以色列、日本、美国在科技创新方面的行动举措和经验教训，为我国硬科技发展带来启发。

人类知识的前沿是产生新知识、新技术的创新场所，一个民族与科技前沿的关
系也喻示着她与未来的关系。关注科技前沿，识别创新动向，甄别变革性机会，是
科技情报工作的基本功课。当今世界科技进步日新月异，向现实生产力转化的步伐
不断加快，对科技情报服务工作提出更高要求。作为我国的公益性科技
信息研究机构，中国科学技术信息研究所（简称中信所）于2006年组织落实《国
家中长期科技发展规划纲要（20062020年）》，成立了重点科技领域课题组，
启动了国家重点科技领域的前沿跟踪、专题深度分析与研究工作，密切关注国际重
要前沿领域部署与进展，支撑科学决策。15年来，重点科技领域课题组在实践中逐
渐形成了事实型数据 专用方法工具 专家智慧的科技情报研究方法和框架体系，
在行业内得到广泛应用和推广。在实践中，以服务国家重大科技创新为宗旨，紧跟
全球科技创新服务趋势和潮流，逐渐确立了以新材料、新能源、先进制造、生物
医药、信息技术等为重点的研究方向，建立了对战略部署、政策措施、技术进展
及发展趋势、产业动向等前沿动态进行重点跟踪的长效机制，形成了小核心、大
网络的研究群，完成高质量的深度分析研究报告、战略研究报告、调查报告百余份，
为国家科技发展战略和政策制定、科技计划与项目管理提供了有力的决策支撑。

当前，立足新科技革命浪潮潮头，各领域涌现出众多前沿技术和新兴技术。创
新驱动发展作为建设创新型国家的重大战略，科技交叉前沿领域成为带动科学重大
发现和突破的前沿阵地，将引领未来的科技革命与产业革命。与此同时，按照创新

的内在逻辑，不断探索开发与建设科学技术的新知识体系和新研究方法，成为科技
情报服务工作者面临的巨大挑战。众所周知，科学是人类在长期认识和改造世界的
历史过程中所积累起来的认识世界事物的知识体系；技术是人类根据生产实践经验
和应用科学原理而发展成的各种工艺操作方法和技巧，以及物化的各种生产手段和
物质装备。科学体系由命题性知识融合而成，基本上是围绕宇宙演变、物质结构、
生命起源、意识本质这4个世界本源性的根问题展开探索的；技术体系是指令
性知识的汇集，相关新知识围绕着新材料、新能源、先进制造、生物技术、信息技
术这五大前沿线加速展开。今天，这4个科学根问题和五大技术前沿线
仍将是酝酿原创突破和颠覆性技术为可能的创新空间。

如何通过实时的科技情报监测、预测与响应体系建设，支撑未来前瞻性部署研
究可能产业化的颠覆性技术，成为当前我国科技情报事业的主要挑战之一。为此，
围绕中信所国际创新战略智库、国家科技资源大数据中心、国家科技信息资
源综合利用与服务中心（简称一库两中心）的建设目标，面向未来大数据驱动
的科技情报服务，中信所重点科技领域课题组以代表新一轮科技革命和产业变革方
向的六大前沿技术软体机器人、神经形态芯片、脑机接口、类石墨烯二维材料、
基因编辑、钙钛矿太阳电池为重点研究对象进行了深度分析。研究以专利、论文、
科技项目、投融资、学术会议、科技论坛等科技数据和信息为基础，从发展历程、
观点与碰撞、竞争与合作、未来展望4个维度深入分析了技术的内涵与外延、发展
脉络、政府支持、专家观点、市场情况、区域竞争与合作、创新主体、人才等，
展望了前沿技术的发展前景，提炼出未来技术发展尚需解决的问题和方向，探讨了
全球背景下开放合作对技术发展的促进作用，并提出我国发展上述前沿技术领域的
建议。

本书从基础前沿交叉、空间光电、信息、材料、能源、生物、人口健康、农业、海洋、资源与生态环境等重要科技领域及重大基础设施、数据与计算平台，选择凝聚态物理、系外行星探测、碳基电子技术、人机协作机器人、氢能与燃料电池、DNA存储技术、生物大数据、人造肉、河口区陆海交互作用研究、关键矿产资源、射电天文望远镜、未来芯片技术等12个科技创新前沿领域、前沿学科、热点问题或技术领域，逐一对其进行国际研究发展态势的全面系统分析，剖析这些前沿领域和热点学科或科学问题的国际整体进展状况、研究动态与发展趋势、国际竞争发展态势，并提出我国开展这些相关前沿领域和热点问题研究的对策建议，为我国这些领域的科技创新发展的布局、研究决策等提供重要的咨询依据，为相关科研机构开展这些科技领域的研究部署提供国际相关领域科技发展的重要参考背景。

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本书分为小学组、初中组、高中组、大学组四部分，收录《做个逐梦前行的创新男孩儿》《成功来源于努力和坚持》《畅游科学世界，体验创新之乐》《推己及人，行医之路漫漫》等文章。

本书系第二届世界科学家论坛嘉宾思想成果，包括了60位诺贝尔奖、沃尔夫奖、图灵奖、拉斯克奖、菲尔兹奖、麦克阿瑟天才奖科学家以及中国院士的对于科学技术未来发展预言和预警。全书内容涉及人工智能、外星文明、癌症、基因、能源、气候、脑科学等领域的*新理论和研究成果，如人工智能的深度学习、自动驾驶，病毒结构解析及疫苗、靶向药物开发，癌症、传染病的病理探究，关于黑洞、外星生命、引力波、中子星等宇宙学的前沿知识，全球气候变化，液体阳光人造太阳等能源领域的*新技术，神经退行性疾病、脑机接口等脑科学热点。

本书从物理和化学科技发展的方向, 选取了玻璃、杠杆原理、橡胶、万有引力、电、塑料、元素周期表、灯泡、镭、二维码等10项对人类社会进程推动的科技主题。玻璃的发明, 对现在的科学实验和破解宇宙奥秘、生命奥秘发挥了极其重要的作用; 杠杆原理揭示了在杠杆两端的物体的重量和距离的关系; 万有引力规律的发现, 把地面上的物体运动规律和天体运动的规律统一起来; 元素周期表让人类在认识物质世界的思维有了新飞跃……本书从发明发现的路径, 发明发现的故事, 对社会产生的影响力, 和对未来社会的促进等方面, 用漫画的方式, 进行了深入浅出的故事叙说。