陳進(jìn)東，張永偉，梁桂林，周曉紀(jì)，孫勝凱

(1.北京信息科技大學(xué) 經(jīng)濟(jì)管理學(xué)院，北京 100192; 2.中國(guó)航天系統(tǒng)科學(xué)與工程研究院，北京 100048;3.綠色發(fā)展大數(shù)據(jù)決策北京市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100192)

一、引言

結(jié)合我國(guó)重大戰(zhàn)略以及經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的需求，選擇關(guān)系全局和長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展的重點(diǎn)技術(shù)方向和關(guān)鍵技術(shù)，進(jìn)行合理規(guī)劃布局，是加快產(chǎn)業(yè)升級(jí)和供給側(cè)改革的關(guān)鍵。因此，中國(guó)工程院與國(guó)家自然科學(xué)基金委員會(huì)共同組織開(kāi)展技術(shù)預(yù)見(jiàn)活動(dòng)“中國(guó)工程科技2035 技術(shù)預(yù)見(jiàn)”，旨在把握國(guó)內(nèi)外科技發(fā)展趨勢(shì)，提出未來(lái)20 年我國(guó)工程科技需要發(fā)展及可能實(shí)現(xiàn)的技術(shù)清單，選擇重點(diǎn)技術(shù)方向和關(guān)鍵技術(shù)，分析關(guān)鍵技術(shù)的實(shí)現(xiàn)時(shí)間、發(fā)展水平與制約因素，為中國(guó)工程科技發(fā)展提供重要支撐[1]。

由于技術(shù)創(chuàng)新的重要性和復(fù)雜性，各個(gè)國(guó)家越來(lái)越重視技術(shù)預(yù)見(jiàn)作為戰(zhàn)略管理工具所發(fā)揮的作用[2-3]。日本從1970 年開(kāi)始每5 年開(kāi)展一次技術(shù)預(yù)見(jiàn)活動(dòng)以服務(wù)于科學(xué)技術(shù)政策的制定，其主要采用Delphi調(diào)查，并不斷引入需求調(diào)查、引文分析、情景分析和愿景調(diào)查等新方法，最近一次技術(shù)預(yù)見(jiàn)活動(dòng)是2013年開(kāi)始的第十次技術(shù)預(yù)見(jiàn)[4-5]。英國(guó)的技術(shù)預(yù)見(jiàn)始于20世紀(jì)90 年代并延續(xù)至今，采用靈活的滾動(dòng)項(xiàng)目的組織形式，每個(gè)項(xiàng)目都圍繞一個(gè)主題開(kāi)展，項(xiàng)目研究主要采用訪談、研討會(huì)等方式[6-7]。國(guó)內(nèi)相關(guān)研究開(kāi)展較晚，科技部從1997年開(kāi)始開(kāi)展技術(shù)預(yù)見(jiàn)工作，主要通過(guò)Delphi調(diào)查和專(zhuān)家研討篩選未來(lái)10年發(fā)展的重點(diǎn)領(lǐng)域和關(guān)鍵技術(shù)，服務(wù)于國(guó)家科技規(guī)劃的制定，并于2013-2016年開(kāi)展了第五次國(guó)家技術(shù)預(yù)測(cè)活動(dòng)；中國(guó)科學(xué)院開(kāi)展了“中國(guó)未來(lái)20 年技術(shù)預(yù)見(jiàn)研究”，通過(guò)兩輪Delphi調(diào)查完成了4個(gè)不同領(lǐng)域的重點(diǎn)方向和關(guān)鍵技術(shù)選擇[8]。由此可見(jiàn)，在國(guó)家戰(zhàn)略層面的技術(shù)預(yù)見(jiàn)，“專(zhuān)家依賴(lài)”特征明顯，方法上以專(zhuān)家研討和專(zhuān)家調(diào)查為主。

隨著技術(shù)預(yù)見(jiàn)理論與實(shí)踐的發(fā)展，特別是大數(shù)據(jù)時(shí)代的來(lái)臨，國(guó)家戰(zhàn)略層面的技術(shù)預(yù)見(jiàn)也呈現(xiàn)出新的特征。第一，情景分析法得到迅速推廣。情景分析法是一種在充滿(mǎn)不確定因素環(huán)境中尋求最大可能性圖景的預(yù)測(cè)技術(shù)，自日本第八次技術(shù)預(yù)見(jiàn)嘗試引入情景分析法以來(lái)[9]，這一方法迅速在眾多國(guó)家戰(zhàn)略層面技術(shù)預(yù)見(jiàn)中得到推廣[10]。第二，越來(lái)越重視定量分析方法的作用。在技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)和備選技術(shù)清單選擇等方面，不斷引入文獻(xiàn)計(jì)量、專(zhuān)利計(jì)量、聚類(lèi)分析法、復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)分析等定量分析方法[11]，支撐專(zhuān)家進(jìn)行決策。第三，技術(shù)預(yù)見(jiàn)的效果評(píng)估研究得到重視和加強(qiáng)。日本從1996年第六次技術(shù)預(yù)見(jiàn)開(kāi)始，在每次技術(shù)預(yù)見(jiàn)活動(dòng)中都評(píng)估以往技術(shù)預(yù)見(jiàn)結(jié)論的實(shí)現(xiàn)情況，并把相關(guān)內(nèi)容整合到本輪技術(shù)預(yù)見(jiàn)報(bào)告中[12]。Tichy通過(guò)分析德國(guó)在1993年和澳大利亞在1998年的兩次技術(shù)預(yù)見(jiàn)的實(shí)現(xiàn)情況，同時(shí)探討了自評(píng)估不同熟悉度專(zhuān)家的評(píng)分效果以及自評(píng)估方法的有效性[13]。為了提升技術(shù)預(yù)見(jiàn)的科學(xué)性和有效性，在每次技術(shù)預(yù)見(jiàn)之后都很有必要進(jìn)行一次系統(tǒng)評(píng)估[14]。

“中國(guó)工程科技2035 技術(shù)預(yù)見(jiàn)”是在工程領(lǐng)域開(kāi)展的技術(shù)預(yù)見(jiàn)活動(dòng)，分析借鑒國(guó)內(nèi)外技術(shù)預(yù)見(jiàn)戰(zhàn)略研究的相關(guān)研究成果，課題組決定采用基于Delphi的專(zhuān)家調(diào)查，并結(jié)合文獻(xiàn)計(jì)量、情景分析和技術(shù)路線(xiàn)圖[15]等方法開(kāi)展研究。由于備選技術(shù)清單選擇、調(diào)查問(wèn)卷設(shè)計(jì)、專(zhuān)家調(diào)查和集成分析論證等環(huán)節(jié)[16]，對(duì)于技術(shù)預(yù)見(jiàn)關(guān)鍵技術(shù)選擇的最終效果具有重要影響。因此，在分析我國(guó)未來(lái)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展對(duì)工程科技需求的基礎(chǔ)上，“中國(guó)工程科技2035 技術(shù)預(yù)見(jiàn)”主要針對(duì)備選技術(shù)清單選擇、調(diào)查問(wèn)卷設(shè)計(jì)、專(zhuān)家調(diào)查和集成分析論證環(huán)節(jié)開(kāi)展研究。另外，以往的研究大多聚焦于技術(shù)預(yù)見(jiàn)的流程和方法的設(shè)計(jì)[17]，很少涉及對(duì)技術(shù)預(yù)見(jiàn)的效果評(píng)估的研究。然而，技術(shù)預(yù)見(jiàn)的效果評(píng)估不僅能夠評(píng)估技術(shù)預(yù)見(jiàn)結(jié)果的科學(xué)性和有效性，同時(shí)也能發(fā)現(xiàn)技術(shù)預(yù)見(jiàn)存在的問(wèn)題，提出合理的優(yōu)化解決方案。

本文首先對(duì)國(guó)內(nèi)外相關(guān)技術(shù)預(yù)見(jiàn)實(shí)踐活動(dòng)進(jìn)行了分析和論述；然后針對(duì)我國(guó)未來(lái)20年工程科技發(fā)展需求，設(shè)計(jì)面向工程科技的備選技術(shù)清單選擇、調(diào)查問(wèn)卷主觀評(píng)價(jià)指標(biāo)體系設(shè)計(jì)、專(zhuān)家調(diào)查以及集成分析論證等環(huán)節(jié)所采用的原則和方法；最后對(duì)比專(zhuān)家調(diào)查結(jié)果與專(zhuān)家研判所確定的領(lǐng)域關(guān)鍵技術(shù)，分析經(jīng)專(zhuān)家調(diào)查和專(zhuān)家研判所確定的各領(lǐng)域關(guān)鍵技術(shù)之間的區(qū)別與聯(lián)系，評(píng)估“中國(guó)工程科技2035 技術(shù)預(yù)見(jiàn)”設(shè)計(jì)的關(guān)鍵技術(shù)選擇方法的有效性。在此基礎(chǔ)上，針對(duì)專(zhuān)家調(diào)查在領(lǐng)域劃分和專(zhuān)家選擇等方面存在的不足，給出相應(yīng)的建議。

二、國(guó)內(nèi)外相關(guān)技術(shù)預(yù)見(jiàn)實(shí)踐活動(dòng)

日本第十次技術(shù)預(yù)見(jiàn)是為實(shí)現(xiàn)目標(biāo)社會(huì)所需的科學(xué)技術(shù)中長(zhǎng)期發(fā)展(今后30年)方向，以及所需形成的社會(huì)系統(tǒng)等收集和分析專(zhuān)家的見(jiàn)解[5]。日本第十次技術(shù)預(yù)見(jiàn)注重科技政策與創(chuàng)新政策一體化，以Delphi法為研究基礎(chǔ)；專(zhuān)門(mén)設(shè)立情景分析委員會(huì)和未來(lái)社會(huì)愿景評(píng)估研討會(huì)，使用情景分析方法和未來(lái)愿景分析實(shí)現(xiàn)未來(lái)愿景和情景勾畫(huà)[18]。日本第十次技術(shù)預(yù)見(jiàn)共包含8個(gè)領(lǐng)域，分別是信息通信技術(shù)，環(huán)境、資源、能源，健康、醫(yī)療和生命科學(xué)，農(nóng)林水產(chǎn)、食品、生物技術(shù)，宇宙、海洋、地球、科學(xué)基礎(chǔ)，材料、設(shè)備、工藝，服務(wù)型社會(huì)，社會(huì)基礎(chǔ)。日本第十次技術(shù)預(yù)見(jiàn)通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)開(kāi)展問(wèn)卷調(diào)查，委托日本科技政策研究所(National Institute of Science and Technology Policy,縮寫(xiě)NISTEP)的約2000 名專(zhuān)家、網(wǎng)絡(luò)特約研究員及相關(guān)學(xué)會(huì)協(xié)會(huì)會(huì)員合作開(kāi)展。登記的調(diào)查專(zhuān)家共計(jì)5237 名，其中4309 名專(zhuān)家進(jìn)行了回答，總參與率高達(dá)82.3%。

中國(guó)科技部在2013-2016年開(kāi)展了第五次國(guó)家技術(shù)預(yù)測(cè)。這次技術(shù)預(yù)測(cè)采用“評(píng)價(jià)—預(yù)見(jiàn)—篩選”三個(gè)環(huán)節(jié)的研究方法，主要完成了三大任務(wù)：一是明確我國(guó)當(dāng)前重點(diǎn)領(lǐng)域關(guān)鍵技術(shù)現(xiàn)狀；二是運(yùn)用路線(xiàn)圖的理念和思路，預(yù)測(cè)未來(lái)5～10 年制約經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的核心關(guān)鍵技術(shù)；三是提出國(guó)家關(guān)鍵技術(shù)選擇建議。這次技術(shù)預(yù)測(cè)選擇了信息、生物、新材料、先進(jìn)制造、遙感、能源、環(huán)境、農(nóng)業(yè)、海洋、交通、人口健康、公共安全、城鎮(zhèn)化、資源14個(gè)領(lǐng)域。在第五次國(guó)家技術(shù)預(yù)測(cè)的Delphi調(diào)查環(huán)節(jié)，通過(guò)文獻(xiàn)計(jì)量、廣泛征集選擇了14個(gè)領(lǐng)域中對(duì)未來(lái)5～10年具有重大影響的2087項(xiàng)技術(shù)。第一輪調(diào)查針對(duì)回收了16381位專(zhuān)家的62609份問(wèn)卷。在第一輪調(diào)查基礎(chǔ)上，根據(jù)專(zhuān)家意見(jiàn)進(jìn)行了初步篩選，篩選出1737項(xiàng)技術(shù)進(jìn)入第二輪調(diào)查，并回收了13404位專(zhuān)家的43572份問(wèn)卷。此外，本次調(diào)查主要采用小同行調(diào)查，基本保證每一項(xiàng)技術(shù)至少有20位同行專(zhuān)家參與評(píng)價(jià)，保證問(wèn)卷的科學(xué)性。

三、中國(guó)工程科技2035技術(shù)預(yù)見(jiàn)關(guān)鍵技術(shù)選擇

(一)關(guān)鍵技術(shù)選擇整體流程

參考國(guó)內(nèi)外技術(shù)預(yù)見(jiàn)活動(dòng)的流程和方法，結(jié)合工程科技的發(fā)展需求，中國(guó)工程科技2035 技術(shù)預(yù)見(jiàn)的整體框架如圖1所示。

由圖1可以看出，中國(guó)工程科技2035技術(shù)的關(guān)鍵技術(shù)選擇大體可以分為四個(gè)環(huán)節(jié)：確定備選技術(shù)清單、設(shè)計(jì)調(diào)查問(wèn)卷、專(zhuān)家調(diào)查和集成分析論證。針對(duì)中國(guó)工程科技2035技術(shù)預(yù)見(jiàn)的關(guān)鍵技術(shù)選擇的各個(gè)環(huán)節(jié)，提出各環(huán)節(jié)所采用的原則和方法，分析最終的結(jié)果。

圖1 中國(guó)工程科技2035 技術(shù)預(yù)見(jiàn)的關(guān)鍵技術(shù)選擇

(二)確定備選技術(shù)清單

通過(guò)調(diào)研日本、中國(guó)科技部技術(shù)預(yù)見(jiàn)活動(dòng)的領(lǐng)域劃分情況[19]，結(jié)合工程科技發(fā)展戰(zhàn)略研究的特點(diǎn)和需求，經(jīng)專(zhuān)家研討確定本次工程科技技術(shù)預(yù)見(jiàn)領(lǐng)域劃分的基本原則：一是要弱化科學(xué)學(xué)科的概念，領(lǐng)域劃分應(yīng)覆蓋工程科技的主要領(lǐng)域和重點(diǎn)方向，強(qiáng)調(diào)其對(duì)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的直接作用；二是要體現(xiàn)技術(shù)預(yù)見(jiàn)的特點(diǎn)，領(lǐng)域劃分不能拘泥于工程科技的傳統(tǒng)領(lǐng)域，應(yīng)充分反映當(dāng)前科技發(fā)展新熱點(diǎn)和跨領(lǐng)域、多學(xué)科融合的趨勢(shì)。組織工程院各學(xué)科專(zhuān)家和院士，經(jīng)過(guò)多輪討論，最終提出11個(gè)領(lǐng)域，并根據(jù)各領(lǐng)域特點(diǎn)提出了93個(gè)子領(lǐng)域。

備選技術(shù)清單選擇：首先，以工程科技戰(zhàn)略研究領(lǐng)域組、專(zhuān)題組作為領(lǐng)域技術(shù)清單擬制的主體，組織領(lǐng)域?qū)＜已杏?，提出初步技術(shù)清單；其次，結(jié)合文獻(xiàn)計(jì)量、專(zhuān)利分析等提出及驗(yàn)證前沿技術(shù)方向；然后，召開(kāi)領(lǐng)域?qū)＜已杏憰?huì)或者函詢(xún)進(jìn)一步開(kāi)展備選技術(shù)征集，比如利用2015年院士大會(huì)廣泛征集院士意見(jiàn)；最后，通過(guò)領(lǐng)域?qū)＜已杏懀瑢?duì)技術(shù)清單開(kāi)展深化研究和多輪次修訂，形成備選技術(shù)清單。最終確定834項(xiàng)備選技術(shù)，領(lǐng)域分布情況如表1所示。

表1 工程科技2035技術(shù)預(yù)見(jiàn)備選技術(shù)清單分布

(三)調(diào)查問(wèn)卷設(shè)計(jì)

“中國(guó)工程科技2035技術(shù)預(yù)見(jiàn)”的研究目標(biāo)是提出未來(lái)20 年我國(guó)工程科技需要發(fā)展及可能實(shí)現(xiàn)的技術(shù)清單，結(jié)合國(guó)家重大戰(zhàn)略需求和經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展需求，選擇關(guān)系全局和長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展的重點(diǎn)技術(shù)方向和關(guān)鍵技術(shù)，分析關(guān)鍵技術(shù)的實(shí)現(xiàn)時(shí)間、研發(fā)水平與制約因素。因此，工程科技技術(shù)預(yù)見(jiàn)應(yīng)該解決以下關(guān)鍵問(wèn)題：一是了解未來(lái)工程科技的整體發(fā)展趨勢(shì)，以保證遠(yuǎn)景規(guī)劃的前瞻性和客觀性。二是了解具體工程技術(shù)領(lǐng)域在世界上的發(fā)展?fàn)顩r以及我國(guó)在該技術(shù)領(lǐng)域的現(xiàn)狀基礎(chǔ)、發(fā)展途徑、研發(fā)成本、制約因素等，以期在可承受性的前提下保證遠(yuǎn)景規(guī)劃的科學(xué)性和合理性。

因此，本次工程科技技術(shù)預(yù)見(jiàn)問(wèn)卷，旨在獲得專(zhuān)家對(duì)備選技術(shù)項(xiàng)目的四大判斷，其主體問(wèn)題包括技術(shù)重要性、預(yù)期實(shí)現(xiàn)時(shí)間、技術(shù)基礎(chǔ)與競(jìng)爭(zhēng)力，以及技術(shù)發(fā)展的制約因素四大方面。不同于科技領(lǐng)域的技術(shù)重要性，工程科技的技術(shù)重要性包括技術(shù)本身的重要性和技術(shù)應(yīng)用的重要性?xún)刹糠?，技術(shù)本身的重要性包括技術(shù)核心性和帶動(dòng)性，技術(shù)應(yīng)用重要性包括技術(shù)對(duì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展、社會(huì)發(fā)展、國(guó)家與國(guó)防安全三方面的作用。預(yù)期實(shí)現(xiàn)時(shí)間方面，為突出工程科技可用性的判斷和縱橫向比較分析，設(shè)置了世界技術(shù)實(shí)現(xiàn)時(shí)間、中國(guó)技術(shù)實(shí)現(xiàn)時(shí)間以及中國(guó)社會(huì)實(shí)現(xiàn)時(shí)間三個(gè)問(wèn)題。技術(shù)基礎(chǔ)與競(jìng)爭(zhēng)力，旨在判斷工程科技在我國(guó)的研發(fā)水平，以及了解未來(lái)技術(shù)的目前領(lǐng)先國(guó)家，為未來(lái)國(guó)際合作提供指導(dǎo)。技術(shù)發(fā)展的制約因素則是請(qǐng)專(zhuān)家判斷技術(shù)發(fā)展的制約因素，主要包括人才及科技資源、法律法規(guī)政策、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范、研發(fā)投入、工業(yè)基礎(chǔ)能力和協(xié)作與合作。

(四)專(zhuān)家調(diào)查

由圖1可知，專(zhuān)家調(diào)查過(guò)程包括選定參調(diào)專(zhuān)家、第一輪Delphi調(diào)查、各領(lǐng)域戰(zhàn)略研究和第二輪Delphi調(diào)查?？紤]工程科技技術(shù)預(yù)見(jiàn)本身的特點(diǎn)，專(zhuān)家群體應(yīng)包括科研院所、高校、政府、產(chǎn)業(yè)界等不同方面的專(zhuān)家，以求調(diào)查結(jié)果能反映科技研究、技術(shù)應(yīng)用、經(jīng)濟(jì)社會(huì)需求及產(chǎn)業(yè)發(fā)展等多方面的因素，以第二輪調(diào)查專(zhuān)家數(shù)據(jù)為例進(jìn)行分析。第一輪Delphi調(diào)查和第二輪Delphi調(diào)查采用互聯(lián)網(wǎng)調(diào)查系統(tǒng)和紙質(zhì)問(wèn)卷相結(jié)合的方式。各領(lǐng)域戰(zhàn)略研究主要是本領(lǐng)域?qū)＜以诘谝惠咲elphi調(diào)查結(jié)果的基礎(chǔ)上，對(duì)技術(shù)清單進(jìn)行篩選和修改，形成第二輪Delphi調(diào)查的技術(shù)清單，同時(shí)需要了解專(zhuān)家意見(jiàn)的統(tǒng)計(jì)分析方法。

1.參調(diào)專(zhuān)家分析

以第二輪Delphi調(diào)查數(shù)據(jù)為例，分析參調(diào)專(zhuān)家的情況。第二輪專(zhuān)家調(diào)查邀請(qǐng)專(zhuān)家總數(shù)為9966人，填報(bào)總?cè)藬?shù)為2659人，總參與率為26.7%。共回收各領(lǐng)域問(wèn)卷共29542份，每個(gè)技術(shù)項(xiàng)平均回收問(wèn)卷36.2份，達(dá)到了統(tǒng)計(jì)分析要求。統(tǒng)計(jì)“中國(guó)工程科技2035技術(shù)預(yù)見(jiàn)”第二輪Delphi調(diào)查中各個(gè)領(lǐng)域不同熟悉度專(zhuān)家人數(shù)，分析不同熟悉度專(zhuān)家的分布特征。針對(duì)“中國(guó)工程科技2035技術(shù)預(yù)見(jiàn)”的各個(gè)領(lǐng)域，分別統(tǒng)計(jì)各領(lǐng)域的技術(shù)項(xiàng)數(shù)、參與咨詢(xún)專(zhuān)家人數(shù)、收回問(wèn)卷數(shù)、以及“很熟悉”“熟悉”和“較熟悉”咨詢(xún)專(zhuān)家人數(shù)(由于“不熟悉”專(zhuān)家人數(shù)較少，忽略“不熟悉”專(zhuān)家)，結(jié)果如表2所示。

另外，在參與作答的專(zhuān)家中，科研院所專(zhuān)家占32%、高校專(zhuān)家占44%、企業(yè)專(zhuān)家占14%、政府部門(mén)專(zhuān)家占6%以及少部分信息不詳?shù)膶?zhuān)家，大多數(shù)專(zhuān)家還是來(lái)自于科研院所和高校。

2.第二輪技術(shù)清單

在第一輪Delphi調(diào)查過(guò)后，根據(jù)專(zhuān)家反饋意見(jiàn)第二輪Delphi調(diào)查備選技術(shù)清單形成的主要方式：一是在第一輪Delphi調(diào)查過(guò)程中，征集新的技術(shù)項(xiàng)；二是基于第一輪專(zhuān)家調(diào)查結(jié)果，以及領(lǐng)域戰(zhàn)略研究的初步結(jié)果修訂技術(shù)清單。通過(guò)上述方式，最終形成第二輪備選技術(shù)清單，各領(lǐng)域技術(shù)項(xiàng)分布如表3所示。

表2 各領(lǐng)域調(diào)查專(zhuān)家熟悉度分布情況

表3 第二輪Delphi調(diào)查備選技術(shù)清單分布

3.統(tǒng)計(jì)分析方法

根據(jù)參調(diào)專(zhuān)家的問(wèn)卷回答情況，對(duì)技術(shù)核心性、技術(shù)帶動(dòng)性、經(jīng)濟(jì)發(fā)展重要性、社會(huì)發(fā)展作用、保障國(guó)家國(guó)防安全作用開(kāi)展單因素排序的統(tǒng)計(jì)分析，相關(guān)指數(shù)的分析方法類(lèi)似，以“技術(shù)核心性”等為例進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。

調(diào)查問(wèn)卷中“很熟悉”“熟悉”“較熟悉”“不熟悉”四類(lèi)專(zhuān)家，分別賦予權(quán)重4, 2, 1和0。假設(shè)Ni代表本技術(shù)項(xiàng)目中第i種熟悉程度的專(zhuān)家人數(shù)，i表示第i種熟悉程度,i=1,2,3,4；Ni1、Ni2、Ni3、Ni4分別代表選擇“高”“較高”“中”“低”的專(zhuān)家人數(shù)，且Ni=Ni1+Ni2+Ni3+Ni4，對(duì)于專(zhuān)家的“高”“較高”“中”“低”的評(píng)分，分別賦予權(quán)重100、50、25和0。因此，第i種熟悉程度專(zhuān)家統(tǒng)計(jì)得到的技術(shù)核心性指數(shù)計(jì)算公式如下：

Ii=(Ni1×100+Ni2×50+Ni3×25+Ni4×0)/Ni

(1)

根據(jù)上式，得出技術(shù)核心性指數(shù)Ijh的計(jì)算公式為：

Ijh=(I1×N1×4+I2×N2×2+I3×N3×1+I4×N4×0)/(N1×4+N2×2+N3×1+N4×0)

(2)

同理，可以計(jì)算得出技術(shù)帶動(dòng)性指數(shù)、經(jīng)濟(jì)發(fā)展重要性指數(shù)、社會(huì)發(fā)展作用指數(shù)、保障國(guó)家國(guó)防安全作用指數(shù)。

技術(shù)項(xiàng)的重要程度應(yīng)該從“技術(shù)本身重要性”和“技術(shù)應(yīng)用重要性”兩方面綜合考慮。技術(shù)本身重要指數(shù)Ij采用技術(shù)核心性指數(shù)Ijh和技術(shù)帶動(dòng)性指數(shù)Ijd進(jìn)行衡量，表示該技術(shù)自身的核心重要程度，即：

(3)

將技術(shù)本身重要指數(shù)Ij進(jìn)行歸一化，得到歸一化后的技術(shù)本身重要指數(shù)Ij′，且Ij′∈[0,1]。

(4)

技術(shù)應(yīng)用重要性指數(shù)Iy是經(jīng)濟(jì)發(fā)展重要性指數(shù)、社會(huì)發(fā)展作用指數(shù)、保障國(guó)家國(guó)防安全作用指數(shù)的加權(quán)結(jié)果。

(5)

對(duì)技術(shù)應(yīng)用重要性指數(shù)Iy進(jìn)行歸一化，使Iy′∈[0,1]。因此，技術(shù)項(xiàng)的重要性指數(shù)為

(6)

根據(jù)計(jì)算得到的重要性指數(shù)對(duì)技術(shù)項(xiàng)進(jìn)行排序，篩選重要技術(shù)項(xiàng)目。

(五)集成分析論證

集成分析論證階段主要是結(jié)合Delphi調(diào)查分析結(jié)果以及需求分析結(jié)果等，組織專(zhuān)家院士評(píng)議，篩選提煉出未來(lái)工程科技發(fā)展的重點(diǎn)領(lǐng)域、關(guān)鍵技術(shù)項(xiàng)目和重大技術(shù)群?；诒疚脑O(shè)計(jì)的統(tǒng)計(jì)分析方法，對(duì)回函專(zhuān)家的調(diào)查問(wèn)卷進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，計(jì)算出各領(lǐng)域技術(shù)項(xiàng)各項(xiàng)單因素指數(shù)和技術(shù)項(xiàng)的重要程度指數(shù)。根據(jù)各領(lǐng)域技術(shù)項(xiàng)的重要程度指數(shù)，對(duì)各領(lǐng)域技術(shù)項(xiàng)進(jìn)行排序。然后，各領(lǐng)域組根據(jù)技術(shù)預(yù)見(jiàn)Delphi排序結(jié)果，開(kāi)展了領(lǐng)域?qū)＜已杏?，?jīng)專(zhuān)家研判篩選出了本領(lǐng)域面向2035年的領(lǐng)域關(guān)鍵技術(shù)，每個(gè)領(lǐng)域選取10項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)(環(huán)境生態(tài)與綠色制造領(lǐng)域15項(xiàng))，11個(gè)領(lǐng)域一共篩選出115項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。

四、關(guān)鍵技術(shù)選擇效果評(píng)估

(一)基于復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵技術(shù)分析

基于復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)方法，對(duì)不同領(lǐng)域關(guān)鍵技術(shù)的內(nèi)容進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)分析，以發(fā)掘各領(lǐng)域共同關(guān)注及各自重點(diǎn)關(guān)注的技術(shù)方向，結(jié)果如圖2所示。

如圖2所示，信息與電子領(lǐng)域主要關(guān)注大數(shù)據(jù)、先進(jìn)計(jì)算、新型功能材料、量子信息等技術(shù)方向，先進(jìn)制造領(lǐng)域主要關(guān)注加工技術(shù)、機(jī)器人和3D打印技術(shù)等技術(shù)方向，先進(jìn)材料領(lǐng)域重點(diǎn)關(guān)注纖維材料、高性能低成本鋼、銅、輕金屬材料的制備技術(shù)，能源與礦業(yè)領(lǐng)域?qū)穗?、清潔能源、智能電網(wǎng)、大數(shù)據(jù)智能采礦等方向比較關(guān)注，環(huán)境生態(tài)與綠色制造領(lǐng)域比較關(guān)注冶金、流程工業(yè)方面的污染防控技術(shù)以及污染場(chǎng)地修復(fù)等方面的關(guān)鍵技術(shù)，空間海洋與地球觀測(cè)領(lǐng)域重點(diǎn)關(guān)注信息融合處理技術(shù)、海水淡化、核熱推進(jìn)等技術(shù)方向，城鎮(zhèn)化與基礎(chǔ)設(shè)施領(lǐng)域重點(diǎn)關(guān)注水污染處理、信息處理等方面的關(guān)鍵技術(shù)，交通領(lǐng)域重點(diǎn)關(guān)注汽車(chē)、信息以及高鐵等方面的技術(shù)，農(nóng)業(yè)與食品領(lǐng)域重點(diǎn)關(guān)注基因、大數(shù)據(jù)、智能化等方面的技術(shù)，醫(yī)藥衛(wèi)生與人口健康重點(diǎn)關(guān)注基因、制藥、大數(shù)據(jù)等方面的技術(shù)，公共安全重點(diǎn)關(guān)注大數(shù)據(jù)、風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估與監(jiān)測(cè)等技術(shù)。同時(shí)，各領(lǐng)域共同關(guān)注的技術(shù)包括：大數(shù)據(jù)及先進(jìn)計(jì)算技術(shù)、先進(jìn)制造與材料技術(shù)、節(jié)能減排與清潔生產(chǎn)技術(shù)、健康與安全技術(shù)等。

(二)Delphi調(diào)查方法有效性分析

1.各領(lǐng)域技術(shù)項(xiàng)重要性專(zhuān)家評(píng)分分布

為了綜合反映專(zhuān)家對(duì)各領(lǐng)域技術(shù)項(xiàng)重要性的打分情況，將專(zhuān)家所打分?jǐn)?shù)用綜合分析部分的方法進(jìn)行歸一化后以箱線(xiàn)圖的方式展示在圖3中。其中，a圖是對(duì)各領(lǐng)域所有技術(shù)項(xiàng)重要性的評(píng)分結(jié)果，b圖則是對(duì)其中的關(guān)鍵技術(shù)項(xiàng)重要性的評(píng)分結(jié)果。

圖2 不同領(lǐng)域關(guān)鍵技術(shù)網(wǎng)絡(luò)分析圖

圖3 各領(lǐng)域技術(shù)項(xiàng)重要性評(píng)分分布

總體來(lái)看，a圖中分值集中分布在65-80之間，箱體分散程度差別不大，中位數(shù)多處于箱體中上部，說(shuō)明數(shù)據(jù)多呈左偏分布或正態(tài)分布，即打分偏低。相比而言，b圖分值集中分布在70-90之間，分值較a圖有顯著提高。同時(shí)，b圖中箱體長(zhǎng)度普遍縮短分值更加集中，中位數(shù)多處于箱體中下部，說(shuō)明數(shù)據(jù)多呈右偏分布或者正態(tài)分布，即打分普遍偏高。能源與礦業(yè)、城鎮(zhèn)化與基礎(chǔ)設(shè)施兩個(gè)領(lǐng)域在b圖中箱體較長(zhǎng)，說(shuō)明專(zhuān)家對(duì)這兩個(gè)領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)項(xiàng)重要性存在一定的分歧。綜合上述分析，本文設(shè)計(jì)方法能夠較好地對(duì)各領(lǐng)域技術(shù)項(xiàng)重要性做出合理判斷，具有實(shí)用性和科學(xué)性。

2.領(lǐng)域關(guān)鍵技術(shù)項(xiàng)在Delphi排序結(jié)果中的分布

為了說(shuō)明Delphi調(diào)查方法對(duì)領(lǐng)域關(guān)鍵技術(shù)篩選的支撐作用，將領(lǐng)域?qū)＜已杏懘_定的領(lǐng)域關(guān)鍵技術(shù)項(xiàng)與技術(shù)項(xiàng)Delphi排序結(jié)果進(jìn)行比較。針對(duì)領(lǐng)域?qū)＜已杏懰a(chǎn)生的115項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，分別統(tǒng)計(jì)這些關(guān)鍵技術(shù)來(lái)源于各領(lǐng)域技術(shù)項(xiàng)Delphi排序結(jié)果的前10項(xiàng)、前11-15項(xiàng)、前16-20項(xiàng)和前21-30項(xiàng)的項(xiàng)目數(shù)，統(tǒng)計(jì)結(jié)果如表4所示。

表4 領(lǐng)域關(guān)鍵技術(shù)項(xiàng)在Delphi排序結(jié)果中的分布

由表4可以看出，領(lǐng)域關(guān)鍵技術(shù)項(xiàng)在技術(shù)項(xiàng)Delphi排序中屬于前10的有68項(xiàng)，也就是說(shuō)超過(guò)60%的關(guān)鍵技術(shù)項(xiàng)可以通過(guò)Delphi統(tǒng)計(jì)分析方法直接篩選出來(lái)；領(lǐng)域關(guān)鍵技術(shù)項(xiàng)在各技術(shù)項(xiàng)Delphi排序中屬于前20的有91項(xiàng)、前30的有103項(xiàng)，也就是說(shuō)有接近90%的關(guān)鍵技術(shù)項(xiàng)來(lái)源于Delphi排序相對(duì)靠前的技術(shù)項(xiàng)，可以看出Delphi調(diào)查方法對(duì)各領(lǐng)域關(guān)鍵技術(shù)的篩選起到了重要的支撐作用，充分地說(shuō)明了本方法的有效性。

甚至在信息與電子、先進(jìn)材料領(lǐng)域關(guān)鍵技術(shù)排序基本就是Delphi統(tǒng)計(jì)分析排序結(jié)果中前10項(xiàng)技術(shù)，如表5所示。

表5 領(lǐng)域關(guān)鍵技術(shù)與Delphi排序結(jié)果基本一致的領(lǐng)域組

由表5可以看出，在信息與電子、先進(jìn)材料領(lǐng)域，只有1項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)不在Delphi調(diào)查結(jié)果的前10項(xiàng)技術(shù)中，進(jìn)一步說(shuō)明了本文設(shè)計(jì)的Delphi調(diào)查方法的有效性。雖然Delphi調(diào)查方法顯示出了較強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)，但是在能源與礦業(yè)、空間海洋與地球觀測(cè)領(lǐng)域也顯現(xiàn)出了局限性，結(jié)果如表6所示。

由表6可以看出，在能源與礦業(yè)領(lǐng)域只有2項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)屬于Delphi排序結(jié)果中排名前10的技術(shù)項(xiàng)，大多數(shù)并不屬于Delphi排序結(jié)果中排名靠前的技術(shù)項(xiàng)，甚至還有兩項(xiàng)技術(shù)屬于排序靠后的技術(shù)項(xiàng)，也說(shuō)明了本文設(shè)計(jì)Delphi調(diào)查法存在的不足與局限性，在空間海洋與地球觀測(cè)領(lǐng)域也存在相似的情況。

3.指標(biāo)選擇有效性分析

各領(lǐng)域中關(guān)鍵技術(shù)與非關(guān)鍵技術(shù)在的各項(xiàng)指標(biāo)的打分是否存在明顯差異，本部分將使用t檢驗(yàn)對(duì)打分情況進(jìn)行差異顯著性檢驗(yàn)。原假設(shè)H0：關(guān)鍵技術(shù)與非關(guān)鍵技術(shù)在各項(xiàng)指標(biāo)的打分情況無(wú)差異，備擇假設(shè)H1：關(guān)鍵技術(shù)與非關(guān)鍵技術(shù)在各項(xiàng)指標(biāo)的打分情況存在明顯差異。選擇置信水平α=0.05，通過(guò)計(jì)算可以得到指標(biāo)有效性檢驗(yàn)結(jié)果，如表7所示。

表6 領(lǐng)域關(guān)鍵技術(shù)與Delphi排序結(jié)果差異較大的領(lǐng)域組

由表7可以看出，技術(shù)帶動(dòng)性、對(duì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要性、社會(huì)發(fā)展作用指數(shù)三個(gè)指標(biāo)下的各個(gè)領(lǐng)域的P-value均小于0.05，而技術(shù)核心性指標(biāo)僅在能源與礦業(yè)一個(gè)領(lǐng)域中出現(xiàn)P-value大于0.05的情況，對(duì)于上述四個(gè)指標(biāo)可以拒絕原假設(shè)，接受備擇假設(shè)。保障國(guó)家國(guó)防安全作用指數(shù)指標(biāo)的t檢驗(yàn)結(jié)果在四個(gè)領(lǐng)域中出現(xiàn)P-value大于0.05的情況存在不足之處，而先進(jìn)制造、能源與礦業(yè)、環(huán)境生態(tài)與綠色制造、城鎮(zhèn)化與基礎(chǔ)設(shè)施四個(gè)領(lǐng)域中的技術(shù)涉及國(guó)家安全的并不多，所以在該指標(biāo)上不足可以接受。通過(guò)t檢驗(yàn)結(jié)果可以看出，本文所選擇的指標(biāo)能夠有效區(qū)分各個(gè)領(lǐng)域中的關(guān)鍵技術(shù)和非關(guān)鍵技術(shù)。

(三)相關(guān)因素對(duì)Delphi技術(shù)預(yù)見(jiàn)調(diào)查效果的影響

分析Delphi技術(shù)預(yù)見(jiàn)調(diào)查效果的相關(guān)因素，從而提出改進(jìn)方法和策略，對(duì)于優(yōu)化技術(shù)預(yù)見(jiàn)方法和流程具有重要意義。本文主要分析各領(lǐng)域研發(fā)水平、各領(lǐng)域技術(shù)項(xiàng)學(xué)科分布和專(zhuān)家熟悉度對(duì)Delphi技術(shù)預(yù)見(jiàn)調(diào)查效果影響。各領(lǐng)域技術(shù)預(yù)見(jiàn)效果通過(guò)各領(lǐng)域技術(shù)項(xiàng)Delphi排序后，前10項(xiàng)、前15項(xiàng)、前20項(xiàng)技術(shù)中包含的關(guān)鍵技術(shù)占各領(lǐng)域關(guān)鍵技術(shù)的比例來(lái)衡量；領(lǐng)域研發(fā)水平由各領(lǐng)域技術(shù)項(xiàng)的研發(fā)水平平均值表示；各領(lǐng)域技術(shù)項(xiàng)學(xué)科分布由技術(shù)項(xiàng)所屬學(xué)部的個(gè)數(shù)表示；專(zhuān)家熟悉度主要考察各領(lǐng)域很熟悉和熟悉專(zhuān)家的比例。

根據(jù)文獻(xiàn)[1]的研究發(fā)現(xiàn)，我國(guó)工程科技先進(jìn)材料領(lǐng)域的整體研發(fā)水平最高，該領(lǐng)域選取的關(guān)鍵技術(shù)項(xiàng)與Delphi排序結(jié)果中排名基本一致；信息與電子、醫(yī)藥衛(wèi)生與人口健康的整體研發(fā)水平也相對(duì)較高，其Delphi預(yù)見(jiàn)結(jié)果也相對(duì)準(zhǔn)確。一般來(lái)說(shuō)，領(lǐng)域研發(fā)水平越高，領(lǐng)域?qū)＜覍?duì)技術(shù)項(xiàng)的發(fā)展趨勢(shì)就越清晰，領(lǐng)域?qū)＜乙哺菀走_(dá)成共識(shí)，Delphi調(diào)查的準(zhǔn)確度就更高。

表7 Delphi問(wèn)卷指標(biāo)有效性檢驗(yàn)

表8 各領(lǐng)域Delphi技術(shù)預(yù)見(jiàn)效果與關(guān)聯(lián)因素分析

先進(jìn)制造、環(huán)境生態(tài)與綠色制造等領(lǐng)域，技術(shù)項(xiàng)所屬學(xué)部較多，領(lǐng)域綜合交叉程度較高，領(lǐng)域間技術(shù)項(xiàng)差異較大，選定的評(píng)分專(zhuān)家不一定能夠準(zhǔn)確判斷該技術(shù)項(xiàng)的發(fā)展趨勢(shì)，同時(shí)不同學(xué)科的專(zhuān)家評(píng)分尺度也不一致，導(dǎo)致Delphi調(diào)查的準(zhǔn)確度較低。信息與電子、先進(jìn)材料、交通等領(lǐng)域，技術(shù)項(xiàng)所屬學(xué)部較少，領(lǐng)域綜合交叉程度相對(duì)較低，領(lǐng)域?qū)＜覍W(xué)科背景相似，評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)也相對(duì)一致，因此Delphi調(diào)查的準(zhǔn)確度較高。但是，在技術(shù)項(xiàng)所屬學(xué)部較少的領(lǐng)域，也可能形成多個(gè)持不同觀點(diǎn)的專(zhuān)家群體，導(dǎo)致領(lǐng)域內(nèi)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)差異較大，影響到Delphi調(diào)查結(jié)果，例如能源與礦業(yè)領(lǐng)域。為了提高Delphi調(diào)查的準(zhǔn)確度和可靠性，可以從兩方面進(jìn)行改進(jìn)：一是合理的調(diào)整綜合交叉領(lǐng)域的技術(shù)項(xiàng)，減少大綜合領(lǐng)域的出現(xiàn)；二是收集評(píng)分專(zhuān)家信息并建立相應(yīng)的評(píng)估體系，準(zhǔn)確評(píng)估評(píng)分專(zhuān)家所屬領(lǐng)域。另外，本文針對(duì)Delphi調(diào)查的排序結(jié)果開(kāi)展領(lǐng)域內(nèi)專(zhuān)家研判，也可以有效保證技術(shù)預(yù)見(jiàn)的準(zhǔn)確性。

先進(jìn)材料、農(nóng)業(yè)與食品和醫(yī)藥衛(wèi)生與人口健康領(lǐng)域是“很熟悉”專(zhuān)家比例最高的三個(gè)領(lǐng)域，Delphi調(diào)查的準(zhǔn)確度也相對(duì)較高。先進(jìn)制造和公共安全領(lǐng)域，“很熟悉”和“熟悉”專(zhuān)家比例最低的兩個(gè)領(lǐng)域，Delphi調(diào)查的準(zhǔn)確度也相對(duì)較低。“很熟悉”和“熟悉”專(zhuān)家一般都是該技術(shù)方向上的研究專(zhuān)家，對(duì)于該技術(shù)方向的研究基礎(chǔ)、發(fā)展趨勢(shì)和重要程度有著較為清楚的認(rèn)識(shí)，所以“很熟悉”和“熟悉”專(zhuān)家比例越高，Delphi調(diào)查的準(zhǔn)確度也越高。因此，通過(guò)專(zhuān)家信息收集和專(zhuān)家評(píng)估，合理分配專(zhuān)家評(píng)分的技術(shù)項(xiàng)，提高“很熟悉”和“熟悉”專(zhuān)家比例對(duì)Delphi調(diào)查具有重要意義。

五、結(jié)論

通過(guò)“中國(guó)工程科技2035技術(shù)預(yù)見(jiàn)”的實(shí)踐活動(dòng)可以發(fā)現(xiàn)，本研究提出的基于技術(shù)預(yù)見(jiàn)關(guān)鍵技術(shù)選擇方法，在指標(biāo)設(shè)計(jì)與選取、問(wèn)卷統(tǒng)計(jì)方法方面都具有顯著的合理性和可行性，有效支撐了“中國(guó)工程科技2035技術(shù)預(yù)見(jiàn)”關(guān)鍵技術(shù)的篩選，為“中國(guó)工程科技2035 發(fā)展戰(zhàn)略研究”起到了重要作用。另外，針對(duì)Delphi調(diào)查法在領(lǐng)域劃分、專(zhuān)家選取等方面存在的不足，提出了調(diào)整領(lǐng)域分布，減少大綜合領(lǐng)域的出現(xiàn)；收集評(píng)分專(zhuān)家信息，建立專(zhuān)家信息與Delphi調(diào)查結(jié)果結(jié)合的評(píng)估體系，合理評(píng)估專(zhuān)家調(diào)查效果的建議。

“中國(guó)工程科技2035技術(shù)預(yù)見(jiàn)”是面向未來(lái)20年工程科技關(guān)鍵技術(shù)，預(yù)見(jiàn)時(shí)間較遠(yuǎn)，所涉及的關(guān)鍵技術(shù)具有突變性，因此本研究將技術(shù)項(xiàng)Delphi排序結(jié)果與領(lǐng)域?qū)＜已杏懘_定的領(lǐng)域關(guān)鍵技術(shù)項(xiàng)進(jìn)行比較評(píng)估，具有一定的局限性。為了更好地支撐中國(guó)工程科技的發(fā)展，還需要在未來(lái)發(fā)展過(guò)程中，定期開(kāi)展技術(shù)預(yù)見(jiàn)效果評(píng)估，優(yōu)化技術(shù)預(yù)見(jiàn)的流程和方法。