当今世界，经济竞争、社会进步、人民富裕和国家安全都高度依赖科技创新。科技已经成为推动引领经济社会发展的主导力量和保障国家安全的核心要素。近现代史表明，科技的重大创新与突破，都会极大地提高社会生产力，乃至改变社会生产方式、人的生活方式，进而改变世界政治经济格局。以大规模耗用自然资源和破坏生态环境为代价的发展模式难以为继，化石能源、原材料价格大幅攀升，环境和全球气候变化等问题日趋严峻，强烈呼唤着科技创新与新的科技革命。2008年国际金融危机以来，世界主要国家都更寄希望于科技创新，培育战略性新兴产业，加速产业优化升级，抢占新一轮国际竞争的先机和优势。

　　(一)科技革命源于科技创新突破，源于需求的推动

　　科学技术具有内在的革命性。科学革命往往源于现有理论与实验观察之间的矛盾，发端于提出理解自然的新观念和观察自然工具的新发明，是科学思想的飞跃、研究范式的变革、知识体系的新拓展。技术革命则源于人类对生存发展方式的新探索和对生产力发展的新追求，往往发端于实践经验的升华、重大工具与方法的发明和科学知识与理论的创造性应用，是人类生存发展手段的变革、利用和适应自然能力的跃升和技术范式的新发展。20世纪以来，科学与技术的联系更加紧密，相互依托，相互促进，并表现为某些领域率先突破，进而引发其他领域群发创新、新兴交叉领域不断涌现的特征。

　　科技革命源于人类发展需求的强大推动。包括中国在内的全球20亿至30亿人口追求小康生活和实现现代化，是人类历史上前所未有的大事件、大变革，这将为全球科技创新和文明进步注入前所未有的动力与活力，也对全球资源供给能力和生态环境承载能力带来了新挑战。传统的发展方式不可持续，必须创新生产与生活方式，走科学发展道路。人类现代化进程强烈呼唤新的科技进步与革命。

　　全球性经济危机往往催生重大科技创新和革命。经济危机是社会生产、分配、消费失衡和矛盾日益尖锐的产物，一些传统产业产能过剩，新兴产业应运而生。为了克服危机，社会对科技创新的需求更为迫切，创新投入增加，创新战略导向更加明确，从而加快科技革命的到来。例如，1857年的世界经济危机加快了以电气革命为标志的第二次技术革命，1929年的世界经济危机以及第二次世界大战引发了以电子技术、航空航天和核能等技术突破为标志的第三次技术革命。

　　科技革命催生产业革命，并引发社会重大变革。19世纪初电磁感应现象的发现，麦克斯韦方程组的建立，成为电气革命的知识基础，电机电器相继发明，进而发展出电力电气等新兴产业，人类进入电气时代。20世纪初，量子力学的建立，半导体物理和材料的进展，现代计算机理论模型的提出等，成为电子信息技术的科学基础，发展出电子信息、计算机等新兴产业，人类进入电子信息时代。展望未来，以能源、材料、信息与生物为核心的新科技革命，将引领人类进入绿色、智能和可持续发展的新时代，为生产力发展打开新的空间，催生战略性新兴产业，推动全球产业结构的新变革。

　　(二)科技革命发生的领域和方向

　　准确预见科技革命何时、何处发生是困难的，但也并非无迹可寻。从资源与需求面临的挑战看，以下领域和方向将最有可能发生重大科技创新突破。

　　——在能源与资源领域，人类必须转变无节制耗用化石能源和自然资源的发展方式，迎来资源节约、高效、清洁、可循环利用的时代。这要求在一些基本科学问题上取得突破。例如，先进可再生能源和核能的开发，高效制氢与存储技术，不可再生资源的高效、清洁和循环利用，水资源高效利用及清洁循环，生物资源开发利用，深部地球、海洋和空间资源的开拓等。

　　——在信息领域，无论是集成电路、存储器、计算机还是互联网等现有信息技术，都将遇到难以继续发展的障碍，呼唤信息科技新的突破。例如，新的网络理论，网络云计算，网络安全与智能管理，人机交互与语言文字图像的智能处理，海量数据挖掘与管理，自旋电子、分子、量子器件，光电子、量子、基因计算等。

　　——在先进材料与制造领域，未来30至50年，能源、信息、环境、人口健康、重大公共工程等对材料和制造的需求将持续增长，先进材料和制造向全球化、绿色化、智能化方向发展，制造过程将更加清洁、高效和环境友好。新的突破可能发生在：绿色、智能材料结构与性能设计，制备过程精确控制及全寿命成本控制，极端条件下材料结构和性能演化规律，近终尺寸形貌加工以及材料器件一体化等。

　　——在农业领域，将进入生态、高效、可持续的时代，在保障食物安全功能的同时，农业还将担负起缓解能源危机、提供多样需求和保护生态环境等使命。这要求在一些基本问题上取得突破，如，生物多样性规律，高效、优质、抗逆农业育种的科学基础与方法，营养、土壤、水、光、温与作物相互作用机理和精准控制方法，耕地可持续利用的科学基础，农业对气候变化的响应，健康食品的科学基础等。

　　——在人口健康领域，全球人口在本世纪中叶可能达到90亿至100亿，人类必须控制人口增长，提高人口质量，保证食品和生态安全，防治重大流行病，并将关口前移，走一条低成本、普惠保健之路。这要求在一些基本科学技术问题上取得进展。例如，营养、环境、行为对人的生理心理健康的影响，基因遗传、变异与修复机理，疾病早期预测诊断与预防干预的科学基础，干细胞与再生医学，生殖健康和早期诊断治疗，老年退行性疾病延缓和治疗的科学基础等。

　　——一些重要基本科学也正孕育着重大突破。例如，对暗物质、暗能量、反物质的探测，将深化人类对宇宙和物质世界的认识。探索对构成物质的分子、原子和电子的精确调控，进而在光/电/热转化、光合作用与光催化，能量、信息的储存、传输、处理等领域实现新突破。合成生物学的出现打开了从非生命的物质向人造生命转化的大门，为探索生命起源和进化开辟了新途径。人类将不断深化对脑和认知的探索，一旦突破，将导致科学思维方法的创新，进而推动认知科学、教育学、心理学、信息与计算科学的革命。

　　(三)为新科技革命作好准备，是把握未来的战略选择

　　发达国家为保持其科技与经济的领先地位，抓住科技革命和产业发展的新机遇，都在积极谋划未来。选择重点领域，增加创新投入，抢占未来科技和产业制高点。

　　2009年4月，奥巴马在美国科学院的演说中指出，20世纪，美国之所以领导了世界经济，是因为美国领导了世界的创新。他提出要重塑美国科技的领先地位，为未来50年繁荣奠定基础，并承诺将R&D投入提高到占GDP 的3%。同年9月，美国政府出台《美国创新战略》，阐释了清洁能源、电动汽车、信息网络和基础研究等领域的新战略。

　　2008年底，欧盟举行首届创新大会，提出依靠创新克服金融危机、拉动经济增长，各国共同融资成立欧洲创新基金，支持中小企业和科研院所创新。

　　2009年，为应对全球经济衰退，日本政府紧急出台 “数字日本创新计划”，力图促进绿色、智能等新兴产业发展。

　　中国必须为新科技革命作好充分准备。胡锦涛总书记最近明确指出，我们必须紧紧抓住新一轮世界科技革命带来的战略机遇，更加注重自主创新，谋求经济长远发展主动权，形成长远竞争优势，为加快经济发展方式转变提供强有力的科技支撑。温家宝总理在新兴产业发展座谈会上强调，发展战略性新兴产业是我们立足当前渡难关、着眼长远上水平的重大战略选择。面对新形势、新挑战、新机遇，中国必须大力提升科技创新能力，在新科技革命和国际科技经济竞争中，赢得先机、占据主动，实现跨越发展。