文/国务院发展研究中心“国际经济格局变化和中国战略选择”课题组
当前，大数据、物联网、人工智能、3D打印等数字技术主导的新一轮技术革命正在世界范围内酝酿生产方式的重要变革，进而引发全球生产、投资和贸易格局的深刻变化。历次技术革命均推动生产方式发生了变革，对产业组织和结构、商业形态、贸易等整个经济体系产生渗透和重构，进而引发了国际经济格局的重大变化。本次技术革命也必将对国际经济格局产生深远影响。中国能否抓住技术革命机遇，关乎国家未来发展。尽管这种变革和影响大部分尚在起步萌芽之中，还有较大不确定性，但一些趋势性特征已开始显现，产业影响路径和作用机制有迹可循。各国政府、国际组织和研究机构对新一轮技术革命及其影响开展了很多研究，得出了很多相似及一些有争议的结论。因此，本报告着重讲述新技术革命的影响机制，并基于新一轮技术革命的可见端倪进行展望，分析其对国际经济格局、中国与世界关系的影响，提出中国在新一轮国际竞争中抓住机遇、主动应对的战略选择。影响国际经济格局变化的因素众多，技术进步是其中最为重要的因素之一，本报告在假设其他因素不变的情况下，分析技术进步和创新可能带来的影响。
历次技术变革中的国际经济格局变化
历次科技和产业革命均对国际经济格局产生了深远的影响。按照国内外通常的划分方法，到目前为止，人类共经历了三次产业革命（也称工业革命）。三次产业革命均由科技革命推动而发生，形成了新的生产方式、产业结构以及国际经济格局。
（一）对国际经济格局的影响
通常认为，科学革命是人类认知的飞跃，技术革命是人类实践手段或方式的飞跃，产业革命是人类社会生产方式及经济结构的飞跃。人类认知的飞跃为技术革命提供了指导， 当技术革命成果在生产中大规模应用和推广时，便转化为产业革命。
根据主流研究结论，近代以来全球一共经历了3次科学革命、4次技术革命、3次产业革命。第一次科学革命发生于16世纪至17 世纪后半叶，始于哥白尼创立太阳中心说，到牛顿《自然哲学的数学原理》出版，主导学科是力学。第二次科学革命发生在18世纪末至19 世纪末，以化学原子论、生物进化论和电磁理论为主要内容，带头学科为化学、生物学和物理学等一组学科。第三次科学革命在19世纪和20世纪之交发生，以相对论与量子力学的出现为标志。第一次技术革命发生于18世纪60年代，以蒸汽动力技术为标志，并引发了第一次产业革命，实现了生产的机械化。第二次技术革命出现在19世纪60年代至19世纪末，以电力技术为标志， 引发了第二次产业革命，实现了电气化。第三次技术革命出现在20世纪40年代至60年代，以电子计算技术、空间通讯技术、核技术为标志。第四次技术革命是20世纪70年代以来，以微型计算机、互联网出现为标志，包括高温超导材料、基因技术、纳米技术、受控核聚变实验等高新技术的进步（也有研究认为是第三次技术革命的第二阶段）。第三次和第四次技术革命共同引发了第三次产业革命，实现了自动化、信息化。
在历次科技、产业革命中，科技、产业革命主导国的科技经济实力会迅速崛起，进而引发国际经济格局的变化，其他抓住机遇的国家的实力也大幅提升。第一次产业革命推动了社会生产力的极大发展， 促进了纺织、煤炭、冶金等近代工业的兴起和发展。英国由于引领了这次工业革命，快速地将其他国家抛到后面，高峰时期，金属制品、棉织品、铁产量、煤等工业产品约占世界一半，造船业、铁路修筑等居世界首位，对外贸易占全球40%。第一产业革命从英国发生后逐渐扩散到美国、欧洲等其他国家和地区，到1870年，英国工业产量占世界工业产量的比重为31.8%，美国为23.3%，德国为13.2%，法国为10%。
以电力、铁路为代表的第二次科技革命及其引发的第二次产业革命中，德、美取代英、法成为新的世界强国，日本抓住机遇实现了快速发展。20世纪初，德国的国民生产总值、钢铁产量、煤产量、铁路里程等都超过了英国，酸、碱等基本化学品产量居世界第一，燃料产量占世界4/5。1913年，德国的电气产品占世界的34%，超过头号工业强国美国5个百分点。1870年至1913年，英国贸易额只增长了89%，而同期德国增加了1.8倍，美国增加了1.6倍，英国的贸易霸主地位逐步动摇。
在以电子、计算机和信息网络为标志的第三次产业革命中，美国成长为超级大国，日本、苏联等国步入发达国家行列。1948年，美国生产总值占世界生产总值的1/2，出口贸易占全球份额近1/4，黄金储备占全球份额2/3强。美国在战后的20年时间里，维持着以其为中心的新的单极国际贸易格局。1970年以后则呈现出一强多极的贸易格局，美国进出口贸易增速放缓，德国、日本贸易份额迅速增长，以亚洲四小龙为标志的亚洲贸易份额迅速上升，欧盟推动形成了欧洲区域化贸易。
（二）影响机制
有研究表明，历次技术革命和工业革命的演进，是若干新技术群落（或族群）更替迭代和共同作用的结果。其中，引发技术范式和生产方式发生重大变化的，往往是极少数居于主导地位的技术群落。在第一次技术革命中，形成了蒸汽动力技术及相关机械制造技术主导的技术群落，第二次技术革命以电力技术、内燃机技术及电磁通讯技术为主导，第三次技术革命以计算机、微电子技术、自动控制技术等为主导。本次技术革命的主导技术群落是大数据、人工智能、物联网等新一代数字技术。
主导技术群落的更替迭代引发了若干“关键生产要素”的变迁。关键生产要素是指社会生产中的一个特定投入或一组投入，它可能表现为某种重要的自然资源或工业制成品，同时具备生产成本持续下降、供给能力无限和应用前景广泛三方面特征。历次技术革命中，棉花、生铁、煤炭，钢铁、电力，以及石油、芯片等关键生产要素先后形成和更替。当前新一轮技术革命中，数字技术的深度应用催生了海量数据资源，与新材料技术和先进制造技术等技术融合应用，从而使数据资源成为新的关键生产要素。
新的关键要素及其新的组合应用引发了生产方式的重大变化。研发、制造、投资、贸易，以及产业分工和产业组织形态等围绕新的技术体系和生产要素进行重构。在新的技术体系和生产方式变革过程中，各国家和地区竞争优势随之改变，新的全球创新、生产、投资、贸易和竞争格局逐步形成。
简而言之，新技术革命对生产方式和国际经济格局的影响大致循着“主导技术群落更替——新关键生产要素形成——生产方式变革——新国际经济格局形成”这一过程而渐次展开。
（三）关键技术特征
人们在总结历次技术革命及其引发的产业革命过程中发现，每次技术革命都出现在生产体系的一个区域，通过产业链或者网络结构逐步影响整个产业体系。这些影响经济格局的关键技术突破具有如下特点：
一是技术革命主要围绕解决当时面临的社会经济难题，由生产体系的瓶颈引发。历次技术革命围绕人类生存和发展的三个基本要素（物质、能量和信息）进行了突破，从而推动了社会经济向前发展。蒸汽革命和电气革命主要为人类解决能量获取和物质生产问题， 对于解决社会生产过程中信息沟通问题的作用有限。尽管电气革命催生了电报和电话，但相对于人类已拥有的获取物质、能源的技术手段，人类克服信息障碍的方法仍显滞后。在先进的机器和强大的能源克服了人类生产和社会交往的空间障碍后，时间的障碍（主要取决于信息沟通的便利）愈显突出。电子革命为解决这一问题储备了有力的技术手段，互联网的出现为人类提供了强大的信息整合平台，较为充分地解决了经济活动中突出存在的信息沟通问题。
二是各次技术革命由解放体力朝着解放智力的方向发展。通过对技术革命解决人类面临问题的方向研究发现，第一次技术革命，以纺织、蒸汽动力技术为主体，以轻工业生产的机械化为目标，解放了人的体力，延长了人的劳动器官。第二次技术革命，以电气通讯技术为主体，以轻工业、重工业生产和社会生活的电气化为目标，不仅在更大范围上解放了人的体力，而且延长了人的感觉器官。第三次技术革命，以通讯、控制技术为主体，以各种产业和社会生活的自动化为目标，既延长了人的感觉器官，又解放了人的智力。各次技术革命之间具有继承性，其继承的部分向更高水平发展。
三是引发技术革命的主导技术群在结构上越来越复杂。从主导技术群的结构上看，第一次技术革命的主导技术群，包括工作机（纺纱机、织布机机床）、蒸汽机，技术结构单一。第二次技术革命的主导技术群，包括电动机、发电机、输电网、无线电通讯以及内燃机、汽车， 技术结构相对多元。第三次技术革命的主导技术群，包括电子计算技术、空间通讯和光通讯技术、半导体技术、核技术等若干个子技术群，即形成了大科学、高技术的现代复杂科技体系，技术结构越来越复杂。
新一轮技术变革的趋势性特征
当前，基于信息通信技术的创新发展催生了数字技术主导的新技术群落，引发了新的技术革命并不断向各产业扩散。未来15~20年， 新一轮技术革命将加快全球技术进步与创新速度，并将引发全球产业变革。
（一）颠覆性技术及其创新出现频率增加，技术迭代和创新加速
1.源于数字技术的颠覆性，新兴技术不断涌现
当前，世界科技发展处于快速进步之中，一系列重大技术突破纷至沓来。除了耳熟能详的物联网、云计算、大数据、3D打印技术等基于信息通信技术深化发展起来的数字技术创新之外，基因、仿生、生物医药、生物工程等新生物技术， 光伏、氢能、核聚变等新能源技术，石墨烯、生物材料等新材料技术也不断取得突破。但从当前技术影响范围、渗透深度，以及综合世界各机构对新一轮技术革命的预测来看，数字技术无疑是近在眼前兴起的新一轮技术革命的主角。
计算机、互联网等信息技术的深入发展推动了数字技术创新，一系列源于数字技术的新技术群落应运而生，呈群体突破、持续进步趋势。当前已经基本成熟具有良好应用前景的数字技术包括云计算、大数据、物联网、人工智能、移动互联、区块链等，形成了数字技术主导的新兴技术群落，并在全球前沿技术体系中占主体地位。还有一些基于数字技术衍生的具有良好发展前景的新技术，如3D打印、虚拟现实/增强现实等正处于孕育之中。未来基于数字技术的技术创新还会不断延续。
新兴技术群落大都具有颠覆性影响力，已经显现出对社会生产生活方式产生变革性冲击的端倪。云计算、大数据、物联网等新兴技术为数据的大规模生产、分享和应用提供了基础，并持续向经济、社会和公共管理领域渗透。基于互联网、大数据的发展以及深度学习技术的突破，人工智能技术迎来新一轮发展高潮并日趋成熟，目前已经在专项人工智能领域获得良好应用并有望继续取得进步，采用人工智能的自动调节机床、自动（无人）驾驶汽车等广泛意义上的机器人技术日益发达。采用数字技术材料打印机的3D打印技术无需机械加工或模具就能生成任何形状的物体，工厂将彻底告别车床、钻头、冲压机等传统工具。这是对传统制造业的彻底颠覆，为工业设计带来无限可能，而且环保、无浪费。区块链或更一般所称的分布式数字账本技术具有透明高效、安全稳定、降低中介和信用成本等特点，在多个领域都有预期应用前景，正快速扩散到金融科技领域，并拓展到公共服务、数字身份、供应链管理等领域。互联网进入到移动互联阶段后，“互联网+”蓬勃发展，与传统产业不断融合，引发的商业模式创新层出不穷，引领和催生各领域发展方式的革命性转变，将全方位改变人类生产生活。
2.技术进步和创新呈指数式增长
数字时代，技术进步不是以线性方式而是以指数方式发展，呈现加速发展状态，这在国际上被称为技术进化的加速回报定律。
新技术扩散速度加快，迭代周期越来越短。工业时代，电、电话、收音机、电视机在美国的普及应用分别用了46年、35年、31 年和26年。数字时代，个人电脑（PC）、移动电话、互联网、社会化媒体的普及仅分别用了16年、13 年、7年和5年，技术普及速度越来越快。数字产品和服务呈加快发展趋势，QQ同时在线用户数达到1亿用了11年，新浪微博日活跃用户数达到1亿用了6年，微信用户数达到1 亿用了433天。
数字技术广泛应用产生的数据流量呈指数级增长。根据麦肯锡全球研究院2016年发布的《数字全球化：新时代的全球性流动》报告， 2005~2014年的9年间，全球数据流量从4.8Tbps（太比特/秒）上升至211Tbps，增长了45倍，预计在2015～2019年的5年内将增长9倍。
借助数字技术的快速渗透力， 越来越多呈现指数级增长、改变传统规则的中小企业（如独角兽企业）成为引领创新前沿的重要力量。在互联网和现代金融的支撑下，近年来一个科技型企业从诞生到成为独角兽企业最快只需要3~5 年，刷新了企业成长速度的记录。
（二）数字技术发挥主导和催化作用，以交叉融合带动各领域技术突破
1.数字技术与其他技术交叉融合催生新的技术突破，带动社会各行业整体技术进步
数字技术广泛渗透、快速应用并促进了各学科发展和行业技术进步，数字技术与其他领域技术的融合创新将不断延续。数字技术不仅广泛扩散应用到各领域，而且进一步加快了知识和信息传播，有利于提高社会整体技术进步的速度。通过跨学科交叉融合，数字技术带动了新兴学科发展。例如，脑科学与数理、信息等学科领域的结合，正在催生脑—机交互技术，将极大带动人工智能、复杂网络技术发展，促进精神疾病和神经退行性疾病防治。数字技术与制造、能源、交通、农业等各行业技术结合，带动了智能制造、智能电网、智慧城市、智能交通、智能农业的迅速增长，正在深刻改变人们的生产和生活方式。此外，技术以组合方式相互补充和放大。例如，软件和数据科学的进步有助于开发新材料，将材料建模和数据科学整合到产品开发的决策支持中，可以缩短材料发现至商业化的时间，反过来，新材料可能会替代具有更好性能基板的硅半导体，从而允许更强大的软件应用。
2.生物技术、新能源技术、新材料技术等成为新一轮技术革命的次主导技术，共同促进全社会技术进步
除了数字技术在新一轮技术革命中发挥了主导作用外，生物和健康技术、新能源技术、先进材料和制造技术等一系列其他技术也快速进步，在一定程度和范围内推动了整个社会技术进步，成为新一轮技术革命的次主导技术。以基因技术为代表的生物技术正在孕育更大的突破，有望在农业、医疗等领域获得广泛应用。可再生能源与新能源技术进步快速，掀起了一场能源革命，有望为各行业提供可持续发展的清洁能源。新材料技术与制造技术融合，带来了金属材料、半导体材料、先进储能材料、生物医用材料等不断创新，有力支撑了相关应用领域发展甚至带动新的应用领域出现。各种技术共同带动了生产材料、制造工艺以及生产辅助技术等一系列重大关联技术发生群体突破，当它们转化为生产力后将产生足够大的累积效用，从而推动社会生产力发生质变。
3.影响制造业的技术进步更加广泛
现代社会生产体系中，生产制造方式决定了社会的生产组织方式，因而生产制造技术的进步对整个社会经济发展的影响更加广泛而深刻。因而，人们更加关注推动制造业的技术进步。历史上，19世纪和20世纪早期，只有部分技术促成了制造业变化，如蒸汽动力、金属加工、发电和化学。21世纪，应用于制造业的技术数量大大增加，包括电气、网络、生物和激光技术， 以及这些领域的众多分支。当前， 以机器人、工业互联网、增材制造等为代表的先进制造技术推动制造业向智能化、网络化、服务化方向演进，碳纤维、纳米材料等新型材料的广泛应用将极大降低产品制造成本，提升产品质量。
4.技术交叉融合速度加快、融合领域快速拓展
20世纪下半叶以来，科学与技术呈现出综合一体化发展趋势。科学与技术相互结合越来越紧密，技术成果向现实生产的转化也变得越来越快，这就使得科学革命、技术革命和产业革命在内容上和时间上不再分离，而是时间上越来越相互重合，内容上越来越相互融合。当前，基于信息技术之上的数字技术正快速与其他各领域交叉融合。之前的互联网技术约在1980年左右开始出现，之后向各领域渗透，直到2010年左右得到广泛应用。自2010 年前后，云计算、大数据、物联网等新一轮技术创新一经出现，就迅速向各领域渗透，与其他技术相互交叉融合。
此外，学科交叉融合的领域也在快速拓展。物质科学、生命科学、能源科学等众多领域的群体性小的科学革命，以及信息技术革命的更替换代带来颠覆性技术创新， 不断加快科学技术各领域的融合。当前的大部分研究都是跨学科的， 例如材料研究，除传统材料科学与工程外，物理、化学、化学工程、生物工程、应用数学、计算机科学和机械工程等其他领域学科的贡献也不可或缺。据统计，具有高融汇程度的世界热点研究领域数量逐步增加， 从2002年～2007年期间的121个扩大到2010年～2015年期间的232个。学科交叉向人类健康、环境、能源与可持续发展等领域发展，形成了“纳米生物”“环境与健康”“社会医学” 等新领域，出现了精准医疗、基因诊断、纳米诊疗、第五代移动通讯通信技术、3D图形识别等一些新的热点研究领域。
（三）数字技术深度融合加速，智能化技术将推动数字化走向更高水平
数字技术已经基本成熟，正快速向各行业扩散和深入渗透，形成了数字经济的浪潮。大数据、云计算应用正在向以数据生产、流通和利用为核心的各个产业渗透。随着传感器价格的持续下降和无线传输技术的进步，全球物联网相关技术、标准、应用、服务开始起步，近年来技术进步快、成本降低快，使大规模的数据收集成为可能，物联网的有效利用呈现加速发展态势。金融科技以数据和技术为核心驱动力，正在改变金融行业的格局。
以人工智能为代表的智能化技术是数字技术发展的更高阶段， 将推动数字技术走向更高水平。人工智能系统通过结合大数据、云计算、机对机通信和物联网技术，实现操作和学习。随着人工智能的发展，机器的行为将越来越独立于人类创造者和操作人员。尽管目前的人工智能只局限于相对具体的任务，但人工智能的重要性不断扩大，已经被应用到许多产品和服务中，如在线搜索和翻译服务、实时交通预测和自动驾驶汽车等，自动驾驶技术目前处于以尽快商用为目标的发展阶段。总体上来说，人工智能在认知和预测领域的许多技术已经逐步商业化，决策和集成解决方案技术多处在研发阶段，要达到“通用人工智能”仍需数十年努力。3D打印技术还不能取代传统制造业，主要用于生产高级定制的医疗设备，3D生物打印处于早期发展阶段，将在未来的5～10年内为大众采用，3D模型打印将在未来2～5年内融入许多其他技术领域。
（四）生物技术和新材料技术可能引领下一轮技术和产业变革
在数字技术革命不断深化的同时，在此轮技术革命中充当配角的生物技术和新材料技术也在孕育着下一轮技术革命。目前全球研究热点除了数字化、智能化技术外，基因技术、纳米技术等也伴随其中。据有关机构统计，过去10年，全球约一半研发经费投向生命科学和医学领域，全球顶尖科学研究（每年引用率居前20名）论文近60%集中在生命科学和医学，约40%的专利也产生在该领域。与信息技术进步的“摩尔定律”相似，生物技术领域的一些技术如基因技术也在快速进步，2001年至今，人类基因组测序成本已由30亿美元下降至1000美元。在新材料领域，一些突破性的技术也处于孕育过程中，如石墨烯可能对电子和许多其他领域产生革命性的影响；纳米级材料的控制是一种通用技术，对所有现有工业部门将产生重大影响。这些技术均取得了一系列突破并且仍处于成长之中，具备引领下一轮技术和产业革命的潜力，可能在本世纪中叶成为数字技术革命后的新突破方向。但当前面临的技术挑战仍然很大，离广泛应用还有较长距离的道路要走。
数字化转型背景下全球生产方式的趋势性变化
尽管对于当前是否正在经历“第四次工业革命”仍存在不同的认识，但这一轮数字技术主导的技术革命驱动生产方式的深刻变革已成为共识，其对生产方式以及产业体系产生的革命性影响已经开始显现。数字技术主导的技术群落使得数据资源价值被全面发掘，符合关键生产要素的特征：边际生产成本递减，规模呈指数级增长并具有无限供给能力，数据资源产生并扩散到经济社会各领域可以提高其他要素的生产率。除了数据（知识） 成为关键生产要素外，互联网、物联网等大大增强了要素的流动性和“连接”，人工智能（机器人）快速替代劳动甚至被称为新的生产要素，数字技术提升了研发速度从而推动技术进步加快。数字化转型是本轮新技术革命下生产方式变革和生产体系调整的主要方向。数字化转型改变了企业生产经营和资源配置的方式和投向，从而改变了世界范围内的生产和投资布局，研发、制造、产业组织和分工、投资、贸易等均将围绕新的技术体系和生产要素进行重构（见图1）。
