以往的经验告诉我们，谁主导了工业革命，谁就掌握了未来的国家命运。第一次工业革命让英国成为日不落帝国，第二次和第三次工业革命让美国称霸世界。
如今，经过几代科技人员的不懈努力，中国终于赶上了第三次工业革命末期的发达国家，能否在下一次工业革命中占得先机，将决定国家未来几百年的命运。
如何敏锐捕捉下一次技术革命的信号？
基因工程、核聚变、量子科学、人工智能和石墨烯技术，这五大技术很有可能成为推动人类进步、进入第四次工业革命的核心技术。
今天，我们就来盘点一下截至2022年，中国在这五个技术领域的发展。
基因工程
——解开生命奥秘的密码
基因工程又称基因剪接技术和DNA重组技术。
基因储存了关于种族、血型、妊娠、生长、凋亡和其他生命过程的所有信息。是他生命中最大的谜团。
人类基因中有30亿个DNA碱基对。对这些碱基对进行完整的、无间隙的测序，对于了解人类基因组变异的全貌，掌握基因对某些疾病的影响非常重要。
30亿，这可不是个小数目。自20世纪90年代初以来，世界各地的科学家开始完成人类基因的测序。这个被称为生命科学领域的“登月工程”终于在2022年取得了阶段性成果。
2022年3月31日，美国研究人员在《科学》杂志上发表了首个完整且无间隙的人类基因组序列。
这就相当于拥有了一本“基因字典”，其中大部分我们还看不懂，但至少我们已经有了查阅的工具。《自然》论文截图
基因工程的应用
基因工程应用于许多领域，如转基因食品、生物武器、环境保护、基因治疗、分子研究等。其中，基因医学是重点领域，可能触及“长寿的秘密”。
2020年诺贝尔化学奖的颁发，让世人意识到人类正在走近“基因时代”的大门。
中国目前的水平
我国基因工程整体水平与世界顶尖水平还有较大差距，基因治疗方兴未艾。比如血友病、β-地中海贫血的治疗，目前还没有进入临床试验，中国基因治疗企业大多起步较晚，如信仰医药、尹仲科技、惠达基因等。
相比受制于人的困难的光刻机，在基因测序仪领域，经过20年，中国打破了国外垄断，实现了对这一工具的自主控制，目前是“唯一第二个”掌握全产业链的国家。
华大智造高通量基因测序仪DNBSEQ—T7基因组，全球该领域专利申请超过7000件，其中美国专利申请超过3300件，中国排名第二，专利申请超过2000件。在基因编辑领域，中国正努力保持同步。
核聚变
-真正的人造太阳。
受控核聚变技术被称为人造太阳，一直被视为人类文明的终极能源。
在此期间，受控核聚变不产生有害辐射，其能量释放强度远远超过核裂变。而且受控核聚变可以从海水中提取所需的燃料，不含铀，是最经济的能源。因此被各国寄予厚望。
太阳之所以能发光发热，是其内部稳定的核聚变。
托卡马克装置
为了抑制核聚变的能量，科学家们开发了托卡马克装置。这种利用磁约束或惯性约束的装置，可以将核聚变时数亿摄氏度的等离子体与外界隔离，并牢牢控制这种能量。在一切稳定的前提下，慢慢向外界输出能量，最终实现发电。
托卡马克在中国
2021年12月30日，中科院合肥物质科学研究院，被称为人造太阳的全超导托卡马克核聚变实验装置，实现了1056秒的长脉冲高参数等离子体运行，这是目前世界上托卡马克装置在高等离子体下运行时间最长的一次。
该所所长宋运涛在接受采访时表示:我们已经充分验证了未来核聚变发电的等离子体控制技术，并推动其从基础研究向工程应用迈出了一大步。
目前，中国的托卡马克核聚变装置处于世界前列，是最有希望率先掌握受控核聚变技术的国家。全超导托卡马克核聚变实验装置
可控核聚变要真正建成商用核电站还有很长的路要走。科学家预测，受控核聚变将于2040年至2060年走出实验室，真正为人类解决能源之忧。
量子科学
——量子革命的转折点近了。
量子科学的三个主要方向是:量子计算、量子通信和量子精密测量。
潘建伟院士:量子科技事关国家战略，只需要不断的突破和创新。
中国的量子信息技术整体上确实处于追赶欧美先进国家的状态，但在具体领域也是领先的，这与国家布局和发展战略有关。潘建伟科技大学上海研究院实验室调试设备。
量子计算:追赶第一梯队
在科研领域，中国的量子信息技术与美国相差不远。从论文来看，在量子计算领域，近五年来，中科院、清华大学、中科大等科研机构发表的论文数量位居世界前20，中国的专利申请量近年来也快速增长。
2020年12月，中国科学技术大学宣布其潘建伟等人成功构建了76个光子的量子计算原型“九章”，使中国成为世界上第二个实现“量子计算优越性”的国家。
2021年10月，113个光子144个模式的量子计算原型《九章二》公布。
根据目前已经公布的经典优化算法，“祖冲之二”对量子随机电路采样问题的处理速度比目前最快的超级计算机快千万倍以上，比Google的原型“悬铃木”快四万倍左右。
“第九章”和“祖冲之二”的成就，使中国成为唯一一个在两个物理系统上都取得“量子计算优越性”的国家，奠定了世界量子计算研究第一方阵的地位。第9-2章量子计算机
落后主要表现在工业化发展上。
我国量子计算的研发主体主要是高校和科研院所，产业化和市场化布局明显落后于领先国家。
量子通信:领先水平
由于我国信息安全形势复杂，迫切需要提高军事、政务、金融和关键基础设施领域的信息安全能力。国家量子保密通信的布局和研究起步较早，投入较多。
2016年8月，我国发射了世界首颗量子通信卫星——墨子量子科学实验卫星，并在后期实验中实现了洲际量子保密通信。
目前，我国量子保密通信试点应用项目数量和网络建设规模均达到世界领先水平，并实现了初步产业化发展。
量子测量:第一梯队
精密测量是科学研究的基础。以时间计量为例，从古代的日晷、水钟到现代的机械钟，再到现代的石英钟、原子钟，随着时间计量精度的不断提高，通信、导航等技术不断发展。
2018年，国际上首次实现了采用激光冷却技术的空中冷原子钟。
目前，量子精密测量领域的世界纪录大多由欧美国家保持。从论文和专利数量来看，美国领先，中国、日本、韩国、英国、德国等国家紧随其后。
人工智能
——虚拟的“人类”而不是真实的人类
人工智能，缩写为AI。它是研究和发展模拟、延伸和扩展人类智能的理论、方法、技术和应用系统的一门新技术科学。
自20世纪70年代以来，AI被称为世界三大前沿技术之一，也是目前最热门的研究方向。
2016年3月9-12日，AlphaGo连下三城。按照“五局三胜”的赛制，第九段李世石提前出局，与100万美元奖金失之交臂。
3月13日，李世石扳回一局；3月15日，收官之战，AlphaGo再下一城，最终比分定格在4:1。
早在2016年，人工智能的围棋水平就已经超过了人类。有人说AlphaGo象征着人工智能时代的曙光。人工智能分类
人工智能可以根据人做什么来划分，包括机器学习、计算机视觉、自然语言处理、机器人等等。
中国人工智能发展水平
李开复在《ai Future》一书中提到，建立21世纪的AI超级大国需要四个条件:大数据、执着的创业者、优秀的AI科学家和有利的政策环境。
中国是少数几个符合上述条件的国家之一。大国的特殊性造就了世界上最丰富的数据生态环境。我们有很多顶尖的企业，如主要用于人工智能行业的科大讯飞、商汤、海康，以人工智能搜索、社交应用为代表的腾讯，以人工智能电子商务应用为代表的阿里巴巴、JD.COM，以及从事人工智能芯片研发的华为、寒武纪等科技公司。
再加上入世后中国经济的快速发展和政策环境的利好，中国在第三次人工智能浪潮中从追赶者成为引领者。
石墨烯技术
-神奇的未来材料“黑金”
石墨烯是一种新材料，其中通过sp杂化连接的碳原子紧密堆积成单层二维蜂窝状晶格结构。石墨烯具有优异的光学、电学和力学性能，在材料科学、微纳加工、能源、生物医学和药物输送等领域具有重要的应用前景。它被认为是未来的革命性材料。
英国曼彻斯特大学的物理学家安德烈·盖姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫通过微机械加工成功地将石墨烯从石墨中分离出来，因此获得了2010年诺贝尔物理学奖。
神奇的特性1、优良的导电性和光学性能，是零距离的半导体；
2.已知强度最高的材料是钢的200倍，还具有良好的韧性、拉伸性和柔韧性；
3.优异的导热性；
4.已知最轻的材料，每平方米仅重0.77毫克。
它看起来像一种完美的材料吗？因此，石墨烯被称为第四次工业革命的材料，也被称为“黑金”。
制造问题
石墨烯面临的最大问题是产量和尺寸。目前市面上大部分石墨烯其实并不是单层石墨烯存储，而是复合多层石墨烯，无法充分发挥单层石墨烯的优异性能。石墨烯的制造技术还远未成熟。
当前发展形势
石墨烯目前还没有大规模应用，只是在电池领域崭露头角。
石墨烯能够应用在电池领域，主要是因为它的低电阻，增加了电池的利用率，延长了电池的使用寿命。因此，石墨烯很快成为电池领域非常受欢迎的材料。
根据已知的研究数据，石墨烯技术生产的电池可以安全充电几十万次，没有明显的老化和衰减。充满电仅需15秒，充电效率是锂离子电池的1000倍。
全球近70%的石墨烯专利来自中国，这个世界上石墨储量最大的国家。但总体来说，石墨烯的应用还处于低端阶段。这不仅与低质量的石墨烯性能有关，也是由于缺乏系统高效的石墨烯制备方法。如果有一天，我们突破了高质量石墨烯的简单高效的制备方法，真正的石墨烯产品可能会出现。
天才曹原因对魔角石墨烯的研究成为2018年《自然》十大人物。
谨防诈骗
针对一些品牌宣传的“石墨烯”电池，欧阳高明院士公开表示:“如果有人说新能源汽车能跑1000公里，而且只需要几分钟就能充满电，还能保证安全，就目前的技术而言，根本不存在这种可能性，那他一定是骗子。”
理性看待，谨防诈骗。
综上所述，中国目前在基因工程和量子科学领域处于第一梯队，人工智能在某些方向上成就不大，是第一梯队中的佼佼者。核聚变和石墨烯在国际上还处于起步阶段，中国也取得了一些突破，但能否领先还需要时间验证。
是科技第一生产力，只有独立自主，才能自强不息。
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