来源:盘古论今2021
据美国《华尔街日报》网站3月7日报道，中国制定计划，要在今后5年里加快从芯片、人工智能到量子计算等先进技术的研发。
报道援引经济学家和业内分析人士的话说，中国“十四五”规划引人注目的一点是对先进技术和创新的强调。它还提到了中国对2035年的设想，届时该国有望在核心技术上取得重大突破，并设法跻身全球最具创新能力的国家之列。
报道指出，“十四五”规划纲要草案列出了被认为对中国的国家安全和整体发展至关重要的七大科技前沿领域，其中包括：新一代人工智能、量子信息、集成电路、基因与生物技术、脑科学与类脑研究、临床医学与健康、深空深地深海和极地探测等。中国计划通过创建国家实验室并支持学术项目等来孵化和扶持其中一些技术。所谓七大领域具体有哪些呢？
一、新一代人工智能
Facebook认为，决定未来三大支柱其中一个就是AI，另外两个我们看到也很精彩就是AR/VR。
IBM的watson医疗诊断系统已经在中国开始进行实践。美国五大科技巨头之前宣布成立一个AI联盟，进行AI方面的计算研究和推广。事实上，中国的公司百度早在AI进行了专业布局。阿里也在AI方面转向非常快。再比如杭州的海康威视作为全世界最大生产摄像头的公司，已经开始推出智能化摄像头，把深度学习的芯片和摄像头连在一起，华为公司也在AI布局，特别是在自然语言理解方面。
美国国家科技委设立了AI和机器学习专业委员会，来指导全美各界的行动。此后，美国联邦再次出台了一个政府报告，国家AI研发战略规划，并且认为AI现在正处于新浪潮的初始阶段。
在欧洲，英国发布了《AI未来的决策，制定的机遇和影响》；法国制定了《国家人工智能战略》；德国颁布了全国第一部自动驾驶的法律。日本准备在未来10年投入100亿日元，用于4个领域的AI的发展，其中包括基础设施、人才培养、医疗保健和农业等4个领域。英国媒体报纸显示，美国斯坦福、MIT、CMU、伯克利等4所名校AI的博士起薪已达到200万美元以上，远远超过互联网精英人才的起薪20万美元，充分说明AI的人才的重要性。
引人注目的中国科技部《新一代人工智能发展规划》确立了“三步走”目标到2020年，人工智能总体技术和应用与世界先进水平同步;
到2025年，人工智能基础理论实现重大突破、技术与应用部分达到世界领先水平;
到2030年人工智能理论、技术与应用总体达到世界领先水平，成为世界主要人工智能创新中心。
人工智能（英语：Artificial Intelligence，缩写为AI）也称机器智能，指由人制造出来的机器所表现出来的智能。通常人工智能是指通过普通计算机程序来呈现人类智能的技术。
AI的核心问题包括构建能够和人类似甚至超越的推理、知识、规划、学习、交流、感知、移物、使用工具和操控机械的能力等。当前有大量的工具应用了人工智能，其中包括搜索和数学优化、逻辑推演。而基于仿生学、认知心理学，以及基于概率论和经济学的算法等等也在逐步探索当中。
思维来源于大脑，而思维控制行为，行为需要意志去实现，而思维又是对所有数据采集的整理，相当于数据库，所以人工智能最后会演变为机器替换人类。
美国麻省理工学院的温斯顿教授关于人工智能的说法简单明了：“人工智能就是研究如何使计算机去做过去只有人才能做的智能工作。”人工智能是研究人类智能活动的规律，构造具有一定智能的人工系统，研究如何让计算机去完成以往需要人的智力才能胜任的工作，也就是研究如何应用计算机的软硬件来模拟人类某些智能行为的基本理论、方法和技术。
人工智能是计算机学科的一个分支，二十世纪七十年代以来被称为世界三大尖端技术之一（空间技术、能源技术、人工智能）。人工智能也被认为是二十一世纪三大尖端技术（基因工程、纳米科学、人工智能）之一。这是因为近三十年来人工智能获得了快速发展，在很多学科领域都获得了广泛应用，并获得了丰硕的成果，人工智能已逐步成为一个独立的分支，无论在理论和实践上都已自成一个系统。
国际上普遍认为人工智能划分为三类：弱人工智能、强人工智能及超级人工智能。弱人工智能：就是利用现有智能化技术，来改善一些技术条件和发展功能。强人工智能阶段十分接近于人的智能，因为需要脑科学的突破，国际上普遍认为这个阶段要到2050年左右才能最终实现。超级人工智能，是脑科学和类脑智能有了极大发展后，人工智能就成为一个超强的智能系统。
从技术发展看，从脑科学突破角度发展人工智能，目前还具有很大的局限性。《规划》中的新一代人工智能，是建立在大数据基础上的，受脑科学启发的类脑智能机理综合起来的理论、技术、方法形成的智能系统。
跟之前相比，新一代人工智能不但能够以更高水平接近人的智能形态，而且还能以提高人的智力能力为主要目标来融入人们的日常生活。比如跨媒体智能、大数据智能、自主智能系统等。在越来越多的一些专门领域，人工智能的博弈、识别、控制、预测甚至超过人脑的能力，比如人脸识别技术，新一代人工智能技术正在引发链式突破，推动经济社会从数字化、网络化向智能化加速跃进。
中国在人工智能领域取得重要进步，比如国际科技论文发表量和发明专利授权量已位居全球第二，在部分领域核心的关键技术上实现了重要突破。在语音识别、视觉识别技术方面处于世界领先水平，在自适应自主学习、直觉感知、综合推理、混合智能和群体智能等初步具备跨越发展的能力；在中文信息处理、智能监控、生物特征识别、工业机器人、服务机器人、无人驾驶等方面已逐步进入实际应用。人工智能创新创业日益活跃，一批龙头骨干企业加速成长，在国际上获得广泛关注和认可。
值得一提的是，人工智能+物联网+大数据+云计算是四位一体的，未来智能时代的基础设施、核心架构就是基于这四个方面，因此，上升为国家战略层面是必须的。
人工智能发展进入新阶段。经过60多年的演进，特别是在移动互联网、大数据、超级计算、传感网、脑科学等新理论新技术以及经济社会发展强烈需求的共同驱动下，人工智能加速发展呈现出深度学习、跨界融合、人机协同、群智开放、自主操控等新特征。大数据驱动知识学习、跨媒体协同处理、人机协同增强智能、群体集成智能、自主智能系统成为人工智能的发展重点，受脑科学研究成果启发的类脑智能蓄势待发，芯片化硬件化平台化趋势更加明显，人工智能发展进入新阶段。
美国《大西洋》月刊网站2019年的报道，人工智能促进会现任主席苏巴劳·卡姆巴哈帕蒂说：现在中国研究人员对年会来说已经不可或缺，没有他们的参与，会议就开不成。因此会期必须重新安排。
在这个历来由美国主导的年会上，中国研究人员表现出色。中美两国的研究人员贡献的、获得认可的论文数量不相上下。苏巴劳说：“仅仅三四年前，情况还截然不同，这是十分出人意料的，令人印象深刻。
中国在人工智能研究领域中的快速崛起引起了人们的关注。2018年10月，时任美国总统奥巴马公布了一项人工智能研究的“战略计划”。该计划称，在“深度学习”——人工智能研究中一个十分热门的子领域——方面发表的期刊文章数量上，美国不再是世界领先。而超越美国的国家当然就是中国。
中国的科技公司在人工智能上加大押注。比如百度、滴滴和腾讯等公司早就全都建立了自己的人工智能研究实验室。 百度首席科学家吴恩达曾经说：“我很难想到有什么行业是我们无法利用人工智能来彻底改造的。”
尽管中国人工智能的研究量显著增长，但绝大多数的基础性突破都来自于美国研究人员。
美国早在2013年就开始发布了多项人工智能计划，2016年，更是加紧了对人工智能的开发，发布了多项战略规划。比如在美国防部召开的空、天、网会议上，美国防部长指出，“第三次抵消”战略要素要利用人工智能和自主技术的进步，使美军重新获得作战优势并强化常规威慑。
特别值得关注的是，2016年10月美国国家科技委连续发布了两个重要战略文件《为人工智能的未来做好准备》和《国家人工智能研究与发展战略规划》，将人工智能上升到了国家战略层面，为美国人工智能的发展制定了宏伟计划及发展蓝图。
值得一提的是，以深度学习为主要标志的人工智能正在迎来第三次伟大的复兴。美国很多著名IT跨国企业，比如谷歌、Facebook、微软、IBM等，都将AI作为企业的核心战略，并持续投入巨资并招聘领军人才，强力涉足AI领域。美国在大数据、超级GPU服务器与类脑芯片的突飞猛进，产业与学术的距离正在逐步缩短，有专家预测，未来2~5年，人工智能应用与产业发展，将会迎来真正的爆发期。
事实上，美国在人工智能的研究领域一直处于全球最前沿，除联邦研究基金和政府实验室的支持之外，政府也高度重视。在人工智能研究领域，美国总统奥巴马提出将采取轻干预、重投资，特别是在基础和应用领域等，一旦技术更加成熟，政府将会深入介入。
2016年10月发布的《为人工智能的未来做好准备》和《国家人工智能研究与发展战略规划》，两份报告详细阐述了人工智能的发展现状、规划、影响及具体举措，据于此，美国五角大楼已将人工智能置于维持其主导全球军事大国地位的战略核心。
中国的5G技术遥遥领先美国，中国正在快速发展的人工智能（AI）技术事实上也是美国的重点关注的对象。
尽管世界上普遍都认为美国在人工智能领域排名世界第一，比如联合国世界知识产权组织（WIPO）2019年的研究报告就显示，美国科技巨头拥有的人工智能专利数量是最多的，其中位居全球前2名的IBM和微软全部都是美国企业。
但由于中国近年来加速发展人工智能技术，并已发布《新一代人工智能发展规划》，制定规划到2030年，中国的人工智能理论、技术与应用总体达到世界领先水平，并成为世界主要的人工智能创新中心。
美国哈佛大学教授艾利森（Graham
Allison）宣称，在人工智能领域，中国“有望在未来10年超越美国”。华尔街日报在日前也分析说，推动人工智能发展的最大驱动力是人才。而美国之所以在人工智能研究领域处于世界领先水平，最大的原因是美国有能力吸引全世界最优秀的科研人员。
华尔街日报观点指出，招揽最优秀的中国学生和科学家到美国做科研，才是确保美国领先的最好办法。据美国保尔森研究所旗下智库MacroPolo的数据显示，负有盛名的AI大会（神经信息处理系统进展大会）2020年推广的论文中，其中近30%的作者是在中国读的本科学位，这个比例已经超过美国在内的任何一个国家。而且这些来自中国的人才大多数迄今都居住在美国并为美国企业和高校工作。
若从论文作者的所属单位上看，最多的属于美国的谷歌、斯坦福大学、卡内基·梅隆大学、麻省理工和微软研究院，反观中国却仅有清华和北大挤进世界前25名。也就是说，尽管人工智能领域的中国人才是最多，但最终研究成果大多属于了美国。
未来人工智能势必是一个战略性的领域，值得深思的是我们中国的AI人才却在美国工作且间接地增强了美国的未来竞争力。目前与美国相比，中国人工智能在整体发展水平上仍存在一定的差距。因此，当务之急是更好地留住我们的人才。
美国国家安全委员会人工智能主席、前谷歌首席执行官埃里克·施密特曾经表示，他认为迫切需要一项发展人工智能技术的国家战略，以应对来自中国日益激烈的竞争。特别是他还大声疾呼，美国缺乏一种全国性的“不惜一切代价”的原则来推进并在全球人工智能竞争中占据主导地位。
人工智能概念是在上世纪50年代诞生，是一门融合了数学、计算机科学、统计学、脑神经学和社会科学的前沿综合性技术。它最终的目标是希望计算机可以像人一样思考，替代人类完成识别、分类和决策等多种功能。人工智能在今天已经应用到社会经济和军事上的各个层面，其中，人工智能的核心——芯片至关重要。
人工智能芯片在英伟达的GPU芯片出现后才获得大规模发展。因此，美国英伟达推出的
Tegra芯片，通常被认为是最早的人工智能芯片。但这类芯片依然是基于冯 ·诺依曼体系结构的通用处理器 ，并非是专门针对深度学习任务的
，所以，存在低性能、高功耗等弊端，大多数被部署在后方的云端。
特别是在ASIC人工智能芯片领域，中美应该是各有千秋。科技部高新司司长秦勇在2018曾经说过：“中国在语音识别、视觉识别、机器翻译、中文信息处理等技术方面处于世界领先地位。特别是中国科学院自动化研究所谭铁牛团队全面突破虹膜识别领域的成像装置、图像处理、特征抽取、识别检索、安全防伪等一系列关键技术，建立了虹膜识别比较系统的计算理论和方法体系，还建成目前国际上最大规模的共享虹膜图像库。
美国谷歌公司的 TPU
系列芯片和中方的寒武纪芯片都属于商业化ASIC人工智能芯片的典型代表。虽然施密特认为中方体量大，聪明人多，但美国人工智能的研究实力仍然还是世界第一，比如美国在世界人工智能领域的大学数量、AI顶级学者数量，及相关AI企业人数，都超过我国。当然，中国相对在人工智能应用场景上，比美国要更加庞大。在芯片设计上，中美应该是勉强齐平的，但是在关键的芯片制造上，中国和美国不在一个水平线上。
尽管中国在人工智能的论文数量方面超过美国，但中国学者的研究影响力尚不及美国或英国同行。据统计，美国半数以上的数据科学家拥有10年以上的工作经验，而在中国，超过40%的数据科学家工作经验尚不足5年。还有，在中国之前只有不到30所大学的研究实验室专注于人工智能，输出人才的数量远远无法满足人工智能企业的用人需求。另外，中国的人工智能科学家大多集中于计算机视觉和语音识别等领域，其他领域的人才相对比较匮乏。
但正如施密特所说，14亿国人只要团结起来，最终的能量也是空前强大，相信中华民族能赢得这场信息领域的竞争。
二、量子信息
中科院院士郭光灿教授曾经说过：“中国在量子领域的整体研究水平处在国际第一梯队的位置，但细分来看，中国在量子密码领域跟国际一流是不相上下的，但我不能说它领先，因为美国从2015年开始就不再公布他们的研究成果了，我们不知道他们在什么程度，自然也不能说领先他，但我们可以说不会输他，我们是一流水平。而量子信息技术，我们可以实现世界上最高维度的量子纠缠，可以实现最高粒子数的纠缠，也可以达到世界上最高的纠缠的保真度，所以我们量子信息技术也是居于国际前沿的。
量子计算机，我们落后美国大概五年以上的水平，但我们在这个领域也占有一席之地。近期空客集团发起了一个竞赛，请全世界搞量子计算的人使用量子计算机来解决某些问题，一共有36个单位参加，入围决赛的5家单位中我国就有一家。”
美国早在2005年就建成了DARPA量子网络，连接美国BBN公司、哈佛大学和波士顿大学3个节点。中国是在2008年研制了20km级的3方量子电话网络。2009年构建了一个4节点全通型量子通信网络，无疑大大提高了安全通信的距离和密钥产生速率，同时又保证了绝对安全性。
2009年，中国的“金融信息量子通信验证网"在北京正式开通，是世界上首次将量子通信技术应用于金融信息安全传输。2014年，中国远程量子密钥分发系统的安全距离扩展至200公里，刷新了世界纪录。2016年8月16日，中国发射一颗量子科学实验卫星"墨子号"，连接地面光纤量子通信网络，并力争在2030年建成20颗卫星规模的全通型量子通信网。
中国量子卫星首席科学家潘建伟曾经表示，目前中国量子通信技术领先国际相关技术水平5年，并将在未来10到15年持续保持领先。至少在未来10到15年内，我国量子通信技术会一直保持国际领先水平。另外，中国在世界首条量子保密通信干线——“京沪干线”正式开通。
值得一提的是，中国量子计算的研发主体主要是高校和科研院所，产业化与市场化布局明显落后于领先国家。中国的量子计算发展仍以做科研、发论文为导向。而欧美先进国家产学研用一体的研发模式，使得欧美发达国家能够调动各方资源，充分竞争，实现量子计算的快速发展。
综上所述，中国重心优势在量子通讯，比如中国遥遥领先的量子通信技术；而美国似乎重心在量子计算上，比如据国外媒体报道，发表在《自然》杂志上的一篇论文中，谷歌研究人员声称首次获得了“量子优势”（也被称为“量子霸权”）。谷歌名为Sycamore的53位量子计算机，曾经花了200秒来完成一项计算任务，据谷歌说法，这项计算任务将花费世界上最快的超级计算机10000年的时间。谷歌的研究无疑是一个重要的里程碑，谷歌首席执行官皮查伊将其比作莱特兄弟12秒钟的首次飞行，且谷歌为此已花了13年时间。
所谓量子信息(quantum information)是关于量子系统"状态"所带有的物理信息。
通过量子系统的各种相干特性(如量子并行、量子纠缠和量子不可克隆等)，进行计算、编码和信息传输的全新信息方式。
根据摩尔(Moore)定律，每十八个月计算机微处理器的速度就增长一倍，其中单位面积(或体积)上集成的元件数目会相应地增加。因此，在不久的未来，芯片元件就会达到工作的极限。因此，突破这种极限是人类一个重大科学问题。量子信息的研究就是充分利用量子物理基本原理的研究成果，发挥量子相干特性的强大作用，探索以全新的方式进行计算、编码和信息传输的可能性，为突破芯片极限提供新概念、新思路和新途径。
三、集成电路领域
说到集成电路，中国的芯片设计是很先进的，但是问题出在生产制造环节，因此集成电路必须谈到芯片的核心设备——光刻机。全球最顶级的光刻机只有荷兰的asml（阿斯麦）公司能够生产，重要的是，它处于垄断地位，世界上四分之一的光刻机是荷兰阿斯麦生产的。
ASML占据了世界大约80%的光刻机市场份额，而且ASML是世界上唯一能提供7nm工艺以下水平光刻机的公司。尤其是顶级7nm光刻机之前根本买不到。一台顶级光刻机能卖到了1亿欧元，甚至五亿欧，并且有价无市。
很多人其实不知道，ASML事实上是一家美资企业。数据显示，ASML的最大股东为资本国际集团（MSCI），该企业总部位于纽约。第二大股东为贝莱德集团（BlackRock，
Inc.），同样是一家美国企业。而且美国的IBM、韩国三星、海力士，都在ASML公司里有数量可观的股份。其中，EUV光刻机最关键的技术在于光源和镜头，美国光源公司已经被ASML公司收购，德国光学巨头蔡司也有ASML入股，全球当今大部分半导体企业，都与ASML均有合作关系，产业合作紧密，利益相关。
目前ASML在中国约有700多台光刻机的装机数量。全球高精度光刻机由ASML、尼康和佳能三家公司保持，而顶级光刻机（7nm以下水平）的则由ASML垄断。可以说，中国在光刻机上的水平与全球领先水平相去甚远。上海微电子装备公司（SMEE）生产的光刻机加工精度是90nm，而目前最新的商用芯片精度已经达到5nm，当中差距起码在4个世代之上。
芯片曾是中国进口的最大宗商品。据半导体产业协会（SIA）发布的报告显示，早在2017 年 1 月，全球芯片销量就达到了 306 亿美元，同比增长 13.9%。其中，面向中国市场的芯片销售同比增长 20.5%。
中国是名副其实的半导体产品消费大国，中国市场每年消费的半导体价值超过 1000 亿美元（2017），接近全球出货总量的 1/3。极大反差的是，国内半导体产值仅占全球的 6%至 7%，因此，集成电路产品的国产化迫在眉睫。
所谓集成电路（IC），是把常用电子元件，如电阻、电容、晶体管等，以及这些元件之间的连线，利用半导体工艺集成在一起，具有特定功能的电路。芯片是集成电路中的核心零部件。
中国集成电路市场曾经约有 90%的芯片来自进口，全球市场 54%的芯片一度都出口到中国，集成电路的进出口贸易逆差曾经高达 1667 亿美元。
中国集成电路产业起步比较晚，使得对于集成电路“历史欠账”较多。同世界先进发达国家相比，我国的集成电路曾始终处于集成电路产业链低端。
世界上芯片主要生产企业主有：高通，英特尔，其中包括龙芯，华为海思麒麟。但龙芯主要运用于军工，其他领域还有一系列的问题要解决，首先就是兼容性。华为的麒麟芯片主要用在自产手机上，只供自家，且华为麒麟芯片主要是由台湾台积电代工。
芯片的研发特点：一是前期投入大，二是周期长，三是难度高，因此，短期经济利益低，造成研发困难。之前很少有公司会去花大资金、花大精力去搞研发，这一点华为海思麒麟值得点赞。虽有差距，但必须要开拓进取，未来必有收获。
综上所述，集成电路是电子信息产业的重要基础、是现代信息社会的重要基石，是支撑经济社会发展和保障国家安全的战略性、基础性和先导性产业，是衡量一个国家或地区综合竞争力的重要标志。尤其早在2014年政府工作报告中，更是将集成电路产业排在实体经济首位。
从集成电路市场规模来看：亚太地区的集成电路市场最大，是美洲市场的两倍以上；而美洲市场平均售价最高，是全球平均价的2.3倍；中国是亚太地区最大市场，占全球市场一半以上。
从集成电路产业链上来看，设计业市场持续增长，美国仍然占据霸主地位；纯代工市场中，亚太地区是主战场。在封测业上中国领跑，先进封装市场占比近一半；集成电路设备上，属于美日荷三强鼎立，材料业日本遥遥领先独占鳌头。
从集成电路技术发展层面来看，集成电路先进设计技术与时俱进，尤其是新架构和算法成为发展重点。 其中包括三维硅通孔技术最受关注等。
四、基因与生物技术领域
美国在基因编辑技术领域属于世界领先水平，并且各基因及生物公司所采用的技术几乎涵盖了三代编辑技术，但仍以CRISPR为主。早在2018年1月，美国就宣布将在未来6年出资1.9亿美元，支持体细胞基因编辑研究，以开发安全有效的基因编辑工具，治疗更多人类疾病，可见，美国不惜重金发展基因编辑技术。
在科学研究方面，美国学者获得了大量的诺贝尔奖，特别是在生物和医学领域。美国国家健康研究中心是美国生物医学的重要焦点，并已完成人类基因组计划，使人类对肿瘤、阿兹海默症等疾病的治愈研究进入重要阶段。
人类基因组计划（Human Genome Project,
HGP）由美国科学家于1985年率先提出，于1990年启动。美国、英国、法国、德国、日本和中国科学家共同参与了这个预算达30亿美元的人类基因组计划。按计划设想，在2005年，要把人体内约2.5万个基因的密码全部解开，同时绘制出人类基因的图谱。换句话说，就是揭开组成人体2.5万个基因的30亿个碱基对的秘密。
在世界上，美国生物技术地位处于绝对领导地位。调查发现，世界前20大农业生物技术公司中，美国就有10家，而前5家中，美国就占有3家。美国是世界生物科技第一强国，拥有世界一半以上生物公司及其生物专利，美国的生物产品销售额占全球90%以上。
但美国生物科技仍然不可神话，因为美国生物科技整体实力尽管很强，但也并非没有短板。因为生物技术专业研究方向十分广泛，涉及到癌症、药品、基因、生物材料、干细胞、蛋白结构、免疫、分子生物学、农业等。
比如世卫组织首席科学家 苏米娅·斯瓦米纳坦曾经宣布；全球进入三期临床试验的疫苗有10款疫苗，中国就占据了4款，而美国只有一款，美国在数量上显然落后。
虽然美国基因编辑水平位于世界前列，但中国在该领域的技术同样世界领先，美媒甚至称“中国基因编辑技术发展令美国望尘莫及”。2018年1月23日媒体报道，杭州肿瘤医院院长兼肿瘤医生吴式琇从去年3月起，就尝试用CRISPR-Cas9技术治疗食道癌患者。
中国作为全球第一个将CRISPR展开试验的国家。而美国之所以丧失领先优势的主要原因是美国监管更严，需要通过种种风险评估与安全检查，在尽可能保证患者安全的前提下，才能实施基因编辑治疗。毫无疑问，中国将成为美国基因编辑技术的强劲对手。
中国在精准医疗领域政策发布也非常密集，对基因编辑等技术给予大量支持。比如将精准医疗上升为国家战略，计划在2030年投入600亿元。2017 年 4 月印发《“十三五”生物技术创新专项规划》，点明发展“新一代基因操作技术”。
虽然如此，中国与发达国家在基因及生物技术上仍然存在不小的差距，比如全球生物医药行业领先五大企业中，几乎都是欧美国家的巨头，比如：
1、美国辉瑞公司：辉瑞公司创建于1849年，迄今已有160多年的历史，是目前全球最大的以研发为基础的生物制药公司。辉瑞公司的产品覆盖了包括化学药物、生物制剂、疫苗、健康药物等诸多广泛而极具潜力的治疗及健康领域，同时其研发和生产能力处于全球领先地位。
2、瑞士罗氏公司：曾世界上最大的生物科技公司。罗氏全球诊断领域排名第一、全球肿瘤领域排名第一、移植学和病毒学领域的领先者、全球生物科技领域排名第二。
3、德国默沙东公司：世界制药企业的领先者。默沙东已经研制成功了超过100种的药品和疫苗。默沙东的发明经常影响着现代医学科研的前进之路。
4、瑞士诺华公司：是瑞士第一大公司，在世界医药行业排名第3位；诺华也是全球最具创新能力的医药保健公司之一，也是全球制药和消费者保健行业居领先位置的跨国公司。
5、美国强生公司：强生作为一家国际性大型企业，是世界最具综合性、分布范围最广的健康护理产品制造商、健康服务提供商。
五、脑科学与类脑研究领域
脑科学与类脑研究主要有两个研究方向：以探索大脑秘密、攻克大脑疾病为导向的脑科学研究及以建立和发展人工智能技术为导向的类脑研究。无疑两个方向：人类大脑的研究、人工智能大脑的技术。
美国前总统奥巴马曾经提出 要以机器人为核心的高端制造业回归，无疑对中国智能产业发展构成竞争及挑战。比如美国 X47-B
无人机实现在航母上的自主起降，美国的 BigDog 可以在多种复杂环境中自
如稳定行进，世界军事强国已逐步形成加速发展智能化武器装备为核心的竞争局势。
可以说，没有智能技术武装的工业、服务业、军事工业的大国之间的博弈，等同于侏儒和巨人的格斗。
欧盟人类脑计划（2013）：欧美各科研强国开始了探索大脑奥秘的研究。由15个欧洲国家参与、预期10年的“人类脑计划”。欧盟人类脑计划的目标是开发信息和通信技术平台，致力于神经信息学、大脑模拟、高性能计算、医学信息学、神经形态的计算和神经机器人研究。欧洲侧重于通过超级计算机技术来模拟脑功能，以实现人工智能。
美国创新性神经技术大脑研究计划：美国总统奥巴马2013年4月2日宣布启动脑科学计划（BRAIN
Initiative），旨在绘制出显示脑细胞和复杂神经回路快速相互作用的脑部动态图像，研究大脑功能和行为的复杂联系，了解大脑对大量信息的记录、处理、应用、存储和检索的过程，改变人类对大脑的认识。最终目的是产生对脑功能障碍的认识，帮助研究人员找到治疗、治愈甚至防止老年痴呆症、创伤性脑损伤等脑部疾病的新方法。
日本大脑研究计划：2014年由日本科学家发起的神经科学研究计划。该项目将在10年内受到日本教育部、文化部以及日本医学研究与发展委员会共400亿日元（约合3.65亿美元）的资助。
Brain/MINDS由日本47家研究单位的65个实验室组成，旨在通过融合灵长类模式动物（狨猴）多种神经技术的研究，弥补曾经利用啮齿类动物研究人类神经生理机制的缺陷，并且建立狨猴脑发育以及疾病发生的动物模型。
澳大利亚脑计划：2016年2月澳大利亚脑联盟正式成立，集合了澳大利亚国内包括澳大利亚神经科学学会和澳大利亚心理学会在内的神经科学和行为科学的研究团体的科学家们，为超过28个成员组织的脑研究项目提供支持。该计划主要的路线包括：
（1）健康：通过揭示神经精神疾病的脑异常机制发展新的治疗手段；
（2）教育：通过编码神经环路和脑网络的认知功能来帮助提高脑力成长；
（3）新工业：通过促进工业合作者和脑研究的结合研发新的药物、医疗设备并发展可穿戴技术。
加拿大脑计划：最早于20年前由一个商业和科学组织来资助，目标是改变加拿大的脑研究现状。该计划的三个基本原则：
（1）核心脑原则：从复杂系统的角度研究脑的观念，为理解健康人和病人脑提供支持；
（2）合作原则：“核心脑”方法强调通过训练和体系来提高合作的重要性；
（3）核心社区原则：通过增加资金规模来强化加拿大脑研究社群。
韩国脑计划：该计划的核心是破译大脑的功能和机制，调节作为决策基础的大脑功能的整合和控制机制。该计划还包括开发用于集成脑成像的新技术和工具。韩国脑科学研发工作集中在四个核心领域：
（1）在多个尺度构建大脑图谱；
（2）开发用于脑测绘的创新神经技术；
（3）加强人工智能相关研发；
（4）开发神经系统疾病的个性化医疗。
中国脑计划：2015年，“中国脑计划”拥有了上线时间表。中国脑计划制定为15年计划（2016-2030年），前五年与中国“十三五”国民经济和社会发展规划纲要相吻合，将面向世界智能科技前沿和“健康中国2030”的战略需要，发展我国脑科学、类脑技术，从认识脑、保护脑和模拟脑三个方向展开研究，逐步形成以脑认知功能的解析和技术平台为一体，以认知障碍相关重大脑疾病诊治和类脑计算与脑机智能技术为两翼的“一体两翼”研究布局。
脑科学和类脑智能技术，是当今世界十分重要的两个前沿科技领域；二者相互借鉴、相互融合发展是国际新趋势。脑科学研究，对大脑认知神经原理的认识，不但提升了人类对自身的理解和脑重大疾病的诊治水平，同时也为发展类脑计算系统和器件、突破传统计算机架构的束缚提供了非常重要的依据。
人类的大脑被认为是生物演化的奇迹，它是由数百种不同类型的上千亿的神经细胞所构成的，是极为复杂的生物组织。理解大脑的结构与功能是 21 世纪最具挑战性的前沿科学；脑科学所启发的类脑研究可推动新一代人工智能技术和新型信息产业的发展。
科学家承认，一个多世纪以来对大脑的探索才仅仅刚触及巨大科学挑战的表层。动物研究当前的最高水平是能够同时从约1000个神经元中取样，但人脑有850亿到1000亿个神经元。
据世界卫生组织定量评价了全球各类疾病给社会造成的负担中，其中，脑疾病占 28%，已超过心血管疾病或癌症。特别是重点关注的脑疾病包括：神经发育疾病（比如自闭 症）、精神疾病（比如抑郁症）和神经退行性疾病（比如老年痴呆症等）。
据中国疾病预防控制中心调查，我国抑郁症的发病率超过 4%，患者人数超过 3000
万，已成为影响我国人民生产生活的主要病症之一。常见的是老年痴呆症（又称阿尔茨海默综合征），在 65 岁及以上的人群中发病率 约
13%，并且发病率随着年龄的增长而大幅提高。85岁及以上人群，大约有一半以上患有此病。我国属老年痴呆症的高发地区，目前患者人数超 过 600
万，居全球首位，且呈明显上升趋势。
全球科学界对这三类重大脑疾病（幼年期自闭症和智障，中年期抑郁症和成瘾、老年期的退行性脑疾病）的病因仍不了解内因，治疗措施也十分缺乏。早期诊断和早期干预将是对脑疾病最有效的医疗方式。
《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006— 2020）》将“脑科学与认知”列入基础研究8个科学前沿问题之一。“973” “863 ”计划和科技支撑计划等对脑科学研究总投入约 14 亿元人民币，国家自然科学基金资助脑研究的经费近 20 亿元人民币。
与发达国家相比，我国的整体水平仍有相当差距，尤其是支撑脑科学研究的先进技术的原创和研发能力差距非常大；国际影响力十分有限，同时缺乏整体、系统性的统筹规划。面对急迫的新形势，我国必须抓住机遇，推动脑科学研究的跨越式发展。
在人工智能类脑方面，在执行 AlphaGo 这样的智能任务时，共采用了 1202 个 CPU 核和 176 GPU 核，采用了 40
个搜索线程进行计算。按这个耗能计算，人类还无法想象要实现一个具备大脑功能的智能系统按照目前的水平需要多少供电，而人类大脑功耗仅在 20W 左右。
IBM DeepBlue 系统曾经击败了国际象棋世界冠军卡斯帕罗夫、IBM Watson
问答系统在“危险边缘”挑战赛中击败人类对手，Siri 等自动人机对话与服务系统的出现，Google
汽车自动驾驶等都从不同视角展示了类脑领域的进展。而最让人类震撼的，是 AlphaGo 首次利用深度学习技术击败人类围棋世界冠军。
欧盟 SPARC 之前启动了全球最大的民用机器人研发计划。以 IBM Watson
为代表，将有大量具备复杂数据整合和分析能力的人工智能用于医疗、法律、政府决策等领域，正替代很多专业领域的白领工作；通过人工智能技术实现无人驾驶，不但释放大量劳动力、提高生活质量，且是另外一个万亿级规模产值的领域。
我国人口红利的消失也迫切需要发展各种智能机器人替代蓝领工人，智能化成为未来工业发展的必然趋势。包括德国“工业 4.0”，软银集团孙正义 提出 2050 年机器人拯救日本经济等计划，无疑对中国智能产业发展构成重大竞争。
六、临床医学与健康领域
所谓临床医学是研究疾病的病因、诊断、治疗和预后,提高临床治疗水平,促进人体健康的科学。
美国是全球医学最发达的国家，其综合实力处于领先水平，无论是医疗技术方面，还是医疗设施方面都走在全球最前列，同时还拥有优质的以及人性化的医疗环境和科学的管理制度。
美国的医院聚集了世界上最优秀的医学专家人才。美国的医疗相关科研院所，拥有最多的诺贝尔生理或医学奖获得者，同时也拥有全世界最新研发出来的多种药物。因此，说美国的医疗水平世界第一并非夸张。
医疗医药行业在美国都占据着重要地位。据美国美国医疗保险和医疗补助服务中心发布的年度报告，早在2017年美国医疗保健支出达到3.5万亿美元，人均10739美元，占国民GDP总量比重已达18%。
而另外一个发达国家日本，其卫生医疗事业同样突飞猛进，取得了举世瞩目的成就。据世界卫生组织2018年WHO发表的一份最新全球医疗评估报告中，日本再一次获得全球第一，日本医疗曾经多次蝉联世界第一。世界卫生组织（WHO）最新从“医疗水平”，“接受医疗服务的难度”，“医药费负担公平性”，“高品质的医疗服务”，“医疗负担的平等程度”，“国民平均寿命高”等方面进行综合比较。值得一提的是，在微创治疗癌症、重离子治疗、生物再造等方面位居世界第一，是重大疾病患者治疗的首选之地。
日本人的服务精神同样举世闻名，医院环境及人文关怀十分出色。日本是举世公认的健康大国，国民平均寿命约为84.7岁列世界第一，长寿的原因除了良好的生活习惯以外，无疑还得益于日本成熟的医疗体系和先进的医疗技术。特别是日本的“癌症、心脑血管、糖尿病”三大成人病生存率世界第一。
上世纪80年代，日本医疗水平就曾经达到全球第一。2018年日本男性平均寿命为81.7岁，女性为87.26岁，都比30年前延长了5年左右。除了国民平均寿命高，高品质的医疗服务，医疗负担的平等程度也是日本医疗水平位居第一的重要原因，事实上，日本的医疗技术水平已经达到或已经接近美国的先进水平。
另外。世界著名的十大医学中心大部分在发达国家，比如：
一：美国的梅奥医学中心：梅奥医学中心（Mayo clinic），于1863年在美国明尼苏达州罗切斯特创立。它以不断创新的医学教育和世界领先的医学研究为基础建立起来的，全美规模最大、设备最先进的综合性医疗体系。
二：美国克利夫兰医学中心：克利夫兰医学中心是世界最著名医疗机构之一，机构集合医疗、研究和教育三位一体，提供专业医疗和最新治疗方案的非营利性机构。
四：新加坡中央医院：建立于1821年是全国，是新加坡全国历史最悠久且规模最大的医疗机构，其口碑和专业性都位于世界前列。
三：美国约翰霍普金斯医院：约翰霍普金斯医院于19世纪创立，是一个历史非常悠久的医院，拥有全球最专业医疗人员和权威管理系统。
五：德国夏里特医院：夏里特医院是欧洲最出名的医疗机构之一，也是历史最悠久的医疗机构之一，300多年的发展，这家医院在肿瘤和骨科方面是十分值得信赖，一直位于全球领先水平。
六：美国麻省总医院：麻省总医院是哈佛大学医学院建立早、规模大的教学医院，是哈佛大学大学的医学教学中心，生物医学研究基地。
七：加拿大多伦多综合医院：多伦多综合医院是加拿大最大的医疗机构，这家医院在移植方面十分专业。
八：日本东京大学医学部附属医院：东京大学医学部附属医院是日本历史最悠久的医疗机构，于1858年创立，这家医院汇集到日本最顶尖的医疗人员，拥有丰富的医学教育和临床经验。
九：瑞士洛桑大学附属医院：洛桑大学附属医院在2014年进行埃博拉疫苗实验，是受到世界卫生组织选中的。全球著名车手舒马赫就在这家医院进行康复治疗。
十：以色列舍巴医疗中心：舍巴医疗中心是整个中东地区规模最大且设施最高端的医疗机构，在全球范围内享有极高声誉，
在医学院排名方面，2020年QS世界大学学科排名出炉，其中Life Sciences and
Medicine医学排名，由全球高等教育研究机构QS Quacquarelli
Symonds公司编制，第十年发布对全球83个国家和地区的1,368所高校（去年是1,128所），涉及5大教学领域的48个细分学科。
生命科学与医学包括：解剖和生理学、生物科学、牙科学、医学、护理学、药剂与药理学、心理学、兽医学等9个专业科目。
美国大学占据了大半壁江山，在生命科学与医学领域世界前10占据6所，比如著名的哈佛大学、斯坦福大学、约翰·霍普金斯大学、麻省理工学院、加州大学旧金山分校、加州大学洛杉矶分校等；英国占据3所；瑞典占据1所。
世界大学排名机构发布的2020US News世界大学临床医学学科排名（中国大陆）中，排名前五名的是：北京大学（世界92位）、复旦大学（世界104）、上海交通大学（世界109）、中山大学（世界143）、中南大学（世界230）
中国中医在世界上独树一帜，无人比肩，但临床医学确实与发达国家仍有一定的差距。
在健康方面，，联合国根据2018年9月大会设立的可持续发展目标，发布了世界最健康国家排行榜。此排行榜是针对去年9月，联合国大会上设立的全球可持续性发展目标（SDGs），特定了17个普遍的目标及169个小目标和230项指数而做出的统计。
该排行榜统计时段为2000年到2015年，对象为包括188个国家，跨度为15年，根据三十多个健康指标进行全方位分析，包括国家发生的灾难程度，人民生活受到阻碍的程度，浪费现象，肥胖现象，艾滋病，酗酒，毒品，吸烟，暴力，战争，水质，空气污染等等。并且该排行榜结合了各国家的形势，包括人口生育，教育收入等等。全球排名前五名：冰岛、新加坡、瑞典、安道尔、英国、芬兰、西班牙、荷兰、加拿大、澳大利亚。
七、深空深地深海和极地探测领域
国土资源部近日印发《国土资源“十三五”科技创新发展规划》，国土部部长姜大明5日在全国国土资源系统科技创新大会上说，“十三五”期间，我国将全面实施深地探测、深海探测、深空对地观测战略，跻身世界先进行列。
规划还确定了包括“三深”领域2020年发展目标、深地探测计划、深部地下观测与实验系统、深地资源勘查研究等20个重大专栏，将对相关问题进行专题研究。
早在2016年的全国科技创新大会上：“从理论上讲，地球内部可利用的成矿空间分布在从地表到地下1万米，目前世界先进水平勘探开采深度已达2500米至4000米，而我国大多小于500米。”
地球深部蕴藏了绝大部分的资源和能源，是维系万物生存的物质和能量基础。有学者观点认为，假如我国固体矿产勘查深度达到2000米，探明的资源储量可以在现有基础上翻一番。
另外，我国城市地下空间开发不足，与号称的“地上地下两个日本”相比，开发利用水平差距很大。无论是解决我国能源资源需求还是开拓地下发展空间，深地探测都是国土资源战略科技的唯一选择。
中国实施的深地探测战略，必须突出战略科技定位。目标是，2020年形成至2000米矿产资源开采、3000米矿产资源勘探成套技术能力，储备一批5000米以深资源勘查前沿技术，显著提升6500至10000米油气勘查技术能力，争取2030年成为世界地球深部探测领域的“领跑者”，在优势方向进入“无人区”。
深海探测是建设海洋强国的战略需要。中国海洋探测科技创新近几年取得了非常大进步，比如在南海陆坡天然气水合物(可燃冰)勘探试采方面，与先进国家处于同一起跑线。但在一些深海领域，与美国、日本、俄罗斯及有的欧盟国家相比还存在差距。
地球上海洋接近90%的面积是水深超过1000米的深海，深海蕴藏着丰富的油气、矿产、生物等战略资源。专家估计，全球未来油气总储量40%将来自深海，未来替代能源“可燃冰”也主要来自深海。深海更是研究解决生命起源、地球演化、气候变化等重大科学问题的前沿领域。因此，挺进深海是历史发展的必然，是实施海洋强国战略和“一带一路”倡议的迫切需求及重要使命。
值得一提的是，中国首艘万米级载人潜水器“奋斗者”号2020年11月10日成功在西太平洋马里亚纳海沟坐底科考，刷新其在10月27日于此地创造的10058米中国载人深潜纪录，坐底深度10909米。专业士称，此举突显中国在最深海底探险的综合技术实力。
中国深空对地观测中长期的科技创新目标是：构建全覆盖、全天候、全要素、全量化的国土空间观测平台，建成面向全球任务的时间无缝、空间无缝与信息无缝的自然资源环境技术体系。至２０２０年深空对地观测技术整体达到国际先进水平，至2030年建立完善的对地观测与应用体系，形成一批国际领先技术；至2050年创新对地观测科学技术体系，引领国际对地对空探测制高点。
具有里程碑意义的中国深空探测是： 2020年4月24日，中国行星探测任务被命名为“天问（Tianwen）系列”，首次火星探测任务被命名为“天问一号”。“天问一号”火星探测任务要一次性完成“绕、落、巡”三大任务，标志着中国行星探测的大幕开启。
2020年7月22日，中国火星探测工程正式对外发布“中国首次火星探测任务天问一号1∶1着陆平台和火星车”。7月23日，天问一号探测器在中国文昌航天发射场发射升空。7月27日，“天问一号”探测器传回地月合影。
2021年2月5日20时，“天问一号”探测器发动机点火工作，顺利完成地火转移段第四次轨道中途修正，以确保按计划实施火星捕获。国家航天局同步公布了“天问一号”传回的首幅火星图像。
美国航空航天局最早实施的深空探测项目是——先驱者计划，先驱者计划在完成登月的前期探测任务后将重点转向太阳系的其它行星。1965年到1968年，先驱者号6到先驱者9号探测器先后发射成功，它们主要用于在行星际空间探测太阳风、磁场和宇宙射线。虽然设计寿命仅有6个月，但长寿的先驱者6号一直到2000年还能联系上，以35岁的寿命创下了探测器里空前的记录，直到2012年才被旅行者2号超越，充分体现了美国高超的工业技术水平。
旅行者号计划被称为美国深空探测的丰碑， 旅行者号计划包括旅行者1号和旅行者2号探测器，是美国喷气动力实验室20世纪60年代“外太阳系大旅行”计划的缩水版。这个计划原定利用176年一遇的行星排列机会，通过行星引力加速方式实现连续造访外太阳系大行星。
美国在火星探测上在全球占有绝对优势：全球曾经参加过火星任务的探测器名单，近一半属于美国，而火星表面的火星车全部属于美国。美国航空航天局依托美国强大的科研和工业实力，在巨额预算支持下，经过数十年时间，在深空探测领域获得了令人叹为观止的成就，其探测的深度、广度和取得的科研成果都远远超过了世界上其他国家的总和。
在深海探测方面，早在1960年，美国海军的“里雅斯特”号载人潜水探测器首次搭载两名潜水员下海，在世界上最深的马里亚纳海沟下潜了10910米，创下了载人潜水器下潜深度的世界纪录。
中国是世界上最大的发展中国家，近些年，中国科技取得了突飞猛进的发展，但是要看到成绩、找出差距，只有这样才能完成对发达国家的超越，最终实现中华民族的伟大复兴。