第三章 中國的科技創新與國家權力
第二節 中國科技創新的重點領域
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第二節 中國科技創新的重點領域
自二十世紀起，世界科學技術中心從歐洲轉移至美國，美國掌握了當代新興 的科學方法論，並且極其重視基礎科學研究與應用科學研究，11前章自科技權力 的輸出項與輸入項分析，美國目前總體科技權力仍為世界第一。但中國著眼於未 來的科技變革，自 2000 年以來大幅增加國內研究發展投資，不僅其研發支出總 額於 2008 年超越日本、甚至於 2014 年超越歐盟 28 個成員國的加總，成為全球 繼美國之後在研發領域支出最大的國家；在最根本的人才培育部分，中國的年度 產出科學暨工程相關博士人數也已逐年追趕，每年中國與美國都產出三萬多名科 學暨工程相關博士；在政策制定上，中國在 2012 年頒布「關於深化科技體制改 革加快國家創新體系建設的意見」之後，多項政策出台，集中政府力量發展戰略 性關鍵技術，因此，中國的科技實力，尤其是特定關鍵技術上追趕的速度與現況，
為本節欲探討的重點。
本節從中國欲重點發展的戰略性關鍵技術—量子計算、人工智慧與 5G，了 解中國在全球的競賽現況，試圖探討中國科技創新的新情勢及其影響與挑戰。
一、量子計算
量子計算是一種遵循量子力學規律調控量子信息單位進行計算的新型計算 模型。12由於量子具有「量子糾纏」與「量子疊加」的特性，使得量子計算在克服 製作量子電腦的難度並達到量子霸權之後，能克服過往傳統古典電腦無法解決的 難題，13比如能在較短時間內開發新藥的化學結構，甚至包括能在極短時間內破 解古典電腦需要花費上百年才能破解的密碼，也因此，世界科技強國對於發展量 子電腦均展現高度重視，成為全球的新興技術領域焦點。美國國家科學研究院更
11 衛林，美蘇爭國科技領先地位，外交評論（外交學院學報），第02 期（1988 年），頁39~42。
12 「IPRdaily 發布全球量子計算技術發明專利排行榜（TOP20）」，每日新聞，2019 年 11 月 12 日，https://kknews.cc/tech/4bzo542.html。
13 「量子電腦到底有多霸氣，即將引爆終極密碼戰？」，科技新報，2020 年 1 月 9 日，
https://technews.tw/2020/01/09/quantum-computer-code-war/。
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（Quantum supremacy）則成為研究量子電腦是否領先的指標之一。
根據中國物聯網信息中心公布的「新興技術發展狀況」，在基礎研究部分，
2018 年中國科技大學、清華大學、北京大學等學校研究團隊，在量子調控、量子 糾纏和量子密集編碼等領域取得突破性成果。2019 年 2 月，美國科學促進會將 2018 年度克利夫蘭獎（Newcomb Cleveland Prize）授予中國「墨子號」量子科學 實驗衛星科研團隊，17因其團隊透過衛星實現超越1200 公里的量子糾纏，意味未 來出現完美安全通信解決方案的可能性。在企業佈局的部分，阿里巴巴量子實驗 室研發「太章」量子電路模擬器，18華為也發布基於算法的量子計算模擬器「HiQ」，
19包括騰訊、百度等企業均宣布將成立實驗室，佈局量子相關技術。唯以上包括
14 Ralph E. Gomory, “Reduction to Practice: The Development and Manufacturing Cycle,” in Industrial R&D and U.S. Technological Leadership: From the Proceedings of a Symposium, (Washington D.C : National Academy Press, 1988), p. 11.
15 「國務院關於印發『十三五』國家戰略性新興產業發展規劃的通知」，國務院，2016 年 11 月
29 日，http://www.gov.cn/zhengce/content/2016-12/19/content_5150090.htm。
16 「第 43 次中國互聯網路發展報告」，中國物聯網信息中心（CNNIC），2019 年 2 月，頁 72，
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用量子電腦解決古典電腦無法解決的問題。Google 在美國期刊 Nature 上宣稱該 量子處理器僅花費 200 秒時間取樣一個量子電路實例 100 萬次，而一台超級電 235 件專利、Microsoft 以 212 件專利分別排名第二位和第三位，來自中國的量子 計算公司本源量子以36 件專利排名第十二位」。23而歐盟發佈的「量子技術專利分析」也在 2017 年針對全球量子技術專利概 況依照國家別進行分析，量子技術相關專利全球仍以美國居首，而中國則從非常 低的基礎上開始逐步加緊努力，值得注意的是，僅管中國在量子計算上仍有相當
20 本源量子官網，http://www.originqc.com.cn/website/classIntroduction.html?bannerId=45。
21 Frank Arute, Kunal Arya, Ryan Babbush, et al, “Quantum supremacy using a programmable superconducting processor,” Nature, 574 (2019), pp. 505~510, https://rdcu.be/b3acH.
22 “IBM’s new 53-qubit quantum computer is the most powerful machine you can use,” MIT Technology Review, Sept 18, 2019, https://www.technologyreview.com/f/614346/ibms-new-53-qubit-quantum-computer-is-the-most-powerful-machine-you-can-use/.
23 IPRdaily 發布全球量子計算技術發明專利排行榜（TOP20），每日頭條，2019 年 11 月 12 日 https://kknews.cc/tech/4bzo542.html。
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幅 度 需 要 追 趕 ， 但 在 量 子 安 全 通 信 的 領 域-- 量 子 密 鑰 傳 輸 (Quantum Key Distribution)部分，中國貢獻了幾乎全球近幾年來的專利。該報告也指出，中國正 在透過政府資金建立廣泛的量子安全網絡，中國的大學和專門的量子通信公司正 在申請大多數專利，電信巨頭華為公司最近也加入了競爭。然而在此一領域，而 美國公司在2004 年左右達到頂峰之後，就不再有所進展。24
圖3-3 量子密鑰傳輸（Quantum Key Distribution）專利申請趨勢
資料來源: Martino Travagnin, Patent Analysis of Selected Quantum Technologies, Publications Office of the European Union, 2019。
綜上，在量子電腦的全球競爭部分，在量子計算的半導體與製造技術上，中 國仍與美國有相當大的差距，但中國自 2012 年之後，透過國家資源選擇在特定 領域如量子糾纏、量子密鑰傳輸等未來可能打造安全通信的方面專注發展，而美 國則以企業領軍，投注大幅資源於量子晶片與量子電腦開發，追求量子電腦的運 算能力，並研究量子技術在材料科學、藥物研究、密碼學和機器學習、人工智慧 上的應用。
24 Martino Travagnin, Patent Analysis of Selected Quantum Technologies, Publications Office of the
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二、人工智慧
人工智慧（Artificial Intelligence, AI）是一個快速發展的技術領域，可能對國 家安全產生重大影響。儘管大部分的人工智慧都發展在商業應用，且商業 AI 的 應用程式必須先進行重大修改之後才能用於軍事用途，但人工智慧的發展程度對 於國家的科技權力甚至軍事權力都具有戰略性的影響。
2017 年 7 月，中國國務院發布「新一代人工智能發展規劃」，指出人工智慧 是引領未來的戰略性技術，世界主要發達國家發展人工智慧提升國家競爭力，詳 細說明其2030 年在人工智能領域處於領先地位的計劃；25一個多月後，俄國總統 普京（Vladimir Putin）公開宣布俄羅斯將追求人工智慧技術，並表示：「發展 AI 最成功的國家將統治世界」，262018 年 1 月美國發布的「國防戰略概要」也將人 工智慧確定為國家的戰略科技，以「確保美國能夠打贏戰爭」。27
根據美國國會2019 年底發表的「人工智慧與國家安全」，歸納出人工智慧在 國防領域的七大應用：（1）情報、監視和偵察，（2）後勤，（3）網絡行動，（4）
信息操縱和深度偽造的假新聞，（5）指揮和控制，（6）半自動和自動駕駛載具，
和（7）致命自主武器系統（Lethal Autonomous Weapon System，LAWS）。28
「人工智慧與國家安全」報告也指出，從冷戰開始，過往主要的國防相關技 術在商用之前都是由政府主導開發，包括原子核技術、GPS 和網際網路技術，然 而，在人工智慧領域，卻由商業公司引領人工智慧的科技發展，隨後國防部才採 納這些工具並應用於軍事領域。「對如此具有戰略重要性的科技來說，只有一小
25 「國務院關於印發新一代人工智慧發展規劃的通知」，國務院，2017 年 7 月 8 日，
http://www.gov.cn/zhengce/content/2017-07/20/content_5211996.htm。
26 Tom Simonite, “For Superpowers, Artificial Intelligence Fuels New Global Arms Race,” Wired, August 8, 2017, https://www.wired.com/story/for-superpowers-artificial-intelligence-fuels-new-global-arms-race.
27 DoD, “Summary of the 2018 National Defense Strategy,” U.S. Department of Defense, p.3, https://dod.defense.gov/Portals/1/Documents/pubs/2018-National-Defense-Strategy-Summary.pdf.
28 Kelley M. Sayler, “Artificial Intelligence and National Security,” Congressional Research Service, Nov 21, 2019, pp. 9~15, https://fas.org/sgp/crs/natsec/R45178.pdf.
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部分商業公司在開發是非常不同尋常的」。29也因此，觀察一國人工智慧的發展 現況，應同時觀察該國企業在人工智慧商用與基礎研究領域的表現。
中國人工智慧領域的商用表現與美國互有擅長。如圖3-4 所示，根據世界智 慧財產權組織（WIPO）報告，全球人工智慧領域專利的申請單位中，企業佔前三 十名專利申請人的前二十六名，另外四家為大學或研究機構，前三十名當中，來 自中國機構的包括中國國家電網、中國科學院、百度、西安科技電子大學、以及 浙江大學。30
圖3-4 全球前三十大人工智慧領域專利家族申請單位
資料來源: WIPO, “WIPO Technology Trends 2019: Artificial Intelligence,” Geneva: World Intellectual Property Organization, p. 60。
29 Kelley M. Sayler, “Artificial Intelligence and National Security,” Congressional Research Service, Nov 21, 2019, p. 18, https://fas.org/sgp/crs/natsec/R45178.pdf.
30 WIPO, “WIPO Technology Trends 2019: Artificial Intelligence,” Geneva: World Intellectual
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圖3-4 也顯示，在全球人工智慧專利前三十大申請單位當中，美國企業共有 七家，其中IBM 與微軟分別以 8,920 個與 5,930 個專利占據全球前兩大申請單位，
大幅領先其他申請單位，而日本共有十三個企業擁有全球前三十大人工智慧專利 申請能量、其餘依次為中國五個研究機構與企業、韓國三個研究機構與企業、德 國兩個企業。
然而，若擴大觀察全球前五百大人工智慧專利申請單位當中，中國具有人工 智慧研發能量的研究機構數量高達上百個（見圖 3-5），且全球前二十大學術機 構中，中國就佔了十七個，而美國僅有二十個學研單位擠進五百大申請單位，可 見中國人工智慧的研發能量有很大一部分來自學術暨研究機構，而美國則大多來 自於企業研發，機器學習（Machine learning）和神經網絡（Neural Networks）是 最常提及的AI 技術。值得注意的是，儘管 IBM 與微軟在多個科技子項目中保持 領先，但在深度學習（Depp learning）的領域中，中國科學院（CAS）和百度為主 要的參與者，百度是機器學習的深度學習子類別的領導者，其次才是 Google 的 母公司Alphabet、西門子、與小米。31
圖3-5 全球前五百大人工智慧專利申請單位中的各國學研單位數量
資料來源: WIPO, “WIPO Technology Trends 2019: Artificial Intelligence,” Geneva: World Intellectual Property Organization, p. 62。
31 WIPO, “WIPO Technology Trends 2019: Artificial Intelligence,” Geneva: World Intellectual Property Organization, 2019, pp. 61~65.
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依照目前中國在人工智慧的佈局，確實有潛力實現其「新一代人工智能發展 規劃」的發展目標。專利申請方面，截至2018 年 11 月，中國人工智慧相關專利 申請量已超過14.4 萬件，占全球申請總量的 43.4%，居全球首位，322018 年華為
依照目前中國在人工智慧的佈局，確實有潛力實現其「新一代人工智能發展 規劃」的發展目標。專利申請方面，截至2018 年 11 月，中國人工智慧相關專利 申請量已超過14.4 萬件，占全球申請總量的 43.4%，居全球首位，322018 年華為