看世界系列之二：大国博弈，科技为王.pdf

本报告由川财证券有限责任 公司 编制 谨请参阅尾页 的 重要 声明 川财投研看世界系列之 二 ： 大国博弈 科技为王 证券 研究报告 所属 部门 海外研究部 报告 类别 特色 产品 报告 时间 2018/5/5 分析师 陈雳 证书编号： S1100517060001 8610-66495901 chenlicczq 王鹏 证书编号 ： S1100516120001 021-68595118 wangpengcczq 联系人 周文仪 证书编 号 ： S1100117120006 010-66495910 zhouwenyicczq 川财研究所 北京 西城区平安里西大街 28 号中海国际中心 15 楼，100034 上海 陆家嘴环路 1000 号恒生大厦 11 楼， 200120 深圳 福田区福华一路 6 号免税商务大厦 21 层， 518000 成都 中国（四川）自由贸易试验区成都市高新区交子大道177 号中海国际中心 B 座 17楼， 610041 川财海外研究部特色产品 核心观点 全球科研投入持续增加，知识 技术密集型行业 具有 竞争力 20世纪 以来 全球范围内科研投入持续大幅增加 ： 2000至 2015年间，科研经费支出累计翻了一 番 多。 按地域来看， 研发 活动 高度集中 于 北美、欧洲 和东亚等 地区。 其中， 美国 研发 投入 最 多 ，其 2015年 国内研发支出总额为 4,970亿美元 ， 占全球 总量 的 26%； 中国紧随其后，日本位列第三 ， 三国研发总支出约 1.9万亿美元 、 占全球一半以上。 2015年 知识 和技术密集型行业在全球经济总量中的贡献率达到近三分之一（ 31%）。 以中国为代表的亚洲地区 研发投入增长速度引人注目 ， 成为全球研发增长的主要驱动力量和研发活动 最密集的地区 之一 。 战略 预算 多头 发力，发达经济体 科技创新 势头 强劲 美国 政府创新战略为创新提供保障， 并 完善 了 美国创新生态系统四大基础（ 基础研究、 STEM教育、先进基础设施 、 下一代数字基础设施 ）的 投资力度。德国数字化战略 2025以信息技术为基础 提出 建设智能 工业和 智慧城市等，以 提高竞争力。 新工业法国战略 提出“ 未来工业九大解决方案 ”， 以 创新驱动法国工业转型 。 英国 重视 科研， 设立 专项基金扶持 战略优先领域 的 基础设施建设 。 欧盟 地平线 2020 计划 支持 跨部门跨行业创新活动 ， 以 加速欧洲数字化进程 。 日本 提出 “四大政策支柱 ”以 推动未来产业创新发展 、 解决经济社会重大挑战 、 强化科技创新能力 、 构建人才、 知识和资金良性循环 体系 。 人工智能、云计算和物联网 技术 持续突破， 助推 经济社会转型升级 人工智能（ AI）的迅猛 发展归功于 AI芯片 的技术 突破 ，让并行处理更快更强大。AI芯片技术路线有 GPU、 FPGA、 ASIC三种 ，分别 以英伟达 (Nvidia)的 Tesla、 赛灵思 (Xilinx)和 Google的 TPU为 代表 。 三者 各有 优势，未来或 呈现 多技术并存 格局 。物联网 (IoT)是 全球 信息社会 的 基础设施 ， 将 在诸多方面 产生广泛而深远影响，包括提高生产力、节约能源、提供医疗健康服务、实现工业自动化、改善公共交通和无人驾驶等。随着应用计算 需求 不断扩展，云计算因其规模庞大、分布式计算 、 去中心化 的特征使其具备 了 性价比高，可用性、扩展性和安全性突出等优势，近些年获得 迅速 发展 ，全球 云计算市场连续 4年高速 增长 。 生物科技和航天产业 蓬勃发展，扩展人类活动内涵外延 医学 水平 将通过技术突破 发生 质的飞跃 ， 其核心领域包括 基因组学 、 再生医疗等 。 可穿戴设备、机械外骨骼、药物增强 和自我量化等 科技 或 带领人类突破 生物能 力 界限。 航天产 业 链 从 研究开发、空间 设备 制造 、航天产品 供应 到 最终 为用户提供 太空 产品服务 包含很长的 增值链 ， 全球商业 航天蕴涵 巨大的商机 ， 这其中 中国航天产业方兴未艾 、 美国 技术长期领先 且较为成熟 。 科技创新 如机器人 、 先进推进系统 、 轻便材料 等 均可以 降低 航天 成本 ， 开启太空新机会 。 中国在航天技术、政策和产业环境方面 尚有 差距，市场前景广阔 ， 机遇 与 挑战并存。 风险提示 ： 宏观 政策 变化 ； 经济增长不达预期 ；全球范围出现黑天鹅事件。 川财证券 研究报告 本报告由川财证券 有限责任 公司 编制 谨请参阅尾页 的 重要 声明 2/32 正文 目录 一、 世界主要经济体科技与创新投入 . 5 1.1 全球科研投入持续大幅增长 . 5 1.2 美国研发投入全球领先，世界研发投入高度集中 . 5 1.3 知识和技术密集型行业 (KTI)具有显著竞争力 . 6 1.4 中国研发投入增长强劲，发达国家增速放缓 . 8 二、 主要发达经济体科技发展趋势 . 10 2.1 美国：联邦政府战略保障，完善创新生态系统 . 10 2.2 德国：可持续数字经济建设，智能导向增加产值就业 . 11 2.3 法国：创新驱动工业转型升级，引领未来生活方式变革 . 11 2.4 英国：优先研发基础设施建设，税收减免利好创新企业 . 12 2.5 欧盟：跨行业跨地域扶持科技创新，加速工业数字化进程 . 12 2.6 日本：研发强 度投入高速增长，重视科技创新体系改革 . 13 2.7 美股科技龙头企业表现强劲，拉动美国及全球股市 . 13 2.8 欧洲科技独角兽成长迅速，盈利能力强估值较低 . 16 三、 全球科技发展主要领域和未来趋势展望 . 18 3.1 人工智能 (Artificial intelligence) . 18 3.1.1 人工智能：让机器拥有人类智力 . 18 3.1.2 机器学习：通往人工智能之路 . 18 3.1.3 深度学习：对人类神经网络的模仿 . 19 3.1.4 深度学习让人工智能前景充满希望 . 20 3.1.5 AI 芯片为深度学习保驾护航 . 20 3.1.6 AI 芯片的技术路线有三种： GPU, FPGA 和 ASIC . 21 3.1.6.1 GPU 芯片 . 21 3.1.6.2 FPGA 芯片 . 21 3.1.6.3 ASIC 芯片 . 21 3.2 物联网 (Internet of Things) . 22 3.3 云计算 (Cloud Computing) . 24 3.3.1 什么是云计算？ . 24 3.3.2 云计算满足不断扩展的计算需求 . 24 川财证券 研究报告 本报告由川财证券 有限责任 公司 编制 谨请参阅尾页 的 重要 声明 3/32 3.3.3 云计算的主要特点与优势 . 24 3.3.3.1 规模庞大、分布式计算 . 24 3.3.3.2 虚拟技术实现去中心化，按量计费性价比高 . 24 3.3.3.3 可用性、扩展性和安全性突出 . 24 3.3.4 海内外云计算市场发展状况 . 25 3.3.4.1 全球云计算市场发展 . 25 3.3.4.2 国内云计算市场现状 . 25 3.3.5 云计算未来应用前景展望 . 26 3.4 生物科技与生命科学 (Bioscience) . 27 3.4.1 生物医药：精准医疗和再生医学引领飞跃 . 27 3.4.2 人类增强：突破生物能力的极限 . 27 3.4.3 合成生物科技 . 27 3.5 航天科技 (Aerospace Industry) . 28 3.5.1 全球航天产业蓬勃发展 . 28 3.5.2 美国航天历史 悠久，航天市场较为成熟 . 29 3.5.3 中国商业航天方兴未艾，机遇挑战并存 . 30 3.5.4 科技创新引领航天进步，成本和运载力成核心竞争力 . 31 风险提示 . 31 川财证券 研究报告 本报告由川财证券 有限责任 公司 编制 谨请参阅尾页 的 重要 声明 4/32 图表目录 图 1： 2000 和 2015 年全球研发投入地区分布 . 5 图 2： 2000-2015 世界主要国家研发经费支出 . 5 图 3： 2000-2015 世界主要国家研发经费支出占本国 GDP 比 例（ %） . 6 图 4： KTI 行业在全球 GDP 总量中占比（ %） . 7 图 5： 2016 全球 KTI 产值和占全球 GDP 的比例 . 7 图 6： 2016 全球 KTI 产业在全球经济体、发达经济体和发展中经济 体 GDP 比例 （ %） . 7 图 7： 2000-2015 世界主要国家研发经费支出占本国 GDP 比 例（ %） . 8 图 8： 1981-2015 全球主要国家 /经济体研发投入总额（单位 :十亿美元） . 9 图 9： 1981-2015 全球主要国家 /经济体研发投入总额（单位 :十亿美元） . 9 图 10： 发达经济体研发投入年均增速略有下降 . 10 图 11： 1981-2015 全球主要国家 /经济体研发投入占 GDP 比例变化 . 10 图 12： 信息技术产业在美股总市值中占比 . 14 图 13： FAMGA 五家美股龙头科技公司 2018 年 Q1 财报营业收入均同比增长 . 14 图 14： 信息技术行业跑赢标普全球行业指数 (过去 1 年 ) . 14 图 15： 信息技术行业跑赢标普全球行业指数 (年初至今 ) . 14 图 16： 美股市场主要科技股上市公司一览表 . 15 图 17： 欧洲估值较高的科技创新企业一览 . 16 图 18： 2016 欧洲科技独角兽企业 估值排名 . 16 图 19： 欧洲具有潜力的 10 家科技成长独角兽企业概览 . 17 图 20： 人工智能、机器学习和深度学习层级图 . 18 图 21： 机器学习过程参考模式图 . 18 图 22： 人工神经网络包括输入层、隐层和输出层 . 19 图 23： 2016-2025 全球 AI 相关产业营业收入预测 (单位：百万美元 ) . 20 图 24： 2035 年主要国家 GDP 年均增长率预测（ %） . 20 图 25： 物联网在 2025 年的潜在经济影响 (包括消费者盈余 ) . 23 图 26： 云服务基本元素以及服务和部署模式 . 25 图 27： 2015 海内外主要云服务商营业收入和年增长率（单 位 : 百万美元； %） . 26 图 28： 2015 海内外云服务商营业收入占市场份额（ %） . 26 图 29： 2018 年世界主要国家 /地区航天活动预算（亿美元） . 29 图 30： 中国和全球历年入轨卫星数量（颗） . 29 图 31： 美国和非美国地区卫星发射商业市场收入（亿 美元） . 30 表格 1. KTI 行业由 15 个知识密集型服务业和中高科技制造业构成 . 7 表格 2. 人工智能芯片三种主要技术路线对比 . 22 表格 3. 物联网 2025 年的主要应用领域和场景 . 23 表格 4. 海内外基于 SAAS， PAAS 和 IAAS 服务商 . 25 川财证券 研究报告 本报告由川财证券 有限责任 公司 编制 谨请参阅尾页 的 重要 声明 5/32 一、 世界主要经济体科技与创新投入 1.1 全球科研投入持续大幅增长 美国国家科学基金会 (National Science Foundation, 简称 NSF) 是美国科学界最高学术机构之一， 通过资助基础研究 、 改进科学教育 和 增进国际合作等 途径 促进美国 科技 发展 。从 1993 年开始， NSF 每两年发布一期科学与工程指标 报告(Science and Engineering Indicators)， 把 美国科学、技术和工程发展水平与其他国家 进行 综合比较 。该 报告已发布 2018 年版 ， 统计数据截至 2015 年。 最新 NSF报告显示，全球范围内科研投入（即实际支出）持续大幅增加 ， 各国政府 愈发 重视 科研活动 对经济增长的 推动 作用 。 2000至 2015年的 15年间，全球科研经费支出累计 增长超过一倍 。以当前购买力平价计算 ， 2015年全球研发总投入由 2000年 和 2010年 的 7,220亿美元 和 1.415万亿美元 增长至 1.918万亿美元。按地域划分，研发活动主要集中在北美、欧洲、东亚和东南亚以及南亚地区 。按国家划分，美国科研投入最高，中国紧随其后，日本位列第三；美国、中国和日本研发总支出合计约 1.9万亿美元，占全球研发支出一半以上。 图 1： 2000 和 2015 年全球研发投入地区 分布 图 2： 2000-2015 世界主要 国家研发 经费支出 资料来源： National Science Foundation， 川财证券研究所 资料来源： National Science Foundation， 川财证券研究所 1.2 美国研发投入全球领先，世界研发投入高度集中 就具 体 经济体而言，研发投入地理分布高度集中的情况较为明显。排名前 15的国家 和地区研发投入 占全球的 85%，其中美国仍然 是研发 投入 最 多 的国家，其国内研发支出总额为 4,970亿美元，占全球 总量 的 26%， 在美国 GDP中的占比 为2.7%。中国 位列 第二，研发支出 4090亿美元，占全球 21%的份额 ， 占 本国 GDP的 2.1%。 排名第三和第四的分别是日本和德 国：日本投入 1700亿美元，占全球川财证券 研究报告 本报告由川财证券 有限责任 公司 编制 谨请参阅尾页 的 重要 声明 6/32 份额 9%， 占 本国 GDP比例为 3.3%； 德国 投入 1150亿美元，占全球份额的 6%， 占比 本国 GDP2.9%。前 15名 中 其他 11个国家或经济体 分别 是韩国 、 法国 、 印度 、英国 、 巴西 、 俄罗斯 、 台湾 、 意大利 、 加拿大 、 澳大利亚和西班牙 ， 其 研发支出 范围 在 200亿美元 到 610亿美元 之间 。 图 3： 2000-2015 世界主要 国家研发 经费支出 占本国 GDP 比 例（ %） 资料来源： National Science Foundation， NCSES， 川财证券研究所 1.3 知识和技术密集型行业 (KTI)具 有显著竞争力 2015年，知识和技术密集型行业 (Knowledge-and Technology-intensive, KTI)在全球经济总量中的贡献率达到了近三分之一（ 31%），知识技术密集型行业不仅研发投入巨大，其产品和服务 也在指引 着知识和技术进步的方向。 相关 领域包括 制造业 中的 飞机和宇宙飞船 、 计算机设备 、 通信和半导体 、 化学品药品 、 测试测量和控制仪器 、 机动车和零件 、 铁路 及 其他运输设备 等 细分领域 ；也包括服务 行业 中的 教育 、 健康 、 商业 、 金融和信息服务 等 细分领域 。 川财证券 研究报告 本报告由川财证券 有限责任 公司 编制 谨请参阅尾页 的 重要 声明 7/32 表格 1. KTI 行业由 15 个知识密集型 服务业和中高科技 制造业 构成 图 4： KTI 行业在全球 GDP 总量中占比 （ %） 资料来源： NSF， ISIC， 川财证券研究所 资料来源： NSF， ISIC, 川财证券研究所 知识和技术密集型 (KTI)行业是全球经济的重要组成部分。 KTI行业 由 5个知识密集型服务业、 5个高科技制造业和 5个中高技术产业组成， 在 2016年占世界国内生产总值 (GDP)的近三分之一。 其中， 知识密集型商业服务 （ 商业 、 金融和信息 ）占 GDP的比例最高 （ 15%）。知识密集型公共服务 （ 教育和医疗保健 ） 占 9%的份额 。 中高科技制造业 （汽车 及零部 件 、 电机 、 机械 设备、化学品，铁路和其它运输设备） 是第三大 产业 （ 占 GDP总量的 4%）。 高科技制造业 （ 航空航天 、通信和半导体 、 电脑 、 药品和测试 、 测量和控制工具 ） 占 全 世界 GDP总量 的 2%。 图 5： 2016 全球 KTI 产值和占全球 GDP 的比例 图 6： 2016 全球 KTI 产业在全球经济体、发达经济体和发展中经济体 GDP 比例 （ %） 资料来源： National Science Foundation， 川财证券研究所 资料来源： NSF， IHS Global Insights, 川财证券研究所 分类 行业 行业英文名称 G D P 占比商业 Bu s i n es s金融 F i n a n c i a l信息 I n f o r m a t i o n教育 E d u c a t i o n医疗 H ea l t h c a r e汽车和零部件 M o t o r ve h i c l es a n d p a r t s化学品C h em i c a l s ex c l u d i n gp h a r m a c eu t i c a l s电机E l ec t r i c a l m a c h i n er y a n da p p l i a n c es机械设备 M a c h i n er y a n d eq u i p m en t铁路和其它运输设备Ra i l r o a d a n d o t h ert r a n s p o r t a t i o n eq u i p m en t航空航天 A i r c r a f t a n d s p a c ec r a f t通信和半导体C o m m u n i c a t i o n s a n ds em i c o n d u c t o r s电脑及办公设备C o m p u t er s a n d o f f i c em a c h i n er y制药业 P h a r m a c eu t i c a l s测量和控制工具M ea s u r i n g , m ed i c a l ,n a vig a t i o n , o p t i c a l , a n d t es t i n geq u i p m en t商业服务公共服务知识密集型服务业中高科技制造业高科技制造业15%9%4%2%川财证券 研究报告 本报告由川财证券 有限责任 公司 编制 谨请参阅尾页 的 重要 声明 8/32 发达国家 KTI行业在国民经济中的比重高于发展中国家，一个重要因素是发达国家 KTI服务行业的比重较高。 即便是发达国家之间，知识技术密集行业的发展水平也存在差异。全球范围内，美国在知识技术密集行业在 GDP中占比最高 (38%)，处于领先地位，主要因其 KTI服务行业的贡献率高，超过发达国家平均水平。英国和日本并列位居第二 (36%)， 其中 英国同样受益于 KTI服务行业，而日本主要得益于发达的中高端制造行业 。 德国排名第三 （ 35%） ，和日本的情况相似，德国也拥有较高的中高端制造能力。 值得注意的是，中国在所有发展中经济体中的 KTI份额最大 (35%)，其 KTI份额与发达 国家 /经济体 水平 相当， 明显超过其它 发展中经济体的 KTI水平 。 图 7： 2000-2015 世界主要 国家研发 经费支出 占本国 GDP 比 例（ %） 资料来源： National Science Foundation， IHS Global Insights， 川财证券研究所 1.4 中国 研发投入增长强劲 ，发达国家增速放缓 中国的研发投入增长速度引人注目，过去 15年来一直处于高位 ， 2000-2010年平均 增长率 为 20.5%， 2010-2015年平均 增长率 为 13.9%。韩国研发增长率也 比较高 ， 2000-2010年平均每年增长 10.9%， 2010-2015年增长 率 7.3%。日本相应的研发 支出增长速度 一直较慢，分别为 3.6%和 3.9%。 东亚、 东南亚和南亚 （ 包括中国 、 日本 、 韩国 、 印度和台湾 等国家 /地区） 在 2000年占全球研发总额的 25%，2015年增长到约 40%， 成为全球研发投入增长的主要驱动力量和研发活动最密集的地区。 川财证券 研究报告 本报告由川财证券 有限责任 公司 编制 谨请参阅尾页 的 重要 声明 9/32 图 8： 1981-2015 全球主要国家 /经济体研发投入总额（单位 :十亿美元） 资料来源： National Science Foundation， NCSES， 川财证券研究 所 图 9： 1981-2015 全球主要国家 /经济体研发投入总额（单位 :十亿美元） 资料来源： National Science Foundation， NCSES， 川财证券研究所 尽管美国和欧盟仍旧是全球研发投入最多的国家 /经济体，但其全球占比和年均增速持续显著下滑。美国的研发投入年平均增长率从 2000-2010年间 的 4.3%，降至 2010-2015年 间的 4.0%，美国研发投入占全球研发总投入的比例已由 2000年的 37%降至 2015年的 26%。欧盟国家在 2000年占全球研发总量的 25%，但在2015年下 降到 20%。 增长速度上来看， 2000-2010年 ，欧盟国家的研发总量年 平中国研发投入快速增长 川财证券 研究报告 本报告由川财证券 有限责任 公司 编制 谨请参阅尾页 的 重要 声明 10/32 均增长率为 5.4%， 2010 - 2015年为 4.6%；与此对应， 德国为 5.0%和 5.7%，法国为 4.4%和 3.6%，英国为 4.1%和 4.2%。 图 10： 发达经济体研发投入年均增速 略有 下降 图 11： 1981-2015 全球主要国家 /经济体研发投入占 GDP 比例变化 资料来源： National Science Foundation， 川财证券研究所 资料来源： National Science Foundation， 川财证券研究所 二、