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美国联邦科技前沿动态报告(2018-2019年)

发布人: AG亚游娱乐app 来源: AG亚游娱乐app官网 发布时间: 2020-08-09 07:48

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  战略研究报告2018年第一期(总第001期)美国联邦科技前沿动向报告(2018年-2019年)中技华软科技服务有限公司报告名称:美国2018年-2019年联邦科技前沿动向报告编号:BG-ZL-PD-US-2018-01数据分析:周玉林、孙智超、律宇丹报告撰写:律宇丹印数:10份卷首语前沿基础与战略高技术,是事关国家、战略威慑的重要因素,也是以科技创新为驱动的区域发展的根本。及时掌握世界主要国家、科学共同体在相关领域的最新动向,是以全球视野谋划创新、及时研判科技发展趋势、制定战略规划、提升国际竞争力、确保先发优势的有效手段。近些年来,随着科技大数据的积累、开源情报的不断拓展,数据可及性日益增强,为前沿基础与战略高技术发展趋势研究带来了便利。通过大数据挖掘和分析,可更快地拓展研究的广度与深度,研究热点、资金流向、研究机构与人才结构和分布能够在更宏观的视角,获得更精准、更全面的分析,在更大程度上科学有效地支撑科技战略决策。中技华软科技服务有限公司致力于通过科技大数据的挖掘分析,将自身打造成为前沿基础与战略高技术发展研究智库。自2017年9月注册成立以来,公司已建成科技大数据中心,拥有自18世纪以界主要国家、实时更新的1亿专利全文数据、上亿篇自然科学与工程类论文、5千万项发达国家财政科技计划项目数据,以及包含1800余技术领域、9万余细分方向的科技知识图谱,为打造大数据驱动的科技智库奠定了的基础。我们将提供科技战略、科技产业等研究分析报告,也可通过数据接口的形式、为客户定制大数据分析工具。《美国联邦科技前沿动向报告(2018-2019)》是围绕美国前沿基础和战略高技术领域的宏观综述性报告。近期,我们还将在此基础上,研究相关重点领域和细分方向的专题研究报告,涵盖国防与防务、信息技术、材料、能源、生命科学等。欢迎读者,更期待您能为我们的研究提出宝贵的意见和。期待与您同行。中技华软科技服务有限公司2018年9月目录一、综述.................................................................................11.数据来源与术语解释....................................................12.近十年美国国防与非国防研发投入概况...................33.本报告主要发现............................................................5二、2018财年美国各部门RDT&E合同分析..111.研发领域总述...............................................................122.研发阶段总述...............................................................133.国防系统领域...............................................................174.空间技术领域...............................................................235.通用科学技术...............................................................296.医疗领域.......................................................................337.能源领域.......................................................................38三、2018财年美国研发项目分析.....................431.美国国立卫生研究院...................................................432.美国国家科学基金会(NSF)...................................453.陆军部...........................................................................464.能源部...........................................................................49四、2019财年美国各部门研发预算分析.........511.概况...............................................................................512.2019年研发投入关键领域.........................................563.2019财年美国RDT&E(研究、开发、测试与评估)项目课题预算分析.......................................................59五、附录...............................................................................69第1页一、综述1.数据来源与术语解释本报告所使用的数据,均来自于美国各部门所披露的息,包括合同、拨款数据的获取。数据的获取得益于美国《联邦资金问责和透明度法案》(FederalFundingAccountabilityTransparencyAct)。该法案要求各部门必须要公开披露本部门支出及预算。本报告分析了大量的国防项目数据。这些数据也来自公开渠道。根据统计,预算中,约25%项目为涉密项目,约75%为公开项目。本报告会多次使用下列术语:(1)RDT&E:即Research,Development,Test,andEvaluation的缩写。中文含义为:研究,开发,测试和评估。(2)RDT&EBudgetActivity:研究,开发,测试和评估(RDT&E)预算活动(BA)。(3)美国预算活动,主要有以下7种:基础研究(BA1):由科学家的好奇心或者科学问题驱动,目的为扩展人类知识,增加与物理、工程、和生命科学相关的知识领域的理解。第2页应用研究(BA2):旨在解决现实世界的问题,改善人类状况,将有前景的基础研究为广泛定义军事需求的解决方案。先进技术开发(BA3):包括子系统和组件的开发,以及将子系统和组件集成到系统原型中以进行现场实验或模拟测试。还包括组件和子系统或系统模型的概念和技术演示。项目通常与确定的军事需求直接相关,为了评估子系统和组件的可操作性与可生产性,而非服务使用的硬件的开发。高级组件开发和原型(BA4):在高保真和真实操作中评估集成技术,代表性模型或原型系统,旨在集成复杂系统之前,证明组件和子系统的成熟度,加快从实验室到运营使用的技术过渡,并尽可能降低风险。系统开发和演示(BA5):指满足全速生产任务的工程和制造开发任务,涉及成熟的系统开发,集成和演示。RDT&E管理支持(BA6):包括支持研究,开发,测试和评估工作以及所需的装置或操作的资金。如:军事建设,实验室支持,测试飞机和船舶的操作和等。运营系统开发(BA7):包括升级已经部署或已获得全速率生产批准且预计将获得资金的系统的开发工作。(来源:美国7000.14-R,财务管理条例)第3页(4)Contract:即合同,具有相互约束力的法律关系,与获得资金机构之间达成协议,提供收费的商品和服务。(5)Gr

  ant,指拨款,从联邦机构向接收方提供财务援助,以执行美国法律授权的公共项目或服务。2.近十年美国国防与非国防研发投入概况2009-2019财年,美国国家研发投入年均在1300亿美元之上,2011年峰值约为1430亿左右(图1)。美国研发支出中,国防研发经费始终高于非国防研究经费。需要说明的是,2016-2017财年,国防研发经费统计科目和类别进行了调整,部分被归类为研发的支出调整为设备采购,大致为270亿美元的预算授权和245亿美元支出。尽管分类有相应的变化,从2018-2019的预测数据也可看出,美国研发支出从非国防向国防倾斜的趋势较为明显。(数据来源:美国管理和预算办公室)美国国防研发经费管理部门以为主,在经历了2017年预算分类变动及2018年小幅度下降之后,2019年度新预算有了大幅增长,同时期,其他国防机构也有小幅增长(图2)。非国防研发支出方面,除NASA在通用科学、空间科技的支出上略有增长外,其余研发预算均有缩减,原子能通用科学的非国防支出预算缩减幅度尤为明显。第4页注:此处历史与预测统计数据并未包含实物资本支出相关的研发主要设备和建筑支出,故实际总研发支出与预算还将多于此处数据。第5页3.本报告主要发现美国前沿科技战略动向对国家战略,科技创新,行业发展方向有着重要的参考价值。从历史统计数据可以看出,国防口的研发支出逐年上升,且其成功的历史研发经验使美国更关注既有军事潜力且有民用发展前途的技术,这使得美国国防研发支出的资金流向、研发方向、资助力度等更具备研究意义。国防研发支出将继续支持美国的优势电子与通信领域,无论是拨款资助还是合同支出,微电子领域的研发均占有很大比重。计算科学的基础研究与应用场景依然为美国关注的第6页重点,如高性能计算能力和配套的基础设施E级计算机的研制,人工智能算法在战略战术、制导、定位等领域的应用,以先进诊断方法为目标的医疗大数据的分析与处理能力等。航空航天领域,高超音速飞行器的研发,无人化自动化技术与现有交通系统的集成,空间领域的商业合作趋势,登月计划等其他太空探索计划均为近年的研发热点。支持基础研究的建设。2019年总统预算的重点为将资源优先投入在市场不倾向于支持的领域,而非行业追求的后期应用与开发。刺激私营部门投资和将研究与产业发展联系起来的关键手段是通过技术转让。联邦技术转让旨在帮助国内公司开发和商业化由资助的研发产品,这可以提高美国研发投资的生产率,并最终促进国家的经济增长。还通过税收优惠刺激私人投资研发。(1)2018年情况综述2018年,美国RDT&E合同以国防、空间科技、通用科学与技术、医疗和能源领域为主,在研合同累积总金额涉及438万亿美元、19161件合同,承担机构多达6333个。另外,截止到8月,新开展和已披露的资助研发项目约70亿美元。在国防领域,除其他国防研发(军需用品、补给品、国防运营服务合同等)外,74%的合同集中在系统研发阶段,处于基础与应用研究的为23%,商业化占到7%。电子与通信第7页设备则基础研究占优,主要承担机构为麻省理工学院的林肯实验室与卡耐基梅隆大学的软件工程研究所。国防领域的前十承包商中,有六家机构的最主要合同构成均属于电子与通信系统领域,项目包括这六大机构共同承担的“国防微电子计划项目(DMEA)”的先进技术支持计划(ATSP)。最大的国防承包商为洛克希德马丁公司,承担了国防的六个领域研发任务,承担金额高达351亿美元。在电子与通信设备领域,洛克希德马丁合同数量达28项,金额约102亿美元,涵盖微电子硬件开发,军事电光/红感器研究开发、全频谱传感器资源管理、战术飞机的任务规划软件开发与系统等。在导弹与空间系统领域,合同数量达33项,共计90亿美元。项目内容主要包括弹道导弹防御系统中核心命令和控制、战斗管理和通信计划,以提升弹道导弹防御系统的性能与防护覆盖范围;基于空间的红外系统等。在飞机领域,合同数量约83件,总计约68亿美元。研发内容主要包括新型飞机的研发与设计、自动碰撞技术的研究、高效超音速飞行器探索、航空航天系统空中平台研究等。在空间科技领域,空间科学与应用子领域支出最多,最重要的承担机构为理工学院,最大的资助项目为NASA与理工学院合作创立的喷气推进实验室(JPL)。理工学院还承担了“2020火星漫游车计划”、“EuropaClipper”第8页(木星探索任务)等科研项目。在能源领域,能源的高效利用支出金额最多,资助金额最多的为司法部,主要原因为绝大部分的节能合同属于节电、节水系统的建设,降低综合设施的能耗,如内外部LED灯具控制升级、制冷系统改进、太阳能光伏系统建设等。核能子领域,资助金额最多的项目为“高燃烧干燥储存罐研究和开发项目”,金额约为用于乏核燃料(SpentNuclearFuel)的储存,对于核电站的安全运营有着潜在的重大影响。化石能源研究与开发子分类中,北达科他大学作为做大的受资助方,负责了三项先进技术的研究,“燃煤二氧化碳补集系统”、“时移地震数据联合反演”(油气勘探领域)与“大规模煤基超临界二氧化碳循环技术”(热能转换为电能的创新循环电力系统)。在医疗方面,药物研究,疫苗研究,生物医学,人类基因组等基础前沿研究较为突出,包括基因组的预测注释方法、高通量数据的处理和先进模型算法为2018年的研究重点。从美国国防拨款项目支出来看,美国陆军部军事医学研究与发展项目资助金额占到该部门项目总支出的78%。此外,NSF的114项早期概念性探索项目值得特别关注,例如工程纳米材料、网络制造的模块化系统设计、具有运动规划和控制能力的腿式机器人、声波驱动的参数电谐振器、第9页合成拟肽聚合物布朗运动驱动的仿生机器、具有可重构传输功能的小型天线(依赖于可变材料,以适应各种紧急下的水下救援行动)等。(2)2019年情况综述2019年,美国的研发重点向国防口倾斜。除、美国国家航空航天局、史密森尼学会与事务部之外,其他各机构获得的联邦预算均有下降,2019年科研预算与2018年年化预测相比,增长百分比达31%。2019年国防预算仍鼓励具有双重潜力的计划而非单一的军事进步。将投入超过840亿美元用于研究、工程和原型开发等领域。例如,将在其优势的微电子、半导体和未来计算领域对美国工程与设计界予以支持,具体应用场景如计算机芯片与集成电,研发被应用于手机到喷气式飞机等诸多领域。国防高级研发计划局(DARPA),宣布每年将投资超过1.5亿美元开展“电子复兴计划”用于芯片创新。除此之外,还将投入核武器的超音速研究。2019年,美国人工智能预算重点为基础研究与高性能计算基础设施,包括自主与无人驾驶系统、作战系统AI算法应用、医疗大数据集的高性能计算应用研究。能源部“高级科学计算研究计划”预算8.11亿美元,用于支持阿贡和橡树岭国家实验室的超级计算基础设施的研究与升级,如E级第10页高性能计算机的开发。2019年,美国将继续扩大人类探索和空间商业化。航空联邦管理局研发预算为1730万美元,用于无人机系统融入国家空域系统的研发。NASA将获得5700万美元的研发预算用于无人机交通管理系统与运行标准研究。先进无人机系统与城市空中载客机动项目(无人驾驶飞行汽车)的研发与集成也将为2019年的投入重点领域。除军事武器与建设外,空军的基于空间的红外系统与全球定位系统卫星的科技研发值得关注。国防高级研究计划局(DARPA)的研发将重点投入到网络中心战争技术、空间技术、材料与生物技术、传感器技术等先进前沿领域的研发。空军资助的大额项目“GPSIII”2019财年预算高达4.5亿美元,处于系统开发与演示阶段。该

  项目预计研发并交付技术升级的GPS卫星,具备激光射阵列(LRAs)、高能带电粒子(ECP)传感器、区域军事(RMP)等部件与功能。与2018年相比,2019年预算有大幅增加的项目包括“进化的基于空间的红外系统”(空军资助)、“无人驾驶航空”(海军资助)、“装甲系统现代化”(陆军资助)、“技术转型计划”(空军资助)等。以“技术转型计划”项目课题组为例,其目标旨在解决原始技术或概念开发和成功第11页掌握与运营实施之间的差距。实验探索了潜在的未来操作中的新概念及其应用。子课题包括先进的涡轮发动机开发,高超音速原型项目等。二、2018财年美国各部门RDT&E合同分析美国的研发支出合同(contracts)主要集中在RDT&E,即研究(research)、开发(development)、测试(test)和评估(evaluation),包括四个阶段:基础与应用研究、系统研发、运营系统开发、商业化。系统研发侧重点在于工程制造等系统的开发、集成与演示阶段。运营系统开发指升级已部署系统或开发已得到全速生产批准的相对成熟系统。截至2018年8月,美国各部门正在执行中的RDT&E合同累积总额约为438万亿美元,约19161件研发合同,承包商多达6333个。资助的五大领域为国防、空间科技、通用科学与技术、医疗和能源领域,主要集中在运营系统开发阶段。美国共计拨款占总预算的99%。单个公司获得的长期合同金额最高达7254亿美元,大部分承担机构为信息技术、网络安全、软硬件服务商等。除国防运营与后勤支出,获得资助最多的机构为美国最大的航空航天制造商与国防承包商洛克希德马丁及其子公司,在研合同数量约第12页为218份,累积总金额约620亿美元左右,涉及国防系统、空间科技、通用科学与技术等多个领域的研发。下文将从研发领域、拨款机构、承包商、研发阶段等方面对2018年研发合同支出情况进行分析。注:此处统计的金额为2018年在合同期内或新增的RDT&E合同的累积总额,包含未交付合同在其期限内的总额与截止到2018年8月新增合同的预计支出。1.研发领域总述2018财年,国防相关研发合同占总支出的99%,其余则主要集中于航空航天、通用科学、医疗等领域。其中,国防系统研发涉及飞行器、导弹与空间系统、电子与通信设备、船舶、坦克、武器等内容。空间技术包含空间站建设、航空与空间技术、该领域的数据采集及商业化应用等。通用科学与技术包括物理学、数学、科学、计算机科学、工程科学、生命科学等通用基础学科。医疗研发支出的主要领域为生物医学、医疗服务等。另外,其他防御领域尽管金额占比很高,但主要内容包括军需物资,国防运营服务等,将不予重点分析。第13页表12018年美国RDT&E合同按领域分布研发合同分类金额(单位:百万美元)其他国防研发436,245,560.09国防系统1,704,206.38其他研究与开发245,690.62空间技术152,336.78通用科学与技术89,190.77医疗39,162.64社区服务/发展4,248.83运输3,288.04经济增长1,076.94能源846.62其他运输:公,道和桥梁728.05430.04教育407.58农业171.48自然资源164.89社会服务19.47采矿16.40住房5.27国际事务与合作0.05收入安全0.01总计438,487,550.932.研发阶段总述在基础与应用研究、系统研发、运营系统开发、商业化四个研发阶段中,除其他国防研发领域(军需用品、补给品、国防运营服务合同等)外,74%的研发合同处于系统研发阶第14页段,23%的合同处于基础与应用研发阶段,全速生产开发与商业化阶段占7%。尽管系统研发合同经费超过半数,但对于国防、空间科技、通用科学与技术、医疗和能源等五大重点领域,研发阶段的分布仍有区别。如下图4与图5所示,空间科技与医疗研发更偏重于基础研究;国防、能源领域的绝大多数研发活动集中在系统研发阶段;通用科技领域既注重基础研究,并且有望产出新的商业化。第15页第16页图52018年美国研发合同主要支出领域研发阶段分布第17页3.国防系统领域2018年,在执行中与新增的国防系统RDT&E合同累积总计约17042亿美元。如图6所示,其中87%属于杂项支出(包括一些行更与修改、联合研发、采购等),其余重点研发领域支出比较均衡,电子与通信设备、导弹与空间系统、飞机的研发支出投入较多。尽管就总体分布来看,国防领域的研发主要集中于系统研发阶段,但如图7所示,在子领域的分布上,电子与通信设备的基础研究仍为关注的重点。其中,受到主要资助的机构为,麻省理工学院的林肯实验室与卡耐基梅隆大学的软件工程研究所。林肯实验室作为管理的资助的研发中第18页心,自成立以来,研究并开发了广泛的战略高技术,主要有支持NASA卫星数据以最快速度传输的地面与空间终端;世界上第一个双频雷达,也是世界上分辨率最高的远程成像传感器等。卡耐基梅隆大学的软件工程研究所作为资助的联邦研究发展中心之一,主攻研究方向为软件工程、系统工程、网络安全与其他计算领域,在软件架构方向的创新工作提高软件系统的质量与寿命,增强军队的边缘计算能力等。图72018年美国各部门国防研发合同支出(前15)由表2可知,在国防系统领域,为最大的资助机构,拨款金额占总金额的99%,涉及国防系统全领域的研发项目。NASA资助的合同约83%集中于导弹与空间系统领域,最大一笔支出涉及迅速响应通讯开发,承包商为MillenniumEngineeringAndIntegrationCompany,是美国一家工程第19页承包公司,为美国武装部队,和其他机构的客户提供技术工程和项目管理解决方案。该承包商曾为NASA提供系统建设与安全、工程审查、可靠性评估等方面的服务,支持项目包括光谱解释、詹姆斯韦伯太空望远镜、宽场红外探测望远镜等项目与联合极地卫星系统、海洋生态卫星系统等卫星系统。表22018年国防系统领域主要拨款机构美国机构合同金额(单位:百万美元)(DOD)1,701,982.74美国国家航空航天局(NASA)1,371.99交通部(DOT)597.26一般服务管理局(GSA)227.38国土(DHS)14.04内部部门(DOI)11.76卫生和人类服务部(HHS)0.52能源部(DOE)0.34史密森尼学会(SI)0.28国务院(DOS)0.05司法部(DOJ)0.004在国防系统相关的研发合同中,美国国防、航空航天、安全与军事行业巨头洛克希德马丁公司,作为2018年最大的国防承包商,承担了国防的六个领域研发任务,承担金额高达351亿美元。其中,在电子与通信设备领域,合同数量达28项,共计约102亿美元,项目内容涵盖微电子硬件开发,军事电光/红感器研究开发、全频谱传感器资源管理、第20页战术飞机的任务规划软件开发与系统等。在导弹与空间系统领域,合同数量达33项,共计90亿美元。项目内容主要包括弹道导弹防御系统中核心命令和控制、战斗管理和通信计划,以提升弹道导弹防御系统的性能与防护覆盖范围;基于空间的红外系统等。在飞机领域,合同数量约83件,总计约68亿美元。研发内容主要包括新型飞机的研发与设计、自动碰撞技术的研究、高效超音速飞行器探索、航空航天系统空中平台研究等。在国防系统领域的前十承包商中,有六家机构的最主要合同构成均属于电子与通信系统领域,项目包括这六大机构共同承担的“国防微电子计划项目(DMEA)”的先进技术支持计划(ATSP)。项目范围涵盖组件开发及可用行的提升,确保可靠的微电子器件的供应;先进智能技术的快速应用,提升国防武器系统的性能;提升战士的

  作战能力并提供电子支持解决方案等。研发范围包括研究,分析,设计,软件,仿真,原型设计,集成,测试,可生产性和有限生产。第21页表32018年国防系统领域主要承担机构主要承担机构国防下属领域资助机构合同数量合同金额(单位:百万美元)洛克希德马丁公司电子与通信设备2810,217.44M杂项78,487.09M导弹/空间系统339,067.72M飞机786,754.11M美国国家航空航天局596.78M武器13192.83M船舶6321.53M合计17035,137.51M诺斯罗普格鲁曼公司电子与通信设备769,996.88M杂项18,276.16M导弹/空间系统455,908.17M美国国家航空航天局2178.11M飞机264,315.48M美国国家航空航天局17.26M武器7189.62M合计15828,871.68M通用动力公司电子与通信设备158,442.30M杂项耐用品216,552.32M导弹/空间系统120.39M飞机22.07M船舶81,242.49M坦克/车辆51,157.05M合计3327,416.62M波音公司电子与通信设备3015,610.40M第22页杂项216.28M导弹/空间系统263,725.86M飞机384,302.89M美国国家航空航天局773.70M武器10754.50M船舶3142.29M合计11624,625.92M雷神公司电子与通信设备849,124.58M交通部1240.00M导弹/空间系统468,944.04M飞机91,285.17M武器191,146.03M合计15920,739.82M联合技术公司电子与通信设备35.41M杂项28,294.05M飞机199,181.50M合计2417,480.96M美国西南研究院电子与通信设备417.49M杂项216,552.32M飞机24.12M合计816,573.93M麻省理工大学电子与通信设备1516,428.27M飞机13.93M合计1616,432.19MBoozAllenHamilton电子与通信设备152,405.10M杂项18,276.16M导弹/空间系统14.97M飞机10.96M武器61,234.78M合计2411,921.96M第23页BAE系统公司电子与通信设备5310,292.99M导弹/空间系统3934.40M飞机6153.77M美国国家航空航天局114.90M武器9173.48M船舶35.98M坦克/车辆248.14M合计7711,623.66M总和785210,824.25M4.空间技术领域2018年,空间技术研发合同总计约1523亿美元。如图8所示,其中43.75%属于空间科学与应用研究,空间站占比18.74%,飞行技术占比12.61%,航空与空间占比约10%。就研究阶段来看,空间科技整体偏向于基础与应用研究,部分飞行研发合同进入系统研发阶段。第24页在空间科学与应用领域,最重要的合作机构为理工学院,最大的资助项目为NASA与理工学院合作创立的喷气推进实验室(JPL),研究领域包括地球科学、科学、物理学等,该实验室目前负责超过20架航天器的空间科学探索、美国宇航局深空网络研究等。除此之外,理工学院还承担了“2020火星漫游车计划”、“EuropaClipper”(木星探索任务)等科研项目。另外,NASA还资助了43亿的美俄联合载人空间行动。空间站子领域中最大一笔预算为国际空间站的建设,承包商为波音公司,项目金额约为201亿美元。航空与空间技术的基础研究值得关注,项目包括由波音公司承担的空间发射系统核心阶段的研发;由波音公司、Auroraflightsciencescorporation、AlliantTechsystemsOperationsLLC、洛克希德马丁等机构合作承担的智能飞行系统、着陆系统的研发,研究重点将围绕先进材料和结构系统领域的空气动力学,气动热力学和声学系统分析等;此外,大型项目还包括航空和勘探任务建模和模拟服务、安静超音速飞行器(QuietSupersonicTechnology)的设计等。飞行子领域的系统研发中,洛克希德马丁公司为最大的承包商,最主要的合同内容为猎户座探索车(OrionCrewExplorationVehicle)的开发。猎户座探索车为NASA新一代登月任务的一部分,体积将超过阿波罗太空舱,最多第25页允许容纳六名机组人员,并将使用最新的计算机、电子、生命支持、推进与热技术。此外,正在推行下一代地球静止轨道卫星(GOES)的研发任务,其主要功能为提供领土,水域,气象的监测服务,获取全球影像、数据等。洛克希德马丁公司作为承包商将负责设计、验证、制作、组装、集成、测试和交付GOES-R系列卫星,并提供预发射服务。图92018年美国空间技术研发合同支出(前15)由表4可知,在空间科技领域,NASA和为最主要的拨款机构,支出占比可达99%。NASA的重点项目在上文已做分析,则负责一些工程建设与支撑服务的支出。表42018年空间技术领域主要拨款机构美国机构合同金额(单位:百万美元)美国国家航空航天局(NASA)130,993.5221,186.45能源部137.24第26页一般服务管理局(GSA)9.98内政部(DOI)7.87交通部(DOT)1.35史密森尼学会(SI)0.19国务院(DOS)0.17理工学院承担了主要以深空探测为主的空间科学的研究任务,上文提到了部分代表项目。波音公司作为空间技术领域第二大承包商,负责了众多重要项目的研究、开发、测试与评估任务,除上文提到的重点合同外,在运营、与数据采集领域。波音公司还承担了多个数据中继卫星(TDRS)航天器的设计、开发、制造、集成、测试、发射支持等全系列的合同。通用动力公司负责空间网络地面终端的实现。空间网络包括与数据中继卫星及其地面部分,为低地球轨道和近地航天飞行任务(包括机器人和载人航天)的全球空对地通信和覆盖率提供支持。表52018年空间技术领域主要承担机构主要承担机构空间技术下属领域资助机构合同数量合同金额(单位:百万美元)理工学院空间科学/应用美国国家航空航天局47545,030.42M合计47545,030.42M波音公司空间科学/应用1220.25M美国国家航空航天局21.09M空间站美国国家航空航天局320,625.48M第27页飞行10.00M空间:其他美国国家航空航天局115.34M航空/空间技术美国国家航空航天局277,930.61M运营,和数据采集美国国家航空航天局11,255.66M合计3630,048.43M洛克希德马丁公司空间科学/应用美国国家航空航天局5187.01M飞行美国国家航空航天局214,216.98M空间:其他411,049.59M航空/空间技术美国国家航空航天局12401.00M能源部2129.32M运营,和数据采集美国国家航空航天局2426.36M合计2726,410.26M诺斯罗普格鲁曼公司空间科学/应用154.88M飞行美国国家航空航天局24,007.10M空间:其他美国国家航空航天局14.12M航空/空间技术美国国家航空航天局10500.12M合计144,566.22M俄罗斯航天局空间科学/应用美国国家航空航天局14,391.34M合计14,391.34M天文学研究大空间科学/应用美国国家航空22,127.13M第28页学协会航天局运营,和数据采集美国国家航空航天局1647.35M合计32,774.48MKBRINC.空间站美国国家航空航天局3501.03

  M空间:其他美国国家航空航天局4352.24M航空/空间技术美国国家航空航天局21,442.08M合计92,295.34M莱多斯控股公司空间站美国国家航空航天局6505.17M飞行美国国家航空航天局1199.50M运营,和数据采集美国国家航空航天局11,464.45M合计82,169.12M哈里斯公司空间:其他美国国家航空航天局21,213.28M航空/空间技术美国国家航空航天局6338.95M合计81,552.23M通用动力公司航空/空间技术美国国家航空航天局221.59M运营,和数据采集美国国家航空航天局11,286.33M合计31,307.92M总和584120,545.77M第29页5.通用科学技术2018年,通用科学技术RDT&E合同总计约891亿美元。如图10所示,在该领域,科学的研究占比超过半数,工程的研究紧随其后,物理学也有部分研发投入。数学与计算机科学的通用研究合同较少,仅占0.59%,但主要与领域分类有关,数学与计算机科学的技术合同指向性较强,大部分有明确的应用目的,如上文提到的国防系统研发领域中,卡耐基梅隆大学软件工程研究所的军事运算能力、国防系统软件运营效率与安全研究。科学的研究合同主要由商务部资助,研究方面包括大气、海洋、渔业、生物毒理、土壤勘测等。在工程子领域,全部的项目均由NASA资助,最主要的承包商为波音第30页公司与太空探索技术公司(SpaceX)。波音公司与SpaceX均承担了商业载人航天计划(CommercialCrewProgram)和商业载人航天运输能力计划(CommercialCrewTransportationCapability)的综合载人运输系统的研究开发。物理科学子领域,最高一笔拨款由NASA资助,承包商为美国的一家航空航天公司SGT,Inc.(霍尼韦尔子公司),合同内容为在地球动力学、地磁、地球物理和大气勘探方面对太阳系开展研究支持。图112018年美国各部门通用科学技术领域研发合同支出(分布前15)如下表6所示,资助了通用科学全领域的研究,主要拨款子机构为陆军部、海军部与空军部,除一些项目调整支出、采购合同外,拨款项目包含航天器工程研发,卫星、航空通信系统,数字图像处理技术,指挥和控制系统,可视化技术和高级传感器的开发,测试和演示等。NASA为工程子领域最大的国防资助机构,也是商业化研发合同的主要第31页支持者,其绝大部分的拨款主要涉及商业载人航天计划,商务部的投入重点在于基础科学的研究合同。表62018年通用科学领域主要拨款机构注:在该领域,共24个机构资助研发合同,此处仅节选金额大于五亿美元的部门。在通用科学技术领域,波音公司仍然为最主要的承包商,承担着航空航天、卫星通信等多个重要领域的研发与工程制造项目。早在2014年,SpaceX就与波音共同成为了美国商业载人航天计划的重要合同商,SpaceX的商业空间与研发计划不断得到推进。其最新进展为,8月17日,SpaceX争议的加油方法(在宇航员登上飞船后对飞船进行加油,与NASA之前的载人航天项目步骤相反)已初步得到NASA批准。第32页表72018年通用科学技术领域主要承担机构主要承担机构通用科学技术下属领域资助机构合同数量合同金额(单位:百万美元)波音公司工程7487.16M美国国家航空航天局24,447.19M物理学20.64M通用科学:其他国土10.82M合计124,935.83MStingerGhafrianTechnologies,Inc科学商务部13,000.00M工程118.66M物理学244.91M美国国家航空航天局197.00M合计53,160.57M诺斯罗普格鲁曼公司科学商务部13,000.00M工程16.95M美国国家航空航天局11.45M卫生和人类服务部128.33M物理学14.82M心理学32.37M合计83,043.92M北极坡地区公司科学商务部13,000.00M生命科学140.33M合计23,040.33MKBRINC.科学商务部13,000.00M工程127.61M合计23,027.61M第33页VencoreINC.科学商务部13,000.00M物理学122.82M合计23,022.82M综合安全服务公司科学局30.88M商务部13,000.00M生命科学局419.25M商务部20.91M合计103,021.04M太空探索技术公司(SpaceX)工程美国国家航空航天局42,735.13M合计42,735.13M佐治亚理工学院研究公司工程42,407.63M物理学10.41M数学/计算机科学局10.05M合计62,408.08M大学空间研究协会物理学美国国家航空航天局1193.22M合计1193.22M总和5228,588.55M6.医疗领域2018年,医疗领域研发合同总计约392亿美元。如图12所示,绝大部分预算支出将投入生物医学领域,占比78.45%,健康服务、艾滋病研究也有部分拨款配额,其余领域占比过小,将不予以详细分析。最主要的拨款机构为卫生和人类服务部,占比可达90%。也有部分药物研发、神经疾病治疗、疫苗等领域的合同支出。第34页医疗领域的研发合同也以基础与应用研究为主,部分生物医学合同涉及到下一阶段的系统研发与商业化,占比有限。在生物医学项目的应用研究领域,四项最大金额的合同主要内容为疫苗治疗与评估单位的建设,承担机构分别为埃默里大学、儿童医院医疗中心、杜克大学与凯撒基金会。除此之外,约翰霍普金斯大学将负责研究高通量基因分型和DNA测序在人类健康和疾病诊断上的应用,金额约为2亿美元。奥尔巴尼研究公司研究性新药项目“神经治疗药物化学计划”将于18年年底完成。第35页图132018年美国各部门医疗领域研发合同支出(分布前15)表82018年医疗领域主要拨款机构美国机构合同金额(单位:百万美元)卫生和人类服务部(HHS)35,266.96(DOD)2,764.23国际开发署(USAID)759.39司法部(DOJ)298.57事务部(VA)65.30美国国家航空航天局(NASA)3.93内务部(DOI)1.12能源部(DOE)1.05国土(DHS)0.89农业部(USDA)0.47联邦贸易委员会(FTC)0.32国务院(DOS)0.31商品期货交易委员会(CFTC)0.11第36页由表9可知,在医疗领域,总体获得最多拨款的机构为TheMITRECorporation,是美国的一家非营利组织,管理多个联邦资助的研发中心,包括由资助的中心,美国联邦航空管理局资助的先进航空发展中心,美国国税局和事务部资助的企业现代化中心等。TheMITRECorporation接受的最主要拨款为,CMS(医疗保险和医疗补助服务中心)现代化医疗保健联盟的建设,以支持美国医疗保健体系的创新,国家卫生基础设施的建设,医药卫生方向的等。表92018年医疗领域主要承担机构主要承担机构医疗下属领域资助机构合同数量合同金额(单位:百万美元)TheMITRECorporation卫生服务卫生和人类服务部231,796.01M合计231,796.01M埃默里大学生物医学19.77M事务部10.10M卫生和人类服务部51,585.69M卫生服务事务部30.13M康复工程事务部10.54M合计111,596.23M第37页EmergentBioSolutions生物医学116.91M卫生和人类服务部41,578.91M合计51,595.82M杜克大学生物医学10.71M卫生和人类服务部241,430.76M卫生服务卫生和人类服务部31.66M艾滋病研究卫生和人类服务部113.90M合计291

  ,447.04MWestatINC.生物医学卫生和人类服务部41,085.05M卫生服务事务部10.01M卫生和人类服务部1175.00M医疗:其他115.65M合计71,275.70M凯撒基金会健康计划公司生物医学卫生和人类服务部6998.72M卫生服务卫生和人类服务部311.73M医疗:其他卫生和人类服务部10.63M专业医疗服务卫生和人类服务部10.88M合计111,011.96M儿童医院医疗中心生物医学卫生和人类服务部4960.53M第38页医疗:其他卫生和人类服务部113.59M合计5974.12MSRIInternational生物医学卫生和人类服务部18485.11M艾滋病研究卫生和人类服务部4300.55M合计22785.66MPharmaceuticalProductDevelopment,LLC(PPD)生物医学卫生和人类服务部4206.37M艾滋病研究卫生和人类服务部2196.09M合计6402.46M葛兰素史克生物医学卫生和人类服务部3344.14M医疗:其他卫生和人类服务部10.38M药物依赖卫生和人类服务部10.20M合计5344.72M总和12411,229.73M7.能源领域2018年,能源领域在研合同累积总计约8.5亿美元。如图14所示,能源领域的研究重点为能源的高效利用,除核能外,其他能源资源的研发合同预算极其有限。其他能源分类中的重点项目将在下文详细分析。第39页资助机构方面,资助金额最多的为司法部,主要投入方向为节能子领域。司法部(DOJ)、(DOD)、能源部(DOE)、通用服务管理局(GSA)在能源领域的资金投入占据了该领域的90%。上述联邦机构在子领域的资助情况则相对集中,以节能领域为主,分布涉及2-4个领域,具体情况如下表10所示。在节能领域,司法部拨款最多的原因为,有绝大部分的节能合同属于节电、节水系统的建设,降低综合设施的能耗,如内外部LED灯具控制升级、制冷系统改进、太阳能光伏系统建设等。表102018年能源领域主要拨款机构美国机构合同金额(单位:百万美元)司法部(DOJ)516.84能源部(DOE)143.60第40页(DOD)57.77卫生和人类服务部(HHS)38.33通用服务管理局(GSA)32.40美国国家航空航天局(NASA)22.09内政部(DOI)13.72国际开发署(USAID)8.46国土(DHS)7.87核管理委员会(NRC)2.71农业部(USDA)2.51事务部(VA)0.24交通部(DOT)0.07国务院(DOS)0.01研发阶段角度,由图15可知,能源领域商业化研发合同极少,基本集中于工程开发与高级研发阶段。节能工程建设项目时长较长、金额较大,为与一些机构提供节能建设与服务,包括传统能源的节能与可再生能源的升级。核能子领域,资助金额最多的项目为“高燃烧干燥储存罐研究和开发项目”,金额约为用于乏核燃料(SpentNuclearFuel)的储存,对于核电站的安全运营有着潜在的重大影响。该项目的承包商为电力科学研究院,为美国非营利组织,在核成本效益,分布式供电集成方面有突出的技术优势。另外,NASA在核能研发领域中资助“核热推进”项目的研发,以推进深空探索。该项目三年期的阶段性目标为确定低浓度铀(LEU)基核热推进发动机的可行性和可靠性。在其他能源子领域中,美国上市能源公司SunPower接第41页受了新型斯特林循环电源转换器的开发合同,有望改进当前最先进的放射性同位素动力系统。进一步提升电力系统的转换效率,并且提升空间飞行的可靠性与稳定性。图152018年美国各部门能源研发合同支出(分布前15在下表11中,前十机构中联合技术公司、西门子、Ameresco,Inc.、爱克斯龙(Exelon)电力公司、霍尼韦尔均为美国司法部联邦局资助的节能计划的主要承包商。受资助金额位居第五的BoozAleen公司为美国的一家管理与信息技术咨询公司,其承担的主要合同为海军可再生能源计划办公室的支持服务。第42页表112018年能源领域主要承担机构主要承担机构能源下属领域资助机构合同数量合同金额(单位:百万美元)联合技术公司节能能源部183.44M司法部3158.57M卫生和人类服务部138.33M合计5280.33MAmeresco,Inc.节能司法部2126.00M合计2126.00M爱克斯龙(Exelon)电力公司节能司法部294.69M合计294.69M霍尼韦尔节能内政部11.45M司法)269.14M通用服务管理局12.52M合计473.11MSiemensAktiengesellschaft节能司法部168.42M合计168.42M现代技术解决方案(ModernTechnologySolutions,Inc.)能源:其他(132.32M合计132.32MTeledyneTechnologies能源:其他能源部123.79M合计123.79MBoozAllenHamilton能源:其他通用服务管理局122.99M合计122.99M电力科学研究院公司核能NUCLEARREGULATORYCOMMISSION(NRC)10.08M能源部122.66M合计222.73MKeyW控股公司能源:其他211.43M第43页合计211.43M总和21755.81M三、2018财年美国研发项目分析2018年新开展和已披露的资助项目(Grants)金额约为313亿元。其中,研究开发相关的项目约70亿美元,占总支出的22%。主要资助机构为美国国立卫生研究院(NIH),国家科学基金会(NSF),美国陆军部(DA),美国能源部(DOE),农业部国家粮食和农业研究所(NIFA)等。研发经费排名前五名的机构为密歇根大学、约翰霍普金斯大学、大学、科罗拉多大学和斯坦福大学。1.美国国立卫生研究院美国国立卫生研究院的资助类别主要包括疾病研究,药物研究,生物医学,人类基因组等基础前沿研究。2018年正在研究的项目中,神经科学和神经疾病方向项目总额为2亿美元,人类基因组研究项目总额为1478万美元。神经科学和神经疾病研究项目数总计668项,受资助机构总计193个,主要受资助机构如下表12-1所示。人类基因组项目总计41项,受资助机构总计37个,主要受资助机构如下表12-2所示。第44页表12-1神经科学领域主要受资助机构(单位:百万美元)表12-2人类基因组领域主要受资助机构(单位:百万美元)机构金额项目数机构金额项目数密歇根大学14.1615康涅狄格大学2.271约翰斯霍普金斯大学8.5222纽约大学2.001州总医院7.7017大学圣克鲁兹分校0.951提大学717儿童医院公司0.921纽约大学5.6818大学0.721大学5.4317杰克逊实验室0.661圣易斯大学5.1318易斯威尔大学0.651凯斯西储大学3.856北卡罗来纳大学山分校0.612索尔克生物研究所3.523休斯敦德克萨斯大学健康科学中心0.601大学3.4712Broad研究所(EliandEdytheL.BroadInstituteofMITandHarvard)0.5532018年神经科学领域已开展的研究主要为神经疾病的机理与临床治疗研究。密歇根大学作为该领域的重要研究机构,2018年受资助的新项目与尚未结题项目总额可达1亿美元。在人类基因组领域中,基因组的预测注释方法、高通量数据的处理和先进模型算法为2018年的研究重点。第45页2.美国国家科学基金会(NSF)美国国家科学基金会(NSF)在2018财年新资助项目金额约为14亿美元,项目数约为5203件,受资助机构共947个。在前沿科学领域,值得注意的为114项早期概念性探索项目,项目旨在支持尚未得到检验但可能产生变革的思想。分布于图16中7个部门。生物科学、

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