國家顛覆性技術創新戰略性問題與對策研究

Mondo 科技 更新 2024-01-31

顛覆性創新的概念已經從原來的商業領域逐漸上公升到國家戰略的高度,並引起了世界各國的高度關注。 本文從國家視角界定顛覆性技術創新的概念和內涵,結合時代背景、中國面臨的現實挑戰和未來需求,從技術選擇與培育、顛覆性技術創新的“死亡之谷”三個方面分析了中國顛覆性技術創新面臨的三大問題。 以及環境和土壤的耕作。在此基礎上,圍繞重大戰略問題,分析典型國家顛覆性技術創新的經驗與實踐,對我國顛覆性技術創新的發展提出啟示與對策。

“顛覆性技術”的概念是由哈佛大學教授克萊頓·克里斯滕森(Clayton M. Christensen)提出的克里斯滕森在2024年首次提出這一概念,隨後在2024年,他提出了顛覆性創新的概念,即以低端非主流市場為切入點,逐步改進產品並最終取代主流市場的發展路線,直到整個商業發展模式被顛覆。 “顛覆性創新”雖然起源於商業領域,但受到世界、智庫、學術界和企業界的廣泛關注,其概念內涵不斷豐富和發展,不僅成為目前應用於工商、科技、軍事等領域的通用概念,而且逐步發展到國家戰略指導的高度高度。 並成為世界科技強國戰略競爭前沿和國家戰略的重要組成部分。美國率先以美國國防高階研究計畫局(DARPA)、國土安全高階研究計畫局(HSARPA)、能源部高階研究計畫局(ARPA-E)等DARPA機構為牽引力和多學科參與,形成了相對完整的顛覆性技術創新生態系統,並催生了網際網絡等“改變遊戲規則”的顛覆性技術, 先進的飛機和GPS。我國高度重視顛覆性技術創新,黨的十九大報告和總書記在2024年中科院院士大會上的重要講話、中科院都提出了加強顛覆性技術創新、努力實現科技強國的要求, 獨立可控。然而,如何發展具有突變性、不確定性和高風險的顛覆性技術創新,國家層面應關注哪些重大戰略問題,如何主動推動顛覆性技術創新,這些問題是政策制定者和學術界關注的重點問題。

本文首先從國家視角闡述了顛覆性技術創新的內涵其次,提出了我國顛覆性技術創新面臨的三大問題,即技術的選擇與培育、顛覆性創新的“死亡之谷”、環境與土壤的培育最後,結合典型國家的經驗和做法,對三大問題提出啟示和政策建議,以期為我國顛覆性技術創新的發展和治理提供參考。

1.國家顛覆性技術創新的內涵

顛覆性技術的研發是實現顛覆性創新的途徑和重要環節之一,不僅包括技術突破,還包括產品銷售、商業模式和市場運作。 當前,世界正處於百年未有之大變局,從國家角度審視顛覆性技術創新的戰略內涵具有現實意義,需要從“全域性、長遠、重點、基礎”的角度來審視:“求大局”反映了顛覆性創新過程中涉及的內在因素和外在塑造力量, 以及全國各地區顛覆性創新圖景的全鏈條、整體檢視和考量“求長遠”,體現了顛覆性創新從現實到未來的潛在影響和過程風險的提前思考,以及顛覆性創新的未來圖景“求重點”突出了世界科技發展大趨勢與經濟社會發展目標之間的主要矛盾,體現了國家戰略引領的顛覆性創新“求基”強調要夯實創新的基礎環境(硬實力和軟實力)作為基礎和基礎。 因此,與克萊頓·克里斯滕森(Clayton Christensen)提出的“低端”顛覆性創新不同,本文認為,國家顛覆性技術創新以顛覆性技術為核心,往往具有較高的技術強度,能夠服務於國家戰略需求,以革命性的方式對應用領域或行業產生“歸零效應”,重構應用領域和產業的體系和秩序, 可以作為“改變遊戲規則”、推動人類經濟社會變革的根本力量。

因此,國家顛覆性技術創新可以體現在四個層面:面對科技的新原理、新應用、新組合,識別和培育可能引發體制和正規化變革的重大顛覆性技術,實現技術供給;面向國家和社會公共消費的重大戰略需求,以顛覆性技術創新開展重大裝備專案的研發生產,實現公共產品供給面向顛覆性技術創新的大眾消費或競爭性孵化應用需求,營造市場環境,實現環境供給;面對顛覆性技術創新可能帶來的風險,我們應該採取正確的措施,實現治理和供給。

2.中國在推動顛覆性技術創新方面面臨的問題

顛覆性技術創新本身具有風險性高、不確定性強的特點,加之我國正處於國際競爭激烈、國內經濟轉型公升級、科技體制改革進入深水區的背景下,推動國家顛覆性技術創新發展面臨深刻的現實挑戰。 本文認為,技術選擇與培育、顛覆性技術創新的“死亡之谷”、環境與土壤的培育是我國顛覆性技術創新面臨的三大問題。

2.1 技術選擇與培育

新技術的成長過程是乙個相互配合、相互交織的選拔和培育過程,通過公開競爭的選拔和培育的全過程,推動顛覆性技術創新的實現。 中國在選擇和培育顛覆性技術創新方面面臨嚴峻挑戰。

首先,技術、結構、發展階段的複雜性給顛覆性技術的遴選和培育帶來了多重挑戰。

首先,從第乙個層次來看,顛覆性技術創新有三種技術:基於科學原理和技術交叉融合的重大突破、技術的顛覆性應用、顛覆性技術(問題導向)以顛覆性思維解決問題

其次,從結構上看,顛覆性技術創新在空間上由核心技術、配套技術和輔助技術組成,形成結構化的技術體系

第三,從階段上看,顛覆性技術創新經歷了實驗室技術、中間測試技術、工程技術和終端應用技術的過程。 因此,在不同的技術、技術體系和發展階段,顛覆性技術創新所對應的技術選擇和培育方法各不相同。

其次,不同應用場景下顛覆性技術創新的驅動模式不同,技術選擇和培育的主體和方法也不同。

例如,服務於國家戰略、與國家戰略相關的顛覆性技術創新(如尖端軍事技術、重大工程裝備等)必須以國家技術選型需求為導向,國家應提供長期的大規模投資支援與產業公升級相銜接、避免“修昔底德陷阱”的顛覆性技術創新(如通用技術、關鍵核心技術等)必須以“**市場”的雙重體系為驅動力,根據產業屬性、產業戰略定位和技術突破的難易程度,以及創新過程中各要素的匹配需求, 從而在選拔和培育中確定與市場的融合程度。

最後,缺乏適合顛覆性技術創新的識別和評估方法、標準和專案管理機制。 目前,我國相關機構已作出安排,嘗試通過顛覆性技術創新計畫和顛覆性技術創新來遴選和培育技術,但仍存在以下問題:

首先,缺乏適應顛覆性技術創新內在特徵的識別方法。 技術成熟度評估法、技術路線圖法、定量模型法、情景分析法等傳統先進技術識別方法的有效性有待檢驗和改進越來越多的具有顛覆性技術創新潛力的新技術出現在社會中,超出了國家的管轄範圍,積極識別和發現這種顛覆性技術創新是乙個巨大的挑戰。

二是顛覆性技術創新缺乏科學的評價標準。 由於顛覆性技術創新的偶然性、非共識性、高風險性、高失敗率和跨學科性,顛覆性技術創新的評價面臨缺乏成熟的評價資料作為評價依據、專案指標完成情況等具有學術共識的常規評價指標不適合顛覆性技術創新等問題。 而採用跨學科的評價方法,可能會因為專家不熟悉該領域而遭遇“遠親排斥”。

三是缺乏與顛覆性技術創新特徵相適應的管理機制。 顛覆性技術創新是為數不多的能夠改變格局的根本力量之一,但在整個科技創新體系中,現有的專案管理機制主要針對增量創新,並不完全適用於顛覆性技術創新。

2.2 顛覆性技術創新的“死亡之谷”

顛覆性技術創新遵循創新的一般規律,經歷了孕育期、初期、成長期和爆發四個階段,面臨著基礎研究路徑選擇、技術選擇、市場選擇與拓展、市場正規化形成等不確定性,因此新技術往往無法跨越這些差距,在創新的“死亡之谷”中夭折。 認清顛覆性技術創新成長的基本規律和關鍵點,幫助企業跨過“死亡之谷”,對顛覆性技術創新的培育和發展具有重要意義。 在中國顛覆性技術創新跨越“死亡之谷”的過程中,由於自身的一些特點和外部環境的影響,這一過程尤為艱難。

首先,國家顛覆性技術創新政策和監管機制不完善、滯後。 客觀原因是:

一是我國對顛覆性技術創新頂層設計和產業轉型公升級現狀的認識不足,尚未形成完整的顛覆性技術創新戰略規劃體系

其次,顛覆性技術創新的變革效應難以準確預測,同時沒有考慮到現有主導產業在社會經濟中的支撐作用,可能導致在現實與未來平衡的產業選擇上缺乏戰略前瞻性

第三,面對傳統技術形成的佔主導地位的社會技術體系的壓力,一方面要在政治意願上保持社會相對穩定,另一方面要應對顛覆性技術創新對國家治理格局的挑戰,這可能影響改革的決心,形成形勢迫使改革的局面。

其次,中國的顛覆性技術創新面臨早期創新投入不足的問題。 顛覆性技術創新具有不確定性、高風險的特點,創業初期資本市場缺乏創新投入,因為投入過多與創業者前期失去創業動力存在矛盾,企業資金結構性成本過高, 而投資機構與新企業的合作消耗時間過長,容易導致投資失敗。相對而言,有一些經驗可以從國外借鑑。 美國可以通過建立有效的創新生態系統,一方面制定社會規範和誠信規則,降低交易成本,另一方面通過補貼資本來降低投資的失敗率。 此外,風險投資家和企業家將建立互惠互利、共生的投資關係,這也可以減少顛覆性技術創新的不確定性。 然而,中國還不夠成熟,無法建立創新生態系統,也無法通過尋求幫助來補貼資本和降低交易成本來彌補早期資本的不足。

最後,嚴峻的內外部形勢阻礙了跨越“死亡之谷”的顛覆性技術創新程序。 當前,中美兩國在科技上的競爭日趨激烈,美國已形成涵蓋戰略、立法、司法、行政、外交等諸多領域的系統性措施。 2024年2月,美國發布了新版“關鍵和新興技術(CET)清單”,其中列出了20項新興技術,包括先進計算、量子資訊、人工智慧、定向能技術、金融技術和高超音速技術,這些技術是其增加“無盡前沿”技術競爭的關鍵前沿,也將成為美國增加多邊出口的重要領域控制。這表明美國加大了對新興技術等領域的壓力,進一步加大了中國顛覆性技術創新跨越“死亡之谷”的外部難度。

2.3 環境和土壤的耕作

顛覆性技術創新不僅需要國家的積極選拔和培育,更需要建設自由無國界的創新熱土,既要有硬實力,也要有軟實力。 環境和土壤的培育是一項長期工程,由於其發展階段、體制機制、文化氛圍等原因,顛覆性技術創新的發展在環境和土壤方面仍存在以下問題,制約了顛覆性技術創新能力的提公升。

一是勇於探索、求真求實的科學精神不足,創新的容錯文化氛圍營造不足。 顛覆性技術創新具有高度的探索性、不確定性和先進性,其發展過程很可能伴隨著風險和失敗。 目前,我國在許多領域已開始向“無人區”邁進,但顛覆性技術創新研究的不確定性尚未得到廣泛認可,評價多以成敗和指標達成為原則。 此外,鼓勵創新、寬容失敗的創新文化氛圍尚未形成,創新主體對顛覆性技術創新的容忍度不足。

二是現行教育體系難以培養顛覆性技術創新人才,發展基礎不堅實。 顛覆性技術創新的核心要素是“人”。 長期以來,我國教育強調傳承創新、規範化教育、個性化教育、知識吸收、價值塑造和創新創業。

3.從國際經驗中吸取的教訓

二戰後,世界各國在顛覆性技術的選擇和培育、政策引導、環境創造等方面進行了多維度、多層次的探索和實踐,美國形成了完整的顛覆性技術創新體系。 通過對美國、英國、南韓、日本等典型國家在顛覆性技術創新方面的措施的分析,得到了啟示。

首先,關鍵的轉折點是實現後發者趕超的戰略視窗。 由於顛覆性技術創新過程的複雜性,普通技術發明者很難實現最終的顛覆。 以液晶顯示(LCD)技術為例(見表1),日韓兩國通過識別和把握新原理的發現和傳播(科學突破)、新技術的發明和分叉(技術分叉)、新產業的創造和鎖定(產業鎖定)等轉折點,實現了後來者的追趕。 在醞釀期,技術原理的突破方向和未來應用的定位非常模糊,而美國和歐洲為液晶材料光電效應原理的探索提供了人才、學術和理論基礎,推動了美國液晶新技術的萌芽。 在起步階段,美國提供資金支援和少量軍事訂單,促進LCD新技術的培育和早期應用探索,日本通過光電產業政策引導民營企業引進和實際發展LCD技術,由於技術體系薄弱,應用方向尚不明確, 日本已成為國內首家實現向日型和超扭曲向列型液晶(STN-LCD)中小型產品實現實用化產業化的國家,成功實現了後來者的追趕。在成長期,技術發展方向逐漸明確,日本組織LCD產學研聯盟開展光電材料和有源矩陣薄膜電晶體液晶顯示器(TFT-LCD)的基礎研究,促進產業鏈廠商上中下游分工合作,建立平板顯示產業園, 等,促進產業生態的形成,2024年,日本在全球面板產業中的份額已高達94%。現階段,南韓龍頭企業積極介入,制定技術和產業發展政策,實行免稅,積極培養人才,促使南韓企業進行TFT-LCD研發試製,並利用液晶迴圈固有的產業特點進行競爭性參與,加速了南韓TFT-LCD產業的爆發式增長,實現了追趕。 在疫情爆發期,主流液晶市場全面開放,市場機制決定資源配置,各國首先通過監管和政策調整利益機制,基於國際競爭優勢的鞏固和下一代新興技術的識別和獲取。

其次,發達國家建立了顛覆性技術創新常態化的戰略研究機制和專門機構。 美國、產學界、智學界積極開展顛覆性技術創新戰略研究,形成了常態化的研究機制英國、以色列、日本等國家也組織了來自科學界、研究委員會、技術戰略委員會的專家,共同討論和篩選出需要優先發展的前沿技術,從而引導國內技術發展趨勢。 此外,美國還設立了專門機構(見表2)和Google X Labs等企業機構,對接高風險、高回報的先進研究專案,具有獨特的定位、管理模式、評價機制和創新氛圍,推動顛覆性技術創新。 以DARPA為例,通過採用國防承包商、科研院所等龍頭機構廣泛參與的專案承包制度,以及專案經理人制度、多條技術路線動態競爭、成果轉化機制等非常規管理模式,促進新思路、新技術的產生。 此外,美國企業也在設立X機構,開闢新的制度機制,推動顛覆性技術創新。

三是著力加強對中小企業的支援。 由於顛覆性技術創新的不確定性和高風險性,初創企業或中小企業需要探索更多的技術路徑來減少技術創新的不確定性,因此顛覆性技術創新需要注意支援中小企業。 在研發框架計畫的第九階段——“歐洲地平線”(2021-2024年)中,歐盟採取了“探路者”、“轉換器”和“加速器”等多種方式來支援中小企業和初創企業顛覆性技術創新的研發活動,例如支援顛覆性技術的早期開發活動、從研發到市場的解決方案、 擴大企業市場規模。美國還鼓勵中小企業開展技術創新活動,通過創新政策和科技計畫,如中小企業創新研究計畫(SBIR)和小企業技術轉讓研究計畫(STTR)直接干預技術研發活動。

第四,**和特定機構正在積極構建顛覆性技術創新生態系統。 通過對20世紀80年代矽谷抓住半導體產業復興的成功案例和128高速公路衰退失敗的對比研究,發現矽谷經久不衰的“創新密碼”之一,根植於由一流大學之間正式或非正式的聯絡組成的當地產業創新網路, 企業管理部門、創業投資、專業服務機構及行業協會。一方面,網路系統中的專業生產者依靠外部提供的廣泛集體服務來分散風險和匯集技術專長,並依靠機構提供資金、研究、管理和技術教育、培訓、創業援助和市場資訊,以促進知識、技術、人才和資本的流動另一方面,企業間網路形成的橫向協調,可以使企業保持持續創新所需的專注力和靈活性,促進初創企業的出現,探索更多的技術路徑,促進顛覆性技術創新。

五是培育創新文化,培養創新型人才。 創新文化體現在對失敗和跳槽的容忍度、創業冒險精神、豐富而熱情的生活方式以及日益模糊的社會身份上,是矽谷另乙個經久不衰的“創新密碼”。 在教育和人才培養方面,美國從19世紀50年代開始實行免費中小學教育,並以《莫里爾法案》推動高校和研究機構的發展,建立了完整健全的教育體系。 其特點是特別注重培養學生的發散性和批判性思維以及創新能力的發展,提高學生發現問題和解決問題的能力。 美國除了通過教育體系建設培養人才外,還通過制定《移民法》等措施聚集創新人才,為顛覆性技術創新提供了堅實的人文基礎。

4.對策與建議

我國高度重視顛覆性技術創新,並採取相應措施,圍繞一些戰略性問題開展試點探索。 如建立顛覆性技術創新、設立顛覆性技術創新專項、舉辦顛覆性技術創新大賽、探索顛覆性技術創新多元化投資機制等。 由於不同國家在社會經濟、政治歷史、制度型別和發展階段上的差異,顛覆性技術創新體系也有其獨特的發展路徑和形式。 本文圍繞我國顛覆性技術創新面臨的三大戰略問題,分析了美國、英國、南韓、日本等典型國家在顛覆性技術創新方面的舉措,並從中得到啟示和建議。

建議積極識別和把握顛覆性技術創新的轉折點和階段。 主動識別和把握顛覆性技術創新的轉折點具有重要意義。 在確定轉折點後,需要針對顛覆性技術的不同發展階段採取不同的政策和監管機制。 在醞釀期,要營造開放、自由、寬鬆的科學環境,促進新技術的自由湧現在起步階段,通過為技術原理開發提供資金,構建一定規模的早期應用市場,提供試錯迭代的創新鏈,助推市場對新技術的選擇在成長期,一方面通過鼓勵技術轉移轉化,促進應用擴散,激發市場活力,另一方面加強產業政策引導市場力量集聚形成創新鏈,促進產業技術競爭力迭代優化疫情期間,政策主要是鼓勵產業投資擴大規模,營造公平競爭的市場環境。 建立顛覆性技術創新的持續跟蹤識別、監測機制,提高預警和響應能力。 建議與中國工程院、中科院、高校和研究機構的專家學者合作,組建跨學科、多學科的顛覆性技術創新研究團隊,以專案或成立國家級跨領域顛覆性技術創新諮詢委員會的形式開展顛覆性技術創新的早期研究和鑑定研究建立顛覆性技術創新的資料收集和資料分析平台,為顛覆性技術創新的早期識別提供資料支撐和分析方法支援開發監測、評估和預警工具和應用,加強各類先進方法的綜合整合應用,持續跟蹤顛覆性技術創新的前沿領域和先進技術,評估技術成熟度、技術實現程度及其影響,為優化顛覆性技術創新資源配置提供決策支援。 深化科研管理體制機制改革,建立新型管理平台。 建議立足重大需求,建立靈活高效的顛覆性技術創新管理新平台,吸引高校、科研機構和企業優秀人才,加強高風險、高回報的顛覆性技術創新和前沿探索。 以新型管理平台為試點,制定合理的顛覆性技術創新科研管理機制和評價機制,改革專案組織管理模式,包括探索跨學科科研專案的評價機制和評價機制,促進跨國、跨機構、跨領域的專案申報與合作,增強創新人才在顛覆性技術創新決策管理,支援多技術路線發展,強化技術儲備,營造良好創新氛圍。構建顛覆性科技創新生態圈,助力跨越“死亡之谷”。 一方面,我國加大對中小微企業技術創新的支援力度,盡快出台中小微企業創新研究計畫、技術轉移計畫等政策,關注創新型企業關鍵技術市場化,支援和推動微型企業創新研究和創新轉移活動。 中小企業,幫助企業跨越顛覆性技術創新的“死亡之谷”另一方面,以一流資金為引領,聚集多元投資主體,吸引更多市場資本進入基礎研究與商業化生產之間的融資真空,逐步建立一套完善的創業投資、信貸、擔保金融配套政策,引導資金早期介入。 以文化教育為抓手,營造良好的創新環境。 營造寬鬆的文化氛圍,進一步深化教育體制改革,加強創新教育,提高全民創新素質,增強創新者的自信心和思想境界科技創新精神將作為公民科學素質的重要組成部分發揚光大,廣大青年將通過科學講座、科學新品傳播等多種方式認識、熱愛和參與科技創新加大對顛覆性技術創新高層次人才引進的投入。

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