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發布時間:2021-04-20 發布來源:上海市科學學研究所


党的十九大报告提出,要“加强应用基础研究,拓展实施国家重大科技项目,突出关键共性技术、前沿引领技术、现代工程技术、颠覆性技术创新,为建设科技强国、质量强国、航天强国、网络强国、交通强国、数字中国、智慧社会提供有力支撑”。2021年3月12日,经十三届全国人大四次会议审查通过后发布的《中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035年远景目标纲要》在“第三篇 加快发展现代产业体系 巩固壮大实体经济根基 第九章 发展壮大战略性新兴产业 第二节 前瞻谋划未来产业”中,提出“在科教资源优势突出、产业基础雄厚的地区,布局一批国家未来产业技术研究院,加强前沿技术多路径探索、交叉融合和颠覆性技术供给”,“第十六篇 加快国防和军队现代化 实现富国和强军相统一 第五十六章 提高国防和军队现代化质量效益”中提出“加快武器装备现代化,聚力国防科技自主创新、原始创新,加速战略性前沿性颠覆性技术发展,加速武器装备升级换代和智能化武器装备发展”。


颠覆性技术(也称破坏性技术,Disruptive Technology)最早于1995年由美国哈佛大学Christensen教授提出,不同机构和学者对颠覆性技术的概念进行了延伸和拓展,现已由最初的商业领域拓展到军事、国防、科技、社会等各个领域,受到广泛关注。本文对颠覆性技术的概念、来源、国内外现状进行梳理,提出若干启示 。



顛覆性技術是一種另辟蹊徑、對已有傳統或主流技術産生顛覆性效果的技術。美國國防部、新美國安全中心、美國國家科學基金會、麥肯錫全球研究院、德國弗郎恩霍夫協會等政界(軍方)、學術界、工業界典型機構均對顛覆性技術進行研究,均強調通過新的軌道産生新的技術,對原有技術體系産生破壞,對相關領域産生根本性變革。從國家視角來看,“以科學技術的新原理、新組合和新應用爲基礎開辟的全新技術軌道,導致傳統産業歸零或價值網絡重組,並對社會技術體系升級躍遷産生決定性影響,或重構國家現有基礎、能力、結構等的戰略性創新技術”的定義體現了顛覆性技術的深刻內涵。可見,顛覆性技術對打破平衡,建立國家絕對競爭優勢具有重要的戰略意義。



01


技術來源


顛覆性技術的主要來源有正向突破、跨界應用、逆向思維三類,共同特點是均需經過長期的創新性研究,在取得重大突破後才可能催生顛覆性技術。

1.正向突破:基于科學原理、方法的重大突破。該類顛覆性技術産生于原有概念、機理的重大突破或各類概念、機理交叉融合後的集成創新,這類技術一旦出現,會在行業內快速得到應用,並向各個領域擴展,成爲定義某一領域乃至整個社會發展時代的重大顛覆性技術。如雲計算、物聯網、智能機器人、3D打印等分別是信息領域和工程技術領域的重要顛覆性技術或産品。而曆史上的三次科技革命和工業革命,則以蒸汽機、電力、電子計算機等的發明和廣泛使用爲代表,引領社會進入蒸汽時代、電氣時代和信息時代。有學者認爲,第四次工業革命將以智能化爲特征,人工智能將成爲新一輪全球科技革命和産業變革的核心驅動力,深度改變世界的競爭格局。

2.跨界應用:基于科學技術的跨學科或跨領域應用。這類顛覆性技術産生于某類技術的跨學科、跨領域或非常規應用。在一定時期內,某類技術局限在一定領域內應用,而其他某些領域的工作模式、範式存在被該類技術“滲透”與“控制”的可能。當這類技術不斷發展,並被拓展應用到這些領域時,往往會産生顛覆性效果,形成新的工作模式或範式。如互聯網技術在購物、支付等領域的滲透與應用,直接導致了人們購物方式、消費方式乃至生活方式的改變,並在社會發展中催生了在線經濟、網絡經濟、流量經濟等。

3.逆向思維:基于實際應用中相關問題的顛覆性解決思路。該類顛覆性技術産生于對實際應用問題的非常規解決思路,即先提出顛覆性的解決辦法,再進行技術研究與開發,屬于先解決問題,再開展研究”的思維模式。如美國太空探索技術公司(SpaceX)的低成本高可靠火箭重複使用技術、火箭垂直回收技術、衛星的成批制造和發射技術等,源于其爲降低火箭發射成本提出的幾種非常規解決思路。


02


主要特征


與延續性技術(漸進式技術)相比,顛覆性技術具有如下特征:

1.前瞻性。顛覆性技術具有很強的前瞻性,大多是在各個領域的科技前沿,針對長期制約技術發展的挑戰性問題進行研究,當相關研究取得跨越式突破時,可能會産生顛覆性技術。

2.替代性。顛覆性技術是一種創新性極強的技術,打破了傳統的技術思維和技術軌道,開辟了新的技術應用領域,在發展到一定階段時,將超越原有技術並産生替代。

3.層次性。隨著技術的不斷發展與應用,顛覆性技術的影響範圍不斷擴大,層次不斷遞進,變革性不斷增強。按照變革強度大小可分爲技術變革、産業體系變革經濟社會發展範式變革三個層次。

4.隱蔽性。顛覆性技術只有被獨家掌握時才具有革命性作用。它的産生與使用不僅需要技術本身的突破,還與應用時機、應用環境等密切相關,往往需要隱藏較長時間,被稱爲“鎖在保險箱裏的技術”。


03


國內外顛覆性技術培育與管理現狀

1.美國顛覆性技術識別與研究已形成常態化機制。美國是最先重視發展顛覆性技術的國家,在學術界、工業界、軍方等設立了多個顛覆性技術研究機構,包括美國國防部高級研究計劃局(DARPA)、美國國家研究委員會未來顛覆性技術預測委員會(NRC-CFFDT)、美國國防情報局技術預測和審查委員會(CDIATFR)等,將顛覆性技術納入戰略謀劃範疇,並聯合蘭德公司、美國國家情報委員會等智庫機構對可能出現的顛覆性技術進行預測。矽谷作爲世界知名的高科技産業區,也是美國培育民用顛覆性技術的重要基地。


美國國防部高級研究計劃局(DARPA)。DARPA是世界上最著名的引領顛覆性技術創新的機構,它是ARPA網(互聯網前身)、隱身技術、全球衛星定位系統、無人機等的開創者。DARPA對顛覆性技術的培育與管理包括技術識別與需求凝練、項目管理等。其技术识别方法是基于一种隐形需求下的预研模式,主要包括 4个步骤:

(1)需求調研:通過對美軍各軍種各戰區的充分調研,找出目前與未來的軍事需求,並以此爲目標推進技術開發;

(2)科學研究:新技術的研究和開發工作必須以滿足軍事需求爲前提,通過多種方法,力求實現技術的突破,是步驟中較難的部分;

(3)裝備研制:將科學研究成果運用到裝備研制中去;

(4)推廣應用:向軍事部門推廣研制成功的軍事裝備,將其應用于具體的軍事活動。


爲保證顛覆性創新的實現,DARPA建立了良好的體制機制和創新文化。在體制機制方面,DARPA享有人事管理權和資金調配權,保障DARPA具有充分的人、財、物等調配權,以保證項目的順利實施,同時設置精幹而高效的機構,設置的項目經理具有極高的自主權,負責項目的具體管理,以提高管理效率。在文化建設方面,DARPA努力塑造其獨特的創新文化,對失敗的包容態度和強調信任的創新精神,這種文化使研究人員能夠積極主動地成爲技術創新的推動者。

矽谷是美國乃至全世界民用顛覆性技術的典範和標杆,培育了一批又一批顛覆性技術,如智能手機、智能機器人、雲計算、大數據、3D打印、物聯網、頁岩氣開發等。矽谷培育颠覆性技术的创新生态系统由政府部门、大学科研人员、企业家、投资人以及各类中介机构、非正式组织、非营利性组织等共同构成,目标明确,分工清晰。

第一,政府培育創造良好環境。政府投入大量資金于基礎研究,能夠不斷産生新知識、新原理、新方法,從而不斷催生新的技術和發明,並逐步推向世界。同時,地方政府關注知識産權等相關的法律制定與實施,讓創新創造者不用擔心自己的技術被拷貝或模仿。


第二,高校培養人才並鼓勵創新。矽谷集聚了斯坦福大学、加州大学伯克利分校等世界著名高等学府,为矽谷培养了大批人才,并积极鼓励教授或学生创新创业,有助于将最新技术与成果商业化,更有利于大学科研方向与市场需求的有效结合。


第三,投資機構連接企業與高校,爲市場與科研成果之間架起了橋梁。矽谷有上万个天使投资人,他们大多数在科技公司担任要职,为相关技术的前瞻市场预判、技术路径、转移转化等提供了重要支撑。


第四,良好的創新生態系統。矽谷拥有大量小企业,它们组成了创新生态系统的微生态种群。这些小企业极富创新精神也乐于创新,一旦研发出颠覆性技术或专利,就可以跟大企业谈判,并售卖这些颠覆性技术或专利等。而大企业一旦买入这类技术后可以迅速推进颠覆性技术的升级,形成产品投入市场。这种高效率高、快循环的新陈代谢系统为颠覆性技术的产生提供了良好的生态。


2.歐洲、日本等紛紛致力于顛覆性技術創新。除美國以外,世界各國都著眼于國家戰略需求,設立創新機構或創新計劃,致力推進顛覆性技術的創新發展。英國于2010年设立了“技术与创新未来项目”,旨在识别能促进英國未来 20年可持续发展的技术及领域;俄羅斯于2012年成立國防先期研究基金會(未來研究基金會),以促進顛覆性技術的誕生和發展;德國于2018年設立了針對民用領域的顛覆性創新研究資助機構,旨在識別並資助具有顛覆性創新潛力的研究想法;法國也在國防部武器裝備總署內設立了“探索與先期研究處”,負責創新、管理、探索顛覆性技術;日本內閣府與科學技術振興機構(JST)于2012年聯合推出“日本顛覆性技術創新計劃”(ImPACT),主要促進高風險、高沖擊性的研發活動,以實現可持續發展的創新系統。各國對顛覆性技術的識別機制與管理模式雖各有不同,但均緊密圍繞未來戰略需求凝練計劃主題、設立類似“項目經理”角色進行管理、聯合産學研多方推動顛覆性技術的發展與應用等。


3.我國也越來越重視顛覆性技術創新。2017年設立了國家重點研發計劃“變革性技術關鍵科學問題”重點項目,重點支持相關重要科學前沿或我國科學家取得原創突破,應用前景明確,有望産出具有變革性影響技術原型,對經濟社會發展産生重大影響的前瞻性、原創性的基礎研究和前沿交叉研究,並圍繞材料、信息、能源、生物、制造等領域進行部署。總體來看,當前我國顛覆性技術的創新培育還處于發展階段。


04


幾點啓示


黨的十九屆五中全會強調,要“堅持創新在我國現代化建設全局中的核心地位,把科技自立自強作爲國家發展的戰略支撐,面向世界科技前沿、面向經濟主戰場、面向國家重大需求、面向人民生命健康,深入實施科教興國戰略、人才強國戰略、創新驅動發展戰略,完善國家創新體系,加快建設科技強國”。通過大力發展顛覆性技術創新,努力實現關鍵核心技術自主可控,助力維護我國産業鏈供應鏈安全穩定,牢牢掌握創新主動權與發展主動權,以實現科技自立自強,並引領經濟社會發展,應成爲創新的重點方向。


一是加強基礎研究,強化原始技術創新。基礎研究是原始創新的源泉,無論哪種形式的技術創新,均需對相關的科學原理、方法等進行長期深入研究,才可能取得突破並實現應用。要持之以恒加強基礎研究,優化前瞻布局,特別是對那些對國家安全與發展具有重要戰略意義,但尚缺乏系統性布局或開創性研究的方向或領域,要抓緊時間提前部署並加大研究,以期盡快取得突破和跨越,産出重大原創性成果,催生顛覆性技術創新。

二是設立專項計劃,大力培育顛覆性技術。從社會變革角度講,第四次工業革命的智能化場景實現,需要依托包括雲計算、大數據、物聯網、區塊鏈等在內的新一代信息技術、生命科學與生物技術、物質科學、材料科學等領域的發展與叠代,並不斷催生新的重大科學思想和理論、新的技術與業態,材料科學則是其中的基礎,一代材料、一代裝備、一代産業。同時,量子科技是一項對傳統技術體系産生沖擊、進行重構的重大顛覆性技術創新,當量子計算碰上人工智能,兩項具有顛覆性特性的技術相互疊加,産生的量子AI,會讓科技本身産生無盡的現象,讓社會産生無限豐富的場景。從社會面臨問題角度講,能源問題與環境問題是當今人類面臨的兩大世界難題,一旦獲得重大突破,也可能會引起時代變革。要加快設立顛覆性技術研究專項計劃,凝練出上述學科或領域中具有重大變革性特征的關鍵技術與方向,並開展持續性、攻堅性、隱蔽性研究,大力培育發展顛覆性技術,爲在世界新一輪科技革命與産業變革中,搶占國際競爭制高點,推動社會進步與時代發展提供有力支撐。

三是成立專門機構,創新組織管理體制機制。顛覆性技術既是一種創新性極強的、會對已有傳統或主流技術産生顛覆性效果的技術,它的産生也必然需要非常規的管理模式。要創新管理體制機制,使顛覆性技術創新活動克服傳統組織結構惰性和主流文化幹擾,避免使創新者在顛覆性創新面前陷入“創新者窘境”:在管理方式上,要成立專門機構負責顛覆性技術創新活動的組織管理,且機構目標明確,管理要高效快捷,減少層級與流程;在計劃定位上,不能采用普通的專家評審制,需要有戰略眼光,並建立以市場爲主導的機制,以及企業、投資機構的支持,要支持潛在價值大、挑戰性強、又常常有悖主流或常理的創新活動,挖掘培育能爲經濟社會發展産生變革性影響的技術;在過程管理上,要大膽創新,既要加強階段性成果管理,如采用分階段考核支持模式等,又要創造良好條件與氛圍,對創新過程中所需的必要條件給予充分支持,並建立一定的容錯(免責)機制,寬容失敗、包容長期性;在成果管理上,在顛覆性技術已成型並獲得驗證後,即將該技術轉移至其他機構或企業等進行應用開發,並在經過完善與綜合評估後,推向市場與主流技術進行競爭。在進入市場初期,必要時可通過政府幹預或其他方式推進該技術的應用。

四是加快提升企業技術創新能力,充分發揮企業在技術應用過程中轉換性角色的天然特性。基于實際應用中相關問題的顛覆性解決思路是顛覆性技術産生的重要途徑,而技術、産品與市場是各個相對獨立的環節或單元,具有自身的特點、規律與模式,要將這些環節貫通,使某項技術獲得應用,就需在這些獨立環節切換(節點)上具備轉換性思路或創造性思維,這是顛覆性技術産生的重要條件,而企業是連接技術、産品與市場的橋梁,天然具有這種特性。要加快提升企業技術創新能力並充分發揮其作用,推動企業與高校院所成立“創新聯合體”,聯合承擔重大任務、開展技術攻關,提高創新鏈的長度、拓寬創新鏈的寬度,推進顛覆性技術的産生與發展。而顛覆性技術一旦産生並獲得應用,所形成的産業、帶來的利益、引起的影響可有效推動企業成長爲創新型領軍企業或頭部企業。

五是發現培養使用好“奇才”、“鬼才”、“怪才”,推進顛覆性技術創新培育。人才是創新的第一資源,顛覆性技術往往産生于或掌握在少數人手裏,“奇才”、“鬼才”、“怪才”的思維模式異于常人,思考問題、理解問題、解決問題的方式和角度與常人不同,往往有悖于常理,這與顛覆性技術的産生方式是相通的。要在顛覆性技術計劃實施過程中,注重發現具有奇特思維、奇妙思路的“奇才”、“鬼才”、“怪才”,並用寬容的態度、包容的機制大力培養使用好這類人才,大力推進顛覆性技術的産生、發展與應用。



參考資料

[1]刘安蓉,李莉,曹晓阳,魏永静,安向超,张科,张建敏,苗红波. 颠覆性技术概念的战略内涵及政策启示 [J]. 中国工程科学, 2018, 20(6): 7–13.


作者簡介:

毛朝梁,上海市科委戰略規劃處副處長(挂職)、中國科學院上海矽酸鹽研究所綜合辦公室副主任、副研究員

甯鍾,複旦大學管理學院教授、博士生導師。

于建榮,中國科學院上海營養與健康研究所/上海生命科學信息中心主任、研究館員。



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