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毛朝梁 等:颠覆性技术的概念内涵、培育管理及启示

发布时间:2021-04-20 发布来源:bet 365体育网站


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 。



颠覆性技术是一种另辟蹊径、对已有传统或主流技术产生颠覆性效果的技术。美国国防部、新美国安全中心、美国国家科学基金会、麦肯锡全球研究院、德国弗郎恩霍夫协会等政界(军方)、学术界、工业界典型机构均对颠覆性技术进行研究,均强调通过新的轨道产生新的技术,对原有技术体系产生破坏,对相关领域产生根本性变革。从国家视角来看,“以科学技术的新原理、新组合和新应用为基础开辟的全新技术轨道,导致传统产业归零或价值网络重组,并对社会技术体系升级跃迁产生决定性影响,或重构国家现有基础、能力、结构等的战略性创新技术”的定义体现了颠覆性技术的深刻内涵。可见,颠覆性技术对打破平衡,建立国家绝对竞争优势具有重要的战略意义。



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技术来源


颠覆性技术的主要来源有正向突破、跨界应用、逆向思维三类,共同特点是均需经过长期的创新性研究,在取得重大突破后才可能催生颠覆性技术。

1.正向突破:基于科学原理、方法的重大突破。该类颠覆性技术产生于原有概念、机理的重大突破或各类概念、机理交叉融合后的集成创新,这类技术一旦出现,会在行业内快速得到应用,并向各个领域扩展,成为定义某一领域乃至整个社会发展时代的重大颠覆性技术。如云计算、物联网、智能机器人、3D打印等分别是信息领域和工程技术领域的重要颠覆性技术或产品。而历史上的三次科技革命和工业革命,则以蒸汽机、电力、电子计算机等的发明和广泛使用为代表,引领社会进入蒸汽时代、电气时代和信息时代。有学者认为,第四次工业革命将以智能化为特征,人工智能将成为新一轮全球科技革命和产业变革的核心驱动力,深度改变世界的竞争格局。

2.跨界应用:基于科学技术的跨学科或跨领域应用。这类颠覆性技术产生于某类技术的跨学科、跨领域或非常规应用。在一定时期内,某类技术局限在一定领域内应用,而其他某些领域的工作模式、范式存在被该类技术“渗透”与“控制”的可能。当这类技术不断发展,并被拓展应用到这些领域时,往往会产生颠覆性效果,形成新的工作模式或范式。如互联网技术在购物、支付等领域的渗透与应用,直接导致了人们购物方式、消费方式乃至生活方式的改变,并在社会发展中催生了在线经济、网络经济、流量经济等。

3.逆向思维:基于实际应用中相关问题的颠覆性解决思路。该类颠覆性技术产生于对实际应用问题的非常规解决思路,即先提出颠覆性的解决办法,再进行技术研究与开发,属于先解决问题,再开展研究”的思维模式。如美国太空探索技术公司(SpaceX)的低成本高可靠火箭重复使用技术、火箭垂直回收技术、卫星的成批制造和发射技术等,源于其为降低火箭发射成本提出的几种非常规解决思路。


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主要特征


与延续性技术(渐进式技术)相比,颠覆性技术具有如下特征:

1.前瞻性。颠覆性技术具有很强的前瞻性,大多是在各个领域的科技前沿,针对长期制约技术发展的挑战性问题进行研究,当相关研究取得跨越式突破时,可能会产生颠覆性技术。

2.替代性。颠覆性技术是一种创新性极强的技术,打破了传统的技术思维和技术轨道,开辟了新的技术应用领域,在发展到一定阶段时,将超越原有技术并产生替代。

3.层次性。随着技术的不断发展与应用,颠覆性技术的影响范围不断扩大,层次不断递进,变革性不断增强。按照变革强度大小可分为技术变革、产业体系变革经济社会发展范式变革三个层次。

4.隐蔽性。颠覆性技术只有被独家掌握时才具有革命性作用。它的产生与使用不仅需要技术本身的突破,还与应用时机、应用环境等密切相关,往往需要隐藏较长时间,被称为“锁在保险箱里的技术”。


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国内外颠覆性技术培育与管理现状

1.美国颠覆性技术识别与研究已形成常态化机制。美国是最先重视发展颠覆性技术的国家,在学术界、工业界、军方等设立了多个颠覆性技术研究机构,包括美国国防部高级研究计划局(DARPA)、美国国家研究委员会未来颠覆性技术预测委员会(NRC-CFFDT)、美国国防情报局技术预测和审查委员会(CDIATFR)等,将颠覆性技术纳入战略谋划范畴,并联合兰德公司、美国国家情报委员会等智库机构对可能出现的颠覆性技术进行预测。硅谷作为世界知名的高科技产业区,也是美国培育民用颠覆性技术的重要基地。


美国国防部高级研究计划局(DARPA)。DARPA是世界上最著名的引领颠覆性技术创新的机构,它是ARPA网(互联网前身)、隐身技术、全球卫星定位系统、无人机等的开创者。DARPA对颠覆性技术的培育与管理包括技术识别与需求凝练、项目管理等。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)需求调研:通过对美军各军种各战区的充分调研,找出目前与未来的军事需求,并以此为目标推进技术开发;

(2)科学研究:新技术的研究和开发工作必须以满足军事需求为前提,通过多种方法,力求实现技术的突破,是步骤中较难的部分;

(3)装备研制:将科学研究成果运用到装备研制中去;

(4)推广应用:向军事部门推广研制成功的军事装备,将其应用于具体的军事活动。


为保证颠覆性创新的实现,DARPA建立了良好的体制机制和创新文化。在体制机制方面,DARPA享有人事管理权和资金调配权,保障DARPA具有充分的人、财、物等调配权,以保证项目的顺利实施,同时设置精干而高效的机构,设置的项目经理具有极高的自主权,负责项目的具体管理,以提高管理效率。在文化建设方面,DARPA努力塑造其独特的创新文化,对失败的包容态度和强调信任的创新精神,这种文化使研究人员能够积极主动地成为技术创新的推动者。

硅谷是美国乃至全世界民用颠覆性技术的典范和标杆,培育了一批又一批颠覆性技术,如智能手机、智能机器人、云计算、大数据、3D打印、物联网、页岩气开发等。硅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,政府培育创造良好环境。政府投入大量资金于基础研究,能够不断产生新知识、新原理、新方法,从而不断催生新的技术和发明,并逐步推向世界。同时,地方政府关注知识产权等相关的法律制定与实施,让创新创造者不用担心自己的技术被拷贝或模仿。


第二,高校培养人才并鼓励创新。硅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,为硅谷培养了大批人才,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,投资机构连接企业与高校,为市场与科研成果之间架起了桥梁。硅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,良好的创新生态系统。硅谷拥有大量小企业,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.欧洲、日本等纷纷致力于颠覆性技术创新。除美国以外,世界各国都着眼于国家战略需求,设立创新机构或创新计划,致力推进颠覆性技术的创新发展。英国于2010年设立了“技术与创新未来项目”,旨在识别能促进英国未来 20年可持续发展的技术及领域;俄罗斯于2012年成立国防先期研究基金会(未来研究基金会),以促进颠覆性技术的诞生和发展;德国于2018年设立了针对民用领域的颠覆性创新研究资助机构,旨在识别并资助具有颠覆性创新潜力的研究想法;法国也在国防部武器装备总署内设立了“探索与先期研究处”,负责创新、管理、探索颠覆性技术;日本内阁府与科学技术振兴机构(JST)于2012年联合推出“日本颠覆性技术创新计划”(ImPACT),主要促进高风险、高冲击性的研发活动,以实现可持续发展的创新系统。各国对颠覆性技术的识别机制与管理模式虽各有不同,但均紧密围绕未来战略需求凝练计划主题、设立类似“项目经理”角色进行管理、联合产学研多方推动颠覆性技术的发展与应用等。


3.我国也越来越重视颠覆性技术创新。2017年设立了国家重点研发计划“变革性技术关键科学问题”重点项目,重点支持相关重要科学前沿或我国科学家取得原创突破,应用前景明确,有望产出具有变革性影响技术原型,对经济社会发展产生重大影响的前瞻性、原创性的基础研究和前沿交叉研究,并围绕材料、信息、能源、生物、制造等领域进行部署。总体来看,当前我国颠覆性技术的创新培育还处于发展阶段。


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几点启示


党的十九届五中全会强调,要“坚持创新在我国现代化建设全局中的核心地位,把科技自立自强作为国家发展的战略支撑,面向世界科技前沿、面向经济主战场、面向国家重大需求、面向人民生命健康,深入实施科教兴国战略、人才强国战略、创新驱动发展战略,完善国家创新体系,加快建设科技强国”。通过大力发展颠覆性技术创新,努力实现关键核心技术自主可控,助力维护我国产业链供应链安全稳定,牢牢掌握创新主动权与发展主动权,以实现科技自立自强,并引领经济社会发展,应成为创新的重点方向。


一是加强基础研究,强化原始技术创新。基础研究是原始创新的源泉,无论哪种形式的技术创新,均需对相关的科学原理、方法等进行长期深入研究,才可能取得突破并实现应用。要持之以恒加强基础研究,优化前瞻布局,特别是对那些对国家安全与发展具有重要战略意义,但尚缺乏系统性布局或开创性研究的方向或领域,要抓紧时间提前部署并加大研究,以期尽快取得突破和跨越,产出重大原创性成果,催生颠覆性技术创新。

二是设立专项计划,大力培育颠覆性技术。从社会变革角度讲,第四次工业革命的智能化场景实现,需要依托包括云计算、大数据、物联网、区块链等在内的新一代信息技术、生命科学与生物技术、物质科学、材料科学等领域的发展与迭代,并不断催生新的重大科学思想和理论、新的技术与业态,材料科学则是其中的基础,一代材料、一代装备、一代产业。同时,量子科技是一项对传统技术体系产生冲击、进行重构的重大颠覆性技术创新,当量子计算碰上人工智能,两项具有颠覆性特性的技术相互叠加,产生的量子AI,会让科技本身产生无尽的现象,让社会产生无限丰富的场景。从社会面临问题角度讲,能源问题与环境问题是当今人类面临的两大世界难题,一旦获得重大突破,也可能会引起时代变革。要加快设立颠覆性技术研究专项计划,凝练出上述学科或领域中具有重大变革性特征的关键技术与方向,并开展持续性、攻坚性、隐蔽性研究,大力培育发展颠覆性技术,为在世界新一轮科技革命与产业变革中,抢占国际竞争制高点,推动社会进步与时代发展提供有力支撑。

三是成立专门机构,创新组织管理体制机制。颠覆性技术既是一种创新性极强的、会对已有传统或主流技术产生颠覆性效果的技术,它的产生也必然需要非常规的管理模式。要创新管理体制机制,使颠覆性技术创新活动克服传统组织结构惰性和主流文化干扰,避免使创新者在颠覆性创新面前陷入“创新者窘境”:在管理方式上,要成立专门机构负责颠覆性技术创新活动的组织管理,且机构目标明确,管理要高效快捷,减少层级与流程;在计划定位上,不能采用普通的专家评审制,需要有战略眼光,并建立以市场为主导的机制,以及企业、投资机构的支持,要支持潜在价值大、挑战性强、又常常有悖主流或常理的创新活动,挖掘培育能为经济社会发展产生变革性影响的技术;在过程管理上,要大胆创新,既要加强阶段性成果管理,如采用分阶段考核支持模式等,又要创造良好条件与氛围,对创新过程中所需的必要条件给予充分支持,并建立一定的容错(免责)机制,宽容失败、包容长期性;在成果管理上,在颠覆性技术已成型并获得验证后,即将该技术转移至其他机构或企业等进行应用开发,并在经过完善与综合评估后,推向市场与主流技术进行竞争。在进入市场初期,必要时可通过政府干预或其他方式推进该技术的应用。

四是加快提升企业技术创新能力,充分发挥企业在技术应用过程中转换性角色的天然特性。基于实际应用中相关问题的颠覆性解决思路是颠覆性技术产生的重要途径,而技术、产品与市场是各个相对独立的环节或单元,具有自身的特点、规律与模式,要将这些环节贯通,使某项技术获得应用,就需在这些独立环节切换(节点)上具备转换性思路或创造性思维,这是颠覆性技术产生的重要条件,而企业是连接技术、产品与市场的桥梁,天然具有这种特性。要加快提升企业技术创新能力并充分发挥其作用,推动企业与高校院所成立“创新联合体”,联合承担重大任务、开展技术攻关,提高创新链的长度、拓宽创新链的宽度,推进颠覆性技术的产生与发展。而颠覆性技术一旦产生并获得应用,所形成的产业、带来的利益、引起的影响可有效推动企业成长为创新型领军企业或头部企业。

五是发现培养使用好“奇才”、“鬼才”、“怪才”,推进颠覆性技术创新培育。人才是创新的第一资源,颠覆性技术往往产生于或掌握在少数人手里,“奇才”、“鬼才”、“怪才”的思维模式异于常人,思考问题、理解问题、解决问题的方式和角度与常人不同,往往有悖于常理,这与颠覆性技术的产生方式是相通的。要在颠覆性技术计划实施过程中,注重发现具有奇特思维、奇妙思路的“奇才”、“鬼才”、“怪才”,并用宽容的态度、包容的机制大力培养使用好这类人才,大力推进颠覆性技术的产生、发展与应用。



参考资料

[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.


作者简介:

毛朝梁,上海市科委战略规划处副处长(挂职)、中国科学院上海硅酸盐研究所综合办公室副主任、副研究员

宁钟,复旦大学管理学院教授、博士生导师。

于建荣,中国科学院上海营养与健康研究所/上海生命科学信息中心主任、研究馆员。



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