前言

笔者以时代为视角，思考科技创新逻辑的革命性变化，特别是不同时代产业关键核心技术及其创新逻辑的重大差异，起步于参与上一轮国家中长期(2006—2020年)科技发展规划编制相关工作。当时，在围绕自主创新战略的讨论中，汽车产业成为备受关注和颇有争议的焦点。科技系统的一部分领导、政策研究人员和专家，对当时的汽车产业，特别是中国第一汽车集团有限公司(China FAW Group Corporation，简称一汽)、东风汽车集团有限公司(Dongfeng Motor Corporation，简称二汽)、上海汽车集团股份有限公司(SAIC Motor Corporation Limited，简称上汽)这三大国有轿车企业提出批评，认为它们忽视自主创新，没有开展有效的技术学习，致使引进技术近20年依然没有掌握关键核心技术，没有形成自主品牌产品。而汽车产业界的一些领导干部、技术人员对这种批评并不接受，认为批评者缺乏汽车产业工作经验，不懂汽车技术的发展变化。作为本科毕业于清华大学机械工程系，从研究生开始就从事科技创新、技术经济及管理研究的学者，对这种争议自然不会停留在围观层次，理应做出更为深入的理论和逻辑思考。当时，笔者正以“双肩挑”(同时担任行政和教学科研任务)身份在同济大学发展规划处工作，与时任同济大学校长万钢博士有非常多的工作交往，也参与了一些由万钢校长主持的国家科技发展战略方面的研究工作。万钢博士有多年德国奥迪汽车公司产品规划高级经理的从业经验，同时又是国家高技术研究发展计划(863计划)电动汽车重大专项的首席科学家。笔者向万钢校长和从事汽车产业技术研发的科技人员等请教汽车产业的关键核心技术，并结合自己的科技创新管理专业知识进行了长期思考，逐步得出了自己的认知和判断。

一、 不同时代科技创新的革命性变化主要体现在逻辑更迭

当时，三大轿车企业批评者的主要论据是: 日本在第二次世界大战以后、韩国自20世纪60年代开始，两国的汽车产业均采用了引进国外技术进行消化吸收的发展道路，而且均在不太长的时间内通过技术学习取得了显著成就，培育出了成功的汽车企业，拥有了自主品牌的汽车并拓展到国际市场。而中国的三大轿车企业同样都采用了技术引进的发展模式，但效果不尽如人意，没有形成具有重要影响力的本土汽车企业，没有培育出自主品牌的高质量产品。客观地说，中国三大国有轿车企业享受国家的政策支持和市场保护，在引进外资后的前20多年的技术学习效果的确不尽如人意。但也必须看到，造成中国汽车企业技术学习绩效与日本、韩国汽车企业存在差距更为重要的原因可能是时代不同。日本、韩国的企业引进和学习汽车技术时处于工业时代，那时的汽车是一个由各种构件组成的机电产品；而中国企业引进和学习汽车技术时，人类社会已经进入信息时代，信息时代的汽车不断吸纳计算机、芯片、电子控制等新技术充实到产品中，已经变成了“有脑子”的产品。支撑“脑子”的技术与构件技术相差巨大，甚至两者是不同性质的技术。从常识上说，学习“构件”技术，即像躯体及肢体一样工作的技术，相对容易；而学习“脑子”技术，即有效进行思考和控制的技术，则要难得多。

智能时代的科技创新——逻辑与赛道前言00如何从学术上认识“脑子”技术与“肢体”技术的差异？笔者最先使用的词汇是“逻辑”，即这两种技术是不同时代的产业重要技术，遵从不同的创新逻辑。而所谓创新逻辑，在笔者看来主要包括三个要素: 一是创新的目标，即为什么(why)创新；二是创新的对象，即创新什么(what)或创新的载体；三是如何(how)创新，即采用什么方式或方法开展创新。仍以汽车产业为例，工业时代的汽车企业采用内部一体化的生产组织方式，即汽车的绝大部分生产制造任务均在一个企业内部完成，则企业的创新对象是一体化的汽车产品。而创新的目标是为了获得竞争优势，在同质化(都是一体化厂商)的背景下，企业赢得竞争优势的核心依托的是产品性价比，故也可以说，企业创新的目标是追求更好的性价比。与内部一体化的生产组织方式相对应，企业创新的实现方式也主要是依托内部力量自主完成。后发企业的技术学习可以通过“逆向工程”、反求等方式，按照熟能生巧的逻辑进行。

然而，进入信息时代以后，信息技术革命导致社会生产方式发生革命性变化，汽车产业出现了大规模的模块化分工，很多零部件改由专业化厂商独立生产制造。汽车零部件逐渐成为独立的庞大产业，不仅整车企业要外购零部件，甚至零部件产业本身也出现层次化的产业结构。模块化分工在全球范围内实施，便形成了全球产业链。一方面，同行业内部的企业出现异质化分工，有些成为专业的零部件供应商，主要提供构件及部件；有些从事产品设计和组装，成为产品综合集成商；还有些成为汽车电子技术专业供应商，成为汽车产业中“脑子”型技术的提供者。另一方面，基于全球产业链的不同构件、部件之间要实现有效链接，自然依赖技术标准，进而形成以技术标准为依据的产业技术体系。在产业技术体系形成以后，在其中发挥关键作用、占据核心地位的技术便逐步演化为关键核心技术。在新的生产方式及技术格局下，企业性质及地位不同，创新目标和对象便不再相同。以其中的优势企业为例，其创新的对象不再是一体化产品，而是关键核心技术；其创新的目标和追求也不再是基于竞争优势的性价比，而是建立在稀缺独占性基础之上的产业价值配置权，如个人电脑行业的微软公司，手机芯片行业的高通公司、ARM公司等；而其创新实现形式也不再是封闭地依靠自身力量，而是以开放心态和组织形态广泛利用社会资源。特别是其中的“脑子”型技术，其创新方式与“肢体”型的构件技术截然不同。显然，信息时代的科技创新逻辑，特别是产业关键核心技术创新逻辑已经发生革命性变化。

二、 信息技术革命催生的“类脑”型技术更具稀缺独占性

什么样的技术容易构建稀缺独占性，从而成为牢靠的产业关键核心技术呢？由信息技术革命催生的“脑子”或“类脑”型技术无疑最具优势。那么，这种“类脑”型技术是如何形成的？它具有什么样的特殊属性？以控制系统等形式存在的“脑子”技术，既是汽车吸纳信息技术革命成果的集中体现，也彻底改变了其原有“机械”性产品的形态及运行方式。大量软件技术通过传感器、芯片等新兴技术构件或元件被引入汽车产品中，实现了与原来的发动机、变速箱等硬件技术的高度融合，重塑了汽车产品技术体系，也改变了不同技术单元在整个产品中的地位和作用。也可以说，计算机、芯片、软件等控制技术融入现代产品中，使产品技术的结构层次发生了重大变化，从原来的有形或实体层次拓展出无形或知识层次。汽车底盘、悬挂等零部件生产企业，就是有形或实体层次技术的开发主体；博世(Bosch)、德尔福(Delphi)等主要从事汽车电子技术的企业，则是无形或知识层次技术的开发主体。

更为重要的是，汽车电子这种“类脑”型技术不同于“肢体”型构件技术及加工制造技术，主要依托相关数据的积累和加工产生，具有较强的数据平台依赖性。为了开发高质量的汽车控制系统(电子控制单元，ECU)，首先，需要获得汽车驱动、制动等多种类型的运行数据，这种数据可以通过试验获得，也可以通过汽车加装传感器等方式获得。其次，获得足够多的数据以后，可以对数据进行处理，使之形成系统化的数据库或数据平台。最后，利用平台中的数据通过仿真、拟合等形式模拟实践情境，开发汽车的控制系统。与控制系统技术类似，产品结构设计技术亦高度依赖数据的积累和加工，以及在此基础上形成的数据平台。

这种“类脑”型技术具有以下重要属性。

第一，先发优势。由于“类脑”型关键核心技术的形成都依赖数据积累和加工，是建立在数据平台基础上，这种“雏形”化的数字技术具有“正向”积累效应，极易形成“先发优势”。这种“先发优势”由数据平台的“边际递增”效应形成，即先行构建数据平台的厂商不仅能够为自己的汽车开发控制系统，还能够受托为其他企业的汽车开发控制系统。受托企业会向委托企业收取一定的服务费，同时将相关试验数据集聚在自己的平台上。而数据平台只要增加数据，就会提升其仿真、拟合的有效性，提高其所开发的控制系统质量，从而得到更多的委托服务。如此正向循环，有利于形成先行厂商的“先发优势”。

第二，难以反求。由于汽车控制系统技术依赖数据聚焦及处理形成，其具有强烈的系统性和知识内隐性。如果先行厂商不公开数据、数据结构和软件代码，后发厂商根本无法通过“逆向工程”、反向学习等方式获得。这是信息时代关键核心技术与工业时代重要技术的根本区别。工业时代的重要技术，不论是产品结构设计技术，还是加工制造技术，都可以通过对有形构件的拆解、以“逆向工程”或反向学习方式获得，具有熟能生巧、后发优势等特征。难以反求也是信息时代产业关键核心技术难以攻克的重要原因。

第三，容易构筑门槛效应。数据平台的“先发优势”使先行厂商可以相对容易地构建技术的稀缺独占性，同时将高质量服务和合理价格结合起来，不仅能快速吸引大量客户广泛应用，还可以构筑阻挡后发厂商进入的门槛。先行厂商待自己形成稳定的领先优势，特别是该领域形成一家独大或少数先行企业寡头垄断的局面以后，再以技术领先性和稀缺独占性谋求对产业价值分配的控制。因此，信息化的设计技术与控制技术一起，相对稳定地占据产业关键核心技术地位。显然，信息化时代产业的关键核心技术不再是一体化的生产制造技术，也不再是单纯的关键零部件技术，而是演化为关键零部件+产品规划+控制技术。

第四，更具基础决定性。在全球产业分工的背景下，不同技术单元或模块要实现有效链接，需要依靠技术标准，而技术标准来自设计。在工业时代，产品技术标准以重要技术为“根”，如汽车以发动机技术为“根”；而到了信息时代，特别是进入全球产业链时代后，发动机已经变成标准化构件，一款汽车到底选择哪种发动机由设计选定，设计成为更具决定性的技术。也可以说，设计决定了产品技术标准的选择。当以软件为体现形式的设计技术广泛应用于汽车产业之后，软件重新定义汽车便成为现实。显然，重新定义了汽车的软件也就成为具有更为基础作用的“根”技术。而这种“根”技术，恰恰是基于数据平台形成的“类脑”型技术。

在当今全球汽车产业链中，正是那些掌握“类脑”型技术的公司以稀缺独占的技术单元或模块重构汽车技术体系，成为产业关键核心技术的掌控者和产业价值分配的主导者。显然，信息时代的科技创新逻辑与工业时代已经完全不同。以工业时代的思维和逻辑推动信息时代的科技创新，自然难以取得良好绩效；同时，用工业时代产业技术学习的成功案例简单类比信息时代的企业，并对其进行批评和指责，也同样不符合理论和实践逻辑。不仅是汽车，由此推及至技术知识更为密集、系统更为复杂的产品系统，如商用飞机、燃气轮机、数控机床、芯片等，其关键核心技术无一不是建立在这种“类脑”型技术基础之上，而中国亟待攻克的“卡脖子”技术，大多也都“卡”在这种“雏形数字技术”环节。

三、 智能时代的科技创新将会呈现什么样的逻辑和“范式”

自意识到不同时代的科技创新具有不同的逻辑(或赛道)以后，笔者便开始寻求更多的理论支持，并有针对性地阅读理论书籍。直到阅读了美国科学哲学家托马斯·库恩于1962年出版的《科学革命的结构》一书，笔者感觉到“范式”(paradigm)是比笔者之前所说的“逻辑”具有更强理论支撑，也更为规范、业界认同度更高的学术词语。范式的概念由库恩在1959年发表的《必要的张力: 科学研究的传统和变革》一文中首次提出，在《科学革命的结构》著作中对其进行了拓展式阐述。当然，库恩分析的是科学研究的“范式”，但科学研究的“范式”差异应该会导致其成果(新知识、新思想等)形态及应用方式也有差异，进而使得技术开发、技术创新也呈现出“范式”特征。其实，在以往阅读的技术创新文献中经常见到“范式”一词，但其具体含义并没有公认的统一界定，其所指代的对象也不尽相同。笔者迫切感到，需要回归经典，回归到库恩的语境，对“范式”做出清晰描述和统一界定。

库恩认为，范式是在某一特定时间内限定科学活动的一系列公认模型或模式，是科学家群体共同接受的一套假说、理论、准则和方法的总和。库恩提出了科学发展的动态结构理论，认为科学发展实际上是受范式影响和制约的常规科学以及突破旧范式的科学革命交替演化的过程。在库恩看来，“科学革命”的实质就是“范式转换”，是少数人在广泛接受的科学范式里发现了“例外”，并探索用新的范式替换掉“不可通约”的原有范式。尽管从库恩的定义中并不能清晰辨识“范式”的具体构成，但可以基于库恩的语义，包括英国学者玛格丽特·马斯特曼(Margaret Masterman)等库恩理论著名的后续研究者的理解，将“科技创新范式”定义为: 在特定时代或时间内，科学家群体普遍接受的有关科技创新活动的假设、信念、理论和方法的总和。其中，假设主要是指对科技创新活动动机和动力的设定，信念主要是指对科技创新活动目标和追求的认定，理论主要是对科技创新活动特征及规律的揭示，方法是对科技创新活动工具和手段的选择。

按照上述界定，可以将“科技创新范式”具体分为三个层次: 第一层是理念认知层次，主要包括上述的假设及信念部分；第二层是活动阐释层次，主要指理论部分；第三层是操作方法层次，对应上述方法部分。更为具体地，一个特定时代的科技创新范式可以概括为由五个要素构成: 一是创新的动机和动力，包括创新的原始诱因和驱动力量；二是创新的对象及目标，包括创新的载体及追求的目标；三是创新的过程机理，即从理论上对创新过程的认知和揭示；四是创新的组织及管理，包括实施创新的组织形式及管理机制等；五是创新的方式和方法，包括创新采用的方法论及工具等。通过对比可以发现，创新逻辑包含在创新范式之中，是创新范式的核心内容；同时，创新范式也可以理解为创新逻辑的系统性表达及实施模型。

基于“范式”的概念，智能时代相对于信息时代会发生哪些革命性变化？智能时代的科技创新主导范式会有哪些特点呢？尽管我们难以对其做出精准预见，但可以基于历史趋势及理论逻辑做出推演。

第一，以互联网(物联网)、智能技术为代表的新兴技术及产业革命方兴未艾，特别是5G等技术的突破和产业化应用，使万物相联成为可能。“万物相联”将衍生出大量“数据”、信息或知识，甚至演化为“万物皆数”(以数字测度或表征)。“万物相联”将造就一个庞大的生态系统，使全球经济社会活动在新的平台上进行，故优势企业的科技创新对象将不再停留在关键核心技术，而是转化为构建和维持综合生态系统。

第二，基于未来科技创新呈现的不同知识领域深度融合特点，特别是与数字技术、智能技术的叠加作用，众多领域的“数据驱动创新”将成为现实，甚至可能突破众多领域共享的“底层逻辑或技术”。一方面，这种创新模式将促进创新成果的“涌现”式衍生；另一方面，亦使领先主体的“先发优势”和“赢者通吃”发挥到极致。因此，智能时代科技竞争的逻辑将是“高点决胜”，即只有占据高点才有话语权，而能占据高点的主体只能是少数，故争夺全球创新生态高端的竞争将更加激烈。而对立志于成为全球科技创新引领者的各类主体而言，创新的目标应该主要定位在“高点”，从而实现对综合生态系统及价值衍生的有效控制。

第三，在“先发优势”格局下，创新主体要想占据高点，必须把握先机，而融合创新背景下赢得先机的关键是与全球创新主体建立紧密链接，链接越广泛、越多元，发现机遇并实现融合的可能性及成功率就越高。因而，智能时代科技创新的组织形式不仅要开放，而且要基于网络形成开源“众创”。“非组织性”高水平创新人员的吸引将成为未来创新管理的重要内容，要努力吸引和激发一切能够并愿意参与创新的人，使“世界”成为自己的“研发中心”。显然，全球链接能力将成为未来核心的科技创新能力。而要做到全球链接，既要有杰出的创新能力，也要有创新追求的价值和道德高度。

第四，在人工智能技术体系下的制造、研发等活动都有可能找到共享的“底层逻辑和技术”，使创新活动及产业出现重新聚合现象，加之智能制造降低劳动力成本的作用，进而推动信息时代出现的模块化分工及分散的全球产业链出现“逆向回流”；与此同时，“共享算法、算力”等智能时代的底层技术将导致过去的单点、单环节创新向芯片、软件、系统、网络、内容和服务等集成化、系统性创新转变，可能再次涌现软硬通吃、渠道和内容兼营、掌控商业及创新生态系统的巨无霸主体。显然，大型主体在智能时代具有明显优势。

四、 本书的写作初衷、基本目标、读者对象和主要内容

当前，人类社会正处在由信息时代向智能时代的转换期。在这样一个关键时段，中国正在实施创新驱动发展战略，行进在建设世界科技创新强国的征程上。与此同时，中国遭遇了由美国发起的“贸易战”和“科技战”，甚至可能遭遇新的“技术封锁或封杀”。在这样的背景下，研究并厘清新技术革命导致的科技创新范式变化，超前预见智能时代科技创新主导范式，可以确保其遵从科学的创新主导逻辑、走在正确的创新赛道上。特别是有利于中国的创新主体把握“新技术革命”机遇，在战略性新兴技术及产业培育上“下好先手棋”。同时，也有利于中国充分发挥社会主义制度优势和新兴大国优势，将系统化的组织性创新和多元化的个体性创新相融合，在全球科技创新竞争中占得先机，形成领先优势。

2019年9月，配合新一轮的国家中长期科技发展规划编制工作，科学技术部发布了《2021—2035年国家中长期科技发展规划重大问题研究目录》，面向社会公开征集研究主体，笔者投标并成功中标“面向2035年全球科技创新范式变革研究”。在该项研究中，笔者带领课题组系统总结了自第一次科技及产业革命以来的科技创新范式发展演化，重点揭示了信息时代科技创新范式的主要特征；同时，从历史演化规律中预见了智能时代科技创新范式的发展趋势和方向，提出了数据驱动创新、开源“众创”、集成一体化等新模式将主导未来科技创新发展的判断，为编撰本书奠定了坚实基础。2020年5月，同济大学部署了面向研究生的线上精品课程建设工作，笔者带领团队申报了“智能时代的科技创新”课程并得以通过，使得团队有机会对本书内容做出系统性梳理。

本书的基本目标是: 基于新技术革命及人类社会即将进入智能时代的背景，前瞻性地揭示科技创新逻辑及范式可能发生的革命性变化；精练梳理智能时代前沿科技创新的主要赛道；系统阐释智能时代科技创新的理论和方法；全面提升读者，乃至全社会对新时代科技创新规律的认知水平和对科技创新实践的管理能力。该书面向从事科技创新实践和管理的所有人员，包括高等学校的研究生，政府和企业科技管理、战略规划人员，以及科技创新创业、战略管理等学科的研究人员。

该书共7章，主要研究内容如下。

第1章，认识科技创新的逻辑构架——新科技革命及科技创新范式。本章指出了科技革命的主要对象。主要关注的不是科技创新的具体内容，而是科技创新的范式。重点介绍自现代科学革命产生后发生的技术及产业革命的历史，从历史演化中提炼和总结科学和技术、产业的周期性进化规律；从科技创新范式变革视角剖析演化规律，包括范式概念及构成要素等，剖析不同发展阶段的异同；阐释中国建设世界科技强国战略的重大意义，从技术扩散视角阐释康德拉季耶夫周期的形成及当前所处阶段。

第2章，洞悉科技创新的主导范式——不同时代科技创新范式演化。既然科技革命的主要对象是“科技创新的范式”，那么不同时代自然具有不同的科技创新主导范式。本章主要介绍工业时代、信息时代及当前科技创新范式的主要特征，阐明了如何做出合理的科技创新范式选择，以确保科技创新走在正确方向和“赛道”上；同时，前瞻性地提出智能时代可能出现的科技创新范式结构，重点阐释了3个新兴的科技创新主导范式。

第3章，中国科技创新的范式选择——把握新科技革命的历史机遇。中国作为世界上最大的发展中国家，其科技创新既有后发学习特点，又必须抢占新技术革命机遇。经过改革开放40多年的快速发展，大部分地区完成了工业化任务，整体上正处于从工业化向信息化、数字化或智能化迈进的过程中；从中微观层次考察，有些企业或产业已经走在世界前列，处于前沿引领地位，整体科技创新呈现“领跑、并跑、跟跑”局面，故中国科技创新范式结构相对多元和复杂。本章基于中国的科技创新的重大任务，分析论证了当前发展阶段适宜的科技创新范式结构，并就如何把握人工智能大模型等新技术革命机遇做出分析，提出了相应的对策建议。

第4章，抢占智能科技创新制高点——新兴前沿技术研发战略。新技术革命及创新范式变革蕴含着新机遇，特别是后发主体可以借助技术变革实现快速追赶或超越的机遇，科学制定占据世界科技创新前沿、布局新兴技术研发的战略。基于前沿新兴技术研发是技术发展前景、市场应用前景双重不确定下的探索行为，其中需要跨越“突破区”或“死亡之谷”的特点，本章介绍以捕捉机遇为目标的迭代探索性战略，阐述战略的核心内容及实施步骤，并结合华为公司在5G极化码技术方案上的创新过程，剖析了把握新兴技术前沿机遇的关键要素。

第5章，把握新兴技术产业化机遇——跨越技术创新达尔文之海。新兴技术是科技革命及前沿技术研发的成果，更是产业革命的重要源泉。科技创新要转化为价值或经济优势，必须快速实现产业化及扩散。然而，在基于科学的新兴技术发展演化的路途上，存在着 “达尔文之海”。本章重点介绍新兴技术成果转化的力量模型，特别是其中揭示的基于新兴技术成果的新兴产业衍生和进化路径；同时，结合锂电池等新兴技术成果转化或产业化案例，剖析新兴技术拓展为产业的过程机理，分析跨越“达尔文之海”的可行路径。

第6章，打造全球链接的创新生态——智能时代科技创新的组织管理。科技创新是个系统工程，智能时代的科技创新更为综合和复杂，而且会呈现出综合生态系统等许多新的特征。本章介绍了基于“全球链接”的创新生态系统的基本特征，在回顾创新生态系统的渊源及分析其演化脉络的基础上，给出了全球链接的创新生态系统的合理定义依据、基本构成和功能结构，分析了不同类型创新生态系统的构建特征及方法，系统阐释了主观构建和遵从客观规律演化之间的辩证关系；同时，给出了如何构建全球链接的创新生态系统的对策建议。

第7章，构建与时俱进的持续创新能力——以能力赢得全球科技竞争主动权。不论是辨析和把握智能时代的科技创新主导范式，还是捕捉人工智能等新技术革命机遇，都需要建立与时俱进的创新能力。本章结合智能时代主导科技创新范式和逻辑，特别是数据驱动创新、先发优势、赢者通吃等特点，以企业为主要对象，探讨了智能时代科技创新能力的基本构成、能力生成规律及迭代提升策略，并就宏观政策支持提出建议。

本书由张玉臣提出大纲并主笔撰写，薄智泉参与了大纲讨论，徐亭承担了本书出版联系等事宜。中国科学院院士、南京大学教授都有为先生，中国科技发展基金会理事长、中国科协书记处原书记、清华控股有限公司原董事长宋军先生欣然为本书作序。我的研究生廖凯成、仪静雯、谭礼、张静怡等参与了初稿整理。书中参考了不少学者的文献，在此对这些学者一并表示感谢。

张玉臣

2025年8月于上海