錢學森思想和第四次產業革命的發展

◎清華大學經管學院教授、清華大學中國企業成長與經濟安全研究中心主任 雷家骕

早在信息革命孕育的萌芽階段，杰出的科學家和思想家錢學森就以宏大的歷史視野，高度總結了科學技術發展及其對社會發展的重大推動作用，將社會發展的規律概括為：“科學革命在先，然后導致技術革命，最后出現產業革命”，產業革命引起社會形態的飛躍。錢學森關于三種革命之間的相互聯系和相互作用及其對社會發展影響的論述，豐富了馬克思“科學技術是推動社會發展的革命力量”的觀點。錢學森在數十年前的真知灼見，仍舊閃耀著真理光輝，在新的歷史時期，仍舊煥發出勃勃生機和強大生命力。作為中國“兩彈一星”元勛，他在航天事業上取得的偉大成就，是中華民族偉大復興歷程中的一座豐碑，他一生所追求的系統工程與總體設計部思想更是推進了人類的科學技術發展。

當前，第四次產業革命正在全球蓬勃發展，諸多硬科技在第四次產業革命中強勁興起，中國已成為這場產業革命特別是硬科技發展重要的推動力量。錢學森在科技發展、產業革命、國家治理等領域提出了重要理論，他的系統科學思想是中國硬科技發展重要的方法論。我們要以錢學森科技發展思想引導中國硬科技發展的道路，加快推進中國硬科技發展進程。

清華大學經管學院教授、清華大學中國企業成長與經濟安全研究中心主任雷家骕

一、第四次產業革命正蓬勃發展

第四次產業革命已經在全球展開，錢老的思想對這場革命的發生以及這場革命當中硬科技的發展具有重要的指導意義。

回顧前三次產業革命，可以看到在第四次產業革命到來之際，能源、控制技術、科技活動方式及生產方式發生了重大的變化。出現了新的能源序列，比如光能、風能、核能、氫能等的進一步使用，這些新能源將在2025年左右勝任“彌補傳統能源供給缺口”的使命；控制技術正由機電控制技術轉變為更多使用計算機及網絡控制；科技活動方式則出現了虛擬科技組織、產業技術聯盟、跨國研發網絡、基于科學的企業等；生產方式也發生了重大變化，并已形成兩輪新的創新波。

在人類歷史上，曾發生過四次創新波。與此同時，生產方式也發生了重大變化，大批量生產、流水線生產、機械化生產等生產方式在不斷更新迭代，智能化生產、敏捷制造越來越多。這些變化使得生產力獲得了大的發展，各國經濟也獲得了大的發展，相應的市場結構也發生了大的變化，發達國家和新興國家企業的市場疆域全球化，同時形成了網絡群體、虛擬社區等不少新型社會關系，組織治理方式也在趨向扁平化。這些變化已經劇烈地發生了，意味著第四次產業革命已經在大踏步地行進當中。中國是第四次產業革命重要的推動力量，我們的經濟、社會也在不斷飛速發展。

二、硬科技在第四次產業革命中強勁興起

討論硬科技發展需要看兩個維度、一個維度是主要國家關注的硬科技重點領域，另一個維度則是硬科技領域的創新創業投資。從主要國家關注的硬科技重點領域這個維度來看，中國、美國、德國、日本是第四次產業革命當中重要的推動力量，而我們尤其要關注美國在做什么，不然就可能在未來硬科技競爭中落后。

在美國公布的一份長達35頁的《2016-2045年新興科技趨勢報告》中，明確提出了20項最值得關注的科技發展趨勢。這些科技發展趨勢包括：物聯網、機器人和智能化系統、智能手機與云端計算、智慧城市、量子計算、虛擬現實和增強現實（AR/VR）、數據分析、人類增強、網絡安全、先進數碼設備、先進材料、太空科技、合成生物科技、增材制造、醫學、能源、新型武器、食物與淡水科技、對抗全球氣候變化。其中，以下這幾個領域我們要高度關注。如：美國在量子計算領域已經處在絕對的、領先的地位。使用一臺量子計算機就可以破解世界上所有的加密方式，在這樣的情況下，計算機的信息安全、網絡安全如何保證？還有人類增強這個科技概念，在我們的科技文獻里鮮有見到。此外，新型武器這一領域也是值得我們高度關注的。2018年1月，美國發表了《2018美國國防戰略報告》，其中美國特別提到了兩個大國：俄羅斯和中國。報告特別提到中國在軍事技術興起和地緣利益方面挑戰美國，并把中國界定為長期戰略競爭者，美國對中國這么一個判斷、定位，是我們需要高度關注的。所以美國發展新型武器，我們也需要做出應對。第四次產業革命是全世界發達國家和新興國家的革命，在這場革命當中中國需要隨時關注美國在科技方面在做什么。

進一步而言，我們要關注錢投在了什么地方？

全球主要國家首先投資的是新材料。自2017年以來，已有近10億美元的風投資金注入到新材料領域的創業公司。納米技術、清潔技術和微電子技術都與該行業有著密切的聯系，而可持續材料（如可生物降解的包裝）、碳纖維和石墨烯都是創業公司關注的重點應用方向。

在納米技術領域，創業公司主要分布在三個領域：藥物發現/交付/生物技術集群、通用硬件和材料，以及電子元件/設備/儀器。由于納米技術與多個硬科技領域息息相關，隨著納米技術的持續發展，與納米技術相關的解決方案變得更加主流，這將在未來幾年刺激更多的風險資本進入該領域。

在微電子領域，2018年，全球投資于該領域的風投資金達到創紀錄的5.22億美元。從旨在促進高帶寬應用的無晶圓廠半導體陣列，到專門用于機器學習的處理器，以及電磁干擾屏蔽、電子紡織品，以應用為重點的微電子技術的多樣性不斷擴大是該領域的一個明確主題。特別是在近年來，開發一種超越硅的全新半導體材料正在成為創業公司的一項關鍵挑戰和關注焦點。

在量子計算領域，自2015年以來，該領域風險投資活動的增長非常顯著。在2018年完成20起投資后，這一趨勢在2019年得以持續。在過去幾年中，獲投資最多的是加拿大老牌創業公司D-Wave Systems，累計融資達到1.63億美元，而其他大多數公司都是在過去兩年獲得的融資。與過去兩年相比，2019年量子計算投資仍然保持了一個比較強勁的增長趨勢。隨著相關主要參與者的技術達到部署階段，流入相關應用領域的資金將隨之增加。

在人工智能和機器學習領域，近幾年的投資活動一直保持著高速增長。在2018年投資額達到峰值后，2019年前三季度的投資額已經超過2018年全年。大量初創公司和成熟的企業都在開發人工智能和機器學習的定制應用?？紤]到應用的動態性和經濟性，交通、物流和醫療應用很可能將繼續主導人工智能和機器學習的應用領域；與此同時，重復性任務和業務流程自動化等領域的人工智能應用也值得關注。

3D打印領域的風險投資經歷了2014-2015年間的投資激增后，在過去兩年中該領域風投數量有所下降，但2018年重新趨于活躍。該領域融資最多的3D打印公司Carbon、Desktop Metal和FormLabs都在進入現有制造和供應鏈的最前沿，并著力開發更高效的新制造工藝。其中，Carbon采用了一種將數碼光投影與可編程液態樹脂相結合的新工藝來生產零部件。目前該公司已經獲得近7億美元融資。3D打印正在逐步拓展到消費和醫療產品等領域。

伴隨著3D打印和新材料技術的發展，先進制造業正在將這兩個領域的進步和創新統一起來。據Grand View Research預測，到2025年，全球智能制造市場規模將達到3952億美元。更多純粹以先進制造業為重點的創業公司正在獲得風險資本的關注和資金支持。增材制造公司Fast Radius和工業外骨骼開發商Suitx是這些公司的典型代表。前者將3D打印、金屬打印、機械加工和外部生產合作伙伴統一起來按需提供零部件生產與服務，后者則為工人打造外骨骼。

機器人與無人機領域的風投活動持續增長。2019年前三季度風險投資額已經超過2018年全年。機器人與無人機已經從其他領域的進步中獲益。更強大的、聚焦特定應用的計算能力，加上硬件平臺的快速迭代，推動了民用行業開始使用無人機，并有助于將機器人技術擴散到從芯片設計，到通用零件，再到燃料電池多個行業。機器人和無人機一開始就比其他硬科技更迅速地實現了在各行業的擴展應用。

過去幾年，自動駕駛領域的投資數量和投資額都在快速增長。2018年投資額近65億美元，均創下新高。該領域內有10家公司都已經獲得10億美元或以上的融資。在吸引巨額資金方面，很難有哪個硬科技領域能夠與自動駕駛汽車相比。幾乎所有的自動駕駛汽車制造商都在推動該產業向可再生能源轉變，而圍繞自動駕駛汽車的更廣泛的生態系統（如新穎的部件、實現真正自動駕駛所需的軟件）正在開始形成。

2017年以來，航天技術領域的投資活動一直強勁，投資總額已接近50億美元。2019年前三季度投資額超過15億美元。隨著下一波圍繞支持空間技術基礎設施的創新浪潮的展開，未來流入該領域的資金將持續增長。從細分市場看，火箭技術公司往往占據了最大的單筆融資；新型衛星技術創業公司正在受到越來越多的風險資本關注，也成為過去十年間空間技術投資激增的主要受益者。

清潔技術領域的投資不斷增長，2017年以來該領域投資已接近40億美元。資本激增主要在三個領域：電動汽車生態系統（如電池創新）、太陽能及其他替代能源的技術進步和安裝，以及全面的能源管理和儲存。

2018年，農業科技領域投資額達到9.05億美元，達到近年來新高。從替代蛋白質到農業機器人，從作物圖像到雜交育種技術，各個細分領域都獲得了前所未有的資本關注，并實現了快速發展。如Beyond Meat已經成為全球第一家上市的人造肉公司；而在巨頭林立的農業生物技術領域，Indigo Agriculture等公司已獲得數億美元融資，并正在通過多種方式挑戰農業生物技術的傳統開發與運營模式。

生命科學吸引的資金量在硬科技各領域中遙遙領先。2018年該領域投資額達到創紀錄的193億美元，2019年也將是持續增長的一年?？傮w而言，生命科學仍然以藥物和生物技術的開發為主。從過去兩年的資金投入流向來看，主要的細分領域包括以腫瘤為重點的免疫療法，基因組學和相關的治療技術，而這些領域可能仍然是公司和投資者在未來持續關注的關鍵領域。

發達國家在投資哪些領域，對于我們自己來講我們的錢應該投在什么地方？我們是不是應該更多投資于硬科技，是不是應該更多投資于硬科技的創新和創業，這是一個我們大家亟待關注的問題。

三、錢學森科技發展思想對硬科技發展的指導意義

中國要發展硬科技，西安要發展硬科技，怎么把硬科技發展得更好一點，我認為錢老的科技發展思想對我們有重大的啟發意義。

錢老強調要探索創新，要服務于國家，而且錢老既是這方面的探索者，又是實踐者。錢老的科技發展思想從總體上強調系統論，強調處理復雜問題時，一定要從整體上加以把握，統籌考慮各方面因素，以實現整體最優。錢老關注應用，他提出技術科學是改造世界的學問，應當在基礎科學與工程技術之間架起橋梁。以往我們對基礎科學、應用科學是不是足夠重視呢？我們基礎研究投入的比重低，應用科學研究投入的比重更低。這不符合錢老的科技發展思想。錢老強調科學技術的發展要講究綜合集成，特別強調發展要有科學精神。錢老強調要始終站在世界科技發展前沿來思考中國科技發展的重大問題，要跨學科、跨領域、跨層次地開展集成創新；特別強調科技創新最重要的是要服務于為人類創造幸福生活。錢老這樣一些關于科技發展的重要思想，在我們以往的科技發展實踐當中是不是得到了很好的貫徹，我想也是需要反思的。

在第四次產業革命中諸多研發和成果應用，都需要實踐錢老的科學發展思想，只有這樣，我們的事才能真正做得比現在更好一些。

發展硬科技要踏踏實實實踐錢老的科技發展思想，基本宗旨就是要破除瓶頸技術，解決中國發展硬科技的難題。這是十分值得注意、需要強調的。在進一步發展硬科技的過程當中，錢老已經把路給我們探得很清楚了，我們不需要再去走彎路了，錢老怎么說我們就怎么做，事就能做好。好的思想，偉大的戰略，需要我們去踐行，否則就會壞事。

對于未來硬科技的發展，創新再創新、實踐再實踐應該是一個基本的立足點，充分領會錢老的科技發展思想，把他的思想搞明白，照著他的思想去做，推進我們具體的工作，我們的事就能做得越來越好，否則必然會走彎路。

四、以錢學森科技發展思想引導中國硬科技發展道路

錢老創建并主導發展的中國航天，由早先的研究院到后來的部委，再到現在的兩大集團，本質上是一種基于科學的企業。改革開放以來，中國的創新，經過了1978年到1988年學習引進國外東西，來彌補自己的短板；從1988年到1998年，我們基本上是在對從國外引進的東西的模仿和提升，1998年到2008年，我們一方面通過集成組合來實現自主創新，另一方面對國外比較有價值的創新在中國情境下改進、放大，讓它產生更好的價值；2008年到2018年我們自主迭代提升；2018年之后，中國的技術創新進入到了探索式突破階段，在這個階段有一個很重要的特征——我們進入了無人區，進入無人區要把事做好就需要有基礎研究和應用科學研究，我們的基礎科學和應用科學研究對今天進行科學探索支撐是不夠的。

基礎研究和應用科學研究的支撐不夠，又要把事情做好，怎么辦呢？還是應向錢老學習，學習錢老發展航天科技工業的思想和經驗，大力發展像中國航天那樣的基于科學的企業。為什么叫基于科學的企業呢？因為它的創業團隊多數來自大學或者研究機構的科學家，基于科學的企業發展的知識基礎和一般企業發展的知識基礎有很大的差別，一般的高新企業發展的知識基礎是成熟的科學，通過成熟的科學去開發技術，對技術進行改良，推出一代一代的產品。而基于科學的企業每推出一代新產品都需要基礎研究和應用科學研究的支撐，推動著“發展中的科學”的探索和技術實踐，并在科學與技術之間搭建了無縫銜接的橋梁。

基于科學的企業的研發和轉化機制，首先需要有利于創新創業的法人治理結構，有利于政府早期的支持和其專利技術在一定范圍可以取得收益的轉讓。在研發階段，一般需要科學家主導；在工程化階段，往往是市場需求拉動的科學研究和技術開發，需要科學家的積極參與；在商業化階段，需要通過進一步的科學研究推動發展，另外需要建立跨專業的合作團隊，需要跟大學研究機構建立互利機制。

基于科學的企業的產品從研發到商業化的周期更長，不確定性高，失敗風險大，創始科學家至關重要，需要具備多元能力。早期的資金投入靠外部，早期的人員靠內部，要與大學/院所緊密合作。以上這些基于科學的企業的研發與轉化機制的特點，是我們未來在推動硬科技的發展中需要特別關注的。

五、以錢學森系統科學思想引導中國硬科技發展進程

要加快硬科技在中國的發展，需要從基礎研究、應用研究、大科技裝置建設、工程設計和商業開發系統集成四個方面綜合發力。錢老作為杰出的科學家，給我們指明了很多方向和道路，我們要有“基礎研究引領創新、科技創新引領發展”的思路，如果沒有這樣一個思路，我們的科技創新就可能成為無源之水，就可能很難持續。當前，中國的創新到了探索性突破階段，一定要強調通過基礎研究來引領科技創新，通過科技創新來引領我們的經濟發展。

另一個問題也是需要我們關注的。中國作為一個發展中國家，要實現第四次工業革命有效推進和最終完成，面臨著跟發達國家不同的、更多的問題，我們想把事情做得更好就要直面以下問題。一是需要關注在第四次產業革命當中給中國帶來了哪些機遇。二是需要關注美國對中國由過去合作競爭轉向競爭抑制這么一種實際情況。三是中國可能會遇到工業化中期所帶來的一系列問題。四是發展硬科技，基礎元器件、基礎材料等短板必須盡快補齊。

第四次產業革命大約在2030年前后，會在發達國家，特別是美國、英國、日本、德國這樣一些國家率先完成。中國作為第四次產業革命當中最為重要的推動力量之一，我們怎么爭取跟這些國家同步實現第四次產業革命的完成，還有許多困難需要思考、需要解決。

要回答這樣一些問題，要解決好這樣一些事情，協同建設四個文明是必須的：科技文明、商業文明、社會文明和政治文明。沒有商業文明，我們科技成果的使用價值就會大打折扣；沒有社會文明，我們的科技創新生態系統就會發生問題；沒有政治文明，我們的科技發展、科技應用就得不到政治上的保證。協同建設四個文明，既可為硬科技發展創造更好的生態環境，也將使我們在第四次產業革命中不輸列強！一個國家要強盛需要全體人民共同努力，我們怎么把各個層面的人都聚集在共同的目標之下，需要思考的問題比較多，我們期待著中國未來更好的發展。