郭京京 眭紀剛 馬雙

摘? ?要:在國際競爭格局調整的時代背景下,大力發展未來產業成為把握創新主動權、培育全球競爭新
優勢的必然選擇。本文分析了我國發展未來產業面臨的形勢,基于產業創新體系理論探討了未來產業創 新體系的內涵與特征,結合我國未來產業發展的現狀與面臨的挑戰,提出了加快我國未來產業發展和構 建未來產業創新體系的政策建議。
關鍵詞:未來產業;產業創新體系;創新生態
當今世界正經歷百年未有之大變局,新一輪 科技革命和產業變革深入發展,國際力量對比深 刻調整,未來科技和產業將在很大程度上影響國 家發展格局。因此,世界主要國家紛紛加快布局 未來產業,圍繞未來產業的競爭日趨激烈。對中 國而言,大力發展未來產業已經成為把握創新主 動權、培育全球競爭新優勢的必然選擇。
一、我國發展未來產業面臨的形勢
未來產業的前瞻布局關系到我國中長期競爭
力和國家安全。對此,需深刻研判我國發展未來 產業面臨的形勢,立足于我國產業創新發展現狀, 力爭在全球產業格局深刻變革中贏得主動權。
(一)新科技革命和產業變革為未來產業發展提供動力
以量子信息、人工智能、先進無線、先進制 造和生物技術為代表的新一輪科技革命正在興起, 不斷加速學科交叉融合、引領新一輪產業變革, 為未來產業發展提供動力,加速經濟社會發展方式轉變。縱觀全球歷史,不乏把握前沿技術發展 先機成就一個國家、甚至改變世界的典型案例。英 國、德國、美國、日本分別抓住幾次科技革命和產 業革命機遇,大力發展紡織、鐵路、化工、電氣、 汽車、半導體等產業,成為全球科技強國與工業強 國 [1]。當前,新一輪科技革命正催化產業發展范式 變革,助力新產業部門和新型業態的培育壯大,為 未來產業的培育和發展帶來了契機。例如,人工智 能技術正在呈現指數級迭代發展新趨勢,推動部分技術與產品研發周期快速縮短,催生未來產業新發展方向。生物技術的重大突破,將徹底改變癌癥、傳染病、阿爾茨海默病等疾病的預防和治療 [3],推 動未來生物產業的革命性發展。
(二)主要發達國家和地區著力推進未來產業規劃與布局
新科技革命和產業變革正在重塑全球競爭格 局,主要國家和地區都意識到未來產業在國際競爭 中的重要作用,紛紛加強戰略部署和規劃。美國發 布的《美國將主導未來產業》(2019 年發布)①、《關
于加強美國未來產業領導地位的建議》(2020 年 發布)①、《未來產業研究院:美國科學與技術 領導力的新模式》(2021 年發布)②、《未來產業 法案》(2021 年生效)③ 等系列措施,形成美國 強化未來產業領導地位的總體戰略。《歐洲產業 的未來》(2017 年發布)④、《促進繁榮的未來技 術》(2019 年發布)⑤、《加強面向未來歐盟產業 戰略價值鏈報告》(2019 年發布)⑥、《歐洲新工 業戰略》(2020 年發布,并于 2021 年更新)⑦ 等 戰略,顯示了歐盟提升歐洲全球工業領導地位的 系統布局。日本發布的《第五期科學技術基本計 劃(2016-2020)》(2016 年發布)⑧、《未來投資 戰略 2018—邁向社會 5.0 和數據驅動型社會的變 革》(2018 年發布)⑨、《第六期科技創新基本計 劃》(2021 年發布)⑩等戰略規劃,描繪了日本未 來產業發展的藍圖。因此,我國亟待加快未來產 業發展,在全球競爭格局中占據有利位置。
(三)發展未來產業是以創新引領高質量發展
的必然選擇
當前,我國經濟由高速增長階段轉向創新驅 動高質量發展階段,部分先進產業發展邁入了“無 人區”,加強前瞻部署和發展未來產業,不僅關乎
我國在國際競爭格局中的地位,而且關系到我國 第二個百年奮斗目標的實現。一方面,我國當前 正處于工業化向后工業化轉變階段,圍繞國家發 展的重大需求,以未來產業為引領,探索適合經 濟高質量發展的體制機制、破除創新要素壁壘, 有利于深入實施國家創新驅動發展戰略和推進供 給側結構性改革。另一方面,可持續發展已經成 為經濟社會發展的主要趨勢,《國家創新驅動發展 戰略綱要》提出“推動能源應用向清潔、低碳轉 型”,而且我國進一步明確提出“碳達峰、碳中和” 目標,明確了未來產業發展的新要求。未來產業 將綜合利用新興技術、先進材料和先進制造(如 增材制造、自動化和機器人、人工智能和機器學 習),推動經濟可持續發展。
二、未來產業創新體系的內涵與特征
雖然未來產業有著巨大的潛在優勢和廣闊的 市場前景,但由于未來產業仍處于技術向產業的 過渡階段,支撐產業發展的新興技術對外界環境 極為敏感,離不開制度保障與政策扶持,需要一 個特殊的產業創新體系促進未來產業創新發展。
(一)產業創新體系的理論基礎
產業創新體系概念在很大程度上源自于演化 經濟學的思想。因為在主流經濟學看來,產業創新 體系是不存在的,甚至不知“產業政策”為何物, 認為產業就是“典型性企業”加總,因此在主流經 濟學中根本沒有產業創新的位置。演化經濟學從 “經濟發展具有產業特定性”原理出發,認為產業 政策與產業創新體系對企業、產業乃至國家發展具 有重大作用,尤其是新興產業具有更大的創新窗口 和戰略性 [4]。相較于新古典主義的靜態均衡,演化 經濟理論更加強調動態、開放和系統地研究組織演 化和技術變遷,Nelson 和 Winter(1982)[5]??認為企 業正是通過不斷的學習、搜尋和選擇才實現了技術 的創新,進而推動組織的演化。
產業創新體系理論研究源于 Freeman(1987)[6]?提出的國家創新體系概念;Porter(1990)[7] 將產 業基礎納入創新體系,體現了產業創新體系的 思想;Carlson 的技術系統理論為產業創新體系理 論的建立奠定了堅實的基礎。隨后,Breschi 和 Malerba(1997)[8]?在前期理論的基礎上,正式提 出了產業創新體系的概念,認為產業創新體系是 由特定產業中參與產品開發和生產以及技術研發 和使用的企業構成的系統(或群體)。但是該概念
僅考慮到了企業的作用,對參與產業創新的其他 組織如高校、科研院所和金融機構等并未提及 [9]。 Malerba(2002)[10]? ?在此基礎上,進一步完善了產 業創新體系的定義、構成要素和分析框架等,并指 出產業創新體系主要包括企業、其他參與者(如大 學、政府部門、消費者等)、網絡、需求、知識和 技術基礎、制度、系統運行進程與協同演進等7個 基本要素,可以從知識和技術基礎、行為主體及其 網絡、以及產業制度環境3個簡化維度進行研究。 在該體系中,知識和技術是創新的基礎,而行為主 體網絡和制度等要素則主要是通過強化創新網絡交 互、知識和技術流動促進產業創新。其他學者也從 產業創新體系的構成、影響因素、治理結構等角度 進行了廣泛的研究 [11-12]。相對于傳統產業經濟研究, 產業創新體系的組成要素和研究范圍更寬泛,不僅 關注企業行為和市場活動,而且強調非企業行為者 和非市場力量的交互作用。產業創新體系理論通常 適用于分析創新活躍、動態性高、涉及部門眾多、 關系網絡復雜的產業 [13]。
然而,由于產業異質性、文化根植性及發展 階段差異性等因素影響,基于創新基礎較好的發 達國家和成熟產業情景開展的產業創新體系研究, 對處于不同發展階段和具有不同發展基礎的產業
創新實踐仍有一定的距離 [14]。因此,非常有必要 結合我國未來產業發展面臨的形勢與問題,研究 未來產業創新體系的特征,揭示產業創新體系研 究與社會發展實踐之間的關系,為未來產業發展 提供合理可行的政策建議。
(二)未來產業創新體系的內涵
未來產業創新體系也屬于一種產業創新體系, 是直接影響未來產業培育和發展的各種要素的集 合,包括知識和技術、制度和政策、文化和組織 等要素構成的復雜系統。未來產業創新體系的核 心主要包括以下幾方面。
1. 創新主體。產業創新體系中的主體包括企
業、高校、科研機構、政府機構等,各個主體具 有不同的學習過程、行為、能力和結構。對一般 產業來說,企業是產業技術創新最重要的主體, 是創新投入和產出的受益者,是整個產業創新體 系的核心。但對于未來產業而言,由于產業技術 還處于生命周期的起步期,遠未達到成熟應用的 地步,很多企業處于觀望階段。因此高校和科研 院所在未來產業的基礎研究和技術開發中發揮著 重要作用。未來產業創新體系的形成依賴于各創 新主體所形成的網絡關系。
2. 制度環境。未來產業中的市場主體還未成
熟,產業發展存在市場失靈,因此未來產業發展 離不開制度環境的支持,并且在不同的發展時期 需要不同的政策支持,如政府的研發資金支持、 投融資制度、知識產權保護制度、收益分配制度 等。如果沒有相關制度規范創新主體之間的行為, 主體之間的合作交流就會受到影響。只有建立法 律制度和行為規范才能降低主體之間的交流障礙, 促進創新主體間的交流合作 [15]。未來產業創新體 系運行過程中需要創新主體不斷地適應制度環境, 構建起良好的創新機制。
3. 創新生態。創新生態是未來產業創新發展
的外部條件,主要是為產業創新體系中各組成部 分的正常運行提供必要的物質、精神及制度保障, 既包括社會制度、法律體系、文化習俗、社會網 絡、營商環境、創業氛圍等軟性因素,也包括基 礎設施、金融資本、人力資源、技術與經濟存量
等硬性因素。這些因素會直接或間接影響創新活 動的進行,對創新主體功能發揮至關重要 [16]。未 來產業創新生態的建設和完善,不是單靠市場或 單靠政府就能實現的,而是取決于市場機制、市 場精神基礎上的政府的能動作用,市場與政府之 間需要形成互補。
(三)未來產業創新體系的特征
產業創新體系的一個重要功能是解決產業中 知識、技術、人才等創新要素的合理流動問題。 未來產業創新體系既有產業創新體系的一般特征, 又體現了未來產業的特殊性。
1. 創新性特征。產業的發展離不開科學技術
的支撐,科學技術通過對工具的改進,延伸了人 類的智力和體力,擴大了人類的生產活動空間, 使更多的物質、能量進入到生產系統,提升產業 發展空間和產品種類。歷史經驗表明,新興產業 的發展無不依賴于技術創新的驅動、擴散與產業 化。因此,Malerba(2002)[10] ?將知識和技術看作 是產業創新體系的核心驅動要素,對未來產業而 言尤其如此。支撐和驅動未來產業發展的核心技 術屬于具有突破性和顛覆性的前沿技術,這是未 來產業區別于其他產業的核心特征。因此未來產 業創新體系應對科學技術給予充分的關注,并預 測其應用前景,推動產業不斷發展。
2. 網絡性特征。創新網絡是產業不同創新參
與者的協同群體,它們通過相互交流和學習,共 同參與產業技術和新產品的開發、生產和銷售全過 程。一個密集的網絡通常能夠在成員之間建立某種 信任,降低組織學習成本。在探索新知識的過程中, 新知識基礎需要廣泛聯系網絡中的人員、組織等, 有助于保持組織和技術的多樣性。未來產業創新體 系是同一產業或者相關產業領域企業、高校、科研 機構、政府等主體之間的合作關系,不同主體之間 形成一個密切合作的網絡。這個網絡是一種介于市 場和企業內部等級制度之間的一種產業組織形式, 它比企業內部組織形式靈活,又比市場組織形式穩 定,有利于應對技術創新的不確定性 [17]。
3. 開放性特征。由于未來產業技術的復雜性,
未來產業的創新不能依靠單個主體。企業要保持
創新和競爭力,就要突破現有的學習機制,與 其他創新主體建立穩定、長期的合作關系。那 些具有不同知識基礎的外部參與者能夠提出補 充性或啟發性方法,突破現存知識基礎的限制。 產業創新體系能有效降低創新活動中市場和技 術的風險,克服復雜技術創新過程中單個企業 創新能力的局限。因此,未來產業創新體系必 須是開放的組織形式,才能更好地適應外部環 境的變化,更好地組織成員共同學習,更好地 搜尋外界的信息資源,增加組織的知識存量, 不斷促進產業技術創新。
4. 動態性特征。由于未來產業處于產業生命
周期的孕育期,特別是在科技革命背景下,技 術和產業發展充滿高度的不確定性,創新主體 之間、主體與環境之間會發生協同演化,導致 未來產業創新體系會隨技術進步而動態變化。 在產業發展的初始階段,不同創新主體沒有清 晰的選擇標準,成員之間的關系比較松散。隨 著技術的發展,新的成員不斷進入,參與者群 體不斷擴大,目標更加明確,成員之間形成新 的網絡關系 [18]。在此過程中,一些曾經被認為 具有產業化前景的前沿技術可能被市場證明沒 有經濟價值,從而退出未來產業的行列;或者 是通過競爭不斷優化改進,功能得到更新,以 滿足系統新功能實現的需要。
5. 干預性特征。與新興產業和成熟產業相比,
未來產業在資源配置和市場競爭中處于弱勢地位, 但是在推動未來經濟社會變遷中起到關鍵性、支 撐性和引領性作用,因此未來產業的培育和發展 需要政府干預,引導社會資源向未來產業合理流 動。發達國家在未來產業的發展上,都制定和實 施了系列舉措,在研發投入、創新體制、優惠政 策、產業化、政府采購和投融資等方面都對未來 產業進行了扶持。例如美國在許多現有高科技產 業大規模商業化之前的很多年就開始提前布局: 針對無人駕駛技術,美國國防高級研究計劃局
(DARPA)早在 1983 年就開始實施“陸地自動巡 航”計劃;國立衛生研究院(NIH)數十年高額研 發資助生物技術等 [19]。
三、我國未來產業發展現狀與挑戰
鑒于未來產業的重要作用,我國對未來產業 的發展高度重視,“十四五”規劃提出,要著眼于 搶占未來產業發展先機,“謀劃布局一批未來產 業”“加速形成若干未來產業”,但是仍然存在一 些挑戰。
(一)我國未來產業發展現狀
第一,我國在未來產業前沿領域建立了一定 的創新基礎。未來產業是基于未來技術突破和場 景應用而培育的新興產業 [20],突破性技術和顛覆 性創新是未來產業發展的重要基礎。以量子信息 和氫能為例,在量子信息領域,我國相關科技項 目的布局和投入逐步增加,在科研團隊、專利數 量、知識產權布局和標準體系建設等方面建立了 較好的實踐基礎和發展條件。科技部和中科院通 過自然科學基金、國家重點研發計劃和戰略先導 專項等科技項目,支持量子信息基礎研究 [21]。我 國量子通信專利儲備位列世界前列,成為專利申 請受理最多的國家。據統計,全球 47% 的量子通 信技術專利申請來自中國,24% 來自美國,12% 來自日本 [22]。2016 年 8 月,我國完全自主研制的 世界上第一顆空間量子科學實驗衛星“墨子號” 發射升空,通過衛星和地面站之間的量子密鑰分 發,實現星地量子保密通信,為我國未來構建天地 一體化量子保密通信網絡提供可靠的技術支撐 [23]。 在氫能領域,制儲運等環節技術進步顯著,我國 堿性電解槽技術處于國際先進水平;質子交換膜電解槽技術實現了“從無到有”,單槽功率達到兆 瓦級 [24]。
第二,國家和地方政府加快未來產業布局。
2020 年 4 月以來,習近平總書記多次提到要“抓 緊布局”“培育發展”未來產業。《國民經濟和社 會發展第十四個五年規劃和 2035 年遠景目標綱 要》著重指出,“在類腦智能、量子信息、基因技 術、未來網絡、深海空天開發、氫能與儲能等前 沿科技和產業變革領域,組織實施未來產業孵化 與加速計劃,謀劃布局一批未來產業。”國家發改 委明確提出將重點在科教資源優勢突出、產業基礎雄厚的地區,布局一批未來產業技術研究院和 先導示范區,推動形成未來產業策源地 [25]。
未來產業也成為地方政府在“十四五”時期 重點布局的領域。多個省份的“十四五”規劃都 提出加快布局未來產業。例如,安徽提出“實施 ‘3+N未來產業培育工程,前瞻布局量子科技、 生物制造、先進核能等產業”;浙江提出“超前 布局發展第三代半導體、類腦芯片、柔性電子、 量子信息、物聯網等未來產業,加快建設未來產 業先導區”;山西提出“重點培育未來數字、未 來材料、未來能源、未來裝備、未來生活等 5 大 未來產業重點領域”。《長三角 G60 科創走廊建設 方案》提出,“加快培育布局量子信息、類腦芯片、 第三代半導體、基因編輯等一批未來產業”。
第三,我國未來產業進入產業化初期階段。
一方面,未來產業重大項目相繼落地。2017 年 8 月,由國家發改委牽頭組織的國家量子保密通信 “京滬干線”通過總技術驗收,該項目搭建了全 長 2000 余公里的量子保密通信骨干線路,完成了 金融、政務領域的遠程或同城數據災備系統、金 融機構數據采集系統等應用示范 [26]。2020 年,國 際頂級制氫儲能項目在寧夏開工,預計建成后合 計年產氫氣 1.6 億標方,每年可減少煤炭資源消耗 25.4 萬噸、減少二氧化碳排放約 44.5 萬噸 [27]。
2021 年 4 月,國家重大科技基礎設施“未來網絡 試驗設施”項目的重要組成部分——未來互聯網 試驗設施(簡稱 FITI)高性能主干網正式開通, 致力于對互聯網核心關鍵技術的探索和實踐 [28]。
另一方面,領先企業加速推進未來產業布局。以量子信息為例,在量子計算領域,阿里巴巴、騰訊、百度和華為等企業紛紛成立量子實驗室, 布局量子處理器硬件、量子計算云平臺、量子軟 件及應用開發等領域。在量子通信領域,三大運 營商積極推動量子通信的應用落地,不斷提升行 業安全標準。在量子測量領域,成都天奧從事時 間頻率產品的研發,中電科、航天科技、航天科 工和中船重工集團下屬的部分研究機構正逐步開 展相關研究 [21]。就氫能而言 , 我國已初步布局了 涵蓋制氫、儲運、加注、應用等環節的氫能產業鏈 [29]。領先企業積極開展氫能戰略合作,引領氫 能產業發展。例如,2019 年 10 月,陽光電源與中 科院大連物化所共同成立“PEM 電解制氫技術聯 合實驗室”,以大功率 PEM 電解制氫裝備的研發 為核心深入合作。2020 年,寶武集團與重塑科技 等民營企業開展氫能戰略合作 [23]。截至 2021 年 7月 1 日,中國已累計建成加氫站 165 座 [30]。當前我國氫氣產能約每年 4100 萬噸,產量約 3342 萬 噸,是世界第一產氫國 [31]。
(二)未來產業發展面臨的挑戰
第一,產業基礎能力有待提升。在未來產業 領域,我國核心技術、裝備、原材料與國際先進 水平尚存在差距。以量子信息和氫能為例,我國量 子計算領域的前沿研究、樣機研制和應用推廣與歐 美存在較大差距,阿里巴巴、華為、百度等企業在 軟硬件研發、生態建設等方面仍落后于全球先進水 平 [21]。就氫能而言,我國在氫能自主技術研發、裝 備制造、基礎設施建設等方面仍有待提升。國外針 對碳捕獲、利用與封存(CCUS)技術進行了新工 藝開發和廣泛的項目示范,積累了百萬噸級捕集利 用封存經驗,但我國在 CCUS 技術集成、海底封存 和工業應用方面仍較為落后,且 CCUS 大規模示范 項目整體規模遠低于發達國家 [31]。
第二,產業創新生態有待完善。未來產業尚處于發展初期,產業規模小,技術發展具有高度 不確定性。與成熟產業相比,未來產業的創新生 態體系尚不完善。一方面,未來產業的發展將產 生對原材料、零部件、生產設備、工業軟件等的大量需求,需要完整產業體系的系統支撐。另一方面,未來產業的基礎設施、技術標準、檢測認證和監管體系不健全,缺少統一戰略規劃和頂 層設計。以氫能產業為例,全國性的氫能發展戰 略規劃尚未出臺,作為重要基礎設施的加氫站建 站標準法規、政策體系均不健全 , 沒有明確歸屬 管理部門。
第三,未來產業發展缺乏人才基礎。創新人才是技術和產業發展的關鍵,對未來產業發展至 關重要,而我國基礎研究和應用研究人才比例較低,尤其缺少跨界型、復合型人才。2019 年,我 國 R&D 人員全時當量為 480.1 萬人年,其中基礎 研究和應用研究 R&D 人員全時當量分別為 39.2 萬人年和 61.5 萬人 年,占比分別僅為 8.17% 和12.81% ①。智能制造代表了先進制造與新一代信 息技術的深度融合,根據人力資源與社會保障部 數據分析,2025 年智能制造領域人才需求為 900萬人,人才缺口預計達 450 萬人②。因此,我國亟 需加強未來產業相關人才的培養。
四、加快構建我國未來產業創新體系
未來產業的培育和發展受到多種因素的影響, 加快構建我國未來產業創新體系,需要在頂層設 計、基礎研究、關鍵核心技術突破、創新創業生 態、人才培養等方面發力。
一是加強未來產業前瞻部署和研發支持。在類腦智能、量子信息、基因技術、未來網絡、深 海空天開發、氫能與儲能等前沿領域,研判產業 發展和技術演進趨勢,制定整體發展戰略規劃。 發揮高校和科研機構基礎研究優勢,加強國家科 技重大專項、國家重點研發計劃等國家科技計劃 對未來產業相關基礎研究的支持。設立未來產業 發展專項資金,引導企業增加基礎研究投入,推 動未來產業發展。
二是推進未來產業關鍵核心技術突破。聯合國家制造業創新中心、國家產業創新中心、國家 工程研究中心等產業創新平臺,布局建設國家未 來產業技術研究院,集聚產學研優勢力量,加強 前沿技術多路徑探索和交叉融合,突破一批對未 來產業發展具有全局性影響的關鍵共性技術,增 加顛覆性技術供給。
三是營造良好的創新創業生態。實施未來產業孵化與加速計劃,構建完整的創新孵化體系、 科技公共服務體系、知識產權保護體系、科技投 融資體系,催生新業態新模式。加快實施未來產業跨界融合示范工程,促進應用場景創新和新型 基礎設施建設,推動前沿技術迭代完善。
四是加強未來產業創新人才引進和培養。推進面向未來產業的教育體系建設,加快新興和基 礎學科布局,完善系統性教材內容設計,促進基 礎教育和高等教育的銜接。通過國家科技重大專 項和國家未來產業技術研究院培養創新人才與團 隊。建設未來產業專業人才培養和實訓基地,形 成產教融合、科教融合的人才培養體系。推進全 球高層次人才合作計劃,加強人才引進和培養。
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(作者郭京京為中國科學院科技戰略咨詢研究 院副研究員;眭紀剛為中國科學院科技戰略咨 詢研究院研究員、中科院大學公共政策與管理 學院崗位教授;馬雙為中國科學院科技戰略咨 詢研究院博士后。本文系國家社會科學基金重 大項 目〔編 號:18Z DA101〕、國家自然科學 基金面上項目〔編號:72074204〕、中科院科 技戰略咨詢研究院院長青年基金項目〔編號: Y8X1041Q01〕的階段性成果)