颠覆性技术定义特征分类及基本规律探析

+ 范国江　　中国卫通集团有限公司

颠覆性技术定义特征分类及基本规律探析

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在知识爆炸、信息爆炸、技术爆炸的21世纪，新科学理论、新生产工艺、新性能材料、新功能元器件、新施工方法不断涌现，计算机运算速度按摩尔定律迅速增长，微型计算机、互联网、第三方应用插件、大数据、云计算等网络化、智能化技术正迅速渗透到各行各业，导致各行业颠覆性创新层出不穷，颠覆性新产品层出不穷，跨行业竞争层出不穷；行业龙头企业可在一夜之间破产，新创企业能在数月期间成长，行业变化之迅速，令人目接不暇，业内企业稍有不慎没有跟上时代步伐、踏上节奏，就会出局，就会被无情淘汰。所以，各行各业很有必要就颠覆性技术做一些探索研究。本文就颠覆性技术的定义、特征、分类和基本规律做了一些探索分析。

一、颠覆性技术的定义

麦肯锡全球研究院对颠覆性技术衡量标准的定义是——能使本行业产品价格和产品性能出现极大变化，对行业和企业产生广泛影响，对社会经济产生重大影响力，有潜力极大地改变人类生活现状。

通过分类分析40个重要行业历次颠覆性技术及其颠覆功用和所包含的基础性颠覆技术，归纳出颠覆性技术的定义如下：

颠覆性技术是指用全新的而非传统的科学原理、产品设计、核心部件、生产材料、加工工艺或施工方式来生产消费型产品或生产性设备的创新性技术。用这种创新性技术生产出来的产品或设备的性能或功能，将全面超越之前相同功能的产品，并且很快就完全替代或大部分替代了旧产品。一个颠覆性技术出现后，一个或多个相关行业将会发生翻天覆地的变化，社会生产结构也会出现相应的变化，人们的生活也会发生较大或者重大的变化。近代史上最典型的颠覆性技术有：蒸汽机技术、电力技术、计算机技术、互联网技术等。

二、颠覆性技术的特征

（1）替代性

一旦某个行业出现颠覆性技术或其他基础产业出现的颠覆性技术渗透到本行业，本行业目前的产品将逐步被使用新技术生产的产品完全或大部分替代。例如数码相机替代了胶卷相机，智能手机又部分替代了数码相机。

（2）破坏性

颠覆性技术的出现和应用，将极大地改变了本行业中龙头企业的地位，一部分创新型中小企业异军突起，一部分没有及时采用颠覆性技术的行业龙头企业惨遭淘汰。例如胶卷相机巨头柯达公司已经破产，第一代手机生产商大佬摩托罗拉公司和第二代手机生产商老大诺基亚公司都已经被赶出前六甲。

（3）跨界性

一个行业出现的颠覆性技术不仅仅限于颠覆本行业的产品和企业，而且还会颠覆其他行业的产品和企业。例如互联网电商销售已经取代传统商场成为零售业的主要渠道。又如电池行业的颠覆性新技术将会颠覆传统汽车行业，续航里程超过200公里的纯电动汽车将会逐步替代传统燃油汽车。

（4）根本性

颠覆性技术对传统产品的变革，绝不是性能数量上的提升，而是根本性的改变，包括其使用的科学原理、核心部件、生产材料、加工工艺、运行方式等诸方面都会不同。换句话说，这种技术创新是根本性的。例如喷气式飞机技术之于螺旋桨飞机技术，液晶电视技术之于显像管电视技术。

（5）必然性

颠覆性技术的发生是必然的，每个行业都是如此，因为科学技术的发展是无止境的、不断向前发展的。你选择等待它（像诺基亚公司），也可以选择封锁它（像柯达公司），还可以选择追求它（像华为公司），但结果会大不相同。这个道理每个人都明白，但就是很难做到，于是，根多人和企业成为温水中的青蛙。

（6）基础性

一个行业可以应用一种颠覆性技术或多种颠覆性技术来创造新的颠覆性产品。其中有一丝颠覆性技术是基础性技术、通用性技术，很多行业都可以应用它。例如超大规模集成电路技术、计算机技术（含软件技术）、数字通信和移动通信技术、互联网技术、数控精密加工技术、激光技术、合金材料技术、纳米技术等。

（7）综合性

多数行业出现的颠覆性产品都需要凭借多种颠覆性技术来实现，即综合使用一些新出现的颠覆性基础技术。如高铁技术综合应用了特种钢铁技术、抗震桥隧道技术、弓网供电与变压变流技术、高速转向架技术、轮轨减磨减振减噪降激扰防共振防脱轨技术、移动通信技术和计算机控制技术。

（8）细微性

现代的科学研究已经深入到材料、元件和生物体的微观结构层面。例如生物学和医学研究已经不再是细胞层面，而是到基因层面；集成电路制造和碳纤维制造也不再是微米层面，而是纳米层面。

（9） 工业自动化和智能化

自18世纪中叶以来，人类历史上先后发生了三次工业革命，机械工业革命、电气工业革命、信息化工业革命。目前，以计算机和互联网为代表的第四次工业革命（工业4.0）正在迅猛发展，触及各行各业、全球每一个角落、每一个企业、每一人。

工业4.0的核心是智能化工厂和智能化生产，是高度集成互联网通信技术、信息处理技术、自动化技术来实现智能制造、产品智能运行和智能服务。工业4.0必将深刻改变制造业生产模式、生产效率和产业形态，对行业、对社会、对生活、对政治经济，甚至对国际形势产生巨大影响。

三、颠覆性技术的分类

通过分类分析40个重要行业出现的历次颠覆性技术革命，将颠覆性技术按照两种分类方法进行分类，一是按照颠覆性技术的颠覆功用分类，二是按颠覆性技术所包含的基础性颠覆技术分类。

统计表明，绝大多数颠覆性技术的颠覆功用是——提高产品性能、功能、质量和能源使用效率，降低产品价格、体积、重量和维护成本。

统计也表明，一些通用的基础性颠覆技术（如计算机技术、数字移动通信技术、互联网技术、超大规模集成电路技术、特种钢材与合金新材料技术、数控精密加工技术和高效航空发动机技术），在现代各行业产品创新中得到普遍应用。因此，深度应用上述通用性、基础性颠覆技术，是多数行业取得颠覆性创新产品的必然选择。

四、颠覆性技术的基本规律

仔细研究历史上发生的典型颠覆性技术，发现颠覆性技术的发生和出现还是有一定的基本规律的，甚至其大部分还是可以预测的，笔者总结出的一些规律如下：

（1）受多功能需求刺激研发

人们对生活用品和生产设备的功能追求、性能追求、安全性追求以及其他方面的追求是无止境的，这种追求极大地刺激了科学家、发明家、企业、科研机构乃至于科学爱好者研究如何提高产品功能、性能及其指标的新理论、新材料和新技术。例如，手机发明后，人们对手机的单一通话功能不满意，于是，手机生产商不断研显著增加手机功能的颠覆性新技术：数字移动通信技术——增加了手机收发短信功能：CCD技术+半导体存贮技术+液晶屏手机技术——增加了手机照相功能、彩信功能、MP3功能；3G移动通信技术+WLAN技术+智能手机技术——增加了手机上网功能、各种APP应用功能（特别是微信类等即时通信工具）；4G和5G移动通信技术——能够使手机实现高质量视频图像传输和数字音讯广播功能。

（2）受高性能需求的刺激研发

自铁路及火车出现之后，人们总觉得火车速度不够快，于是，他们使用内燃机技术生产的火车取代了蒸汽机技术生产的火车，加快了火车速度；其后，又用电力和电动技术生产了电器化火车取代了内燃机火车，加快了火车速度；现在，又综台使用高强度桥隧、高速轮轨、高速转向架、智能电网、移动通信、计算机等一系列颠覆性技术，生产了高速火车及其铁路网络，大幅度提高了火车行驶速度。上述这些颠覆性技术创新无一不是人们受高性能火车需求的刺激情况下研究产生的。

（3）受存在的问题的刺激研发

由于任何时期任何产品或设备都不可能是完美无缺的，必须存在一些问题和不足，有些产品问题还比较多，为解决这些问题，人们想方设法研发出一些颠覆性技术。例如，电力的远距离传输损耗问题始终制约着电力的传输距离、功率传输能力和传输效率。所以，电力科学家们研发出一代又一代的特高压电力传输技术，包括特高压传输线技术、特高压雷电过压保护技术、特高压电力传输杆塔及绝缘体技术、特高压变电设备技术以及特高压传输电网智能化运行管理技术。

（4）受性能没有达到理论极限的刺激研发

如上所说，人们制造的绝大多数产品都远没有达到理论上的极限性能，这刺激了一些科技人员不断研究创造新的颠覆性技术，努力使产品接近极限性能。任通信领域，最新的信道纠错编码技术--Turbo编码技术已经非常接近了Shannon编码定理预测的理论极限值，这是一个很了不起的成就！

（5）新科学理论的出现导致

历史上数不清的颠覆性技术都是缘自于一个全新的科学理论的出现。法拉第在18世纪发现电磁感应原理时，做梦也想不到今后会出现电话、电车、电视、电子计算机……

（6）基础科学技术取得突破导致

一项基础科学取得突破性进展后，往往会导致很多行业发生颠覆性的创新。例如，当激光技术出现后，通信领域出现了颠覆性的光纤通信技术，机械加工领域出现了激光加工技术、军事领域出现激光制导技术、医疗领域出现的激光手术技术。

（7）新型材料的出现导致

新材料对各行各业的创新打动作用影响极大，因为无论哪一种产品或设备都必须使用生产材料，使用高新技术的原材料将给产品带来巨大的好处，甚至颠覆原产品，例如塑料的发明。纵观现代社会人们日常使用的产品，几乎很难找到没有使用塑料这种原材料的产品，包括我们日常所穿的农服！

（8）使用了计算机技术和互联网技术所致

自18世纪人类社会进入工业化以来，工业化已经经历了机械化、电器化、信息化三个阶段，目前已经进入了智能化（即工业4.0），智能化的核心是计算机技术和互联网技术。可以毫不夸张的说，一个产品只要很好地使用了计算机技术和互联网技术，肯定会出现颠覆性技术和颠覆性产品，反之，就一定会被淘汰，零售商业和手机制造业就是两个很好的实例。

（9）使用了大数据与云服务技术所致

一个人无论多么聪明，一台机器无论多么庞大，一台计算机无论运算速度有多快，能力和掌握的信息都是有限的，因此大数据和云服务应运而生了。应用这两种颠覆性技术，就可以坐在家里使用全世界的资源。未来服务型企业的创新之道和生存之道就在大数据技术和云服务技术。亚马逊面向全球创业者的AWS服务平台就是基于大数据和云服务技术的。Google公司最新的地图服务、视频服务、热点查询也是基于大数据和云服务技术的。

五、小结

颠覆性创新需要群策群力，因为一个人的智慧、知识、技术都是有限的，只有发动群众，充分发挥航天团队的千万智慧头脑，才能碰撞出颠覆性思维的火花，正如计算机联网后形成的云计算、云设计一样。如果没有乔布斯的天才构想，很难有今天的“苹果”公司及其“苹果”产品。如果没有马斯克，也不会有迅速发展的特斯拉公司纯电动汽车和SpaceX公司可回收式火箭。

出自《中国航天科技集团公司科技委2015年年会暨学术报告会文集》