科技革命中政府的作用及启示1

翟亚宁

（北京科学学研究中心，北京 100089）

当前正处于新一轮科技革命与产业变革的历史交汇期，如何抓住科技革命和产业变革的历史机遇是当前建设世界强国面临的重要问题之一。习近平主席曾明确指出：“必须增强忧患意识，敏锐把握世界科技创新发展趋势，紧紧抓住和用好新一轮科技革命和产业变革的机遇，不能等待、不能观望、不能懈怠”。

在这种背景下，新一轮科技革命也成为学术研究热点，并主要聚焦在三个方向：一是科技革命爆发的主要领域预测，其代表性学者何传启[1]于2012 年针对新一轮科技革命进行深度预测，提出在信息转化技术、人格信息技术、仿生技术、创生技术、再生技术等5 个方向可能取得突破。二是科技革命对经济、社会影响，如邓向荣[2]等针对新科技革命背景下我国制造业升级和创新跨越开展了研究；包利民[3]等从伦理学角度出发，研究了新科技革命对现代性公共伦理范式等方面可能产生的影响。三是科技革命背景下的科技政策制定，如徐治立[4]等通过梳理近年国外主要国家创新战略文本，提出了新科技革命背景下我国创新政策的发展重点；潘教峰[5]等则从世界科学中心转移与科技革命产生双重角度出发，提出了我国如何把握住新一轮科技革命机遇成为世界科技中心的相关对策。

新一轮科技革命的爆发必然对政府的科技创新治理提出新的要求，上述研究具有可借鉴性，但学术界对政府在历次科技革命中所发挥的作用，以及在当前科学技术“政治化”日益加剧的背景下，政府如何推动新一轮科技革命等问题的研究仍显不足。对此，本文拟以两次科学革命（牛顿革命、爱因斯坦物理学革命）和三次技术革命（蒸汽机革命、电力革命和计算机革命）为研究对象，在对历次科技革命特征和政府推动作用进行回顾的基础上，针对新一轮科技革命的发展态势进行研判，进而提出我国抢抓新一轮科技革命的对策，以期为推动世界强国建设提供参考。

1 历次科技革命研究回顾

1.1 历次科技革命的特征

科技革命的产生与发展除了自身因素外，也往往受到经济、社会和文化等多种因素的制约与影响，是一个复杂的、动态的、多因素相互作用的过程。从科学社会学视角看，哲学革命往往是科技革命爆发的思想先导，科学理论危机和经济危机是诱因，现实重大需求是驱动力，科学建制创新是科技革命更迭的表现。

1.1.1 哲学高潮是科技革命爆发的思想先导

哲学是科学之母，哲学高潮是科技革命爆发的思想先导。这是因为具体的科学理论都有特定的哲学观为其基础，而当旧的科学理论被颠覆建立新的科学理论时，就必须找到新的哲学观作为基础。正如库恩所阐述的那样：在公认的危机时期，科学家常常转向哲学分析，以此作为解开他们领域中的迷的工具。当科学家开始从事哲学家的事情，运用哲学的方法思考科学问题时，哲学高潮自然而然地就会产生；当科学理论危机解除时，科学革命便随之而来。由此不难看出，在危机时期，科学家的哲学分析是摆脱旧范式建立新范式的有效工具，哲学为科学提供了新的认识论和方法论。另外，哲学总是超前于科学的，是科学的“潜伏期”[6]，能够为科学理论研究有所启迪。譬如，古希腊的原子论对现代原子论的启迪，笛卡尔的运动不灭原理对能量守恒定律的启迪等。同时，从哲学史和科学史上看，哲学活动中心的转移往往比科学中心的转移超前50 ～60年[7]。由此可见，哲学高潮是科技革命爆发的思想先导（表1）。

1.1.2 理论危机和经济危机是科技革命爆发的诱因

从科学自身发展来看，理论危机通常会引起科学革命。按照库恩“科学革命的结构”理论，当常规科学的发展遇到了公认的反常现象，当旧的范式不能很好地解决所关注的问题时，危机就日益加重，科学革命便应允而生。如当发现牛顿的万有引力无法解释微观世界运动规律时，理论危机便开始出现，直至爱因斯坦提出量子论和相对论并被人们所接受，新科学革命爆发。

从技术自身看，技术作为生产力，技术革命往往在大规模的经济危机中孕育。这是因为技术创新是决定资本主义经济实现繁荣、衰退、萧条和复苏这一周期过程的主要因素。技术创新必然会带来产业的繁荣，而繁荣必定衰败，其根本原因就是新一轮的技术创新缺失[8]。如第一次技术革命（蒸汽机革命）使铁路建设大规模兴起，但到1857 年美国、德国由于铁路建设过度膨胀，最先爆发了经济危机，并很快冲击到英国和法国，立即形成了新一轮的资本主义世界经济危机。这表明，经济危机与技术革命总是如影随行，一次经济危机既宣告了旧的技术革命的谢幕，同时也昭示了新的技术革命的登场。因此，也有部分学者将2008 年金融危机后兴起的大数据、物联网、3D 打印、人工智能等新兴技术，看作是第四次技术革命的标志。

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1.1.3 现实重大需求是科技革命爆发的驱动力

恩格斯曾指出，社会上一旦有技术上的需要，则这种需要就会比十所大学更能把科学推向前进。科技革命也是如此，其首先爆发和突破的领域往往具有紧迫和现实的重大需求。在古代，天文学与人们的生产生活密切相关，尤其在15 ～16世纪，西方天文学领域又充斥着两种不同的宇宙观，新旧思想的斗争十分激烈，于是便在天文学领域爆发了第一次科学革命。技术革命更是如此，16 ～19 世纪资本主义大规模发展，为了不断满足市场的需要，寻找扩大生产的动力，相继爆发了蒸汽机革命和电力革命；第二次世界大战原子能、电子计算机、火箭技术三大尖端成果的发明使用，又驱动了计算机技术革命的爆发。

1.1.4 科学技术建制不断诞生是科技革命更迭的表现

科学技术建制与科学技术研究活动的本质相当于生产关系与生产力，科技革命爆发使科学技术研究活动呈现新的形态和高度，科学建制也必然要适应各类研究活动的开展。具体来看，科学技术建制主要包括科学技术组织、管理、规范和交流方式等内容。以科学技术组织为例，伴随着历次科技革命的产生，其形态不断创新。在第一次科学革命初期，科学研究活动多以科学家单枪匹马、幽居独思的活动方式为主。但随着近代科学的不断发展，开始作为一种社会建制率先在欧洲国家确定起来，开创了科学社会化的发展道路，意大利佛罗伦萨科学社（1657）、英国皇家学会（1662）、法国皇家科学院（1666）等科学组织相继成立，科学研究开始成为独立的社会职业。到了第二次科学革命前后，科学技术研究职业化和机构化的特征更加显现。第二次技术革命前后，德国吉森化学实验、英国卡文迪什实验室等企业实验室开始出现，科学技术研究开始以科学家群体或集团合作交流的研究方式开展。特别是第三次技术革命前后，分工协作、整体推进的“大科学”特征更加凸显，出现曼哈顿计划、阿波罗计划等大科学计划，科学技术研究活动开始成为一项国家组织的系统工程。近20 年来，一些如人类基因组计划等多国联合牵头的国际大科学技术更是人类科学史上最伟大的壮举之一。另外，科学技术建制在历次科技革命中往往被全面继承并进一步创新从而引领世界。意大利率先建立了由贵族支持的学会；英国在此基础上实现科学团体平民化，成员独立自由；法国在英国基础上，率先实现科学研究制度化、业余科学工作者职业化；德国在继承法国工业学校基础上创立近代大学体制，出现最早的企业实验室；美国则全面继承以上所有科学建制，将科技发展与国家目标紧密结合在一起，创建大科学管理体制。

1.2 科技革命中政府的作用

在近代科学技术发展的历史进程中，政府在推动科学技术活动中发挥着不可替代的推进作用。特别是科学技术在二战期间对扭转战局发挥了重要作用，使世界各国政府认识到科学技术是一股巨大的政治、经济和社会力量，第三次技术革命就是在政府强力推动下孕育而生，政府对科学技术开始进入全面的、自觉的、持久的支持，科学技术的“政治化”也开始愈演愈烈，国与国的竞争已经演变为科学技术的较量。深究科技史发现，政府在历次科技革命中都不同程度地发挥着作用。

1.2.1 社会发展环境趋于稳定

作为社会建制的科学技术，其发展必然离不开政治、经济、文化、教育等各类社会因素的影响。整体来看，自蒸汽机革命后爆发的历次近代科技革命往往需要一个政局稳定、经济繁荣、思想迸发、包容开放、注重创新的社会环境，而这一切的背后都需要一个强有力的政府来保证。如英国政府率先建立的资产阶级政权、经济的繁荣、清教主义运动对研究自然的追捧，使其爆发了第一次技术革命；法国拿破仑政权的短暂稳定与其对科技的重视、科学技术研究制度化与国家目标相结合、以及科学与教育的率先结合，使其成为第二次技术革命的中心；德国政府率先建立的近代大学体制推动了科学技术跨越式发展，并爆发了第二次科学革命；美国政府在二次大战期间使其国家不受战火纷争影响、引起经济极大繁荣，进而爆发了信息技术革命，成为世界科学活动的中心。

1.2.2 促进科技变革应用的制度产生

近代科学革命以来，科技活动逐渐由个人的、自发的朝着国家的、有组织的方向发展，这需要有一系列的制度创新来保证。从制度创新的根源与动力来看，往往是政府引导推动和社会各方力量共同努力的结合。如英国政府首先建立了专利制度，企业界结合实践建立工厂系统、学徒制，学术界建立了科学社团等；法国政府率先建立了一批技术学院，并推动实施了专业工程师制度等；德国政府通过支持引导教育界创办专科学院和大学，开创教学、科研相统一的高等教育体系，企业界根据市场发展需求最早建立了企业内部实验室制度；美国政府则构建了有利于科技变革应用的国家实验室体系、移民制度，同时企业界发展形成了大规模生产体系、公司制度（包括股份制和经理制企业）、风险投资体系等[9]。与制度创新同等重要的是，政府大量资金的投入也是近代科技革命爆发的必备条件。典型的如德国政府将普法战争胜利后索取的50 亿法郎投入到自己的工业[10]，赶上了第二次科技革命的列车。而英国错失第二次技术革命的重要原因，即在于当时政府未能大力资助科技并为科技发展创造有利的环境。

1.2.3 科技应用的效果促进科技研发

在科学发展的早期阶段至19 世纪中期，科学中心的形成和演进与技术中心的关联性不大。然而，自19 世纪中期第二次工业革命以来，科学、技术、经济日益一体化，这就要求在科技发展策略上，一方面要注重基础科学研究，为科技发展提供源源不断的内生动力，一些国家政府开始先后通过设立自然科学基金等方式资助基础科学；另一方面科技成果要转化为生产力，为科技成果的转化与创新提供外部支持，典型的如美国政府在19 世纪以后，出台了一系列技术转移扩散法律法规，发展了一系列领先全球的高技术产业。同时，从世界科学活动中心转移的规律上看，如果某一个国家或地区单纯地只注重基础科学研究或者科技成果转化，则会丧失优势，只有注重科技与经济的一体化发展，才能保持长盛不衰。如在19世纪中叶，英国开始出现科技与生产相背离的现象，第二次技术革命的代表性成果电机、变压器、二极管等关键性技术发明源于英国，却最终在德国和美国得到大规模产业应用[11]，导致英国错失了第二次技术革命的良机。相对而言，法国在19 世纪更重视实体或者说是实际利益或效益，迅速地把科学技术直接运用到生产实践中[12]，从而促进了科学技术发展。

1.2.4 聚集造就一批先进的科技成果和人才

采用各种方式聚集世界上先进的科学技术成果和人才，并在此基础上消化吸收再创新，是历次科技革命前后各国政府的通行做法。1763 年，英国国王乔治三世购买了意大利山猫学会大部分资料[13]，这其中就包括伽利略的手稿。法国政府在第一次工业革命初期，当时在英国技术竭力封锁的情况下，引进了珍妮 机器 等[14]。1791 年12 月，美国开国元老、财政部长汉密尔顿和经济学家考克斯，联合向国会提交了一份《制造业报告》，明确提出“奖励那些从别处带给我们‘非凡价值的秘密’的人”，多年后，美国著名历史学家多伦·本-阿尔塔，在评论汉密尔顿的《制造业报告》时，直率地指出：联邦政府牵头了一项统一指挥的工程，以获取其他国家严密保护的产业机密为目标，打破工业先进国禁止工业秘密在国际扩散的垄断局面，是美国在技术盗用领域的最高纲领[15]。二战后，美国政府更是把这一传统做法发挥到极致，将德国大批科学家迁往美国。1795 年，法国政府建立科学院，鼓励国外有才人士加入，富兰克林也曾经是法国科学院成员。

2 新一轮科技革命发展态势研判

2.1 新一轮科技革命大概率为技术革命

从历史周期来看，平均每100年爆发一次科技革命，每次科技革命持续约60 年(表2)。第一次科学革命影响力持续了300 余年，与技术革命爆发间隔约100 年；第二次科学革命与新的技术革命爆发间隔缩短约70 年。从当前科学技术发展态势来看，量子论与相对论所建立的理论体系尚未终结，根据该理论形成的量子计算、量子通信等相关技术仍然处于科学发展前沿，拥有顽强的生命力；在宇宙演化方面，暗物质、暗能量之谜等问题涉及的基础科学领域，虽取得重大突破但仍然处于探索之中，新的颠覆性基础理论体系也尚未产生。与此同时，一些重大颠覆性技术创新正在创造新产业新业态，信息技术、生物技术、制造技术、新材料技术、新能源技术广泛渗透到几乎所有领域，带动了以绿色、智能、泛在为特征的群体性重大技术变革。由此可以推测，本次爆发的大概率是技术革命，时间范围大概在2010-2050 年左右。

2.2 新一轮科技革命大概率爆发在交叉学科领域

“学科交叉点最有可能产生重大突破，使科学发生革命性的变化”已经成为科技界的普遍共识。新一轮科技和产业革命的方向，不会仅仅依赖于一两类学科或某种单一技术，而是多学科、多技术领域的高度交叉和深度融合。纵观诺贝尔奖的百年评选历程，有54.3%的获奖者属于交叉学科（表3）。这说明具有鲜明学科交叉、融合特点的研究领域，将在未来科技创新中具有独特优势。具体到领域而言，新一轮科技革命可能在信息与计算科学、生命科学、物质科学、材料科学、空间科学等科学领域，以及数字与信息技术、生物技术、能源技术、材料制造技术、深空探测技术等技术领域孕育重大突破[16]。

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2.3 虚拟科学将成为科学技术研究的第五种范式

从当前世界各国科技发展前沿来看，数字技术和虚拟技术将大规模应用于科学技术研究活动中。继学者吉姆踮·格雷提出“数据科学”是科学研究的第四种研究范式以来，也有学者指出“虚拟科学”比“数据科学”更能反映当代科学研究的最新方式与最新进展，是科学技术研究的第五种范式[17]。虚拟科学方式主要呈现在研究对象的虚拟化（如未来生命科学研究中，小白鼠将是一个程序）、研究过程方法虚拟化、研究组织虚拟化3 个层面，与实验科学、理论科学、计算科学和数据科学这四种研究范式相比，虚拟科学首次将虚拟现实世界作为研究对象，并标志着科学研究实现了现实世界和虚拟现实世界的全覆盖。这将会给科学技术自身发展插上翅膀，另一方面也势必将会给政府创新管理带来更大的挑战。

2.4 科学、技术与产业之间的转换呈现非线性特征

当前科学技术发展已经显现出科学、技术与产业之间的转换不再是线性的次序性转化，而是呈现出多头并进的非线性态势。如我国目前的国家重点研发计划，在项目组织方式上采取“全链条组织、一体化实施”的模式，即当一项成果完成研发后便立即投入到产业应用之中。这一特征标志着科学技术的外部功能特别是生产力功能将愈发凸显，科技政策将演化为创新政策，科技部门将转换为经济部门。这也预示着新一轮技术革命将与产业变革同时发生。

3 我国政府抢抓新一轮科技革命的对策建议

3.1 强化战略决策研究，提前规划未来科技发展路径

“居安思危，思则有备，有备无患。”面对新一轮科技革命，我们不仅需要认识其进步作用，同时要明确认识到重大变革会随之出现，充分估计由此产生的影响和挑战，准确研判全球科技创新竞争发展态势并辅以适当的科学决策在当前显得尤为重要。一是要提前研判新一轮科技革命所带来的挑战。人工智能、基因编辑等新技术的不断广泛应用势必对人类道德伦理和政府治理带来新的难题和挑战，也可能将对现有国际秩序框架和经济发展带来强烈震荡。对此，要防患于未然，提前做好战略研究工作；二是要加快建设科技创新全价值链的科技服务体系［18］。结合新一轮科技革命的机遇与挑战，对我国科技与发展的战略问题、政策问题开展系统全面的研究，在此基础上开展新一轮国家中长期规划纲要制定、技术预见与科学前沿跟踪等工作。

3.2 勇于使用创新技术和理念，改革科学技术的体制机制

“工欲善其事，必先利其器。”运用政府力量引领科技团体，勇于采用创新技术和理念，不断革新科学技术的组织、管理和交流方式等，创新科学技术建制，这是把握新一轮科技革命的重中之重。一是在组织层面，未来的科学技术研究活动是数字化、智能化和虚拟化的，因此政府一方面要加快科学数据中心建设，为数字化研究提供基础；另一方面要引导并支持推动使用人工智能、虚拟现实等技术，不断提高技术预测、规划制定等工作的科学性、合理性，为战略决策提供有效支撑。同时，着手推动建设一批无人实验室、虚拟研究社区等，以提高科研效率。二是在管理层面，一方面要尊重科研规律、鼓励竞争、实施“柔性”评估。另一方面要能够适应新一轮技术革命时期，新技术密集爆发、新产业不断涌现等特点，在管理上注重推进信息化与工业化的深度融合。根据科学、技术和产业之间转化的非线性特征，在创新产业政策制定上，鼓励产学研各方主体共同参与，依托原始创新成果，高效形成高精尖产业。三是在交流方式上，应不断运用以虚拟现实等为代表的数字技术，打造一个虚实相结合的全球学术交流生态体系。四是在大科学计划方面，我国要积极牵头组织实施国际性的大科学计划，着力提升战略前沿领域的创新能力和国际影响力。

3.3 注重创新环境建设，为创新发展营造良好的氛围

“天下英才聚神州、万类霜天竞自由。”良好的创新氛围是抢抓新一轮科技革命的软实力。一是塑造有感召力和科学精神的愿景，吸引聚集一批科学巨匠。麦肯锡公司通过研究美、英、法、德、日等国家的科技史发现，只有立意高远，以服务全人类为己任，才能汇聚全球科学精英合力攻克科学难题。因此，政府应引导科学共同体着手聚焦人类所面临的共同科学难题，树立人类科学之崇高愿景，同时在全社会营造开放包容、多元融合的人文环境，以科学精神吸引聚集一批志于为科学所献身，为人类服务的科学巨匠。二是要充分发挥中国特色哲学体系理论宝藏，以文化的繁荣为下一次科学活动中心的转移创造环境；大力发展科学技术哲学、科学技术史、科学学等一类“软科学”，促进作为“硬科学”的科学技术加速发展；三是不断深化科技体制改革，通过为科学家松绑、鼓励科学家包干，改革科技评价体系等，以制度突破不断激发全社会创新活力；四是构建开放创新体系，推动人才、资本、信息、技术等创新要素自由流动和优化配置，在全球范围内实现最优配置。

3.4 瞄准新一轮科技革命，超前布局前沿技术领域

“凡事预则立，不预则废。”瞄准新一轮科技革命，强化国家目标导向的基础研究和高新技术的源头供给。一是要牢牢把握这一窗口期，进一步推动以物联网、云计算、大数据、人工智能等为代表的智能技术同传统产业进一步融合，催生新的产业和服务。二是要在人工智能、量子信息、先进制造、能源等领域进行超前布局，发挥举国体制优势，选择科学价值高、有一定研究实力的研究方向作为发展重点，对其进行持续性支持，产生一批重大研究成果，推动相关领域跨越式发展。三是亟待系统规划融合学科资源，围绕优势学科和特色学科，凝练研究方向，明确研究目标，开辟新的符合社会需求的交叉学科研究领域，营造有利于学科交叉和交叉科学发展的环境，在科学共同体中形成一种鼓励交叉的学术氛围。