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中国未来产业发展与创新体系建设

2021-10-18郭京京眭纪刚马双

新经济导刊 2021年3期

郭京京 眭纪刚 马双

摘   要:在国际竞争格局调整的时代背景下,大力发展未来产业成为把握创新主动权、培育全球竞争新

优势的必然选择。本文分析了我国发展未来产业面临的形势,基于产业创新体系理论探讨了未来产业创 新体系的内涵与特征,結合我国未来产业发展的现状与面临的挑战,提出了加快我国未来产业发展和构 建未来产业创新体系的政策建议。

关键词:未来产业;产业创新体系;创新生态

当今世界正经历百年未有之大变局,新一轮 科技革命和产业变革深入发展,国际力量对比深 刻调整,未来科技和产业将在很大程度上影响国 家发展格局。因此,世界主要国家纷纷加快布局 未来产业,围绕未来产业的竞争日趋激烈。对中 国而言,大力发展未来产业已经成为把握创新主 动权、培育全球竞争新优势的必然选择。

一、我国发展未来产业面临的形势

未来产业的前瞻布局关系到我国中长期竞争

力和国家安全。对此,需深刻研判我国发展未来 产业面临的形势,立足于我国产业创新发展现状, 力争在全球产业格局深刻变革中赢得主动权。

(一)新科技革命和产业变革为未来产业发展提供动力

以量子信息、人工智能、先进无线、先进制 造和生物技术为代表的新一轮科技革命正在兴起, 不断加速学科交叉融合、引领新一轮产业变革, 为未来产业发展提供动力,加速经济社会发展方式转变。纵观全球历史,不乏把握前沿技术发展 先机成就一个国家、甚至改变世界的典型案例。英 国、德国、美国、日本分别抓住几次科技革命和产 业革命机遇,大力发展纺织、铁路、化工、电气、 汽车、半导体等产业,成为全球科技强国与工业强 国 [1]。当前,新一轮科技革命正催化产业发展范式 变革,助力新产业部门和新型业态的培育壮大,为 未来产业的培育和发展带来了契机。例如,人工智 能技术正在呈现指数级迭代发展新趋势,推动部分技术与产品研发周期快速缩短,催生未来产业新发展方向。生物技术的重大突破,将彻底改变癌症、传染病、阿尔茨海默病等疾病的预防和治疗 [3],推 动未来生物产业的革命性发展。

(二)主要发达国家和地区着力推进未来产业规划与布局

新科技革命和产业变革正在重塑全球竞争格 局,主要国家和地区都意识到未来产业在国际竞争 中的重要作用,纷纷加强战略部署和规划。美国发 布的《美国将主导未来产业》(2019 年发布)①、《关

于加强美国未来产业领导地位的建议》(2020 年 发布)①、《未来产业研究院:美国科学与技术 领导力的新模式》(2021 年发布)②、《未来产业 法案》(2021 年生效)③ 等系列措施,形成美国 强化未来产业领导地位的总体战略。《欧洲产业 的未来》(2017 年发布)④、《促进繁荣的未来技 术》(2019 年发布)⑤、《加强面向未来欧盟产业 战略价值链报告》(2019 年发布)⑥、《欧洲新工 业战略》(2020 年发布,并于 2021 年更新)⑦ 等 战略,显示了欧盟提升欧洲全球工业领导地位的 系统布局。日本发布的《第五期科学技术基本计 划(2016-2020)》(2016 年发布)⑧、《未来投资 战略 2018—迈向社会 5.0 和数据驱动型社会的变 革》(2018 年发布)⑨、《第六期科技创新基本计 划》(2021 年发布)⑩等战略规划,描绘了日本未 来产业发展的蓝图。因此,我国亟待加快未来产 业发展,在全球竞争格局中占据有利位置。

(三)发展未来产业是以创新引领高质量发展

的必然选择

当前,我国经济由高速增长阶段转向创新驱 动高质量发展阶段,部分先进产业发展迈入了“无 人区”,加强前瞻部署和发展未来产业,不仅关乎

我国在国际竞争格局中的地位,而且关系到我国 第二个百年奋斗目标的实现。一方面,我国当前 正处于工业化向后工业化转变阶段,围绕国家发 展的重大需求,以未来产业为引领,探索适合经 济高质量发展的体制机制、破除创新要素壁垒, 有利于深入实施国家创新驱动发展战略和推进供 给侧结构性改革。另一方面,可持续发展已经成 为经济社会发展的主要趋势,《国家创新驱动发展 战略纲要》提出“推动能源应用向清洁、低碳转 型”,而且我国进一步明确提出“碳达峰、碳中和” 目标,明确了未来产业发展的新要求。未来产业 将综合利用新兴技术、先进材料和先进制造(如 增材制造、自动化和机器人、人工智能和机器学 习),推动经济可持续发展。

二、未来产业创新体系的内涵与特征

虽然未来产业有着巨大的潜在优势和广阔的 市场前景,但由于未来产业仍处于技术向产业的 过渡阶段,支撑产业发展的新兴技术对外界环境 极为敏感,离不开制度保障与政策扶持,需要一 个特殊的产业创新体系促进未来产业创新发展。

(一)产业创新体系的理论基础

产业创新体系概念在很大程度上源自于演化 经济学的思想。因为在主流经济学看来,产业创新 体系是不存在的,甚至不知“产业政策”为何物, 认为产业就是“典型性企业”加总,因此在主流经 济学中根本没有产业创新的位置。演化经济学从 “经济发展具有产业特定性”原理出发,认为产业 政策与产业创新体系对企业、产业乃至国家发展具 有重大作用,尤其是新兴产业具有更大的创新窗口 和战略性 [4]。相较于新古典主义的静态均衡,演化 经济理论更加强调动态、开放和系统地研究组织演 化和技术变迁,Nelson 和 Winter(1982)[5]  认为企 业正是通过不断的学习、搜寻和选择才实现了技术 的创新,进而推动组织的演化。

产业创新体系理论研究源于 Freeman(1987)[6] 提出的国家创新体系概念;Porter(1990)[7] 将产 业基础纳入创新体系,体现了产业创新体系的 思想;Carlson 的技术系统理论为产业创新体系理 论的建立奠定了坚实的基础。随后,Breschi 和 Malerba(1997)[8] 在前期理论的基础上,正式提 出了产业创新体系的概念,认为产业创新体系是 由特定产业中参与产品开发和生产以及技术研发 和使用的企业构成的系统(或群体)。但是该概念

仅考虑到了企业的作用,对参与产业创新的其他 组织如高校、科研院所和金融机构等并未提及 [9]。 Malerba(2002)[10]   在此基础上,进一步完善了产 业创新体系的定义、构成要素和分析框架等,并指 出产业创新体系主要包括企业、其他参与者(如大 学、政府部门、消费者等)、网络、需求、知识和 技术基础、制度、系统运行进程与协同演进等7个 基本要素,可以从知识和技术基础、行为主体及其 网络、以及产业制度环境3个简化维度进行研究。 在该体系中,知识和技术是创新的基础,而行为主 体网络和制度等要素则主要是通过强化创新网络交 互、知识和技术流动促进产业创新。其他学者也从 产业创新体系的构成、影响因素、治理结构等角度 进行了广泛的研究 [11-12]。相对于传统产业经济研究, 产业创新体系的组成要素和研究范围更宽泛,不仅 关注企业行为和市场活动,而且强调非企业行为者 和非市场力量的交互作用。产业创新体系理论通常 适用于分析创新活跃、动态性高、涉及部门众多、 关系网络复杂的产业 [13]。

然而,由于产业异质性、文化根植性及发展 阶段差异性等因素影响,基于创新基础较好的发 达国家和成熟产业情景开展的产业创新体系研究, 对处于不同发展阶段和具有不同发展基础的产业

创新实践仍有一定的距离 [14]。因此,非常有必要 结合我国未来产业发展面临的形势与问题,研究 未来产业创新体系的特征,揭示产业创新体系研 究与社会发展实践之间的关系,为未来产业发展 提供合理可行的政策建议。

(二)未来产业创新体系的内涵

未来产业创新体系也属于一种产业创新体系, 是直接影响未来产业培育和发展的各种要素的集 合,包括知识和技术、制度和政策、文化和组织 等要素构成的复杂系统。未来产业创新体系的核 心主要包括以下几方面。

1. 创新主体。产业创新体系中的主体包括企

业、高校、科研机构、政府机构等,各个主体具 有不同的学习过程、行为、能力和结构。对一般 产业来说,企业是产业技术创新最重要的主体, 是创新投入和产出的受益者,是整个产业创新体 系的核心。但对于未来产业而言,由于产业技术 还处于生命周期的起步期,远未达到成熟应用的 地步,很多企业处于观望阶段。因此高校和科研 院所在未来产业的基础研究和技术开发中发挥着 重要作用。未来产业创新体系的形成依赖于各创 新主体所形成的网络关系。

2. 制度環境。未来产业中的市场主体还未成

熟,产业发展存在市场失灵,因此未来产业发展 离不开制度环境的支持,并且在不同的发展时期 需要不同的政策支持,如政府的研发资金支持、 投融资制度、知识产权保护制度、收益分配制度 等。如果没有相关制度规范创新主体之间的行为, 主体之间的合作交流就会受到影响。只有建立法 律制度和行为规范才能降低主体之间的交流障碍, 促进创新主体间的交流合作 [15]。未来产业创新体 系运行过程中需要创新主体不断地适应制度环境, 构建起良好的创新机制。

3. 创新生态。创新生态是未来产业创新发展

的外部条件,主要是为产业创新体系中各组成部 分的正常运行提供必要的物质、精神及制度保障, 既包括社会制度、法律体系、文化习俗、社会网 络、营商环境、创业氛围等软性因素,也包括基 础设施、金融资本、人力资源、技术与经济存量

等硬性因素。这些因素会直接或间接影响创新活 动的进行,对创新主体功能发挥至关重要 [16]。未 来产业创新生态的建设和完善,不是单靠市场或 单靠政府就能实现的,而是取决于市场机制、市 场精神基础上的政府的能动作用,市场与政府之 间需要形成互补。

(三)未来产业创新体系的特征

产业创新体系的一个重要功能是解决产业中 知识、技术、人才等创新要素的合理流动问题。 未来产业创新体系既有产业创新体系的一般特征, 又体现了未来产业的特殊性。

1. 创新性特征。产业的发展离不开科学技术

的支撑,科学技术通过对工具的改进,延伸了人 类的智力和体力,扩大了人类的生产活动空间, 使更多的物质、能量进入到生产系统,提升产业 发展空间和产品种类。历史经验表明,新兴产业 的发展无不依赖于技术创新的驱动、扩散与产业 化。因此,Malerba(2002)[10]  将知识和技术看作 是产业创新体系的核心驱动要素,对未来产业而 言尤其如此。支撑和驱动未来产业发展的核心技 术属于具有突破性和颠覆性的前沿技术,这是未 来产业区别于其他产业的核心特征。因此未来产 业创新体系应对科学技术给予充分的关注,并预 测其应用前景,推动产业不断发展。

2. 网络性特征。创新网络是产业不同创新参

与者的协同群体,它们通过相互交流和学习,共 同参与产业技术和新产品的开发、生产和销售全过 程。一个密集的网络通常能够在成员之间建立某种 信任,降低组织学习成本。在探索新知识的过程中, 新知识基础需要广泛联系网络中的人员、组织等, 有助于保持组织和技术的多样性。未来产业创新体 系是同一产业或者相关产业领域企业、高校、科研 机构、政府等主体之间的合作关系,不同主体之间 形成一个密切合作的网络。这个网络是一种介于市 场和企业内部等级制度之间的一种产业组织形式, 它比企业内部组织形式灵活,又比市场组织形式稳 定,有利于应对技术创新的不确定性 [17]。

3. 开放性特征。由于未来产业技术的复杂性,

未来产业的创新不能依靠单个主体。企业要保持

创新和竞争力,就要突破现有的学习机制,与 其他创新主体建立稳定、长期的合作关系。那 些具有不同知识基础的外部参与者能够提出补 充性或启发性方法,突破现存知识基础的限制。 产业创新体系能有效降低创新活动中市场和技 术的风险,克服复杂技术创新过程中单个企业 创新能力的局限。因此,未来产业创新体系必 须是开放的组织形式,才能更好地适应外部环 境的变化,更好地组织成员共同学习,更好地 搜寻外界的信息资源,增加组织的知识存量, 不断促进产业技术创新。

4. 动态性特征。由于未来产业处于产业生命

周期的孕育期,特别是在科技革命背景下,技 术和产业发展充满高度的不确定性,创新主体 之间、主体与环境之间会发生协同演化,导致 未来产业创新体系会随技术进步而动态变化。 在产业发展的初始阶段,不同创新主体没有清 晰的选择标准,成员之间的关系比较松散。随 着技术的发展,新的成员不断进入,参与者群 体不断扩大,目标更加明确,成员之间形成新 的网络关系 [18]。在此过程中,一些曾经被认为 具有产业化前景的前沿技术可能被市场证明没 有经济价值,从而退出未来产业的行列;或者 是通过竞争不断优化改进,功能得到更新,以 满足系统新功能实现的需要。

5. 干预性特征。与新兴产业和成熟产业相比,

未来产业在资源配置和市场竞争中处于弱势地位, 但是在推动未来经济社会变迁中起到关键性、支 撑性和引领性作用,因此未来产业的培育和发展 需要政府干预,引导社会资源向未来产业合理流 动。发达国家在未来产业的发展上,都制定和实 施了系列举措,在研发投入、创新体制、优惠政 策、产业化、政府采购和投融资等方面都对未来 产业进行了扶持。例如美国在许多现有高科技产 业大规模商业化之前的很多年就开始提前布局: 针对无人驾驶技术,美国国防高级研究计划局

(DARPA)早在 1983 年就开始实施“陆地自动巡 航”计划;国立卫生研究院(NIH)数十年高额研 发资助生物技术等 [19]。

三、我国未来产业发展现状与挑战

鉴于未来产业的重要作用,我国对未来产业 的发展高度重视,“十四五”规划提出,要着眼于 抢占未来产业发展先机,“谋划布局一批未来产 业”“加速形成若干未来产业”,但是仍然存在一 些挑战。

(一)我国未来产业发展现状

第一,我国在未来产业前沿领域建立了一定 的创新基础。未来产业是基于未来技术突破和场 景应用而培育的新兴产业 [20],突破性技术和颠覆 性创新是未来产业发展的重要基础。以量子信息 和氢能为例,在量子信息领域,我国相关科技项 目的布局和投入逐步增加,在科研团队、专利数 量、知识产权布局和标准体系建设等方面建立了 较好的实践基础和发展条件。科技部和中科院通 过自然科学基金、国家重点研发计划和战略先导 专项等科技项目,支持量子信息基础研究 [21]。我 国量子通信专利储备位列世界前列,成为专利申 请受理最多的国家。据统计,全球 47% 的量子通 信技术专利申请来自中国,24% 来自美国,12% 来自日本 [22]。2016 年 8 月,我國完全自主研制的 世界上第一颗空间量子科学实验卫星“墨子号” 发射升空,通过卫星和地面站之间的量子密钥分 发,实现星地量子保密通信,为我国未来构建天地 一体化量子保密通信网络提供可靠的技术支撑 [23]。 在氢能领域,制储运等环节技术进步显著,我国 碱性电解槽技术处于国际先进水平;质子交换膜电解槽技术实现了“从无到有”,单槽功率达到兆 瓦级 [24]。

第二,国家和地方政府加快未来产业布局。

2020 年 4 月以来,习近平总书记多次提到要“抓 紧布局”“培育发展”未来产业。《国民经济和社 会发展第十四个五年规划和 2035 年远景目标纲 要》着重指出,“在类脑智能、量子信息、基因技 术、未来网络、深海空天开发、氢能与储能等前 沿科技和产业变革领域,组织实施未来产业孵化 与加速计划,谋划布局一批未来产业。”国家发改 委明确提出将重点在科教资源优势突出、产业基础雄厚的地区,布局一批未来产业技术研究院和 先导示范区,推动形成未来产业策源地 [25]。

未来产业也成为地方政府在“十四五”时期 重点布局的领域。多个省份的“十四五”规划都 提出加快布局未来产业。例如,安徽提出“实施 ‘3+N未来产业培育工程,前瞻布局量子科技、 生物制造、先进核能等产业”;浙江提出“超前 布局发展第三代半导体、类脑芯片、柔性电子、 量子信息、物联网等未来产业,加快建设未来产 业先导区”;山西提出“重点培育未来数字、未 来材料、未来能源、未来装备、未来生活等 5 大 未来产业重点领域”。《长三角 G60 科创走廊建设 方案》提出,“加快培育布局量子信息、类脑芯片、 第三代半导体、基因编辑等一批未来产业”。

第三,我国未来产业进入产业化初期阶段。

一方面,未来产业重大项目相继落地。2017 年 8 月,由国家发改委牵头组织的国家量子保密通信 “京沪干线”通过总技术验收,该项目搭建了全 长 2000 余公里的量子保密通信骨干线路,完成了 金融、政务领域的远程或同城数据灾备系统、金 融机构数据采集系统等应用示范 [26]。2020 年,国 际顶级制氢储能项目在宁夏开工,预计建成后合 计年产氢气 1.6 亿标方,每年可减少煤炭资源消耗 25.4 万吨、减少二氧化碳排放约 44.5 万吨 [27]。

2021 年 4 月,国家重大科技基础设施“未来网络 试验设施”项目的重要组成部分——未来互联网 试验设施(简称 FITI)高性能主干网正式开通, 致力于对互联网核心关键技术的探索和实践 [28]。

另一方面,领先企业加速推进未来产业布局。以量子信息为例,在量子计算领域,阿里巴巴、腾讯、百度和华为等企业纷纷成立量子实验室, 布局量子处理器硬件、量子计算云平台、量子软 件及应用开发等领域。在量子通信领域,三大运 营商积极推动量子通信的应用落地,不断提升行 业安全标准。在量子测量领域,成都天奥从事时 间频率产品的研发,中电科、航天科技、航天科 工和中船重工集团下属的部分研究机构正逐步开 展相关研究 [21]。就氢能而言 , 我国已初步布局了 涵盖制氢、储运、加注、应用等环节的氢能产业链 [29]。领先企业积极开展氢能战略合作,引领氢 能产业发展。例如,2019 年 10 月,阳光电源与中 科院大连物化所共同成立“PEM 电解制氢技术联 合实验室”,以大功率 PEM 电解制氢装备的研发 为核心深入合作。2020 年,宝武集团与重塑科技 等民营企业开展氢能战略合作 [23]。截至 2021 年 7月 1 日,中国已累计建成加氢站 165 座 [30]。当前我国氢气产能约每年 4100 万吨,产量约 3342 万 吨,是世界第一产氢国 [31]。

(二)未来产业发展面临的挑战

第一,产业基础能力有待提升。在未来产业 领域,我国核心技术、装备、原材料与国际先进 水平尚存在差距。以量子信息和氢能为例,我国量 子计算领域的前沿研究、样机研制和应用推广与欧 美存在较大差距,阿里巴巴、华为、百度等企业在 软硬件研发、生态建设等方面仍落后于全球先进水 平 [21]。就氢能而言,我国在氢能自主技术研发、装 备制造、基础设施建设等方面仍有待提升。国外针 对碳捕获、利用与封存(CCUS)技术进行了新工 艺开发和广泛的项目示范,积累了百万吨级捕集利 用封存经验,但我国在 CCUS 技术集成、海底封存 和工业应用方面仍较为落后,且 CCUS 大规模示范 项目整体规模远低于发达国家 [31]。

第二,产业创新生态有待完善。未来产业尚处于发展初期,产业规模小,技术发展具有高度 不确定性。与成熟产业相比,未来产业的创新生 态体系尚不完善。一方面,未来产业的发展将产 生对原材料、零部件、生产设备、工业软件等的大量需求,需要完整产业体系的系统支撑。另一方面,未来产业的基础设施、技术标准、检测认证和监管体系不健全,缺少统一战略规划和顶 层设计。以氢能产业为例,全国性的氢能发展战 略规划尚未出台,作为重要基础设施的加氢站建 站标准法规、政策体系均不健全 , 没有明确归属 管理部门。

第三,未来产业发展缺乏人才基础。创新人才是技术和产业发展的关键,对未来产业发展至 關重要,而我国基础研究和应用研究人才比例较低,尤其缺少跨界型、复合型人才。2019 年,我 国 R&D 人员全时当量为 480.1 万人年,其中基础 研究和应用研究 R&D 人员全时当量分别为 39.2 万人年和 61.5 万人 年,占比分别仅为 8.17% 和12.81% ①。智能制造代表了先进制造与新一代信 息技术的深度融合,根据人力资源与社会保障部 数据分析,2025 年智能制造领域人才需求为 900万人,人才缺口预计达 450 万人②。因此,我国亟 需加强未来产业相关人才的培养。

四、加快构建我国未来产业创新体系

未来产业的培育和发展受到多种因素的影响, 加快构建我国未来产业创新体系,需要在顶层设 计、基础研究、关键核心技术突破、创新创业生 态、人才培养等方面发力。

一是加强未来产业前瞻部署和研发支持。在类脑智能、量子信息、基因技术、未来网络、深 海空天开发、氢能与储能等前沿领域,研判产业 发展和技术演进趋势,制定整体发展战略规划。 发挥高校和科研机构基础研究优势,加强国家科 技重大专项、国家重点研发计划等国家科技计划 对未来产业相关基础研究的支持。设立未来产业 发展专项资金,引导企业增加基础研究投入,推 动未来产业发展。

二是推进未来产业关键核心技术突破。联合国家制造业创新中心、国家产业创新中心、国家 工程研究中心等产业创新平台,布局建设国家未 来产业技术研究院,集聚产学研优势力量,加强 前沿技术多路径探索和交叉融合,突破一批对未 来产业发展具有全局性影响的关键共性技术,增 加颠覆性技术供给。

三是营造良好的创新创业生态。实施未来产业孵化与加速计划,构建完整的创新孵化体系、 科技公共服务体系、知识产权保护体系、科技投 融资体系,催生新业态新模式。加快实施未来产业跨界融合示范工程,促进应用场景创新和新型 基础设施建设,推动前沿技术迭代完善。

四是加强未来产业创新人才引进和培养。推进面向未来产业的教育体系建设,加快新兴和基 础学科布局,完善系统性教材内容设计,促进基 础教育和高等教育的衔接。通过国家科技重大专 项和国家未来产业技术研究院培养创新人才与团 队。建设未来产业专业人才培养和实训基地,形 成产教融合、科教融合的人才培养体系。推进全 球高层次人才合作计划,加强人才引进和培养。

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(作者郭京京为中国科学院科技战略咨询研究 院副研究员;眭纪刚为中国科学院科技战略咨 询研究院研究员、中科院大学公共政策与管理 学院岗位教授;马双为中国科学院科技战略咨 询研究院博士后。本文系国家社会科学基金重 大项 目〔编 号:18Z DA101〕、国家自然科学 基金面上项目〔编号:72074204〕、中科院科 技战略咨询研究院院长青年基金项目〔编号: Y8X1041Q01〕的阶段性成果)