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顛覆性技術驅動的未來產業培育模式與路徑研究
——美國布局下一代集成電路產業的啟示
中國網/中國發展門戶網訊 當前世界經濟和科技競爭日趨激烈，我國正處于轉變發展方式、轉化增長動力、優化經濟結構的關鍵時期，亟待技術進行前瞻性、引領性和原創性突破。隨著我國開啟全面建設社會主義現代化國家新征程，堅持新發展理念、構建新發展格局，積極布局前沿技術已經成為“十四五”時期經濟社會發展的關鍵戰略。《中華人民共和國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》提出，“加強前沿技術多路徑探索、交叉融合和顛覆性技術供給。實施產業跨界融合示范工程，打造未來技術應用場景，加速形成若干未來產業”。在我國部分領域進入世界前列的背景下，前瞻謀劃顛覆性技術驅動的未來產業，探索“無人區”技術突破，是我國把握產業發展主導權和控制權的重要前提。
培育顛覆性技術驅動的未來產業能夠提升我國產業發展的長期競爭力。一方面，顛覆性技術具有破壞性和變革性特點，探索了技術新路徑、支撐了產品新形態進而催生了新產品、新需求與新業態，通過解決未來產業發展面臨的瓶頸，更有可能推動未來產業從理論構想的孕育孵化階段進入技術產業化階段。另一方面，布局顛覆性技術驅動的未來產業有助于我國搶抓國際競爭的新機遇。當前，美國、英國、德國、法國、日本等國際領先國家紛紛開始布局未來產業，一旦某一國家依托顛覆性技術突破實現產業化，我國不能及時識別與跟進，有可能錯失未來產業關鍵領域發展的戰略機遇。
為掌握未來經濟發展的主活動佈置動權，各地方政府高度重視發展顛覆性技術，將未來產業視為“十四五”時期搶占區域發展制高點的重要領域。《北京市國民經濟和社會發展第十四個五年規劃和二〇三五年遠景目標綱要》明確提出要布局量子信息、新材料、人工智能、衛星互聯網、機器人等未來產業；《深圳市國民經濟和社包裝盒會發展第十四個五年規劃和二〇三五年遠景目標綱要》將前瞻布局 6G 通信網絡、量子科技、深海深空、氫能產業等前沿技術創新領域；《杭州市人民政府關于加快推動杭州未來產業發展的指導意見》，將人工智能、虛擬現實、區塊鏈、量子技術、增材制造、商用航空航天、生物技術和生命科學等作為率先探索布局的行業領域，并布局專業人才、專項資金等工作；《重慶市戰略性新興產業發展“十四五”規劃綱要》中將衛星互聯網、氫能與儲能、生物育種與生物制造、腦科學與類腦智能等產業作為提升未來競爭力、把握發展新趨勢的先導性產業。地方政府超前布局顛覆性前沿技術，有望在這些新興技術領域形成一批未來產業集群平面設計，通過挖掘新潛力、創造新增量、帶動新就業等，推動新一輪經濟增長。
前瞻布局顛覆性技術驅動的未來產業，既是我國進入新發展階段、加快構建新發展格局的客觀需要，也是培育新興接續產業、搶占全球科技產業競爭制高點的必然選擇。本文從顛覆性技術的科學內涵包裝設計與基本特征出發，通過對美國“電子復興計劃”的系統梳理，厘清顛覆性技術驅動的未來產業培育的著力點，凝練我國依托顛覆性技術突破培育未來產業的機制與路徑。
美國依托顛覆性技術培育未來產業的模式研究——“電子復興計劃”
在全球數字化即將發生變革的新時期，美國為繼續強化電子信息技術優勢，捍衛全球領導地位，美國國防高級研究計劃局（DARPA）于 2017 年 6 月，以推動材料和集成、系統架構、電路設計三大領域創新為核心發展思路，從集成電路全產業鏈謀劃布局的“電子復興計劃”。“電子復興計劃”主要包括 3 類項目：DARPA 的相關在研項目；由大學主導的“聯合大學微電子項目”（JUMP），旨在提供 2025—2030 年所需的基于微電子的顛覆性技術；由工業界主導的“第三頁”（Page3）項目，針對“摩爾定律”未來可能走向極限情況提出了一些技術探索的方向。
可以說，“電子復興計劃”的發布對美國下一代集成電路領域顛覆性技術發展至關重要，其政策體系和支撐路徑同時引起了學術界和產業界的關注。因此，本文從美國“電子復興計劃”技術識別機制、組織管理機制、評價機制、示范應用機制分析，試圖解釋進行顛覆性技術突破的規律（圖 1）。
技術識別機制
“電子復興計劃”將已有項目進行整合并凝互動裝置練現實需求、廣泛收集業界建議，逐步形成了多階段、相互關聯的發展計劃，其技術識別過程主要分為經典大圖技術愿景提出和技術愿景轉化兩階段。活動佈置
第一階段：總結現實軍事作戰需求和新技術生長點，提出技術愿景。通過與國防部高層會晤和一線調研，深入分析未來可能面臨軍事挑戰，從考慮未來戰爭的作戰需求出發確定所需的前沿技術；通過與頂尖科學家交流研討、對文獻專利數據進行挖掘分析等方式發現世界最新前沿技術，并從中尋找可能對未來軍事領域產生重大影響的新技術生長點。通過這種需求拉動和技術推動，提出要實現的技術愿景。
第二階記者會段：通過廣泛調研、分析研討等方法將技術愿景分解為一系列研究計劃，最終轉化形成項目選題。在業界峰會、媒體上組織宣傳計劃的背景、目標等。舉辦項目研討會，由項目經理領導開展有針大型公仔對性的討論，邀請來自國防、產業界、科研單位等不同領域的專家學者，廣泛聽取他們對新興技術需求和現存障礙的看法，并收集關于項目研發的目標和指標等建議，構思新的項目以滿足“電子復興計劃”的目標。參與者通過與 DARPA 合作支持“電子復興計劃”將雙方共同感興趣的研究計劃轉化為項目選題。
組織管理機制
“電子復興計劃”重視發揮國家實驗室、研究型大學和科技領軍企業的作用，組織成立政產學研合作聯盟。合作聯盟采取開放多元、相對市場化的協作模式，并圍繞技術挑戰進行成本分攤。在“聯合大學微電子項目”中，DARPA 與工業界企業共同組成一個聯盟，工業界成員包括產業界的 IBM、英特爾、臺積電、三星電子和國防工業界的雷神、洛克希德 · 馬丁等跨國科技企業。聯盟成員共同擬定重點研究領域，共同為項目提供資金支持，同時持開放態度，歡迎更多的工業界贊助商加入。聯盟通過向學術界征集提案成立 6 個研究中心，以推動半導體技術領域的探索性研究。另外，“電子復興計劃”對美國聯邦政府資助的研發中心進行“直接競爭限制”，并優先鼓勵私營部門投標。對于政府實體，如政府與國家實驗室、軍事教育機構等承擔相關項目，必須出具書面文件以說明其符合招標條件，并明確表明該項工作私營部門無法提供。例如，桑迪亞國家實驗室與大學和企業合作參加了極端可擴展性光子學封裝、高端開源硬件等項目的研發；橡樹嶺國家實驗室合作參加特定領域片上系統等項目的研發。在相對開放、市場化的合作聯盟以外，美國“電子復興計劃”也注重培育相對封閉的項目研發共同體，引導美國的空軍研究實驗室、陸軍研究實驗室、國立衛生研究院、能源部、海軍研究辦公室、微電子高級研究公司等軍方用戶和利益相關方共同參與研究，構建聯合資助的合作網絡。“電子復興計劃”采用的這種成本共擔的合作聯盟模式提高了協作攻關的效率，促進了政產學研深度合作；通過發揮各方優勢將技術成果轉化為現實生產力，有效應對半導體技術領域的挑戰。
“電子復興計劃”采用項目經理人制度，項目經理人全權負責項目全流程。通過與需求方和科學家的多次會議，項目經理人整合提出研究項目并選取研究團隊。實施過程中，項目經理人可以中途停止項目并與項目共同退出——“電子復興計劃”中每年約有 20% 沈浸式體驗的項目經理人被淘汰。項目經理人被賦予極大的信任和權力的同時也承擔了相應的責任；通過權責統一的制度設計，最大程度避免人情因素和集體決策無責任主體的弊端。
DARPA 舞臺背板通過多種方式對項目進度不確定性和經費損失等風險進行雙重控制。“電子復興計劃”作為企業、大學和研究機構等多元主體開展的一系列前瞻性合作項目，研發難度大、風險高，只有在項目執行過程中采用動態化管理方式，培育開放包容的創新文化，進行多技術路線資助，安排完善的項目失敗退出機制，才能分散并降低風險實現從基礎創意到成果產出的跨越。DARPA 組織定期會議并實行分階段預算分配。項目組分為幾個研究工作組，研究組再細分成不同的系統組；通過每周的研究組內部研討會、每月的子系統碰頭匯報會、每季度聯席會議保證了項目的順利推進，項目經理根據研究組的匯報情況調整預算。項目實施過程公開透明。項目經理可以隨時采用更新、更優的技術方案，DARPA 每年大約有 20% 的技術方案被替代。在項目進展困難時公開向全社會征集解決方案，匯集新思想、新技術，從而推動創新。采取多技術路線的競爭性資助。DARPA 會對采取不同技術路線研究相同問題的科學家分別進行資助，從而分散項目資助風險。充分挖掘失敗項目的價值。DARPA 對于當前科技水平無法完成的項目宣告失敗后不會完全放棄，而是找出項目失敗原因、保存項目過程中獲得的技術知識，在未來有相關項目或項目重新具備再開發的條件時，以重新利用已經積累的有價值經驗。
評價機制
“電子復興計劃”中項目提案的評審和遴選根據廣泛機構公告（BAA）公布的評估準則進行。“電子復興計劃”啟動后，舉辦項目研討會并發布 BAA，隨后在征集項目提案的過程中，根據 BAA 公布的評估標準對提案進行評選。在評估準則中有 2 點值得注意：要求提案提供技術轉移計劃，以說明該技術對國防領域的影響、將新技術納入國防系統的時間，以及技術向國防用戶轉移方式等問題；要求擬定的預算費用符合技術研發和實施管理的實際情況，并準確反映技術目標。
“電子復興計劃”中項目不同評估標準重要性有所不同。例如，“聯合大學微電子項目”的提案評價標準按相對重要性從高到低依次為：整體的科技價值；獨創性、新穎性和影響力；項目研究對聯盟行業贊助商和 DARPA 需求的影響；研究人員的能力；成本效益，能否解決現實問題。提案的審查主要由項目經理和政府專家負責。項目經理會通過研討會等形式與申請單位進行深層次的持續溝通，以確認技術路線的可行性。對初步符合條件的方案，要求申請人提交更詳細的方案，并組織評審給出初步資助建議。最后，陸續公布項目執行者并啟動項目。
在項目實施階段的評價標準更加包容，能夠包容客觀因素導致的失敗，如目前科技水平的限制、相關技術方案存在的潛在風險等。在評價周期廣告設計上，短期內寬容失敗，長期內要求有創新成果。
示范應用機包裝設計制
對于不同類型的項目，DARPA 采取不同的方式推進技術的應用推廣。對于以軍事應用為目的的項目，實施過程中全程與美國軍方保持深度溝通；進入工程化與推廣應用階段后，相關企業與各軍種簽訂合同，將進入試制生產階段的產品提供給軍方使用，通過這種方式將培育成熟的技術轉移給軍方。在軍方訂單能夠維持企業研發和生產的情況下，吸引其他成熟企業進行投資并將產品推向市場。如果各軍種不愿接受新培育的技術，DARPA 可以運用國防部部長專用通道對新技術產品進行政府采購支持。對于以產業應用為目的的項目，實施過程中邀請產業界人士參與研討會共同推進項目的應用化，直到有企業愿意對項目的成果轉化進行投資，之后項目經理退出。項目通過在實施階段和推廣應用階段與應用方進行深度溝通，推進了新培育技術的工程化與推廣應用。
“電子復興計劃”于 2019 年發布了“電子復興計劃：國防應用”（ERI: DA）項目。該項目強調了國防過渡伙伴的作用，國防過渡伙伴是指具備向美國國家安全共同體交付技術能力的組織。ERI: DA 項目要求參與者與國防過渡伙伴建立合作關系，推動“電子復興計劃”的技術成果在國防應用方面的開發示范；通過這種方式進一步明確了美國聯邦政府在技術成果轉化的過程中的持續作用，促進了技術成果在國防系統中的未來應用。
顛覆性技術驅動的未來產業培育研究框架
當前新一輪科技革命和產業變革正在興起，以人工智能、物聯網、虛擬現實和無人駕駛等為代表的顛覆性技術層出不窮，顛覆性技術開始受到越來越多的企業、公眾重視，甚至成為世界各國的競爭焦點。
顛覆性技術具有 3 個特征：技術創新過程復雜。顛覆性技術是技術的新組合或跨界應用，會破壞原有的技術軌道并形成新的技術軌道。破壞現有市場。顛覆性技術帶來全新的服務或商業模式，破壞市場的既有競爭規則和現有需求。產生新的產品及相應產業。顛覆性技術會開拓新的產品并形成相應的產業方向，從而改變人們的生產道具製作生活方式。基于顛覆性技術的已有研究和特點，本文將其定義為“通過技術的新組合與跨界應用，對現有市場競爭格局產生破壞性沖擊，帶來新技術應用、產業業態與商業模式，改變甚至是創造了消費端的新需求”。
顛覆性技術通過全新的科學發現和對已有技術軌道的遷移，對該產業格局造成“創造性破壞”并培育了新的市場需求。因此，急需圍繞未來產業培育的關鍵環節、模式功能、評價原則建立顛覆性技術驅動的未來產業培育模式研究框架（圖 2），并對其過程機制與內涵特征進行總結（表 1）。在顛覆性技術供給環節，需要完善未來產業的任務選題機制，突出技術遴選的需求導向和問題導向。在技術產業轉化環節，明經典大圖確政府和市場的責任分工，發揮政府資金的引導作用和放大效應。在技術產業應用環節，加強適合未來產業發展的需求側政策舉措。例如，管理部門增強國防、信息、能源和交通等基礎設施對前沿技術產品的政府采購力度，為前沿技術轉化提供早期培育市場，加快顛覆性技術的產業化應用迭代。
顛覆性技術方向識別
顛覆性技術作為驅動未來產業的引擎具有較強的不確定性，難以對具體技術進行準確的遴選與甄別。然而，筆者發現，對顛覆性技術方向與需求的預見與識別是可行的：一方面，雖然未來產業最終具體的產品形態和商業化應用時間很難預測，但可以根據技術的核心屬性大致判斷其主要的應用范圍；另一方面，人類對溫飽、安全、交流、舒適、健康、發展等需求不斷提高，顛覆性技術須能夠有效滿足市場需求。從人類的基本需求出發，結合對技術核心屬性的大致判斷，可以對顛覆性技術的方向進行展望。同時，在顛覆性技術方向和需求的預見識別中需要防止點錯“科技樹”。基于顛覆性技術自身發展的特征與趨勢進行戰略判斷，特別是需要注意規避美國可能對我國技術發展實施的戰略誘導與誤導。
顛覆性技術更加注重前瞻性和變革性。在顛覆性技術發展初期往往需要巨大的研發投入以實現產業化，要面向未來前瞻布局，搶占“無人區”人形立牌，滿足國家的重大戰略需求；還要能廣泛應用于產業領域并具有長遠的應用價值，滿足國家經濟發展的需要。另外，顛覆性技術作為革命性力量，往往會顛覆已有產業體系運營模式。例如，美國 SpaceX 公司通過掌握領先的火箭一級回收技術、整流罩回收技術、模塊化組裝技術和可重復使用技術，實現“獵鷹 9 號”火箭回收的顛覆式創新，大幅降低發射成本，對現有運載火箭產業格局及龍頭企業造成巨大沖擊。
目前已有的顛覆性技術識別方法可分為 3 類。通過德爾菲法輔以技術路線圖，或者“水平掃描”調查方法，來判斷技術的顛覆性。此類方法充分考慮到影響顛覆性技術發展的多種因素，具有可視化和結構化等優勢，是顛覆性技術預見的最有效方法之一。從企業實踐的角度出發，根據顛覆性技術的共性特征與應用效果構建評估指標與識別模型，并通過案例分析驗證模型的有效性。此類方法以顛覆性技術的性能價值與市場影響力為依據進行技術預見，具有簡單高效的優點。利用文獻引用關系、共現關系等方法對技術領域的專利、論文進行數據分析來識別顛覆性技術。此類方法以技術孕育發展的文獻線索為依據識別潛在的顛覆性技術，更加客觀細致。
組織管理
顛覆性技術創新影響眾多主體、領域、產業，需要運用開放多元的思維進行組織創新。顛覆性技術的創新模式不再是傳統的線性和鏈式模式，呈現出間斷性和跨越性的特征，并逐步演變為多元主體協同的創新模式。依靠軍方或產業界單一的創新資源較難取得突破。因此，需要調動政府、軍方、民營企業、大學和科研院所等各創新主體的研發力量，加強多方的互動和協同，在一個共同體中最大限度地發揮科技資源配置效率和技術創新的協同效應，策展從而降低顛覆性技術發展的風險和不確定性，提高創新的效率和效益。
顛覆性技術創新性極強，對已有傳統或主流技術產生顛覆性效果，傳統的科技計劃管理難以滿足顛覆性技術的管理需求。傳統科研管理項目組織程序規范，但管理人員權力有限，重要事項依賴集體決議，導致行政審批程序多、時間長；而顛覆性技術具有較強時效性，長時間的審批程序可能錯失顛覆性技術的發展機遇。大學、科研院所等學術機構進行了顛覆性技術創新研究但成果轉化成本高昂，產業界更注重應用性研究，缺乏對基礎性、原創性研究的投開幕活動入，這導致兩者之間技術轉移困難，嚴重影響顛覆性技術創新的效率。在多元主體協同的組織模式中，涉及各參與部門、機構之間的數據共享、知識產權、利益沖突，以及參展跨組織的員工管理等復雜問題，需要通過制定關于資源配置和人事管理等方面的合作協議克服組織機制中的障礙。因此，需要由軍方、大學、科研院所、企業及中介機構等組成的創新主體，利用由人才、技術、資金、信息和管理等組成的創新資源，在相應制度、政策、文化和金融等構成的創新環境下，以顛覆性技術突破為共同目標，圍繞公共問題、公共利益和公共需求進行技術的合作、共享、轉移和創新，激發創新活力。
顛覆性技術研發難度大、具有動態變化性，需要動態的管理模式。管理方式應根據任務重點、內外部環境及評估反饋等因素，在顛覆性技術的不同奇藝果影像發展階段不斷調節管理方式和重點，從而保障管理的科學性和有效性。動態的管理模式能避免因早期過于嚴格的干預而錯失顛覆性技術創新的機會，又能防止因管理過于寬松而出現“搭便車”、投機等行為帶來的負面效應。同時，需要通過建立多種技術路線并行的顛覆性技術競爭與退出機制，以避免在錯誤的技術路線上過多投入資源，延誤產業發展的戰略時機。
示范應用
顛覆性技術作為前沿技術的一部分，其產業化對未來產業的發展十分重要。加大對顛覆性技術研發投入，推動顛覆性技術及相關互補技術的創新迭代，加快技術的產業化應用是培育和壯大未來產業重要手段之一。由于顛覆性創新領先于現有市場，沒有現成的市場需求，技術成果能否被市場短時間接受事關技術創新的成敗。因此，為新技術創造新的市場需求是顛覆性技術創新奇藝果影像最終取得成功的重要保障。例如，政府通過“有形的手”增強國防軍隊用戶、能源和交通等基礎設施管理部門對顛覆性技術產品的采購力度；將參展研發項目與國家戰略需求相結合，推進太空探測、深海探測等集成前瞻技術的重大工程，為顛覆性技術向未來產業的轉化提供早期市場，加快前沿技術的產業化應用迭代。
探索構建典型應用場景、培育發展顛覆性技術的試點示范機制和新模式，發揮其引領性、示范性作用，對于統籌推進和突破顛覆性技術、加快其成果轉化與產業化具有十分重要的意義和價值。顛覆性技術創新具有很強的不確定性。由于路線和前景的不明確，它從理論構想的孵化階段進入技術產業規模化階段比一般技術創新阻力更大，需要以推動重大科技創新為核心、以創新體制機制為主攻方向，前瞻布局和重點建設示范區，推動顛覆性技術應用，從而進一步集聚科技創新資源，強化創新主體合力，建設產業創新生態，構建典型應用場景。例舞臺背板如，培育發展未來產業的先導試驗區，是開展系統性整體性協同性先行先試的一種新組織模式；是統籌推進科技、需求、業態、組織、政策融合創新，提升科技資源配置、人才供給、金融資本、知識產權、政策支持的效率和效益，促進科研、科教和科創融合的綜合性基地；也是加快形成我國未來產業發展的新引擎。
評價模式
顛覆性技術具有非常大的不確定性與風險性，呈現“高風險、高回報”的特點，急需形成注重創新、包容失敗的評價理念，改革傳統的評價模式。顛覆性技術需要具有包容性能夠營造活躍的創新氛圍的容錯機制。因此，因技術路線選擇或其他不可控因素，導致無法達到既定的研究目標，應進行適當包容。對于因研究本身不確定性導致的項目終止與因學術不端導致的研究失敗進行追責，從而營造敢為人先、勇于挑戰的創新氛圍，激發顛覆技術創新活力。創新以同行評議為核心的評審方式。高風險探索性創新研究的知識范圍往往不拘泥于某一特定的學科領域，聘請來自多學科的專家評議有助于從多學科角度評價項目；邀請不同領域的研究人員組成討論小組并參加研究計劃的研討會，研討會作為實時評議的平臺有助于參與者間的相互協作、激發靈感；申報人與評審專家進行多輪溝通互動的扶優式評審，能夠在 TC:08designfollow