前言

2023年春節(jié)期間，《流浪地球2》大火，從太空電梯、行星發(fā)動機、星際飛船、陣列核爆月球到仿生智能機器人、仿生外骨骼、量子計算機、全同步同聲傳譯等等，一系列科技元素不僅在視聽上給了我們巨大的沖擊，而且拓展了我們對科學技術邊界的想象。

近年來，大到關乎國運的“芯片之戰(zhàn)”，小到每個人日夜不離手的手機、平板，遠到遙遠太空的空間站，近到飯店送餐的機器人，科學技術成了每個國家、每個個體都密切關注的焦點。我們不禁要問，科學技術從哪里肇始？又如何一步步成為決定人類歷史進程的關鍵變量？科學技術的下一個風口在哪里？而對我國來說，科技創(chuàng)新情況的進展如何？面臨哪些機遇和挑戰(zhàn)？我們將如何擊破歐美的技術和產(chǎn)業(yè)封鎖，在慘烈的國際科技競爭中贏得主動？

歷史車輪滾滾向前

一般來說，科學是如實反映客觀事物固有規(guī)律的系統(tǒng)知識，是對自然現(xiàn)象、客觀世界的本質規(guī)律的系統(tǒng)性解釋。雖然從詞源學上講，science（科學）一詞14世紀才進入英語詞匯，詞義幾經(jīng)進化才達到近代“科學”的含義，但是，科學對人類而言從來不是新東西——對自然萬物的沖動和好奇是人類的本能，古希臘哲學家泰勒斯是第一個提出“什么是萬物本原”哲學問題，并試圖借助觀察和理性思維來解釋世界的人，提出了水本原說，被譽為“科學與哲學之祖”。在17世紀科學革命前，科學被視為scientia（知道的東西），只是以世界為中心的哲學關注的一部分。

而在近代以前的漫長歲月里，科學和技術是兩條平行線，有著完全不同的知識傳統(tǒng)，在大部分時間里二者都遵循著各自的軌跡獨立發(fā)展。當時充滿好奇、追求自然規(guī)律的多為教士、家庭富裕的年輕人，簡言之就是有錢有閑的社會上層人士；而推動技術（比如石器打磨技術、冶金技術、耕作技術、紡織技術等）發(fā)展的，多為具體勞作的工匠和農(nóng)民。在等級森嚴的封建時代，這兩類群體基本沒有什么交集。在某種意義上，科學發(fā)展并不如技術進步表現(xiàn)得明顯，對社會進步的貢獻也不是那么大。正如任正非2023年初在深圳坂田總部“難題揭榜”火花獎頒獎典禮上強調的，“科學與技術是兩個不同的概念，科學是發(fā)現(xiàn)，技術是發(fā)明。范內(nèi)瓦·布什和拉什·D.霍爾特合著的《科學：無盡的前沿》寫得挺好，科學就是無盡的前沿，未知的才叫科學”。

現(xiàn)代科學誕生和科學研究成果開始井噴的時代可以追溯到文藝復興時期，這場盛大的思想解放運動，不僅揭開了歐洲現(xiàn)代化的序幕，而且締造了人類對自然認識的新飛躍：通過哥白尼的“日心說”、伽利略的天文望遠鏡、開普勒的行星運行三大定律，自然從神的束縛下解放出來，自然科學也從哲學和宗教體系中獨立出來。隨著火藥炸毀了封建城堡，指南針打開了西方航路，造紙術和印刷術推動了知識平民化，16世紀中期到17世紀末，以天文學、物理學領域的重大突破和牛頓力學體系建立為標志的第一次科學革命，從根本上改變了人們對世界的認知，從此煉金術不再是魔法、人體不再依靠“靈氣”，全新的知識體系和科學理論開始重塑歐洲乃至全人類。在科學成果的刺激下，18世紀中后期，以瓦特蒸汽機和珍妮紡紗機等為標志的一場技術革命在英國興起，從此整個世界為之一變。在19世紀70年代開始的第二次技術革命中，人們從德國染料企業(yè)成立的專門對企業(yè)已有產(chǎn)品和工藝革新進行應用研究，以及對相關領域進行純粹科學研究的基礎研究部門身上，看到了科學研究在產(chǎn)業(yè)界大規(guī)模組織化帶來的顯著效果，自此，科學以產(chǎn)業(yè)為媒介，與技術越來越緊密地聯(lián)結在一起。20世紀初以普朗克的量子力學和愛因斯坦的相對論為主要標志的第二次科技革命再次突破了人類認識的極限，之后的事情大家也都清楚，日本廣島和長崎上空的“小男孩”和“胖子”讓人類見識到了“核”的力量，蘇聯(lián)的“斯普特尼克1號”人造地球衛(wèi)星開創(chuàng)了空間技術發(fā)展的新紀元，愛達法克（EDVAC，一臺美國早期離散變量自動電子計算機）帶領人類進入計算機時代……

科學從天國到人間不斷祛魅、不斷世俗化，并給技術插上騰飛的翅膀。人們先是將科學從神的束縛下解放出來，使得科學家成為塵世的職業(yè)，在完成這一步后，人們發(fā)現(xiàn)還需要把實驗室的大門打開，使科學與技術、產(chǎn)業(yè)、生活聯(lián)系到一起并服務人類日常。也正是在這一過程中，人們發(fā)現(xiàn)了隱藏在科學技術冰冷物質和繁復計算背后的巨大活力和潛能，新的生產(chǎn)工具接續(xù)被發(fā)明出來，生產(chǎn)力得到提高、躍遷，人類認識世界的方式被改變、邊界被拓寬、思維被重塑，進而帶來政治、法律、文學、藝術等方方面面的變化。

“硅對鋼的勝利”

當時光的指針被撥回到1947年，美國貝爾實驗室威廉·肖克利（William Shockley）和另外兩位物理學家共同發(fā)明了半導體“鍺晶體管”，用于取代過去的真空管作為信號放大元件。只是當時，誰也沒有想到，這一發(fā)明由此引發(fā)半導體技術革命，將帶領人類進入繼石器時代、青銅時代、鐵器時代、鋼鐵時代、石油時代之后的“硅文明”時代，也推動人類社會由“碳基社會”變成“硅基社會”，徹底改變世界面貌和地緣政治格局。1991年1月的海灣戰(zhàn)爭，以美國為首的多國部隊轟炸巴格達，通過38天的空中打擊和僅僅100小時的地面部隊作戰(zhàn)，2月28日就達成停戰(zhàn)協(xié)議。美國幾乎是以摧枯拉朽的速度，迅速取得戰(zhàn)爭的壓倒性優(yōu)勢，第一次向世界展示了“高技術條件下的現(xiàn)代化戰(zhàn)爭”。由于這場戰(zhàn)爭中美軍使用的諸多高科技武器技術裝備所倚賴的核心技術都是半導體芯片，因此后來也被媒體稱為“硅對鋼的勝利”。

科學技術的至關重要性不僅在于硝煙戰(zhàn)火中升起的“蘑菇云”，更在于驅使社會向前的“發(fā)動機”。1967年，著名經(jīng)濟學家威廉·鮑莫爾（William Baumol）在題為《非平衡增長的宏觀經(jīng)濟學：城市危機剖析》（Macroeconomics of Unbalanced Growth: The Anatomy of Urban Crisis）的論文中，指出一個經(jīng)濟體中，各部門勞動生產(chǎn)率的增長率通常是不一致的，當存在這種差異化時，生產(chǎn)率增長較快的“進步部門”的工資上漲會同時帶動那些生產(chǎn)率增長較慢的“停滯部門”的工資上升，而這種效應會導致“停滯部門”吸引更多的勞動力、形成更大的產(chǎn)出，久而久之，“停滯部門”在整個經(jīng)濟中所占的比例將會越來越高，而整個經(jīng)濟的生產(chǎn)率增長則會因此而降低。據(jù)此學者把這一現(xiàn)象稱為“鮑莫爾病”。要克服“鮑莫爾病”，很明顯，有兩種辦法，即在限制“停滯部門”發(fā)展的同時，加大對“進步部門”的鼓勵和支持以提升“進步部門”比例，或者減少“停滯部門”內(nèi)耗，提高“停滯部門”生產(chǎn)率。但不管是哪種方案，最核心的都是社會生產(chǎn)率的提高。因此，克服“鮑莫爾病”的命題就轉化為了如何提高社會勞動生產(chǎn)率。答案就是科技創(chuàng)新，通過關鍵核心技術突破和規(guī)模經(jīng)濟等來提高傳統(tǒng)制造活動的效率，通過增加服務要素、創(chuàng)新商業(yè)模式的方式，發(fā)展服務型制造來提升產(chǎn)品附加值。比如，雖然我們不能把五重奏的人數(shù)從五個減少到四個，把一首原本需要演奏兩個半小時的樂曲壓縮到兩個小時演奏完，但是，我們可以依托數(shù)字技術，讓更多的人看到這場演奏，把觀眾從區(qū)區(qū)數(shù)百人轉變?yōu)閮|萬人，使同樣一場音樂會產(chǎn)生的價值實現(xiàn)數(shù)百倍甚至千萬倍的增長。

科學技術成果從微弱的星火逐步演變?yōu)橄砣虻男苄芑鹧妫粌H將一切禁錮人類的鎖鏈燒毀，而且給人類指出了光明之路。細細回顧人類歷史我們可以發(fā)現(xiàn)，科技革命大都伴隨著科技強國的興起和世界科學重心的轉移，每一次革命都深刻影響了世界政治經(jīng)濟力量對比的變化和各國各民族的前途命運。如今，科學技術的創(chuàng)新，成為科技型企業(yè)的核心競爭力，知識經(jīng)濟發(fā)達程度的高低已成為各國綜合國力競爭成敗的關鍵所在。由此，科技創(chuàng)新成為從政府到社會共同關注的焦點，越來越多的人把對未來的期盼寄托于科學技術創(chuàng)新而不是神的救贖之上。

迭代加速，角逐日盛

我們再來回顧近代以來的科學技術史，蒸汽機從研制到定型投產(chǎn)用了84年、電動機為65年，原子能從開發(fā)到應用耗時6年晶體管為4年、移動電話為4年，激光從發(fā)現(xiàn)到應用不足2年。電子計算機自問世以來，30年間已發(fā)展至第五代，而微型計算機誕生后幾乎每隔兩年甚至半年就換代一次。特別是從第一個晶體管發(fā)明到如今的幾十年間，我們可以直觀地看到令我們“如鯁在喉”的半導體芯片制造工藝水平是以一種如此令人目眩的速度在提高。早在1965年，美國仙童半導體公司研究開發(fā)實驗室主任摩爾就發(fā)現(xiàn)了集成電路發(fā)展的驚人趨勢：每個新芯片大體上包含其“前任”兩倍的容量，每個芯片的產(chǎn)生都是在前一個芯片產(chǎn)生后的18～24個月內(nèi)，也就是說集成電路芯片上所集成的電路的數(shù)目，每隔18～24個月就會翻一番，這一趨勢也被人們稱為摩爾定律。我們可以直觀地感受到，科學技術更新裂變和科學技術成果轉化的速度是如此之快，并且越來越快，每一批顛覆性技術的出現(xiàn)，都有可能從根本上改變現(xiàn)有的技術路徑、產(chǎn)品形態(tài)、產(chǎn)業(yè)模式，成為重塑世界格局、創(chuàng)造人類未來的關鍵變量。

當前，新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革突飛猛進，科學研究范式正在發(fā)生深刻變革，學科交叉融合不斷深入，先進制造、清潔能源、生態(tài)環(huán)境等重大創(chuàng)新領域加速發(fā)展，深空、深海、深地、深藍、極地的探索持續(xù)刷新人類活動邊界，人工智能、生命科技、區(qū)塊鏈和5G通信技術孕育新的生產(chǎn)方式。世界各國把科技創(chuàng)新作為贏得主動、占領高地的重要法寶，更加重視利用科技創(chuàng)新培育新的經(jīng)濟增長點，甚至已經(jīng)不滿足于民間的各自為戰(zhàn)、各自為王，政府紛紛“入場”參與角逐，即使在美國這樣一個鼓吹市場至上、自由至上的國家，也都在窮盡政府之力激活和推動科技創(chuàng)新。如果沒有真正拿得出手的克敵制勝的法寶、沒有參與或主導賽場建設的能力，中國在國際舞臺上的腰桿就挺不起來，就會處處受制于人，實現(xiàn)中華民族偉大復興也就無從談起。在2023年新一輪黨和國家機構改革中，為突出科技創(chuàng)新在我國現(xiàn)代化建設全局中的核心地位，黨中央決定組建中央科技委員會，重新組建科學技術部，進一步理順科技領導和管理體制、促進科技和經(jīng)濟社會發(fā)展。同時，這次改革中，為發(fā)揮數(shù)字資源、數(shù)字經(jīng)濟對經(jīng)濟社會發(fā)展的基礎性作用，還組建了國家數(shù)據(jù)局，負責協(xié)調推進數(shù)據(jù)基礎制度建設，統(tǒng)籌推進數(shù)字中國、數(shù)字經(jīng)濟、數(shù)字社會規(guī)劃和建設。

正如習近平總書記所說：“中國要強盛、要復興，就一定要大力發(fā)展科學技術，努力成為世界主要科學中心和創(chuàng)新高地。我們比歷史上任何時期都更接近中華民族偉大復興的目標，我們比歷史上任何時期都更需要建設世界科技強國！”[1]為此，我們試圖通過回顧人類科技創(chuàng)新史，對世界上主要發(fā)達國家的創(chuàng)新戰(zhàn)略和路徑進行比較研究，分析科技創(chuàng)新的必備要素和主體，找到占領科技創(chuàng)新高地的密鑰和法寶，為我國以創(chuàng)新驅動發(fā)展戰(zhàn)略推動經(jīng)濟高質量發(fā)展提供參考。

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[1]《習近平：努力成為世界主要科學中心和創(chuàng)新高地》，參見：http://www.xinhuanet.com/politics/leaders/2021-03/15/c_1127212833.htm。——編者注