构建面向未来产业的创新生态系统:结构框架与实现路径

前沿基础知识与共性关键技术持续涌现与突破,未来产业对创新生态系统的结构、功能与实现路径等多个维度提出新的理论与实践挑战。综合自然生态系统和创新系统等相关理论,基于未来产业特征与演化规律,构建由前沿知识创造群落、应用场景转化群落和产业价值实现群落组成的未来产业创新生态系结构框架,有为政府与企业家精神是未来产业创新生态系统中重要主体与关键要素。培育和发展未来产业的政策方向可考虑创新要素识别、创新主体协同和创新环境优化等方面。

习近平总书记在深圳经济特区建立40周年庆祝大会上提出:“要围绕产业链部署创新链、围绕创新链布局产业链,前瞻布局战略性新兴产业,培育发展未来产业,发展数字经济。”前瞻谋划未来产业是我国实现高质量发展、构建新增长点的关键所在,更是我国新时期构筑长期竞争优势的战略机遇。美国、欧盟和日本等也充分认识到前沿科技的无限潜力和深远影响,纷纷强化对未来产业的布局,以期抢占世界科技竞争制高点,在全球竞争中赢得未来产业的发展先机。

世界各国未来产业的布局

世界主要国家已将未来产业视为抢占前沿科技和产业发展制高点的先手棋,在战略规划、研发投入、研发组织、市场培育等方面制定了具体而强大的举措 。各国在未来产业发展布局主要呈现3个特点。

1 明确未来产业发展所依托的核心关键技术领域

各国聚焦于信息、生物、材料、能源等新技术领域来培育未来产业。美国提出重点发展人工智能、先进制造、量子信息科学和5G通信等新技术;日本重点支持人工智能、数字经济、环境能源等未来产业发展;韩国将放射线技术定义为新一代“原子能新产业”并进行重点培育。

2 加大对未来产业的投入强度

各国对未来产业相关前沿科技的研发投入力度再创新高。美白宫、美国国家科学基金会和美国能源部宣布投入超过10亿美元新建12个人工智能和量子信息研发机构。日本在《实现面向未来投资的经济对策》中的经济刺激计划投资规模高达28万亿日元(约合人民币 1.71 万亿元),其中重点围绕人工智能、新材料、宇宙航空、能源技术等未来产业布局基础研究。

3 探索革命性的创新组织、新范式

各国都在尝试通过建设新型研发组织模式来促进未来产业的发展。2021年,美国总统科技顾问委员会在《未来产业研究所:美国科学与技术领导力的新模式》中提出了建立未来产业研究所来创新未来产业的研发模式、管理结构和运营机制等建议;而德国、英国和法国正在建设产学研协同的未来医学集群和园区。

未来产业创新生态系统的一般性框架

未来产业是由前沿科技与颠覆性技术突破所推动形成的具有引领性和高成长潜力的战略性产业,对国家或地区经济发展具有重要支撑和巨大带动作用、关系着国家或地区的发展命运,具有战略引领性、超强颠覆性、高成长潜力等典型特征。随着创新生态时代的到来,创新范围、创新组织和创新行为都呈现出新的变化与特征。未来产业的发展依赖于良好的经济基础和产业条件,更离不开创新要素和创新能力的有效支撑。

未来产业创新生态系统的定义

由于创新生态系统研究对象的广泛性和多元化,学术界对“创新生态系统”范畴的研究差异较大。既有学者研究焦点企业、企业技术、复杂产品等微观层面的创新生态系统。例如,Adner提出创新生态系统是拥有相互需求的多元异质者之间以实现共同价值主张为目标所建立的联盟结构。也有学者从特定产业或产业集群、区域、国家等中观和宏观层面研究创新生态系统。例如, Freeman将国家创新系统定义为“一种由公共和私人部门共同构建的网络,一切新技术的发起、引进、改良和传播都通过这个网络中各个组成部分的活动和互动得到实现”。研究对象和研究层次的广度与深度使创新生态系统的内涵过于碎片化,缺少能够覆盖全部研究范畴且反映创新生态系统本质的普适性定义。国内学者在此方面进行了一定的探索。高山行和谭静指出,创新生态系统是不同层次的创新系统基于其资源和活动,通过系统间目的的连接而形成具有演化功能的有机体。

结合未来产业以前沿技术、颠覆性技术的重大突破为基础,具有引领性、不确定性、生态依赖性等特点,本文认为:未来产业创新生态系统是围绕未来产业培育与发展形成的各种创新群落,在创新环境中相互作用、相互影响下构建的动态性开放系统。

未来产业创新生态系统整体框架

未来产业创新生态系统更多聚焦于创新群落与创新环境如何推动系统加速向高阶演化,即加速将科学技术知识从理论构想的孕育孵化阶段转向技术产业化、产业规模化阶段,不断推动未来产业快速成长。未来产业创新生态系统由创新群落和创新环境构成(图1)。

图1  面向未来产业的创新生态系统一般框架

创新群落包括前沿知识创造群落、应用场景转化群落和产业价值实现群落3 个群落。每个群落一般都会包括企业、大学、科研院所、新型研发机构和政府等创新参与者。各参与者根据所在群落的定位和使命承担着不同的角色和功能。

1. 前沿知识创造群落—— 未来产业培育和发展过程中前沿及基础共性技术的知识源头。

未来产业的发展对知识具有高度依赖性,需要从知识优势和创新能力开始塑造生态系统。前沿知识创造群落产生的原创性论文、专利等成果是培育和发展未来产业价值实现的前提。前沿知识创造群落产生知识的过程能够形成外溢效应,并对整个系统内知识学习的氛围产生长期影响,从而有利于提升系统整体创新能力。前沿知识创造是未来产业创新生态中最为关键的任务之一。前沿知识创造群落中的参与者包括政府、大学、科研院所、新型研发机构、企业等。

2. 应用场景转化群落—— 连接前沿科学研究与未来产业价值实现之间的“桥梁”。 

未来产业实现可持续发展的关键是要具有稳定的规模化需求。应用场景转化群落将具有公共用品性质的前沿及基础共性技术知识转化为商品的过程,是在新的范式或新的轨道上探索前沿科学研究知识成果商业价值的实现。因此,应用场景转化群落需要具有极高的发明创造力、市场敏锐度和风险感知力;需要充分发挥市场机制的作用,创新基于前沿知识创造所产生的技术成果转移转化机。应用场景转化群落中创新参与者主要包括政府、大学、科研院所、新型研发机构、企业和中介服务机等,各参与主体间合作的基础是对源自基础研究的重大发现或是前沿技术的重大突破开展具象化的技术用落地。应用场景转化群落中涉及的主体众多且相互联结紧密,可以通过构建以企业、大学、科研院所等为主体的联合创新体直接开展前沿技术的落地与转化,其优势在于转化周期的缩短和转化效率的提高。 

3. 产业价值实现群落—— 未来产业实现前沿及基础共性技术最终商业价值的实践者。

产业价值实现群落需要为已经具备产业化条件的前沿技术构建生产、销售与服务的价值链,形成相应的生产与应用能力, 将前沿知识创造群落所产生的知识形成最终产品提供给消费者。前沿科技最终形成产品,往往会给现有生产材料、工艺、人员等带来挑战。因此,产业价值实现群落需要升级相关配套体系,实现对现有产业链、价值链的重塑,形成未来产业可持续发展最终依赖的完整生产服务体系。产业价值实现群落的创新参与者包括政府、企业、大学、科研院所、新型研发机构和中介服务机构等。产业价值实现群落中的参与者在与现有产业体系嵌入融合过程中,实现未来产业对当前各行业、各领域的渗透和牵引,带动生产力发展、改善生活质量、引领经济社会发展。

创新环境是创新群落与围绕其间的要素相互作用过程中人才、资本、平台和政策等资源的集合。创新群落与围绕其间的要素相互作用,合理配置和使用, 确保系统的可持续发展。未来产业发展过程中所涉及的创新链、生产链、价值链不仅会受到所处创新生态系统内部环境的影响,也会通过与外部环境互动来促进未来产业创新生态系统内部环境要素的演化与完善。技术发展、经济发展和社会发展等因素是影响未来产业创新生态系统的外部环境因素。

培育未来产业创新生态系统的实践思考

未来产业的竞争是生态培育的竞争。当前,国际竞争环境复杂多变,“断链”“脱钩”威胁着产业创新发展的各个环节。构建面向未来产业的创新生态系统是世界各国发展未来产业共同面临的战略选择。创新要素的识别、创新主体的协同和创新环境的优化是培育和发展未来产业的重要抓手。

1 强化未来产业创新要素的供给质量

类脑智能、量子信息、基因技术、未来网络、深海空天开发、氢能与储能等未来产业方向的科技创新对人才、技术、资金等要素都具有较高的门槛要求。要建立未来产业创新要素的识别和配置机制,用好技术预见和各类要素评价方法对人才、资本、技术、数据等未来产业发展所需要的创新要素进行识别。同时,根据未来产业发展在不同阶段对创新要素的需求变化,对人才、资本、技术、数据等各类高端创新要素进行有效配置,提高创新要素的集聚水平、促进创新要素间高效流动,保障未来产业发展所需要的要素供给质量。

2 加大未来产业培育政策的供给力度

从前沿技术到未来产业的过程是充满不确定性和难以预知的,期间的技术路线、应用领域时刻处于动态变化中。未来产业培育政策面临新的需求和挑战。要加大对跨学科跨领域项目的支持力度,最大范围内培育出更多更好的新技术;要推动类脑智能、量子信息和未来网络等领域新型基础设施的建设,为前沿技术创造更多应用机会,综合运用财税等各种政策工具开展试点示范;要引导地方政府提前培育和储备符合本地科技、产业特点的优质潜力项目,与传统产业、战略性新兴产业形成配套,构建未来产业集群梯次发展体系。

3 强化未来产业关键环节的供给安全

基础材料、核心零部件、基础工艺、通用技术等是未来产业发展的根本依托。要强化基础研究,全面提升原始创新能力,为前沿技术提供基础保障;要加快突破一些关键基础技术和“卡脖子”环节,避免前沿技术在产业化过程遭遇供应链安全问题;要加大顶尖人才的培育和引进,打造与未来产业发展相适应的人才支撑体系,建立前沿领域紧缺人才清单,定向引进未来产业发展所需人才,提高人才引进的精准度和产业适配度;要重点关注人工智能、生物合成等前沿技术引发的科技伦理问题,开展和推广科技伦理教育,促进科研和产业人员的科技伦理意识养成。

作者:
李军凯  北京市科学技术研究院国际与区域合作中心主任、研究员。主要研究领域为科技政策、科技与社会和区域经济等。
高菲  北京市科学技术研究院副研究员。主要从事创新战略、创新评价的研究工作。

文章源自:李军凯, 高菲, 龚轶. 构建面向未来产业的创新生态系统:结构框架与实现路径. 中国科学院院刊, 2023, 38(6): 887-894.  DOI: 10.16418/j.issn.1000-3045.20220822006

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