一個國家要徹底解決“卡脖子”難題、走出中等收入陷阱成為發(fā)達國家，需要從技術和產品模仿他國的狀況中脫胎換骨，取得重大科技創(chuàng)新成就。
微創(chuàng)新和重大科技創(chuàng)新各有什么特點呢？
微創(chuàng)新指對現(xiàn)有技術和產品的小修小改。一項微創(chuàng)新重要性有限，但其數(shù)量很大，并貼近應用和生活場景，因此累積起來對社會方方面面的作用也不可小覷。如果缺少微創(chuàng)新，那么重大科技成就難以充分轉化為滿足社會各方面需求的力量。另外，微創(chuàng)新成就的積累也可為下一輪重大創(chuàng)新奠定基礎。
重大科技成就生命周期很長，可以長時間地造福人類。一項重大科技成就可能觸發(fā)大量微創(chuàng)新，由此形成新知識、新技術和產品集群，甚至可能觸發(fā)社會的根本變革，使得新興力量蓬勃涌現(xiàn)，重塑產業(yè)格局。如果缺少新的重大科技成就問世，上一輪重大成就的邊際回報就會越來越小，經(jīng)濟發(fā)展終將逐漸停滯。
換句話說，技術創(chuàng)新可分為幾個層次：
其一，對現(xiàn)有技術和產品進行微小改進，在產品差異化和性價比方面取得優(yōu)勢，即“微創(chuàng)新”；
其二，在現(xiàn)有產業(yè)框架下發(fā)明新技術，推出新產品，創(chuàng)造新應用領域和新市場；
其三，基于科學原理發(fā)明新技術、創(chuàng)造新產品甚至新產業(yè)；
其四，從最基礎的能源材料層開始構建嶄新的產業(yè)體系層級結構。
后面這三種都屬于“重大創(chuàng)新”。
創(chuàng)新型國家的定義很多。那些能夠創(chuàng)建多個重要產業(yè)的國家無疑是頂級的創(chuàng)新型國家，例如英國創(chuàng)建了現(xiàn)代紡織產業(yè)、現(xiàn)代鋼鐵、現(xiàn)代航海業(yè)和火車業(yè)等，德國創(chuàng)建了現(xiàn)代化工業(yè)、汽車業(yè)和醫(yī)藥業(yè)等，法國也參與了多個產業(yè)的創(chuàng)建，如現(xiàn)代紡織業(yè)、汽車、電力和航空產業(yè)等，美國創(chuàng)建了現(xiàn)代農業(yè)、航空業(yè)、電力產業(yè)、核能產業(yè)、現(xiàn)代信息業(yè)等。領頭創(chuàng)建了單個產業(yè)的國家也很了不起，如瑞士創(chuàng)建了現(xiàn)代鐘表業(yè)。還有一些國家雖然沒有領頭創(chuàng)建產業(yè)，但在多個產業(yè)發(fā)明了很多技術和產品，如瑞典、荷蘭、日本、以色列等，他們也稱得上創(chuàng)新型國家。
有一些國家和地區(qū)雖在重大科技創(chuàng)新成就上泛善可陳，但能跟得上世界上最先進的技術產業(yè)發(fā)展、并可進行大量微創(chuàng)新，那也算得上入門級創(chuàng)新型地區(qū)，如中國臺灣和韓國。雖然每個國家都有某種程度的微創(chuàng)新，但如果微創(chuàng)新技術難度不高，就不應該被稱為創(chuàng)新型國家了。
在筆者的前文《“卡脖子難題”：歷史軌跡及破解》中，提出了現(xiàn)代技術產業(yè)體系的層級結構。在現(xiàn)有體系中，發(fā)明新產品仍然可能，這與產業(yè)鏈中的其他部分密切相連。創(chuàng)建新產業(yè)有兩個路徑：其一是跟隨底層技術（能源、材料）的變換去顛覆舊體系、建立新體系；其二是基于新科學發(fā)明新產品、創(chuàng)造新產業(yè)。新技術體系和新產業(yè)的創(chuàng)建者，成為該體系領導者的可能性較大。下面將分別簡述這兩個路徑。
技術產業(yè)體系的顛覆和創(chuàng)新
18世紀，人類開始了從使用草木能源向化石能源的轉變，接下來造成了幾場工業(yè)革命，導致人類工作和生活發(fā)生極大變化，農耕時代的技術體系紛紛被顛覆，現(xiàn)代工業(yè)體系誕生，奠定了今天各國的產業(yè)格局。
由于化石能源的有限性、環(huán)保和全球變暖的壓力，以及化石能源材料導致的地緣政治等多種力量的推動，一場史詩級的從化石能源轉向可持續(xù)新能源的運動正在進行之中，這必將導致新的工業(yè)革命，從而形成新的人類秩序。
從能源材料這個最基礎的層次變遷入手，重建一套新技術體系、鋪墊嶄新產業(yè)賽道是可遇而不可求的機會，可以讓那些錯過了上一輪工業(yè)革命的國家有機會形成技術高地。
中國是一個石油天然氣貧乏的國家，向新能源轉型不僅可以減少對他國能源的依賴，也可參與很多新產業(yè)的創(chuàng)建。新能源、新材料產業(yè)本身就是巨大的產業(yè)，另外，化石能源時代發(fā)明的很多機器也需要被與時俱進地重新發(fā)明，汽車產業(yè)就正在經(jīng)歷產業(yè)顛覆和重構的過程。
十九世紀末期，出現(xiàn)了三種競爭的動力車技術：蒸汽驅動、電驅動和汽油/柴油驅動。蒸汽機汽車開發(fā)得最早，有先發(fā)優(yōu)勢；電動車的優(yōu)點是部件少、制造簡單、污染較小、無噪音，局限在于電池的續(xù)航能力很差；而燃油汽車的整體技術（特別是行駛速度和續(xù)航能力）則進步最快，這是它一百多年前在競爭中勝出的理由。
目前，電動車呈現(xiàn)出強勢回歸的趨勢。過去幾十年，鋰電池等關鍵技術顯著進步，讓電動車續(xù)航能力和速度都得到很大改善。特斯拉、比亞迪等企業(yè)以汽車電池為突破口切入市場，人工智能駕駛技術也是他們的關鍵攻關領域。氫能源和乙醇也成為可選擇的交通動力源，目前燃油汽車產業(yè)格局受到多種技術的挑戰(zhàn)。
中國于四十多年前“改革開放”開始后才大舉進入汽車制造業(yè)，早期試圖以“市場換技術”嵌入成熟的燃油車世界產業(yè)鏈，但幾十年的努力效果并不好?，F(xiàn)在中國可以組裝燃油汽車，也可以生產一些基本零部件，但在整機性能、高級材料和關鍵零部件方面，至今也未能把握核心技術。另外，中國是一個缺少石油的國家，進口石油資金壓力大，加上環(huán)保方面的壓力，推動新能源車的理由很多。
目前，中國政府支持新能源車和自動駕駛的政策力度很大，除了大力鼓勵企業(yè)投入設備和零部件研發(fā)，也在應用環(huán)境方面提供靈活政策，如批準自動駕駛車在有限條件下投入實地運行，開辟電動車、自動駕駛車專用道，以降低自動駕駛難度，同時廣泛建設車輛充電網(wǎng)絡以方便使用者。目前，中國市場出售的電動車數(shù)量世界第一。雖然中國新能源企業(yè)核心技術領先的亮點還不多，但能夠與該行業(yè)的世界先進企業(yè)并駕齊驅推動這個行業(yè)的進步，也就在這個新賽道上占有了重要一席。該產業(yè)的未來贏家與燃油汽車時代可能完全不一樣。
從科學走向產業(yè)和市場
基于科學原理發(fā)明新產品甚至創(chuàng)建新產業(yè)是近幾百年出現(xiàn)的現(xiàn)象，這是非常激動人心的人類活動新篇章。18世紀啟動工業(yè)革命的蒸汽機，其基本原理是力學和熱力學。19世紀，電磁學出現(xiàn)了，人們基于此構建了龐大的電力體系和電子信息產業(yè)。
半導體產業(yè)是一個20世紀下半葉崛起的新產業(yè)，其科學基礎除了電磁學，還有20世紀初橫空出世的量子力學及基于此的能帶理論。1947年，貝爾實驗室的三位科學家約翰·巴?。?span>JohnBardeen）、沃爾特·布拉頓（WalterBrat－tain）和威廉·肖克利（WilliamShockley）發(fā)表了有關半導體三極管理論文章，他們因此于1956年獲諾貝爾物理學獎。他們還先后發(fā)明了幾個版本的晶體三級管，由此啟動了半導體革命。
肖克利于1956年辭去貝爾實驗室的工作來到硅谷，創(chuàng)辦了自己的公司，多位來自世界各地的青年才俊成為他的追隨者。由于肖克利太過自負，八位主要員工于1957年集體“叛逃”，創(chuàng)立了自己的公司。
半導體晶體管的諾獎光環(huán)極大地激發(fā)了世界各地科學家和工程師們投入此項研究的激情，使得半導體領域科研繁榮、各種晶體管設計層出不窮，其中最為重要的發(fā)明是集成電路，是由仙童半導體和因特爾創(chuàng)始人之一的諾伊斯（RobertNoyce，“八叛徒”之一）和一位美國德州儀器的工程師于1959年同時期發(fā)明的。半導體領域從科學到產業(yè)基本成型約花了20來年，就如此重大的一項科技成果市場化，這是非?？斓挠涗浟?。
概括來說，從科學走向產業(yè)和市場一般會經(jīng)過這么幾個階段：
一，科學探索：發(fā)現(xiàn)新現(xiàn)象和新原理；
二，源頭技術開發(fā)：基于科學原理和現(xiàn)象從事的技術發(fā)明，奠定一類高科技產品的核心技術；
三，產品概念驗證：基于核心技術發(fā)明出產品原型，不斷迭代改善逼近市場需求，與此同時開發(fā)出輔助技術族群、增加產品功能，確立有真實市場需求的領先產品；
四，產品開發(fā)完善：解決產品規(guī)格、可靠性、壽命、良率、成本等問題，以滿足真實客戶的需求，并超越競爭產品；
五，產業(yè)化：解決生產線構建和優(yōu)化、及產能建設，進一步降低產品成本、提升性價比，規(guī)模投放市場。
這幾個階段的執(zhí)行主體、創(chuàng)新產出和投資者都非常不同。第一和第二階段大都由大學和科研機構來做，主要創(chuàng)新產出為論文和專利，主要由政府資助。部分大企業(yè)也會投入第一和第二階段的研發(fā)，如美國的AT&T和IBM等公司。
第四和第五階段大都由高科技創(chuàng)業(yè)者和企業(yè)來做，創(chuàng)新產出有部分專利，最主要目的是追求產品的商業(yè)化成功。投資者往往是風險投資基金和戰(zhàn)略投資者。中國各級政府也推出了創(chuàng)新引導基金投入這兩個階段的企業(yè)。
從科學到產業(yè)問題最大的是第三階段：產品概念驗證。這個發(fā)明產品原型尋求市場反饋階段可能會持續(xù)很長時間，需要反復基于市場反饋修改產品原型，也需要補充技術發(fā)明或從其他渠道尋求相關技術以完善產品。該過程資金需求量較大，時間可能拖得很長，失敗率非常高，即所謂“死亡谷”。能夠穿越死亡谷走向產業(yè)成功的科學和源頭技術非常少，絕大部分技術最后都找不到商用應用。
由于科學到產業(yè)的過程很長，而人的精力和工作壽命都有限，況且每個階段的領導者所需要的視野和技能很不一樣，因此由發(fā)現(xiàn)相關科學和發(fā)明源頭技術的科學家?guī)ьI穿越死亡谷、成功走向產業(yè)化的案例罕見，美國科學家創(chuàng)業(yè)成功率僅3%，這還包括從第四和第五階段切入創(chuàng)業(yè)的科學家。因此，把從科學走向產業(yè)的全部重擔都壓在科學家身上是不明智的。
成為創(chuàng)新型國家的幾點建議
目前中國在中低端產業(yè)日趨完備并實現(xiàn)了很多微創(chuàng)新，然而，對世界最先進產業(yè)的把握仍然欠缺。在重大創(chuàng)新層次，過去幾百年中國錯過了現(xiàn)代產業(yè)的創(chuàng)建，發(fā)明的獨特技術和產品也很少。但最近二十來年，中國進入咆哮的創(chuàng)新時代，企業(yè)家們在新能源開發(fā)及應用、互聯(lián)網(wǎng)服務等領域的微創(chuàng)新表現(xiàn)靚麗。而在從科學出發(fā)創(chuàng)造新產品和新產業(yè)方面，中國真正有市場價值的成就仍然泛善可陳。目前萬眾矚目的量子技術產業(yè)，也還處在早期，泡沫多于干貨。這些現(xiàn)象顯示，中國已站在創(chuàng)新型國家群體的門口了。
這里提出幾條建議供探討：
長期投入和奮斗：從事科技產品乃至新產業(yè)的原創(chuàng)，所需的時間、資金與產品模仿不在一個數(shù)量級，風險也高很多，從政府到民間心態(tài)上都需要做大調整。
值得一提的是，目前高科技創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)領域出現(xiàn)了“高科技流游牧人”現(xiàn)象，即創(chuàng)業(yè)者在某地獲得一些政策和資源支持，消耗完畢后便“游牧”到其他愿意提供資源的地方重起爐灶。其原因首先是各方面都低估了高科技產品開發(fā)和走入市場的難度，低估了所需資金；其二，無論是政府還是其他投資者，都期待著快速成功，三、五年就是耐心的上限了，否則這些創(chuàng)業(yè)者在此地很難再拿到資源，他們只得“游牧”到其他地方。如果一個地方有足夠的耐心支持創(chuàng)業(yè)者成長，他們就不必游牧了，這會增加他們的成功率，減少浪費。
人才政策：目前的科技創(chuàng)新人才政策格外向高學歷、有學術“帽子”的科學家傾斜。然而，科學家往往只擅長科學研究或發(fā)明基礎性技術，而創(chuàng)業(yè)者、企業(yè)家和工程師才是進行科技產品開發(fā)并把它推向市場的主力。但優(yōu)秀的創(chuàng)業(yè)者和企業(yè)家出身并無明顯標志，也不是學位越高越好，目前的各種人才帽子在衡量創(chuàng)業(yè)者和企業(yè)家的水平時，幾乎完全無效。美國的高科技企業(yè)學歷不高的成功創(chuàng)業(yè)者很多，如喬布斯、蓋茨等；中國華為的創(chuàng)始人任正非先生也并非高學歷科技人才。因此人才政策需要做顯著修改，兼顧科研人才和創(chuàng)新、創(chuàng)業(yè)和產業(yè)化人才。
另外，高科技企業(yè)需要大量科學知識深厚和研發(fā)能力強的高學歷員工，而中國科技企業(yè)中這種員工太少了，特別是民企，這與美國科技企業(yè)名校博士云集的狀況完全不一樣。如何改善這種狀況值得好好研究，有效地激勵高學歷科技人員去企業(yè)全職工作是企業(yè)獲得科技創(chuàng)新能力的前提條件。
舉國體制和政策節(jié)奏：中國擅長舉國體制，在技術追趕這條路上依此辦成了很多大事，比如“兩彈一星”。對這種軍工類項目，所有國家都采用舉國之力。而針對民用產業(yè)，使用舉國體制得非常慎重。
如果是追趕現(xiàn)有先進產業(yè)，這么大體量的國家以舉國體制參與全球競爭很容易讓他國企業(yè)警惕，隨之也會游說本國政府聯(lián)合其他國家以政治力量反擊。
如果是開發(fā)新產品和新產業(yè)，一方面舉國體制在選擇項目方面大概率不如市場，政府選定的贏家未必有競爭力，容易被他國的市場力量打敗；另一方面政府決定給哪些人和企業(yè)資源，既不公平，也不利于鼓勵科技創(chuàng)新百花齊放、彼此競爭，從而讓最優(yōu)秀的技術和產品勝出。目前中國在各技術產業(yè)都是國家力量太強大了，民間力量參與度太低。國有企業(yè)既非最高效的創(chuàng)新載體，也很難走進發(fā)達國家的市場，最后只能在自己的地盤靠特殊地位壟斷市場。
我在前文《“卡脖子難題”：歷史軌跡及破解》中指出，“卡脖子難題”出現(xiàn)的根本原因是國與國之間的信任出了問題，解決該難題主要得依靠政治智慧和操作。對于技術產業(yè)的官方和民間從業(yè)者來說，如果著眼于人類的重大問題和共同挑戰(zhàn)，著手于市場的痛點和需求去創(chuàng)新，創(chuàng)新者在解決這些問題、獲取應得回報的同時，逐漸擴散技術為人類做出貢獻，而不是太過急切地爭奪人家手里的東西，這就不僅可獲得對手更多尊重，也可形成互惠互利、并彼此牽制的局面。
從化石能源轉向可持續(xù)新能源的過程將重構很多產業(yè)，這是個千載難逢的巨大機會，中國在有些技術產業(yè)領域（如太陽能、風能發(fā)電）已經(jīng)走在世界前列了，取代化石材料所需的科技創(chuàng)新更是天地廣闊，從科學進入，從頭發(fā)明新技術和新產品、創(chuàng)建新產業(yè)甚至可以讓先發(fā)者一騎絕塵。相比之下，芯片等目前讓很多人焦慮憤怒的“卡脖子難題”算不上大事，中國遲早會趕上世界前沿，不值得使用舉國之力，更不值得因此與他國對抗。大國博弈是一個無盡的過程，只要沿著正確方向足夠努力，定會在一些技術領域取得制高點。
這幾十年的全球化過程讓包括中國在內的很多國家受益，開放和國際合作值得堅持，巨大的世界市場、聰明的資金、挑剔而高要求的客戶、乃至強大的競爭對手都是無盡的創(chuàng)新動力和靈感來源。今天中國作為世界坐二望一的巨大經(jīng)濟體，就發(fā)達國家要求對等開放、遵守承諾和規(guī)則等訴求應該理性對待，加入WTO早期所享受的單向優(yōu)惠條件一去不復返了。
（作者董潔林為聯(lián)科熙和碳中和產業(yè)戰(zhàn)略研究院研究員、清華大學中國科技政策研究中心兼職研究員。本文部分內容來自作者的著作《人類科技創(chuàng)新簡史：欲望的力量》）