黨的十九屆五中全會明確提出堅持創(chuàng)新在我國現(xiàn)代化建設全局中的核心地位，把科技自立自強作為國家發(fā)展的戰(zhàn)略支撐。2022年5月習近平在《求是》雜志發(fā)表署名文章《加快建設科技強國，實現(xiàn)高水平科技自立自強》，進一步強調要堅決打贏關鍵核心技術攻堅戰(zhàn)。本書聚焦我國關鍵核心技術“卡脖子”問題的突破戰(zhàn)略與路徑這一重大議題，系統(tǒng)分析我國關鍵核心技術面臨的重大挑戰(zhàn)和需求，批判性梳理科技發(fā)達國家關鍵核心技術突破的制度、政策與實踐，并立足新發(fā)展格局，應用整合式創(chuàng)新理論，提出了破解“卡脖子”問題的頂層設計、戰(zhàn)略、路徑、對策體系與政策建議。對我國堅決打贏關鍵核心技術攻堅戰(zhàn)，強化國家戰(zhàn)略科技力量，加快實現(xiàn)高水平科技自立自強的決策制定、政策落實、政府工作和企業(yè)創(chuàng)新實踐具有重大指導意義。
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“十四五”時期國家重點出版物出版專項規(guī)劃項目
張軍，中共黨員，工學博士，教授，中國工程院院士。第十九屆中央紀律檢查委員會委員，現(xiàn)任北京理工大學黨委書記，兼任中國電子學會副理事長。曾任北京航空航天大學黨委書記、北京理工大學校長。張軍院士長期致力于航空交通工程技術、系統(tǒng)研究與人才培養(yǎng)，在民航航路網運控、星基航路運行、民航飛行校驗等方面做了基礎性和開拓性工作，為我國民航空管跨越式發(fā)展做出了突出貢獻。作為第一完成人獲國家技術發(fā)明一等獎2項、國家科技進步一等獎1項、國家教學成果二等獎1項。
目錄
第1章 雙循環(huán)格局下國家科技安全形勢研判 1
1.1 新格局下的國家科技安全形勢 1
1.2 “卡脖子”問題的整體情況概覽 13
1.3 轉折點時期的戰(zhàn)略轉型需求 24
1.4 解決“卡脖子”問題的重點方向 30
參考文獻 41
第2章 面向“卡脖子”技術的創(chuàng)新能力評價 43
2.1 “卡脖子”技術的內涵與特征 43
2.2 “卡脖子”技術的甄選與識別 49
2.3 “卡脖子”技術的創(chuàng)新能力評價 64
2.4 集成電路領域的甄選、識別與評價 76
參考文獻 95
第3章 “卡脖子”技術突破路徑的國際比較 98
3.1 科技發(fā)達國家和地區(qū)的領先之道 98
3.2 后發(fā)科技國家的趕超路徑 129
3.3 國際經驗與中國啟示 131
參考文獻 144
第4章 “卡脖子”技術突破的組織模式與路徑 145
4.1 組織模式與運行機制的分類比較 145
4.2 組織模式與運行機制的縱向梳理 160
4.3 組織模式與運行機制的適用性討論 173
參考文獻 194
第5章 “卡脖子”技術突破的戰(zhàn)略與政策 197
5.1 強化頂層設計和戰(zhàn)略引領 198
5.2 發(fā)揮企業(yè)的創(chuàng)新主體作用 221
5.3 大力推進創(chuàng)新聯(lián)合體建設 229
5.4 強化高校的基礎研究供給 257
5.5 加強科研機構的戰(zhàn)略支撐 271
5.6 優(yōu)化核心要素的配置供給 277
參考文獻 284
第1章雙循環(huán)格局下國家科技安全形勢研判
1.1新格局下的國家科技安全形勢
1.1.1全球技術創(chuàng)新的新趨勢
當今全球技術創(chuàng)新正呈現(xiàn)四大典型特征：一是創(chuàng)新加速；二是數字科技驅動的技術創(chuàng)新不斷發(fā)展，使得融通創(chuàng)新超越協(xié)同創(chuàng)新成為新趨勢；三是基于科學的創(chuàng)新逐步形成；四是整合式創(chuàng)新正成為一種具有中國特色、面向世界前沿的新型創(chuàng)新思想。
創(chuàng)新加速是當今科技創(chuàng)新和社會發(fā)展的新特征。人類先后經歷了以水力紡車、蒸汽機、電動機、內燃機、信息技術等為代表的5次間斷性的技術—經濟長波周期后，近年來進入到了創(chuàng)新加速增長階段。2017年6月《財富》刊文把“加速創(chuàng)新”列為改變人類社會的四大趨勢之一，指出技術發(fā)展呈指數級增長，并展望未來30年“超級移動、三維轉換、萬物互聯(lián)、智能設備等將會為人類帶來快速創(chuàng)新”�！皠�(chuàng)新加速”主要系指技術創(chuàng)新的指數級增長，在若干領域中技術發(fā)明的產生速度和采用速度不斷加快，呈現(xiàn)出密集爆發(fā)的態(tài)勢，將對經濟發(fā)展和社會進步產生極大的影響。一是以新一代信息技術為代表的新興前沿領域技術創(chuàng)新層出不窮。如從專利數據來看，在人工智能、物聯(lián)網等新興前沿領域呈爆發(fā)增長態(tài)勢。二是新興技術領域在加速發(fā)展的同時，正加速向傳統(tǒng)領域交融滲透、持續(xù)擴張。如信息技術與能源、制造業(yè)深入融合催生能源互聯(lián)網、工業(yè)4.0等新興交叉科技，正加速帶動傳統(tǒng)行業(yè)的轉型升級并不斷催生新興產業(yè)。
信息技術的廣泛應用是當前技術創(chuàng)新加速*重要的驅動力，為此呈現(xiàn)出了數字科技驅動的技術創(chuàng)新范式。信息技術具有極強的引領性、變革性、滲透性，極大影響了技術創(chuàng)新的各領域、各環(huán)節(jié)，進一步促進了科技創(chuàng)新領域的交叉融合，進而帶動眾多新興前沿領域的群體突破和快速發(fā)展。如在創(chuàng)新主體方面，信息技術的廣泛應用，進一步便利了科技信息、成果資料、科研設施的共享，大幅降低了技術創(chuàng)新門檻，進而推動了創(chuàng)新主體向社會化、大眾化擴展，有效釋放了社會創(chuàng)新活力；在創(chuàng)新速度方面，信息技術的廣泛應用，使生產手段向網絡化、智能化、柔性化發(fā)展，使創(chuàng)新速度進一步加快。同時，創(chuàng)新成果和產品的數字化、定制化與動態(tài)化等極大地降低了產品的邊際成本，進一步激發(fā)了市場需求。
數字技術驅動的創(chuàng)新有利于為企業(yè)創(chuàng)造更多的經濟價值。數字技術的廣泛使用，打破了企業(yè)原有的創(chuàng)新模式，改變了傳統(tǒng)的創(chuàng)新軌跡，使得企業(yè)創(chuàng)新變得更有效率。數字科技從各個角度促進了企業(yè)經濟價值的增長。大數據技術改變了企業(yè)的信息收集方式，使得企業(yè)能夠更全面地了解市場以及競爭者，也為企業(yè)獲取外部環(huán)境的變化數據提供了技術支持。人工智能技術為改變傳統(tǒng)的以人為創(chuàng)新主體的創(chuàng)新模式，在大數據的基礎上，借助技術的力量進行主動的創(chuàng)新，從而大大縮短了企業(yè)創(chuàng)新的周期，提高了企業(yè)適應外部多變環(huán)境的動態(tài)能力，從而為企業(yè)帶來了更多的經濟利潤。而區(qū)塊鏈技術則保護了企業(yè)在經濟全球化網絡中的知識產權，也為企業(yè)積極探索開放式創(chuàng)新提供了保障，在區(qū)塊鏈技術的支持下，企業(yè)可以更好地加強內外部的交流與合作（陳勁和李佳雪，2020）。
有別于傳統(tǒng)工業(yè)化發(fā)展時期的競爭模式，數字經濟時代企業(yè)核心競爭能力從過去傳統(tǒng)的“制造能力”變成了“研發(fā)設計能力+數字化制造能力+融通創(chuàng)新能力”。融通創(chuàng)新是指以社會實際需求和價值創(chuàng)造為導向，通過資源融合互補、知識協(xié)同共享、價值共創(chuàng)共得而實現(xiàn)產學研、大中小企業(yè)、國有與民營企業(yè)協(xié)同創(chuàng)新的跨組織合作創(chuàng)新模式。融通創(chuàng)新的目標在于建立有利于大中小企業(yè)、國有與民營企業(yè)、官產學研用協(xié)同創(chuàng)新、融通發(fā)展的支撐體系（陳勁等，2020a），構建多創(chuàng)新主體資源融合互補、知識協(xié)同共享、價值共創(chuàng)的創(chuàng)新生態(tài)體系。數字化技術的應用與普及，不僅帶來了企業(yè)內部生產運營、研發(fā)設計、服務營銷的變革，也對企業(yè)的外部合作產生了顛覆性的影響，因此，融通創(chuàng)新在數字化時代呈現(xiàn)出新的特點。
第一，傳統(tǒng)時代，企業(yè)與外部合作伙伴是基于互補型創(chuàng)新資源的合作，數字化時代，企業(yè)與外部創(chuàng)新主體的合作逐步演化成為基于“去中心化”的生態(tài)圈的合作（陳勁等，2020a）。融通創(chuàng)新過程中，不同性質的大企業(yè)通過與中小企業(yè)合作，開啟開源產品研發(fā)計劃，借助這些計劃，企業(yè)縮短創(chuàng)新周期，并通過創(chuàng)造持久的網絡效應，加快速度進軍占領新市場或者周邊市場。此外，企業(yè)在全球范圍內尋找外部合作伙伴，如供應商、用戶、科研機構、創(chuàng)新中介機構等，共同開發(fā)創(chuàng)造企業(yè)能力圈范圍之外的創(chuàng)新商業(yè)成果，擅長這一方面的企業(yè)將成為數字化領導者。
第二，創(chuàng)新模式方面，數字化技術使傳統(tǒng)的企業(yè)產能推動的產學研合作創(chuàng)新模式，轉變成客戶需求拉動的全面協(xié)同、融合發(fā)展的創(chuàng)新模式。因此，企業(yè)需要打破傳統(tǒng)組織邊界，廣泛與外部主體和利益相關方取得深度合作，實現(xiàn)數據的實時共享、信息的交互交流，從而促進融通創(chuàng)新發(fā)展。
第三，合作范式方面，由傳統(tǒng)產學研合作側重基于技術或者解決方案的雙邊合作，轉化成為與外部合作伙伴基于知識協(xié)同、柔性技術服務的多邊合作。隨著數字化應用的普及，融通創(chuàng)新面臨的成本是整個生態(tài)圈系統(tǒng)的協(xié)同成本，因此，如何設計價值共創(chuàng)、創(chuàng)新利益共享的融通創(chuàng)新生態(tài)體系是眾多企業(yè)面臨的挑戰(zhàn)。
科學作為技術的前端基礎，與技術有著本質的不同，基于技術的創(chuàng)新已遠遠不能滿足高科技企業(yè)創(chuàng)新對原始性和前沿性科學知識的需求（趙曉婷，2013），全球創(chuàng)新的趨勢逐漸走向基于科學的創(chuàng)新�；诩夹g和工程的創(chuàng)新是指以技術開發(fā)和工藝工程為基礎的創(chuàng)新，對科學研究的依賴性弱。中國在基于工程和技術的創(chuàng)新方面取得了巨大的成就，但是這類創(chuàng)新利用基礎科學研究的成果，創(chuàng)新的成效多為漸進式創(chuàng)新，如優(yōu)化工藝流程、根據用戶需求改進技術參數等，以優(yōu)化為主，難以帶來超額利潤。典型代表行業(yè)為家電行業(yè)、傳統(tǒng)裝備制造行業(yè)、電氣產業(yè)、傳統(tǒng)汽車產業(yè)等（趙曉婷，2013）。
與之相對的基于科學的創(chuàng)新是指被科學研究直接推動、強烈依賴于科學研究的創(chuàng)新。其主要特點為：①創(chuàng)新成果的產生對科學研究和科學知識的依賴性很強，要求企業(yè)必須時刻跟蹤、掌握*前沿的科學知識，企業(yè)的內部研究也必須保持在科學前沿水平；②企業(yè)的研發(fā)占銷售額的比值較高，投入高，創(chuàng)新風險大，研發(fā)周期長；③大學和研究所參與創(chuàng)新的程度很高，產學研是*典型的創(chuàng)新模式，而用戶、供應商、經銷商等參與創(chuàng)新的程度較低；④創(chuàng)新成果往往屬于突破性創(chuàng)新和原始性創(chuàng)新，能夠催生一系列的顛覆性技術，為企業(yè)帶來持續(xù)競爭優(yōu)勢和超額利潤。基于科學的創(chuàng)新的典型代表產業(yè)為生物技術產業(yè)、精細化工產業(yè)、新材料產業(yè)、航天航空產業(yè)等（趙曉婷，2013）。
以拜耳、杜邦、輝瑞、巴斯夫等為代表的基于科學的創(chuàng)新型企業(yè)典范已經通過企業(yè)實踐說明，企業(yè)的創(chuàng)新能力建設正在從技術能力逐漸轉向科學能力。在基于科學的創(chuàng)新中，科學知識資源對于企業(yè)創(chuàng)新績效的提高非常重要，企業(yè)必須重視基礎研究和應用技術研究，以保持對科學知識的獲取和積累（趙曉婷，2013）。
對于中國而言，大部分產業(yè)和企業(yè)都處在后發(fā)群體之中，正逐漸從追趕向超越追趕，甚至某些領域引領創(chuàng)新前沿的方向演進。一方面，世界知識產權組織發(fā)布的《2020年全球創(chuàng)新指數》報告顯示，中國在全球創(chuàng)新版圖中的地位和國家競爭力快速攀升，2020年首次超越日本，躋身全球第14位，不但引領和創(chuàng)造了后發(fā)和新興經濟體創(chuàng)新追趕模式，還探索形成了具有中國特色的超越追趕的發(fā)展范式（Chenetal.，2021）；另一方面，2018年以來不斷演化的中美貿易戰(zhàn)暴露出我國原始性創(chuàng)新能力和關鍵核心技術亟待提升等創(chuàng)新短板。因此，在全球新一輪科技和產業(yè)革命誘發(fā)的“百年未有之大變局”這一國家發(fā)展的外部戰(zhàn)略機會窗口期和內部高質量發(fā)展的戰(zhàn)略轉型期，如何加快建設全球科技創(chuàng)新強國，實現(xiàn)經濟社會高質量可持續(xù)發(fā)展和推動建設人類命運共同體，是中國當下和中長期發(fā)展的關鍵核心議題。
整合式創(chuàng)新理論的提出，正是面向世界前沿、面向新時期中國國家戰(zhàn)略需求和社會經濟發(fā)展主戰(zhàn)場而進行有中國特色的科技創(chuàng)新范式探索的一次有益嘗試。它源于中國傳統(tǒng)文化中的創(chuàng)新因素，并在考察中國時代發(fā)展趨勢、國際前沿技術發(fā)展機會窗口、科學技術發(fā)展戰(zhàn)略與方向的基礎上而提出，是具有中國特色的創(chuàng)新理論。首先，這一理論的提出是因為實現(xiàn)“大戰(zhàn)略”目標，需要配合“大創(chuàng)新”。國家的“大戰(zhàn)略”是對一個國家在和平時期國力提升的一種通盤性布局，主要考慮國家經濟發(fā)展、社會安定、國家安全、資源開發(fā)和國際影響力等諸多因素。國家需要對處于技術創(chuàng)新機會窗口的產業(yè)、企業(yè)提供支持性制度條件，加快創(chuàng)新引領高質量發(fā)展。據此，國家提出了諸多重大發(fā)展布署，包括“一帶一路”倡議、建設科技創(chuàng)新強國、粵港澳大灣區(qū)發(fā)展、雄安新區(qū)發(fā)展、鄉(xiāng)村振興和美麗中國建設等。這些國家戰(zhàn)略體現(xiàn)出顯著的大目標（目標的交叉性、整體性和長遠性）和大協(xié)調（利益相關者眾多，其利益目標和集體行動的協(xié)調與平衡）的特點，能夠在戰(zhàn)略指導下來適應當下具有模糊性、復雜性和多變性的政治、經濟、科技等競爭形勢。而具有整合思維的整合式創(chuàng)新，正是重視戰(zhàn)略目標、解決復雜問題，以及關注局部與整體利益、短期與長期發(fā)展目標相平衡的創(chuàng)新理論。
其次，中國的國家重大工程的建設對具有中國特色的創(chuàng)新理論建構提出了需求。在我國，國之重器（“兩彈一星”、航母、神舟系列載人飛船、C919大飛機、北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)、“蛟龍?zhí)枴陛d人深潛器等）、重大工程（三峽工程、南水北調、西氣東輸、高速鐵路、港珠澳大橋、青藏鐵路、華龍一號、人工合成結晶牛胰島素、青蒿素等）、大科學裝置[正負電子對撞機、500米口徑球面射電望遠鏡（five-hundred-meter aperture spherical radio telescope，F(xiàn)AST）、散裂中子源、“墨子號”量子科學實驗衛(wèi)星、大洋一號等]、高技術領域[人工智能、大數據、云計算、第五代移動通信技術（5th generation mobile networks，5G）、物聯(lián)網、芯片、新能源、新材料等]等國家重大工程和戰(zhàn)略新興領域得到顯著發(fā)展。在工程技術創(chuàng)新和建設實踐中，科技工作者逐漸發(fā)現(xiàn)以原子式思維為問題解決導向、以西方發(fā)達經濟為基礎的社會情境、以私營企業(yè)為主體的創(chuàng)新體系構成無法全面指導中國的重大工程建設實踐，亟待具有中國特色和智慧的理論作為參考與指導。
*后，顛覆式技術創(chuàng)新的取得需要突破傳統(tǒng)的創(chuàng)新范式，輔助其創(chuàng)新成果的產生。在新一輪科技革命的驅動下，以人工智能、物聯(lián)網、大數據為代表的顛覆性技術廣泛受到關注（尹西明等，2019），并將其視為后發(fā)經濟體抓住機會窗口、實現(xiàn)創(chuàng)新引領的關鍵所在。然而，顛覆式技術的模糊性、非線性、指數性、生態(tài)性的特點逆向推動著傳統(tǒng)以線性、靜態(tài)性和局部性思維為主導的創(chuàng)新理論與范式進行適應性調整（尹西明等，2019）。企業(yè)需要應用整體性、全局性、非線性思維，從封閉自主創(chuàng)新轉向基于自主的開放、協(xié)同、全面的整合式創(chuàng)新，進而加快實現(xiàn)顛覆性技術突破，提高持續(xù)創(chuàng)新能力和全球競爭力。
整合式創(chuàng)新是在新時期中國尋求創(chuàng)新驅動發(fā)展、解決“卡脖子”技術問題、妥善處理國際關系沖突、應對全球自然災難和公共衛(wèi)生事件等突發(fā)事件的背景下提出的，兼具理論引領性和實踐指導性。中國科技創(chuàng)新范式的展望，是重新思考傳統(tǒng)技術創(chuàng)新范式在新時期實踐過程中所積累、總結得到的經驗做法和實踐指南，并創(chuàng)造性地提出新時期創(chuàng)新范式，能夠有效指導科技創(chuàng)新在中國特色社會主義的情境之下發(fā)揮其科學、經濟、社會效益。因此，整合式創(chuàng)新的戰(zhàn)略導向性，不僅是商業(yè)價值的實現(xiàn)，而且需要將創(chuàng)新目的從商業(yè)社會拓展到產業(yè)發(fā)展、國家進步和人類生存與可持續(xù)發(fā)展，實現(xiàn)更廣泛、更貼近社會基本福祉的價值貢獻。整合式創(chuàng)新嵌入了中國特色的制度環(huán)境和文化背景，因此需要重點關注新型舉國體制的重要作用，以國家利益和人類命運共同體為*高目標和*基本的出發(fā)點去建設國家戰(zhàn)略意義的大型工程、關鍵技術和培養(yǎng)面向未來的戰(zhàn)略科技人才，從企業(yè)層面逐漸拓展到國家和人類命運共同體層面，讓企業(yè)創(chuàng)新體系、產業(yè)創(chuàng)新體系、區(qū)域創(chuàng)新體系、國家創(chuàng)新體系、全球創(chuàng)新體系協(xié)同互動，產生具有更高附加值、更加可持續(xù)和更多有意義的創(chuàng)新成果。
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