王敏 銀路

經(jīng)過改革開放40年的發(fā)展，我國建立起了全球最為完整的工業(yè)體系，但長期“反向工程”主導的科技創(chuàng)新模式，一方面導致產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新系統(tǒng)碎片化，科技創(chuàng)新政策體系存在“孤島效應”，科技與產(chǎn)業(yè)“兩張皮”的問題沒有得到有效改善；另一方面導致科技創(chuàng)新過程中普遍存在“重工程輕基礎、重集成輕部件、重引進應用輕消化吸收”的現(xiàn)象，進而造成工業(yè)體系“基礎不牢”，極大制約了產(chǎn)業(yè)升級的路徑選擇。中美貿(mào)易摩擦標志著我國與主要發(fā)達國家的關(guān)系進入以科技競爭為核心的全面競爭階段，關(guān)鍵核心技術(shù)領(lǐng)域受制于人、嚴重依賴進口的情況則需要引起格外的重視。突破關(guān)鍵核心技術(shù)的“卡脖子”困境已成為我國確保關(guān)鍵核心技術(shù)自主可控，實現(xiàn)大國崛起的必然選擇。

雖然政府、科技和產(chǎn)業(yè)界對“卡脖子”問題高度關(guān)注并展開了廣泛討論，但對“卡脖子”問題突破的實現(xiàn)機制和具體路徑等問題，還存在較大分歧。因此，本文以鏈接科技與產(chǎn)業(yè)的關(guān)鍵核心技術(shù)為研究對象，對關(guān)鍵核心技術(shù)“卡脖子”困境的概念內(nèi)涵和成因進行分析，進一步結(jié)合我國產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新體系的多樣性，對關(guān)鍵核心技術(shù)“卡脖子”困境進行分類，在此基礎上，從技術(shù)和產(chǎn)業(yè)兩個層面針對不同的場景，提出解決“卡脖子”困境的技術(shù)突破機制和產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新突破路徑，以期為國內(nèi)產(chǎn)業(yè)關(guān)鍵核心技術(shù)突破“卡脖子”困境提供啟示。

關(guān)鍵核心技術(shù)是指在生產(chǎn)系統(tǒng)或技術(shù)系統(tǒng)中起關(guān)鍵或核心作用的技術(shù)，具有知識基礎密集默會、產(chǎn)業(yè)支撐帶動作用強的特征，是產(chǎn)業(yè)技術(shù)系統(tǒng)的共性基礎或是鏈接耦合的瓶頸環(huán)節(jié)。根據(jù)影響范圍和戰(zhàn)略意義的不同，關(guān)鍵核心技術(shù)可以分為“國家-產(chǎn)業(yè)-企業(yè)”三個層面。對企業(yè)來講，關(guān)鍵核心技術(shù)是指企業(yè)能夠進入某一領(lǐng)域并能在競爭中獲取優(yōu)勢所必須擁有或掌握的技術(shù)；從產(chǎn)業(yè)層面來講，關(guān)鍵核心技術(shù)是支撐產(chǎn)業(yè)活動的關(guān)鍵技術(shù)環(huán)節(jié)的鏈接，是由關(guān)鍵制造技術(shù)、核心元件技術(shù)和產(chǎn)品構(gòu)架技術(shù)鏈接而成的技術(shù)群，關(guān)鍵核心技術(shù)水平是決定產(chǎn)業(yè)國際競爭力的關(guān)鍵指標之一。國家層面的關(guān)鍵核心技術(shù)不僅要支撐經(jīng)濟社會發(fā)展、國家安全對技術(shù)的需求，在新時期還要考慮發(fā)達國家對我國高新技術(shù)發(fā)展的遏制。

所謂“卡脖子”困境，是指國外對我國的專利壁壘、技術(shù)封鎖、投資限制、產(chǎn)品進出口限制和市場準入限制等導致關(guān)鍵核心技術(shù)被“卡脖子”的風險，以及由此引發(fā)的企業(yè)生存、技術(shù)發(fā)展、產(chǎn)業(yè)發(fā)展甚至是國防安全遭遇重大挑戰(zhàn)。關(guān)鍵核心技術(shù)“卡脖子”困境的成因有三：一是核心技術(shù)受制于人；二是技術(shù)引進渠道和技術(shù)合作伙伴單一；三是技術(shù)替代和儲備不足。

針對上述成因，本文提出破解“卡脖子”困境的兩條基本思路：一是提升自主創(chuàng)新能力，實現(xiàn)關(guān)鍵核心技術(shù)的進口替代；二是提高創(chuàng)新主體在開放條件下的全球科技資源配置能力。無論是通過自主創(chuàng)新還是全球開放合作實現(xiàn)關(guān)鍵核心技術(shù)創(chuàng)新突破，都必須充分考慮產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新體系的差異。因為在科技創(chuàng)新鏈與產(chǎn)業(yè)價值鏈全球化分工不一致的背景下，我國不同產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域關(guān)鍵核心技術(shù)創(chuàng)新突破的“機會窗口”和“產(chǎn)業(yè)化瓶頸”存在顯著差異：例如在航空發(fā)動機、光刻機等我國在全球處于“跟跑”的產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域，全球產(chǎn)業(yè)鏈分工高度專業(yè)化、技術(shù)鏈耦合非常緊密，關(guān)鍵核心技術(shù)創(chuàng)新突破的機會主要在于“進口替代”，產(chǎn)業(yè)化瓶頸主要在于嵌入全球技術(shù)鏈所需要的知識積累門檻太高。而在5G和人工智能等處于“領(lǐng)跑或并跑”的戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域，全球產(chǎn)業(yè)鏈和技術(shù)鏈正在形成和鏈接過程中，關(guān)鍵核心技術(shù)創(chuàng)新突破的主要“機會窗口”來自兩個方面：一是技術(shù)底層的科學基礎出現(xiàn)不連續(xù)性躍遷。二是“殺手級”應用領(lǐng)域的探索和發(fā)展；而實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)帶動效應的主要瓶頸也來自兩個方面：一是技術(shù)范式和產(chǎn)業(yè)標準的不確定；二是新興技術(shù)商業(yè)化落地的配套環(huán)境不完善。

對應以上兩種情形，本文將關(guān)鍵核心技術(shù)“卡脖子”困境劃分為兩個基本類型：第一類稱之為傳統(tǒng)“卡脖子”困境。這類“卡脖子”困境主要存在于傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)、尤其是制造業(yè)領(lǐng)域，主要制約我國傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)升級的路徑選擇。傳統(tǒng)“卡脖子”困境是后發(fā)國家在產(chǎn)業(yè)追趕過程中普遍存在的，反映出發(fā)達國家與后發(fā)國家在產(chǎn)業(yè)國際競爭力方面的差距：顯性的差距主要表現(xiàn)為雙方在產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系中的雙邊依賴程度是不對稱的、進而對全球產(chǎn)業(yè)鏈的控制和影響程度不同；而背后隱性的差距是雙方在相同產(chǎn)業(yè)部門的創(chuàng)新體系存在巨大差距（積累基礎、專業(yè)人才、產(chǎn)業(yè)配套等）。例如全球光刻機領(lǐng)軍企業(yè)荷蘭的ASML，其背后有10萬多訓練有素的產(chǎn)業(yè)專業(yè)技術(shù)人才的支撐，而三星等國際領(lǐng)先半導體企業(yè)的資本投入和股東身份，不僅可以保證AMSL持續(xù)的研發(fā)投入，也促進了技術(shù)研發(fā)更好地與市場需求相結(jié)合。而產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新體系的“碎片化”，導致技術(shù)研發(fā)與客戶需求的脫節(jié)，技術(shù)研發(fā)成果難以實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)化，進一步拉大了與國際領(lǐng)先水平的技術(shù)差距。

第二類“卡脖子”困境主要是針對新一代信息技術(shù)、生物技術(shù)等新興產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域，本文稱之為 新興技術(shù)“卡脖子”陷阱。中美重點發(fā)展的新興產(chǎn)業(yè)中近半數(shù)相近，例如生物醫(yī)藥、信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)、高端裝備制造業(yè)、新能源產(chǎn)業(yè)等4個產(chǎn)業(yè)均是中美重點發(fā)展的新興產(chǎn)業(yè)。對比來看，我國新興產(chǎn)業(yè)的規(guī)模比較大，但美國的技術(shù)比較強。中國主要在應用和模式創(chuàng)新方面取得了重大進展，在部分底層技術(shù)領(lǐng)域也有重點突破（例如人工智能），但基礎研究與領(lǐng)先國家還有一定的差距。2018年9月，美國通過《出口管制改革法案》，該法案明確了將新興關(guān)鍵技術(shù)納入到出口管理中。該法案為美國技術(shù)出口的清單式管理提供了開放的空間，出口管理部門有權(quán)將不在限制出口清單上的新興技術(shù)納入到出口管制范疇內(nèi)。實施后中國通過并購獲取新興技術(shù)的通道變窄，進口新興技術(shù)的難度也將增加。因此在新興技術(shù)領(lǐng)域，要謹防由于基礎研究不足而陷入新的“卡脖子”困境。

關(guān)鍵核心技術(shù)突破典型情境劃分

托馬斯·庫恩（Thomas Kuhn）認為知識積累的任何進展都是由“困惑”、研究問題（關(guān)于困惑形成的共識）和方法促進的，這些研究問題和方法界定了科學范式。但是關(guān)于某個現(xiàn)象的“困惑”和理解該現(xiàn)象的方法之間存在張力：在我們將“困惑”抽象為研究問題的過程中包含著一些假設，這些假設引導我們選擇特定的方法。知識“突破”的挑戰(zhàn)在于，我們所選擇的方法可能會限制我們對現(xiàn)象的理解、或者產(chǎn)生偏見。相反地，選擇一個新的方法會有助于我們揭示潛在的假設或偏見，從而引導我們精煉或者重新定義問題。受這一觀點的啟發(fā)，結(jié)合技術(shù)的“模塊化”與“遞歸”特征，本文提出技術(shù)突破的本質(zhì)是知識的重新組合，涉及兩類重要的知識：一類是與方法相關(guān)的知識，另一類是與問題相關(guān)的知識。根據(jù)這兩類知識的不確定性程度，我們將關(guān)鍵核心技術(shù)創(chuàng)新突破劃分為四種主要的知識重組情境：應用型、發(fā)明型、發(fā)現(xiàn)型和原創(chuàng)型（見圖1）。在應用型情境中，技術(shù)突破要解決的問題和方法相關(guān)的理論基礎都是明確的，突破的主要挑戰(zhàn)在于穩(wěn)定性、可靠性、經(jīng)濟性等產(chǎn)業(yè)鏈后端技術(shù)層面（光刻機、航空發(fā)動機等屬于此類）；在發(fā)明型情境中，要解決的問題是明確的，但解決方法的底層科學原理還處于不確定性之中，突破的挑戰(zhàn)在于方法知識不明確（基因和細胞療法）；發(fā)現(xiàn)型情境與發(fā)明型情境剛好相反，關(guān)于方法的科學原理和技術(shù)知識已經(jīng)確定，但方法能夠解決的問題是不明確的，因此突破的挑戰(zhàn)在于發(fā)現(xiàn)合適的需要解決的問題（5G）；在原創(chuàng)型情境中，關(guān)于方法和問題的領(lǐng)域都是前沿的、新的，都面臨高度不確定性（AI，區(qū)塊鏈），因此創(chuàng)新突破的挑戰(zhàn)來自兩個方面：一方面是科學和技術(shù)原理知識創(chuàng)造積累，另一方面需要定義需要解決的問題，創(chuàng)造可能的需求。

技術(shù)突破的知識重組機制

技術(shù)創(chuàng)新的本質(zhì)是知識的重新組合（Recombination），既包括不同領(lǐng)域科學知識的交叉融合，也包括對原有知識建立新的鏈接關(guān)系，或是新舊知識的再結(jié)合，而技術(shù)突破是通過尋找更好的知識組合方式形成的。建立在全新知識基礎上的突破性創(chuàng)新只是少數(shù)，更多的突破性創(chuàng)新是對現(xiàn)有科學知識的重新組合和集成。因此，本文提出“跨界組合”和“深度積累”是關(guān)鍵核心技術(shù)突破創(chuàng)新的兩個基礎性機制：“跨界組合”強調(diào)打破專業(yè)邊界，通過連接跨領(lǐng)域和多樣性的知識實現(xiàn)創(chuàng)造性的知識重新組合；“深度積累”強調(diào)在狹窄領(lǐng)域的深度探索，通過該領(lǐng)域新舊知識的重新組合發(fā)現(xiàn)實現(xiàn)技術(shù)突破的訣竅。

關(guān)鍵核心技術(shù)突破的知識重組策略組合

基于3.1部分技術(shù)突破的典型情境，本文構(gòu)建了針對不同情境的知識重組策略組合模型（見圖1）。

在應用型情境中，要解決的問題和方法從理論上來說都是明確的，例如：在航空發(fā)動機領(lǐng)域，要解決的核心問題就是高壓渦輪葉片的制備，解決手段就是提高材料的耐高溫、耐高壓和強度極限，只有對每個領(lǐng)域的制約因素有充分的了解，并熟悉作用原理才可能實現(xiàn)突破，因此深度積累主導是技術(shù)突破的主要策略。

在發(fā)明型情境中，要解決的問題是明確的，但解決問題的方法是不明確的，例如：治療眼睛黃斑病變的生物抗體藥的創(chuàng)新，要解決的關(guān)鍵問題是抑制眼底新生血管的生成，但解決方法不明確，需要在所有相關(guān)知識領(lǐng)域跨界搜索，因此需要采取跨界組合主導（方法）的策略。

在發(fā)現(xiàn)型中，關(guān)于方法的知識是明確的，但要方法能夠解決的問題是不明確，例如，5G技術(shù)，其技術(shù)特性已經(jīng)是完全明確的，但它到底能解決哪些問題（應用場景）是不明確的，需要跨越不同的領(lǐng)域邊界進行搜索，因此也應以跨界組合主導（問題）的策略為主。

在原創(chuàng)型中，方法和問題都存在著不確定性。以人工智能為例，現(xiàn)階段實現(xiàn)強人工智能的科學基礎和技術(shù)路線都是面臨不確定的，人工智能可以用來解決哪些問題、應用的主戰(zhàn)場在哪里，也還是不確定的。在這種情景下的關(guān)鍵核心技術(shù)突破創(chuàng)新，需要采取“跨界搜索”與“深度積累”的混合主導策略。

傳統(tǒng)“卡脖子”困境主要存在于成熟產(chǎn)業(yè)，全球產(chǎn)業(yè)鏈和技術(shù)鏈的分工已經(jīng)穩(wěn)定。由于產(chǎn)業(yè)技術(shù)軌道發(fā)展的路徑依賴和網(wǎng)絡效應，被“卡脖子”主要體現(xiàn)在兩個方面：一是高質(zhì)量核心技術(shù)專利往往掌握在各產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域的先發(fā)國家手中。以互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)為例，上世紀90年代初剛興起時，全國發(fā)明專利授權(quán)數(shù)量僅1000件左右，而美國國內(nèi)發(fā)明專利授權(quán)數(shù)已達到5萬件左右。產(chǎn)業(yè)基礎技術(shù)能力存在巨大差距，導致我國在互聯(lián)網(wǎng)底層技術(shù)領(lǐng)域受制于人。近年來我國專利申請數(shù)量雖然快速攀升，但高質(zhì)量專利數(shù)量遠低于美國：美國三方專利數(shù)量占全世界比重超過1/4，2015 年為26.7%。中國三方專利數(shù)量僅為美國的1/5 左右（數(shù)據(jù)來源：戰(zhàn)略研究參考（中美貿(mào)易爭端?？?，中國科學技術(shù)發(fā)展戰(zhàn)略研究院，2019）。二是關(guān)鍵技術(shù)“進口替代”不足。例如東汽集團研發(fā)的新一代燃機輪機，其中已成功實現(xiàn)85%的進口替代，但15%的核心葉片技術(shù)卻無法實現(xiàn)進口替代。主要的難點在于不能很好解決極端條件下的精確和穩(wěn)定。同樣的問題也存在于飛機發(fā)動機制造領(lǐng)域。從產(chǎn)業(yè)層面來看，產(chǎn)業(yè)關(guān)鍵核心技術(shù)的突破涉及“研發(fā)”和“產(chǎn)業(yè)化”兩個關(guān)鍵環(huán)節(jié)，因此要針對這兩個不同環(huán)節(jié)尋找合適的創(chuàng)新突破路徑：在研發(fā)環(huán)節(jié)，這類“卡脖子”困境主要覆蓋“應用型”和“發(fā)明型”場景，因此創(chuàng)新突破主要采用“深度積累主導”和“跨界組合（方法）主導”的知識整合策略。例如在航空發(fā)動機制造領(lǐng)域，突破技術(shù)瓶頸的關(guān)鍵是通過深度積累，獲取讓技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)高可靠性、高穩(wěn)定性、高精度等應用目標的技術(shù)訣竅，在此過程中，可以通過方法知識的“跨界組合”，實現(xiàn)創(chuàng)新的效率，例如在尋找關(guān)鍵合金添加材料方面，可以引入“材料基因”新興技術(shù)，提高技術(shù)研發(fā)的效率。在產(chǎn)業(yè)化環(huán)節(jié)，這類“卡脖子”困境解決的主要思路是進口替代，因此主要覆蓋的場景是“發(fā)明型”場景，即通過尋找合適的利基市場，明確要解決的問題，為技術(shù)創(chuàng)新找到“用武之地”，進而通過需求拉動產(chǎn)業(yè)鏈的培育，例如i5數(shù)控機床的創(chuàng)新，就是以沈陽機床集團生產(chǎn)的機床為應用目標，通過互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與機床控制軟件的“跨界組合”實現(xiàn)數(shù)控技術(shù)的突破。

“卡脖子”陷阱主要存在于新興技術(shù)產(chǎn)業(yè)，全球的科技創(chuàng)新鏈和產(chǎn)業(yè)鏈格局還遠未形成。由于不同國家創(chuàng)新系統(tǒng)中研發(fā)投入結(jié)構(gòu)及市場需求的巨大差異，“卡脖子”陷阱主要體現(xiàn)在兩個方面：一專利數(shù)量和質(zhì)量的差距。從數(shù)量來看，以重點前沿技術(shù)領(lǐng)域?qū)＠麨槔瑏碜試抑R產(chǎn)權(quán)局的數(shù)據(jù)顯示，2016 年，涉及《中國制造2025》的十大技術(shù)領(lǐng)域中，美國發(fā)明專利授權(quán)數(shù)為8.8 萬件，占據(jù)世界總數(shù)的42%，中國發(fā)明專利授權(quán)數(shù)為5.5 萬件，雖然排名世界第二位，但也僅為美國的60%左右（數(shù)據(jù)來源：戰(zhàn)略研究參考（中美貿(mào)易爭端專刊），中國科學技術(shù)發(fā)展戰(zhàn)略研究院，2019）。從專利的質(zhì)量來看，根據(jù)我們對石墨烯領(lǐng)域的專利導航研究也發(fā)現(xiàn)，我國在石墨烯領(lǐng)域的專利申請量已經(jīng)位列全球第一，但產(chǎn)業(yè)化應用重點主要集中在復合材料、涂料、儲能等低端應用領(lǐng)域，而歐、美、日、韓等發(fā)達國家的專利布局則主要集中在半導體、晶體管、傳感器、集成電路等高端應用領(lǐng)域。二是企業(yè)的創(chuàng)新主體地位有差距，制約了新興技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化潛力。即使在人工智能這樣的新興技術(shù)領(lǐng)域，中國企業(yè)的創(chuàng)新主體地位也遠為呈現(xiàn)，在全球AI高水平論文產(chǎn)出最多的20個機構(gòu)中，中國的大學和研究院所表現(xiàn)亮眼，占據(jù)5席，美國有7家；而在全球AI高水平論文產(chǎn)出最多的13個企業(yè)中，中國沒有一家企業(yè)上榜（數(shù)據(jù)來源：《中國人工智能發(fā)展報告2018》，清華大學中國科技政策研究中心）。因此，從產(chǎn)業(yè)層面來看，新興技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展過程中要避免 “卡脖子”陷阱，其在“研發(fā)”和“產(chǎn)業(yè)化”兩個環(huán)節(jié)也面臨不同的創(chuàng)新突破情境：在研發(fā)階段，主要覆蓋“原創(chuàng)型”場景，創(chuàng)新突破主要采用“跨界組合-深度積累混合主導”的知識整合策略。例如在人工智能、區(qū)塊鏈等新興技術(shù)產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域，不僅其底層的技術(shù)原理還處于變化發(fā)展中，面臨著不確定性，關(guān)于這些技術(shù)能夠解決現(xiàn)有（或潛在）生產(chǎn)生活中哪些問題，仍然處于探索中，缺乏共識（明確定義的問題）。因此要避免這類領(lǐng)域被發(fā)達國家通過知識產(chǎn)權(quán)“卡脖子”的潛在瓶頸，不僅要加強底層科學原理的研究，從知識基礎深化和跨領(lǐng)域搜索兩個方面擴大“方法知識”重新組合的供給；也要加強技術(shù)應用落地的工程化和產(chǎn)品化技術(shù)開發(fā)，通過工程經(jīng)驗積累和跨場景組合，擴大“問題知識”的供給，通過“方法-問題”兩方面知識供給的豐富來拓展新興技術(shù)產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新爆發(fā)的“跨界組合”機會空間，引領(lǐng)新興技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展方向。在新興技術(shù)產(chǎn)業(yè)化環(huán)節(jié)，創(chuàng)新突破要解決的挑戰(zhàn)主要面臨“發(fā)現(xiàn)型”和“發(fā)明型”兩種場景。前者主要面向不同行業(yè)領(lǐng)域展開大量的應用性解決方案探索，進而找到合適的應用場景為新興技術(shù)創(chuàng)造新的需求，并通過示范性應用打造產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新生態(tài)系統(tǒng)（例如，AI+、區(qū)塊鏈+等概念所示），這一場景創(chuàng)新突破的驅(qū)動力主要是來自新興技術(shù)企業(yè)。后者主要是針對特定應用領(lǐng)域的需求，尋找合適的技術(shù)解決方案。例如，上汽集團在明確“最后一公里自動泊車”這一需求后，在全球范圍內(nèi)尋找合適的解決方案供應商，這一場景創(chuàng)新突破的驅(qū)動力往往是來自傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的在位企業(yè)。無論是“發(fā)現(xiàn)型”還是“發(fā)明型”場景，創(chuàng)新突破的主導策略都是“跨界搜索”，前者主要跨越的是行業(yè)邊界，而后者主要跨越的是技術(shù)邊界。

本文受國家自然科學基金資助項目資助（71772027）；廣東省軟科學項目（2020A1010020008）資助；中央高?；究蒲袠I(yè)務費項目（ZYGX2016J245）資助