新时期颠覆性技术的判定与培育机制
文/刘凌旗
摘 要
本文基于对颠覆性技术核心思想与创新模式的分析，以国家安全和产业发展需求为牵引，构建了识别和判定潜在颠覆性技术的方法准则。从顶层设计、甄选人才和技术转化等方面，研究提炼新时期颠覆性技术的培育机制。
李小树没有直接回答我的话，他把酒放在花台上饶有兴致地搓了搓手说：“天下怎么可能会有这样的女人？这到底是一个什么样的女人？我从来没有见到过这么甜美的微笑，不！她的微笑我仿佛又似曾相识，我冥冥中在哪见过的，在梦里？还是……”
【关键词】 颠覆性技术 创新 人工智能 5G
近几年来，世界经济态势持续趋稳，科技变革的驱动力逐渐从对原有技术弊端的升级换代，发展为注重综合的社会需求。主流产业的比较优势在智能时代高度竞争的环境中会受到削减，市场对技术更新速度和治理质量的期待不断增强。物联网、移动通信、人工智能、区块链等电子信息科技被推至产业化突破的浪潮巅峰。在垂直应用层面，颠覆性技术（Disruptive Technologies）能够带来新时期经济效益的飞速扩大，涌入工业、医疗、金融、教育、公共安全等领域；在国家发展层面，颠覆性技术的内核机理成熟后，可以上升到政府治理和国家政策的战略高度，在支持本土产业能力的同时，有助于维护国家唉在世界格局中的外交地位和国防安全。
除了以上专家之外，会议还邀请了清华大学土木工程系教授博士生导师王元清、核工业工程研究设计有限公司副所长潘国伟、中建钢构有限公司技术管理部总经理陈振明、水利部水工金属结构质量检验测试教授级高工靳红泽分别做了“基于断裂力学的含裂纹或类裂纹缺陷的钢构件安全性评定技术研究”、“核电站核岛安装施工管理软件焊接模块介绍”、“建筑钢结构中欧美标准焊接技术及应用”、“涉外水电工程采标情况”的演讲，演讲内容紧紧围绕主题，对各自行业的相关焊接技术、标准都非常翔实的报告，深受代表好评。
1 颠覆性技术的核心思想
1.1 概念与理解
颠覆性技术的概念最早出现在20世纪90年代，由美国哈佛商学院教授克莱顿•克里斯滕森（Clayton Christensen）基于二十年管理实践与理论研究的经验，提出高科技产业的发展规律和创新原则。面对快速变革的电子技术趋势，高科技企业亦步亦趋的节奏难以获得竞争优势，需要全方位关注价值网的整体布局，统筹兼顾用户、组织、产品和市场等多元化要素，一是真正理解颠覆性创新的本质，二是防范竞争企业利用颠覆性技术对自身的颠覆。与延续性技术立足于市场现存技术、在性能上增量改进有所不同，颠覆性技术是指不同于传统的原创技术且对相关产业格局产生重大影响，甚至推动社会出现重大进步和飞跃的技术与应用（图1）。它独创蹊径且风险较高，从整体上和根本上替代传统固有模式，或者探索其跨学科、跨领域的应用。
图1：颠覆性技术与社会进步的关系
克莱顿在几年后的著作《创新者的解答》中提出“颠覆性创新”概念以代替“颠覆性技术”。创新包括多种类型，既有以降低成本为目的的效率型创新，不断改进得到优质产品的持续型创新，也有降低产品价格且提高获取性的“开辟型创新”（market-creating innovations），带来真正的经济增长。颠覆性创新不仅强调新技术本身的出现，更强调技术在全新研究范式和广泛实际应用下产生的颠覆效应。它有两个重要的源头，一是差异化路线，二是足够宏大的思考模式。高科技初创企业希望通过颠覆路径成长为巨头，成熟企业力争在内部启动变革以使自身免于被颠覆，都在用户目标达成理论的框架下抢占竞争优势。延续性创新是常态的，而颠覆性创新具有突发性、前瞻性和不确定性，需要建立允许试错的宽容文化，掌握系统创新的思维方法。
1.2 颠覆性创新模式
2019年2月，美国《国防部人工智能战略》提出积累机器学习必备的海量数据，夯实数据分析和先进计算等基础技术优势，作为焦点的联合人工智能中心（JAIC）将提高在智能技术交付方面的紧迫性与敏捷性。人工智能主要分为基础设施层、技术研发层和应用层。基础层面主要包括计算硬件（AI芯片）和数据（数据采集、标注和分析）；技术层面包括算法理论（机器学习算法、类脑算法）、开发平台（基础开源框架、技术开放平台）和应用技术（计算机视觉、自然语言理解和人机交互）；应用层面包括系统（智能交通、智能物流、智能制造等）和装备（无人机、无人车、穿戴式设备等）。2018年底，工信部印发《新一代人工智能产业创新重点任务揭榜工作方案》，各省纷纷出台专项政策，重点部署人工智能产业。
（1）结构性颠覆，要求突破原有组织的职能划分，将不同天赋的人才聚集起来形成合力。在技术研发方面，物理学、数学、密码学等基础学科前沿的交叉，可以达成跨学科之间的协作和新想法的诞生。在公司治理方面，生产层、销售层、行政层等管理团队的交叉任职，能够实现跨职能团队的多元融合和组织经营的改善。
（2）合作引导性颠覆，在两家关联性不强的组织机构之间开展合作，带来创新共赢。在市场开拓过程中，分属两种不同行业的企业通过挖掘具体场景，可以找到产品应用与合作的交集。这类颠覆方法源自大胆的假设，以客户的实际应用体验和感受作为起点，往往催生出突破预期的良好效果，如家电供应商与日化公司、社交网站与电商平台等。
2.2.3 人工智能（AI）
2 潜在颠覆性技术的识别判定
2.1 判断依据
2.2.2 量子信息
我国现阶段鼓励颠覆性技术的培育，一方面基于全球视野关注前沿科技的先期探索，另一方面兼顾国情目标和问题导向的驱动，加快形成以科技进步和国防创新为基础的新竞争优势。国家安全发展与科技前沿跟踪的使命，要求我们在实践中将国家安全和产业发展需求作为牵引，建立一套识别和判定潜在颠覆性技术的方法准则，通过关键性能指标的突破挖掘那些发展前景明朗的颠覆性技术，率先瞄准军事和产业发展的切入点。基于对颠覆性技术内涵与创新模式的分析，以及技术评估、技术预见和技术预警等遴选方法的归纳总结，通过采用“收集（collecting）-筛选（screening）-评价（evluating）-决策（deciding）”的综合分析思路，得出识别颠覆性技术价值的四个判断依据：
2.2.1 第五代移动通信（5G）
2018年6月，美国众议院科学委员会高票通过《国家量子倡议法案》，全力推动量子科学发展；三个月后，谷歌、微软、洛马、IBM、AT&T、高盛等硅谷高科技企业参加了政府举办的量子峰会，并发布国家量子战略。量子信息技术是量子物理与信息技术相结合的战略性前沿科技，建构于颠覆性的量子物理基础理论之上，主要包括量子通信、量子计算、量子探测等领域。量子信息技术在确保信息安全、提高运算速度和探测精度等方面具有较大影响。国内浙江大学、中科院物理所等机构联合开发出具有20个超导量子比特的芯片，还实现了全局纠缠，刷新固态量子器件中生成纠缠态中量子比特数目的世界纪录。
（2）潜在效益性，指新兴技术在影响深度和广度上能达到某种层面的共识，广泛引起直接或间接的颠覆性效果；
3.工具（T），是指教学方式方法，以及新技术、新媒体应用、大数据、云计算等互联网信息技术。在不断创新教学方式方法的同时，要将现代信息技术的最新成果，应用在网络培训上，推动网络培训的发展。
（3）技术关注度，处于发展初期尚未获得社会的普遍关注，技术原理已成熟但应用子技术的成熟度相对较低；
（2）专业性和权威性强。为了满足广大考研学子的需要，哈尔滨工业大学出版社几年前出版了一本考研数学辅导教程，该教材梳理了考研数学的所有考点并且针对历年的真题给予了详尽的分析。由于专业性强，这本教程受到了广大考研学子的热捧。清华大学出版社经常组织各大高校的骨干教师编写适合专业教学的专业课教材。这些教师往往是相关院系的一线教师，拥有丰富的专业课教学经验，编写的教材自然具有权威性。
（4）前沿引领性，颠覆性技术孕育的核心力量源于基础科学领域的前沿性探索和引领性突破。
通过思想政治理论课教学能使教师自身的教学指导能力与科研能力得到不断提高；促使教师更加全面、深入地接触和了解社会，拓宽了教师的视野，以便他们能够寻找更具有价值的科研和教研课题，进一步增强广大高校教师的科研意识，全面提高他们的科研能力。目前，我们的许多思想政治课教师只做到了“教书”，却忽视了“育人”。而在理论课教学过程中，教师不仅能够在教学中发现问题，还能够根据学生的反馈不断地完善自身的教育教学，继而明确教学的方向，加快创新步伐，并最终切实地提高思想政治理论课教学的实效性。
2.2 技术识别
电子信息（机器人、人工智能、量子计算机与量子通信）、生命（基因组学、神经系统科学、认知生物学与大健康产业）、材料（新材料、工程材料）等基础研究的交叉融合有望持续催生新技术的出现。对这些基础科学进行超前的资源布局，有助于下一阶段颠覆性技术的培育和产出。2019年7月，美国防部发布《国防部数字现代化战略》，再次为联合信息环境（JIE）转型提供了顶层指导。基于潜在颠覆性技术的判断方法，从战略安全、国家政策和产业发展的角度甄别出电子信息领域应瞄准的潜在颠覆性技术。
在局部成组方案已经确定的情况下，本文方法所生成的Pareto解集自动满足这些局部成组方案，避免了设计人员在探索Pareto解集时对模块划分方案进行繁琐的人工调整。
美国防部国防创新委员会的《5G生态系统：对美国国防部的风险与机遇》报告将中国、韩国、美国和日本划为5G技术领域的第一梯队，英国、德国、法国则为第二梯队。国际电信联盟（ITU）为5G定位了增强移动宽带（eMBB）、海量机器类通信（mMTC）、超可靠低时延通信（uRLLC）三大应用场景。该技术数据传输速率高且时延低，平均传输速度可达1Gbps；同时大幅降低通信能耗，帮助低功率电池续航时间提高10倍以上，极大推动智能化武器装备的广泛运用；同时，5G通信技术支持广域大容量的高速移动终端，实现每平方公里600万个设备的接入。近期，我国工信部正式向中国电信、中国移动、中国联通和中国广电发放5G商用牌照，致力于提高网络质量与服务水平。
就市场层面而言，颠覆性技术常常从边缘市场发端，起步阶段识别难度较大，风险较高，利润较少。当其技术性能持续优化，对固有技术系统造成破坏性作用，才受到行业内外的正视，以颠覆性技术迭代传统的价值体系。科研界与产业界在识别和判定颠覆性技术的过程中，致力于锁定若干个核心性能指标，通过新兴技术与固有技术的显著差异程度来判断其潜在的颠覆性强弱。它也会突破固有技术的生长周期，开拓出一条新的技术轨道。
（1）需求贴合度，颠覆性技术的应用需求遍及社会公共消费的全局，符合未来军事和产业发展需求，适应国防安全和经济改革形态且不断渗透出颠覆性作用；
（3）持续驱动性颠覆，核心在于通过社会责任机制引领企业开展全面创新。当今愈来愈多的企业开始重视环境问题，关心公共利益，注意塑造良好的形象宣传。大多数成功的高科技企业较为看重舆论的作用，通过开展活动来显示对公民责任的承诺。这些行动机制容易在公司内部形成累积效应，使员工们接受并践行这种创新文化，逐步对借助新方法提高客户体验产生认同。
在成熟的科技管理体系下，渐进式的进步和延续性的改良只是常态化的更新，真正做到创新需要突破惯例，以组织愿景为方向探索实现改变和颠覆的空间。总体而言，颠覆性创新模式包括结构性颠覆、合作引导性颠覆和持续驱动性颠覆三大类。
2.2.4 云计算
3.3 保肢失败的经验教训 目前普遍使用的MESS评分系统将评分大于7分作为截肢的指征[6]。战杰等[7]分析59例(61肢)保肢治疗效果后认为，MESS评分7～9分的严重创伤肢体也可试行保肢，保肢成功率达68.3%。国外学者认为严重肢体损伤选择保肢还是截肢，不能完全依赖评分系统，应综合考虑创伤、患者及医师3个方面因素，避免盲目保肢[8]。
21世纪初期，云计算就被视为美国联合信息环境（JIE）的关键技术。2019年2月公开发布的新《国防部云战略》，总结了当前信息系统所面临的诸多挑战，推动国防部采办商业云服务，充分利用“通用云”、“专用云”及多个商业云提供商所带来的优势，实现快速决策和实施打击的能力。云计算模式的重点是将各类资源作为服务提供给用户，主要包括基础设施即服务（IaaS）、平台即服务（PaaS）和应用即服务（SaaS）。作为国内现有最大规模的智能公共系统，阿里云ET城市大脑承载着对城市全局分析的任务；百度智能云已发布超过130款产品和近40个解决方案，助力各行业实现信息化转型。
3 颠覆性技术的培育机制
当前，世界新一轮颠覆性技术发展十分活跃，主要国家纷纷瞄准时代的契机，从政府、智库到企业层面，相继发布推动技术创新和促进产业发展的政策措施与研究规划，抢占科技制高点和市场先机。一些预研机构已经形成了突破常规的创新管理机制，有力保障了颠覆性技术研发的顺利运行。在基础研究和应用研究之间架起一座桥梁，能够有力推动基础科学向应用实践的高效转化，为我国培育出多方需求对接、优质资源共享、军地协同合作的颠覆性技术体系提供了十分重要的实践机制。
3.1 注重问题顶层设计
借鉴美国、俄罗斯有关预研究机构的管理经验，越是涉及颠覆性技术的任务目标、进行大范围的资源整合，就越需要在顶层设计方面采取灵活的、具有竞争力的管理方式，建立允许失败、宽容试错的文化氛围。在进行组织顶层设计时应注重突破繁琐体制的障碍，可以采用扁平化的项目经理负责模式。在项目实施过程中统筹协调人力、财力、物力等科技资源，建立全面、科学、规范的技术分析遴选制度，将可能的目标需求与固有技术基础纳入评价指标体系内，促进科研机构、工业界、高等院校及国家非营利机构的共同合作。
3.2 甄选顶尖技术人才
发展颠覆性技术需要专门机构捕获人才资源，借助专家团队把握发展机遇。颠覆性技术项目一般具有前瞻性和超前性，高度依赖个人水平和综合素质，极少数具有天赋者才有希望顺利攻克。在技术突破的同时，顶尖技术人才就市场对科技的需求也有敏锐嗅觉。应赋予技术人才更为充分的自主权，最大限度地激发科学家的探索精神，发挥创新人才的预见性和聪明才智。同时，配套知识产权、合同管理、金融风控等人员共同组成支撑团队，为技术研发和产品开发全流程提供一揽子解决方案，进一步在多轮切磋与会谈中识别更多技术人才，有效达成共识。
3.3 加强成果转化应用
识别颠覆性技术的最终目的不是停留在科研成果层面，而力争寻求转化为具备经济价值的创新产品。在向军地企业技术转移的过程中，政府应给予一丁的政策扶持，施加财政补贴、贷款及税收优惠。“科学—技术—市场”在今天的演进周期大为缩短，基础研究、应用研究和技术开发的边界模糊，成果转化也应更加迅捷。市场转化对接平台能够将最广泛的科技资源和资本力量结合起来，通过集群优势大幅提高颠覆性效应，使科研技术数据得到最广泛的分享与传播。
参考文献
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作者简介
刘凌旗，女，山西省运城市人。北京大学博士。中国电子科技集团公司发展战略研究中心工程师。研究方向为电子信息前沿发展战略与科技政策。
图1中，虚线框中是运行时验证的监控器单元，监控器由系统模型和属性自动机的乘积来表示，其中，系统模型由HMM表示，属性自动机由DFA表示.监控器的输入是运行时系统的观测序列和系统安全性的阈值Pth，监控器输出是当前系统满足安全性的概率，当系统安全性概率低于阈值时，输出反例.系统模型的构造可以来自于系统设计模型[9]，或通过领域专家指定系统状态以及状态的观测值，然后模拟系统运行获取系统观测数据并学习一个系统模型[10].系统的安全属性采用线性时序逻辑描述，使用DFA来识别安全属性的否定也就是识别系统运行中违反安全性的有限前缀.
作者单位
中国电子科技集团公司电子科学研究院 北京市 100041
标签：颠覆性技术论文; 创新论文; 人工智能论文; 5g论文; 中国电子科技集团公司电子科学研究院论文;