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余江等:鑄造強國重器:關鍵核心技術突破的規律探索與體系構建

作者:余江 陳鳳 張越 劉瑞 2019-03-20 16:36 來源:《中國科學院院刊》
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摘要

  關鍵核心技術對于我國經濟社會發展和國家安全等具有極端戰略重要性,突破和掌握那些我國處于“卡脖子”短板位置的關鍵核心技術,對于我們實現建設世界科技強國的目標具有決定性的標志意義。因此,我們需要立足于國家重大戰略需求,重視前瞻布局,加強戰略研究。本文將在分析識別關鍵核心技術特性的基礎上,系統反思我國關鍵核心技術突破的挑戰與瓶頸,并從支撐重大技術突破的組織模式、人才培養機制以及新評價激勵機制等維度設計等方面,思考如何構建充滿活力和效力的攻堅創新體系,真正鑄造強國重器。

  關鍵詞 科技強國,關鍵核心技術規律,創新體系 

  1關鍵核心技術的重要意義

  我國的科技事業和高技術產業近年來取得長足進步,重大創新成果不斷涌現,科技創新能力得到顯著提升,一些領域已在國際上處于并行或者領跑地位。但是,在以高端芯片、基礎軟件、核心發動機、高檔數控機床、特種材料等為代表的關鍵性領域,依然存在顯著的短板。而20184月美國商務部對我國中興公司的制裁,造成了舉國震動。這從一個側面暴露了,由于核心技術短板使得國內戰略性產業受制于人的現狀以及帶來的巨大潛在風險,也警示我們掌握關鍵核心技術對于經濟社會發展和國家安全等具有的戰略重要性。

  關鍵核心技術的缺失,已經引起國家最高領導層的高度重視,在20185月召開的兩院院士大會上,習近平總書記強調,“實踐反復告訴我們,關鍵核心技術是要不來、買不來、討不來的。只有把關鍵核心技術掌握在自己手中,才能從根本上保障國家經濟安全、國防安全和其他安全”[1]。同年7月,習近平總書記主持中央財經委員會第二次會議時,對解決當前“卡脖子”問題進行了專題研究,要求我國科技界和產業界切實增強緊迫感和危機感,切實提高我國關鍵核心技術創新能力,把科技發展主動權牢牢掌握在自己手里。

  科技強國建設是一場新的長征[2],在風云變幻的國際政治經濟形勢下,全球科技競爭愈發激烈,能否突破和掌握作為強國重器的關鍵核心技術,形成有效的高端科技供給能力,真正改變戰略性領域受制于人的被動局面,對我們向科技強國邁進具有決定性的標志性意義。形勢逼人,而對關鍵核心科技的突破規律及攻堅創新體系構建的戰略研究至關重要,急需加強相關的研究思考[3]

  2識別關鍵核心技術突破挑戰把握關鍵核心技術的特點

  2.1關鍵核心技術的主要挑戰與瓶頸

  我國近年來在高科技領域取得了長足進步[4],但是在以高端芯片、基礎軟件、核心發動機、高檔數控機床、特種材料等為代表的諸多戰略性領域,以歐、美、日為代表的發達國家和地區掌握著大量的關鍵核心技術,而我國的研究水平和產業能力差距仍然很大,存在一系列明顯的“卡脖子”短板[5]。例如,在以核心處理器、存儲器和FPGA(現場可編程門陣列)等為代表的高端基礎芯片產業,國內的商用化研發剛剛起步;作為全球最大的集成電路消費國和顯示面板制造國,我國在芯片光刻機、面板真空蒸鍍機等產業核心工藝設備和材料方面仍然高度依賴國外產品與技術;在金融、能源以及銀行等國計民生重要部門關鍵業務IT(信息技術)系統方面,國產產品舉步維艱;在重要數據庫軟件系統、軟件操作系統以及重要工業設計軟件系統等領域,國內產品很多是空白;在重要關鍵材料方面,高端軸承鋼、航空關鍵鋼材以及基礎電子化學品等領域,我國存在太多的產品空白等;另外,涉及航空動力系統、高端數控機床、機器人控制和高端醫療設備以及重大科學儀器等產業的很多核心技術我國還遠沒有掌握。應該說這些“卡脖子”短板很多是長期以來困擾我國經濟社會發展的“老大難”問題,關系到戰略性領域的國際話語權,可能對我國經濟社會的高質量可持續發展造成影響,已經引起舉國上下的高度重視。

  2.2把握關鍵核心技術的特點

  根據前期調研分析,我們認為作為強國重器,關鍵核心技術一般具有如下主要特性。

  1)高投入、長周期。核心技術研發投入巨大,單個國際集成電路巨頭一年的新技術和新設備投入往往可以達到百億美元之巨,而我國相關的一個國家科技重大創新專項數年來研發資金投入也達數百億元人民幣。關鍵核心技術難題的復雜程度高、探索周期長,例如一款核心發動機的研發周期往往達到1520年。

  2)知識的復雜性、嵌入性。例如集成電路芯片工藝技術,進入極紫外光刻(EUV)階段,涉及大量緘默知識、專利和know-how(技術訣竅)。從國際經驗看,從名校科班博士畢業成長到獨當一面核心技術團隊負責人,一般要在研發一線(前沿企業實驗室或者和一線企業合作的科研院校實驗室)潛心打磨1015年以上,積累大量緘默知識并經歷階段性失敗的錘煉。

  3)國際核心系統與部件市場的寡頭壟斷。整體上看,核心系統與核心部件市場往往呈現寡頭壟斷的格局。例如,全球集成電路中關鍵的光刻機等重要裝備和核心關鍵材料往往是由12家跨國公司壟斷。

  4)核心技術突破的商用生態依賴性。關鍵核心技術的商業化突破,需要構建包含上、中、下游研發伙伴協同合作的產業生態,面向商用來持續推動技術和產品持續市場化。一方面,關鍵核心技術的高度復雜性往往需要在產業實踐中不斷試錯和測試,積累大量經驗數據來持續提高性能;另一方面,關鍵核心技術需要通過產品轉化和大規模應用的解決方案來實現其產業價值,而那些缺乏產業生態支持的實驗室“樣品”性能再高,也難以形成規模商用。

  2.3突出問題分析

  通過前期調研,我們也發現在關鍵領域的科技創新體系取得進步的基礎上,國內在“卡脖子”短板背后的基礎科學源頭供給、核心技術商用突破路徑以及科研組織方式和人才體系機制等方面仍然面臨一些突出問題,攻堅創新體系的活力和效力急待提升。

  1)關鍵領域基礎科學源頭創新供給和支撐不足。

  核心技術的突破往往涉及系統的基礎知識和技術的聯接與支撐,隱藏著深層次關鍵科學問題的識別和突破。我國前沿基礎研究近些年取得了長足發展,但在關鍵核心領域具有國際影響力的重大原創成果偏少,源頭創新供給仍明顯不足。

  2)核心技術商用生態未建立,不少研發止步于實驗室與樣機階段。

  國家在關鍵核心技術方面前期進行了不少前瞻的科研布局和政策引導,也對研發項目攻關投入了大量的資金和人才。但是有時研發的樣品和樣機某些技術性能達標了,在科技成果宣傳“報喜”后,面對后續產業商用研發的高度復雜性和困難性,往往缺乏長期堅持攻堅的決心和勇氣,最后半途而廢。

  3)突破關鍵核心技術瓶頸的“中國路徑”識別與探索。

  受資源稟賦、技術積累、歷史文化等多因素的影響,中國情景下核心關鍵技術的突破路徑、方式等方面與發達國家是存在差異的[6]。在新一輪科技革命和產業變革的新機遇下,必須準確把握核心關鍵技術研發現狀,調整和優化我國與各類國際合作伙伴的合作方式。并以此為基礎,對我國核心關鍵技術突破的范式、機理和制度設計,核心技術突破的“中國路徑”進行系統總結和理論探究。

  4)現有關鍵核心技術攻堅的科研組織方式和人才供給規模有待提升。

  我國當前科技攻堅體系的效力和活力都有待進一步提高,以推動各個創新主體在技術突破不同階段形成深度的創新協同和資源整合。從部分關鍵領域的科研布局和現狀來看,需要優化各類科技投入結構,進一步探索重大戰略需求與單位短期利益的平衡點,有效克服當前存在的條塊割裂、利益分配及低水平重復的問題。同時,要解決關鍵領域人才隊伍存在的嚴重結構性矛盾,遵循領軍人才的成長規律,錘煉和培養戰略性領域的“帥才”“將才”和頂尖研發團隊的培養、引進和成長。

  3構建充滿活力和效力的攻堅創新體系

  “十三五”期間,在使命導向的國家科技重大項目支持下,我國在許多戰略性領域取得了重大進展。為了進一步突破關鍵核心技術,面向國家重大戰略需求,全面提升攻堅創新體系的活力和效力,需要高度重視前瞻性的戰略研究進行針對性的創新機制設計,動態優化產學研創新單元的戰略布局和協同,完善重大項目知識產權共享分配規則;通過政策設計建立攻堅創新命運共同體,構建充滿活力和效力的核心技術攻堅創新體系。

  3.1把握科技革命產業變革的新機遇

  聚焦關鍵性產業創新和產業技術競爭力形成規律,以全球開放視野分析戰略性技術研發和知識擴散特性,特別是研判戰略技術主航道和全球產業鏈結構的演變規律,圍繞主流市場用戶持續提升產品成熟度,研判關鍵性領域我國真實技術能力水平和對外技術依賴度。

  要保持對科技革命和產業變革等大環境變化的戰略敏銳性,特別是以大(大數據)、物(物聯網)、云(云計算)、移(移動互聯網)為代表的深度數字化、智能化趨勢,使得跨產業跨學科融合創新趨勢愈發明顯[7]。分析識別產業核心技術新的“變革臨界點”和“突破切入點”。特別是當前軟硬件開源開放的大潮,傳統的軟件設計和芯片研發的范式都在發生重大變化,這為我國突破國際核心技術壁壘提供了新的戰略契機。

  3.2優化支撐重大技術突破的組織模式

  我國要攻克“老大難”核心技術短板的壁壘,在組織體系方面,仍然有很多挑戰。例如:創新體系的各研究單元如何面向國家戰略任務,形成明確的實質性整合集成機制;如何提升跨單位團隊二次有效組合;如何實現跨研究單元合作成果認定、人員考核和激勵機制;如何避免重復投入、簡單拼湊和碎片化成果堆砌。這需要我們重構有利于“關鍵核心技術突破”的組織模式和治理機制,形成攻克關鍵核心技術的強大合力。

  核心技術的攻堅克難需要形成可持續組織模式,需要重新思考創新體系各個單元的戰略定位互補,推動源頭性基礎研究和前瞻性應用研究的深度契合。推動國立科研機構、研究型高校與創新企業進行面向攻克戰略性技術瓶頸的協同攻關,重點培育一批核心技術能力突出、集成創新能力強的創新型領軍企業,推動產業鏈、創新鏈上下游環節互動合作,在戰略性領域的全球技術體系演進中形成有效卡位和及時補位。特別要重視建立高水平試驗測試平臺,將關鍵技術突破、樣品規模商用和產業生態培育緊密結合,重視提高核心產品與技術的穩定性和可靠性,不斷驅動關鍵核心技術的商用突破進展。

  3.3構建全球一流科研人才體系與價值評價機制

  面向全球化的商用市場競爭往往是創新突破最好的催化劑,關鍵核心技術突破需要充滿活力的一流科研組織人才和科技評價體系支撐。這需要我國在人才引入、人才激勵和人才發展平臺等方面建立體系化長效機制,努力將攻克國家戰略“瓶頸”、國際科技前沿“難點”和產業商用需求“痛點”緊密結合,在創新實踐中錘煉培養一支核心技術突破的領軍人才隊伍。

  一方面,針對核心關鍵技術突破的高投入、長期性和知識緘默性等特點,需要我們結合技術創新突破的不同階段建立科學價值、經濟價值和社會價值等相結合的多元科技績效評估機制。要進一步采取針對性政策,讓甘于坐冷板凳、潛心關鍵領域核心技術研究的攻堅科研人員能夠獲得穩定的預期和支持,建立適應核心技術攻堅的人事制度、薪酬制度。

  另一方面,開闊視野引進全球核心技術領域人才。要在更大范圍、更廣領域、更高層次上吸引包括非華裔在內的全球高端科技人才,以一流研究平臺和領軍人才吸引更多全球優秀人才,形成具有核心攻堅能力的研究團隊群千帆競發之勢。

  4結語

  “紙上得來終覺淺,絕知此事要躬行”。突破關鍵核心技術,鑄造強國重器,需要決策者在研發戰略布局上的決心、恒心和勇氣,也需要研發人員能夠在實踐中潛心磨礪,深入探索,真正透徹掌握核心技術的本質規律。作為國家科技政策與創新戰略研究者,更需要真正深入前沿研發一線,認真傾聽“炮聲”,深入了解核心技術攻堅的痛點和一線科研人員的心聲。在關鍵核心技術攻堅過程中,我國在高新技術消費端的龐大市場資源具有獨特的優勢,要推動新興應用場景與新知識、新技術深度連接和耦合發力,在戰略性領域努力形成有中國特色的新技術、新需求與新架構。同時,在戰略上需要注意不斷引導和激勵攻堅體系的各個創新單元構建面向商用的創新生態,形成緊密的協同和接力研發,從而構建充滿活力和效力的攻堅創新體系。

  參考文獻:

  1習近平.在中國科學院第十九次院士大會、中國工程院第十四次院士大會上的講話.人民日報,2018-05-29.

  2路甬祥.建設世界科技創新強國的新長征.科技導報,2017,35(1):5-6.

  3潘教峰.補上關鍵核心技術短板.瞭望,2016,(22):1.

  4余江,陳凱華.中國戰略性新興產業的技術創新現狀與挑戰.科學學研究,2012,30(5):682-695.

  5科技日報總編輯:是什么卡住了我們核心技術脖子?[2018-06-23].鳳凰資訊-科技日報

  http://news.ifeng.com/a/20180623/58858610_0.shtml.

  6李正風.深入研究新時代建設世界科技強國的特點與規律.科學學研究,2018,(1):1-2.7余江,孟慶時,張越,.數字創新:創新研究新視角的探索及啟示.科學學研究,2017,35(7):1103-1111.

  

  本文首刊于《中國科學院院刊》2019年第3

  

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