科技创新和产业发展互动机理研究

（一）产业革命发展历程

从世界科技发展角度看，16世纪以来，世界科技大致发生了五次革命（两次科学革命和三次技术革命），包括近代物理学诞生、蒸汽机和机械革命、电力和运输革命、相对论和量子论革命、电子和信息革命等。伴随科技革命世界经济大致发生了三次产业革命，包括机械化、电气化、自动化和信息化革命等。从世界经济角度看，现代产业革命可以追溯到18世纪，产业革命的划分大致有三种观点，除前述的三次产业革命观点外，还存在四次产业革命和五次产业革命观点，即三次产业革命、四次产业革命和五次产业革命（表1、图2）。本文研究者较为认同三次产业革命的观点。

中国曾错失前四次科技革命的机遇，并在第五次科技革命中表现平平，收获不多。目前，第六次科技革命的核心专利争夺已经展开，第四次产业革命的来临已进入倒计时，这将决定一个民族的世界地位，将影响一个国家的兴衰成败。

表1　世界几次产业革命情况

第三次产业革命大致起步于20世纪40年代。在1945 ～ 2020年期间，第三次产业革命大致可以分为三个阶段：自动化、信息化和智能化等。简单地说，第三次产业革命是由信息技术和绿色技术推动的一次产业革命，它包括自动化、信息化、智能和绿色化三个阶段（表2）；三个阶段的划分是相对的，它们在时间、内涵和特点等方面有一些交叉。第三次产业革命持续大约70年，每个阶段的关键技术、主导产业、工业政策、战略机遇和社会影响有很大不同。

图2　产业革命发展阶段划分图

表2　第三次产业革命的三个阶段

第三次产业革命第一阶段：自动化和高技术阶段。主要技术有：自动化技术、电子技术、航天技术和原子能技术等。相关科学基础包括系统论、控制论、信息论、量子论等。主导产业包括电子产业、计算机产业、原子能产业、航天产业等。

第三次产业革命第二阶段：信息化和全球化阶段。关键技术有：信息技术、激光技术、能源技术、新材料技术和海洋技术等。主导产业：信息产业、高技术产业等。

第三次产业革命第三个阶段：智能化和绿色化阶段。这一时期的关键技术主要有两类：一类是新信息技术。信息技术已经进入大数据时代，处理能力和数据存储机会已无所不能，互联网正在向“云计算”演进。另一类是信息技术在其他领域的渗透和应用，包括数字化、智能化和绿色化的先进制造、智能交通、智能电网、智慧城市、绿色能源和绿色技术等。主导产业包括新一代信息产业、高级电子商务、智能制造业、先进能源和生物产业等。

第六次科技革命将是一次“新生物学和再生革命”，将提供提高人类生活质量和满足精神生活需要的最新科技；它将是生命科学、信息科技和纳米科技的交叉融合（主要发生在交叉结合部），将是第三次科学革命、第四次技术革命和第四次产业革命的交叉融合。

从科学角度看，它有可能是一次“新生物学革命”，涉及五大学科：整合和创生生物学（解释生命本质）；思维和神经生物学（解释人脑工作原理）；生命和再生工程（生命体的工程化和产业化）；信息仿生工程（人脑的信息仿生）；纳米仿生工程（人体的躯体仿生）。

从技术角度看，涉及五项关键技术：

（1）信息转换器技术（生物信息与电子信息的整合），相关技术包括：人脑的信息获取技术、信息储存技术、信息传输技术、信息转换技术、信息分解技术、信息再现技术、信息生成技术、信息处理技术、人脑反向工程等。

（2）人格信息包技术：人脑的电子备份与虚拟再现。相关技术包括：知识工程、人工智能、人性化软件、虚拟现实技术、虚拟人体技术、虚拟心理技术、虚拟思维技术、虚拟自主意识技术、虚拟人格技术等。

（3）仿生技术：人体的仿生备份和躯体仿真。相关技术包括：纳米仿生、信息仿生、智能仿生、仿生材料、仿生设计、仿生制造、仿生工程、仿真智能机器人、动物仿真、人体仿真、仿生组织和仿生器官（人造物质性的仿生组织和器官）等。

（4）创生技术：创造新的生命形态和生命功能。相关技术包括：合成生命、合成生物性的组织和器官、遗传工程、细胞反向工程、生物与非生物的耦合技术、生物与非生物的整合技术、生物与非生物信息的整合技术等。

（5）再生技术：生物体的体内和体外再生。相关技术包括：生物组织和器官的体外再生、生物体的体外再生、人体组织和器官的体外再生、人体的体外再生、人造子宫、生物和人体组织和器官的体内诱导再生等。

（二）科学研究与技术创新引领新兴产业

世界经济发展的历史表明，每次重大的技术变革都会引起和带来新的产业革命，进而推动经济增长。16世纪以来共发生了五次科技革命、三次产业革命。技术变革带来新产品、新服务、新系统和基础设施的变化，形成新部门和新产业（表3）。技术创新在积极地改造着原有产业和产业部门的同时，也引领了新兴产业的诞生。技术创新使得传统产业部门有可能采用新技术、新工艺和新装备来提高其技术水平，改变其生产面貌，促进原有生产部门和产品的更新换代，甚至创造出全新的产业和产品。技术创新使这些传统产业以新的面貌出现在新的产业结构中，使整个产业结构的内涵具有了新的内容。

第一次科技革命发生在16世纪的英国，以近代物理学的诞生为标志，后来逐渐形成包括天文学、化学、生物学等在内的近代科学体系，时间跨度从16世纪中叶到19世纪末。这次科技革命重在科学理论体系的飞跃，由于没有直接体现为社会生产力的提高，也未直接催生产业革命，因此有不少学者在总结时往往将其忽略。

第二次科技革命发生在18世纪初的英国，以蒸汽机和机械革命为标志。纺织机器的发明和蒸汽机的广泛使用，使机器工业代替了以手工劳动为基础的工场手工业，促进了从农业社会向工业社会的转变，生产力发生了质的突破。纺织工业的兴起，运输业的跃进（轮船和火车），钢铁和机械工业的崛起等都是第一次技术革命的成果。这次科技革命影响巨大，引发了世界历史上的“第一次产业革命”，这次科技革命距离上次约150年。

第三次科技革命发端于19世纪的美国，以电力发明和运输革命为标志。电力的广泛使用，发电机和电动机的发明，使生产力再次跃升。在内燃机技术基础上建立了汽车工业和航空工业；电力工业崛起（发电、输电、配电系统），“弱电”工业产生（“弱电”技术出现，相应产生了电讯业、广播业等）。这次科技革命引发了世界历史上的“第二次产业革命”。这次科技革命距离上次约130年。

第四次科技革命始于20世纪初，以原子能的利用、电子计算机的诞生和发展、高分子合成技术及空间技术等为标志。原子能技术的出现，带动一大批生产和应用原子能工业的崛起，其中有与原子能相关的机械设备、材料、燃料等工业；高分子合成技术引致塑料、橡胶、纤维、合金材料工业的发展；电子计算机技术的出现，所产生的巨大影响众所周知，人类拥有了以电子计算机为代表的崭新的生产手段，大大节省了人的体力，而且在一定程度上代替了人的脑力，使人们能用“电脑”代替各种重复性的脑力劳动，这是革命性的变化，极大地提高了劳动生产率。计算机技术发展和计算机广泛应用，社会管理和企业管理的信息系统得以普遍建立，信息产业逐渐成为主导产业。显而易见，这次技术革命带来了产业结构的进一步调整和升级。

第五次科技革命始于20世纪中期，通常也称为新技术革命，以生物工程技术、信息网络技术、软件技术、新材料技术（如纳米技术）等为主要标志。近年来高新技术的涌现和高新技术产业的崛起，对产业结构升级产生了重大影响，引发了人类历史上第三次产业革命—信息产业革命。

第六次科技革命正在酝酿当之中。当下，以物联网、大数据、3D打印技术、仿生技术、外太空、新能源传递、新生物技术等为主要标志的第六次科技正在酝酿之中，而这也必将引领第四次产业革命的到来。

表3　科技革命与产业革命的发展阶段

可以看出，新兴产业的产生往往是技术革命的产物，技术革命催生了新的产业部门。新技术的诞生，导致新产品开发，随着新产品市场容量的扩大，往往围绕新产品而逐步形成新的产业。如在第三次技术革命中，机械、电气技术发展迅速，众多新产品不断问世，生产规模逐步扩大，达到一定数量后就构成了汽车制造业、电器设备制造业、电讯业等新兴产业。技术革命促成产业由劳动密集型向资本和知识技术密集型的转变，第二次技术革命中的纺织工业基本上属于劳动密集型产业，而第三次技术革命中发展起来的汽车、化工、钢铁等产业群则具有资本密集的特征，在第四次和第五次技术革命中诞生的新的产业，如计算机工业、宇航工业等属于知识技术密集或资本—技术密集型产业。新技术革命不仅促成了各个时期主导产业的变化，使各产业在产业结构中的地位发生变动，而且引起劳动力就业结构的调整。

全球科技发展正处于急剧变革的前夜。信息技术正在孕育着新的重大突破，集成电路等微电子技术即将进入“后光刻时代”，计算机技术向多极化方向发展，通信技术与网络技术相互融合，构成了以无线保真技术为基础的无线联网。绿色和可持续为特征的低碳发展模式成为世界发展主流趋势。新生物学、生物医药、新材料&制造业、核聚变、外太空等技术正在酝酿大的突破。在今后的5 ～ 20年，这些领域的重大创新突破，将有可能引发第六次科技革命，并带动第四次产业革命的发生。

（三）技术创新支撑产业发展

科学技术的迅猛发展深刻改变着经济发展方式，科技创新已经成为解决人类面临的能源资源、生态环境、自然灾害等全球性问题的重要途径，成为经济社会发展的主要驱动力。党的十八大明确提出实施创新驱动发展战略，指出科技创新是提高社会生产力和综合国力的战略支撑，必须摆在国家发展全局的核心位置。

我国技术创新能力的大幅度提高，推动在水电装备、高速列车、特高压输变电等方面居于世界前列。同时精密制造、清洁能源、信息安全、环境保护等一批关键共性技术的开发应用，有力支撑了相关产业的发展。如秸秆造纸产业作为传统产业，一直受到环境污染的困扰。利用农作物秸秆生产制浆造纸在我国有着千年历史，但由于长期以来秸秆造纸的污染问题得不到解决，国家产业政策不予鼓励，使得近年来秸秆造纸工业不断萎缩。而“秸秆清洁制浆技术” “制浆废液资源化利用技术”和“环保型秸秆本色浆制品技术”的出现，突破了制约行业发展的纤维原料、环境保护、水资源三大技术瓶颈，使多年来受污染问题困扰的、以麦草等农业秸秆为主要原料进行造纸生产的产业发展问题得以解决。

又如在传统水泥行业，北京水泥厂在借鉴发达国家利用水泥回转窑处置城市废弃物及有毒有害废弃物工艺的基础上，自主研发了一系列关键技术，建成了国内首条消纳工业废弃物、部分城市废弃物和危险废弃物的环保水泥生产示范线。目前，该企业已探索出了废矿物油、污水厂污泥、垃圾焚烧厂飞灰、污染土处置，尾矿综合利用等废弃物资源综合利用途径，可处置的废弃物种类不断增多。

科技创新在服务国家重点产业、重大工程建设等方面也发挥了重要作用。在青藏铁路、西气东输、三峡工程、西电东送等一批国家重大工程的建设和运行中，科技创新都发挥了不可或缺的作用；在服务“三农”、抗震救灾、重大传染病防控中，在应对国际金融危机、加快培育和发展战略性新兴产业、促进节能减排、应对气候变化、保障粮食安全等重大问题中，科技支撑经济社会发展的作用显著增强。随着科技创新能力的不断增强，科技进步对我国经济增长的贡献率越来越高，从2001年的39%提高到2014年的51.7%。

（四）科技创新和产业发展互动案例研究

1.美国“硅谷”

硅谷位于美国加利福尼亚州旧金山以南，总面积约3 880平方千米，人口近250万，气候迷人、四季如春，被誉为“大自然的空调”。硅谷形成于20世纪50年代，现已成为世界信息技术和高新技术产业中心，被评为全球最具影响力的高技术园区。

高端人才集中地。硅谷高科技的发展，就像一块磁铁，吸引着来自世界各地的高科技人才，集结了世界各国100万以上的科技人员，近千名美国科学院院士在这里任职，其中获诺贝尔奖的科学家达30余人。硅谷高学历的专业科技人员占公司员工的80%以上，许多人才是相关领域的技术权威或创新者。

高新技术集聚之地。从20世纪60年代的半导体工业，70年代的处理器，到80年代的软件和90年代的互联网，硅谷都走在世界高科技的前列。从最早于车库中诞生的半导体公司惠普，到个人电脑时代最重要的公司如英特尔、苹果、思科、甲骨文，再到学生宿舍里创办的网络巨头们如网景、雅虎、谷歌、脸谱（Facebook），硅谷孕育了一批深刻影响世界同时创造巨额财富的公司。硅谷的中心圣荷西就有11 400多家高科技公司，其中全球前100大高科技公司有30%总部位于硅谷，许多全球500强企业总部也驻扎在这里。

最具创造力之地。几十年来，硅谷一直引领全球科技创业浪潮，正如约翰 · 杜尔说：“硅谷是一种思维状态”，它混合了大胆梦想、竭力创造、创意引导、燃烧青春等诸多元素。如思科公司是由其创始人用25美元注册成立的。硅谷不仅开拓了新的产业，还开拓了高新技术产业的发展模式。硅谷的创造力既体现在技术创新和高科技新产品的研发方面，又体现在产品创新和企业模式创新诸多方面，著名的有：亿贝拍卖、广告互联网搜索、媒体服务平台及应用、社交网络等。硅谷的建立是一个不断演化发展的过程，文化氛围、人力资源、风投机制、孵化服务以及政府的引导扶持等发挥了重要作用。

一是独特的创业文化氛围。硅谷文化是在高技术产业发展的特殊环境中逐步形成的。硅谷文化不以失败为耻，而把失败作为宝贵财富，把创业失败者称之为“有经验的人”，鼓励创新，宽容失败，崇尚竞争，激发了大胆尝试、勇于探索、独具特色的创业创新热情，许多在车库和出租屋里萌发的创意，实现了从“丑小鸭”到“白天鹅”的神话般转身，成为全球创新园地里的参天大树。

二是丰富的人力资源支撑。硅谷的诞生起源于高校，周边的斯坦福大学、加州大学伯克利分校、南加州理工大学等世界一流高校和其他各类大学，为硅谷初创提供了强大的人力支撑。硅谷的人才招聘可以说是在世界范围内选拔的。高效的人力资源网络为企业和个人及时提供信息，促进了人才的交流和流动。斯坦福大学和伯克利大学为硅谷提供更高素质的研究人员；而圣何塞州立大学工程系则源源不断地为硅谷提供应用工程师，正是这些高素质的实干工程师们使企业创新的蓝图变为现实。

三是成熟的风险投资机制。风险投资为硅谷创造了崭新的金融环境。硅谷风险投资成功的原因，有敢冒风险的创业精神，集中了一批既懂业务又富经验的风险投资家；有发达的高新技术证券市场，如著名的纳斯达克（Nasdaq）；有成熟的风险投资机制，既为高科技企业提供资金支持，还为企业的经营进行咨询服务和指导，如与斯坦福大学一墙之隔的沙丘路，被誉为“西海岸的华尔街”，密布着300多家风险投资公司，掌管着2 300亿美元的市场力量，并呈现出逐步上升的趋势，成为硅谷高科技产业兴起与发展的重要支撑。

四是完善的孵化服务体系。硅谷的服务型企业数量庞大，门类齐全，有金融服务类行业、中介服务类行业、生产性服务业、商业服务类行业、生活服务类行业等，构成了硅谷的“孵化器体系”。在硅谷，技术转让服务机构主要是由大学的技术转让办公室（TLO）和一些技术咨询、评估、交易机构组成，TLO的主要工作是将大学的研究成果转移给合适的企业，同时把社会和产业界的需求信息反馈到学校，推动学校研究与企业的合作。

五是政府的大力引导扶持。政府对企业的发展采取宽松态度，并对硅谷的大学、实验室和企业的投入有力地支持了硅谷的技术创新。政府制定了比较强硬的反垄断政策，允许企业进行权益融资，但对质量有很高要求，特别对以股票市场进行融资的企业有严格的规定。作为硅谷中心的圣何塞市政府在土地使用、税收等方面对高科技公司，尤其对近年来专门从事环保研究的公司给予优惠政策，鼓励吸引这些企业家来圣何塞创业发展。

2.印度“硅谷”—班加罗尔

地处印度南部内陆的班加罗尔是一座“IT化”的城市，号称印度“硅谷”。与我国大多数一线、二线城市相比，班加罗尔的基础设施可以用“相对落后”来形容，城市交通拥堵严重，但班加罗尔却是一座奇迹之城，也是印度最富裕和最有活力的城市。在印度“硅谷”创立的高科技企业已达到4 500多家，其中1 000多家有外资参与。班加罗尔已成为全球第5大信息科技中心、全球第二大“硅谷”，被IT业内人士认为已经具备了向美国硅谷挑战的实力。这里不仅有印度知名的印孚瑟斯公司，还创造了“印度的比尔 • 盖茨”—该国首富普雷吉姆，有131家国际大型IT公司在此落户。全球有5 000家软件开发公司，分为1至5等，5等为最高。目前全世界大约有75家资质为5等的软件研发企业，其中有45个在印度，而这其中又有将近30个在班加罗尔。归结班加罗尔的成功要素，有以下几点。

（1）班加罗尔有良好的自然环境。

班加罗尔气候四季宜人、干净整洁美丽、空气质量很好，符合精密制造业研究发展的要求。此外，由于环境、气候条件好，大批科技人才愿意前来这里定居，有利于吸引人才。正是从50年代开始，印度负责火箭和卫星空间研究的国防研究发展组织、印度科学研究组织、国家航空实验室、印度斯坦飞机制造公司等一批国字头的高科技研究机构在班加罗尔安营扎寨，形成了以空间技术、电器和通信设备、飞机制造、机床、汽车等产业为龙头的一批产业，逐步奠定了班市雄厚的科研基础，成为印度有名的“科学城”。

（2）教育环境。

班加罗尔所在的卡纳塔克邦从20世纪70年代开始进行教育改革，目前是印度平均受教育程度最高的邦之一。现在，卡纳塔克邦共有工程学院125所，在数量上居印度首位，是美国工程学院数量的一半。班加罗尔还云集了如印度理工学院、印度管理学院、国家高级研究学院和印度信息技术学院等许多名牌大学。因此，班加罗尔吸引了国际软件和高科技公司的注意。IBM、通用电气等纷纷在此设立研发中心。

（3）政府推动。

班加罗尔创业伊始，班市的基础设施还比较落后，面临的一个最主要问题是“最后一英里障碍”，即所有管道都铺设好了，如果只有最后一英里没有通，整个系统就无法工作。当时对于软件公司来说，这个“最后一英里障碍”就是数据传输问题。为解决这个问题，印度政府于1991年投资兴建了可高速传输数据的微波通讯网络，“这在当时是个创举，至少满足了10年内软件企业的发展需求，这也为后来班市能够不断吸引其他著名企业前来提供了很重要的帮助”。

3.韩国大德科技园

韩国大德科技园（Daedeok Valley）规划始建于20世纪70年代初期，位于韩国中部的忠清南道大田附近。在大田的大德科技园区里有79个研究机构和28个韩国政府主管的研究所，拥有研究人员多达5万人，其中就包括三星集团研发中心、韩国电子和电信研究所（ETRI）、韩国航空宇宙研究院（KARI）等。同时，大田还拥有众多大学，韩国科学技术院（KAIST）、培材大学、忠南国立大学、又松大学、韩南大学等等。大德科技园区内有近2 200家高科技企业，相当于中国的中关村科技园和美国的“硅谷”。大田市已发展成为国民经济总额占韩国23%的关键城市，并成为支撑韩国实现经济腾飞的典范。因此，人们称其为“韩国的硅谷”。

大德科技园的重点研发领域为生命工学、信息通信、新材料、精细化学、能源、机械航空等国家战略产业技术、大型复合技术和基础科技。电子产业高度聚集，光电、航天航空、生物医药等产业的高速发展引领韩国高端产业发展。大德科技园区重视基础研究等创新研发活动，其主导产业处于价值链的上游，企业以创新和研发活动为主，作为大德特区的研发核心区，大德科技园区是韩国最大的产学研基地和产业圈。大德科技园的成功源于以下几个方面。

（1）合理的人才培养模式。

大德科技园的企业采取“人才本地化”与高薪请人相结合的政策。大德科技园非常重视研发人才的培养，园区内的韩国科学技术院（KAIST）等教育科研机构为有才华、有前途的科学家开设以研究为重点的硕博研究生课程。此外，园区中各种政府资助的研究所还开办各种技术讲座和研讨班，为产业界培养人才队伍。人才本地化使员工对企业有更高的归属感，本地人才也更加了解当地市场消费需求。由此，大德科技园内聚集了韩国电子、宇航、通信、生命科学等高科技领域的经营人才，成为名副其实的“人才源泉地”。

（2）切实落实激励企业自主创新的相关政策。

大德科技园在创新发展中，鼓励创新、宽容失败、注重政策的有效落实，特别是与激励企业自主创新相结合。大田市在创新发展中，鼓励创新、宽容失败、注重政策的有效落实。特别是与激励企业自主创新相关的税收优惠、金融支持、政府采购等政策功能作用的发挥，使企业能真正享受到政策带来的优惠，激励企业增加研发投入，提高自主创新能力。同时，大田市还做好政策实施的评估督促，加强政策的宣传和培训，建立政策跟踪研究和不断完善的长效机制，在实践中健全和完善政策体系。

（3）加大对企业技术创新的支持力度。

大田市科技机构多，政府十分重视发挥其独特作用。鼓励科研机构和高等院校面向企业开放共享科技资源，支持高等院校、科研机构、企业更多地承担国家及地方重大科研项目。建设一批面向企业的技术创新服务支持中心，帮助企业开发新产品、调整产品结构、创新管理和开拓市场，提升核心竞争力。构建一批产业技术创新战略联盟，促进产学研紧密结合。逐年加大对科技型中小企业技术创新的财政支持力度，扶持和壮大一批具有创新能力和自主知识产权的中小企业。

（4）着力培育崇尚创新、宽容失败的创新文化。

自主创新为大田市这座快速发展中的城市增添了新的活力，卓有成效地推动了经济增长方式的转变。作为一座开放城市，大田市在创新方面有着特有的积极性和包容性。创新就意味着常与失败相伴，为了给创新创造宽容的氛围，大田市还制定法规宽容创新失败者。