原文刊载于《中国科学院院刊》2024年第5期 “专刊：建设世界科技强国——努力抢占科技制高点”。本文为精简改编版。

展咪咪1 彭现科1 曹晓阳1 胡晓棉2*

1 中国工程科技创新战略研究院

2 北京应用物理与计算数学研究所

颠覆性技术是推动人类发展和产业变革的关键力量，世界各国都高度重视，纷纷进行相关战略规划和部署，期望占领技术创新的制高点。作为资源集聚的有效方式，颠覆性技术多元投入机制的构建逐渐上升为国家的战略需求，相关研究也日益得到重视。文章首次以创新过程视角开展颠覆性技术多元投入机制研究。从创新理论出发，深入创新过程，系统分析了技术成长特性，明确了颠覆性技术多元投入机制内涵，并以案例研究为支撑，解析投入实践，总结投入模式，链接创新机理，实现了从创新机理到创新实践的颠覆性技术多元投入机制的系统构建。

一、创新视角下颠覆性技术多元投入机制的理论认识

1.1 创新视角下颠覆性技术多元投入的内涵认识

颠覆性技术投入的最终目标是实现颠覆性技术创新。在技术创新过程中认识技术投入对提高投入效率、促进技术创新具有重要的指导意义。结合技术创新理论及颠覆性技术的成长特性，颠覆性技术创新在过程上需要经历原理验证、工程验证和商业验证3个阶段（图1）；一项颠覆性技术从早期的原理验证，到通过工程验证，再到大规模的商业验证等一系列的活动通常需要不断扩大规模的投入；以政府为主的公益性支持和以社会为主的盈利性支持是技术投入的2个主要方面，投入的性质和投入的数量随着颠覆性技术的演进阶段而不断地动态调整和变化。政府的公益性支持主要集中在原理验证阶段，社会的盈利性支持主要集中在商业验证阶段，工程验证阶段的投入稍显薄弱，容易出现技术创新的“死亡谷”（图1）。

图1 创新视角下的技术投入

根据以上创新过程理论，结合创新要素，笔者认为多元的概念有3方面内容：

① 投入主体的多元，即包括政府、高等院校、科研院所、传统金融机构、风险投资、科技孵化平台等多个投入主体；

② 投入要素的多元，即资金、人才、信息、数据、管理、基础设施等多种创新要素的协同组合；

③ 投入机制的多元，颠覆性技术创新需历经多个阶段，阶段不同，特性和需求不同，需采用不同的投入机制。

颠覆性技术多元投入机制是根据颠覆性技术阶段和需求，调动多种投入主体，协同组合多种创新要素、并以合适的机制和方式作用到研发团队、初创团队、微小公司、创新公司等创新主体中，实现技术创新过程系统化、资源利用节约化和创新成果最优化，最终达到科学、技术、经济和社会等诸多领域的有效互动（图2）。

图 2 颠覆性技术多元投入机制内涵示意图

1.2 创新视角下颠覆性技术的投入机理

颠覆性技术创新是一个复杂的动态演化体系。在来源上，颠覆性技术既来源于科学原理的突破，也孕育在应用驱动之中，更易出现在问题导向的设计之中。在结构上，颠覆性技术是一个集群概念，包含核心技术、辅助技术、支撑技术，具有跨学科、多领域、发展不同步的特性。在发展上，颠覆性技术是非连续性的技术，发展过程伴随着大量的技术转移、技术集成和二次创新，生长过程充满了突变性。因此，颠覆性技术投入系统需要多种创新要素汇聚、融合、试错、收敛，从而推动形成原理验证阶段以知识的流动为核心、工程验证阶段以技术的流动为核心、商业验证阶段以资本的流动为核心的创新过程（图3）。

图3 颠覆性技术创新的投入机理

二、创新视角下颠覆性技术多元投入机制的案例研究

案例研究是探究某一特定社会现象发生、发展原因和机制的一种重要方法。多案例分析能够呈现出类似于试验研究的分析框架，有利于创新动态演化过程的对比分析。本文根据颠覆性技术阶段分布，调研了多种不同类型的创新主体（案例分布如图4所示），从阶段特性、技术特征、投入需求和作用形式4个方面深入研究不同技术的投入机制，分析投入模式，完善颠覆性技术多元投入机制的构建。

图4 颠覆性技术多元投入机制案例分布示意图

2.1 颠覆性技术原理验证阶段案例投入模式

原理验证是从科学原理的突破、拓展到实现概念验证的阶段。这一阶段研究周期长、未知性强、探索性高，投入面临时间长、风险大、投入产出比无法保证、过程无法干预等挑战。在这种阶段特性和投入挑战下，形成了支持原创科学思想的“投人”模式，链接主体、汇聚资源的项目汇聚模式，培育生态的投机构模式等多种投入模式。

（1）支持原创科学思想的“投人”模式

原创的科学思想是技术创新的灵魂，也是颠覆性技术创新的源头。但是原创思想具有偶然性强、关键灵感在于人等特性。基于此，霍华德•休斯医学研究所（HHMI）作为致力于资助基础医学相关领域重大原始创新的典型性机构，在投入过程尤其注重“人”在的重要作用，并且形成了独特的“投人”模式（表1）。在该模式中，HHMI以“人，而非项目”的资助理念为核心，以有创新、敢于冒险、有开拓精神的一流科学家为资助对象，以公益性的方式投入了大量的资源、充足的时间和充分的自由度，并制定了一系列唯原创性的评审准则及相应的保障机制，确保研究人员能够心无旁骛的开展高风险的、不可预估的原创性研究，以做出有益于人类健康发展的重要研究成果。

（2）链接主体、汇聚资源的项目汇聚模式

颠覆性技术原理验证阶段不仅需要长期持续的资金支持，还需要资源的汇聚和主体的链接，以快速的试错、收敛来实现技术的协同发展和潜在应用场景的互动。作为金属制造领域典型的颠覆性技术，铂力特的金属增材制造技术在发展初期形成的项目汇聚的投入模式是解决上述挑战的良好实践（图5）。铂力特的金属增材制造核心技术源于西北工业大学黄卫东教授激光熔覆式成型技术（LMD）的研究。在原理验证阶段，LMD技术发展受到了来自中央政府、地方政府、高等院校、科研院所和行业等多个主体多个科研项目的支持，呈现出项目汇聚的投入模式（图5a）。在多个项目的支持下，LMD技术与相关技术的优势单位、潜在应用场景（医学、航空）建立了联系，实现了资源的汇聚和主体的链接（图5b）。通过技术与技术、技术与场景之间的不断试错、收敛，金属增材制造相继实现了核心技术（激光定向凝固等相关技术）、支撑技术或辅助技术（原材料、工艺、设计和装置）的突破，于2007年成功制备了一台原型样机，完成了原理验证阶段的技术储备（图6）。

图5 黄卫东团队金属增材制造领域SCI论文接受科学基金项目资助情况统计（a）与项目联合申请单位情况（b）

数据来源：黄卫东团队SCI 文章发表情况来源于Web of Science 网站1995—2011 年黄卫东已发表文章列表，项目联合申请单位情况来源于Web of Science网站中黄卫东已发表文章与相关单位合作发表文章列表

图6 2001—2007年黄卫东教授团队金属增材制造技术进展

数据来源： 国元证券铂力特首次覆盖报告—— 金属3D 打印龙头， 航空航天“ 铸剑人”

（3）培育生态的投机构模式

作为引领未来的战略性技术，人工智能被认为是将引发科技革命和产业变革的颠覆性技术。人工智能技术渗透性强、协同性高，具有极强的工程融合和场景应用能力，发展过程极大地依赖生态的支持。针对以上技术特性，为进一步促进人工智能技术原理验证阶段的创新发展，北京市政府成立了智源研究院。以机构为载体，以技术特性和需求为导向，在人工智能领域投入了多元的创新要素，包括灵活的政策、充足的资金、先进的基础设施、多元的应用场景等（图7）。在机构的牵引下，以上投入要素相互链接、相互作用，为人工智能技术的发展打造了良好的生态，在实践中形成了培育生态的投机构模式。在以上投入模式下，智源研究院建立了灵活的运行机制，包括快速的决策机制、绩效为主的评价机制、支持科技成果转化的产权激励机制、负面清单管理机制和开放共享的资产管理方式。机制的优势加之以上资源的汇聚使得智源研究院能够充分调用经费、人才、设施等各方资源，形成了行业应用、算法模型和软硬平台的协同发展的格局，并取得了一系列量质并重的成绩。

图7 投机构模式示意图

2.2 颠覆性技术工程验证阶段案例投入模式

工程验证是颠覆性技术工程化的阶段，也是技术产业化、商业化必经的一个中间规模的生产试验和营销试验过程。这一阶段存在生产风险和市场营销等多重风险，具有极大的工程不确定性，面临主体增多、风险增大、需要技术和市场的综合判断等挑战。在这种阶段特性和投入挑战下，形成了政府引导、社会资本参与的“公私结合”模式、风投机构的科技生态雨林模式和社会资本为主的信任股权模式等多种投入模式。

（1）政府引导、社会资本参与的“公私结合”投入模式

在工程验证阶段，技术逐渐脱离科学的公益化属性，呈现出技术资产的特性，资金投入也由公益性资金向盈利性资金逐渐过渡。在过渡过程中，颠覆性技术基金会提供了一个良好的实践案例。颠覆性技术基金会是由科技部和北京市政府成立的公益性基金会，旨在帮助颠覆性技术跨越技术创新的“死亡谷”。针对技术属性过渡的阶段特点，投入资金由政府和社会资本共同组成，呈现出政府资金引导、社会资本参与的投入模式（图8）。在以上投入模式下，基金会设立了一套由明确的资助范围、规范的筛选机制、灵活的动态支持、全生命周期的投后管理和宽容失败的评价准则等组成的投入机制，以提高技术转化的成功率。

图8 “公私结合”投入模式示意图

（2）社会资本为主的“信任股权”投入模式

颠覆性技术工程验证阶段是中间规模的生产试验和营销试验阶段。资金需求量大，投入主体类型多，既需要科学家也包含政府和企业家，但在技术工程转化过程中，政府、科学家和企业家三者认知不一、易出现思维冲突。铂力特在此阶段形成信任股权的投入模式是解决上述困难的良好实践。在成功售出国内第一台大型金属3D打印商用化设备后，金属增材制造进入了工程验证的发展阶段。面对资金需求、生产风险和思维矛盾，铂力特以信任为纽带链接多种投入主体。铂力特初始成立时的资金主要由技术创始人黄卫东教授、黄卫东教授的亲朋好友和单位组成（表1）。以上投入主体中既包含了科学家也包含了企业家，以对黄卫东教授的充分信任链接到一起，随后通过合理的股权分配保障技术的诚信交易，形成了信任股权的投入模式。在以上投入模式下，铂力特完成了工程验证阶段的生产试验和营销试验，开始逐渐向商业化发展。

表 1 铂力特初始成立时的股权结构

数据来源：上海证券交易所发布“西安铂利特增材技术股份有限公司首次公开发行股票并在科创板上市招股说明书”

（3）科技生态雨林投入模式

中科创星和杭光所是国内硬科技投资、孵化的领先机构，专注于硬科技领域天使轮、A轮及以后的技术投资和孵化，这类机构的投入模式对工程验证阶段多元投入机制的构建极具价值。经过实地调研和案例研究，我们总结了这类机构“选、育、培”一体化的科技生态雨林式的投入模式，主要包括以下3个方面（图9）：

图9 科技生态雨林投入模式示意图

① 以商业价值筛选投资赛道，硬科技投资门槛高，要有洞察技术长期趋势的能力，需要由既懂科技又懂产业的创新型人才从商业价值出发选准赛道，这是硬科技投资的关键。

② 个性化培育，根据技术所处阶段不同，洞悉技术发展痛点，提供“资本+服务”多元化组合，解决技术成长过程中的关键难题。

③ “授人以渔”式的创业培训，科技成果转化需要从科研思路转化为产业思路，创业培训能够让科学家尽快的实现思路的转化，培养科学家创新思维，让科学家和企业家实现同频共振，促进技术的信任交易。

2.3 颠覆性技术商业验证阶段案例投入模式

跨过工程验证阶段的“死亡谷”，技术的不确定性降低，具备了初步的生产能力，甚至已经培养了一小批客户，进入了商业验证阶段。这一阶段社会资本的投资意愿增强，创新主体以企业为主，政府作用逐渐弱化，还权于市场。主要目标是服务客户，面临的核心挑战是市场风险。在以上阶段特性和投入挑战下，形成了资本社会化、研发社会化和政府引领等多种投入模式。

（1）资本社会化的投入模式

随着铂力特的金属增材制造技术日趋完善，技术发展进入商业验证阶段。这一阶段，铂力特市场份额不断增加，技术发展前景明朗，于2019年在科创板成功上市。上市之后，铂力特的投入主体转化成广泛的社会资本，形成了资本社会化的投入模式。在社会资本的支持下，铂力特围绕创新链布局产业链，建立了涵盖设计、研发、制造、检测、质量监控等一系列自主完善的研发生产体系，产能匹配多种行业需求，实现了快速的商业验证和商业迭代，推动技术的商业化进程。

（2）研发社会化的投入模式

作为从边缘到主流的技术，颠覆性技术从开发全新的技术架构到匹配价值链主体再到形成自主完整的研发生产体系、面向市场进行商业验证，往往需要很长的时间。很多大型企业具有充足的资本和资源，有时会根据技术特性和市场需求，利用资金或其他资源优势，选用研发社会化的投入模式，缩短自主研发时间，从而快速灵活的应对市场变化。在研发社会化的投入模式中（谷歌和天和防务为例），企业会根据发展战略或市场变化确定投入目标和方向，随后在社会上寻找优势技术和人才，以投资、并购、合作或购买等方式对核心技术和人才进行整合，融入到企业的创新链或发展战略中，最终实现产品创新，投放市场，获取经济利益（图10）。以上投入模式的核心是以社会化的研发缩短创新周期、从而实现快速的技术迭代和市场验证，通过短期的试错实现长期的收益。

图10 研发社会化投入模式示意图

（3）政府引领的投入模式

商业验证阶段创新资源的配置主要由市场决定，但对国家发展具有重大战略意义的颠覆性技术，政府引领的投入模式往往会加速整个商业验证阶段的推进，实现技术的快速商业应用。例如，我国新能源汽车行业的繁荣发展离不开政府的引领和多元投入（图11）。2009—2012年，政府确立了电动汽车的发展战略，随后通过研发投入和直接补贴，在全国多个城市引入新能源汽车试点项目，优先在公共领域推广部署，加速了技术在应用场景中的更新迭代。到2013—2017年，随着空气质量、能源安全与汽车产业振兴目标的多重驱动，电动汽车的产业和市场快速发展。2018年之后，政府逐渐从比较单一的行业补贴阶段向激励与法规标准相结合的模式转变，进一步释放市场潜力。在整个投入过程中，顶层设计、战略确立是核心，产业规划是引领，试点项目、激励政策和法规标准等制度投入是主要驱动力。随着以上投入模式的进行，我国拥有领先的量产动力电池技术且不断创新，迅速成长为全球最大的新能源汽车市场。

图11 中国电动汽车产业发展历程

（3）颠覆性技术多元投入机制的系统构建

颠覆性技术是一个从原理验证、到工程验证、再到商业验证的过程。从早期原理验证到大规模的商业验证过程中，技术投入由公益性支持到盈利性支持进行不断动态变化，并根据阶段特性、投入挑战和社会条件衍生出许多不同的投入机制。因此，颠覆性技术多元投入机制的构建应以宏观的创新视角，遵循科技创新的基本逻辑，同时要结合自身的特征和演化规律，从实践出发，实现从创新机理到创新实践的颠覆性技术多元投入机制构建（图12）。

图 12 颠覆性技术多元投入机制系统构建示意图

（1）原理验证阶段

求是求真是该阶段的价值导向，即要认识事物的本质，拓展人类认知的边缘；技术发展呈现点式突破，研究过程具有周期长、未知性强、偶然性高等特点，投入面临目标无法明确、收益无法保证，过程难以干预等挑战。在以上特性和挑战下，原理验证阶段形成了“投人”模式、项目汇聚模式和投机构模式等多种模式并存的投入模式。其中，“投人”模式的核心是以长期稳定的投入支持高风险原创科学思想的产出；项目汇聚的模式的核心是实现资源的汇聚和主体的链接，促进技术的快速试错和迭代；投机构模式的核心是依据具体技术的特性和需求，培育适应技术发展的创新生态。

（2）工程验证阶段

工程有效是该阶段的价值导向，即要实现技术原理的工程化，实现技术原理在实践中的应用；技术发展呈现综合集成的特点，阶段存在生产风险和市场营销等多重风险，具有极大的工程不确定性，投入面临主体增多、风险增大、需要技术和市场的综合判断等挑战。在以上特性和挑战下，工程验证阶段形成了公私结合模式、信任股权模式和科技生态雨林模式等多种模式并存的投入模式。其中，公私结合模式的核心是政府引导、社会资本参与，逐步实现技术由公益性支持向盈利性支持的转化。信任股权模式的核心是“朋友圈”融资，以人的信任为基础，建立技术的信任交易体系，缓解资金需求、认知矛盾，实现风险共担。科技生态雨林投入模式的核心是针对工程风险和投入挑战，集资源、人才于一体，打造促进科技发展的生态雨林。

（3）商业验证阶段

经济实用是该阶段的价值导向，即要短时间内获得技术的商业价值，实现技术变现；该阶段的不确定性由技术转向了市场，投入面临的挑战是市场风险。在以上特性和挑战下，商业验证阶段的投入呈现“八仙过海、各显神通”的局面，典型的代表模式有资本社会化模式、研发社会化模式和政府引领模式等，以上模式的核心均是以快速的技术迭代和商业验证，短期内实现商业利润。

展咪咪 中国工程科技创新战略研究院博士后。主要研究领域为颠覆性技术、颠覆性创新、科技创新等。

胡晓棉 中国工程院院士。北京应用物理与计算数学研究所研究员。主要研究领域为核物理工程技术。

文章源自：

展咪咪, 彭现科, 曹晓阳, 等. 颠覆性技术多元投入机制研究. 中国科学院院刊, 2024, 39(5): 917-932. DOI: 10.16418/j.issn.1000-3045.20240104001.