党的十九届五中全会明确提出坚持创新在我国现代化建设全局中的核心地位，把科技自立自强作为国家发展的战略支撑。2022年5月习近平在《求是》杂志发表署名文章《加快建设科技强国，实现高水平科技自立自强》，进一步强调要坚决打赢关键核心技术攻坚战。本书聚焦我国关键核心技术“卡脖子”问题的突破战略与路径这一重大议题，系统分析我国关键核心技术面临的重大挑战和需求，批判性梳理科技发达国家关键核心技术突破的制度、政策与实践，并立足新发展格局，应用整合式创新理论，提出了破解“卡脖子”问题的顶层设计、战略、路径、对策体系与政策建议。对我国坚决打赢关键核心技术攻坚战，强化国家战略科技力量，加快实现高水平科技自立自强的决策制定、政策落实、政府工作和企业创新实践具有重大指导意义。
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张军，中共党员，工学博士，教授，中国工程院院士。第十九届中央纪律检查委员会委员，现任北京理工大学党委书记，兼任中国电子学会副理事长。曾任北京航空航天大学党委书记、北京理工大学校长。张军院士长期致力于航空交通工程技术、系统研究与人才培养，在民航航路网运控、星基航路运行、民航飞行校验等方面做了基础性和开拓性工作，为我国民航空管跨越式发展做出了突出贡献。作为第一完成人获国家技术发明一等奖2项、国家科技进步一等奖1项、国家教学成果二等奖1项。
目录
第1章 双循环格局下国家科技安全形势研判 1
1.1 新格局下的国家科技安全形势 1
1.2 “卡脖子”问题的整体情况概览 13
1.3 转折点时期的战略转型需求 24
1.4 解决“卡脖子”问题的重点方向 30
参考文献 41
第2章 面向“卡脖子”技术的创新能力评价 43
2.1 “卡脖子”技术的内涵与特征 43
2.2 “卡脖子”技术的甄选与识别 49
2.3 “卡脖子”技术的创新能力评价 64
2.4 集成电路领域的甄选、识别与评价 76
参考文献 95
第3章 “卡脖子”技术突破路径的国际比较 98
3.1 科技发达国家和地区的领先之道 98
3.2 后发科技国家的赶超路径 129
3.3 国际经验与中国启示 131
参考文献 144
第4章 “卡脖子”技术突破的组织模式与路径 145
4.1 组织模式与运行机制的分类比较 145
4.2 组织模式与运行机制的纵向梳理 160
4.3 组织模式与运行机制的适用性讨论 173
参考文献 194
第5章 “卡脖子”技术突破的战略与政策 197
5.1 强化顶层设计和战略引领 198
5.2 发挥企业的创新主体作用 221
5.3 大力推进创新联合体建设 229
5.4 强化高校的基础研究供给 257
5.5 加强科研机构的战略支撑 271
5.6 优化核心要素的配置供给 277
参考文献 284
第1章双循环格局下国家科技安全形势研判
1.1新格局下的国家科技安全形势
1.1.1全球技术创新的新趋势
当今全球技术创新正呈现四大典型特征：一是创新加速；二是数字科技驱动的技术创新不断发展，使得融通创新超越协同创新成为新趋势；三是基于科学的创新逐步形成；四是整合式创新正成为一种具有中国特色、面向世界前沿的新型创新思想。
创新加速是当今科技创新和社会发展的新特征。人类先后经历了以水力纺车、蒸汽机、电动机、内燃机、信息技术等为代表的5次间断性的技术—经济长波周期后，近年来进入到了创新加速增长阶段。2017年6月《财富》刊文把“加速创新”列为改变人类社会的四大趋势之一，指出技术发展呈指数级增长，并展望未来30年“超级移动、三维转换、万物互联、智能设备等将会为人类带来快速创新”。“创新加速”主要系指技术创新的指数级增长，在若干领域中技术发明的产生速度和采用速度不断加快，呈现出密集爆发的态势，将对经济发展和社会进步产生极大的影响。一是以新一代信息技术为代表的新兴前沿领域技术创新层出不穷。如从专利数据来看，在人工智能、物联网等新兴前沿领域呈爆发增长态势。二是新兴技术领域在加速发展的同时，正加速向传统领域交融渗透、持续扩张。如信息技术与能源、制造业深入融合催生能源互联网、工业4.0等新兴交叉科技，正加速带动传统行业的转型升级并不断催生新兴产业。
信息技术的广泛应用是当前技术创新加速*重要的驱动力，为此呈现出了数字科技驱动的技术创新范式。信息技术具有极强的引领性、变革性、渗透性，极大影响了技术创新的各领域、各环节，进一步促进了科技创新领域的交叉融合，进而带动众多新兴前沿领域的群体突破和快速发展。如在创新主体方面，信息技术的广泛应用，进一步便利了科技信息、成果资料、科研设施的共享，大幅降低了技术创新门槛，进而推动了创新主体向社会化、大众化扩展，有效释放了社会创新活力；在创新速度方面，信息技术的广泛应用，使生产手段向网络化、智能化、柔性化发展，使创新速度进一步加快。同时，创新成果和产品的数字化、定制化与动态化等极大地降低了产品的边际成本，进一步激发了市场需求。
数字技术驱动的创新有利于为企业创造更多的经济价值。数字技术的广泛使用，打破了企业原有的创新模式，改变了传统的创新轨迹，使得企业创新变得更有效率。数字科技从各个角度促进了企业经济价值的增长。大数据技术改变了企业的信息收集方式，使得企业能够更全面地了解市场以及竞争者，也为企业获取外部环境的变化数据提供了技术支持。人工智能技术为改变传统的以人为创新主体的创新模式，在大数据的基础上，借助技术的力量进行主动的创新，从而大大缩短了企业创新的周期，提高了企业适应外部多变环境的动态能力，从而为企业带来了更多的经济利润。而区块链技术则保护了企业在经济全球化网络中的知识产权，也为企业积极探索开放式创新提供了保障，在区块链技术的支持下，企业可以更好地加强内外部的交流与合作（陈劲和李佳雪，2020）。
有别于传统工业化发展时期的竞争模式，数字经济时代企业核心竞争能力从过去传统的“制造能力”变成了“研发设计能力+数字化制造能力+融通创新能力”。融通创新是指以社会实际需求和价值创造为导向，通过资源融合互补、知识协同共享、价值共创共得而实现产学研、大中小企业、国有与民营企业协同创新的跨组织合作创新模式。融通创新的目标在于建立有利于大中小企业、国有与民营企业、官产学研用协同创新、融通发展的支撑体系（陈劲等，2020a），构建多创新主体资源融合互补、知识协同共享、价值共创的创新生态体系。数字化技术的应用与普及，不仅带来了企业内部生产运营、研发设计、服务营销的变革，也对企业的外部合作产生了颠覆性的影响，因此，融通创新在数字化时代呈现出新的特点。
第一，传统时代，企业与外部合作伙伴是基于互补型创新资源的合作，数字化时代，企业与外部创新主体的合作逐步演化成为基于“去中心化”的生态圈的合作（陈劲等，2020a）。融通创新过程中，不同性质的大企业通过与中小企业合作，开启开源产品研发计划，借助这些计划，企业缩短创新周期，并通过创造持久的网络效应，加快速度进军占领新市场或者周边市场。此外，企业在全球范围内寻找外部合作伙伴，如供应商、用户、科研机构、创新中介机构等，共同开发创造企业能力圈范围之外的创新商业成果，擅长这一方面的企业将成为数字化领导者。
第二，创新模式方面，数字化技术使传统的企业产能推动的产学研合作创新模式，转变成客户需求拉动的全面协同、融合发展的创新模式。因此，企业需要打破传统组织边界，广泛与外部主体和利益相关方取得深度合作，实现数据的实时共享、信息的交互交流，从而促进融通创新发展。
第三，合作范式方面，由传统产学研合作侧重基于技术或者解决方案的双边合作，转化成为与外部合作伙伴基于知识协同、柔性技术服务的多边合作。随着数字化应用的普及，融通创新面临的成本是整个生态圈系统的协同成本，因此，如何设计价值共创、创新利益共享的融通创新生态体系是众多企业面临的挑战。
科学作为技术的前端基础，与技术有着本质的不同，基于技术的创新已远远不能满足高科技企业创新对原始性和前沿性科学知识的需求（赵晓婷，2013），全球创新的趋势逐渐走向基于科学的创新。基于技术和工程的创新是指以技术开发和工艺工程为基础的创新，对科学研究的依赖性弱。中国在基于工程和技术的创新方面取得了巨大的成就，但是这类创新利用基础科学研究的成果，创新的成效多为渐进式创新，如优化工艺流程、根据用户需求改进技术参数等，以优化为主，难以带来超额利润。典型代表行业为家电行业、传统装备制造行业、电气产业、传统汽车产业等（赵晓婷，2013）。
与之相对的基于科学的创新是指被科学研究直接推动、强烈依赖于科学研究的创新。其主要特点为：①创新成果的产生对科学研究和科学知识的依赖性很强，要求企业必须时刻跟踪、掌握*前沿的科学知识，企业的内部研究也必须保持在科学前沿水平；②企业的研发占销售额的比值较高，投入高，创新风险大，研发周期长；③大学和研究所参与创新的程度很高，产学研是*典型的创新模式，而用户、供应商、经销商等参与创新的程度较低；④创新成果往往属于突破性创新和原始性创新，能够催生一系列的颠覆性技术，为企业带来持续竞争优势和超额利润。基于科学的创新的典型代表产业为生物技术产业、精细化工产业、新材料产业、航天航空产业等（赵晓婷，2013）。
以拜耳、杜邦、辉瑞、巴斯夫等为代表的基于科学的创新型企业典范已经通过企业实践说明，企业的创新能力建设正在从技术能力逐渐转向科学能力。在基于科学的创新中，科学知识资源对于企业创新绩效的提高非常重要，企业必须重视基础研究和应用技术研究，以保持对科学知识的获取和积累（赵晓婷，2013）。
对于中国而言，大部分产业和企业都处在后发群体之中，正逐渐从追赶向超越追赶，甚至某些领域引领创新前沿的方向演进。一方面，世界知识产权组织发布的《2020年全球创新指数》报告显示，中国在全球创新版图中的地位和国家竞争力快速攀升，2020年首次超越日本，跻身全球第14位，不但引领和创造了后发和新兴经济体创新追赶模式，还探索形成了具有中国特色的超越追赶的发展范式（Chenetal.，2021）；另一方面，2018年以来不断演化的中美贸易战暴露出我国原始性创新能力和关键核心技术亟待提升等创新短板。因此，在全球新一轮科技和产业革命诱发的“百年未有之大变局”这一国家发展的外部战略机会窗口期和内部高质量发展的战略转型期，如何加快建设全球科技创新强国，实现经济社会高质量可持续发展和推动建设人类命运共同体，是中国当下和中长期发展的关键核心议题。
整合式创新理论的提出，正是面向世界前沿、面向新时期中国国家战略需求和社会经济发展主战场而进行有中国特色的科技创新范式探索的一次有益尝试。它源于中国传统文化中的创新因素，并在考察中国时代发展趋势、国际前沿技术发展机会窗口、科学技术发展战略与方向的基础上而提出，是具有中国特色的创新理论。首先，这一理论的提出是因为实现“大战略”目标，需要配合“大创新”。国家的“大战略”是对一个国家在和平时期国力提升的一种通盘性布局，主要考虑国家经济发展、社会安定、国家安全、资源开发和国际影响力等诸多因素。国家需要对处于技术创新机会窗口的产业、企业提供支持性制度条件，加快创新引领高质量发展。据此，国家提出了诸多重大发展布署，包括“一带一路”倡议、建设科技创新强国、粤港澳大湾区发展、雄安新区发展、乡村振兴和美丽中国建设等。这些国家战略体现出显著的大目标（目标的交叉性、整体性和长远性）和大协调（利益相关者众多，其利益目标和集体行动的协调与平衡）的特点，能够在战略指导下来适应当下具有模糊性、复杂性和多变性的政治、经济、科技等竞争形势。而具有整合思维的整合式创新，正是重视战略目标、解决复杂问题，以及关注局部与整体利益、短期与长期发展目标相平衡的创新理论。
其次，中国的国家重大工程的建设对具有中国特色的创新理论建构提出了需求。在我国，国之重器（“两弹一星”、航母、神舟系列载人飞船、C919大飞机、北斗卫星导航系统、“蛟龙号”载人深潜器等）、重大工程（三峡工程、南水北调、西气东输、高速铁路、港珠澳大桥、青藏铁路、华龙一号、人工合成结晶牛胰岛素、青蒿素等）、大科学装置[正负电子对撞机、500米口径球面射电望远镜（five-hundred-meter aperture spherical radio telescope，FAST）、散裂中子源、“墨子号”量子科学实验卫星、大洋一号等]、高技术领域[人工智能、大数据、云计算、第五代移动通信技术（5th generation mobile networks，5G）、物联网、芯片、新能源、新材料等]等国家重大工程和战略新兴领域得到显著发展。在工程技术创新和建设实践中，科技工作者逐渐发现以原子式思维为问题解决导向、以西方发达经济为基础的社会情境、以私营企业为主体的创新体系构成无法全面指导中国的重大工程建设实践，亟待具有中国特色和智慧的理论作为参考与指导。
*后，颠覆式技术创新的取得需要突破传统的创新范式，辅助其创新成果的产生。在新一轮科技革命的驱动下，以人工智能、物联网、大数据为代表的颠覆性技术广泛受到关注（尹西明等，2019），并将其视为后发经济体抓住机会窗口、实现创新引领的关键所在。然而，颠覆式技术的模糊性、非线性、指数性、生态性的特点逆向推动着传统以线性、静态性和局部性思维为主导的创新理论与范式进行适应性调整（尹西明等，2019）。企业需要应用整体性、全局性、非线性思维，从封闭自主创新转向基于自主的开放、协同、全面的整合式创新，进而加快实现颠覆性技术突破，提高持续创新能力和全球竞争力。
整合式创新是在新时期中国寻求创新驱动发展、解决“卡脖子”技术问题、妥善处理国际关系冲突、应对全球自然灾难和公共卫生事件等突发事件的背景下提出的，兼具理论引领性和实践指导性。中国科技创新范式的展望，是重新思考传统技术创新范式在新时期实践过程中所积累、总结得到的经验做法和实践指南，并创造性地提出新时期创新范式，能够有效指导科技创新在中国特色社会主义的情境之下发挥其科学、经济、社会效益。因此，整合式创新的战略导向性，不仅是商业价值的实现，而且需要将创新目的从商业社会拓展到产业发展、国家进步和人类生存与可持续发展，实现更广泛、更贴近社会基本福祉的价值贡献。整合式创新嵌入了中国特色的制度环境和文化背景，因此需要重点关注新型举国体制的重要作用，以国家利益和人类命运共同体为*高目标和*基本的出发点去建设国家战略意义的大型工程、关键技术和培养面向未来的战略科技人才，从企业层面逐渐拓展到国家和人类命运共同体层面，让企业创新体系、产业创新体系、区域创新体系、国家创新体系、全球创新体系协同互动，产生具有更高附加值、更加可持续和更多有意义的创新成果。
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