一、科技创新的本质、过程和特征

关于科技创新，目前国内学界主要有以下六种定义：①科技创新引进和大力开发了新产品和新工艺；②科技创新是科技创新成果的首次商业化应用；③科技创新过程包括了许多环节，如创新产品设计的发明与构思、生产和商业化等；④科技创新是从创新产品的出现到推广的整个过程；⑤科技创新是以全新的技术带来尽可能大的经济效益，并获得最大的商业利润；⑥科技创新是对原来生产要素的重新组合。科技创新的内容主要包括：资源的有效开发和利用，新的产品、新的技术、新的生产工艺以及新的需求的发现和其对市场的占领。

1．科技创新的本质

人们在许多情况下习惯于把科学与技术联在一起使用，总称为“科学技术”。这说明科学与技术之间存在着非常密切的内在联系，但其实，科学与技术是两个既有区别又有联系的概念。科学是客观事物本质和规律的揭示，是如实地反映事物本质和规律的理论体系；技术是人类在认识自然和改造自然的过程中积累起来的，它是人类改造自然的劳动手段、工艺流程和方式方法的总和。因此，科学创新和技术创新也是两个内涵不同的概念。科学创新以认识自然规律为主要目标，其创新成果可能对人类生活产生革命性的重大作用。技术创新则利用已有规律改造世界，其创新成果可直接提高人类生活质量和认知能力。二者关系是：科学创新为技术创新奠定理论基础和依据，或提供理论指导和前提；技术创新则是科学创新成果的应用或沿着应用方向的延伸，同时，技术创新也为科学创新提供了更高水平的手段或工具。

科技创新涵盖了科学创新和技术创新两方面，是指新科技的提出和对旧科技的创造性改造，是科技体系发展和进步的起点，也是科技不断满足社会需求和自身发展需要的根本手段。在本质上，科技创新是人有意识、有目的的创造性活动，它通过人与自然、人与社会、人与自我的关系反映着人类关系的本质。

科技创新的模式有很多种，基于创新模式的不同，可以将科技创新划分成各种类型。如果依据创新所借助的主要力量不同来划分，可以分为技术主导型创新与科研促进型创新；依据创新对象不同来划分，可以分为产品创新与工艺创新；依据创新的组织活动不同来划分，可以分为独立创新与合作创新；依据创新的来源与技术途径不同来划分，可以分为模仿创新、自主创新和消化、吸收再创新。

2．科技创新的过程

从科技创新的过程来看，它是一个围绕问题进行创造性研究而渐进地趋近科技目标的过程。当代哲学家怀特海曾对科技创新的过程进行过描述：“真正的发现方法犹如飞机的飞行。它从特殊的观察基地起飞；继而飞翔在想象性概括的稀薄空气之中；最后重新降落在由理性的解释使之更为敏锐的新观察之上。”一般来说，科技创新是由“问题—构思—检验以及伴随检验而对方案的完善和优化”等阶段构成的，具体而言，包括提出问题、方案构思和方案检验等三个阶段。

（1）提出问题阶段

科技创新从问题开始，问题就是人们意识到了的矛盾和疑难。社会需求是科技发展的根本动力，也是科技创新的根本动力。社会需求一旦被人们所意识，在一定的知识基础和社会环境条件下，它就会转化为科技目标。科技目标和现有科技的矛盾，实现科技目标的种种困难，构成了问题的基础。

但是，并非研究中遇到的任何问题都能导向科技创新。从创新的视角来看，可以把研究中的问题分为两类：一类是能够很好地进行定义从而具有明确的程式性解决方法的问题；另一类是不能被很好地定义，因而没有明确的程式性解决方法的难题。第一类问题是常规性问题，根据已有的理论和程式加以解决即可。第二类问题则超越了现有科技理论的解释范围，是在现有科技条件下无法予以解决的问题。这类问题我们称之为“创新性难题”，因为它们是需要通过科技创新才能解决的问题。科技创新研究所要探索解决的正是这类“创新性难题”。概括地讲，有待解决的创新性难题大致可分为三种类型：一是开创型的创新性难题，对这类问题的研究和解决将会开创出人类活动的新领域，或引领和实现人类新的社会生产和生活方式。二是改进型的科技创新问题，这类问题旨在改进人类生产生活领域的某些方面，以达到更好的效果。这类问题往往在第一类问题初步解决以后随之产生。三是综合型的科技创新问题，这类创新性研究所关注的目标是，如何把某个领域取得的创新性科技成果运用到其外的其他领域，而使之获得创造性发展。

不仅于此，问题主要来源于对社会需求的准确把握和对科技目标的深刻理解。科技的社会需求可大体分为直接社会需求、间接社会需求和潜在社会需求三种类型。只有把最直接、最现实、最紧迫的社会需求作为提出问题的根据，科技问题才能提得深刻、合理和有直接价值。而提出对科技创新有直接启发作用的科技问题则更依赖于对科技目标的正确理解。科技目标是人们对科技的一种具体要求，它表现为科技创新的指标体系、具体功能、整体特征和原理结构，它是社会需求转化为新科技的中介和桥梁，因而是科技创新的起点。而对科技目标的正确理解，可以把握这些目标的理论基础、物质条件和经验素材，从而才有可能针对科技的具体创新方向提出十分新颖和具有独创性的问题，才有助于对科技创新的总目标进行分解，并由此提出一系列具体的科技创新问题。所以，对科技目标的正确理解亦是科技问题的重要来源。总之，科技问题产生于对科技背景的深层分析和理解，它的提出是对原有科技所涉及的手段和途径、方式和程序、经验和理论进行全面思索和系统分析的结果，它集中概括了科技本身所存在的疑难、需求和发展方向，是对旧科技的一种诘难和质疑，对新科技的一种追求和向往。科技问题的本质就表现为：它是已知与未知的统一，是目标和手段的统一，是新科技和旧科技的统一。从科技问题向前看，是我们对所需科技的无知或不知的表现。但从它向后看，它又是人们对科技深入研究的标志。问题是科技创新的灵魂，它从质疑的角度揭示着科技目标实现的条件和途径。科技创新从问题开始。一部新旧科技的交替兴衰史就是不断提出有关科技问题的历史，是人们对问题的认识不断展开和深入的历史。

（2）方案构思阶段

问题提出后，科技创新就进入了方案构思阶段。方案构思阶段的主要任务，是提出解决问题的科技方案。科技创造学的研究表明，在科技创造的构思阶段，创造者的心理活动和思维过程一般可区分为如下几个小阶段：围绕问题，了解创新的基本方向和待创造对象的本质；发散思维，寻找创新的各种素材、媒介和模型；信息处理，萌发一个初步的方案框架；集中思维，精化方案框架。

科技的创新和其他知识的创新一样，在方案的构思阶段，始终贯穿着两对矛盾，一是分化和整合过程，二是证实和否证过程。正是这两对矛盾的推动和展开，才使科技的创新从科技目标转化为科技构思方案，从较为笼统、模糊的方案转化为较为具体、清晰的方案，从零散的、部分的方案转化为系统的整体的方案。

在方案构思中，思维的分化和整合是交替出现、互为条件的。没有思维的整合，一切构思的素材和基础知识就不可能形成一个统一的整体性的东西，构思过程就无法获得一个坚实的基础，而思维的分化也就“无思可分”。但如果没有思维上的分化过程，对各种构思素材的识辨就会发生障碍，整合起来的材料也势必变为空洞素材的罗列和堆积，在这种情况下，构思只能是空洞的方案和笼统的设想。大量的创新案例证实，分化和整合的有机统一，是方案构思获得成功的基本条件。在这种有机统一中，思维的分化过程把创新的对象、已经提出的科技目标，细分为一系列小的、更具体的目标，一步一步地细分下去，直到达到这样一个极限：这些小目标可以用现有的条件和素材来实现，能用已有的知识和手段给予解决。分化思维中，思维对科技目标的细分有多种类型，但最根本的有结构分化、功能分化和条件分化三种。结构分化是指思维对科技目标的结构进行层层设想式的剖析，这种设想式的剖析是先设想被创新的对象应有某种结构。在科技创新中，科技结构亦即科技的构成、组合等，结构的各部分又应有什么结构，一直这样“剖”下去，总能达到这样一个界限：这些结构已经很清楚、很熟悉，似乎就在眼前，早已有之。其他类型的分化也是照此进行。分化思维在达到极限后，整合思维过程又把这些被步步分解、层层剖析了的目标逐一整合起来，形成一个被理解了的、具体化了的科技原型。整合过程类似于用砖石垒房，它把被思维细分了的东西，按照科技目标的总要求，一层一层地构建、搭接和组合起来。当整合的结果和科技目标大体一致时，整体方案就明朗化了。

方案构思过程又是证实和否证的统一。在构思过程中，创新主体会不断提出一些新的设想，并对它的根据、效果和实施条件给予自觉不自觉的检验。被证明为可行，就成了下一个设想的出发点或整个构思方案的一部分。有的设想经不起推断、追究，因而被推翻，这就构成了思想上的否证。否证在方案构思中具有特殊的意义。那些科技创新的大家，常把否证当成创造的主要手段。在方案构思中，科技目标构成一种过滤器，它把那些不适用的方案滤去，只留下那些相对来说“美好”的东西。这说明，构思过程中证实与否证这对矛盾是围绕着科技目标展开的，是为逼近这个目标而交替进行的。正是在这对矛盾的推动下，人们有关新科技的构思愈来愈接近目标，愈来愈确实、可靠，最后，终于构思出一系列完全成立的方案。这时，科技创新就进入了方案检验和优化阶段。

（3）方案检验阶段

科技创新过程中的方案检验，是通过逻辑的或实践的手段，对具体科技构思进行检核和验证的过程。科技方案的检验按其形式有逻辑检验、实验检验和实践检验。检验是科技创新活动的重要环节，它的基本功能是确定科技的功能和正误；确定它与有关科技的关系；揭示被检验科技的发展潜力和应用前景。构思方案的检验应区分不同情况使用不同手段，但总的看来，检验是综合进行的，单纯只用一种形式的检验是不可能的，实验检验是根本和基础，而逻辑检验又是最为常规的思想武器，无论在哪个科技层次上，作为检验，本质上都是实践检验和逻辑检验的统一，是二者的综合运用。逻辑检验是科学地测度被检测对象的本质关系的基本手段。因为实验或生活结果是客观的，它究竟是什么，要通过逻辑把客观事实转化为科学事实才能明了。只有科学事实——通过科学而认识的事实才具有检验和判决的效果。逻辑检验如要可靠，其必要条件是它所运用的逻辑手段、背景知识和思想材料，需是准确无误的，这就只能求助于实践检验并建立在实验检验的基础上。检验过程实际上是逻辑检验和实践检验的统一，二者互为条件、互为基础、相互补充、互相推动。实践检验靠逻辑检验来设计、实施和处理结果，实践检验又构成逻辑检验的最后基础和对照的尺度。实践检验是逻辑检验的现实化和物质化，而逻辑检验只不过是实践检验的抽象化和形式化。

检验又是过程和结果的统一。所谓检验过程，包括检验借以出发的理论基础和逻辑手段，包括检验的实施过程和效果观察、结果处理等。所谓检验的结果，是指检验最终得出的客观后果和实际效应。检验既不可能仅仅依据结果，也不能一味追究其实施过程，而应二者合参，全面考虑。过程和结果的统一，要求结果和过程的联系要有必然性，即要求能够互为证明；要求结果中包括过程的主要环节和主要方面；要求过程的各个环节和因素始终指向结果。为此，在实施检验的过程中，首先要对过程的各个环节、各种因素进行尽可能的简化、精化，使之全部成为可控制的东西。同时，对检验的结果要实施“因子”分解，即系统查明得出这一结果的可能的全部根源因素。尔后，把分解了的结果因子和实施过程的各环节、各因素一一对照，作为一个事物的两个方面来分析处理。问题的难点就在于，对于大多数科技，尤其是政治领域和社会领域的科技，条件的严格控制和结果因子的彻底分解是难以做到的。这时，人们常常通过主要条件和环节的控制，通过结果的重复性和变动趋势的统一性去判断过程和结果的可靠性。检验过程的最后结果实质上是全部检验过程、各种因素、各个环节的综合。从历时的关系看，检验的各个环节是前后相续、依次展开的，检验中所涉及的各种因素是在各个环节上发挥着不同的作用的，而结果却只是这个时序轴上的一个“驻点”，这就是检验过程的时序结构图。但从结果的现存状态看，结果是一种后果和关系，它首先揭示和记录了检验过程各因素之间、各环节之间的相互作用和影响，揭示和记录了检验过程的全部历程和它与外界有关过程的本质联系，因而，结果只不过是历时结构的压缩和“翻录”。结果绝不是只具单一关系的一种抽象物，在其深层结构上，它是多种关系的统一。正因如此，检验中，以客观事实和效果为根本内容的检验结果，才有对科技构思方案的客观评判和验证效力。构思方案经检验和优化处理后，一个新科技就随之诞生了。

任何科技创新都体现着科学知识从产生到转化为现实生产力的过程，只有通过这样的过程才能实现科技创新。科技创新是人类财富增长的不竭源泉，是生产力发展的巨大动力。从历史上看，在社会不同的经济发展阶段，科学技术的创新都一直推动着经济的发展，引起生产力的深刻变化和人类社会的巨大进步。18世纪60年代开始的以蒸汽机的广泛应用为标志的第一次技术革命，使人类迈向蒸汽机时代。19世纪40年代开始的以电力的广泛应用为主要标志的第二次技术革命，使人类迈向电气化时代。在20世纪初期开始的以无线电技术及原子能的使用为标志的第三次技术革命，使人类迈向电子时代。当今世界正经历着一场以信息技术、生物技术为代表的新技术革命，信息技术和生物技术及其产业的普遍应用和发展，正在把世界推进到一个新时代。科技革命和生产力发展的历史表明，依靠科技创新促进生产力的迅速发展是一条普遍规律。

3．科技创新的特征

有学者指出，从世界范围来看，现代科技创新具有以下十大发展趋势和特点：①科技创新成为世界规模的强大潮流。②知识资源成为科技创新的第一要素，传统的生产要素（劳动力、土地、资本）已逐渐失去主导地位。③前沿科技成为创新竞争的主要焦点。高新技术群中的前沿科技是世界瞩目的制高点。在当前一代和未来几代之间的科技发展战略中蕴藏着大量的机遇，一些国家和跨国公司正把主攻方向瞄准到微电子—光电子—生物电子，细胞工程—基因技术—生命科学，核能—氢能—太阳能，高磁材料与超导材料—纳米材料，空间提纯—微重力成型—太空基站，海水淡化—海洋油气开发—深海采掘等前沿领域，攻占这些科技高地已成为科技创新的主要特点。④科技成果成为创新的常用形式。⑤研究、发展、生产成为完整创新链的必需环节。完整的创新过程应包括研究、发展和生产三大环节，创新的完整表述是RDP。⑥技术协调成为重大创新的必要前提。具有规模性应用的重大科技创新项目，在开发前期必须对技术体制、技术标准规范进行广泛协调，避免形成多种制式、多种目标、多种规范之间的壁垒，防止因缺乏协调使创新开发和成果应用的成本大大增加。全球运行的因特网通信协议，堪称技术协调范例；而高清晰度电视开发前期则由于未能充分协调技术体制和标准，导致一些国家和公司严重失误。⑦可持续发展成为创新的基础使命。⑧公司并购成为重组创新能力的有效途径。⑨风险资金成为支撑创新的金融支柱。⑩创新战略成为引导国家发展的重要指针。

本书依据当代科技活动的规律和特点，提出科技创新的四个特征。

第一，解决问题的交叉性与复杂综合性。

当代科技既高度分化又高度综合，科技发展呈现了交叉、密集、整体化，因而科技创新是一个综合的社会系统工程。首先，从科技创新主体来看，科技创新所涉及的学科专业知识背景或知识结构，具有交叉性或渗透性。不论是在自然科学的各个学科之间以及技术的各种专业之间，还是在自然科学与技术之间，不论是在社会科学的各个学科之间，还是在科学技术与社会科学之间，不论是在数学与科学技术及社会科学之间，还是在系统论、控制论、信息论与各门具体学科专业之间，都在广度上和深度上发生和进行着交叉和渗透。其次，科技创新所依赖的对象和手段具有复杂性和综合性。科技创新的对象，不论是在广度和深度上，还是在目标和任务上都是极其复杂的。因此从事科技创新需要综合地运用各种手段和工具，其中，既包括各种物质技术手段和不同学科专业的理论工具，也包括形象思维、抽象思维和灵感思维等思维工具和数学工具，否则，难以取得科技创新的进展和成果。再次，科技创新所运行的内部因素与外部环境具有密集性。科技创新的运行，是其内部因素与外部环境高度密集、综合作用的过程与结果。内部因素主要包括科技人才、知识工具（理论工具）、技术手段和资金等，外部环境主要包括相关的方针、政策、制度、法律、法规、教育和文化等。最后，从科技创新的社会条件来看，科技创新方向需要直接面向市场并密切关注市场变化的形势，科技创新项目需要得到社会科研力量的大力支持，且彼此需要积极互动，科技创新活动需要各级政府部门大力扶持并为之营造宽松适宜的环境，企业的科技创新系统需要全面考虑政治、经济、文化、资源、能源等各个方面的影响因素，有时甚至需要将更多的企业以至不同国别的企业联合起来集聚资源，从而开展更大规模乃至国际合作的科技创新活动。

第二，探索结果的高收益与高风险并存性。

当代科技既高收益又高风险，科技发展充满了不确定性，因而科技创新必须要有敢于面对挫折和失败、勇于探索和攀登科技高峰的无畏勇气。首先，科技创新指向未知领域和未有领域，在通向未知、未有领域的征途中，没有固定不变的具体的模式和经验可循，没有现成的平坦的道路可走，只有依靠科技创新人员反复地进行探寻和摸索，才有可能开拓出达到科技创新目标的道路和途径。而且，面对高收益的牵引，成功固然可喜，但失败往往多于成功或失败的可能性往往大于成功的可能性。即使成功，往往也是在更多的失败者的工作和教训的基础上取得的。其次，就科技创新的过程来看，从科学知识到技术知识，从技术知识到科技发明成果，从科技发明成果到生产企业，从生产企业到最终消费者，科技创新过程在自然因素和社会因素以及各种信息约束和突变因素的干扰下，存在着很大的不确定性，会有各种风险不期而至。科学技术在造福人类的同时加剧了人类对自然界的消极影响，加大了人类危害自身生存的可能性。科技发展和应用引发科技风险，即吉登斯提出的“人造风险”。“我们所面对的最令人不安的威胁是那种‘人造风险’，它们来源于科学与技术的不受限制的推进。科学理应使世界的可预测性增强，但与此同时，科学已造成新的不确定性——其中许多具有全球性，对这些捉摸不定的因素，我们基本上无法用以往的经验来消除。”例如，生物多样性的丧失，土地日益沙化，酸雨毒雾剧增，等等。再次，科技创新的成果会使企业在竞争过程中有明显高于对手的竞争优势，这种优势使企业可以持续地占有巨大的市场份额，以不断地保持高收益。但是在市场竞争活动过程中，风险总是与收益相伴而生，且有着大体相同的发展方向，也就是说高收益总是与高风险并存。

第三，科技创新的灵魂是高度的智能性。

当代科技创新，从其实质和灵魂上来说，是一种高度的智能性活动或智力性活动，智力通常也称为智能，主要由观察能力、记忆能力、思维能力、抽象能力和操作能力所构成。从一定的意义上说，科技创新的过程，也就是充分地运用和发挥科技创新人才的智力功能的过程。从科技创新过程中的各个具体环节来说，不论是科学、技术问题的发现和提出以及科学实验和技术试验的设计和进行，还是新的科学假说的提出和新的技术方案的构想及其验证等，都需要科技创新人才充分地发挥和运用各种智力因素的功能。

第四，科技创新成果转化为生产力的周期越来越短。

从20世纪40年代开始，不仅科技产出量增多，而且科技创新成果转化不断加速，科技产品广泛普及。以航天技术、基因技术、纳米技术、人工生殖技术为代表的新技术群与新产业群的出现，标志着科技创新进入一个前所未有的密集创新时代，成为经济发展的推动力之一。原始创新的地位日益突出，科学和技术之间的界限逐渐难以区分，科技创新成果从发现、发明到实际应用日益加快。例如，18世纪，蒸汽机从发明到应用花了80年的时间。在19世纪，电动机从发明到应用共用了65年，电话用了56年，无线电用了35年，真空管用了31年，电磁波通信用了26年；而到了20世纪，这种时间间隔大大缩短了，如雷达从发明到应用花了15年，喷气发动机用了14年，电视用了12年，尼龙用了11年，集成电路仅仅用了2年时间就得到应用，红宝石激光器从发明到应用则不到1年时间。科技成果加速转化为应用的原因是多方面的。在经济方面，人类为了获得更多的利益而缩短研发周期，加速创新成果应用。在军事方面，为了赢得战争的胜利而不断地开发与应用新武器。1939年，物理学家从理论上证明了原子核裂变的可能性与可行性；二战因素促使人类1945年引爆第一颗原子弹。而这仅用了6年时间。

由于当前科技创新成果转化不断地加速，因而我国要实现跨越发展，就必须消除科研界的“零减”现象。在2016年召开的全国科技创新大会上，上海纽约大学终身教授、国家“千人计划”专家、微软亚洲研究院前副院长张峥在接受《文汇报》记者采访时说：“单单以今年的人工智能热为例，对于我国的学界和工业界来说，最重要的启示就是要认清自己目前的站位：‘零减’。”所谓的“零减”，是指我们科技发展水平与国际最发达水平的差距也许为零，但是从长远来看却是在很长一段时期内都会落后。张峥认为：“中国的科技界不单单是人工智能领域，在其他很多研究领域如果不重视‘零减’现象，那么在短期内解决这一问题会很难，而且很可能错失发展的黄金时期。”“零减”缘于总是在跟风。“零减”现象缘于我们总是处于跟风状态，而不是更超前地来对待科学问题。“以我熟悉的人工智能为例，在国际上，人工智能的研究在过去几年处于井喷状态，但是在中国真正热起来也只不过是在今年。”张峥说，“那些论文甚至其中的代码经常在尚未被正式会议接受之前就开源发布”。也正是因为我们总是在跟跑，所以要领先真的很难。而且，真正有用的技术经常会先申请专利保护，跟得越快，被“请君入瓮”的可能性也就越大。2016年3月，谷歌的深度学习技术战胜了人类棋手，不久后，中国的人工智能领域专家就宣称可以挑战谷歌的深度学习。但是仅仅几天时间，谷歌的深度学习部门就又宣布，他们的人工智能又学会一项“新本领”——可以自学并且正在“自我训练”包括德州扑克在内的两种扑克游戏。这就像外行们还在嘲笑“阿尔法狗”打麻将肯定不行的时候，它已经通过深度学习在练习德州扑克了。“虽然此次深度学习是自己克隆出4个同样的‘阿尔法狗’一起打德州扑克，沿用的仍是同一游戏策略情况下的机器自我学习，并没有人类在牌桌上复杂的合纵策略。但这显然是对于深度学习技术的一次很大的拓展。”张峥说，“阿尔法狗不断学习的新本领其实和我们大多数日常生活都没有太大关系，因为无论是围棋还是德州扑克，解空间是封闭的，而生活的场景是鲜活和开放的。国外人工智能领域的科学家对于技术的不断深入和拓展，反衬的是我们学术界的落后。”