吴乐斌：科技创新的动力、模式及其体系

　　2023年2月21日，中科院创投董事长吴乐斌先生受邀在国家发改委创新驱动发展中心作交流报告。报告从三个层面，对科技创新的动力、模式、体系进行了全面且详实地阐述。

　　【以下为报告原文，与各位同仁分享交流】

　　01　科技创新的两个动力

　　纵观人类的科学发展史，可划分为三个阶段：

　　古代科学：从远古时期到1687年，古代科学的发源地和中心是希腊。

　　近代科学：以1687年牛顿的《自然哲学的数学原理》出版为标志。这本书使得数学进入到自然科学的各个学科，使科学进入细化分科和量化阶段，从而诞生了近代科学。

　　《自然哲学的数学原理》是在欧几里得的《几何原本》基础上推演出来的，《几何原本》是其母体。那么《几何原本》进入中国是什么时候呢？最早是利玛窦和徐光启两人合作翻译，完成前六卷后，徐光启因父亲去世回家丁忧，待丁忧结束后利玛窦已离开中国，翻译工作终止了。等到清朝后期的李善兰才接续完成后面九卷的翻译。但是翻译完成后也没什么人看或者说没几个人可以读懂，被束之高阁。而西方在近代科学诞生即第一次科学革命后紧接着发生了第一次产业革命，科学革命和产业革命造就了坚船利炮，当坚船利炮打开中国大门时，《几何原本》和《自然哲学的数学原理》还在中国沉睡于尘埃之中。

　　上个世纪末，我曾在《自然辩证法通讯》发表一篇文章，名为《试论中国近代衰落的根本原因》，提出中国近代衰弱的开始时间不是1840年，而是500年前。

　　当代科学：当代科学诞生两个标志性事件——1900年普朗克提出量子理论和1905年爱因斯坦提出相对论。

　　跟大家分享两组数据：

　　据英国科学博物馆的学者Jack Challoner的统计，从旧石器时代（250万年前）到公元2008年之间产生了1001项改变世界的重大发明，其中中国有30项，占3%。这30项全部出现在1500年之前，占1500年前全球163项重大发明的18.4%，其中最后一项是1498年明孝宗朱祐樘发明的牙刷，这也是明代唯一的一项重大发明。在1500年之后500多年，全世界838项重大发明中，没有一项来自中国。

　　张维迎教授引用美国加州大学伯克利分校经济学家德隆（J. Bradford Delong）的研究指出，在人类历史上，从旧石器时代到公元2000年的250万年间，人类花了99.4%的时间，世界人均GDP达到了90国际元（这是按照1990年国际购买力核定的一个财富度量单位）。然后，又花了0.59%的时间，到公元1750年，世界人均GDP翻了一番，达到180国际元。从1750年开始，到2000年，即在0.01%的时间内，世界的人均GDP增加了37倍，达到6600国际元。换句话说，人类97%的财富，是在过去250年——也就是人类历史0.01%的时间里创造的。如果把德隆的研究画成坐标图可以看到，从250万年前至今，在99.99%的时间里，世界人均GDP基本没什么变化。但在过去的250年中，突然有了一个几乎是垂直上升的增长。由此可形象地看出，科技创新推动了社会经济加速发展，而社会经济的快速发展特别是现代企业制度的诞生又反作用于科技发展，强力推动了科技发展。

　　纵观古代、近代、当代科技发展史，推动科技创新的动力是什么呢？第四任中科院院长周光召先生有一个观点——“科学发展二动力说”，意思是科学发展有两个动力：一个由探索未知世界的好奇心驱动，这在古代科学、近代科学中表现尤为突出；另一个是由社会经济发展的需求驱动，这在当代科学中表现尤为突出。如果做一个定性表述，以科技创新动力为纵坐标，以科技发展时代为横坐标，那么好奇动力和需求动力的交叉点便是产业革命的时点。这两个动力的叠加对科技产生强大的作用，促使科技越来越快地向前发展。

　　我注意到，世界科技发展的“五个苹果”，可以生动地说明这两个驱动力的作用和其间的联系。

　　第一个苹果：夏娃的苹果

　　《圣经》中描述，上帝用了六天时间创造天地万物，第六天创造了人——亚当和夏娃，一切都很美好。亚当和夏娃生活在伊甸园里，上帝对亚当和夏娃说“你们吃什么都可以，但是不能吃伊甸园中间苹果树上的苹果，那是禁果。如果你们吃了禁果，你们就能辨别善恶，就会死。”后来，夏娃受蛇的哄诱，偷食了禁果，并也让亚当食用。二人遂被耶和华逐出伊甸园，成为人类的祖先。从此，人必须满脸流汗才能糊口，只有勤劳才能求生，而且有生有死。

　　这是人类的第一个苹果——好奇心。

　　好奇心是什么？是人类求知的本能，是人类原装的智慧，是科学的原动力。在好奇心的驱动下，人类的智者们不计后果、不计得失，不断地探索未知世界，逐步形成了一项专门的社会活动——科学。科学，从17世纪开始成为独立的专业。

　　第二个苹果：牛顿的苹果

　　1642年的12月25日（儒略历），一个伟大的科学家诞生在英国的林肯郡。他的名字叫牛顿（Isaac Newton，1643-1727）。1665年的秋天，牛顿为了躲避瘟疫从剑桥回到了他的乡村庄园。一天，他看到苹果掉到地上，苹果为什么掉到地上而不是去其他的地方？这个问题让他陷入沉思。

　　1687年，他把他的思想和研究所得写成《自然哲学的数学原理》。《原理》阐述了力学三大定律和万有引力定律。杨振宁先生指出，这本书的出版，代表着一个时代的开始，代表着近代科学的诞生。为什么这么说？因为从此之后数学（或计算）进入自然科学的各个学科，各个学科由此而迭代更新。有了近代科学，才有了此后的工业革命。

　　在《自然哲学的数学原理》问世前后的1660至1730年期间，英国成为了世界科学的中心。随着力学等近代科学的发展与成熟，人们逐渐将注意力转移到了热力学，热力学的发展直接地促成了以蒸汽机的诞生为标志的机械产业革命。1760至1830年，以机械技术和冶炼技术为核心的第一次产业革命在英国产生并传播开去。

　　第三个苹果：图灵的苹果

电影《模仿游戏》中的图灵与图灵机

　　1954年6月7日，一个伟大的生命以一种特殊的方式结束了——图灵（Alan Mathison Turing，1912-1954），在自己的卧室里咬了一口蘸了氰化钾的苹果而自杀。图灵的一生，最伟大的贡献是把计算和机器联系到一起。

　　1928年，德国数学家希尔伯特（David Hilbert，1862-1943）继1900年第二届国际数学大会提出23个问题后又提出三大问题：第一，数学是完备的吗？第二，数学是相容的吗？第三，数学是可判定的吗？图灵聆听了希尔伯特的报告，兴奋不已。一次报告改变了他的人生，他的人生改变了世界。

　　希尔伯特的前两个问题被哥德尔（Kurt Godel，1906-1978）回答了，并提出了“不完全性定律”。1935年后，图灵开始回答第三个问题。他写成论文《论可计算数及其在判定问题上的应用》，并受打字机启发发明了图灵机（即图灵在战时服务的机构于1943年研制成功的CO-LOSSUS“巨人机”）。

　　1939年秋，图灵临危受命，随后专门设计、建造了世界上的第一台军用计算机——图灵机，成功破解了德军号称“不可被破解”的Enigma密码。后来，图灵机在军事和国防建设中得到广泛应用。

　　1950年，图灵发表论文《计算机器与智能》(Computing Machinery and Intelligence），提出著名的“图灵测试”，指出如果第三者无法辨别人类与机器反应的差别，则可以论断该机器具备人工智能。这为人工智能科学奠定了基础。

　　第四个苹果：乔布斯的苹果

　　1976年4月1日，史蒂夫·乔布斯（Steve Jobs，1955-2011）、斯蒂夫·沃兹尼亚克和罗·韦恩三人创立了美国苹果电脑公司。据称，之所以将公司取名为“苹果”，是因为乔布斯和同事在商量公司名称时正好路过苹果农场，所以用被咬了一口的苹果作为公司的标识。也有人认为，乔布斯崇拜图灵，用被咬了一口的苹果作为公司的标识来纪念图灵。但不管怎么说，第四个家喻户晓的苹果出现了，它有什么意义？

　　苹果公司在30年间推出的一系列产品改变了所有产业：

　　MAC，引发了家用电脑革命并普及了图形用户界面。

　　iPhone，把移动电话变成了数字平台，变成了通讯、音乐、照片、视频、网络设备。

　　App Store, 生成新的内容创造产业，连接各行各业，打通各行各业。

　　iTunes商店，让音乐产业重获新生。

　　iPod，改变了我们消费音乐的方式。

　　iPad，推出平板计算技术，为数字报纸、杂志、书籍和视频提供了平台。

　　iCould，使计算机不再担任管理我们内容的中心角色，并让我们的电子设备无缝同步。

　　《玩具总动员》和其他皮克斯大片，开创了数字景象的奇迹。

　　事实证明，第四个苹果开启了一个时代，使计算无所不在、无时不在的时代。第四个苹果是由强大的社会需求拉动的。

　　第五个苹果：计算生命与生命计算

　　第五个苹果在哪里？

　　人类文明进程的脉络从古希腊人根号2计算到牛顿《自然哲学的数学原理》，再到图灵把计算与机器联系起来，香农把计算和信息联系起来。我认为下一个里程碑是计算与生命联系起来，特别是与认知联系起来，计算解析生命，计算干预生命，计算产生生命。

　　毕达哥拉斯学派认为：“万物皆数也。”因为数是万物之“本”，对自然现象的解释只有通过数字才能得出。数字是抽象概念，而事物是实际存在的，但计算和数据的相互依存、相互促进，必然会模糊物理世界与虚拟世界的界限。

　　一方面，当计算复杂到一定程度的时候，结构功能范畴可能会出现异化，衍生出非一一对应的功能，甚至超越或者失控，然后出现生命的现象，比如偶有发生的“机器人杀人事件”，日本出现的情感机器人。当前很热的ChatGPT，可以比人掌握更多的知识，回答问题和咨询问题的能力也比人更强。另一方面，20世纪50年代以来，生命科学的重要进展是用物理和化学的方法解析了生命。我个人认为，在未来，用数字来解析生命将是重要的科技发展方向，比如，现在用OpenAI预测蛋白质结构。我们中科院有个团队在研究机器识别表情的技术，中国医学科学院肿瘤医院在进行为肿瘤病人“画像”的研究，如果两者结合起来，完全有可能实现“看相算病”。也就是说，计算足够复杂时会出现生命，生命也完全可以变成数据，即“生命计算，计算生命”。

　　02　创新的模式

　　“科学家”这个词在1840年才出现，也就是说1840年前后，科学才作为社会分工而出现。在此之前所有的科学的发明创造，绝大部分都是在好奇心驱动下的“业余”行为。到了当代科学时代，科技走进社会，与经济之间的相互作用急剧增加，激发了彼此的活力，极大促进了各自的发展。

　　现在，基础研究越来越难。很难让一个科学家个体在没有大型装备的条件下看苹果落地就产生重大的发现，这样的机会很少，几乎没有了。现在社会发展的节奏也很快，“灵魂赶不上脚步”，让科学家仰望星空的时间也不多，往往被考核赶着走。所以，国家重视基础研究是非常及时非常必要的。基础研究，第一重要的是人才，牛顿是不可替代的，爱因斯坦是不可替代的，因此重要的是我们如何发现那些天才，然后给他一个宽松的环境。

　　接下来讲讲科技创新的模式。

　　1. PI制

　　我在中科院生物物理所当副所长时，正是中国科技体制改革的重要时期。中国科学院在实施“知识创新工程”，当时我牵头制定了《中科院生物物理所制度汇编》，主持起草了研究所章程，起草了生物物理所的PI管理办法，走在全国研究院所科技体制改革的前列。

　　全世界科技创新活力和实力最强的当属美国，美国的大学和研究院所主要采用PI制。PI的全称是Principal Investigator（首席研究员），以一个PI为核心组成研究组，适度配备人力、装备、资金等资源，开展研究活动。对PI实行Tenure Track管理，研究人员在完成博士后的研究经历后通过竞聘进入助理教授岗位，开始担任PI，组建独立的研究组，在完成一个或最多两个任期进行国际同行的评议后，评议结果不理想的PI将被要求离开工作岗位，获得同行好评的就可晋升副教授而进入终身教授序列。

　　PI制的优点是及时释放年轻科学家的创造活力，不足是不利于“任务性”科学难题的协作研究。自由探索类基础研究非常适合PI制。

　　2. 主任负责制

　　欧洲、日本、前苏联和我国在上个世纪的研究院所和大学基本采用室（系）主任负责制，即一个研究室在主任的领导下，进行包括人力、设备仪器、资金等科研资源的配置。这种模式的缺点是容易出现论资排辈，压制年轻人，创新活力不足，优点是便于开展大课题的协作研究，比较适合应用研究工作。

　　3. 新型研发机构

　　新型研发机构是我国在科技体制改革中诞生的一类科研机构，其性质可以是事业、企业和民非机构，主要从事社会经济发展需求导向类的研究和开发活动。企业性质的新型研发机构可以简单理解为研究型公司或公司型研究机构。

　　1949年成立的弗朗霍夫应用研究促进协会(Fraunhofer-Gesellschaft )是民办、公助的非营利科研机构，主要面向产业界提供技术和产品开发服务，是目前德国乃至欧洲最具活力的共性技术研发机构之一。“弗朗霍夫模式”已成为将科学研究与产业发展有机对接的典范，在全球共性技术应用研究落地、独立法人结构特征、多主体共同合作、广泛创新网络等方面极具典型和代表。

　　在当前深化科技体制改革的时代背景下，新型研发机构非常重要，是科技领域新型举国体制的抓手。研究型公司的最佳股东结构应该是至少包括政府科研机构、投资基金和科学家群体。我们已经在广东地区做积极地探索。

　　4. 创新联合体

　　创新联合体是我国最近出现的一种创新性的机制，主要是指由创新资源整合能力强的领军企业或机构牵头，联合相关领域核心科研机构、高校以及产业链上下游企业、金融机构等共同参与组建的技术创新组织，是创新链、资本链、产业链三链融合的链网结构。

　　2021年5月28日，习总书记在中国科学院第二十次院士大会、中国工程院第十五次院士大会、中国科协第十次全国代表大会上的讲话中指出：“要发挥企业出题者作用，推进重点项目协同和研发活动一体化，加快构建龙头企业牵头、高校院所支撑、各创新主体相互协同的创新联合体，发展高效强大的共性技术供给体系，提高科技成果转移转化成效。”

　　近几年，很多地方政府都出台了创新联合体的管理办法。我们中科院创投的直投企业长光华芯，也在苏州牵头成立了苏州市高功率半导体激光创新联合体，经过半年多的运营，取得了很好的效果。

　　03　科技创新体系

　　科技成果转化，一直被业界称为“死亡之谷”。从一个专利或实验室的成果，到批量定型生产，这中间存在超高死亡率。要打通知识和资本之间的层层阻碍，需要从科学家（PI）的知本（IP）海洋到资本（IPO）的海洋间修通一条运河，我把它表述为“运河生态体系”。

　　首先，什么是可转化的科技成果？我认为至少要具备以下四个条件。

　　第一，要有明确的市场定位。科技成果需要回答“解决市场的什么问题”，这个问题可以简单表述为三个字——新、精、廉。

　　新：产品是不是市场上没有的。技术创新主要三个类型：集成性创新、继承性创新、颠覆性创新。

　　精：产品的质量是不是优于别人？质量是立足之本。

　　廉：产品是不是比别人更加便宜，且便宜20%以上。

　　第二，原理或方法要符合基本的科学原理。上个世纪末，特异功能现象在全国闹得沸沸扬扬，当时，我听时任中国科学院院长周光召先生说了一句话：“违背基本科学原理的东西我从来不看、不听、不信”。他的这句话让我一直受用至今。看一个技术的时候，必须遵循前人公认的基本原理。

　　市场上时有违背科学原理的“技术”出现，有些甚至受到投资者追捧。比如上世纪末在我国的“水变油”事件，以及在美国颇受关注的“滴血验癌”事件。“滴血验癌”，只需要1-2滴血，利用革命性验血设备，4小时就能检验出300多项身体指标，受到了诸多投资人关注，现在却证实其所谓颠覆性的血检技术是彻头彻尾的骗局。该公司市值曾高达90亿美元，创始人伊丽莎白·霍姆斯（Elizabeth Holmes）个人身价也曾超40亿美元，最终却以“欺诈罪”被判处有期徒刑11年零3个月。

　　第三，技术具备良好的可重复性（CV值）。在产品质量指标中，科技企业需特别关注产品或技术的变异系数CV值。CV值就是产品的基本稳定性。

　　第四，具备行业准入资质。科技成果需要具备行业的准入资质，特别是某些行业必须具备专门的许可资质。技术、产品跟行业的门槛格格不入的成果，应及时放弃。在具有准入资质要求的行业，没有获证意识的项目是十分危险的。

　　我们再看，从IP（知识产权）到IPO（资本市场）之间的运河体系是怎样构成的？

　　一是投资平台，包括战略直投和基金投资，我们通常称之为“双轮驱动”。我在任国科控股董事长期间，把国科控股作为“双轮驱动”的平台，开展了战略性直投，同时，布局四大基金管理公司，全面推动科技成果转化和科技企业发展。

　　二是科技保险。我国每年的科技研发投入，除了基础研究不需要科技保险以外，其他都需要科技保险来做对冲。创新是充满不确定性的高风险行为，而且是为整个社会、整个人类服务的，所以大家有必要分散风险、共担风险。科技保险是一种全要素、全方位、全过程的保险，是推进创业投资、提升自主创新能力的有力保障。现在行业内有两个误解：一是有些保险公司认为科技保险是小众市场；二是有些保险公司都在说自己有科技保险，但名不符实。世界上科技保险做得最好的国家是以色列。因此，科技行业亟需中国自己的真正科技保险。

　　三是科技银行。这其中的典型代表是硅谷银行。我自己的体会是投贷联动好学，投贷服三位一体不好学。科技创业需要真正懂得科技的银行，需要能够提供贴身、量身的服务。

　　四是直接融资平台（IPO）。这几年来，中科院的一些企业陆续登陆科创板，这是对科技创新巨大的推动，让科技人员看到了更多的希望。债权资本向股权资本的转移是人类社会发展的巨大进步，科技创新只有政府的资金是没有活力的，而债权资本难以对口，只有股权资本才是源头活水。

　　五是两链嫁接联盟。主要指创新链和产业链的嫁接，联盟是创新体系建设的重要措施，有助于推动技术创新和进步。

　　六是双创平台或科创服务平台。国家在推动双创，但是怎样做好双创也是一门学问，很重要的一点是要通过双创平台上提供全方位一站式的服务，保障科技创业者能够专心科研和创业。

　　七是人才创业和成长的平台。其中包括三大类，分别是实验室与产业园的共享平台、完善人才的激励及约束机制、加强建设创业创新人才培训与交流平台。

　　八是产业智库。我在任国科控股董事长时，就通过在北美、欧洲等地通过灵活、经济的“办事处”等方式，布局信息搜集网点，搜集宏观经济、行业状况、技术进展、企业信息和并购意愿等，为国科控股的全球布局、全球合作以及技术和人才引进服务。现在，中科院创投建立了一支专业专职的行研队伍，同时也会举办或参加一些行业会议以加深交流，实时了解行业动态。

　　九是知识产权平台。主要关注两方面：一是知识产权的申请，一是知识产权的经营。目前存在的问题是院所只重视专利的数量，对质量不够重视；只重视专利的申请，不重视对专利的运营。因此，中科院创投正在做中科院优秀项目的数据库，目前已经储备了超过3000多个，并且持续更新中。同时，依托技术路线图精准聚焦中科院科技成果转化，为价值投资提供路线支撑。

　　转自：中科院创投

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