全球前沿性与颠覆性技术创新发展的典型模式及启示

新一轮科技革命与产业变革正以前所未有的速度和复杂度加速演进，人工智能、量子技术、合成生物学、先进半导体等技术集群的交汇与突破，正在深刻改变全球经济、安全与竞争格局。在党中央明确提出“必须加强科技创新特别是原创性、颠覆性科技创新，加快实现高水平科技自立自强，打好关键核心技术攻坚战”的背景下，前沿性与颠覆性技术创新已不仅是科技发展的专业话题，而成为事关国家安全和长远发展的战略议题。科学技术正以革命性方式重塑全球资源分配与规则制定体系，对我国能否在未来竞争中掌握主动权提出了更高要求。

前沿性技术是未来产业跃升的基础性力量。《国家中长期科学和技术发展规划纲要》将其定义为高技术领域中具有先导性和探索性的重大技术，代表世界科技发展的方向，包括量子信息、合成生物学、先进材料等。它们通常以“从0到1”的原始创新为特征，决定着下一轮产业革命的技术轨道。而颠覆性技术则聚焦于打破既有规则、重组价值网络，基于科学技术的新原理、新组合和新应用，能够导致传统产业归零或国家能力结构重构，其核心是实现科学技术、市场应用与价值网络的闭环转化。两者的关系可以概括为，前沿性技术是颠覆性技术的主要来源，但只有当创新成果走向市场并引发行业规则重塑时才能称为颠覆性技术，其战略价值在于带来的“归零效应”与竞争格局重构。

颠覆性技术的快速涌现，正在重塑全球竞争的底层逻辑。一方面，技术融合催生新型价值网络，使传统产业链和供应链加速重组，提供了“换道超车”的历史机遇；另一方面，科技安全的内涵已从军事领域扩展到经济、数据和基础设施安全，同时，国际合作逻辑也在转向“去风险化”和“小院高墙”，OECD报告显示，全球实施研究安全措施的国家数量从2018年的12个增加到2025年的41个，相关政策数量增长近十倍，反映出地缘政治对科技创新生态的深度影响。

在这一大势之下，我国从“跟随式创新”向“引领式创新”转型已是战略必然。美欧日等主要经济体通过关键技术清单管理、经济安全战略与军民协同融合，形成了系统性的颠覆性技术布局，为我国制定适应新范式的科技战略提供比较基础与决策参考。

美国在人工智能、量子计算、生物制造等前沿领域保持长期领先地位，其背后形成了以DARPA为代表的任务导向型机制推动高风险技术原型突破、硅谷市场驱动型生态加速成果商业化的“双引擎”创新架构。这种模式通过制度化协同跨越了从研发到规模化应用的“死亡之谷”，在全球范围内具有示范意义。

DARPA的任务导向型模式围绕国家战略需求设定研究方向，核心在于“管理风险而非规避风险”的组织文化。其项目经理制度具有高度自主性，选聘对象来自产业、学术和军方精英，要求有五年以上实践经验并取得显著成就，并享有豁免联邦公务员招聘限制的特殊权力，可快速引入顶尖人才并提供竞争性薪酬。项目经理通常任期三至五年，无职业晋升路径，更倾向于承担高风险任务，并在全周期内掌握提案征集、团队组建、里程碑设定和预算动态调整的权力。DARPA年度预算仅约65亿美元，据2024财年预算文件，通过种子项目机制动态评估并快速终止表现欠佳的项目，实现资源的高效配置。这些机制形成了“岛屿式”孵化空间，使颠覆性技术在受保护的环境中完成原型验证。

硅谷的市场驱动型生态则依托资本、文化和网络将技术推向市场。开放的创业文化鼓励快速失败与知识共享，打破企业边界形成水平沟通网络，显著提升创新扩散能力。风险投资在前沿科技领域活跃度持续提升——2024年前沿科技VC投资同比增长47%，其中AI领域占美国VC总投资的71%，2020年—2025年第一季度累计投资达4710亿美元。斯坦福大学深度嵌入这一生态，通过教师兼职创业、课程引入产业专家、孵化平台等方式，衍生和关联企业超过3.99万家，年营收约2.7万亿美元。

在全球竞争加速的前沿技术领域，欧盟选择的道路并非以速度和市场自发机制为唯一驱动因素，而是将社会价值嵌入创新过程之中，通过“地平线欧洲”框架将气候中和、数字权利、公共健康等宏观目标转化为可执行的研发议程，形成独具特色的治理模式。这种模式在议程设定、规范性引导和产业安全保障三个维度构建出一个“可信、包容、自主”的技术体系。

在议程设定上，欧盟通过六大任务集群，将社会挑战制度化为研发锚点。第二支柱“全球挑战与欧洲工业竞争力”中，面向气候、能源与交通领域设定了明确的资金集中目标，2025年预算达12.3亿欧元，其中93.5%用于气候中性转型，占总预算的35%。每个集群细分“目的地”与课题，例如，将气候中性目标具体化为智能电网管理、绿色交通等技术路径，确保科研与政策目标的一致性。与此同时，“使命”机制跨越多个集群，以“100座气候中性城市”“健康土壤与食品”等任务促进跨领域协作，实现“问题—研发—解决方案”的闭环。

在规范性引导方面，《人工智能法案》确立了全球首个系统性风险分级治理框架，将AI划分为不可接受、高风险、有限风险和最低风险四类，分别实施禁止、严格合规、透明度义务和自愿规制。对高风险系统，要求履行包括高质量数据集、风险评估、人为监督、透明度等七项义务，并以CE认证作为准入门槛。对于通用人工智能模型（GPAI），自2025年8月起强制要求提供训练数据摘要和版权合规证明，算力超过1025 FLOPs的系统性风险模型需额外执行风险评估、网络安全加强和事件报告。这种“伦理先行、全周期合规”的机制，与《通用数据保护条例》（GDPR）协同作用，在技术萌芽期即设定边界，旨在以规范优势影响全球研发方向。

在技术主权保障与产业协同方面，欧洲创新理事会（EIC）加速器以资助和股权投资混合模式支持TRL 5/6以上的深科技项目，形成从实验室突破到市场化应用的过渡通路。2025年挑战赛聚焦生成式AI与半导体，预算2500万欧元。同时，重要项目共同体（IPCEI）机制通过跨国国家援助打破竞争限制。这些举措与《芯片法案》《净零工业法案》联动，绑定创新资助与产能建设，提升供应链韧性。

在全球技术竞争的舞台上，日本与以色列展现了资源禀赋不同但同样高效的细分领域突破路径。日本在机器人、材料科学与氢能等重资产、长周期领域形成优势，模式集中于“国家战略驱动与大型企业协同”的全链条整合。经济产业省（METI）与新能源产业技术综合开发机构（NEDO）通过设定长期战略与项目管理制度，联合政府部门、顶尖高校和龙头企业贯通基础研究、技术开发、标准制定与产业应用。例如，在材料科学方面，四十余年的产学官研深度合作积累，使日本在碳纤维复合材料、宽禁带半导体等领域形成全球供应链关键技术优势。机器人领域持续保持服务机器人与特种机器人技术领先，METI与NEDO自2009年实施“服务机器人实用化项目”，推动医疗护理、灾害救援等应用落地。

以色列则在网络安全与农业科技等轻资产、高附加值领域构建了“军民融合与创业生态驱动”的敏捷协作体系。政府创新署自20世纪90年代设立科技孵化器计划，并在2024财年预算中加大对生命科学、气候科技、先进材料、机器人等高深科技的早期投资，弥补民间风投短板。本土风险投资则作为资本接力引擎，Viola Group与Pitango管理数十亿美元资产，专注早期至A轮阶段的高深科技项目融资。在农业科技领域，以色列利用物联网与人工智能构建智能温室实现极端条件种植，自主农机企业Blue White Robotics改造传统拖拉机为AI驱动无人车队，提升农场管理效率；滴灌技术全球普及并持续优化资源利用率。此外，2024年提出的国家战略规划引入卫星遥感与AI决策支持工具，旨在加强农业生产管理能力，该措施仍处于实施推进阶段。

两国虽路径迥异，但其制度安排的共同特征在于均建立了具备跨部门协调权与风险承担能力的平台。日本的“登月计划”设定颠覆性技术的长期愿景，赋予项目经理广泛自主权并接受高风险失败，同时要求企业配套资金投入以增强产业化导向；以色列的Magnet计划及创新署机制通过政府承担早期风险、企业资金匹配，并以出口潜力、融资与就业创造等经济指标为核心绩效评估。

在全球创新型国家的颠覆性技术培育实践中，虽然文化背景与治理体系迥异，但围绕降低不确定性、激励高风险探索、加速价值实现等目标，各国普遍构建了制度化容错体系、全周期多元化融资工具、灵活适应的监管机制和去科层化的转化组织架构。

制度化容错机制是颠覆性创新的基础。各国通过里程碑管理、快速终止权和失败免责条款，容忍高失败率但要求过程尽责。例如，美国DARPA实行“边执行、边考核、边资助”的动态管理，在未达目标时可即时终止项目，如2025年终止DRACO核热推进项目、2020年1月取消XSP太空飞机项目，但前提是项目经理履行了勤勉尽责义务。尽管失败率高达85%，项目仍强调经验总结与技术成果转移复用。日本NEDO通过事前、中期、事后及长期追踪评估分散风险；欧盟EIC Pathfinder支持TRL 1—3阶段的高风险探索，并在绩效跟踪中设定终止机制。

多元化融资体系则在早期由政府承担高风险，撬动私营资本在后期商业化接力。美国在探索阶段由DARPA等全额资助，中期验证有ARPA-H等专项，再通过SBIR/STTR引导风投参与；欧盟EIC整合Pathfinder、Transition、Accelerator三级工具，最高可提供“股权+拨款”组合，专投银行不愿贷的颠覆性项目；以色列创新署资助R&D最高66%，并设试点项目降低市场验证门槛；日本NEDO的绿色创新基金于2021年启动，采用公私联合投资方式推动产业化及国际示范项目提升估值。分阶段匹配技术成熟度的风险结构，使政府从资金提供者转向风险架构设计者，同时与监管适配节奏协同，保障项目平稳推进。

灵活监管机制在确保安全的同时释放真实应用场景。美国DARPA在军民两用技术领域，通过与NASA、空军实验室的跨部门协作建立“临时许可通道”，在真实环境中验证技术可行性；以色列在网络安全领域设试点运行计划，允许企业在政府、金融等系统测试未上市产品，相当于行业级沙盒；欧盟Horizon Europe计划要求持续更新项目实施风险，实现监管动态调整，并与融资工具的阶段规划形成配合，避免技术成果外流。

高效的组织架构则打通科研与市场之间的断点。DARPA推行任务导向型项目经理制，项目经理拥有跨机构组队、技术路线设定、资金分配的自主权，任期为任务周期内的临时授权（通常3—5年），且职位非晋升导向。欧盟EIC的“岛屿—桥梁”结构由同一团队贯通Pathfinder与Accelerator，确保早期科研成果顺畅进入商业化路径。日本NEDO通过技术战略中心加强跨领域、顶层设计管理，实现与容错和融资制度的联动，提升转化效率。

在构建制度激励时，资源配置应强化战略导向与风险容忍度。建议设立“颠覆性创新专项基金”，采用扁平化管理结构与独立评估程序，并建立以“勤勉尽责”为核心的全国统一容错闭环。评价体系改革应从“数量导向”转向“探索价值”。自“破四唯”改革启动以来，试点单位已探索分类评价和长周期支持。未来应在国家人才体系中引入更多非行政化、公益性评价机制，将代表作、长期贡献度等指标制度化，减少不必要的量化压力，并在制度设计中充分吸纳国际经验如DARPA模式、欧盟社会挑战驱动等，以保持战略衔接和制度闭环。构建多元化、长周期的耐心资本供给体系是支撑改革的关键。应通过税收优惠、风险共担等政策引导企业提高基础研究投入，占比由当前4%稳步提升，并将社会资本、产业基金与政府拨款有机整合，形成“政府—市场—社会”的协同支持格局。

颠覆性技术的高度不确定性、跨界融合性及广泛社会影响，使传统“静态立法+部门割裂”的监管模式愈发难以应对，亟需构建与技术演进节奏匹配的新型监管体系。一是依托《科学技术进步法》等上位法授权，建立由专业机构主导的动态技术标准制定机制，确保规则具备定期更新和应对新风险的能力。二是发展第三方审计生态，独立机构可识别算法偏见及漏洞，提升透明度与问责性。三是推广监管沙盒等实验性工具，在受控条件下验证创新应用的安全性与合规性，并通过与行业、学术、社会等多方的协同治理平台，实现制度与技术的同步演进。这类基础设施的目标，是在法律稳定性与响应灵活性之间取得平衡，用制度弹性换取创新韧性，同时严防重大风险，为颠覆性技术从边缘走向主流提供制度化保护空间。这也为后续推动国际监管标准互认与理念协同奠定了必要的政策基础。

在当前全球技术与供应链格局深度重构的背景下，颠覆性技术的研发和应用已高度嵌入跨国合作网络，但地缘政治博弈加剧使合作环境出现结构性变化。优化我国合作模式，需要从“项目对接”向“生态共建”升级。一方面，可在量子、人工智能等战略领域试点“可信合作单元”，借鉴ITER项目任务包和扁平化管理模式，以分级安全审查与可验证的数据跨境通道嵌入合作全链条；另一方面，可在东盟及“全球南方”国家推动“非充分性但可验证保障”的数据流动试点，降低合规成本并强化互信合作。此外，应将中外联合实验室从单一研发平台提升为集技术攻关、成果转化、标准制定于一体的创新节点，并配备国产算力底座与安全合规工具链，以突破当前在数据出境与知识产权归属上的瓶颈。

当前我国颠覆性技术创新的支持体系仍呈现“单点发力、协同不足”的特点，导致科研、产业和政策环节之间存在衔接断层。面对颠覆性技术的高不确定性与多主体复杂互动，亟需提升政策集成度，构建覆盖生态建设、资源保障、国际合作和成果转化的系统性政策框架，以实现动态适配和全链条支撑。在创新生态建设方面，要贯通“基础研究—技术孵化—产业放大”的整体链条。应赋予科研主体更大方向选择权，鼓励对“非共识”技术路径的探索。在资源保障机制方面，应建立“耐心资本+风险共担”的长周期投入体系。应设立对高失败率项目宽容的评估制度，减少因非渐进性特征导致的所谓“远亲排斥”现象。在国际合作模式方面，应推动“安全可控、开放协同”的方案设计。在坚持科技自立自强的前提下，可以在量子技术、人工智能伦理、绿色技术等低敏感领域开展联合研发。通过标准共建、人才互认和数据互通深度嵌入全球创新网络，实现引入全球最佳实践同时避免形成封闭式创新环境。在成果转化支持方面，应完善“早期识别—动态评估—快速转化”机制，破解“有成果无市场”的困境。建议设立国家级颠覆性技术早期筛选系统并配套战略任务规划，确保科研目标与产业化路径协调一致；通过中试基地、首台套保险机制及场景试点，加快技术由实验室走向市场，打通成果转化的全链条。

作者：孙飞红，国家工业信息安全发展研究中心助理研究员、中国国际经济交流中心博士后；江小辉，中国宏观经济研究院干部管理处处长；张润泽，中国社会科学院大学数字文明与智慧实验室秘书长、法雨科技（北京）有限责任公司董事长

来源：中心官微