梁正 孙磊华丨关键核心技术突破：框架构建、特征分析与策略建议

梁正

清华大学人工智能国际治理研究院副院长、人工智能治理研究中心主任、中国科技政策研究中心副主任、公共管理学院教授

I-AIIG

本文作者

梁正 清华大学人工智能国际治理研究院副院长

孙磊华 清华大学人工智能国际治理研究院助理研究员

当前，受关税战、贸易战、科技战等多种因素叠加影响，全球产业链加速重构。 我国在迈向产业中高端的高质量发展进程中，正遭受美国及其盟友联合构建的全产业封锁和全方面限制，面临关键核心技术的“国际供给降低”与“国内需求增加”等技术供需结构性矛盾。 习近平总书记多次强调，核心技术是国之重器，是最大的命门，要努力实现优势领域、关键技术的重大突破，尽快形成一批带动产业发展的核心技术。 可见，加快关键核心技术突破已成为解决因过去产业中关键核心技术累积不够所造成的被“卡脖子”问题、实现未来高端动态竞争环境下战略性新兴产业技术“突围”与超前布局等的关键。

关键核心技术是科技创新和产业发展的“牛鼻子”，是支撑产业现代化高质量发展、占领产业链技术制高点和攀登价值链顶端的必要条件，因此，突破关键核心技术也成为学术界长期关注的重点课题。已有研究从众多理论视角出发探究了关键核心技术的概念内涵，其中战略属性观认为，关键核心技术是对国家、产业与企业的技术创新活动与安全具有战略意义的技术；知识基础观源于吸收能力理论的研究，认为关键核心技术是嵌入了复杂知识的技术实现；技术体系观更强调整体与系统，认为关键核心技术不是单一的技术组件，而是多种技术组件构成的技术体系；还有研究强调其竞争属性，认为关键核心技术是可对整个产业或企业竞争力起决定性作用，并且在国别竞争中扮演重要角色的技术。 同时从多个层面对关键核心技术突破相关问题展开研究，宏观制度层面的研究发现，体制机制不完善是制约关键核心技术突破的重要因素，并从构建关键核心技术攻关的新型举国体制、激发军地深度协同效能、完善核心技术创新生态系统等方面提出应对措施；聚焦中观产业层面的研究，重点关注高铁、高档数控机床等典型产业，剖析了其取得关键核心技术突破的决定因素、成功追赶的路径和模式；从微观企业层面入手的研究则认为社会网络视角的“网络－知识－突破”、动态资源管理视角 的 “动 态 资 源 获 取－核 心 技 术 突破”以及组织学习视角的“学习－知识－突破”逻辑等均是关键核心技术突破的微观路径。

可见，现有研究在关键核心技术的内涵探讨上视角多样，但这些视角间仍缺乏有效的对话，原因在于缺少能综合集成这些视角优势信息的有效方法。同时，针对关键核心技术突破的研究涉及宏中微等多层面，但研究方式上或集中于理论剖析，或专注于实证检验，在一定程度上忽略了构建一个既具有理论可拓展性（如理论维度等）、又具有实证可检验性（如统一测度等）的综合分析框架。 为此，聚焦关键核心技术突破这一重要主题，集成战略属性观、知识基础观、技术体系观与竞争属性观等多维理论成果，借鉴信息熵的概念和思想，运用熵值法实证测度各指标的影响水平，综合提出内含理论与实证的关键核心技术突破综合分析框架，并聚焦战略性新兴产业这一技术主权竞争主战场，实证探究其多维现状与特征，进而诊断关键核心技术突破面临的现实制约，有针对性地提出关键核心技术突破的策略建议。这种理论和方法创新不仅拓展了技术创新管理的研究边界，更为后发国家应对技术霸权压制提供了结构化分析新范式。

探究关键核心技术突破的内涵既是科学技术管理与创新经济学长期关注的重点课题，也是政产学研各类主体现实实践中面临的关键难题，但由于研究视角和实践聚焦点等不同，当前研究对关键核心技术突破的解析存在一定差异，尚未形成对其内涵的统一界定。 通过系统解构现有文献，本文提炼出四大核心理论范式：战略属性观（Strategic）、知识基础观（Foundational）、技术体系观（Systematic） 与竞争属性观（Competive），并构建整合性S-FSC理论框架。

2.1.1理论范式解构

战略属性观聚焦技术突破的国家安全与产业战略价值，其理论根基可追溯至技术预见研究范式，典型实践如美国“国家关键技术调查”、德国“ Future 计划” 等政府主导型技术战略规划。在大国博弈加剧的当代语境下，该属性成为解析技术突破战略意涵的关键维度；知识基础观源于吸收能力理论，强调技术突破的复杂知识集成特性。其核心观点认为，产业知识基础由先验知识存量（知识积累）与知识源联结（知识获取）构成，二者共同决定了复杂知识向技术转化的可行性；技术体系观，突破单一技术维度，主张技术系统的协同跃迁是实现突破的本质特征。 典型研究表明，基础元件、制造工艺与知识创新的系统耦合是突破“卡脖子”技术的必要条件；竞争属性观揭示技术突破的高壁垒与高价值双重特征。 此类突破通过重构产业竞争格局，可形成国家/企业层面的持续性竞争优势，但其研发过程具有高投入、长周期等特性。

2.1.2理论框架构建

各理论视角的不同认识均有特定的信息量，也各有一定的局限性，基于信息熵理论对多元观点的融合分析，提出整合性定义：关键核心技术突破是在特定历史时期，以复杂集成性知识为基础，对国家、产业或企业等不同层面主体间竞争和高价值获取有支撑决定性作用的技术实现，是围绕基础工艺、核心元部件、核心设备与系统构架等综合范畴的体系突破。 由此形成的S-FSC理论框架兼具理论完备性与分析延展性，为动态解析技术突破机制提供结构化工具。

2.2.1关键核心技术的S-FSC“漏斗式”识别测度模型构建

基于关键核心技术突破的S-FSC理论框架，结合已有研究的关键核心技术识别模型进行拓展，从战略属性、知识基础、技术体系与竞争属性四个维度出发，筛选并设计指标体系，选取可量化指标，构建关键核心技术的S-FSC漏斗式”识别测度模型（见图1）。

2.2.1.1 视角一：关键核心技术突破的战略性。

战略性新兴产业（以下简称“战新”产业）以重大技术突破和需求为基础，对经济社会全局和长远发展具有重大引领作用，是全球主要国家抢占经济与科技制高点的战略聚焦点。因此，聚焦“战新”产业，依据2022版《战略性新兴产业分类》，涵盖新一代信息技术、高端装备制造、新材料、生物产业、新能源汽车、新能源、节能环保、数字创意和相关服务业等九大领域。为确保技术样本的高质量，本文以已授权发明专利为研究对象，因其科技含量和质量显著高于外观设计与实用新型专利。

2.2.1.2 视角二：关键核心技术突破的基础性。

关键核心技术是科学研究的高质量成果，其基础性体现为科学水平与技术质量。科学关联度反映专利的科研基础，后向引证数量测度技术积累程度，权利要求数量体现专利内含的科研与技术成果。综合上述指标，选取科学关联度、后向引证数量和权利要求数量作为基础性维度的测度指标。

2.2.13 视角三：关键核心技术突破的体系性。

关键核心技术的体系性体现在其对领域技术体系整体方向的影响。纵向通过延伸专利反映技术的延续性，横向通过合作申请人体系体现技术的协同性。因此，选取专利被引证数和专利合作范围作为体系性维度的测度指标。

2.2.14 视角四：关键核心技术突破的竞争性。

关键核心技术的竞争性体现为专利的市场效益，主要包括市场占有程度和市场潜力。专利同族数量直接反映专利的扩散占有程度，技术覆盖范围则体现技术的产业领域分布及市场潜力。 因此，选取专利同族数量与技术覆盖范围作为竞争性维度的测度指标。综上，基于S-FSC“漏斗式” 识别测度模型，聚焦“战新”产业，结合知识基础、技术体系与竞争属性等多维指标，构建关键核心技术突破的指标测度体系如表1。

2.2.2 基于熵值法的关键核心技术突破指数测度

在依据 Ｓ－ＦＳＣ“漏斗式” 识别测度模型确定关键核心技术突破度量体系的基础上，进一步评估各视角影响的可能性，即运用熵值法对关键核心技术度量体系中的各指标进行客观赋权，并通过合成指数法，综合测度核心技术突破专利指数，最终以此作为筛选关键核心技术的依据。 具体计算过程如下：

2.2.2.1设共有n年的m项评价数据指标，构建数据矩阵：

2.2.2.2 计算第j项指标下的第i个被评价对象指标值的比重：

2.2.2.3 计算第j项指标的熵值ej：

2.2.2.4 计算各个指标的权重wj：

2.2.2.5 采用合成指数法，对7大核心指标的数值和权重进行组合，综合测度关键核心技术突破专利指数：

其中，KTCi为关键核心技术突破专利指数;wj为各指标的组合权重；xij为标准化的指标值。 其中关键核心技术突破专利指数是一组连续的量化数据，但由于关键核心技术在技术领域内占比往往不高，且为满足汇总与作图需求，借鉴相关研究做法，构建关键核心技术虚拟变量（KCT10），若关键核心技术突破专利指数高于年度行业的前10%取1，界定为关键核心技术突破，否则取值为0，并界定为非关键核心技术突破。

基于智慧芽全球专利数据信息检索平台，使用S-FSC关键核心技术测度模型，聚焦“战新”产业，获取2010-2021年的合计140余万条专利数据，并通过熵值法测算关键核心技术突破指数，最终依据“发展趋势－产业分异－区域对比”的分析逻辑，系统剖析我国“战新”产业关键核心技术突破呈现的多维特征。

根据测算的“战新” 产业关键核心技术突破指数，其总体发展呈现如下趋势。在 2010－2021年间，以2016年为转折点，我国“战新”产业关键核心技术突破大致经历了“波动上升与持续下滑”两个阶段：第一阶段为2010－2016年，是我国“战新”产业关键核心技术波动上升阶段。该阶段我国“战新”产业关键核心技术发展虽有上下波动，但其由2010年的9330项增长到2016年的26986 项，增幅达到189.24％，这可能与我国通过参与全球分工，利用“后发优势”，摘取“低垂的果实”有关。自2009年战略性新兴产业培育进入中央决策视野、2010年发改委牵头成立加快培育战略性新兴产业研究部际小组，到波动上升阶段末的 2016年，在政府有组织的发展推动下，我国“战新”产业积极参与全球分工，发挥“后发优势”，或通过技术引进等方式获取部分关键专利，或通过自主研发获取相对易于突破的核心技术。

第二阶段为2016-2021年，是我国“战新”产业关键核心技术持续下滑阶段。在该阶段，我国“战新”产业关键核心技术突破年度数量由2016年的26986项下降到2021年的7088项，减少1998项。可能的原因，一方面在于“低垂的果实”在上一阶段已经被采摘殆尽，“战新”产业未来发展所需突破关键核心技术的难度呈指数级加大；另一方面，美国联合其盟友围绕我国“战新”产业设置的关键核心技术壁垒，客观上可能也迟滞了我国关键核心技术突破，上述两点均可从美国及其盟友对内加大政府干预下的技术与产业投资，对外聚焦新兴产业试图联合限制我国的战略意图中得到证实，说明美国等发达国家也需加大创新与产业支持才能突破关键核心技术，而关键核心技术壁垒与联合限制可能持续影响我国“战新”产业突破关键核心技术。此演化路径印证了技术追赶理论中的“机会窗口”假说，即后发国家在技术范式稳定期易实现追赶，而在范式变革期面临系统性锁定风险。最后，从2020年到2021的上升转折来看，美国联合其盟国的技术壁垒限制也可能倒逼我国关键核心技术攻关，相关政策效果可能已经显现，但提升效应仍有限。

通过区分“战新” 产业9大细分产业且分年度对比可揭示其产业突破态势与分异等情况。从年度纵向对比来看，各行业的发展趋势大致与我国“战新”产业关键核心技术突破总体趋势相吻合，经历“波动上升与持续下滑”两个阶段。以新材料产业为例，2010-2016年，其关键核心技术数量由3160项增长到7663项，再减少到2021年的1679项，经历了上升与下滑两个阶段；从产业横向对比则发现，我国“战新”产业关键核心技术突破在细分产业间存在显著差异，关键核心技术突破最多的产业是新材料产业，其次则是生物产业、新一代信息技术产业、新能源产业、节能环保产业以及高端装备制造产业等，这与美国《2022年美国国家安全战略》中提到的“启动对清洁能源、微电子制造、研发和生物技术的历史性投资”“与其盟友和伙伴建立联合技术产业基础，在基础技术，特别是微电子、先进计算和量子技术、人工智能、生物技术和生物制造、先进电信和清洁能源技术等方面共同开发”等相关表述相对照，可以发现美国针对我国已具备一定技术和产业基础的战略性新兴产业实施遏制的战略意图，也侧面印证了测度指数等的现实可信性。

通过测算我国东中西三大区域“战新”产业关键核心技术突破的数量情况，可对比剖析区域层面其技术突破态势。从年度纵向对比看，各区域的发展态势也大致与我国“战新”产业关键核心技术突破总体趋势相吻合，经历“波动上升与持续下滑”两个阶段。以数据离散程度较大的东部地区为例，2010-2016年，其关键核心技术突破数量由7773项增长到22104项，再减少到2021年的5154项，显著经历了上升与下滑两个阶段；区域横向对比发现，我国“战新”产业关键核心技术突破在三大区域间存在显著差异，关键核心技术突破最多的区域是东部地区，中西部区域关键核心技术突破的情况差异不显著，这说明当前东部地区引领了我国“战新”产业关键核心技术突破。近年来，尤其是2016年之后，东部与中西部差距呈明显减小趋势，中西部的“战新”产业关键核心技术突破支撑作用也开始显现。从区域发展格局来看，上述发现也与我国“战新”产业主要集中在东部沿海地区和经济发达地区、中西部地区近年来呈崛起态势的客观现实相吻合，侧面印证了“战新”产业关键核心技术测算的现实可信性。

进一步，从各省动态性演变视角切入，对比各省分年度的核心技术突破数量，可探究“战新”产业关键核心技术突破形态及演变。纵向年份对比发现，头部省份核心技术突破数量在中间年份最多，两侧年度较少，说明我国头部省份的技术突破经历上升与下滑两个阶段，而更明显的特征则表现在纵向省份的对比上，发现我国“战新”产业技术突破集中在北京、广东、江苏、浙江、上海以及山东等少数省份，其他省份的数量严重不足，表明我国各省“战新”产业技术突破的确呈现“头部少数省份引领、中部支撑不足与底层多省集聚”的发展态势，说明探究如何优化区域布局以实现关键核心技术突破，将具有极其重要的现实意义。

基于产业特征分析与实践调研，我国战略性新兴产业关键核心技术突破呈现显著的区域异质性与产业分化特征，其核心制约因素可解构为以下系统性障碍：

当前及未来我国战略性新兴产业的发展转向自主创新为主，但“战新”产业自主创新生态系统的存在结构性缺失。基础研究投入强度与原创能力不足，导致技术演进缺乏源头供给；共性技术供给体系存在制度性真空，国家级研发机构缺位弱化了技术扩散效应；新型基础设施与公共服务平台建设的滞后性，形成创新要素配置的“木桶效应”。这些致使产业链难以构建核心技术突破所需的创新生态基底。

由于产业链创新链协同体系链条长、政策体系复杂等特征，产业链与创新链的“双螺旋”耦合机制存在三重脱节：主体互动层面，产学研用协同网络呈现“弱连接”特征；政策体系层面，跨部门协同机制缺失导致创新要素流动阻滞；长效机制层面，缺乏可持续的攻关组织模式与利益共享机制。这些使创新要素在双链间相对孤立存在，难以形成系统性突破合力。

当前我国诸多地区已经打造形成标志性的战略性新兴产业集群，但是产业集群能级还不够高，存在“三低一高”，即集中度低、融合性低、协同性低与同质化程度高的情况。组织维度上，链主企业技术领导力不足导致创新网络“去中心化”；空间维度上，产业集中度与区域专业化水平不匹配；生态维度上，同质化竞争加剧引发创新资源的“虹吸效应”。 这种“伪集群化”状态使产业集群沦为物理空间堆砌，无法转化为技术攻关的协同创新系统。

我国战新产业在国际创新体系中仍处于相对边缘化地位，主要存在内外双重约束。对外表现为技术标准制定权、知识产权布局能力与市场准入话语权的结构性弱势；对内则导致创新倒逼机制的失效。这种双向锁定效应不仅限制技术迭代升级路径，更削弱通过国际创新循环反哺核心技术突破的可能性。

当前我国战略性新兴产业存在较为明显的人才结构性短缺问题，顶端战略科学家的稀缺导致技术预见能力不足；中端复合型人才的断层弱化技术转化效能；基础端国际化人才流动机制的缺失制约创新视野拓展。这种人才结构的非均衡性，从根本上削弱了核心技术突破的可持续创新能力。

人类历史上每一次大的发展都是由重大技术进步引发，科技革命总能深刻地改变世界发展格局。工业革命发生时，一批关键核心技术的突破往往推动一个或多个新的主导产业迅速发展，为后发国家通过“换道”实现赶超提供重大机遇，因此，在百年未有之大变局下，我国需紧抓新一轮科技革命和产业变革历史机遇，完善“战新”产业关键核心技术突破的系统布局。坚持党的领导，由中央科技委领导各部门建立国家战略科技任务形成机制，针对“卡脖子”和战略前沿领域核心关键技术，抽调优势科技力量建立动态科研实体进行攻关；秉承系统观念，充分发挥新型举国体制作用，以“重大工程项目”为引领，在集成电路、工业母机、基础软件，人工智能、量子科技、生物科技等领域着力打造以我为主、自主可控的技术体系，乃至产业和经济体系；适应科研范式转变，发挥数字技术、人工智能对相关领域的赋能作用，大力推动能源技术、生物技术、材料技术与信息技术深度融合，不断探索科研新范式，创新科研组织形式，开辟“战新”前沿领域细分技术和产业新赛道。

世界科技强国建设与我国近40年关键核心技术突破的共性经验表明，基础和原创性关键核心技术创新主要依靠国家战略使命导向、科学家自由探索与产业应用主导等三种路径，因此，科技自立自强背景下强化“战新”产业基础和原创核心技术研究也需以此入手。前瞻研判国家战略需求引领下的“战新”产业基础和前沿研究重点领域，积极布局新型基础设施和相关大科学装置，并以国家级共性技术研究机构，如国家实验室等为引领，有组织推进“战新”产业国家战略使命导向型的核心技术研究；提高自主科研经费在高校、科研院所等研究经费中的比重，为科研人员，尤其是青年科研人员提供脚踏实地的保障，建立支持试错的环境，营造鼓励探索的氛围，保障科学家自由探索型基础研究的自由推进、多点开花；探索建立基础和原创技术研究领域“企业出题，基金／企业共同资助，高校、科研院所解题”的产学研深度融合模式，强化科技领军企业作用并充分激发其活力，推进“战新”产业应用主导型技术重大突破。

当前我国面临国外壁垒限制致技术供给降低与国内产业链升级致技术需求增加的内外供需双重压力，亟需促进“战新”产业的产业链创新链深度协同，提升突破关键核心技术的效率。创新产业链协同体制机制，建立面向多元主体协同突破的统筹协调机制与平台，尤其着力构建“有为政府＋自主市场”的均衡调节机制；聚焦“战新”产业细分领域，以产业需求牵引教育、科技、人才发展，推动前沿技术多方向多路径探索和跨学科跨领域交叉应用，进而突破关键核心技术；完善配套服务生态，强化政策法规体系建设，建立针对产业链创新链协同突破关键核心技术的多维激励、成效评价与反馈机制等和专项突破示范行动，系统集聚“战新”产业“双链”协同的关键核心技术突破效能。

坚持先立后破、因地制宜、因产制宜，实施战略性新兴产业集群发展工程，推进新一轮重大新兴产业基地建设，加快建设产业融合集群发展生态圈的创新服务支撑平台，培育一批产业生态主导型“链主”企业，鼓励中小企业在细分领域灵活创新发展，建立大、中、小企业联动的创新生态，保障其联合组织产业关键核心技术攻关；以数智化为基础，依据“战新”产业特征和集群发展需求，调动、挖掘和利用已有数智平台资源，并以市场化手段充分引入先进技术和服务机构，深度挖掘数据价值，及早快速建立集“事前盘点—事中协同—事后评价”于一体，兼具态势感知、需求对接、分析决策、实时监测等功能的智能管理运营平台；壮大耐心资本并发挥好金融“催化剂”作用，建立“科技—资本—产业”的高水平循环机制，以推进产业关键核心技术攻关为抓手，保障“战新”产业融合集群发展。

有序扩大新兴领域对外开放程度，主动融入全球科技创新网络，整合利用全球创新资源，围绕“战新”产业关键核心技术开展联合攻关，探索创新成果共享化，破除关键核心技术壁垒及其应用的国际市场壁垒；强化海外知识产权保护，鼓励企业进行全球高端并购，建立差异化海外专利激励机制，完善“战新”产业知识产权联盟的国际化信息沟通交流机制；鼓励支持企业、高校、科研院所积极参与战略性新兴产业及其细分领域国际标准的制定与改革，确保我国“战新”优势产业标准的国际话语权与领先地位。

以教育、科技、人才一体化新思路，聚焦人才培养、引流与使用，系统释放“战新” 产业关键核心技术人才效能。探索实行以高校、科研院所和企业为联合主体的战略科学家、创新与复合型人才培育机制，各方共同设计培养目标、方案等，联合培育急需人才；强化教育、科技、人社等部门协同，完善人才引进与合理流动的工作机制，通过薪酬、税收、档案、户口等政策引导优秀人才向“战新”产业集聚流动，同时消除各部门间阻碍人才跨域流动的体制壁垒，推动职称、资质、工龄等跨部门互认；聚焦束缚科技人员创新创造的堵点痛点，协同实施科研激励政策，在编制使用、岗位设置、职称评定、经费使用等方面赋予企业、高校和科研院所更大自主权，同时把科研成果的实质性贡献，特别是支撑攻克关键核心技术的贡献，作为重要的评价和考核指标。

加强对“战新”产业创新发展治理新模式的理论与政策研究，并在实践中大胆探索，及时总结，根据细分行业特点和具体应用场景，分级分类分场景建立针对“战新”产业创新发展的新型治理与监管模式。尤其，需要树立以治理促发展的理念，针对“战新”产业因其“新”而更需政策制度创新保障的特点，探索如敏捷治理、适应性治理与协同治理等适合“战新”产业创新发展的治理新模式，聚焦人工智能、商业航天、自动驾驶、低空经济等重点领域开展制度政策设计，如在人工智能领域采取宽容、试错和敏捷的治理方式，综合运用“沙箱监管”、自我声明、第三方审计等新型治理工具，形成适应新赛道新场景发展的制度、政策与治理体系。