破解“卡脖子”技術難題:“情境—策略”非對稱08靠設計虛擬實境匹配視角_中國網

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中國網/中國發展門戶網訊 受新型冠狀病毒感染和部分國家單邊保護主義的雙重沖擊,中國高新技術企業受到技術封鎖和政活動佈置治打壓,逐漸顯現出我國自主創新能力不足、關鍵技術受制于人的問題,破解“卡脖子”技術難題也逐漸成為學者做研究的焦點話題。已有學者對“卡脖子”技術進行了識別和甄選,同時建立“卡脖子”技術識別框架,并從宏觀層面提出技術破解策略和相關科技政策等。現有研究極大增進對“卡脖子”技術難題理論認識,針對如何破解也提出了重要思路和相關策略。但“卡脖子”技術難題的破解策略并非一概而論,依據權變理論的邏輯,不同“卡脖子”技術破解要采取差異化策略,依賴于技術所處具體情境,具有“情境—策略”匹配屬性。因此,需整合“卡脖子”技術難題的破解策略矩陣和所處的技術情境 2 個范疇,進一步構建具有整合性和統括性的理論框架。

現有策略研究中的技術追趕理論是一種對稱性的追趕觀,存在一個基本理論范式,即在發達國家技術領先企業界定的技術范式約束中尋求追趕路徑,使后發國家陷入“追趕—落后—再追趕”的泥潭,市場價值被攫取的同時,技術差距反而進一步拉大。習近平總書記指出,“關鍵核心技術是要不來、買不來、討不來的。”“我國發展必須依靠創新。掌握核心技術的過程很艱難,但這條道路必須走。”要采用非對稱趕超戰略鍛造“殺手锏”技術,最終實現“卡脖子”技術破解。非對稱創新戰略為中國企業實現技術趕超和“卡脖子”技術實現破解提供了方向。基于此,本文借鑒非對稱創新思想,基于“情境—策策展略”匹配視角,構建“卡脖子”技術破解策略的理論框架,提出非對稱破解策略,為我國破解“卡脖子”技術難題提供決策借鑒。

理論建構

“卡脖子”技術破解策略矩陣

隨著中國經濟快速發展,技術追趕理論與中國本土技術突破案例出現不適配的情況。中國情境下的技術追趕出現了技術起點降低、技術軌道轉變、技術范疇擴大等新特征。

技術起點降低。相對于發達國家領先企業的技術追趕起點更低,在技術、資源等方面與領先技術的技術差距更大。①技術發展。中國部分技術發展晚于發達國家領先技術數十年,這些已趨于成熟的技術追趕難度更大、資源基礎更弱。②市場競爭。新興國家不斷加入國際市場的競爭,企業乃至國家間的技術競爭壓力加大,促使技術迭代速度加快,技術追趕難度提升。③外部干預。國外政府通過政策干預和規章制定加強技術壁壘。例如,芯片、電子設計自動化技術(EDA)的管奇藝果影像制政策限制了技術引進的渠道,部分中國高新技術企業被列入實體清單,遏制后發企業技術趕超的進程。

技術軌道轉變。有選擇地跨越原有技術發展軌道,通過技術躍遷或轉變技術發展方向實現追趕。傳統技術追趕路徑沿“引進、消化、吸收”的同軌道技術追趕路徑,新形勢下技術追趕出現了異軌道追趕、雙軌道追趕新路徑。新興技術的更新迭代速度更快且技術復雜性更高,傳統技術追趕路徑使后發者陷入領先者限定的技術范式框架中,造成“追趕—落后—再追趕”依賴困局。新技術的出現引發技術范式轉換,使舊范式成熟技術的獲得更容易,新范式技術的進入壁壘更低,為后發者實現技術趕超提供機會窗口。中國的大疆創新科技有限公司通過利基市場的顛覆式創新成為民用無人機的全球領先者;杭州海康威視數字技術股份有限公司和浙江大華技術股份有限公司抓住安防行業技術范式轉化窗口,實現技術領跑。在新興技術的快速發展情境下,中國企業轉變技術軌道,抓住機會窗口,實現彎道超車或顛覆式技術創新。

技術范疇擴大。后發者逐步實現從局部領先到全面趕超,形成了全領域乃至跨領域的技術追趕態勢。基于中國本土技術突破案例,研究揭示了關鍵核心技術突破的內在機理,發現后發者在技術追趕過程中,沿著從VR虛擬實境簡單到復雜的技術,從局部到全面突破的追趕模式,技術趕超的范疇逐步擴大。復雜產品技術追趕過程往往需要產學研合作,單一企業往往只能實現局部技術領先。要想實現復雜產品全領域的經典大圖技術追趕必須要多個高校、科研機構和企業協同,實現多個技術同步趕超、多點局部趕超,以點帶面最終實現全領域趕超。高鐵技術作為典型的復雜產品,通過南車青島四方機車車輛股份有限公司、中車株洲電力機車研究所有限公司等主機廠和數百家配套企業進行產品開發,高校、科研院所以及工程研究中包裝設計心等共同突破了關鍵技術領域,逐步實現了零部件、模塊、總成、硬件、軟件等完整技術體系的全面突破。 

借鑒中國情境下技術追趕呈現的新特征,基于技術追趕理論,文章選擇技術軌道和技術范疇 2 個維度,構建的“卡脖子”技術破展場設計解策略矩陣(圖 1)。技術軌道分為同軌道與異軌道、技術范疇分為局部突破與全面突破,劃分出 4 種技術破解策略。其中,將“同軌道—全面突破”組合定義為攻堅策略,表示沿著領先技術軌道路徑實現全面大型公仔技術追趕的策略;將“同軌道—局部突破”組合定義為挖壕策略,表示沿著領先技術軌道實現局部技術追趕的策略;將“異軌道—局部突破”組合定義為卡位策略,表示有別于領先技術軌道實現局部技術追趕的策略;將“異軌道—全面突破”組合定義為顛覆策略,表示有別于領先技術軌道實現全面技術超越的策略。

技術情境

“卡脖子”技術概念

學術界關于“卡脖子”技術的界定尚未達成統一,相關研究從不同的角度對其概念進行了定義,主要是從關鍵核心技術視角和國家戰略視角定義“卡脖子”技術。①關鍵核心技術視角。學者主要基于關鍵核心技術視角對“卡脖子”道具製作技術進行界定,將“卡脖子”技術歸類為關鍵核心技術領域。中國科學院原院長大圖輸出白春禮院士在關鍵核心技術視角加入了時間視角,認為“卡脖子”技術包括需要較短時間內攻克的關鍵核心技記者會術和關系未來發展需要長遠布局的關鍵核心技術。李紅建認為“卡脖子”技術具備關鍵核心技術的基本特性,不僅僅是單一的關鍵核心技術,而是一系列“技術簇”或“技術體系”的關鍵核心技術。②國家戰略視角。基于關鍵核心技術視角,相關道具製作研究進一步從國家科技戰略視角出發解讀“卡脖子”技術。陳勁指出“卡脖子”技術是與其他國家存在較大且難以彌補的技術差距,且具有較高技術壟斷程度的關鍵核心技術。梁帥等認為“卡脖子”技術是國家間科技競爭的工具,具有動態性和戰略性,隨產業特點、競爭對手、博弈競合等動態變化。“卡脖子”技術與國家安全、經濟社會發展緊密相連,在全球產業鏈占領著重要地位,是國家戰略必爭領域。

基于上述 2 種視角,本文認為“卡脖子”技術具備科技戰略性和國家安全性特征。①科技戰略性。“卡脖子”技術本身處于產業鏈、創新鏈的關鍵核心位置,是國家競合博弈的重點領域,具包裝盒有很強的戰略意義。但與其他國家存在較大技術差距,且技術差距難以在短期內彌補,技術供給方的壟斷程度高,依賴國際貿易的跨國、跨鏈、跨企合作難以實現技術轉移的關鍵核心技術。②國家安全性。“卡脖子”技術存在寡頭壟斷的風險,技術、產業甚至國家的安全風險較高。在國際貿易中,這些技術一旦被貿易封鎖或制裁,便會成為影響一國經濟發展、產品生產、創新生態系統甚至國家安全的“卡脖子”技術,形成“卡脖子”困境。

“卡脖子”技術情境理論維度

“卡脖子”技術是強情境性的科技創新難題,涉及多方主體,且具有明顯的情境差異性,其技術破解策略選擇也會受到不同情境因素的影響。從技術追趕的相關文獻廣告設計中可以看出,技術能力基礎的強弱決定了技術破解的難易程度,為“卡脖子”技術選擇破解方向提供依據,即技術破解采取點突破還是面突破方式。技術能力和技術范式是影響技術追趕的重要因素。技術范式動態性強弱和范式的新舊都會影響技術破解策略選擇,新舊范式轉換為“卡脖子”技術實現彎道超車或顛覆式創新提供機會。因此,本文經典大圖選取技術能力基礎和技術范式動態性 2 個維度構建“卡脖子”技術的外部情境邏輯。

技術能力基礎。技術能力是技術創新的基礎,同時也是“卡脖子”技術實現技術趕超的基礎。技術能力差距是“卡脖子”技術基礎的特征之一,中國“卡脖子”技術在技術能力方面與其他國家存在高度不對稱性。后發者技術趕超的階段發展取決于技術能力積累和升級程度,趕超主體追趕范圍與其涉及的技術知識能力有關。當技術能力基礎較弱時,后發者與領先者之間技術能力高度不對稱,遏制后發者技術發展,迫使其尋找新的技術趕超路徑。中國在諸多領域仍處于弱技術體系中,早期主要依靠代工模式進行技術學習和模仿式創新,僅能掌攤位設計握非核心技術能力,實現點范圍技術趕超。當后發者技術能力積累到一定程度,轉向二次創新和集成創新,實現線范圍和面范圍的技術趕超。

技術范式動態性。主導性技術范式主要取決于領先技術的演進方向,掌握主導技術的企業或國家對于技術范式發展具有主導權。傳統技術追趕過程是在發達國家或領先企業限定的技術范式框架中,限制了后發國家或企業的追趕方向和速度。技術范式轉換為后發者實現技術趕超提供了可能,新技術窗口成為彎道超車的機會窗口。由于技術本身的復雜性和特殊性,技術范式的動態強弱不同,技術范式轉換的可能性也不同。范式動態性強時,范式演化會改變其原先技術發展路徑,建立新的技術發展格局,為后發者提供技術趕超的機會窗口。范式動態性弱時,技術演進過程難以出現新的技術窗口,后發者沿傳統技術范式軌道尋找新的趕超策略,對領先者實現跨越式技術趕超。

“情境—策略”非對稱匹配理論框架

面對新形勢下“卡脖子”技術破解難題,習近平總書記關于“非對稱”趕超戰略的重要論述為我國“卡脖子”技術實現技術破解指明了方向。在關鍵核心技術短缺和資源不對稱的情境下,可以利用不對稱的資源創建非對稱創新能力,進一步研究不同策略的情境匹配條件,尋找破解關鍵。魏江等就中國的特殊情境,闡述了中國企業面臨著后發者劣勢等多重困境時,在學習方式、組織設計、制度設計和追趕路徑等方面采取的非對稱創新戰略。劉立等進一步闡釋了如何用差異化非對稱趕超戰略,實現“卡脖舞臺背板子”技術破解。文章認為“卡脖子”技術難題破解必須結合非對稱趕超重要思想,鍛造殺手锏技術。當技術面臨制度和資源等后發劣勢時,利用現有資源彌補資源匱乏的競爭劣勢,實現彎道超車或顛覆性創新。

“卡脖子”技術處于技術能力和技術范式均不對稱的情境下,技術能力基礎弱,技術范式限制在領先技術設定的范式框架中。非對稱思想強調將非對稱的劣勢轉換為競爭優勢,從領先者不重視的要素出發實現從點到線再到面的突破路線,當技術能力基礎較弱時,后發者從局部實現技術趕超;技術范式動態性較強時,后發者跳出原有技術軌道,進行異軌道趕超。基于此,“卡脖子”技術破解策略選擇受到技術范式動態性和技術能力基礎二元交互情境影響。其中,技術軌道選擇受技術范式動態性的影響,技術范式動態性強時,范式演化會改變其原先技術發展路徑,建立新的技術發展格局;技術范疇則由技術能力基礎決定,技術能力基礎強時,趕超范疇也更大。因此,文章構建了 2×2“情境展場設計—策略”非對稱匹配理論框架(圖 2)。當技術范式動態性較弱、能力基礎較強時,采用攻堅策略;當兩者都較弱時,采用挖壕策略;當技術范式動態性較強、能力基礎較弱時,采用卡位策略;當兩者都較強時,采用顛覆策略。

“卡脖子”技術情境識別

情境維度評價指標體系

“卡脖子”技術來源于技術體系中核心技術短板,涉及多個技術或領域。專利是學術界最常用衡量技術創新的重要指標,反映了 90% 以上的科技信息,包含了技術類型、技術價值、法律狀況等多方面的信息,是技術信息的主要來源與技術創新的主要表征載體,可以作為“卡脖子”技術的重要分析工具。關于技術相關維度或技術演進等測量,國內外研究主要從專利數據入手,通過專利引用網絡、國際專利分類號(IPC)研究技術創新和技術發展等相關情況。因此,本文選取專利數據作為“卡脖子”技術情境維度的測量依據。

技術能力是技術創新的基礎,是指多個技術創新主體所構成的知識存量總和,如信息、人力資源、固定資產和成員組織要素中的知識存量總和。現有實證文獻廣泛使用專利數據作為技術創新的度量指標,通過專利的質量表征其技術創新情況或技術能力強弱。相關研究一般選取多個指標衡量專利質量,如專利數量、被引頻次、《專利合作條約》(PCT)國際申請、專利家族規模和專利權力要求數等。其中,專利數量和被引頻次是專利技術強度和技術重要性程度衡量指標,PCT 數量代表了專利保護范圍,反映技術價值的差異。為全面評估技術能力基礎,文章綜合多項專利評價指標,選取 4 個二級指標測度技術能力基礎(表 1)。

技術范式動態性是指技術范式變革或技術不連續程度,技術范式AR擴增實境動態性強弱和范式新舊都會影響技術趕超策略的選擇。專利可以表征技術創新情況,反映技術整體發展情況以及技術范式變化情況。有研究通過專利技術文本的分析,提取主題詞、突顯詞、新出現詞進行排序,得到每年技術內容熱點變化,描繪專利技術內容發展軌跡。IPC可以反映一部分專利技術的相關信息并劃分技術單元類別,表征技術所屬領域和技術細節。高頻 IPC 分類號顯示技術內容的發展熱點,當技術領域中高頻 IPC 分類號發生明顯變化,表明技術領域可能發生變革。新出現的高頻 IPC 分類號一定程度上反映了新技術發展方向,該技術領域可能關注新技術,并可能成為下一個研究前沿。技術領域 IPC 分類號變化程度以及增減程度與技術范式的動態形成過程有著密切的關聯。本文綜合多項專利評價指標,選取 2 個二級指標測度技術范式動態性(表 1)。

“卡脖子”技術清單

文章以《科技日報》報道的 35 項“卡脖子”技術 為基礎,過濾不適合專利計量法的技術,最終篩選出 20 項“卡脖子”技術。基于科技創新情報平臺(incoPat)專利數據庫,通過關鍵詞檢索并篩選無效專利和專利質量較低的專利數據,得到相關“卡脖子”技術專利的數據集。基于鄭思佳等的專利篩選條件:專利檢索時間為公告日 2021 年 6 月 1 日以前;申請攤位設計專利和授權專利;有效專利;過濾存在法律事件專利;被引次數大于等于 1;簡單同族專利合并。基于上述的專利數據庫,對 20 項技術逐一計算專利申請數、被引數、權力要求數、PCT申請數以及技術范式動態性數據(表 2)。

“卡脖子”技術情境識別

文章采用客觀賦權的熵權法對技術能力基礎的 4 個維度進行賦權,計算出技術能力基礎維度下各個指標的權重,其中各二級指標:專利申請數、被引次數、權利要求數和 PCT 申請數相對應的權重分別為 0.25、0.23、0.22 和 0.30。將各指標的權重和各指標數值相乘得到技術能力基礎維度數值。將技術范式動態性維度數值按照附錄 2 計算過程進行標準化處理,得到結果(表 3)。

“卡脖子”技術策略識別

基于上述技術能力基礎和技術范式動態性 2 個維度的數據,識別出 20 個“卡脖子”技術的技術情境維度,并將其技術破解策略和技術情境對應(圖 3)。

攻堅策略。適用的“卡脖子”技術有激光雷達、高強度包裝盒不銹鋼、環氧樹脂、焊接電源、芯片、航空鋼材和電子顯微鏡等。該情境下技術能力基礎相對較強,技術范式動態性較弱,可以采取在原有技術軌道發展,多個技術領域并行實現較全面技術趕超的策略。值得注意的是,芯片處于靠近縱坐標軸的位置,中國芯片技術能力基礎相對較弱,處于跟跑在國外領先國家之后,技術突破方向依舊以各技術領域局部技術突破為主。

挖壕策略。適用的“卡脖子”技術有光刻機、高端軸承鋼、燃料電池、重型燃氣輪機、觸覺傳感器、手機射頻、加速度傳感器、光刻膠和鋰電池隔膜等。該情境下技術能力基礎相對較弱,技術范式動態性較弱,可以采取在原有技術軌道發展,尋找多個技術突破口,“以點帶面”建立局部技術優勢的策略。值得注意的是,鋰電池隔膜技術處于靠近橫坐標軸的位置,該技術存在發生技術變革的可能性,后續技攤位設計術發展過程中,可以采取轉換技術軌道進行異軌道趕超,技術策略可能從挖壕策略向卡位策略轉換。

卡位策略。適用的“卡脖子”技術主要是高壓共軌系統,該情境下技術能力基礎相對較弱,技術范式動態性較強,當技術軌跡快速轉換的時候,抓住技術窗口、塑造技術時機,在新軌道VR虛擬實境中建立局部技術優勢的策略。

顛覆策略。顛覆策略適用的“卡脖子”技術有航空發動機、真空蒸鍍機和銑刀等,該情境下技術能力基礎相對較強,技術范式動態性較強,可以采取探索和開發新的技術軌道發展,較全面地實現新技術趕超的策略。即打破技術封鎖,形成對現有技術的替代,在新的技術范式中成為領先者。

從技術層面來看,關鍵核心技術是一個動態的、演化的技術綜合體。一方面隨著技術發展,技術模塊組合不斷變化、各模塊的技術能力積累也會有所不同;另一方面,技術所處的具體情境并非一成不變而是動態變化的。因此,“卡脖子”技術并不是AR擴增實境一個靜態的技術概念,要從動態視角看待其技術破解過程;隨著技術能力逐步提升,技術破解方向從局部向全面過渡,結合“情境—策略”匹配框架,“卡脖子”技術破解策略隨著情境動態變化玖陽視覺而動態演進。文章進一步將非對稱“情境—策略”匹配框架應用于“卡脖子”技術破解策略選擇,主要分析了“卡脖子”技術目前所處的技術情境對應的技術破解策略,當技術發展到一定程度,其技術破解策略也會發生轉變。因此,需要互動裝置定期、高質量排摸建立“卡脖子”技術清單,并根據技術能力基礎和技術范式動態性 2 個維度去評估“卡脖子”所處的技術情境,再進一步選擇并不斷調整與其相匹配的技術破解策略,形成“卡脖子”技術動態破解戰略路徑。

結果與討論

本文從非對稱趕超思想入手,旨在用中國本土理論、本土化構念研究“卡脖子”技術破解,并將權變理論應用于情景策略研究新領域。針對“卡脖子”技術難題破解問題,文章認為應結合“情境—策略”匹配理論框架,構建技術破解動態路徑。

政府需自上而下做好頂層設計,合理布局科技資源,為破解“卡脖子”技術難題提供開幕活動技術支撐。圍繞“卡脖子”技術卡點,頂層布局科技資源,深化建設“產學研”結合創新合作體和技術破解平臺,多主體聚焦核心技術卡點。政府扮演“牽線人”的角色,提供政策保障并為技術破解搭建“產學研”合作平臺。①利用高校或科研院所的基礎研究平臺和關鍵人才資源,強化基礎研究,完善科研評價體系,彌補基礎科學層面的技術短板。②加強高新技術企業與科研院所合作,打通基礎研究向技術應用轉換的壁壘,促進科研成果人形立牌向產業體系轉化,打造優質的技術創新生態系統。③圍繞技術市場完善技術保障政策和產業激勵政策,為關鍵核心技術實現技術攻關提供保障,并進一步搭建校企合作平臺、引導基礎研究和應用研究落腳于“卡脖子”技術卡點。

結合技術所處情境,把握“卡脖子”技術破解關鍵路徑的轉折點,利用不對稱的資源構建非對稱創新能力,選擇合適的技術破解策略。針對不同技術類型和技術情境,采用動態策略路徑破解現有“卡脖子”技術難題。政府引導創新主體遵循技術策略與情境匹配邏輯,選擇技術破解策略。①攻堅策略。技術能力基礎強、技術范式動態性較弱的技術,政府可以引導技術創新企業進行多技術領域研發創新,實現技術沈浸式體驗的領先與超越。②挖壕策略。技術能力基礎較弱、技術范式動態性較弱的技術,政府可以引導高校和科研機構攻破基礎研究難題,提升技術能力基礎,并進一步引導技術創新企業建立局部技術優勢,當技術能力基礎積累到一定程度,技術創新企業實全息投影現從點到面,從局部到全面的技術破解動態路徑。③卡位策略。技術能力基礎弱、技術范式動態性較強的技術,企業在基礎科學研究層面積累能力,并緊跟新技術范式發展,抓住技術窗口躋身技術前記者會沿。④顛覆策略。技術能力基礎較強、技術范式動態性強的技術,企業構建新的技術范式、布局顛覆式創新實現彎道超車。

本文研究結論對“卡脖子”技術破解具有一定參考價值,但仍存在不足之處。①單一模型局限性。“卡脖子”技術面臨的情境復雜,外部環境的動態性強,一個模型不一定能匹配所有可能的情境組合。②技術樣本有限性。由于“卡脖子”技術樣本的有限性,技術破解還未實現,研究結論的驗證性不足。因此,未來研究可以通過定性比較分析方法(QCA)探索更多外部情境因素,使技術破解框架更加豐富,可以借鑒技術破解策略探討其他國家的后發技術趕超策包裝盒略。

(作者:俞榮建、王雅萍、趙一智、白偉,浙江工商大學工商管理學院;《中國科學院院刊》供稿)


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