探索科技创新的双重动力：好奇心与需求驱动下的科学发展史

纵观古今当代科技发展史，科技创新的动力是什么？中国科学院第四任院长周光召先生有一个观点——“科学发展的两个驱动力”，也就是说科学发展有两个驱动力：一是探索未知世界的好奇心所驱动。 ，在古代科学和现代科学中尤其如此。著名的;另一个是社会经济发展的需要驱动，这在当代科学中表现得尤为突出。如果做一个定性的表述，以技术创新力为纵坐标，技术发展时代为横坐标，那么好奇心力和需求力的交集就是工业革命的点。这两种驱动力的叠加对科学技术产生强大的作用，促使科学技术越来越快地前进。

我注意到，世界科技发展的“五个苹果”可以形象地说明这两种驱动力的作用以及它们之间的联系。

第一个苹果：夏娃的苹果

圣经记载，上帝用了六天的时间创造了天地，并在第六天创造了人类——亚当和夏娃。一切都很美好。亚当和夏娃住在伊甸园里。上帝对亚当和夏娃说：“你们可以吃任何你们想吃的东西，但是你们不能吃伊甸园中央苹果树上的苹果。它们是禁果。如果你们吃了禁果，你们就可以能辨别善恶，你就能辨别善恶。”后来，夏娃受蛇的引诱吃了禁果，也让亚当吃了。两人被耶和华逐出伊甸园，成为人类的祖先。从此，人类有了满头大汗才能维持生计，只有努力才能生存，有生有死。

这就是人类的第一个苹果——好奇心。

什么是好奇心？它是人类求知的本能，是人类的原始智慧，是科学的驱动力。在好奇心的驱使下，人类智者不计后果、不计得失地不断探索未知的世界，逐渐形成了一种专门的社会活动——科学。自17世纪以来，科学已成为一个独立的专业。

第二个苹果：牛顿苹果

1642年12月25日（儒略历），一位伟大的科学家在英国林肯郡诞生。他的名字叫艾萨克·牛顿（1643-1727）。 1665年秋，牛顿为躲避瘟疫从剑桥回到乡村庄园。有一天，他看到一个苹果掉在地上。为什么苹果会掉到地上而不是去别的地方呢？这个问题让他陷入了深深的思考。

1687年，他将自己的思想和研究成果写成《自然哲学的数学原理》。 《原理》解释了力学三定律和万有引力定律。杨振宁先生指出，本书的出版代表着一个时代的开始，代表着现代科学的诞生。为什么这么说？因为从那时起，数学（或计算）进入了自然科学的各个学科，各个学科不断迭代更新。只有现代科学才带来工业革命。

《自然哲学的数学原理》出版前后的1660年至1730年期间，英国成为世界科学的中心。随着力学等现代科学的发展和成熟，人们逐渐将注意力转向热力学。热力学的发展直接促成了以蒸汽机诞生为标志的机械工业革命。 1760年至1830年，以机械技术和冶炼技术为核心的第一次工业革命在英国出现和传播。

第三个苹果：图灵的苹果

电影《模仿游戏》中的图灵和图灵机

1954年6月7日，一段伟大的生命以一种特殊的方式结束了——艾伦·马西森·图灵（Alan Mathison Turing，1912-1954）在自己的卧室里咬了一口浸过氰化钾的苹果自杀身亡。 。图灵一生最伟大的贡献就是连接了计算和机器。

1928年，德国数学家戴维·希尔伯特（David Hilbert，1862-1943）在1900年第二届国际数学大会上提出23个问题后，提出了三大问题：第一，数学是完备的吗？第二，数学是否一致？第三，数学是可判定的吗？图灵听了希尔伯特的报告，非常兴奋。一份报告改变了他的生活，他的生活改变了世界。

希尔伯特的前两个问题由库尔特·哥德尔（Kurt Godel，1906-1978）回答，他提出了“不完备性定律”。 1935年后，图灵开始回答第三个问题。他写了论文《论可计算数及其在决策问题上的应用》，并受到打字机的启发发明了图灵机（由图灵在战争期间服务的机构于1943年成功开发的CO-LOSSUS“巨型机器”）。 。

1939年秋，图灵临危受命，随后设计建造了世界上第一台军用计算机——图灵机，成功破解了德国陆军的恩尼格玛密码，号称“牢不可破”。后来图灵机广泛应用于军事和国防建设中。

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”，指出如果第三方无法区分人类和机器反应的差异，则可以得出结论：该机具有人工智能智能。这为人工智能科学奠定了基础。

第四个苹果：史蒂夫·乔布斯的苹果

1976 年 4 月 1 日，苹果电脑公司由史蒂夫·乔布斯（1955-2011）、史蒂夫·沃兹尼亚克和罗伊·韦恩创立。据说，公司之所以被命名为“苹果”，是因为乔布斯和他的同事在讨论公司名称时，恰巧路过一个苹果农场，所以就用了一个被咬过的苹果作为公司的标志。也有人认为，乔布斯崇拜图灵，用被咬过的苹果作为公司标志，以纪念图灵。但无论如何，第四个家喻户晓的名字苹果已经出现了。这是什么意思？

苹果在过去 30 年推出了一系列产品，改变了所有行业：

事实证明，第四代苹果开创了一个计算无所不在、无处不在的时代。第四个苹果是由强劲的社会需求推动的。

第五苹果：计算生命与生命计算

第五个苹果在哪里？

人类文明的进程，从古希腊人对平方根2的计算，到牛顿的《自然哲学的数学原理》，再到图灵将计算与机器联系起来，再到香农将计算与信息联系起来。我认为下一个里程碑是将计算与生活联系起来，尤其是与认知联系起来。计算分析生活，计算干预生活，计算产生生活。

毕达哥拉斯学派相信：“一切皆数”。因为数是万物之“根”，自然现象的解释只能通过数来获得。数字是抽象的概念，而事物却是真实存在的。然而，计算与数据的相互依存、相互促进，必然会模糊物理世界与虚拟世界的界限。

一方面，当计算复杂度达到一定程度时，结构范畴和功能范畴可能会发生异化，衍生出并非一一对应的函数，甚至超出或失去控制，进而出现生命现象，如随着偶发的“机器人杀人事件”，日本出现了情感机器人。目前非常流行的ChatGPT能够掌握比人类更多的知识，解答问题和咨询问题的能力也比人类更强。另一方面，自20世纪50年代以来，生命科学的一个重要发展是利用物理和化学方法来分析生命。我个人认为，未来，用数字来分析生活将是一个重要的科技发展方向。例如，OpenAI 现在用于预测蛋白质结构。我们中科院有一个团队正在研究表情的机器识别技术，中国医学科学院肿瘤医院正在进行癌症患者“肖像”的研究。如果两者结合起来，完全可以“看脸算病”。也就是说，当计算足够复杂时，生命就会出现，生命可以完全变成数据，即“生命计算，生命的计算”。

02

创新模式

“科学家”这个词在1840年才出现，这意味着科学在1840年左右才作为一种社会分工出现。在此之前的大部分科学发明创造都是好奇心驱使下的“业余”行为。当代科学时代，科学技术走进社会，与经济的互动急剧增强，激发了彼此的活力，极大地促进了各自的发展。

如今，基础研究越来越难。单个科学家在没有大型设备的情况下，仅仅通过观察苹果落下很难做出重大发现。这样的机会很少见，甚至几乎不存在。如今，社会发展的步伐也很快。 “灵魂跟不上步伐。”科学家们没有太多时间仰望星空，他们常常被评估赶走。因此，国家重视基础研究是非常及时和必要的。基础研究，首先重要的是人才。牛顿是不可替代的，爱因斯坦也是不可替代的。所以，重要的是我们如何发现这些天才，然后给他们一个宽松的环境。

接下来我们讲一下技术创新的模式。

1. PI系统

我担任中国科学院生物物理研究所副所长时，正是中国科技体制改革的重要时期。中国科学院正在实施“知识创新工程”。当时，我牵头制定了《中国科学院生物物理研究所制度汇编》，主持起草了研​​究所章程，起草了生物物理研究所PI管理办法，并牵头参与全国院所科技体制改革。最前沿。

美国拥有世界上最强的科技创新活力和实力。美国的大学和研究机构主要采用PI制度。 PI的全称是Principal Investigator。组建以PI为核心的研究团队，配备适当的人力资源、设备、资金等资源，开展研究活动。 PI实施Tenure Track管理。完成博士后研究经历后，研究人员通过竞争进入助理教授职位，开始担任PI，并组建独立的研究小组。完成一学期或最多两学期后，进行国际同行评审，评审结果不合格的PI将被要求离职，受到同行好评的可晋升副教授并进入终身教授教授序列。

PI制度的优点是可以及时释放青年科学家的创造能量，缺点是不利于“任务型”科学问题的协同研究。基础研究的自由探索非常适合PI系统。

2、董事负责制

上个世纪，欧洲、日本、前苏联和我国的科研院所和大学基本采用办公室（部）主任负责制，即研究室在主任的领导下开展科学研究资源包括人力、设备仪器、资金配置等。这种模式的缺点是容易论资排辈，压制年轻人，缺乏创新活力。优点是有利于大课题的协作研究，更适合应用研究工作。

3、新的研发机构

新型研发机构是我国科技体制改革中诞生的一类科研机构。它们可以是公共机构、企业或私人机构。主要从事面向社会经济发展需要的研究开发活动。新型企业研发机构可以简单理解为研究公司或企业研究机构。

Fraunhofer-Gesellschaft成立于1949年，是一家私人和公共资助的非营利性科学研究机构。主要为行业提供技术和产品开发服务。它是目前德国乃至欧洲最具活力的通用技术。研究开发机构之一。 “弗劳恩霍夫模型”已成为科学研究与产业发展有机衔接的典范。在全球共性技术应用研究的开展、独立法人结构特征、多主体合作、广泛的创新网络等方面都非常典型和代表性。

在当前深化科技体制改革的时代，新型研发机构十分重要，是国家科技领域新体系的起点。研究公司的最佳股东结构至少应包括政府研究机构、投资基金和科学家群体。我们在广东一直在积极探索。

4. 创新联盟

创新联合体是我国最近兴起的一种创新机制。主要是指由具有较强创新资源整合能力的龙头企业或机构牵头，联合相关领域的核心科研机构、高等院校、产业链上下游企业、金融机构等共同组建的合资企业。我们参与设立的科技创新组织是集创新链、资金链、产业链于一体的链网结构。

2021年5月28日，习近平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：“要充分发挥企业在课题开发中的作用，推动重点项目协同和研发活动融合，加快构建龙头企业牵头、高校支持的创新联合体”各创新主体协同，发展高效有力的共性技术供给体系，提高科技成果转移转化的有效性。

近年来，不少地方政府出台了创新联合体管理措施。中科院创投直投公司长光华芯也在苏州牵头成立了苏州高功率半导体激光器创新联盟。经过半年多的运行，取得了良好的效果。

03

科技创新体系

科技成果转化一直被业内称为“死亡之谷”。从专利或实验室成果到批量生产，死亡率非常高。要冲破知识与资本之间的层层障碍，需要打通从科学家（PI）知识海洋（IP）到资本海洋（IPO）的运河。我将其描述为“运河生态系统”。

一、什么是可转化科技成果？我认为至少要满足以下四个条件。

首先，要有明确的市场定位。科技成果需要回答“市场解决什么问题？”这个问题可以简单地用三个词来表达——新、精、廉价。

新：该产品尚未在市场上销售。技术创新主要分为三种类型：集成创新、继承创新和颠覆性创新。

静：产品质量比别人好吗？质量是我们公司的基础。

便宜：该产品是否比其他产品便宜，便宜20%以上？

其次，原理或方法必须符合基本科学原理。上世纪末，超自然现象引起全国轰动。当时，我听到时任中国科学院院长的周光召先生说：“我从来没有看到过、听到过、相信过任何违背基本科学原理的事情。”他的话至今仍让我印象深刻。在看待一项技术时，必须遵循前几代人所认可的基本原则。

市场上时不时出现违反科学原理的“技术”，有的甚至受到投资者追捧。比如上世纪末我国的“水变油”事件，以及美国备受关注的“血癌检测”事件。 “癌症验血”只需要1-2滴血。它采用革命性的血液检测设备，4小时内检测出300多项身体指标。它引起了很多投资者的关注，但现在它所谓的革命性血液测试已经得到证实。检验技术完全是一个骗局。该公司市值一度达到90亿美元，创始人伊丽莎白·霍姆斯的个人净资产超过40亿美元。然而，她最终因“诈骗”被判处11年零3个月有期徒刑。

第三，技术具有良好的重复性（CV值）。在产品质量指标中，科技公司需要特别关注产品或技术的变异系数CV值。 CV值是产品的基本稳定性。

四是必须具备行业准入资质。科技成果需要行业准入资质。特别是某些行业必须具有特殊许可资质。技术和产品与行业门槛不相适应的成果应及时放弃。在有准入资质要求的行业，没有认证意识的项目是非常危险的。

我们看看从IP（知识产权）到IPO（资本市场）的运河体系是如何构建的？

首先是投资平台，包括战略直接投资和基金投资，也就是我们通常所说的“双轮驱动”。我担任中国科技控股董事长期间，以中国科技控股为“双轮驱动”平台，开展战略直接投资。同时，我部署四大基金管理公司全面推进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，除基础研究不需要科技保险外，其他投资都需要科技保险进行对冲。创新是一种充满不确定性的高风险行为，服务于整个社会、服务于人类，因此需要大家分散风险、分担风险。科技保险是一种全要素、全方位、全流程的保险，是促进创业投资、提高自主创新能力的有力保障。业内存在两个误区：一是部分保险公司认为科技保险是一个利基市场；其次，一些保险公司声称自己有科技保险，但名不副实。世界上科技保险做得最好的国家是以色列。因此，科技行业迫切需要中国自己的真正的科技保险。

三是科技银行。硅谷银行就是一个典型的例子。我自己的经验是，投贷联动容易学，但投贷服务三位一体很难学。科技创业需要银行真正懂科技，能够提供个性化、量身定制的服务。

四是直接融资平台（IPO）。这几年，中科院的一些企业陆续登陆科创板，给科技创新带来了巨大助力，让科技人员看到了更多希望。债务资本向股权资本的转移是人类社会发展的巨大进步。仅靠政府资金科技创新不活跃，债务资本难以匹配。只有股权资本才是活力的源泉。

五是双链嫁接联盟。主要指创新链与产业链的嫁接。联盟是创新体系建设的重要举措，有助于推动技术创新和进步。

六是双创平台或科技创新服务平台。国家正在推动大众创业、万众创新，但如何做好大众创业、万众创新也是一门学问。很重要的一点就是通过双创平台提供全方位的一站式服务，保证科技创业者能够专心科研、创业。

七是人才创业、成长的平台。主要包括实验室和产业园区共享平台、完善人才激励约束机制、加强创业创新人才培养交流平台建设三大类。

八是产业智库。我担任国科控股董事长时，通过灵活、经济的“办事处”在北美、欧洲等地建立信息采集网点，收集宏观经济、行业状况、技术进步、企业信息和并购意向等，为国科控股服务控股全球布局、全球合作、技术人才引进。目前，中科创投已组建了一支专业、专职的研究团队。还举办或参加一些行业会议，加深交流，实时了解行业动态。

九是知识产权平台。我们主要关注两个方面：一是知识产权的申请，二是知识产权的管理。目前存在的问题是研究所只注重专利的数量，而对专利的质量不够重视；只关注专利申请，不关注专利运营。为此，中科院创业投资正在建设中科院优秀项目数据库。目前已储备项目3000余个，并持续更新中。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。

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结尾