顛覆性技術(shù)定義特征分類及基本規(guī)律探析

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顛覆性技術(shù)定義特征分類及基本規(guī)律探析

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在知識爆炸、信息爆炸、技術(shù)爆炸的21世紀，新科學理論、新生產(chǎn)工藝、新性能材料、新功能元器件、新施工方法不斷涌現(xiàn)，計算機運算速度按摩爾定律迅速增長，微型計算機、互聯(lián)網(wǎng)、第三方應用插件、大數(shù)據(jù)、云計算等網(wǎng)絡化、智能化技術(shù)正迅速滲透到各行各業(yè)，導致各行業(yè)顛覆性創(chuàng)新層出不窮，顛覆性新產(chǎn)品層出不窮，跨行業(yè)競爭層出不窮；行業(yè)龍頭企業(yè)可在一夜之間破產(chǎn)，新創(chuàng)企業(yè)能在數(shù)月期間成長，行業(yè)變化之迅速，令人目接不暇，業(yè)內(nèi)企業(yè)稍有不慎沒有跟上時代步伐、踏上節(jié)奏，就會出局，就會被無情淘汰。所以，各行各業(yè)很有必要就顛覆性技術(shù)做一些探索研究。本文就顛覆性技術(shù)的定義、特征、分類和基本規(guī)律做了一些探索分析。

一、顛覆性技術(shù)的定義

麥肯錫全球研究院對顛覆性技術(shù)衡量標準的定義是——能使本行業(yè)產(chǎn)品價格和產(chǎn)品性能出現(xiàn)極大變化，對行業(yè)和企業(yè)產(chǎn)生廣泛影響，對社會經(jīng)濟產(chǎn)生重大影響力，有潛力極大地改變?nèi)祟惿瞵F(xiàn)狀。

通過分類分析40個重要行業(yè)歷次顛覆性技術(shù)及其顛覆功用和所包含的基礎性顛覆技術(shù)，歸納出顛覆性技術(shù)的定義如下：

顛覆性技術(shù)是指用全新的而非傳統(tǒng)的科學原理、產(chǎn)品設計、核心部件、生產(chǎn)材料、加工工藝或施工方式來生產(chǎn)消費型產(chǎn)品或生產(chǎn)性設備的創(chuàng)新性技術(shù)。用這種創(chuàng)新性技術(shù)生產(chǎn)出來的產(chǎn)品或設備的性能或功能，將全面超越之前相同功能的產(chǎn)品，并且很快就完全替代或大部分替代了舊產(chǎn)品。一個顛覆性技術(shù)出現(xiàn)后，一個或多個相關(guān)行業(yè)將會發(fā)生翻天覆地的變化，社會生產(chǎn)結(jié)構(gòu)也會出現(xiàn)相應的變化，人們的生活也會發(fā)生較大或者重大的變化。近代史上最典型的顛覆性技術(shù)有：蒸汽機技術(shù)、電力技術(shù)、計算機技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)等。

二、顛覆性技術(shù)的特征

（1）替代性

一旦某個行業(yè)出現(xiàn)顛覆性技術(shù)或其他基礎產(chǎn)業(yè)出現(xiàn)的顛覆性技術(shù)滲透到本行業(yè)，本行業(yè)目前的產(chǎn)品將逐步被使用新技術(shù)生產(chǎn)的產(chǎn)品完全或大部分替代。例如數(shù)碼相機替代了膠卷相機，智能手機又部分替代了數(shù)碼相機。

（2）破壞性

顛覆性技術(shù)的出現(xiàn)和應用，將極大地改變了本行業(yè)中龍頭企業(yè)的地位，一部分創(chuàng)新型中小企業(yè)異軍突起，一部分沒有及時采用顛覆性技術(shù)的行業(yè)龍頭企業(yè)慘遭淘汰。例如膠卷相機巨頭柯達公司已經(jīng)破產(chǎn)，第一代手機生產(chǎn)商大佬摩托羅拉公司和第二代手機生產(chǎn)商老大諾基亞公司都已經(jīng)被趕出前六甲。

（3）跨界性

一個行業(yè)出現(xiàn)的顛覆性技術(shù)不僅僅限于顛覆本行業(yè)的產(chǎn)品和企業(yè)，而且還會顛覆其他行業(yè)的產(chǎn)品和企業(yè)。例如互聯(lián)網(wǎng)電商銷售已經(jīng)取代傳統(tǒng)商場成為零售業(yè)的主要渠道。又如電池行業(yè)的顛覆性新技術(shù)將會顛覆傳統(tǒng)汽車行業(yè)，續(xù)航里程超過200公里的純電動汽車將會逐步替代傳統(tǒng)燃油汽車。

（4）根本性

顛覆性技術(shù)對傳統(tǒng)產(chǎn)品的變革，絕不是性能數(shù)量上的提升，而是根本性的改變，包括其使用的科學原理、核心部件、生產(chǎn)材料、加工工藝、運行方式等諸方面都會不同。換句話說，這種技術(shù)創(chuàng)新是根本性的。例如噴氣式飛機技術(shù)之于螺旋槳飛機技術(shù)，液晶電視技術(shù)之于顯像管電視技術(shù)。

（5）必然性

顛覆性技術(shù)的發(fā)生是必然的，每個行業(yè)都是如此，因為科學技術(shù)的發(fā)展是無止境的、不斷向前發(fā)展的。你選擇等待它（像諾基亞公司），也可以選擇封鎖它（像柯達公司），還可以選擇追求它（像華為公司），但結(jié)果會大不相同。這個道理每個人都明白，但就是很難做到，于是，根多人和企業(yè)成為溫水中的青蛙。

（6）基礎性

一個行業(yè)可以應用一種顛覆性技術(shù)或多種顛覆性技術(shù)來創(chuàng)造新的顛覆性產(chǎn)品。其中有一絲顛覆性技術(shù)是基礎性技術(shù)、通用性技術(shù)，很多行業(yè)都可以應用它。例如超大規(guī)模集成電路技術(shù)、計算機技術(shù)（含軟件技術(shù)）、數(shù)字通信和移動通信技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、數(shù)控精密加工技術(shù)、激光技術(shù)、合金材料技術(shù)、納米技術(shù)等。

（7）綜合性

多數(shù)行業(yè)出現(xiàn)的顛覆性產(chǎn)品都需要憑借多種顛覆性技術(shù)來實現(xiàn)，即綜合使用一些新出現(xiàn)的顛覆性基礎技術(shù)。如高鐵技術(shù)綜合應用了特種鋼鐵技術(shù)、抗震橋隧道技術(shù)、弓網(wǎng)供電與變壓變流技術(shù)、高速轉(zhuǎn)向架技術(shù)、輪軌減磨減振減噪降激擾防共振防脫軌技術(shù)、移動通信技術(shù)和計算機控制技術(shù)。

（8）細微性

現(xiàn)代的科學研究已經(jīng)深入到材料、元件和生物體的微觀結(jié)構(gòu)層面。例如生物學和醫(yī)學研究已經(jīng)不再是細胞層面，而是到基因?qū)用?；集成電路制造和碳纖維制造也不再是微米層面，而是納米層面。

（9） 工業(yè)自動化和智能化

自18世紀中葉以來，人類歷史上先后發(fā)生了三次工業(yè)革命，機械工業(yè)革命、電氣工業(yè)革命、信息化工業(yè)革命。目前，以計算機和互聯(lián)網(wǎng)為代表的第四次工業(yè)革命（工業(yè)4.0）正在迅猛發(fā)展，觸及各行各業(yè)、全球每一個角落、每一個企業(yè)、每一人。

工業(yè)4.0的核心是智能化工廠和智能化生產(chǎn)，是高度集成互聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)、信息處理技術(shù)、自動化技術(shù)來實現(xiàn)智能制造、產(chǎn)品智能運行和智能服務。工業(yè)4.0必將深刻改變制造業(yè)生產(chǎn)模式、生產(chǎn)效率和產(chǎn)業(yè)形態(tài)，對行業(yè)、對社會、對生活、對政治經(jīng)濟，甚至對國際形勢產(chǎn)生巨大影響。

三、顛覆性技術(shù)的分類

通過分類分析40個重要行業(yè)出現(xiàn)的歷次顛覆性技術(shù)革命，將顛覆性技術(shù)按照兩種分類方法進行分類，一是按照顛覆性技術(shù)的顛覆功用分類，二是按顛覆性技術(shù)所包含的基礎性顛覆技術(shù)分類。

統(tǒng)計表明，絕大多數(shù)顛覆性技術(shù)的顛覆功用是——提高產(chǎn)品性能、功能、質(zhì)量和能源使用效率，降低產(chǎn)品價格、體積、重量和維護成本。

統(tǒng)計也表明，一些通用的基礎性顛覆技術(shù)（如計算機技術(shù)、數(shù)字移動通信技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、超大規(guī)模集成電路技術(shù)、特種鋼材與合金新材料技術(shù)、數(shù)控精密加工技術(shù)和高效航空發(fā)動機技術(shù)），在現(xiàn)代各行業(yè)產(chǎn)品創(chuàng)新中得到普遍應用。因此，深度應用上述通用性、基礎性顛覆技術(shù)，是多數(shù)行業(yè)取得顛覆性創(chuàng)新產(chǎn)品的必然選擇。

四、顛覆性技術(shù)的基本規(guī)律

仔細研究歷史上發(fā)生的典型顛覆性技術(shù)，發(fā)現(xiàn)顛覆性技術(shù)的發(fā)生和出現(xiàn)還是有一定的基本規(guī)律的，甚至其大部分還是可以預測的，筆者總結(jié)出的一些規(guī)律如下：

（1）受多功能需求刺激研發(fā)

人們對生活用品和生產(chǎn)設備的功能追求、性能追求、安全性追求以及其他方面的追求是無止境的，這種追求極大地刺激了科學家、發(fā)明家、企業(yè)、科研機構(gòu)乃至于科學愛好者研究如何提高產(chǎn)品功能、性能及其指標的新理論、新材料和新技術(shù)。例如，手機發(fā)明后，人們對手機的單一通話功能不滿意，于是，手機生產(chǎn)商不斷研顯著增加手機功能的顛覆性新技術(shù)：數(shù)字移動通信技術(shù)——增加了手機收發(fā)短信功能：CCD技術(shù)+半導體存貯技術(shù)+液晶屏手機技術(shù)——增加了手機照相功能、彩信功能、MP3功能；3G移動通信技術(shù)+WLAN技術(shù)+智能手機技術(shù)——增加了手機上網(wǎng)功能、各種APP應用功能（特別是微信類等即時通信工具）；4G和5G移動通信技術(shù)——能夠使手機實現(xiàn)高質(zhì)量視頻圖像傳輸和數(shù)字音訊廣播功能。

（2）受高性能需求的刺激研發(fā)

自鐵路及火車出現(xiàn)之后，人們總覺得火車速度不夠快，于是，他們使用內(nèi)燃機技術(shù)生產(chǎn)的火車取代了蒸汽機技術(shù)生產(chǎn)的火車，加快了火車速度；其后，又用電力和電動技術(shù)生產(chǎn)了電器化火車取代了內(nèi)燃機火車，加快了火車速度；現(xiàn)在，又綜臺使用高強度橋隧、高速輪軌、高速轉(zhuǎn)向架、智能電網(wǎng)、移動通信、計算機等一系列顛覆性技術(shù)，生產(chǎn)了高速火車及其鐵路網(wǎng)絡，大幅度提高了火車行駛速度。上述這些顛覆性技術(shù)創(chuàng)新無一不是人們受高性能火車需求的刺激情況下研究產(chǎn)生的。

（3）受存在的問題的刺激研發(fā)

由于任何時期任何產(chǎn)品或設備都不可能是完美無缺的，必須存在一些問題和不足，有些產(chǎn)品問題還比較多，為解決這些問題，人們想方設法研發(fā)出一些顛覆性技術(shù)。例如，電力的遠距離傳輸損耗問題始終制約著電力的傳輸距離、功率傳輸能力和傳輸效率。所以，電力科學家們研發(fā)出一代又一代的特高壓電力傳輸技術(shù)，包括特高壓傳輸線技術(shù)、特高壓雷電過壓保護技術(shù)、特高壓電力傳輸桿塔及絕緣體技術(shù)、特高壓變電設備技術(shù)以及特高壓傳輸電網(wǎng)智能化運行管理技術(shù)。

（4）受性能沒有達到理論極限的刺激研發(fā)

如上所說，人們制造的絕大多數(shù)產(chǎn)品都遠沒有達到理論上的極限性能，這刺激了一些科技人員不斷研究創(chuàng)造新的顛覆性技術(shù)，努力使產(chǎn)品接近極限性能。任通信領(lǐng)域，最新的信道糾錯編碼技術(shù)--Turbo編碼技術(shù)已經(jīng)非常接近了Shannon編碼定理預測的理論極限值，這是一個很了不起的成就！

（5）新科學理論的出現(xiàn)導致

歷史上數(shù)不清的顛覆性技術(shù)都是緣自于一個全新的科學理論的出現(xiàn)。法拉第在18世紀發(fā)現(xiàn)電磁感應原理時，做夢也想不到今后會出現(xiàn)電話、電車、電視、電子計算機……

（6）基礎科學技術(shù)取得突破導致

一項基礎科學取得突破性進展后，往往會導致很多行業(yè)發(fā)生顛覆性的創(chuàng)新。例如，當激光技術(shù)出現(xiàn)后，通信領(lǐng)域出現(xiàn)了顛覆性的光纖通信技術(shù)，機械加工領(lǐng)域出現(xiàn)了激光加工技術(shù)、軍事領(lǐng)域出現(xiàn)激光制導技術(shù)、醫(yī)療領(lǐng)域出現(xiàn)的激光手術(shù)技術(shù)。

（7）新型材料的出現(xiàn)導致

新材料對各行各業(yè)的創(chuàng)新打動作用影響極大，因為無論哪一種產(chǎn)品或設備都必須使用生產(chǎn)材料，使用高新技術(shù)的原材料將給產(chǎn)品帶來巨大的好處，甚至顛覆原產(chǎn)品，例如塑料的發(fā)明?？v觀現(xiàn)代社會人們?nèi)粘Ｊ褂玫漠a(chǎn)品，幾乎很難找到?jīng)]有使用塑料這種原材料的產(chǎn)品，包括我們?nèi)粘Ｋ┑霓r(nóng)服！

（8）使用了計算機技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)所致

自18世紀人類社會進入工業(yè)化以來，工業(yè)化已經(jīng)經(jīng)歷了機械化、電器化、信息化三個階段，目前已經(jīng)進入了智能化（即工業(yè)4.0），智能化的核心是計算機技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)。可以毫不夸張的說，一個產(chǎn)品只要很好地使用了計算機技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，肯定會出現(xiàn)顛覆性技術(shù)和顛覆性產(chǎn)品，反之，就一定會被淘汰，零售商業(yè)和手機制造業(yè)就是兩個很好的實例。

（9）使用了大數(shù)據(jù)與云服務技術(shù)所致

一個人無論多么聰明，一臺機器無論多么龐大，一臺計算機無論運算速度有多快，能力和掌握的信息都是有限的，因此大數(shù)據(jù)和云服務應運而生了。應用這兩種顛覆性技術(shù)，就可以坐在家里使用全世界的資源。未來服務型企業(yè)的創(chuàng)新之道和生存之道就在大數(shù)據(jù)技術(shù)和云服務技術(shù)。亞馬遜面向全球創(chuàng)業(yè)者的AWS服務平臺就是基于大數(shù)據(jù)和云服務技術(shù)的。Google公司最新的地圖服務、視頻服務、熱點查詢也是基于大數(shù)據(jù)和云服務技術(shù)的。

五、小結(jié)

顛覆性創(chuàng)新需要群策群力，因為一個人的智慧、知識、技術(shù)都是有限的，只有發(fā)動群眾，充分發(fā)揮航天團隊的千萬智慧頭腦，才能碰撞出顛覆性思維的火花，正如計算機聯(lián)網(wǎng)后形成的云計算、云設計一樣。如果沒有喬布斯的天才構(gòu)想，很難有今天的“蘋果”公司及其“蘋果”產(chǎn)品。如果沒有馬斯克，也不會有迅速發(fā)展的特斯拉公司純電動汽車和SpaceX公司可回收式火箭。

出自《中國航天科技集團公司科技委2015年年會暨學術(shù)報告會文集》