中國科技創新的十年底色

劉以秦　韓舒淋　吳俊宇　柳書琪　陳伊凡

2022年3月25日，中核集團“華龍一號”示范工程全面建成投運。圖/中新

過去十年，中國的科技創新產業發展迅速，技術創新能力持續提升，已經在多個領域實現技術突破，從依靠技術引入，實現了自主創新。

十年前，中國高鐵依靠的是國外技術引進，今天，我們乘坐全面自主化的“復興號”，四個多小時就可以從北京到達上海。“華龍一號”全球首堆商用，標志著中國已經掌握自主三代核電技術，目前，“華龍一號”所有核心設備均實現國產化，已經具備批量化生產能力。北斗導航芯片的逐步優化升級，北斗定位精度進一步提升，讓中國的衛星導航產業擺脫了GPS的壟斷地位。

此外，包括航空航天、量子計算、合成生物等重要領域，都已經有新的科技創新成果。

這些我們能看得見、用得上的技術突破，背后是全產業鏈共同的努力。“科學技術是第一生產力”，從基礎技術實力的不斷穩固，到細分領域的突破性創新，最后落地到具體的應用上，實現商業化，科技創新正在帶動產業升級。

中國在一些領域的科技創新能力還有待增強，核心人才培養是接下來的重要議題，只有源源不斷的人才力量，才能實現科技創新的良性循環。

高端裝備自主化

高鐵、核電和北斗衛星導航，是中國高端制造最有代表意義的三張名片。

它們都經歷了從引進國外先進技術，到消化吸收、自主創新的過程。分別誕生了“華龍一號”“國和一號”三代核電技術和“復興號”中國標準動車組，并在新一代核電技術和高鐵技術研發上邁入世界領先行列。

中國龐大的市場需求，相關市場主體持續技術創新，讓高端裝備制造業不斷進步，實現趕超。

中國的核電工業起步比高鐵早，20世紀80年代，中國引進法國技術建設大亞灣核電站。在三代核電技術之前，中國還引進過加拿大、俄羅斯的核電技術，但都沒有法國核電技術的影響大。

在“十一五”的核電發展黃金周期，中國建設了大量基于法國技術自主改進的“二代加”核電機組。不過，受限引進法方技術條款的約束，中方無法獨立出口這些技術。

2003年，中國計劃統一核電技術路線，引進新的三代核電技術。經過三年談判，最終美國AP1000技術戰勝法國EPR技術中標，中國還為此成立國家核電技術公司，負責三代技術的引進消化吸收。而另一方面，在法國技術基礎上，中核、中廣核分別研發出自己的三代核電技術。

2012年，福島事故之后國內核電重啟，要求新建核電采用三代安全標準的技術。此后三年，中國核電技術路線的博弈經歷了激烈的三代核電技術競爭。這一階段，競爭的主角從上一輪招標的海外技術，變成了國內三家核電公司自主技術的競爭。

這一輪競爭奠定后來中國核電產業的發展格局。

中核、中廣核“華龍一號”首期工程當年分別在福建的福清和廣西的防城港開工建設，其中中核福清前兩臺“華龍一號”機組已在2022年初全部投產。而國家核電與電力央企中電投當年合并為國家電投，繼續推動AP1000技術的引進創新，并在AP1000首堆投運后，開啟了自主三代“國和一號”技術的建設，該機組落地山東榮成，有望在2023年并網發電。

不僅三代核電技術實現自主化，在四代核電技術和新型核電技術上，中國也在從追趕到領跑。

華能集團控股開發2012年底開工的高溫氣冷堆目前已經并網，2017年中核集團開工了快堆示范工程，這兩種新堆型都是四代核電技術，四代核電在安全性、經濟性、防不擴散、核能可持續利用等方面都提出了更高要求。中國核電技術已經走在世界前列。

相比核電的三足鼎立，路線曲折，中國高鐵的技術趕超更加迅速，用大約十年的時間就走完了從引進到自主創新的全過程，并不斷更新技術指標，持續領跑全球。

2003年6月，原鐵道部提出鐵路“跨越式發展”，提出對于高速動車組和時速200公里以上列車，用技貿結合方式，整體引進技術，消化吸收，逐步實現國產化，力爭達到國際先進水平。此后，中國展開了鐵路史上最大規模的引進消化吸收再創新工程。

2004年和2005年，加拿大龐巴迪、日本川崎、法國阿爾斯通、德國西門子分別在兩輪招標中與各自中方企業組成聯合體中標，原南車、北車與這四家合作方分別開發出了第一代的CRH1、CRH2、CRH5和CRH3車型，中國高鐵時代的帷幕，最初是利用上述四國的引進技術拉開的。

列車時速從200公里-250公里到時速300公里-350公里，中國高鐵產業經歷了“逆向復制”到“正向設計”的過程。一開始只能“依葫蘆畫瓢”，雖然獲得了制造技術，但對原理、核心算法并不掌握。

2008年，原鐵道部與科技部簽署《中國高速列車自主創新聯合行動計劃》，提出研發新一代時速350公里及以上高速列車的目標，首批落地的線路是京滬高鐵。

相比前兩輪招標，此次“行動計劃”是先確定技術指標，再進行研發設計，中國高鐵自此進入自主的“正向設計”階段。原有的開發平臺也不足以支撐新的列車研發，必須進行自主設計。開發階段，試驗列車CRH380AL在京滬線先導段創造了時速486.1公里的世界高鐵最高運營試驗速度。

2011年6月，京滬高鐵開通運行，CRH380A和CRH380B列車分別從北京和上海開出，中國高鐵進入了時速300公里以上的時代。

在CRH380之后，中國又開啟了新一代動車組的自主研發。2015年6月，中國標準動車組試驗列車在鐵科院環形試驗基地下線開始試驗工作，下線的標準動車組有兩種型號：四方公司生產的CRH-0207和長客公司生產的CRH0503，這一車型就是“復興號”。

2017年6月，在首對CRH380列車開出六年后，首對“復興號”列車（CR400）分別從北京和上海相對開出。中國高鐵進入“復興號”時代。到2020年12月底，時速250公里的CR復興號投入使用，至此，復興號系列動車組全部投入使用，覆蓋了時速160公里-350公里的多種車型。

目前，新一代的高鐵研發已經啟動，中國將在高鐵領域繼續領跑。2021年1月，國鐵集團提出組織實施“CR450科技創新工程”，研發更安全、更環保、更節能、更智能的復興號新產品。2022年4月，復興號綜合檢測列車以435公里的時速“極速會車”，創造了明線交會時速870公里的世界紀錄。2022年6月，國機集團與科技部簽署《“高鐵引領”科技攻關聯合行動合作協議》，全面啟動CR450國家層面科技攻關。

核電、高鐵之外，中國的衛星導航技術“北斗”也經歷了從引進到自主化的過程。

2020年6月，中國“北斗三號”全球衛星導航系統的30顆組網衛星全部順利發射、到位，開始全球范圍的服務。2021年9月16日，國家主席習近平指出，當前，全球數字化發展日益加快，時空信息、定位導航服務成為重要的新型基礎設施。

在北斗之前，定位導航服務的主要提供商是美國GPS。1989年，美國發射了第一顆GPS（全球定位系統衛星），此后，GPS成為了全球定位導航的代名詞。直到1994年，“北斗一號”工程獲批，2000年，中國發射兩顆地球靜止軌道衛星，“北斗一號”建成系統并投入使用。2007年-2012年，“北斗二號”系統陸續部署。

北斗的建設是一個長期工程。要實現商業化，需要有足夠密集的衛星部署，以及長時間的穩定運行。穩定性靠的是衛星上的每一個零部件，必須實現零缺陷。早期，很多關鍵零部件都要靠進口，尤其是芯片。

盡管北斗衛星已經上天，早年間，中國大部分導航設備公司還是主要購買GPS的定位算法，二次開發。GPS一度占據中國導航行業超過90%的市場份額。

直到2008年，中國公司自主研發的衛星導航基帶處理芯片和射頻芯片陸續研制成功，不僅符合北斗的需要，成本還大幅下降。為北斗技術突破研發出的各類芯片，不僅用于北斗衛星，也因為成本較低，陸續應用于各類消費電子設備中。產業協同效應顯現。

北斗二號和北斗三號部署期間，相關產業政策也在積極支持。自2013年起，各部委聯合出臺鼓勵北斗系統民用落地的相關政策，要求特定車輛加裝北斗兼容車載終端。

有落地應用的場景，以及相關產業鏈的逐步成熟，2017年11月首次發射的北斗三號衛星，已經實現了所有零部件國產化。

2021年5月，第12屆中國衛星導航年會上，主管部門提到，預計2025年，中國北斗產業總值將達到1萬億元。

新一代信息科技突破

信息通信技術發展對一個國家科學研究、經濟建設、國家安全等方面發展至關重要。超級計算機是衡量一個國家信息技術發展水平的頂級指標。由于常被用于核爆炸模擬、油藏模擬、極端天氣預報、天體物理模擬、密碼分析、疫病研究與藥品開發等重大國計民生場景，幾乎所有技術領先國家都在投入超級計算機的研究。

在過去30年時間里，全球計算機技術得到飛速發展，實現了技術的重大飛躍。現在排名世界第一的超級計算機每秒可以完成10的18次方次運算。用一個形象的表示就是，如果全世界人口每人每秒能完成一次運算，大約4年才能完成超級計算機1秒的工作量。

高性能計算機（HPC，又稱超級計算機）。按照IBM的定義，超級計算機被用來執行高性能計算，價值在于減少計算時間。

中國國家高技術研究發展計劃（863計劃）中，曾把“高性能計算機及其核心軟件”作為重要突破項目。

今年5月，第59屆ISC2022（國際超算大會）發布最新TOP500榜單。這一榜單由國際組織“TOP500”從1993年開始編制，針對全球已安裝的超級計算機進行排名，每半年發布一次。主要目的在于，追蹤偵測高性能計算發展趨勢。

這份TOP500榜單中，中國共有173臺超算入榜，排名第一，占全球34.6%。其中，中國的神威太湖之光位列第六，天河二號位列第九。美國第二，128臺入榜，占比25.6%。日本第三，33臺入榜，占比6.6%。德國第四，31臺入榜，占比6.2%。法國第五，22臺入榜，占比4.4%。

榜單上前十的超級計算機中，有五臺在美國，有兩臺在中國。

目前863計劃支持的“中國國家網格”已經在八個城市落地了國家超級計算中心，其中包括無錫、天津、濟南、深圳、長沙、廣州、鄭州、昆山。這些超級計算中心正在成為支撐一些國家重要項目的算力基礎設施。

5G基礎技術的突破，則是中國通信技術占據全球制高點的關鍵技術。

中國5G專利數量在全球矚目。國家知識產權局知識產權發展研究中心最新報告顯示，全球聲明的5G標準必要專利共21萬余件，涉及4.7萬項專利族（一項專利族包括在不同國家申請并享有共同優先權的多件專利）。其中，中國聲明1.8萬項專利族，全球占比近40%，排名第一。

過去，中國企業長期需要為諾基亞、愛立信、高通等掌握通信專利的企業支付專利費用。5G技術創新讓頭部企業逐步取得收獲。2021年，華為正式開始實施5G專利許可收費。價格方面，采用了5G手機售價的合理百分比費率，單部許可費上限2.5美元。這讓中國企業可以享受到更廉價的專利費用。

中國5G產業鏈上下游也是最完整的。既有華為、中興這樣的通信設備企業，也有中國移動、中國聯通、中國電信這樣的通信運營商。前者承擔著技術創新的重責，后者則是承擔基礎設施普及的任務。工信部最新統計數據顯示，截至4月末中國已建成5G基站161.5萬個，成為全球首個基于獨立組網模式規模建設5G網絡的國家。5G基站占移動基站總數的比例為16%。

完整的5G產業布局對未來的影響是，在消費端，用戶可以享受到更快的網速，以及未來5G技術的應用創新。在企業端，智能工廠、自動駕駛等產業數字化的實踐將具備網絡支撐。

新一代信息技術與制造業深度融合，正在引發影響深遠的產業變革，形成新的生產方式、產業形態、商業模式和經濟增長點。

承載產業數字化的不僅是5G網絡，還有云計算基礎設施。云計算作為承載數據的基礎設施，正在成為國家戰略的重要一環。

今年2月，國家發展改革委、工業和信息化部等部門聯合發文，同意在京津冀、長三角、粵港澳大灣區以及六個西部省份啟動建設國家算力樞紐節點，并規劃了十個國家數據中心集群。至此，全國一體化大數據中心體系完成布局，“東數西算”工程啟動。

按照“東數西算”的規劃，國內將構建統一的算力網絡體系，東部算力需求將被引導到西部。一批數據中心將在西部建設。在云計算市場，“國家隊”和民營企業都在發揮自身優勢。

“國家隊”更多是基礎設施的建設者。按照政策規劃，電信運營商將是國家數字經濟的基礎設施建設者，統一向全社會提供算力資源、網絡資源。2022年，中國移動、中國電信等電信運營商為落實“東數西算”政策，云與數據中心建設相關開支在總支出中的占比已接近50%。

阿里、騰訊、華為等民營主體則在發揮技術優勢。互聯網云廠商近年來在金融數字化市場的實踐有現實代表性。一批實踐案例既符合監管，又因技術、產品優勢和創新意識獲得了市場認可。

云計算廠商在金融市場的業務進展就很有代表性。早年，國內金融機構的核心系統幾乎都是由IOE（IBM的大型機、小型機、Oracle數據庫、EMC存儲設備）構成的。以IBM大型機為例，全球市場份額仍高于90%，全球金融機構幾乎繞不開采購IBM大型機。

近兩年，阿里云、華為云等云廠商幫助幾家國內銀行用分布式云平臺替代了IBM大型機。既滿足了國產替代的訴求，也帶來了中國金融機構的業務創新。當然，這只是一個開端。

人工智能是新一代信息通信技術領域的高地。

2017年，中國印發《新一代人工智能發展規劃》，人工智能正式上升為國家戰略，這是中國首個面向2030年的人工智能發展規劃。再加上2018年、2019年，連續三年的政府工作報告中均提及加快人工智能產業發展。2020年，人工智能被列入“新基建”范圍。在 “新基建”背景下，人工智能將為智能經濟的發展和產業數字化轉型提供底層支撐，推動人工智能與云計算、大數據、物聯網等領域深度融合。

中國人工智能技術在過去幾年逐步滲透到各行各業，涌現出大量AI公司、掌握AI算法的互聯網公司、針對行業數字化的技術服務公司等。

在手機上，算法可以進行個性化推薦;在機場，我們已經可以通過人臉識別進行安檢;在工廠里，人工智能技術幫助提升員工操作安全性和效率;語音交互技術不僅可以讓家居變得智能，還正在幫助中國多樣化的方言留存樣本。

人工智能算法最早由以谷歌為代表的美國公司研發、開源，中國公司大多在此基礎上做相關應用。底層技術至關重要，不少科技公司都在致力于突破底層技術的關卡。以百度為例，國際調研機構IDC2021年發布的報告顯示，在深度學習平臺領域，百度飛槳和谷歌、Meta（Facebook）分列行業前三。

中國科學技術信息研究所發布的《2021全球人工智能創新指數報告》顯示，目前全球人工智能發展呈現中美兩國引領、主要國家激烈競爭的總體格局。中國人工智能發展成效顯著，人工智能創新水平已經進入世界第一梯隊，與美國的差距進一步縮小。

產業升級是時代新命題

科技創新帶來的產業升級還在繼續，產業智能化、產業綠色化，以及建設人才培養體系，持續提升創新能力，都是接下來產業升級的重要議題。

以芯片產業為例，芯片技術的突破將會影響大量行業，過去十年，是全球半導體行業結束低谷、進入上行周期的階段，同時也是中國半導體行業飛速發展的十年。無論是從政策、資本市場、市場規模等方面，都可以稱得上是中國半導體發展的“黃金十年”。

但中國芯片產業依然需要“補課”。

作為市場競爭極為充分的行業，半導體與高鐵這樣的大型基礎設施截然不同，國家意志之外，還需經過市場的考驗。

中國是全球半導體產業最大的銷售市場。根據第三方數據咨詢BCG和SIA的數據，中國市場的最終消費占了全球芯片產品的24%，與最大需求方美國市場相當。如果再加上中國購買的芯片制造成產品，然后再出口到全球，這部分的市場規模則是35%。這個廣闊的市場，便是中國半導體企業成長的土壤。作為技術創新主體的企業，正在這個土壤之上，通過不同的方式，將這些創新商業化，生根發芽，發展壯大。

要在半導體領域進行研發和創新，是個苦活——投入大、風險高、回報周期長。國產CPU公司龍芯的創始人胡偉武就曾說過，創業是“九死一生”，而在半導體領域創業，則是“九十九死一生”。

有賴于這黃金十年，投入半導體行業的資金，遠高于前一個十年之和，這為中國半導體企業提供了技術創新的底氣。另外，科創板的設立，也給資本一個退出通道，在第一批登陸科創板的企業中，有約六分之一企業屬于半導體行業。2014年國家集成電路產業投資基金正式設立，其對于中國半導體產業的發展，起到了重要引導作用。

2001年，張汝京帶領工程師團隊，在張江創立了中芯國際。這被視為中國半導體產業的一道分水嶺，這對于中國半導體產業生態的建立至關重要。許多芯片設計公司在此時開始建立起來，一些中國芯片設計公司開始和中芯國際共同開發工藝、產線。

2010年，中芯國際向中國芯片設計公司格科微電子，以CMOS圖像傳感器加工技術交付了10萬片8寸晶圓，并實現了65納米工藝的量產。2016年上半年，中芯國際滿產，產能利用率接近100%，收入、毛利、利潤等盈利指標均創歷史新高。2017年10月，前臺積電研發處前處長梁孟松入職中芯國際，在中芯國際研發28納米、14納米先進工藝制程。2018年10月中芯國際宣布14納米FinFET工藝研發成功。中芯國際也成為中國大陸唯一一家能夠自主進行28納米以下制程芯片生產的晶圓代工廠。

親歷中國50年半導體行業發展歷程的行業觀察家莫大康，此前在其文章中分析，中國半導體產業的發展離不開三條路，自主研發、兼并及合資，其中，研發是根本，而人才在半導體行業至關重要。

在半導體行業，一個有豐富經驗、成建制的團隊，對于事情的成功起著決定性的作用。如今只有ASML公司的極紫外光刻機能夠制造5納米及以下制程的芯片，而能夠操作這臺光刻機的工程師，更是寥寥無幾。

過去十年，是中國科技產業轉型升級的加速期。科技人才推動中國科技產業的迅猛發展，同時前沿技術、新興產業、數字化轉型等領域又迫切需要更專業、更龐大的科技人才隊伍。

科學家錢學森早在2005年就曾提出過一個問題：“為什么我們的學校總是培養不出杰出人才？”這就是著名的“錢學森之問”。如今17年過去了，在科技創新人才的培養上，中國已初步摸索出一條系統性的解決方案。

2010年，國務院頒布《國家中長期教育改革和發展規劃綱要（2010-2020年）》，這是21世紀中國第一個教育規劃，也是今后一個時期指導全國教育改革和發展的綱領性文件。此后，培養數、理、化、生、計算機等基礎學科拔尖人才的“珠峰計劃”，選拔有志于服務國家重大戰略需求人才的“強基計劃”，以及為高層次人才提供特殊支持的“萬人計劃”等重大人才工程項目層出不窮。

在高等教育人才培養上的力度前所未有。教育部數據顯示，自2012年到2021年，高等教育階段國家財政性教育經費約翻了一番，累計超過5萬億元。

據美國喬治城大學安全與新興技術研究中心（CSET）2021年發布的報告，2000年美國STEM領域（理工科）授予博士學位的數量是中國的兩倍，但從2007年起，中國反超并持續增長。2016年-2019年，短短四年間，在中國大學攻讀理工科博士的學生數量增加了四成。報告認為，到2025年，中國理工科博士的數量將會是美國的兩倍。

各行業科研人才的發展同樣迅猛。科技部最新一期發布的《中國科技人才發展報告》數據顯示，“十三五”期間（2016年-2020年），中國R&D（基礎研究、應用研究和試驗發展）人員全時當量（全時加非全時人員按工作量折算為全時人員數的總和）快速增長，從2016年的387.8萬人年，增長至2020年的509.2萬人年，年均增速超過7%，連續多年居世界第一。

科技部報告同時指出，在一些重要指標上，中國與國際的差距依然不小。比如科研人員投入強度（每萬名就業人員中，R&D人員的全時當量），丹麥、韓國等發達國家的數值是中國的3倍以上。此外，企業R&D人員增速放緩、R&D中的研究人員占比低于世界主要國家、R&D人員區域分布不均等問題，也值得重視。

除了學界與業界的科研工作者，中國科技人才培養上的另一個短板是高級技工，尤其是在新興產業領域。人社部中國就業培訓技術指導中心2021年發布的《新職業在線學習平臺發展報告》顯示，未來五年新職業人才需求規模龐大，人才缺口近千萬。其中，預計云計算工程技術人員近150萬、物聯網安裝調試員近500萬、無人機駕駛員近100萬、人工智能人才近500萬、工業機器人系統操作員和運維員均達到125萬。

近年來，職業教育在教育改革創新和經濟社會發展中的位置愈發突出。2019年以來，高職院校擴招100萬人，隨后兩年再度擴招200萬人。去年頒布的《關于推動現代職業教育高質量發展的意見》明確提出，到2025年，職業本科教育招生規模不低于高等職業教育招生規模的10%。這意味著，不僅要讓職教生上高職，還要上職業本科，深入培養人才。

此外，為避免學校培養與企業需求脫鉤，產教融合、校企合作在職業教育中變得更加重要。華為、阿里、騰訊、大疆，幾乎所有中國頭部科技企業都在探索這一模式，讓學生畢業后能夠學以致用、用以促學、學用相長。

過去十年是中國科技創新發展的黃金十年，也為接下來的十年奠定了基礎。下一個十年中國科技創新體系會呈現出一個什么樣的圖景，“以企業為主體、市場為導向、政產學研用相結合”的創新體系能完善迭代到什么程度，將是核心要義。