數(shù)字科技：第四次工業(yè)革命的創(chuàng)新引擎

序
前言
總　體　篇
第一章　數(shù)字科技創(chuàng)新與戰(zhàn)略 2
一、以數(shù)字科技創(chuàng)新為先導(dǎo)和核心驅(qū)動(dòng)的第四次工業(yè)革命 2
（一）第四次工業(yè)革命正在重塑全球科技和產(chǎn)業(yè)格局 2
（二）數(shù)字科技的定義、內(nèi)涵及特征 4
（三）數(shù)字科技發(fā)展系統(tǒng) 10
（四）數(shù)字科技是數(shù)字經(jīng)濟(jì)時(shí)代的核心推動(dòng)力量 11
二、世界科技強(qiáng)國(guó)的數(shù)字科技創(chuàng)新戰(zhàn)略 13
（一）世界科技強(qiáng)國(guó)的數(shù)字科技創(chuàng)新戰(zhàn)略和特點(diǎn) 13
（二）啟示 22
三、我國(guó)數(shù)字科技創(chuàng)新的現(xiàn)狀和問(wèn)題 23
（一）國(guó)家戰(zhàn)略層面 23
（二）創(chuàng)新體系層面 24
（三）產(chǎn)業(yè)生態(tài)層面 27
（四）龍頭企業(yè)層面 28
四、我國(guó)數(shù)字科技的國(guó)家戰(zhàn)略及主要任務(wù) 28
（一）制定數(shù)字科技國(guó)家戰(zhàn)略 28
（二）加強(qiáng)數(shù)字科技創(chuàng)新體系建設(shè) 29
（三）打造融合數(shù)字科技產(chǎn)業(yè)生態(tài) 30
五、政策建議 32
（一）深化數(shù)字科技產(chǎn)學(xué)研合作制度改革 33
（二）強(qiáng)化數(shù)據(jù)要素使用的法律標(biāo)準(zhǔn)保障 34
（三）強(qiáng)化數(shù)字人才要素支撐的政策保障 35
（四）完善數(shù)字科技產(chǎn)業(yè)化的政策體系 36
創(chuàng)　新　篇
第二章　數(shù)字科技助力科研范式創(chuàng)新：第四范式 38
一、第四范式解析 38
（一）第四范式 38
（二）第四范式與知識(shí)經(jīng)濟(jì) 40
二、數(shù)字科技支撐下的第四范式 42
（一）第四范式的算據(jù)特征 43
（二）第四范式的算力特征 43
（三）第四范式的算法特征 45
三、第四范式發(fā)展的需求展望 47
（一）第四范式發(fā)展的計(jì)算環(huán)境需求 47
（二）第四范式發(fā)展的體制機(jī)制保障需求 48
第三章　數(shù)字科技的科研組織方式創(chuàng)新：數(shù)據(jù)密集型科研組織 50
一、數(shù)據(jù)密集型科研 50
（一）數(shù)據(jù)密集型科研的概念 50
（二）數(shù)字技術(shù)對(duì)科研活動(dòng)的影響 52
（三）數(shù)據(jù)密集型科研的主要特征 55
二、數(shù)據(jù)密集型科研的組織形式 56
（一）科研組織結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)變：從科層制組織到網(wǎng)絡(luò)型組織 56
（二）數(shù)據(jù)密集型科研的組織范式 58
三、數(shù)據(jù)密集型新型研發(fā)組織GHDDI案例研究 59
（一）嵌入全球創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)的共享開(kāi)源知識(shí)平臺(tái) 59
（二）AI技術(shù)醫(yī)藥研發(fā)應(yīng)用平臺(tái) 61
（三）數(shù)字孿生技術(shù)在新藥研發(fā)中的應(yīng)用 64
第四章　數(shù)字科技的模式創(chuàng)新：開(kāi)源生態(tài) 66
一、開(kāi)源的發(fā)展歷程及其價(jià)值 66
（一）從開(kāi)源到開(kāi)源生態(tài) 66
（二）我國(guó)的開(kāi)源發(fā)展 70
（三）開(kāi)源的經(jīng)濟(jì)社會(huì)價(jià)值 73
二、數(shù)字科技時(shí)代的開(kāi)源戰(zhàn)略 74
（一）數(shù)字科技的開(kāi)源趨勢(shì) 74
（二）開(kāi)源與閉源路徑的戰(zhàn)略抉擇 76
（三）開(kāi)源的風(fēng)險(xiǎn)分類(lèi)與分析 77
三、數(shù)字科技時(shí)代的開(kāi)源商業(yè)模式及生態(tài)構(gòu)建 79
（一）開(kāi)源商業(yè)模式 79
（二）開(kāi)源生態(tài)構(gòu)建 80
第五章　數(shù)字科技的資源平臺(tái)創(chuàng)新：科研算力共享 83
一、我國(guó)科研算力資源的布局和結(jié)構(gòu) 83
（一）我國(guó)科研算力資源的總體布局 83
（二）我國(guó)科研算力需求的典型架構(gòu)—以中國(guó)科學(xué)院為例 84
（三）我國(guó)科研算力供給的支撐能力—以華為算力生態(tài)為例 86
二、我國(guó)科研領(lǐng)域算力共享對(duì)接的主要瓶頸 89
（一）算力總體支撐較好，但存在結(jié)構(gòu)性供需錯(cuò)位 89
（二）算力服務(wù)整體價(jià)格較高，科研人員計(jì)算經(jīng)費(fèi)緊張 90
（三）科研算力的軟件生態(tài)嚴(yán)重缺乏 90
（四）用戶(hù)操作友好性不強(qiáng) 90
（五）通信與計(jì)算能力不匹配的矛盾較為突出 91
（六）大數(shù)據(jù)時(shí)代，科研人員的數(shù)字素養(yǎng)差異顯著 91
三、我國(guó)科研算力共享的推進(jìn)路徑、對(duì)接方向及政策保障 91
（一）我國(guó)科研算力共享的推進(jìn)路徑 91
（二）我國(guó)科研算力共享的對(duì)接方向 94
（三）推動(dòng)算力共享的政策保障 98
前　沿　篇
第六章　數(shù)字科技前沿：類(lèi)腦智能 100
一、類(lèi)腦智能的概念及發(fā)展歷程 100
（一）類(lèi)腦智能—腦科學(xué)和數(shù)字科技的深度融合 100
（二）數(shù)字科技時(shí)代迅速發(fā)展的類(lèi)腦智能 101
二、類(lèi)腦智能的主要進(jìn)展及趨勢(shì) 102
（一）腦研究 103
（二）類(lèi)腦模型 104
（三）腦機(jī)接口 106
（四）類(lèi)腦芯片 107
三、類(lèi)腦智能對(duì)數(shù)字科技時(shí)代的影響及發(fā)展建議 109
（一）類(lèi)腦智能對(duì)數(shù)字科技時(shí)代的影響 109
（二）類(lèi)腦智能的發(fā)展建議 110
第七章　數(shù)字科技前沿：人工智能及其治理 112
一、人工智能是未來(lái)產(chǎn)業(yè)的關(guān)鍵，是各國(guó)科技與產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)的焦點(diǎn) 113
二、以人工智能為代表的新興技術(shù)治理至關(guān)重要 114
三、確立以人為本的人工智能治理目標(biāo) 115
四、根據(jù)知識(shí)生產(chǎn)與運(yùn)用規(guī)律，開(kāi)展多時(shí)間維度的治理 115
（一）大膽探索 116
（二）適時(shí)評(píng)估 116
（三）審慎推廣 117
五、多元主體參與的人工智能協(xié)同治理框架 117
（一） 政府應(yīng)鼓勵(lì)技術(shù)良性發(fā)展，同時(shí)制定并主導(dǎo)總體發(fā)展的方向和規(guī)則 118
（二）企業(yè)是技術(shù)運(yùn)用和運(yùn)用規(guī)則規(guī)范的主體 119
（三）構(gòu)建多層次、多維度的治理體系 119
六、我國(guó)人工智能治理的政策建議 120
（一） 構(gòu)建以政府主導(dǎo)、科學(xué)界與產(chǎn)業(yè)界為主體、公眾廣泛參與的人工智能治理體系 120
（二）形成多維度、多層次、多時(shí)序的人工智能治理網(wǎng)絡(luò) 121
（三）開(kāi)展和制定人工智能倫理指導(dǎo)、培訓(xùn)和考核規(guī)則 121
（四）加強(qiáng)國(guó)際合作交流，掌握全球人工智能治理主導(dǎo)權(quán) 121
第八章　數(shù)字科技前沿：量子科技 122
一、量子科技的概念及發(fā)展歷程 122
（一）量子科技的概念 122
（二）量子科技的主要發(fā)展歷程 123
二、量子科技的主要進(jìn)展及趨勢(shì) 125
（一）量子科技計(jì)劃 125
（二）量子通信 128
（三）量子計(jì)算 129
（四）量子傳感 131
三、量子科技的影響及發(fā)展建議 131
（一）量子科技的影響 131
（二）量子科技的發(fā)展建議 132
戰(zhàn)　略　篇
第九章　數(shù)字科技的創(chuàng)新體系與創(chuàng)新生態(tài) 136
一、數(shù)字科技創(chuàng)新體系與創(chuàng)新生態(tài)的發(fā)展迫在眉睫 136
（一） 數(shù)字科技將成為第四次工業(yè)革命的決定性力量，并重塑生產(chǎn)要素與創(chuàng)新模式 136
（二） 數(shù)字科技對(duì)于我國(guó)產(chǎn)業(yè)技術(shù)短期布局與長(zhǎng)期體系化發(fā)展具有關(guān)鍵作用 137
（三） 數(shù)字科技創(chuàng)新已成為各國(guó)科技競(jìng)爭(zhēng)的戰(zhàn)略制高點(diǎn)，將深刻影響全球經(jīng)濟(jì)和產(chǎn)業(yè)格局 137
二、我國(guó)數(shù)字科技創(chuàng)新體系的核心特征 139
（一） 數(shù)字科技政策體系以“頂層統(tǒng)籌—核心支柱—底層支撐”結(jié)構(gòu)為基本特征 139
（二） 我國(guó)的數(shù)據(jù)資源高速增長(zhǎng)，為數(shù)字科技的發(fā)展提供了強(qiáng)有力的底座支撐 140
（三） 人工智能、區(qū)塊鏈等數(shù)字科技技術(shù)改變了知識(shí)資本的生產(chǎn)與共享方式，縮短了創(chuàng)新周期 140
（四） 數(shù)字化背景下的分布式虛擬合作網(wǎng)絡(luò)，以其跨區(qū)域性、開(kāi)放靈活性的特點(diǎn)，高效連接各創(chuàng)新主體 141
（五）數(shù)字科技創(chuàng)新需要以高水平人才為引領(lǐng)形成結(jié)構(gòu)合理的人才梯隊(duì) 141
（六）我國(guó)數(shù)字科技應(yīng)用具有海量用戶(hù)規(guī)模以及異質(zhì)性市場(chǎng)場(chǎng)景 142
三、全球競(jìng)爭(zhēng)背景下我國(guó)數(shù)字科技創(chuàng)新的演進(jìn)規(guī)律 143
（一）數(shù)字科技創(chuàng)新的技術(shù)體系化 143
（二）面向國(guó)家重大戰(zhàn)略需求的組織體系化 145
（三）跨學(xué)科、大縱深的重大原始創(chuàng)新協(xié)同模式 147
四、面向重大戰(zhàn)略需求的我國(guó)數(shù)字科技創(chuàng)新生態(tài)的培育與治理 148
（一）完善創(chuàng)新治理體系，形成多元參與、協(xié)同高效的創(chuàng)新治理格局 148
（二）以科技自立自強(qiáng)為核心構(gòu)建上下聯(lián)動(dòng)的數(shù)字科技創(chuàng)新生態(tài) 149
（三）面向大規(guī)模商用，提升組織體系化能力 150
（四）發(fā)揮國(guó)家科研機(jī)構(gòu)在重大創(chuàng)新中的關(guān)鍵作用 151
（五）打造跨學(xué)科、大縱深的數(shù)字科技人才高地 152
（六） 進(jìn)一步深入挖掘海量異質(zhì)市場(chǎng)需求，強(qiáng)化對(duì)于數(shù)字科技創(chuàng)新生態(tài)培育的支撐作用 153
第十章　數(shù)字科技的產(chǎn)業(yè)形態(tài)：平臺(tái)與生態(tài) 154
一、數(shù)字科技產(chǎn)業(yè)及面向雙智時(shí)代的數(shù)字科技產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢(shì) 154
（一）數(shù)字科技產(chǎn)業(yè)概述 154
（二）數(shù)字科技產(chǎn)業(yè)發(fā)展的“知識(shí)—技術(shù)—產(chǎn)品”三平臺(tái)架構(gòu) 157
（三）面向雙智時(shí)代的數(shù)字科技產(chǎn)業(yè)發(fā)展新趨勢(shì) 161
二、世界科技強(qiáng)國(guó)數(shù)字科技產(chǎn)業(yè)中代表性行業(yè)生態(tài)案例分析 164
（一）數(shù)字科技產(chǎn)業(yè)的發(fā)展依托行業(yè)生態(tài)的培育與壯大 164
（二）智慧醫(yī)療 164
（三）智能制造 166
（四）智能交通 168
（五）智慧農(nóng)業(yè) 169
三、我國(guó)面向雙智時(shí)代的數(shù)字科技產(chǎn)業(yè)發(fā)展的挑戰(zhàn)與政策建議 171
（一）我國(guó)現(xiàn)有數(shù)字科技驅(qū)動(dòng)下的產(chǎn)業(yè)發(fā)展面臨的挑戰(zhàn) 171
（二）政策建議 173
第十一章　數(shù)字科技的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)：新計(jì)算產(chǎn)業(yè) 175
一、新計(jì)算產(chǎn)業(yè)的定義與內(nèi)涵 176
（一）新計(jì)算產(chǎn)業(yè)的定義 176
（二）新計(jì)算產(chǎn)業(yè)的內(nèi)涵 176
二、新計(jì)算產(chǎn)業(yè)的國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀 178
（一）國(guó)際經(jīng)驗(yàn) 178
（二）我國(guó)新計(jì)算產(chǎn)業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀 181
三、對(duì)我國(guó)新計(jì)算產(chǎn)業(yè)定位的認(rèn)識(shí) 184
（一）基礎(chǔ)性定位 184
（二）戰(zhàn)略性定位 185
四、我國(guó)新計(jì)算產(chǎn)業(yè)生態(tài)的發(fā)展戰(zhàn)略和政策建議 185
（一）強(qiáng)化我國(guó)新計(jì)算產(chǎn)業(yè)頂層布局 186
（二）發(fā)揮國(guó)內(nèi)需求的牽引作用 186
（三）強(qiáng)化我國(guó)新計(jì)算產(chǎn)業(yè)在新型基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)中的布局 186
（四）深入推進(jìn)新計(jì)算產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新能力建設(shè) 187
（五）建立產(chǎn)業(yè)核心標(biāo)準(zhǔn)與安全體系 187
第十二章　數(shù)字科技產(chǎn)業(yè)空間組織新形態(tài)：虛擬產(chǎn)業(yè)集群 188
一、虛擬集聚的內(nèi)涵 189
（一）基于信息技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)空間虛擬集聚 191
（二）基于功能距離的地理空間虛擬集聚 192
（三）地理空間和網(wǎng)絡(luò)空間一體化的虛擬集聚 193
二、虛擬產(chǎn)業(yè)集群的主要模式 194
（一）圍繞互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)的虛擬產(chǎn)業(yè)集群 195
（二）圍繞供應(yīng)鏈的虛擬產(chǎn)業(yè)集群 195
（三）圍繞技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的虛擬產(chǎn)業(yè)集群 196
三、推進(jìn)我國(guó)數(shù)字科技產(chǎn)業(yè)集群化高質(zhì)量發(fā)展的建議 197
（一）政府“自上而下”引導(dǎo)與市場(chǎng)“自下而上”推動(dòng)相結(jié)合 197
（二）扶持平臺(tái)企業(yè)，打造連接產(chǎn)業(yè)鏈和供應(yīng)鏈的虛擬化集群平臺(tái) 198
（三）充分發(fā)揮聯(lián)盟組織、集群組織等網(wǎng)絡(luò)化協(xié)作組織的作用 198
（四）統(tǒng)籌布局?jǐn)?shù)字科技產(chǎn)業(yè)集群，形成有競(jìng)爭(zhēng)