多層深度愿景型科技發(fā)展戰(zhàn)略模型的構(gòu)建

劉永千，黨倩娜

（1.同濟大學經(jīng)濟與管理學院，上海 200092；2.上海圖書館，上海 200031）

近年來，全球各種沖突和矛盾不斷出現(xiàn)，全球產(chǎn)業(yè)鏈、創(chuàng)新鏈被重新認知和重塑，這使得創(chuàng)新環(huán)境巨變，出現(xiàn)如下特點：一是挑戰(zhàn)性增強，對未來前景的擔憂日益增多；二是不確定性增強，突發(fā)事件頻出；三是前瞻性增強，各國對未來發(fā)展主導權(quán)的爭奪日趨激烈，紛紛實施爭先戰(zhàn)略以便獲得未來競爭優(yōu)勢。與此同時，新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革已經(jīng)開啟，人工智能、腦科學、量子科學等新一輪技術(shù)基底正在形成，建構(gòu)著未來發(fā)展的新賽道和新動能。因此，在發(fā)展范式劇烈轉(zhuǎn)變時期，構(gòu)建能夠引領(lǐng)未來、可以為實現(xiàn)搶先型跨越式發(fā)展而提供內(nèi)在發(fā)展動力和共同價值取向的愿景型科技發(fā)展戰(zhàn)略，就顯得日益重要。

面向未來的科技發(fā)展戰(zhàn)略已在實踐中普遍應(yīng)用，從1945年發(fā)布的美國科學發(fā)展報告《科學-無止境的邊疆》，到歐盟于1984年起連續(xù)發(fā)布的9個科技研發(fā)框架計劃，德國《高技術(shù)戰(zhàn)略》系列等，均繪制了未來科技發(fā)展方向。中國也自1956 年開始制定科技發(fā)展戰(zhàn)略，已有《國家科技中長期規(guī)劃2006—2020》等7 次中長期科技規(guī)劃。這些發(fā)展戰(zhàn)略關(guān)注重點大多集中于未來科技趨勢和方向，引入了不同的研究方法，如德爾菲法、情景分析法、技術(shù)路線圖等，在科技發(fā)展戰(zhàn)略理念上，也逐漸導入了不同的新理念，如面向未來、情景、愿景、場景等。

然而，在已有的研究中，很少對如何構(gòu)建科技發(fā)展戰(zhàn)略基本理論模型和邏輯框架進行深入分析，從而影響了科技戰(zhàn)略規(guī)劃制定的科學性和精準性。同時，也由于對愿景、情景、場景等新理念之間的邏輯關(guān)系不明晰，出現(xiàn)新理念的堆砌。因此，在當前劇變的環(huán)境下，有必要對愿景型科技發(fā)展戰(zhàn)略構(gòu)建的基本模型進行研究，分析科技發(fā)展戰(zhàn)略有哪些基本構(gòu)成維度和要素？這些維度與要素之間形成了怎樣的作用機制？愿景型科技發(fā)展戰(zhàn)略有一個怎樣的深度模型和編制流程？這幾個問題層層遞進，從理論到實踐操作，逐步推演出愿景型科技發(fā)展戰(zhàn)略的基本框架，以更好地指導未來科技發(fā)展戰(zhàn)略的制定。

1 科技發(fā)展戰(zhàn)略理念演變及維度分析

戰(zhàn)略的概念起源于軍事領(lǐng)域，主要是指對軍事領(lǐng)域活動進行整體性和長遠性的布局與策略［1］，后逐漸擴展到科技領(lǐng)域，逐漸形成一個多維度的科技發(fā)展戰(zhàn)略要素體系。

1.1 未來-時間維度

1945年，《科學-無止境的邊疆》提出了科學“沒有止境的邊疆”的前景將是美國未來經(jīng)濟與社會發(fā)展的新動力［2］，形成從基礎(chǔ)研究向未來前景轉(zhuǎn)化的思維路徑，見圖1，首次提出了科學發(fā)展面向未來的思想。面向未來的視角，即時間維度成為科技戰(zhàn)略基本的組成要素。

圖1 面向未來的科技發(fā)展戰(zhàn)略模型［2］Fig.1 Future oriented science and technology development strategy model

1.2 情景-事件維度

OECD報告提出科技政策也應(yīng)以經(jīng)濟和社會目標為標準，引起了世界科技戰(zhàn)略相應(yīng)調(diào)整［3］。Kahn 和Wiener等認識到未來是多樣的，幾種潛在的結(jié)果和情景都有可能出現(xiàn)［4］。1972年羅馬俱樂部報使情景分析引起了全社會廣泛關(guān)注［5］，見圖2。1994年英國在首次科技預(yù)見活動和科技戰(zhàn)略的制定中較早地應(yīng)用了情景分析方法［6］

圖2 增長-情景基本分析框架［5］Fig.2 Growth scenario basic analysis framework

1.3 技術(shù)-路徑維度

20世紀70年代，美國汽車行業(yè)率先開發(fā)出產(chǎn)品技術(shù)路線圖方法。2005年日本公布首份國家戰(zhàn)略技術(shù)路線圖，基本模型見如圖3，通過一系列步驟，識別出未來情景、政策目標、可選技術(shù)方案和里程碑事件，以圖表形式展現(xiàn)出來［7］，。路徑維度成為科技戰(zhàn)略新的組成要素。

圖3 日本戰(zhàn)略技術(shù)路線圖模型［7］Fig.3 Japan's strategic technology roadmap model

1.4 愿景-價值維度

1990年，彼得·圣吉提出共同愿景這一新的重大理念，愿景成為戰(zhàn)略規(guī)劃中新的價值組成要素［8］。2002年韓國科學技術(shù)政策研究院，首先明確提出要確立面向2015年科技發(fā)展的5個愿景（vision），及在相應(yīng)愿景下的13個方向、49個戰(zhàn)略產(chǎn)品［9］，其基本的框架模型如圖4，從而形成愿景價值指導下的科技發(fā)展戰(zhàn)略。

圖4 韓國愿景科技發(fā)展戰(zhàn)略基本框架模型［9］Fig.4 Basic framework model of south korea's vision technology development strategy

1.5 場景-載體維度

2000年以來，創(chuàng)新風險日益提高，急需探索構(gòu)建局部開放式創(chuàng)新生態(tài)。2006年歐盟啟動生活實驗室網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，希望立足真實環(huán)境，建立企業(yè)、科研機構(gòu)和用戶共同參與的開放式創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)［10］，這種模式隨著移動互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展逐漸演變?yōu)閳鼍皠?chuàng)新。2014年羅伯特·斯考伯等指出下一個科技趨勢為場景時代［11］。2019年《北京市“十四五”時期國際科技創(chuàng)新中心建設(shè)規(guī)劃》提出建設(shè)全域應(yīng)用場景，以應(yīng)用空間為新載體，打破行業(yè)邊界，進行各類資源、技術(shù)、產(chǎn)業(yè)的融合創(chuàng)新，形成未來新應(yīng)用和新產(chǎn)業(yè)［12］，，見圖5。場景這一載體維度成為戰(zhàn)略規(guī)劃中新的組成要素。

圖5 北京市“十四五”國際科技創(chuàng)新中心規(guī)劃場景-規(guī)劃基本框架模型［12］Fig.5 Scenario-Plan basic model of beijing international science and technology innovation center

科技發(fā)展戰(zhàn)略逐漸形成以下特點和戰(zhàn)略維度。一是前瞻性，具有能夠面向未來的預(yù)見性，即時間維度；二是獨特性，戰(zhàn)略目標以創(chuàng)造未來獨特價值為基本理念和發(fā)展核心，即價值維度；三是包容性，能夠具有較強的彈性，考慮多種不確定因素，形成包容性強、有彈性的創(chuàng)新模式，即情景事件維度；四是整合性，尋找能夠進行各類資源、技術(shù)、產(chǎn)業(yè)整合的新載體，即載體維度。五是可實施性，可以形成詳細的執(zhí)行路徑與具體措施以實現(xiàn)戰(zhàn)略目標，這需要確定相應(yīng)的技術(shù)抓手，即技術(shù)路徑維度。由此，一個較為全面的科技發(fā)展戰(zhàn)略通常包括未來、情景、技術(shù)、愿景、場景這幾個組成要素，見圖6。

圖6 科技發(fā)展戰(zhàn)略新理念演變及其組成維度Fig.6 Concept evolution of science and technology development strategy and its constituent dimensions

2 科技發(fā)展戰(zhàn)略多層神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)反應(yīng)機理

科技發(fā)展戰(zhàn)略通過不斷引入新的理念，逐漸形成一個包括未來、情景、技術(shù)、愿景、場景的多維度要素體系?？萍及l(fā)展戰(zhàn)略中的多個維度要素形成了層層分解、映射和轉(zhuǎn)換的關(guān)系，形成清晰的邏輯關(guān)系和信息作用機制，構(gòu)成了一個雙向多層神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型。

2.1 技術(shù)-未來總體神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)

在深度學習模型中，神經(jīng)元是基本信息處理單元，作為單層神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)一般包括輸入層和輸出兩個部分，其關(guān)系如圖7所示［13］，其中，xi表示第i個技術(shù)輸入信息；wi表示第i個技術(shù)輸入信息的權(quán)重；b表示偏置信息；y為輸出信息。如果中間有一個或多個隱含層，就構(gòu)成多層神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，大于一層可以稱為深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。

圖7 單層神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)基本結(jié)構(gòu)Fig.7 Basic structure of single-layer neural network

如果將科技發(fā)展戰(zhàn)略作為一個基本信息處理單元，在科技發(fā)展戰(zhàn)略的幾個基本要素中，技術(shù)是戰(zhàn)略開始的起始端，即信息輸入層，未來是戰(zhàn)略最終結(jié)果，即信息輸出層，而愿景、情景、場景是戰(zhàn)略過程中達到未來的途徑，即信息處理的中間隱含層，見圖8。基本結(jié)構(gòu)具有如下特點：一是各層之間進行信息聯(lián)系與傳遞，每一層的輸出結(jié)果作為后一層的信息輸入；二是中間是隱藏層，層次越多信息處理能力越強；三是同一層的各神經(jīng)元之間基本不交叉不連接，每一個連接都可以有一個權(quán)重值；四是具有從技術(shù)到未來的雙向信息傳播性。

圖8 科技發(fā)展戰(zhàn)略技術(shù)-未來神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)基本結(jié)構(gòu)Fig.8 Technology-future neural network structure of science and technology development strategy

2.2 愿景、情景、場景傳遞過程

愿景、情景和場景三者既緊密關(guān)聯(lián)，又有不同，搞清三者之間的關(guān)聯(lián)與傳遞過程，可以使隱含層的信息處理過程更加明晰化。愿景是時間維度和價值維度的基本體現(xiàn)，是組織未來渴望發(fā)展的景象和實現(xiàn)共同理想的原動力［14］。因此，在科技發(fā)展戰(zhàn)略中，愿景是系列措施的本源。情景是對愿景下發(fā)生的不同未來事件的具體描述。而場景具有特定的空間環(huán)境。愿景、情景、場景的信息傳遞過程可以描述為：一方面，愿景到場景是從高階宏大信息到低階具體信息的逐層分解的過程；另一方面，若干場景組合成具象化的情景，若干情景映射出具象化的愿景。

2.3 多要素信息互相作用機制

科技發(fā)展戰(zhàn)略是一個雙向多層神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，既能夠體現(xiàn)戰(zhàn)略制定過程，也呈現(xiàn)戰(zhàn)略實施過程，見圖9。戰(zhàn)略制定過程是從未來愿景到技術(shù)路徑的過程，即反向信息遞解過程。首先將未來期望形成共同愿景，然后通過增加事件維度形成若干情景，再通過場域空間或任務(wù)維度將情景進一步落地化，形成不同的應(yīng)用場景。不同場景對應(yīng)不同的技術(shù)發(fā)展路徑。而不同發(fā)展路徑中共同涉及到的共性技術(shù)，即可作為重大關(guān)鍵技術(shù)進行專項規(guī)劃。通過未來愿景的總體牽引，不斷加入新的要素，將總體戰(zhàn)略逐層遞解和具象化，從而實現(xiàn)戰(zhàn)略制定。

圖9 科技發(fā)展戰(zhàn)略多要素信息互相作用機制Fig.9 Multi-element information interaction mechanism of science and technology development strategy

戰(zhàn)略實施過程是一個從技術(shù)路徑到未來愿景的過程，即正向傳播的過程，將低階信息不斷調(diào)入到高階神經(jīng)元進行信息接受和處理，不同技術(shù)路徑整合為一定的局部生態(tài)系統(tǒng)（應(yīng)用場景）中，再將不同的場景組合成不同的情景，然后將若干情景構(gòu)建出未來的愿景，最終完成整體戰(zhàn)略的輸出。在這個過程中，要注意信息映射過程的偏差問題，及時進行評估與糾正，實現(xiàn)整體戰(zhàn)略方向的有效性。

3 多層深度愿景型科技發(fā)展戰(zhàn)略框架模型

愿景型科技發(fā)展戰(zhàn)略以未來共同愿景為牽引，包含未來、愿景、情景、場景和技術(shù)五個要素，分別對應(yīng)時間、價值、事件、載體與路徑五個維度，具有前瞻性、搶先型、跨越式的特點。時間維度貫穿于整個科技戰(zhàn)略，并與其余四個維度共同形成一個多層深度愿景型科技發(fā)展戰(zhàn)略基本模型，包含了四層基本結(jié)構(gòu)和兩條作用機制，見圖10。

圖10 多層深度愿景型科技發(fā)展戰(zhàn)略框架模型Fig.10 Deep-vision based strategic multi-layer framework model for science and technology development

第一層為愿景層，基于時間維度和價值維度，揭示未來一段時間內(nèi)所期望實現(xiàn)的獨特的價值與使命，其目的是進行自身價值定位。第二層為情景層，將愿景具象化，加入事件要素，如事件主題、事件主體、事件結(jié)果等，形成基本情景、悲觀情景、樂觀情景、參照情景、對比情景等及其不同戰(zhàn)略目標。第三層為場景層，基于載體維度，將情景進一步具象化，加入空間場域、任務(wù)需求等要素，以確定可以應(yīng)用的不同技術(shù)方向和領(lǐng)域，揭示不同應(yīng)用場景，并以此為依托整合資源，建立局部創(chuàng)新生態(tài)系統(tǒng)。第四層為技術(shù)層，基于技術(shù)維度，揭示不同場景下所需要的技術(shù)路線。不同場景中，可能存在一些共同需要的技術(shù)，這些技術(shù)往往可以規(guī)劃為重要共性技術(shù)，實施專項規(guī)劃。

這四層結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)兩條作用機制，一是自下而上遞歸，以技術(shù)方向為底層輸入，以未來發(fā)展為輸出目標的正向傳播鏈條，實現(xiàn)了技術(shù)整合、生態(tài)整合、戰(zhàn)略整合與未來整合，最終達到未來理想圖景；二是自上而下遞解，愿景是貫穿全局的牽引者，是總體戰(zhàn)略定位，情景是愿景下具體戰(zhàn)略目標的分解，場景和技術(shù)路徑是情景的具象化。

根據(jù)多層深度愿景型科技發(fā)展戰(zhàn)略框架模型，愿景型科技發(fā)展戰(zhàn)略規(guī)劃的實施可以分為六個階段依次展開：前期準備、愿景確立、情景描述、場景描繪、技術(shù)路線構(gòu)建、后續(xù)完善。前期準備主要包括明確任務(wù)、組建團隊、梳理信息和確定方案；愿景確立主要包括環(huán)境掃描、愿景描述、愿景轉(zhuǎn)化、愿景修正；情景描述主要包括分析需求、識別影響因素、構(gòu)建情景、情景修正與繪制；場景描繪主要包括解構(gòu)載體、識別方向、邏輯檢驗、場景模擬；技術(shù)路線建構(gòu)主要包括態(tài)勢分析、技術(shù)遴選、顯示關(guān)聯(lián)、明確時間表、路徑繪制；后續(xù)完善包括跟蹤評估、修訂完善等。在實踐中，因?qū)嶋H情況不同，也可部分并行或循環(huán)展開。

4 結(jié)論與展望

經(jīng)過長期發(fā)展，科技發(fā)展戰(zhàn)略演變?yōu)橐粋€多維度多要素體系，這些要素之間具有緊密的互相作用機制，構(gòu)成深度學習網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)中的每一個基本單元將在自組織與他組織之間達成一定的生態(tài)鏈接與平衡，從而面對劇烈變化環(huán)境完成自我創(chuàng)造性演化和躍遷，占領(lǐng)發(fā)展先機。

在愿景型科技發(fā)展戰(zhàn)略的基本模型指引下，科技發(fā)展戰(zhàn)略的編制和內(nèi)容架構(gòu)有了基本框架和操作方向，主要形成愿景確立、情景描述、場景描繪、技術(shù)路線構(gòu)建等重要內(nèi)容，也形成了鎖定重大專項任務(wù)和關(guān)鍵工程的方法。但其編制和實施流程如何進一步實現(xiàn)，在原有方法的基礎(chǔ)上，如何引入政策實驗室、情景實驗室、場景實驗室等可視化方式，有待于進一步探索。

作者貢獻聲明：

劉永千：負責全文的整體思路思考及主要撰寫；

黨倩娜：參與撰寫與修改。