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)新為先導和核心驅(qū)動的第四次工業(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)濟時代的核心推動力量 11
二、世界科技強國的數(shù)字科技創(chuàng)新戰(zhàn)略 13
（一）世界科技強國的數(shù)字科技創(chuàng)新戰(zhàn)略和特點 13
（二）啟示 22
三、我國數(shù)字科技創(chuàng)新的現(xiàn)狀和問題 23
（一）國家戰(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、我國數(shù)字科技的國家戰(zhàn)略及主要任務 28
（一）制定數(shù)字科技國家戰(zhàn)略 28
（二）加強數(shù)字科技創(chuàng)新體系建設 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)學研合作制度改革 33
（二）強化數(shù)據(jù)要素使用的法律標準保障 34
（三）強化數(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）第四范式與知識經(jīng)濟 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)展的計算環(huán)境需求 47
（二）第四范式發(fā)展的體制機制保障需求 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)字技術對科研活動的影響 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）科研組織結構的轉(zhuǎn)變：從科層制組織到網(wǎng)絡型組織 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)絡的共享開源知識平臺 59
（二）AI技術醫(yī)藥研發(fā)應用平臺 61
（三）數(shù)字孿生技術在新藥研發(fā)中的應用 64
第四章　數(shù)字科技的模式創(chuàng)新：開源生態(tài) 66
一、開源的發(fā)展歷程及其價值 66
（一）從開源到開源生態(tài) 66
（二）我國的開源發(fā)展 70
（三）開源的經(jīng)濟社會價值 73
二、數(shù)字科技時代的開源戰(zhàn)略 74
（一）數(shù)字科技的開源趨勢 74
（二）開源與閉源路徑的戰(zhàn)略抉擇 76
（三）開源的風險分類與分析 77
三、數(shù)字科技時代的開源商業(yè)模式及生態(tài)構建 79
（一）開源商業(yè)模式 79
（二）開源生態(tài)構建 80
第五章　數(shù)字科技的資源平臺創(chuàng)新：科研算力共享 83
一、我國科研算力資源的布局和結構 83
（一）我國科研算力資源的總體布局 83
（二）我國科研算力需求的典型架構—以中國科學院為例 84
（三）我國科研算力供給的支撐能力—以華為算力生態(tài)為例 86
二、我國科研領域算力共享對接的主要瓶頸 89
（一）算力總體支撐較好，但存在結構性供需錯位 89
（二）算力服務整體價格較高，科研人員計算經(jīng)費緊張 90
（三）科研算力的軟件生態(tài)嚴重缺乏 90
（四）用戶操作友好性不強 90
（五）通信與計算能力不匹配的矛盾較為突出 91
（六）大數(shù)據(jù)時代，科研人員的數(shù)字素養(yǎng)差異顯著 91
三、我國科研算力共享的推進路徑、對接方向及政策保障 91
（一）我國科研算力共享的推進路徑 91
（二）我國科研算力共享的對接方向 94
（三）推動算力共享的政策保障 98
前　沿　篇
第六章　數(shù)字科技前沿：類腦智能 100
一、類腦智能的概念及發(fā)展歷程 100
（一）類腦智能—腦科學和數(shù)字科技的深度融合 100
（二）數(shù)字科技時代迅速發(fā)展的類腦智能 101
二、類腦智能的主要進展及趨勢 102
（一）腦研究 103
（二）類腦模型 104
（三）腦機接口 106
（四）類腦芯片 107
三、類腦智能對數(shù)字科技時代的影響及發(fā)展建議 109
（一）類腦智能對數(shù)字科技時代的影響 109
（二）類腦智能的發(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、人工智能是未來產(chǎn)業(yè)的關鍵，是各國科技與產(chǎn)業(yè)競爭的焦點 113
二、以人工智能為代表的新興技術治理至關重要 114
三、確立以人為本的人工智能治理目標 115
四、根據(jù)知識生產(chǎn)與運用規(guī)律，開展多時間維度的治理 115
（一）大膽探索 116
（二）適時評估 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） 政府應鼓勵技術良性發(fā)展，同時制定并主導總體發(fā)展的方向和規(guī)則 118
（二）企業(yè)是技術運用和運用規(guī)則規(guī)范的主體 119
（三）構建多層次、多維度的治理體系 119
六、我國人工智能治理的政策建議 120
（一） 構建以政府主導、科學界與產(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、多時序的人工智能治理網(wǎng)絡 121
（三）開展和制定人工智能倫理指導、培訓和考核規(guī)則 121
（四）加強國際合作交流，掌握全球人工智能治理主導權 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、量子科技的主要進展及趨勢 125
（一）量子科技計劃 125
（二）量子通信 128
（三）量子計算 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)字科技對于我國產(chǎn)業(yè)技術短期布局與長期體系化發(fā)展具有關鍵作用 137
（三） 數(shù)字科技創(chuàng)新已成為各國科技競爭的戰(zhàn)略制高點，將深刻影響全球經(jīng)濟和產(chǎn)業(yè)格局 137
二、我國數(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”結構為基本特征 139
（二） 我國的數(shù)據(jù)資源高速增長，為數(shù)字科技的發(fā)展提供了強有力的底座支撐 140
（三） 人工智能、區(qū)塊鏈等數(shù)字科技技術改變了知識資本的生產(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，以其跨區(qū)域性、開放靈活性的特點，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形成結構合理的人才梯隊 141
（六）我國數(shù)字科技應用具有海量用戶規(guī)模以及異質(zhì)性市場場景 142
三、全球競爭背景下我國數(shù)字科技創(chuàng)新的演進規(guī)律 143
（一）數(shù)字科技創(chuàng)新的技術體系化 143
（二）面向國家重大戰(zhàn)略需求的組織體系化 145
（三）跨學科、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）以科技自立自強為核心構建上下聯(lián)動的數(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)揮國家科研機構在重大創(chuàng)新中的關鍵作用 151
（五）打造跨學科、大縱深的數(shù)字科技人才高地 152
（六） 進一步深入挖掘海量異質(zhì)市場需求，強化對于數(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)：平臺與生態(tài) 154
一、數(shù)字科技產(chǎn)業(yè)及面向雙智時代的數(shù)字科技產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢 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—技術—產(chǎn)品”三平臺架構 157
（三）面向雙智時代的數(shù)字科技產(chǎn)業(yè)發(fā)展新趨勢 161
二、世界科技強國數(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、我國面向雙智時代的數(shù)字科技產(chǎn)業(yè)發(fā)展的挑戰(zhàn)與政策建議 171
（一）我國現(xiàn)有數(shù)字科技驅(qū)動下的產(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)字科技的基礎產(chǎn)業(yè)：新計算產(chǎn)業(yè) 175
一、新計算產(chǎn)業(yè)的定義與內(nèi)涵 176
（一）新計算產(chǎn)業(yè)的定義 176
（二）新計算產(chǎn)業(yè)的內(nèi)涵 176
二、新計算產(chǎn)業(yè)的國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀 178
（一）國際經(jīng)驗 178
（二）我國新計算產(chǎn)業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀 181
三、對我國新計算產(chǎn)業(yè)定位的認識 184
（一）基礎性定位 184
（二）戰(zhàn)略性定位 185
四、我國新計算產(chǎn)業(yè)生態(tài)的發(fā)展戰(zhàn)略和政策建議 185
（一）強化我國新計算產(chǎn)業(yè)頂層布局 186
（二）發(fā)揮國內(nèi)需求的牽引作用 186
（三）強化我國新計算產(chǎn)業(yè)在新型基礎設施建設中的布局 186
（四）深入推進新計算產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新能力建設 187
（五）建立產(chǎn)業(yè)核心標準與安全體系 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）基于信息技術的網(wǎng)絡空間虛擬集聚 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)平臺的虛擬產(chǎn)業(yè)集群 195
（二）圍繞供應鏈的虛擬產(chǎn)業(yè)集群 195
（三）圍繞技術標準的虛擬產(chǎn)業(yè)集群 196
三、推進我國數(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”引導與市場“自下而上”推動相結合 197
（二）扶持平臺企業(yè)，打造連接產(chǎn)業(yè)鏈和供應鏈的虛擬化集群平臺 198
（三）充分發(fā)揮聯(lián)盟組織、集群組織等網(wǎng)絡化協(xié)作組織的作用 198
（四）統(tǒng)籌布局數(shù)字科技產(chǎn)業(yè)集群，形成有競爭