战略前沿技术
① “科技大停滞”与“工业革命”
从人类科技发展的角度来看，我们今天到底处于一个什么样的时代？
现在最流行的说法是这是一个“第四次工业革命”的时代。这些年“革命”一词经常被冠在很多的技术头上。在信息技术领域，云计算、人工智能等等都被带上了“革命性技术”的帽子。可是同时，国内国外都有学者在讲，当今是人类科技发展“大停滞”的年代。美国的专栏作家韦德·劳什去年在《科学美国人》上写了一篇文章，标题便是“停滞的21世纪”（《科学美国人》中文版《环球科学》，391页，2019年9月号）。
看清当下总是很难的一件事，虽然看清历史也并不容易多少。当下到底如何，总是在与历史的对比中得出结论的。所以我们还是从近现代科技发展的历史看起。
现代科技的起点，以非常不同于经典科学的电磁场理论的诞生算起可能比较合适，那是1855年。从那年开始到1864年詹姆斯·克拉克·麦克斯韦（1831---1879，物理学家，英国）先后发表了三篇论文，系统地提出了电磁场理论。电磁场理论不仅为现代电力电子技术奠定了基础，也孕育了爱因斯坦的相对论。随后人类科技创新在20世纪初开始全面爆发。自马克斯·普朗克在1900年首次提出量子概念之后，人类对物质世界的认识开始跨上一个新的台阶。那是一个牛人辈出的年代，今天人类科技的基础核心部分都是那时奠定的，到现在也没有新的突破。物理学家们苦苦追寻了多年的、超现代感的所谓暗物质或暗能量等至今依然未现真身。
（图十二 “群星璀璨”——20世纪初科技界大牛合影）
#1927年第五届索尔维会议，比利时布鲁塞尔#
图十二是20世纪初科技界的大牛们的合影。被称为“科技界最牛合影”。爱因斯坦当仁不让地安坐在前排居中，洛伦兹、居里夫人、普朗克等依次排开，玻尔等量子力学的核心人物后列第二、第三排。合影包括了17位诺贝尔物理或化学奖获得者。在这次会议上，爱因斯坦与玻尔就量子力学的本质发生了一场尖锐的当面论战。
那是一个光照千秋的群星们光彩夺目璀璨闪耀的时代，致后来者怀才不遇黯然失色；那是一个名垂青史的大牛们横刀立马开疆拓土的时代，让新秀们生不逢时默然守成。
伴随电磁场理论开启的现代基础科学大规模的突破，是现代技术的全面飞越。
自动控制：1868年，詹姆斯·克拉克·麦克斯韦，英国；
交流电：1882年，詹姆斯·戈登，英国；
汽车：1885年，卡尔·本茨，德国；
有线电报：1837年，塞缪尔·莫尔斯，美国；
有线电话：1860年，安东尼奥·梅乌奇，美国；
无线电通信：1895年，伽利尔摩·马可尼，意大利；
飞机：1903年，威尔伯·莱特/奥维尔·莱特，美国；
塑料：1909年，列奥·亨德里克·贝克兰，美国；
电视：1925年，约翰·洛吉·贝尔德，英国；
现代液体火箭：1926年，罗伯特•戈达德，美国；
尼龙：1938年，华莱士·休姆·卡罗瑟斯，美国；
电子计算机：1946年，美国；
原子能：1945年，美国；
晶体管：1947年，威廉·肖克利/约翰·巴丁/沃特·布拉顿，美国；
DNA双螺旋结构：1953年，詹姆斯·杜·沃森/弗朗西斯·哈·康·克里克，美国/英国；
人造卫星：1957年，谢尔盖·帕夫洛维奇·科罗廖夫，苏联；
载人航天：1961年，谢尔盖·帕夫洛维奇·科罗廖夫/尤里·阿·加加林，苏联；
……等等。
今天我们享受的现代科技成果的奠基或实用化的原始创新，基本都是那个时代完成的。近现代重大科技或工程原始创新在20世纪六十年代进入尾声。
在1960年，世界上第一台激光器——红宝石激光器，由工作于美国加利福尼亚州休斯航空公司实验室的西奥多·梅曼（1927年7月11日---2007年5月5日）研制成功；1966年在国际电话电报公司欧洲中央研究机构工作的高锟（1933年11月4日---2018年9月23日）发表了一篇题为《光频率介质纤维表面波导》的论文，开创性地提出光导纤维在通信上应用的基本原理，描述了长程及高信息量光通信所需绝缘性纤维的结构和材料特性。由此开启了光纤通信的历史；互联网的起步是在1969年，美国军方的ARPANET开始实验使用，用于军方及个别学校的计算机之间的网络通信。
如果把集成电路看作是继晶体管之后的一次重大革命性突破的话，它的出现比激光还要早一点，是在1958年。仙童公司与德州仪器公司在这一年相差几个月分别发明了集成电路。
在重大工程的突破上，前面讲过世界上第一条高铁是1964年10月1日开通的日本“新干线”；人类登陆另外一个星球——月球的创举，发生在1969年7月21日，美国宇航员尼尔·阿姆斯特朗成为第一个踏上月面的人。
大家或许会想到1996年出现的用体细胞克隆技术“复制”出来的克隆羊多莉，当时它震动了世界。不过这个成果并没有获得诺贝尔奖。因为体细胞克隆的直接源头是1962年约翰·格登（1933年10月2日---，英国发育生物学家，2012年诺贝尔生理学或医学奖获得者，剑桥大学）取得的一个突破。约翰·格登在20世纪60年代做了一个被称为划时代的实验。他把美洲爪蟾的小肠上皮细胞核注入到去核的卵细胞内，结果发现一部分卵细胞可以发育成蝌蚪，其中的一部分蝌蚪可以继续发育成为成熟的爪蟾。这就是人类第一次从动物的成体细胞中重新复制出一个新的动物。这个实验证实了体细胞克隆的可行性。后来科学家们持续努力发展，在1996年多莉诞生了。所以约翰·格登与日本的山中伸弥分享了2012年的诺贝尔生理学或医学奖。约翰·格登把我们又带回到了20世纪的60年代。
此后呢？今天被神话了的“人工智能”，基本上是在计算机所拥有的“暴力计算”能力基础上解决各种不同具体问题的算法的改进与完善。人类在对“智能”的理解与认识上并没有取得实质性的突破（详见《智能化未来—“暴力计算”开创的奇迹》第八章，谢耘著，机械工业出版社2017年）。
但是，人类科技显然还在发展，而且在推动社会发生着天翻地覆的变化。科技的这种发展与进步与20世纪人类科技的突飞猛进有什么样的差异？对技术与产品创新有什么影响？
如果我们从整体或立体的角度去看近现代人类科技发展的话，可能就会得出这样一个结论：现代科技这座大厦，在上个世纪中叶前就建成了，后来做的都是内外装修的工作，我们不断地把它装修的越来越豪华、漂亮、功能丰富，可是大厦还是那座大厦；或者说我们是在上个世纪中叶之前科技开拓的疆域里，做着种些花花草草、锦上添花、造房修路的工作，不过疆域的大小始终没有新的变化，只是疆域内的世界越来越繁荣。
人类一直渴望突破的两大基础性科技问题，一个是彻底解决物质领域中的能源供给问题——受控核聚变，一个是在精神领域里去理解人的大脑——意识/智能的本质，都是迟迟未能取得实质性进展。另外苦苦寻找了几十年的外星人，也始终未见踪迹。这些方面如果实现突破都有可能扩建人类已有的大厦或为人类打开新的疆域。当然可能还有我们根本没有意识到的其它可以开拓的新大陆。
有人看到几十年来大厦还是那个大厦、疆域没有拓展，所以忧心于科技的“停滞”；有人看到大厦里不断有新的功能、或更合心的装修出现，疆域中的世界不断变得更加兴旺，而惊叹科技的“革命性”进步。其实他们只是站在不同的高度，对同一个事物的不同特征做了相应的描述。然后将自己的描述不是很恰当地一般化为对这个大厦或疆域整体的判断。
如果上面的比喻是恰当的话，当代科技发展的基本特征，就是以量的积累为主，质的跳变为辅。现在讲的原始创新，也不是当初那样在本质的意义上的开疆拓土去发现新大陆，而是在已经存在的领域里发生的局部性的质变。比如PC就是在计算机领域里的一个具有原创性全新的产品形态，它是计算机技术中，集成电路等不断积累发展而催生的本领域内的一朵新花。而不是某一个天才突发奇想的产物，也不是开拓出了一个完全独立的全新领域或方向。取代了传统胶卷相机的数码相机，也是数字技术不断发展导致的产品级原始创新。世界上第一台数码相机是柯达公司早在1975年发明的，与个人电脑同期出现。
（图十三 柯达在1975年发明的世界第一台一万像素的黑白数码相机）
该相机由柯达工程师史蒂夫·萨森设计。受当时的技术制约，该相机为黑白图像，只有一万像素，靠磁带存贮，一张照片存入磁带需要23秒；在1976年，柯达公司的布莱斯·拜尔发明了彩色滤镜，解决了相机彩色成像问题；在80年代末期，柯达率先突破了百万像素的数码相机技术。但它留恋于自己的胶卷业务，始终没有积极投入到这个新兴的产品中来。最终柯达在数码相机上与IBM在PC上的遭遇颇有些相似，柯达被自己发明的数码相机击垮了。当然它比IBM更为悲惨，于2012年1月19日申请破产保护。柯达胶卷帝国不是被一个突如其来的新技术颠覆的，是被数字技术通过30年的不断提升打败的，而且它自己还在其中做了开创性贡献。
我们或许有必要界定一下在技术产品或服务领域里，原始创新与改进式创新之间的边界，虽然任何界定都有可置疑的地方。因为社会领域里的事物，都具有一定程度上的模糊性。
一个技术产品或服务，如果其核心功能采用的技术原理，或其核心功能体现出来的主要表现形态是开创性的，我们就可以称之为原始创新。否则应该算作改进式创新。
以我们日常越来越离不开的手机为例。手机曾经有一个名称：Cellular Phone（蜂窝电话）。之所以有这个名字，是因为手机是依赖于蜂窝网络来实现通信的。这个概念是贝尔实验室在1970年前后提出的。
1972年底，摩托罗拉公司决定基于蜂窝通信网络研制个人使用的移动电话，就是我们今天所谓的“手机”。马丁·库珀（1928年12月26日---，发明家）带领的研发团队仅用了三个月就做出了第一个实验用原型机。1973年4月3日马丁·库珀用这部电话通过摩托罗拉的实验网络，在纽约曼哈顿街头打通了世界上第一个通过手机拨出的电话，接电话的是贝尔实验室的科学家尤尔·恩格尔。
（图十四 马丁·库珀打出了世界上第一个用手机拨通的电话）
随后贝尔实验室开发出第一代蜂窝移动通信系统（AMPS），于1983年在芝加哥与华盛顿投入商用，使用的是摩托罗拉马丁·库珀他们历时十年最终开发完成的第一代手机Dyna Tac 8000X。它重近一公斤，通话时间半小时，售价高达3995美元。
所以谈到手机，真正的产品级原始创新是摩托罗拉公司完成的。因为在此之前不存在这样功能形态的产品。当然，从更大的方面来看，它是马可尼开创的无线通信领域里的一朵新花，建立在无线通信技术不断发展积累之上的。后来的手机，都是在此基础上的持续改进完善，包括苹果手机，属于锦上添花的改进性创新而非原始创新。当然我们可以说苹果手机是手机发展史上的一场“革命”。但是这个“革命”并不等于产品级别的原始创新，更不是像当年马可尼完成的发现新大陆般开疆拓土的革命性原始创新。苹果主要的贡献是在手机的人机交互方面将手机推向了一个新的发展阶段，让手机更好地适应了移动互联网的发展。所以，我们不能把苹果手机及其经历作为技术产品级原始创新来解读，那样做会误导我们对于原始创新的理解。
今天被戴上“革命”桂冠的那些所谓的“黑科技”，如果能够如PC或者手机那样在一个领域内实现产品服务级的原始创新已经十分难能可贵了。它们在科技发展历史中的意义，远远无法与上个世纪中叶之前诞生的那些里程碑式的技术创新相提并论。我们不能因为它们创造了巨大的商业价值而夸大它们在科技发展上的意义，这是两个不同维度的评价。
这些年埃隆·马斯克做的风生水起，特别是SpaceX猎鹰火箭的回收技术被众人膜拜为很“黑”的“黑科技”。其实它只是传统运载火箭的一个局部有限改进。不仅运载火箭的回收与重复使用早就实现了，而且未来近地空间的往返运输，更有前途的方式是采用航空与火箭发动机多种推进方式组合、从地面滑跑起飞与返回的两级入轨重复使用的空天飞机。我国正在开展的“空天飞机”研制项目被称为“腾云工程”。这属于一种产品级的原始创新，因为航天飞机只采用了火箭发动机，也不能滑跑起飞。
（图十五 “腾云工程”空天飞机模型）
不过“空天飞机”也只能解决近地空间的低成本快速往返运输问题。星际空间的航行，除了在科幻小说中，人类至今还没有可行的快速有效方式。为了寻找突破点，美国国家航空航天局（NASA）在支持一些违背现有物理定律的“民科”研究（见“马赫推进器：进入星际空间？”一文，作者：萨拉·斯科尔斯，《科学美国人》中文版《环球科学》第38页至45页，2019年9月号）。如果那些将现有的科学理论与方法当成绝对真理的科学迷信者们得知这个情况，不知道他们将作何感想，他们是否会攻击美国国家航空航天局在搞“伪科学”？在真理与谬误之间，并没有一条绝对清晰的边界，因为我们已经掌握的真理都是相对真理。
可能恰恰是因为科技发展的态势不明朗，导致各种不同的说法不断被炮制出来。美国华盛顿特区经济趋势基金会总裁杰里米·里夫金在2011年出版了《第三次工业革命》一书（中文版《第三次工业革命》，【美】杰里米·里夫金著，中心出版社2012年6月），引来无数人的喝彩捧场。
可是仅仅过了四年，德国人（实际是瑞士籍）、世界经济论坛（也就是大名鼎鼎的“达沃斯论坛”）创始人兼执行主席克劳斯·施瓦布便抛出了“第四次工业革命”的说法（中文版《第四次工业革命：转型的力量》，【德】克劳斯·施瓦布著，中信出版社2016年6月）。这让美国人提出的“第三次工业革命”显得有点“谦虚”或“保守”了。“第四次工业革命”的说法借着“达沃斯论坛”的影响力迅速传遍全球，而杰里米·里夫金声称的“第三次工业革命”被克劳斯·施瓦布抛回了上个世纪四十年代。这种情况恰恰说明所为“第三次”或“第四次”“工业革命”，都不像第一次、第二次工业革命那样大家有高度共识，是个有点说不太清楚的问题。
由于当代科技发展“以量的积累为主，质的跳变为辅”的这个基本特征，不论是创新的旁观者还是创新者本人都应该对创新的产出有个合理客观的预期与评价，而不要被商业包装炒作误导。创新者应该有一个清醒的头脑，自觉地克服孤芳自赏的单打独斗冲动，在团队合作中实现与完善创新；摆脱依靠灵机一动去一鸣惊人的欲望，在持续积累的基础上实现突破性的质变。今天已经不是上个世纪初了，现代科技发现新大陆、单枪匹马建功立业、妙手偶得一步登天的时代已经过去了。
当然，未来是否还会出现如20世纪初前后科技大爆发的情景我们无法预测。上面的分析只是针对当下而言的。
也许已经有新大陆出现在我们的眼前，只是这个“新大陆”的特征与之前的发现迥然不同；我们出于传统科技“范式”的视角束缚对它视而不见，需要有人来尝试超越传统“范式”的全新解读以揭示它的真实面目。比如我们如果跳出杰里米·里夫金与克劳斯·施瓦布所采用的“工业革命”的范式来审视人类科技——的走向，我们是否会有一些非常不同的发现？（见“‘智能革命’对‘工业革命’的超越——宏观大潮，中观趋势与微观困境”一文中第一到第四节，微信公众号“慧影Cydow”2019年12月12日）
② 人类科技高端与低端之间的闭合循环
人类近现代科技发展到20世纪3、40年代的时候，形成了一个新的循环模式。如果说在那之前科技的发展更多的是个体行为的话，那么3、40年代在全球开启了由国家投入推动高端科技发展的模式。这些高端科技以军事国防及大规模复杂技术工程为主。然后这些技术会不断地扩散、流转到相对“低端”民用市场化的领域。这些科技在市场化领域里创造出大量社会物质财富，国家通过税收提取部分财富再投入到高端科技领域之中。
这是在现代国家体制下，在高端科技需要的投入体量不断扩大、产出时间不断加长的时代，“科技投入——财富创造——科技投入”有效的闭环系统。当年苏联由于没有彻底摆脱战争、准战争时期建立的以军事及重工业为主的科技发展模式，而没有形成这个完整的闭环，导致经济畸形。在我国军工与民用原来长期也是两套基本独立的体系，这些年国家在大力推动军民融合，就是要建立科技发展的良性闭合循环系统。而美国由于本土不曾直接发生外来入侵的大规模战争，得天独厚的发展条件让其建立起了非常有效的这种科技循环体系。后来由于金融资本势力的贪得无厌，将“低端”产业不断外迁以求金融资本利润最大化，进入新世纪后导致美国的这个循环无以为继。从奥巴马任总统开始美国政府在不断试图重建中低端制造业，但不幸的是有些历史过程可能是不可逆转的，除非付出极其高昂的代价。
这个循环产出的最典型的一个例子便是常常被提起的“阿波罗”登月工程。那是当年美国使尽了吃奶的力气完成的一个壮举。该计划始于1961年5月，至1972年12月第6次登月成功后结束，历时约11年。当时整个工程投入约255亿美元，相当于2018 年的约1530亿美元。在工程高峰时期，参加工程的有2万家企业、200多所大学和80多个科研机构，总人数超过30万人。这是人类历史上空前绝后的一个超级科技工程，对人类众多科技领域的发展产生了广泛而深远的影响。
据分析，“阿波罗”计划使美国经济增长率提高了2%，物价指数下降了2%。通过该计划取得的4000余项高科技专利、技术进步成果转向民用，它有力地带动和促进了极为广泛领域内一系列高新技术的快速发展。例如数据传输与通信、光学通信、高性能计算机、电子技术、自动控制、人工智能、遥科学、自动化加工、超高强度和耐高温材料、生物工程、医药与医学、深空测控、大推力运载火箭等等。这些成果的二次开发应用的效益，远远超过“阿波罗”计划本身所带来的直接经济、社会价值。为我们所熟悉的尿不湿、气垫运动鞋等这些极为普通的产品的技术都是来自“阿波罗”技术的民用化。除了具体的科技成果，“阿波罗”工程在管理与创新等方面，也给社会留下了丰富的遗产（详见《NASA创新之道---寻找突破式创新》，【美】罗德·派尔著，清华大学出版社2016年7月）。
自阿波罗工程后，半个世纪过去了人类还没有再次踏上月球。它使用的土星五号重型运载火箭，迄今为止依然是人类拥有的最强大的运载火箭。按起飞重量算，它是中国目前最大的运载火箭长征五号的3.4倍；按高度算，它比长征五号高出一倍。几个航天大国正在发展的重型火箭，包括我国计划于2030年首飞的重型运载火箭长征九号，运载能力也只是达到土星五号的级别，而没有实质性超出。
（图十六 高110.6米，起飞重量3000吨的土星五号运载火箭）
另外一个典型例子是在移动通信领域。CDMA技术采用码分多址实现扩频通信，它的好处是抗干扰及保密性强，所以在上个世纪4、50年代便开始用于军事领域。但是它原来只能用在非移动通信的场合，无法应对移动场景。当今在移动通信领域里的最牛霸主之一高通公司，在上个世纪80年代后期开始研究将CDMA用于移动蜂窝通信。那时很多业界专家对于CDMA用于移动蜂窝系统并不看好，认为CDMA技术过于复杂无法商用。甚至斯坦福大学的电气工程教授和卫星通信计划小组的主管Bruce B. Lusignan认为CDMA技术实际上是一场骗局。“基本的问题在于，这种技术根本没有足以如同其它技术中应对信道衰减的保护措施.”Lusignan说：他的实验室已经研究了20年关于扩展频谱的其它潜在的技术，“这就使得CDMA技术完全不足以达到他们所宣称的那样的容量级别。”（“Down to the Wireless - Stakes High as RivalsRace to Provide Next Generation of Cellular Gear”，By Chris Kraul，1996年5月20日，LA Times网站）
在创新探索的征途上，有根有据的反对者从来都不会缺席，但是这不会动摇创新者坚定前行的意志。高通公司成功地解决了CDMA应用在移动通信过程中的包括功率实时控制等一系列技术难题，而发展出基于CDMA的移动蜂窝通信技术。它在系统容量、功耗辐射、通话质量、频谱利用等多方面性能显著优于当时第二代移动通信中采用的TDMA技术。高通公司在此基础上完全依靠自己的力量成功开发出第二代基于CDMA的移动通信演示系统，包括芯片、手机与基站。系统在1989年11月3日做了商用演示，成功地向业界展示出了CDMA的优越性。由此开始才有合作伙伴逐步加入进来，高通公司渐渐摆脱了完全靠自己孤独地打拼的局面。1993年7月美国电信行业协会（TIA）发布CMDA数字蜂窝通信标准IS-95。1995年12月第一个商用CMDA移动通信网络在香港开通；1996年3月，Bell Atlantic Mobile开通了美国第一个CDMA网络，同年4月韩国也开通CMDA服务。由此高通公司奠定了自己在移动通信领域里难以撼动的地位。在有更多的合作伙伴加入到CDMA的阵营后，高通便把自己的手机与基站业务全部卖掉，精力集中在了芯片业务上。
高通公司在一开始自己独自从头做到尾，是开创性工作在得不到认可与支持的初期一种不得已而为之的无奈。不这样扛就很难获得突破。我国著名科学家王大珩（1915年2月26日---2011年7月21日，应用光学科学家）曾经提出的“一竿子捅到底”的科研做法，也是针对创新遇到的这种困境提出来的。
人类当代科技的这种高端---低端闭合循环的发展模式，对于技术产品创新的重要启示是：高端科技低端化应用，是大众化技术产品创新的一个重要而有效的途径。要做技术性产品与服务的创新，我们就不能只关心那些快餐式的低端技术，不能因为自己可以做出一个手机APP，就沾沾自喜、以为就有了“互联网思维”很高大上了。商业炒作在这方面对我们造成了很大的干扰与误导。多关注高端科技与产业的发展，不仅可能会为自己的创新找到有力的核心技术支撑，而且可能会从中得到很多理念与方法上的有益启发，有助于我们更加有效地从事创新工作。
在产品创新中，阻碍我们采用高新技术的一个潜意识因素可能是“成本”。在依靠模仿的竞争中，成本常常是最优先的考虑因素。但是做创新却不是这样。越是开创性的产品，成本的因素越居于次要地位；而且高新技术的成本大都会随着应用规模的扩大而不断下降。不考虑具体情况，让成本优先成为本能的反应，会严重地妨碍开拓性创新探索。这也是长期的追赶模仿给我们带来的沉重的遗产之一。
③ 从单品级创新到系统级创新
当进入20世纪70年代后，由于科技的发展主要是在已有的疆域中展开的，开发新大陆初期“小发明、小创造”或者一个单一产品都可以改变历史的机会已经越来越少了。随着领域开发的成熟，重大意义的创新正在越来越体现为系统级创新。
这个特征最突出地表现在了人类科技的制高点军事科技领域。
曾几何时，一件独有的先进武器便可以建立起军事对抗的优势。1969年，苏联历经十年研制成功的战斗机米格-25开始服役。它的出现在西方引起了巨大的恐慌。这是一个所谓的“双三”战斗机：飞行最大速度超过3倍音速，飞行最大高度近3万米。而西方当时只有美国的SR-71能够达到这个指标，而SR-71是侦察机，不是进攻性武器。米格-25在1971年秋于中东上空表演了它的绝技。当时以色列最先进的F-4战斗机在空中发现了一架米格25后，飞行员发射了红外线制导的AIM-9响尾蛇导弹对其进行后向攻击。随即出现在这位以色列飞行员面前的是令他终生难忘的景象——这架米格25打开了发动机的加力燃烧，驾着火光绝尘而去——响尾蛇导弹根本就追不上它。其实米格-25的威力并没有西方想象的那样夸张，但是它曾经引起的恐慌是那个时代在军事技术领域里一招即可制敌态势的典型反映。
（图十七 挂弹巡逻的米格-25战机）
这种靠一件杀手锏就能威慑对方的日子，在新世纪到来的前后彻底结束了。今天稍有实力的国家之间在军事领域的对抗，都已经演变为系统级军事力量体系的较量了。像歼-20这样的第五代战机，不仅需要预警机的帮助，而且还要有多种卫星在太空支援它的行动。这些年大出风头的无人机也只有在卫星等多种侦察制导手段的实时支持下，才能发挥出它的威力，更不要说犹抱琵琶半遮面的高超音速导弹了。而这些武器系统又组合在一起构成一个国家海、陆、空、天完整的军事攻防体系。
其实，这种从单件产品向系统的演变在上个世纪七十年代中后期就开始了，当时的科技强国日本在这次转变中出现了重大问题。80年代中期，我读研究生时的导师那时去日本短期访问回来告诉我们，他看到东京街头的霓虹灯大幅广告上写着：我们已经做了IBM做不到的事情。这还真不是日本人在吹牛。进入上个世纪80年代后，日本在现代科技的许多领域里已经与美国并驾齐驱甚至有所超出了。在我所学习的数字信号处理领域，80年代日本的数字信号处理器（DSP）的性能就一度要超过美国。1980年，日本NEC公司推出了世界首款内置乘法器的DSP——μPD7720；如今数字信号处理器领域的霸主美国德州仪器公司著名的TMS320系列第一款产品在1982年推出；随后1983年日本富士通公司推出了世界首款指令与数据内部总线分开的MB7864，性能超过同期其它所有公司的产品。那时日本在众多的科技领域内做出了“世界首创/世界首款”类型的工作。
但是随后日本遭到美国全方位打压，遇到重大挫折。这里面除开外部政治等因素之外，我个人觉得一个重要的原因就是日本人缺少系统思维，对跨越式系统性创新把控能力不足。日本科技在80年代遭遇的两个重大失败，都发生在系统级创新领域。
第一个是“第五代计算机”计划。东京大学计算机中心主任的元岡達（1929—1985，计算机科学家，东京大学任职）受日本通产省委托，在1981年完成了《知识信息处理系统的挑战：第五代计算机系统初步报告》。1981年10月，日本通产省启动人工智能的第五代计算机计划。政府与企业总计投入约八亿多美元支持该项目。这个项目在全球引起轩然大波，导致欧美多国纷纷开始新一轮在人工智能领域的投入，当时中国也有所行动。有人耸人听闻地讲：哪个国家首先造出第五代计算机，它就会在第五代算计的“加持”下提速狂奔绝尘而去，它国只能望尘莫及。
日本第五代计算机计划的目标不是在已有的原理架构上造一台性能更好的通用数字计算机，就像今天的“天河”那些“超级计算机”那样。他们是要打破传统计算机冯·诺依曼体系架构，基于“原教旨”人工智能的推理方法，采用并行计算结构，造出一台能够与人对话、翻译语言、解释图像、并且能够像人一样进行推理思考的机器。这台机器的学术名称叫做“并行推理机”（PIM：Parallel Inference Machine）。日本通产省组织富士通、NEC、日立、东芝、松下、夏普等8个著名企业配合渕一博所长（1936—2006，计算机科学家，东京大学任职）所领导的日本“新一代计算机技术研究所”（ICOT）共同开发第五代计算机，可谓倾全国之力。他们当时乐观地认为，在50年代以来人工智能领域的各种进展的基础上，奋斗十年就能够达到他们制定的目标。1992年，因最终没能突破关键性的技术难题，如没有实现对冯·诺依曼架构的真正突破，无法实现自然语言人机对话、程序自动生成等目标，日本第五代计算机计划最后没有能够达到预期。这可以说是“原教旨”人工智能方法的最后绝唱（《智能化未来---“暴力计算”开创的奇迹》第八章第二节，谢耘著，机械工业出版社2017年）。
（图十八 日本“第五代计算机”的主机(PIM：Parallel Inference Machine) )
这是一个全新的复杂系统级创新，日本高估了自己，误判了未来。在创新的第一个“未知”（参见【连载二】创新的真相之“‘未知’是创新对人最大的挑战”）的判断上出现了致命的错误，追逐的是海市蜃楼——日本当年设定的目标到今天也还遥不可及（详见“人工智能‘修炼成精’还是遥遥无期的梦想”一文，微信公众号“慧影Cydow”，2019年5月9日）。
日本在80年代遭遇的第二个重大挫败是高清电视系统。日本当时已经是视频技术的最强国，也是芯片技术的最强国。到90年代初松下的“画王”、东芝的“火箭炮”电视机采用了一系列复杂的数字信号处理技术，对传统模拟电视信号做补偿增强处理，显示的图像质量已经达到了传统模拟信号电视的极限。所以日本拿下高清电视国际标准一统天下似乎如囊中取物一般。
日本的高清电视研发与标准制定就是在他们熟悉与擅长的传统模拟电视信号技术基础上展开的。这个努力的开端可以追溯到1964年。那年日本举办了东京奥运会，新干线高铁正式开通。当时日本NHK广播技术研究所提出了一个计划，目标是实现“更有临场感的电视”的实用化，名称叫做“高品位电视”。这就是日本研制高清电视的开端。日本的高清电视计划也是由政府推动，日本主要的相关企业，如松下、三洋、NEC、东芝、索尼、佳能、日立、夏普、富士通等等均参与其中。高清电视计划的投入规模远超“第五代计算机”计划。基于模拟电视信号的高清电视传输系统被取名代号为“MUSE”，1983年开始研制。
直到1990年前后，日本的“MUSE”系统是世界上唯一基本可以实用化的高清电视系统，于1990年底前后开始通过卫星播放每天八个小时的高清电视节目。但是这一次日本看对了未来，却栽在了创新的第二个“未知”上（参见【连载二】创新的真相之“‘未知’是创新对人最大的挑战”）。他们完全走错了路。
用模拟信号在复杂环境下保证高质量地传送高清晰度电视视频，有着一些先天无法克服的技术原理性困难，比如应对多路径传输问题。欧洲当时与日本一样，也是走模拟视频技术的路线，开发计划起步于1986年。虽然当时集成电路技术还无法支撑低成本的消费级数字高清视频信号处理，但是与模拟视频技术相比，数字视频技术在带宽利用率、抗干扰等方面有着天生的原理上的优势，而且与计算机系统完全兼容。作为这个领域的后来者，美国联邦通信委员会（FCC）在1993年确定了数字视频技术作为高清晰度电视的基本技术方案，随后这成为了国际高清电视的基本技术路线，模拟视频技术黯然退出竞争舞台。虽然美国的决定里面有很大的利益考虑，但是从技术发展的角度看，日本确实再次失算。所以即使没有来自美国方面的打击，日本的高清电视也是在走一条短命的路。
日本这一次失败比第五代计算机还要惨痛，对日本走创新之路的决心打击更大。最终，日本在高清电视上持续20多年高达15亿美元的投入大部分化为乌有。日本高清电视计划的相关情况参见“MUSEからデジタル・ハイビジョンへ，開発人口の差で劇的な逆転”一文，作者田中正晴，2009年5月29日，https://xtech.nikkei.com及“The Race for HDTV”一文，1991年12月15日，Newsweek网站。
日本自二战后逐步以“工匠精神”建立起了强大的工业及与之相配的科技体系。这个体系的基础是西方在20世纪前半叶以产品为核心建立起来的。日本是在继承的基础上做了进一步的发展。工匠精神长于在现有的产品、系统与技术框架内不断做局部细节的改进完善，就像松下与东芝可以将传统的电视机做到极致那样；但是如果需要放开视野另起炉灶，或处理庞大复杂的系统性问题时，它就力有不逮了。工匠精神长于细节技巧、局部优化、渐进完善，而不是高瞻远瞩、整体筹划、跨越发展。
所以，当20世纪70年代人类科技开始进入到以大型复杂系统级的创新为发展龙头的时候，日本缺乏系统性思考能力的短腿就暴露出来了。它在产品级改进性创新方面积累的丰富经验与取得的巨大优势，无法有效地转化为跨越式系统级创新的能力与源泉。世界科技在转弯的时候，美国利用军事占领者的地位，借助政治手段在高科技领域、特别是集成电路制造业展开了对日本致命的绞杀，再加上它自己的局限，造成了它既没有能够把握住未来方向，而且还失去了已有。今天，在电子信息领域，日本已经从整机供应商沦落为部件提供商了。整机产品基本都打上了“中国制造”的印记。不进则退可能是事物发展的一个基本规律。
对于日本经历的这段历史，人们往往过分注重日本遭受美国打压的一面，而忽视对日本自身局限的分析。在日本的成功与失败中，它自身拥有的优势与存在的局限对中国实现在科技领域里的跨越可能有一些独特的借鉴意义。
今天，对社会生活产生直接重大影响的，几乎都是系统级的创新。网络购物、社交平台、移动互联网、移动支付，以及正在出现的将对社会产生极为重大影响的汽车自动驾驶。自动驾驶汽车并不是一个独立单一产品，而是一个大系统，涉及到与汽车相关的方方面面的改变；苹果手机作为一个产品之所以能够掀起波澜，本质上并不应该归于它的所谓“用户体验”这种局限于产品局部特征的解释，而是应该将其作为移动互联网这个大系统的终端来看待。它的成功核心在于其设计有助于更好地释放移动互联网的潜能。
区块链也是一个典型的例子。金融行业在2000年前后就开始使用大数据与人工智能技术来支撑业务分析、风险控制等工作了。那个时候人工智能还没有“复活”，所以这些应用被称之为“商业智能”（BI）。当区块链出现后，它对金融行业的震撼，远远超过了大数据与人工智能技术的影响。原因就在于区块链是一种系统级创新，而大数据、人工智能仅仅是解决具体问题的工具。它们根本不是一个层面的技术，影响力有本质差异。详见（“‘区块链’启示：用系统级创新去开疆拓土”一文，微信公众号“慧影Cydow”，2018年4月2日）。
区块链的创始人叫“中本聪”，是一个日本名。如果他果真是日本人的话，那他实在是日本人中掌握了复杂系统设计精髓的一个十足的另类。
美国对华为的5G进行气急败坏、不择手段、不顾颜面的全球封堵，很重要的就是因为这是一个系统性技术，不是一个产品级技术。美国从心理到利益都无法接受这样的系统级制高点被非欧洲裔国家占据。
放在这个大背景下看，当前的人工智能技术有着致命的不足。它不是构建系统的技术，而只是解决一些具体问题的实验性工具方法，具有很强的“工匠技艺”特征（详见“‘深度学习’与工匠技艺”一文，微信公众号“慧影Cydow”，2018年3月23日）。所以，人工智能技术只能作为底层的工具，融入到不同的应用系统中去发挥作用。现在谈造出一个与人相匹敌的完整智能系统还为时太早（详见“人工智能‘修炼成精’还是遥遥无期的梦想”一文，微信公众号“慧影Cydow”，2019年5月9日）。
如此强调系统，我们当然不是在说产品级创新及工匠精神已经失去了价值。系统是建立在部分的基础之上，由众多产品组成，不是孤悬于虚空之中；而且我们当然需要工匠精神，需要杀手级应用来解决“痛点问题”，需要好的工业设计让产品更加宜人。只是仅有这些已经不够了。它们不再是科技与产业发展的核心推动力。在已经深耕细作了一个多世纪的疆域里，每一个新的有重大影响的发展，通常都意味着复杂性的大幅增加，而不是来源于灵机一动的“小发明、小创造”。而复杂性增加的最主要形式，便是系统级整合与系统级创新。系统级的创新已经是现代科技发展的核心推动力，它塑造着现代科技发展的基本模式。
从“工匠”到“系统”工作难度有数量级的增加，这也是人类科技创新减速的一个重要原因。在航空喷气发动机领域，搞出高性能的材料、高级加工工艺固然很困难，但是设计与制造一台优秀的航空发动机，其难度远非工匠技艺可比。因为与材料和工艺相比，现代航空发动机是一个非常复杂的系统，需要在各种大跨度复杂极端条件下稳定可靠地工作，研制跨度要以十年尺度计算。研制出高性能航空发动机没有“大国工匠”肯定不行，但是仅有“大国工匠”也是不可能完成这样的任务。
钱学森在晚年下了很大的功夫试图建立系统科学，以期提供一个科学的工具方法帮助人类更好地掌握系统性分析与思考的能力，但是未能取得实质性进展。如何有效地培养系统性思维分析能力，在很大程度上依然是一个悬而未决的问题。
在根本上，系统性分析与思考的能力是违背人的自然天性的，完全需要后天的培养与努力，而且需要比较长的时间训练、投入很多的心血。仔细观察我们会发现，很聪明的人往往是偏向于工匠特质，而不是系统性思考。原因就在于做工匠性质的工作比做系统性思考更接近人的自然天性。
这里讲的“系统”，不是现在业界流行的“生态”。“生态”更多的是产业或商业的概念，这里的“系统”还是一个技术属性的概念。
谈到系统，也许大家觉得太大、太复杂了，一般人不会有机会做系统级的创新。我们可以从两个方面来看这个问题。
首先，系统级的创新并不一定一开始就必须要做一个高度复杂的大系统。它也可以从局部、从小规模开始做起，然后逐步演化。互联网这个大系统的初期，也就是有限的几台计算机的互联而已。今天它已经发展成为一个难以想象的复杂系统了。互联网社交在初期也是初创小公司做的，今天已经成为巨型复杂系统了。
其次，也许我们做的创新依然只是产品级工匠型的创新，但是我们需要清楚这个产品是属于什么样的系统中的一部分，未来系统级的发展变化会对我们做的产品创新造成什么样的影响。诺基亚手机业务就是没有重视这个问题、没有跟上移动通信系统宽带的发展趋势而败给了苹果。
更重要的是，我们需要理解系统级的创新是在如何主导与塑造当今科技与社会发展的，从而为自己的发展找到恰当的定位。哪怕我们的定位就是在产品或系统上做写局部的“小发明、小创造”，也要看清大势想好了在哪个领域里做以及做什么，否则一个系统级的变化就会让我们多年的投入变得一钱不值。
当年在移动通信网络的功能还十分有限、手机也属于高端消费品的时候，有人努力地去充分挖掘功能简单价格低廉的单向广播式寻呼机的潜力。连摩托罗拉这样的大公司都开发了“大屏幕”带有简单信息管理功能的“宝典”828高端寻呼机，在2000年推向市场，很多人看到后很兴奋；还有人走的更远，在寻呼机系统上面开发数据双向传输业务，开发出所谓的双向寻呼机。我1998年主持掌上电脑产品开发时，就有美国创业公司来向我推销这种系统但被我拒绝。在这些产品还没有真正打开市场的时候，手机网络的性能就有了大幅提升而出现短信业务，只有简单数据通信功能的寻呼机已经没有再改进的价值与发展空间了，很快退出了市场。
我当时供职的公司因为代理摩托罗拉“宝典”828发生大量库存积压而遭受严重损失。这就是没有抬头看明白系统级发展对产业的影响而低头陶醉在局部的“小发明、小创造”中的不幸结果。
（图十九 摩托罗拉“宝典”828高端寻呼机（左）与普通寻呼机）
当然在今天，“小发明、小创造”依旧有其不可或缺的宝贵价值，只要用对地方，只要用智慧去驾驭而不被“小发明、小创造”局限了自己的眼界。系统的发展完善也需要无数局部的持续改进优化。
④ 技术门槛是用时间垒起的
现代科技已被开发的领域，基本都经过了几十年的精耕细作。后来者想进入，就面临如何跨越已经形成的高门槛的问题。当然并不是所有的成熟领域都有高门槛。
高门槛的形成需要三个基本的条件。首先它必须是一个有长期存在价值的领域。如寻呼机那样的产品，寿命短暂也就不可能形成什么高门槛；其次，这个领域有持续不断发展完善的需求，而不是需求很快就可以见底。比如座椅板凳锅碗瓢盆这些产品，再改进余地也十分有限，不会建立起高不可攀的门槛来。就像前些年日本以其工匠精神把电饭煲做出了新花样，让中国人趋之若鹜。但是这种优势因无法形成门槛，很快就消失了；最后，如果满足上面两个条件，就需要有企业长期持续努力耕耘，才会在这样的领域里建立起越来越高的门槛，让后来者望而生畏。这种门槛会一直存在到颠覆性技术创新的出现。颠覆性技术会给产业重新洗牌，大家基本在同一个起跑线上开始新一轮竞争，重新用时间去垒起新的门槛。
集成电路芯片与航空喷气发动机是两个这样典型的高门槛领域。集成电路是现代信息技术产业的唯一基石，而航空喷气发动机则被称为现代制造业皇冠上的明珠。
前面介绍过，集成电路技术是在1958年由仙童公司与德州仪器公司发明的。在上个世纪80年代能够做高端集成电路芯片的企业全球有十几家，包括仙童，德州仪器，IBM，摩托罗拉，AMD，日立，富士通，NEC，三菱，西门子，飞利浦等等。在1980年前后，英特尔还是一家小公司。因为人们对芯片性能的需求几乎没有止境，随着技术的不断发展，开发最新工艺生产线的门槛越来越高。经过几十年技术不断地更新换代，产业不断地洗牌，今天顶级集成电路制造企业只剩下三家了：英特尔、三星与台积电。
三星是这个领域的后起之秀，我们来简单地看一下它崛起的历程。
三星在1938年成立的时候是一个小食品出口商。在政府的号召推动下，三星电子在1969年1月13日成立，那时主要通过合资等方式引进日本电子技术。从一开始，三星的战略就是要在消费电子产品领域发展全面的纵向配套能力。所以已进入电子领域它就立足于建立从生产电子管/晶体管到生产如电视机等整机的能力。在70年代中期，三星的创始人李秉哲认为三星要想成为国际领先的电子产品企业，就必须具备集成电路制造的能力。那时这个领域的门槛已经建立起来，不过还没有现在这样高。在管理层犹豫不决的情况下，李秉哲、李健熙父子个人出资进入这个领域，成为Hankook半导体公司股东。1977年Hankook半导体公司全部并入三星成为三星半导体，李健熙亲自推动这个业务的发展。通过不断地在与其它企业合作学习引进技术的基础上持续改进创新，经过了十五年的高强度投入与不懈奋斗，在1992年三星半导体在世界上率先推出64M DRAM芯片，在存储芯片领域走在了世界的最前列。90年代是三星半导体在国际上激烈搏杀的时期。它的各类芯片产品不仅供给三星相关企业使用，而且靠着DRAM带来的丰厚利润，在全球赔钱推销几乎其它所有的芯片产品。从那以后，很多企业不断退出行业的前列（这里有美国对日本集成电路产业进行绞杀的因素），三星半导体一直保持处于集成电路领域世界第一阵营的地位，成为当今集成电路制造三巨头之一。
目前这个产业的技术门槛高到了“走火入魔”的程度，使尽了各种“奇技淫巧”，就是为了让集成电路的最小线宽不断逼近原子尺寸。今天一个毫米见方的芯片上，需要使用50多种化学元素，占自然界存在的化学元素的一半；整个制造过程包含了1000多道工序，要在生产线上连续运转几个星期才能完成。当下在全球范围内，可能只有中国大陆在竭尽全力不计代价地试图挤入这个产业的第一阵营。
航空涡轮发喷气动机是由英国人弗莱克·惠特尔和德国人汉斯·冯·奥海因分别在1937年与1938年发明的。它在二战后逐步成熟，推动航空工业进入到了“喷气时代”。近一个世纪发展下来，因为人们不断地对航空喷气发动机提出更高的性能要求，比如更苛刻的使用条件、更低的油耗、更低的噪声、更低的污染排放、更长的使用、更高的寿命、更高的可靠性等等，它的技术门槛持续攀升。今天在全球能够制造高端航空发动机的企业也已经寥寥无几。
我国在航空喷气发动机方面，早就有过一些领先或独创的技术。早在上个世纪60年代中期，在我国金属冶金学家荣科（1914年1月19日—1995年10月4日，金属冶金学家）推动指导下，著名金属材料科学家师昌绪（1918年11月15日—2014年11月10日，金属材料科学家）带领团队，研制航空喷气发动机的铸造高温合金空心气冷涡轮叶片，从实验室到试车、试飞，直至在工厂批量生产，仅用了一年多的时间。中国是世界上第二个掌握这种关键技术的国家，比美国晚了5年。80年代初，英国罗-罗（ROLLS-ROYCE）公司的航空喷气发动机总设计师胡克来中国访问时，看到我国独立创新研制的铸造空心涡轮叶片，不无感慨地说：“单凭看到这一实际成就，就没有白来中国一趟。”这个世界顶级航空喷气发动机企业是在1977年才由锻压工艺改为铸造工艺开始用其制造RB211-524航空喷气发动机涡轮叶片。
在1981年，我国航空动力学专家高歌受沙漠里存在的沙丘启发，发明了沙丘驻涡火焰稳定器，用于军用航空喷气发动机加力燃烧室的火焰稳定。在同样流场阻塞比的条件下，它与传统的V形槽火焰稳定器相比，阻力下降75%~80%，涡流内燃烧的贫油熄火极限扩展了4~5倍，点火风速提高了将近1倍。钱学森高度评价这一成果，认为它是一项“为中国人争气的、很有价值的重要发明，是一个很大的技术突破，是在航空发动机领域里的重大建树。”
但是这些个别局部的创新，并不足以让我们设计制造出一流的航空喷气发动机。
（图二十 先进大推力民用涡轮风扇发动机空气动力学部分的示意）
现代高端涡轮风扇航空发动机不仅需要高端材料与制造工艺，更需要长年的经验积累。因为它涉及的是复杂的三维非线性流体力学问题，没有可解析的数学方程来完整描述这个过程。从低压气压机（风扇）与高压气压机，到发动机的动力来源燃烧室，再到高压涡轮与低压涡轮，它们之间要在不同的发动机进气密度、压力、速度、温度等大跨度复杂使用条件下，能够稳定可靠地工作在不同的推力状态，同时满足油耗、排放、寿命、可靠性等其它多方面的要求。这一切当然需要高性能的材料与加工工艺，但是仅有这些是远远不够的。它需要在航空发动机设计与制造的各个方面、各个环节上成年累月的点滴积累，没有办法仅靠几个天才科学家突破个别局部关键技术就万事大吉了。
所以就是把一台先进航空喷气发动机摆在你的面前，你要把它完整地复制出来，达到同样的性能，也是一个比登天还难的事情。否则以中国异乎寻常的模仿能力，早就解决航空工业“心脏病”的问题了。
我国先进大推力军用涡轮风扇发动机涡扇十“太行”从1987年正式立项开始研制，在借鉴国外成熟产品的情况下依然历经坎坷。2005年设计定型装备后，又花了10年左右的时间解决在各种实际使用条件下的可靠性与稳定性问题。到可以稳定批量装备时，已经过去了近三十年的时间。经过漫长的努力，中国终于在这个领域里接近了世界先进水平。当年美国F-15A战机使用的同级别的军用涡轮风扇发动机F100-PW-100，在装备后遇到严重的稳定性与可靠性问题，也是花了11年的时间才解决。由此可见这个产业的技术门槛之高。
（图二十一 我国大推力军用涡轮风扇发动机涡扇-10“太行”）
上面的两个例子形象地向我们展示了，随着人类科技只能在有限的疆域内不断地主要以积累的方式发展，关键核心领域的技术门槛随着时间的推移而持续提高，这让后来者的追赶变得越来越困难。所以从上个世纪90年代开始，国际上几乎没有再上演后来者成功崛起的故事，中国大陆继“亚洲四小龙”之后几乎成了唯一的绝唱。印度努力了几十年，其成就也十分有限。还有更多曾经跳起来后来又落下去的国家。
时间对所有人都是公平的，在没有颠覆性机会出现时，用时间垒起的门槛，超越它也是要以足够的时间为代价。靠灵机一动的妙手偶得，只能赢得一时的优势，转瞬即逝。
现在许多人把技术门槛与专利、标准等同起来，这是一种过于简单化的演绎。
专利不等于技术门槛，技术门槛也不是都会体现为专利。至于行业标准，它的制定本身的出发点是为了打破割据，形成开放统一的技术、产品或服务要求，与建立门槛没有必然的关系。技术的先进性也不是制定标准的唯一决定因素。
技术门槛的提升是由技术持续创新推动的，不是仅靠一两个好主意带来的。专利只是从商业角度保护已有的技术创新成果的手段之一。企业申请专利、参与标准制定更多的是一种技术性商业行为。如果一个研发创新团队把很多的注意力放在专利申请上，势必影响研发团队的创新能力，因为两者的价值导向是不同的，一个是守成一个是开拓。
对于专利，欧盟与美国的看法是有差异的。美国对专利侵权管理十分严格，这在美国催生出一些“专利流氓”企业，他们不停地构想各种点子去申请专利，然后用这些他们也不知道有什么价值的专利去市场上“碰瓷”而获利；欧盟则对专利侵权管理相对宽松，有欧盟朋友认为现代专利制度对技术创新已经在起一些负面作用。
⑤ 创新不都是高投入的拼杀
面对当前众多领域已经形成高技术门槛的这个局面，很多人在感慨从事创新需要的投入太高，认为自己没有条件去从事创新性工作。毫无疑问，要在强手如林的行业中去正面碰撞，想在集成电路、航空喷气发动机等这样高端的高技术门槛领域有大的作为，必然需要很高的投入，非一般人或企业能为。但是世间的路总不是只有一条。并非所有有重大意义、重大前景的创新，都需要天量的投入。
如果我们决心要做能够建立起高技术门槛的业务，在科技产业发展中扮演并非无足轻重的角色，除了像三星与华为那样集中重兵去强攻已有的高端领域外，还有一个“低投入、高智慧”的选择就是另辟蹊径。那么蹊径在哪里？
纵观近现代科技发展的历史，许多有重大影响的、在新的方向上的开拓性创新，在开始的时候并不需要令人生畏的投入，虽然后来它们垒起了越来越高的门槛。
我们长期被困在了一个有限的科技疆域之中，而且在这个疆域中我们已经耕耘了一个世纪。很多人在不停地抱怨“同质化”，抱怨生存空间被产业霸主们不断挤压，每一个潮流中都人满为患、尸横遍野。如果我们认真去分析，上面这些看法与情况恰恰是因为缺少创新的意识与能力，只局限在已有的现实存在或只是跟潮流去僵化、静止、片面地看问题所致。如果我们能够放开视野，保持不断探索未知的精神，就会发现在已有的疆域中，还有很多未被开发的方向。在这些未被开发的方向上，未来会长出参天大树甚至成片森林。由于尚未被开发，还没有技术门槛被垒起，所以大家处于同一个起点。此时如果进入，并不需要望而生畏的资源投入。需要的是开创的眼光、精神、能力与足够的耐心。在这样的方向上肯去持续耕耘，就可能成长为新一代巨擘，建立起不断提升的价值与门槛。
今天的这些在现有疆域中新方向的创新与20世纪前半叶跑马圈地式的开疆拓土既有相同的地方，也有不同的特点。
两者相同的地方是，一个新的方向在开始的时候常常都并不需要那样高不可攀的投入。不论是前面讲的集成电路、航空喷气发动机，还是其它那些已经形成高门槛的新技术领域如计算机操作系统、社交网络等都是这样。它们通过多年垒起的今天的高门槛不代表当初起始的时候的入门费很高；两者不同的特点是，今天新方向的开拓，更加依赖已有的产业丰厚积累，而不是像当初那样几乎赤手空拳地去开垦处女地。
前面介绍过，DOS操作系统是比尔·盖茨当年时花了几万美元从其它公司那里买来的，由对方一个技术人员只花了几个月的时间开发完成。那时PC操作系统对于有良好技术积累的企业来说几乎谈不上有什么门槛。但是随着PC从小长大，微软Windows操作系统今天已经是一个很高门槛的系统级技术产品了。这是一个典型的在一个新的方向上，开始投入不高，随后逐步垒起高门槛的过程。
再比如社交网络。它就是充分利用了领域内几十年的技术与产业的积累发展成果，在起步期用不算高的投入开创了一个新的应用方向，随后逐步垒起了门槛。著名的Facebook最开始的雏形是运行在马克·扎克伯格自己的笔记本电脑上的一个网站。一年后的2004年，马克·扎克伯格注册了Facebook的域名，租用了一台服务器来支撑Facebook早期系统的运行。就这样它一步步发展成为了一个国际互联网巨头。
看乔布斯的历史我们就会发现，他是一个极其善于利用已有成果来做具有颠覆特质创新的人。苹果Ipad的研制，不仅仅借用了电子信息领域的众多的已有的成果，而且在机械加工上抛弃了传统的生产工艺，使用了高端数控机床来加工其外壳，创造了空前的产品质感。苹果手机也采用了同样的做法。
要把握住开拓新方向的机会，关键在于我们是否有眼光能够在它刚露端倪的时候就能看到它的远大前景，甚至我们自己去构想创立一个有远大前景的方向。所以这是一个高度考验智慧的选择。当然在这条路上的成功者并不都是在开始时就看清了未来。
是否能够把握这样的开创性机会，也是世界上的后来国家，由跟随追赶到实现超越引领的关键所在。没有开拓新方向的能力，一个国家就永远成为不了一流的引领者，而且随时有再次掉队的危险。
我的工作主要在信息技术产业领域，对于与这个领域未来相关的有前景的方向有一些粗浅的看法，写在（“‘智能革命’对‘工业革命’的超越——宏观大潮、中观趋势与微观困境”一文中的第五节中供大家参考，微信订阅号“慧影Cydow”，2019年12月12日），不在这里再重复讨论。我主导研发的慧影个人智能信息管理与应用系统，就是在其中一个方向上的系统级原始创新，是基于现在、面向未来的一个基础性有重大意义的系统（见“慧影，是一个系统级整体性的原始创新”，微信公众号“慧影Cydow”，2020年3月16日）。
至于其它领域未来的发展趋势，因为我没有深入研究与实践，所以不敢妄言。
除了上面讲的新方向的开拓之外，不需要很高投入就可以实现的改进性创新同样在各个领域内大量持续存在。在已经建立起高门槛的领域内，会有大量的做配角的机会，改进性“小发明、小创造”在这里依然大有可为；而且还有很多不这么高端的领域，不存在高不可攀的门槛，有大量的创新的机会。当然这些创新产生的价值与影响就可能没有开拓一个新方向的创新那么大。但是如果你有远大目标，持之以恒地做下去，就可能会创造出杰出的成就——由配角而成为主角，由边缘进入主流、前沿。
Salomon公司在1947年起家时仅仅是一个金属加工的家庭作坊，生产木锯及滑雪板的金属边等简单的产品。50年代初，Georges Salomon遇到了一个巴黎人，此人发明了一种新的滑雪靴固定装置，但是无人理睬。Georges Salomon先生独具慧眼买下了这个技术，由此进入到滑雪靴固定装置的市场。随后的岁月，就是在滑雪靴固定装置、滑雪靴（70年代进入）、及滑雪板（80年代进入）这些产品上持续的改进性创新的漫长历程。50年后，依靠这些投入规模有限而持续不断的改进性创新，它没有垒起高不可攀的技术门槛，但是成为了户外运动这个成熟领域内的顶级企业。Salomon由聚焦于一个运动领域内的“小发明”的不断积累而实现了“大创造”。这反映了Georges Salomon先生所具有的超越了“小发明”的战略性智慧。
“小发明”能否成就一个企业的“大创造”核心便在于该企业是否是集中于一个领域方向上持续耕耘积累，还是如浮萍一般随波逐流地漂泊四方。只有集中于一个领域方向，持续的“小发明”才可能产生合力，积蓄出企业的“势能”。Salomon公司于1995年推出的带有集成绑定系统的X-Scream系列滑雪板，就是其在滑雪靴固定装置与滑雪板上的改进性创新形成合力效应的典型反映（见后续连载文章“‘问题’是产品/服务创新的起点也是创新的归宿”）。
Salomon公司在一个成熟领域内，靠持续改进性创新而成为引领者的奇迹，会在各个领域内持续上演，不论那个领域的技术门槛是高还是低。你会是下一个奇迹的创造者吗？
这个世界丰富多彩，不要被一叶障目。创新，哪怕是开拓颠覆性创新也是多种多样，并非都需要天量的资源投入才可以实施。勇敢地去实践永远是第一位的。当然首先需要有一个坚定的理想，以及坚忍不拔的长期持续努力。我的分析也只是分享一下从我个人的视角出发对创新的思考与认识，世界要比我看到的大的多。
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