米磊：“四超”之下中国硬科技创新的前景与行动

硬科技是决定国家前途命运的关键因素。

回首近十年，我们看到了中国科技的辉煌成就对于中国综合国力的巨大影响，如新能源汽车、光伏、高铁、5G通信等一系列技术都已经引领全球，也让中国有了更充足的底气去参与到全球的竞合之中。

与此同时，通过观察全球科技创新的大趋势，我们也会发现，中国正处在新一轮科技革命的滚滚浪潮之中。

与之前几轮科技革命相比，这轮科技革命有四个特别显著的特点：超微观、超宏观、超复杂、超极端，我将它们简称为“四超”。比如脑科学和生命科学，以及量子、光子和合成生物学等领域，都是“四超”特点的典型代表。

这一轮科技革命之所以呈现出“四超”特点，与人类社会的发展趋势密切相关。

自第一次工业革命起，人类便踏上了攻克科技难点的征程。从最初对简单机械原理的运用，到后来机械制造、工程建设等领域的持续革新，人类所处的客观环境也日益复杂，面临的挑战呈指数级增长，这就促使技术发展愈发精细、深入，不断向更高维度、更前沿的领域迈进。

以我之前总结的人类科技演进逻辑“机电光算”为例，相关技术的发展规律清晰地体现了这一趋势：

第一次科技革命中的蒸汽机，关键零部件大约为数十个；

第二次科技革命中的电动机，关键零部件一般在100～200个左右；

而第三次科技革命中的高端光刻机，零部件数量甚至高达10万余个。

未来如果进入智能时代，对于算力的要求就会更高，这意味着芯片的晶体管数量有可能会达到几十万亿个。

面对如此复杂的技术，当前各国纷纷加大研发投入，抢占未来科技制高点。而中国作为世界第二大经济体，凭借其庞大的市场、人才规模、完善的产业链体系和持续增强的创新能力，有望在新一轮科技革命中扮演重要角色，为全球科技进步和可持续发展贡献中国智慧和中国方案，推动构建人类命运共同体。

大国崛起的历史逻辑

通过研究人类文明发展的历史，我们可以发现其背后的发展依赖于三个重要的系统：知识系统、经济系统和社会系统。

知识就像我们手中的指南针，它帮助我们看清世界，告诉我们怎么在这个复杂的世界里找到方向。它包括我们学到的各种自然科学、社会科学等知识，这些都是我们理解和改变世界的基础。

经济系统是由劳动者、自然资源、资本和知识组成的。通过这些要素的组合和运作，推动了经济的发展。简单来说，经济系统就是我们如何利用手头的资源和知识来创造财富和价值。

不同的知识体系和经济结构会孕育出不同的社会系统，因此，社会系统反映了我们的需求、价值观和历史。例如，我们的文化、制度和社会关系。

正是基于上述“知识－经济－社会”这个观察人类文明发展的模型，我在2022年又总结出了一个关于大国崛起的模型，即“科技（知识系统）→产业（经济系统）→国家（社会系统）”模型。这个模型是“知识－经济－社会”这个模型的分形，可以帮助我们更好地理解科技是如何撼动产业和国家，甚至文明秩序的。

熟悉历史的人多少都能感受到一点，即在人类社会发展的漫长历程中，科技创新和经济增长、大国崛起之间，就像是一枚硬币的两面，紧密相连。换句话说，一个国家从弱到强，再到面临新的挑战基本包括了四个阶段：

第一阶段，当条件成熟的时候，新技术就像一颗种子一样冒了出来。一开始，只有少数人支持它，觉得这个技术能赚钱，于是就开始小规模地试一试。慢慢地，大家发现这个技术真不错，能带来实实在在的好处，于是就开始大规模应用起来。这样一来，这个技术不仅让一个产业快速发展，还带动了上下游相关产业一起腾飞，就像蝴蝶扇动翅膀，引发了一场风暴。

到了第二阶段，依靠科技进步，一些新兴产业开始崭露头角，它们成了国家的“顶梁柱”，把旧产业的“接力棒”接过来。这些新兴产业不仅自己发展得好，还把优势传递给其他产业，就像一颗星星点亮了整片星空。这样一来，国家的经济和军事实力都得到了飞速提升，成了国家的“硬核支撑”。

第三阶段，随着技术不断进步，新兴产业蓬勃发展，大家的生活也变得越来越好。人均收入越来越高，人们不仅能吃饱穿暖，还能享受更好的生活品质，比如买汽车、旅游、享受文化娱乐。同时，这个国家的社会制度、文化价值观等“软实力”也开始被其他国家学习和模仿，就像一个榜样一样，引领着世界潮流。

最后，是第四阶段，随着时间推移，那些曾经带领国家走向繁荣的技术和产业，因为“使命完成”，开始慢慢走下坡路。这时候，国家的经济也会面临一些压力，社会也会有一些变化。如果国家能抓住新的技术需求，发展新的产业，就能再次崛起，变得更强大。但如果没跟上，就可能会落后。

这四个阶段就像一场接力赛，每个阶段都有它的挑战和机遇。一个国家要想一直强大，就得不断努力，抓住每一个阶段的关键，不断向前奔跑。据此，我们可以对照一下历史：

18世纪60年代，英国人瓦特在潜热理论的指引下，改良了纽可门蒸汽机，这一技术突破让小作坊变成了大工厂，工厂如雨后春笋般在英国遍地开花，效率大幅提升，英国的工业产品源源不断地销往世界各地，成为“世界工厂”和“日不落帝国”。结果就是，英国的经济和军事实力大增，文化和制度也随之传播开来。

后来，第二次工业革命来了，铁路和钢铁产业兴起。英国、法国、德国这些欧洲大国，靠着这波技术和产业的发展，经济总量大幅增长，军事装备也得到了更新换代，拥有了更先进的枪炮、战舰等，实力大增。

不幸的是，东方文明在这股强大的西方力量面前，显得有点招架不住，许多东方国家被迫打开国门，接受西方的文化和制度。

19世纪末20世纪初，电气技术和内燃机技术掀起了第三次工业革命，像西门子公司在电气领域有一系列发明，如发电机、电动机。在这次变革里，德国异军突起，让德国迅速崛起，成为欧洲不可忽视的军事强国。普鲁士文化在欧洲盛行，德国的教育制度、哲学思想等也对欧洲乃至世界产生了重要影响，主导了欧洲秩序。

20世纪后半叶，第四次工业革命带动了集成电路技术、计算机技术和汽车产业，美国成了最大赢家。美国靠着硅谷的高科技产业，像英特尔在芯片领域的领先，还有汽车产业的蓬勃发展，经济实力稳居世界第一，军事技术也遥遥领先。好莱坞电影、美国流行音乐等在全球广泛传播，美国的民主制度和价值观，也被很多国家视为效仿的对象，主导了国际秩序。

近几十年，互联网技术和信息产业带来了信息2.0时代，美国还是走在前面，不过这次，中国、印度等亚洲国家也抓住了机会。中国在5G通信、电子商务等领域取得了显著成就，经济迅速增长，科技实力不断提升。印度在软件外包等信息技术领域也有出色表现。亚洲国家的文化开始在世界舞台上崭露头角，全球秩序有了新变化。

简单来说，如果一个国家能在科技上取得突破、成功转型产业，那它的经济和军事实力就会更强，就像给身体练就了“钢筋铁骨”。同时，它的文化和政治影响力也会更大。

像前面举例的英国、德国和美国，它们靠先进的技术，不仅让自己的经济蓬勃发展，还把它们的文化、制度传播到全世界，影响了很多人。

还有一个值得关注的事实是，近两年，美国硅谷掀起了一股“技术加速主义”的热潮。技术加速主义者们觉得，只要技术发展得飞快，就能像“万能钥匙”一样，自动解决现代社会的各种问题。尤其是其中的“有效加速主义”这一分支，将“推动技术奇点到来”作为核心目标，像是超强的AI之类的，只要这些技术发展起来，人类社会就能迈出一大步（尽管这有一点乌托邦）。

总而言之，不管是从历史还是从现实来看，加大力度做技术创新，提升我们的硬实力和软实力，我们才能站稳脚跟，赢得更美好的未来。

硬科技的“四超”时代

如前所述，中国的发展离不开前沿技术和未来产业的突破，这已经成为我们前行的必经之路。

我认为，中国（乃至全球）推动的前沿技术和未来产业都聚焦在五个关键方向：物质、信息、能量、空间和生命。这五大方向，就像五根坚实的支柱，将支撑起中国乃至全球迈向未来的宏伟蓝图，开启无限可能。（如下图所示）。

更进一步，基于技术发展趋势，我们会看到，自第一次工业革命以来，人类面临的挑战呈指数级增长，为此所创造的技术也愈发精细、深入，向着更高维度、更前沿的领域持续迈进。这些技术的特点可以用四个“超”来概括：超微观、超宏观、超复杂、超极端。

以上四个特点在信息、能源、物质、空间和生命等五大科技领域都有体现。让我给大家举几个例子。

在超微观方面，科技的趋势就是“小到极致的突破”。例如，信息领域，芯片技术就是一个很好的例子。现在的芯片已经做到了纳米级别，5纳米的晶体管。一般来说，1纳米可以容纳2到10个原子，这意味着一个晶体管大概就只有10～50个原子的大小，相当于一根头发丝直径的几万分之一。

再如，量子方面，中国研制的“九章三号”光量子计算原型机，能够操控多达255个光子，其处理高斯玻色取样问题的速度比目前全球最快的超级计算机“前沿”快一亿亿倍。但量子计算本质上是一种极其微观的技术，其操作对象是单个光子或量子比特，这些微观粒子的尺寸仅为纳米级别。

又如生命科技领域的合成生物学，它从分子层面设计和构建生物系统，用几微米的细菌去改造物质，创造全新的生物功能，进而在能源、材料、医药等领域引发新的产业变革。

基因编辑领域也是一样，一个典型的DNA双螺旋直径约2纳米，相邻碱基对之间的距离约0.34纳米。还有，物质领域的原子制造，就更为精密。通过操纵单个原子，可以按照设计要求构建具有特殊性能的纳米结构材料。

整体而言，这些超微观领域都面临很高的技术要求。

超微观领域难，超宏观领域也不简单。航天领域是超宏观的典型代表。中国这些年在航天领域取得了不少成就，比如“嫦娥”奔月、“天问”探火、“北斗”组网。

航天技术的发展需要超强的运载能力、精密的航天器设计，以及可控的成本。比如马斯克的SpaceX，通过可重复使用的火箭技术，大大降低了太空探索的成本。

但是，这些航天技术也很复杂。像SpaceX的“星舰”采用了猛禽发动机、不锈钢箭体和复杂的热防护系统。这些系统复杂到只要有一块小零件出问题，整个任务就可能失败。比如在第七次试飞时，“星舰”第二级飞船突然和地面失去联系，这暴露了它在通信追踪和适应太空环境方面的不足。

除了“大航天”，“小生命”也很复杂。生命体里有各种各样的生物分子，比如蛋白质、核酸、脂质、糖类等，它们的结构和功能都非常复杂。拿蛋白质来说，它是由氨基酸通过复杂的肽键连接而成的，而且有多种结构层次，每种结构的变化都可能影响它的功能。

再看脑科学，大脑的结构、细胞和功能都非常复杂，现在的技术手段，比如脑电图（EEG）、功能性磁共振成像（fMRI）、正电子发射断层扫描（PET）等，还无法完全搞清楚大脑的奥秘。

此外，沿着“万物智能”这条未来发展主线衍生出的生成式人工智能，具身智能以及自动驾驶技术，也面临着相似的挑战与情况。例如，人工智能大模型的参数规模是其强大性能的基础。参数就像大脑中的神经元连接一样，决定了模型的学习和推理能力。

以OpenAI的GPT-4为例，相关信息显示其参数可能约有1.76万亿。随着技术的发展，未来的模型可能会进一步扩展到数十万亿甚至更高的参数规模。这种巨大的参数规模为模型既带来了强大的知识存储和推理能力，也带来了训练和部署的高成本与高能耗。

同理，在AI基础上延伸出来的机器人和汽车，它们所身处的现实环境都极为复杂多样。从井然有序却暗藏精密操作需求的工厂，到车流不息、路况瞬息万变的道路，每一个场景都充满了不确定性。

最后，我们来说说超极端环境，比如“人造太阳”——可控核聚变。这项技术被认为是解决人类能源问题的终极方案。如果能实现可控核聚变，我们将获得几乎无限、清洁、安全的能源。

然而，要实现这一目标，需要在高温、高压等极端条件下进行（根据劳森判据，当等离子体密度、温度、约束时间三者的乘积大于5×1021m·s·keV时，聚变反应才能自持进行），这对人类科技是个巨大挑战。我们需要攻克等离子体约束、超导磁体等一系列关键技术。

还有，在空间领域，未来会出现的超高速交通工具，比如超级高铁和超音速飞机。但速度越快，挑战也越大。比如超音速飞机，当它飞得比音速还快时，空气和机身剧烈摩擦，机头和机翼前缘的温度会飙升。飞到两倍音速时，机头温度能达到120℃到150℃；飞到三倍音速时，温度甚至会超过300℃！普通的材料根本受不了，只能用耐高温的材料来解决这个问题。

包括未来我们要进行的深空探索，也面临的是多种对探测器和宇航员构成巨大挑战的极端环境。比如太空常见的10⁻⁶帕到10⁻¹²帕的真空度，热量难以有效散发。

再比如，其中高能粒子辐射，如太阳耀斑爆发时释放的高能质子，能量可达数MeV（兆电子伏特）。包括超低温环境下，如冥王星表面的平均温度低至 -229℃，对人类探索都提出了新的要求。

不仅如此，各领域技术之间还将打破壁垒，实现深度且广泛的融合，催生出一系列具有创新性与变革性的科技成果，重塑人类社会的发展格局。

换句话说，在“四超”基础上，中国的下一步也很清晰，即投入更多力量去创造一个生态，以推动这些技术向前方发展。

保持耐心，加大投入

其实，像“超微观、超宏观、超复杂、超极端”这样的尖端科技，从最初的灵光一现，到真正落地生根，再到广泛应用，往往要经历漫长的时间。而且，这些高科技的研发还需要海量的资金。所以，很多时候，国家必须站出来，为这些技术研发提供坚实的支持。

比如，现在国家正全力投入资源支持科技创新，加快建立国家实验室体系，加大科研资金投入。国家统计局的数据显示，2024年，中国全社会研发经费达到3.6万亿元，同比增长8.3%，稳居世界第二。基础研究经费也大幅增长，达到2500亿元，占比逐年上升。

在我看来，科技创新不仅是国家层面的战略行动，社会各界同样需要解放思想，不能只做科技创新的旁观者，而是要积极拿出实际行动，在保持耐心的同时，从不同角度、以多种方式支持科技创新，共同助力我国在科技发展的道路上大步迈进，创造更美好的未来 。

譬如，对于普通大众而言，要摒弃急功近利的心态，不要因为一项科技创新在短期内没有带来明显的改变，就对其失去信心。比如，当我们看到人工智能技术在某些应用场景中还存在不足时，不要轻易否定它的发展潜力。

企业作为科技创新的主体，更要有长远的战略眼光和耐心。在研发投入上，不能因短期的业绩压力而削减研发经费。同时，企业还应积极培养和吸引科技创新人才，为人才提供良好的创新环境和发展空间。

以近期备受瞩目的DeepSeek为例，其在人工智能领域的探索和突破背后，是大量的时间、人力和资金投入。据Semianalysis分析，DeepSeek在服务器上的总资本投资约为16亿美元，其中与运营这些集群相关的成本高达9.44亿美元，在GPU上的投资总额超过5亿美元。

还有《哪吒》系列，也是匠心打磨的成果。第一部《哪吒之魔童降世》耗时五年，初稿完成后又历经66版修改，哪吒形象更是有100个版本。

从DeepSeek在人工智能领域的突破，到《黑神话：悟空》在游戏制作技术上的创新，再到《哪吒》系列电影在动画创作方面的成就，这些成功案例背后，无一不是漫长的研发周期、巨额的资金投入以及无数次的尝试。

除了个人、企业，资本市场在科技创新中也扮演着重要角色，需要树立长期投资理念。不要仅仅因为一个科技项目在短期内没有盈利，就撤回投资。尤其是硬科技创业，需要耐心资本的支持。

我之前就一直在呼吁，随着我国步入科技创新时代，以股权投资为主、债权投资为辅的方式来满足初创企业资金需求也是大势所趋。我国应进一步构建和完善与科技创新相匹配的金融制度，并提出加快打造科技金融的“郑国渠”体系的具体建议。

“郑国渠”体系的核心在于把大体量资金用市场化的方式，低成本、高效率地运送到创业公司中去。

具体而言，在资金供给层面推动银行、保险、国家大基金等资金发挥主动脉作用，做大国家级母基金，确保耐心资本供给，可以通过市场化的方式筛选出一流的硬科技投资机构，推动做强市场化创业投资和股权投资；

在资金配置层面，继续发挥硬科技投资机构的毛细血管作用，将金融血液输送到早期的硬科技创新企业中去。通过这种方式，助力整体经济“长肌肉，壮骨骼”，走上健康发展道路。

结语

全球经济的发展和社会秩序的稳定，正站在一个前所未有的历史节点上，而新技术的突破与应用将成为推动这一进程的核心力量——无论是人工智能、量子计算，还是新能源、生物科技，这些前沿技术不仅能够重塑产业格局、提升生产效率，更能为解决全球性挑战（如气候变化、资源短缺、公共卫生危机等）提供创新方案。

换言之，如果全球能够携手科技创新，就能推动全球经济不断向前发展，为社会的稳定提供坚实保障，开创人类文明更加美好的未来。

No.6270 原

创首发文章｜作者 米磊

作者简介：光学博士，研究员，“硬科技”理念提出者，中科创星创始合伙人。

开白名单 duanyu_H｜投稿 tougao99999