航空领域颠覆性技术回望与前瞻
来源：聚恩君公众号，作者：张聚恩
“颠覆性技术”是当下使用频度极高的一个词汇。在学习相关知识的基础上，我梳理和提出一些个人思考，写成这篇微文。希望更多人研究科技创新和颠覆性技术的理论与现象，不跟风，不崇外，不炒概念，研判国情，寻求路径，务实前行。
1. 问题的提出
当今中国，对“颠覆性技术”有如此之高的关注度，实为一大好事。如果中国社会未在整体上发展到今天这个程度，如果我国的科技事业同世界先进水平还望尘莫及，如果不是转轨、变型、跨越、超越的使命已成为当代国人的责任与使命，断不会对“颠覆性技术”的关切如此热烈。我们应该满腔热情地欢迎这一现象。
而在最先提出这一概念的美国，更把发展“颠覆性技术”、维持对后来者的绝对技术优势作为国家战略（如美国的“第三次抵消战略”）。政府和军方都以不同形式大力推进颠覆性技术的发展。
2013年，国家安全智囊机构新安全中心发布《改变游戏规则：颠覆性技术与美国国防战略》报告，将颠覆性技术定义为“以快速打破对手之间军力平衡的方式解决问题的技术或技术群”。近两、三年来，国防部高级研究计划局（Defense Advanced Research Projects Agency，DARPA）和军兵种等以多种形式研讨和部署军界主导的创新技术发展工作，并极为重视动员和吸纳工业部门和科技教育界的加入。
2013年，麦肯锡研究院也发布了《2025年前可能改变生活、企业与全球经济的12项颠覆性技术》，分别是：移动互联网、知识工作自动化、物联网、云技术、先进机器人、自动驾驶汽车、下一代基因组学、储能技术、先进材料、先进油气勘探开采和可再生能源，并测算，到2025年这些技术对全球经济的直接影响将达14~33万亿美元。2015年美国国家经济委员会和白宫科技政策办公室联合发布新版《美国国家创新战略》提出重点支持先进制造、大脑计划、太空探索等九大战略领域技术发展。
我国在2016年8月发布的《“十三五”国家科技创新规划》中，也对发展“颠覆性技术”做出明确部署，提出要在信息、制造、生物、新材料、新能源等领域，特别是交叉融合的方向加快部署一批具有重大影响、能够改变或部分改变科技、经济、社会、生态格局的颠覆性技术研究，力求使我国在新一轮产业变革中赢得竞争优势。
在这样的内外形势下，我们需要对颠覆性技术进行更多的学习和思考，并结合各自的工作，进行卓有远见的部署，并以脚踏实地的工作予以推进。
2. 颠覆的本意
何谓颠覆？颠覆的本意是物体的倾覆或倒翻，扩展而指极端地改变事物原有的模样。延伸到社会生活，指不同于传统，非正常失序，常用于非直接使用武力而更迭政权。在科学技术领域，意指对某项事物造成的强烈冲击和改变，使事物发生根本性变化。
3. 颠覆性技术的提出
在《哈佛商业评论》1995年1/2月号上，美国哈佛商学院教授克莱顿·克里斯坦森（Clayton M. Christensen）首次提出“颠覆性技术（disruptive technology）”这一概念。他的名作《创新者的窘境（The Innovator's Dilemma: When New Technologies Cause Great Firms to Fail）》和《创新者的解答（The Innovator's Solution: Creating and Sustaining Successful Growth）》堪称姊妹篇，集中反映了他的主要观点。其研究和教学集中在新产品和技术开发管理及新技术市场开拓方面，创新管理是他首创的课程。
他认为，颠覆式创新有两个思路。一是低端颠覆（low-end disruption），即给现有产品，提供一个更简单、低价或更方便的替代品；二是高端颠覆，也称新市场颠覆（new-market disruption），即产生一个以前并不存在的新的市场空间。企业需以颠覆式创新的方式，不断突破瓶颈，打破固有格局，获得新发展。
他提出，对于一个企业，科技创新不是可有可无的点缀，而是生存的必需；不创新，必然灭亡。真正的创新不仅极具挑战性，而且充满艰辛。创新完全不同于改良，对原有系统结构的难以割舍，极力回避对原有稳定性的任何威胁，造成对创新可能带来的机会视而不见，或坐失良机。良好的管理反而可能导致企业的颓败，往日的成绩会成为创新的绊脚石，绩优企业反而难以应对突破性创新。成功具有很强的时间性，企业的成功转瞬即逝。许多曾经被人们崇拜并竭力效仿的优秀企业，却在市场和技术发生突破性变化时，丧失了行业领先地位；而导致这些领先企业衰败的决策，都是在它们被普遍视为世界上最好的企业时做出的。
克里斯坦森提出了一套突破性创新原则，主要是：
——创建一个围绕突破性技术的新的独立事业部门。
——把突破性技术商业化的责任授予与目标市场匹配的小规模组织，以便做出快速反应。
——有计划地学习，以突破既定的思维模式，弥补知识的不足，以支持对突破性变化进行判断。
——分析现有组织的运行程序和价值观的缺陷，创造新的潜能来解决新的问题。
——密切关注市场趋势，抓住竞争基础变动的关键环节。
4. 新的市场观
研究创新和颠覆性技术，需要建立新的市场观。
领先企业的消费者和颠覆性技术的消费者不是同一批人，从技术创新这一视角，必须对潜在消费者予以更多的关注与理解。
主流市场与潜在市场总是并存的。潜在消费者向往一种更先进的操作或生活方式，决定着潜在市场。新技术、新产品可以培育和唤起潜在市场。
任何稳定结构都有惰性和粘性，这是本质上的创新阻力。
在理念上，必须认识到，所有领先技术终将被淘汰，只是时间早晚。不存在永恒的领先，也没有永恒的市场。
在实践上，需要冲破社会和企业在组织与流程中的桎梏，特别是投资机制里的惰性与粘性，方能在对新的市场观做出响应时快捷有效。
5. 颠覆性技术的内涵
目前尚无公认的定义。我认为，颠覆性技术是能够颠覆某一行业主流产品和市场格局，或改变某一领域游戏规则和操作方式的技术。
在研究颠覆性技术时，应主要关注能引发克里斯坦森理论中的新市场颠覆的技术，而不以低端颠覆为主。因为低端颠覆有可能包容渐进性革新。一般说来，颠覆是极端的、带有根本性的，所谓的低端颠覆有可能不是颠覆。
但是从构成颠覆性技术的构成要素和属性分析，并非一定来自科学或前沿技术领域，也并非一定是基于新原理的原创性技术，颠覆性技术同样可以是原有技术、成熟技术的新集成、嫁接、转移或扩展应用。
6.颠覆的模式
颠覆性技术应具有如下作用，或曰颠覆性技术引发颠覆作用的模式：
（1）彻底改变产品的原有形态；
（2）以关键性能的跨代提升显著区别于原有产品；
（3）改变游戏规则，达成新的使用方式，如若军用，可称改变作战样式；如网络之军/民用（网络战/物联网与务联网等）；
（4）产生新的市场，一举改变市场格局或力量平衡。
7. 颠覆性技术的特点
颠覆性技术与生俱来地与科技创新活动紧紧相连。颠覆性技术不是技术拥有者自封的，也不是外在力量赋予的。在技术进化过程中，靠感悟，靠判断，可以仁者见仁、智者见智；而最终，要靠形成的物化新产品的使用效果、市场效应和商业价值来反证。
因而，其基本特点是：一定的超前性，以及技术的实用性和扩张性。如果从商业成功的尺度来衡量，颠覆性技术应具有从技术到产品、再到商品的持续进步于提升的特质。如果不能转变为商品，并成功获取商业价值，很难称之为颠覆性技术。
8. 颠覆性技术的来源
主要来自于：
（1）自然科学相关学科和交叉、边缘学科的积淀（如量子力学、纳米科学、生命科学等）；
（2）特定领域前沿技术的突破（如量子技术、人工智能等）；
（3）发明者的灵感和发明者团队的集体劳动（使命感、高学养、好奇心等的驱动）；
（4）既有或成熟技术的集成与扩展应用。
颠覆性技术拥有多种来源与多元构成。颠覆性技术不同于科学，也不等同于前沿技术，科学和前沿技术的突破与成果能助推颠覆性技术的出现，但未必尽然。
科学是指依分科而学的方法，开展研究活动所获取与创造的知识。包括数学、物理学、化学、生物学、天文学、地球科学和逻辑学等七类，除数学和逻辑学以外的五类称为自然科学。
前沿技术是同现实的实用技术相比较而存在的，一般指公认的代表一个领域发展方向的、具有先导性和探索性，但尚未达到高成熟度的技术。
9. 识别与获取新技术
比尔•盖茨曾戏言：“自从克里斯坦森提出颠覆性理论后，出现在我桌上的每一份提案都自称是‘颠覆性的’。”因此，以下观点是重要的：
识别是首要的，也是有难度、有风险的；
识别需要学习，需要学习型组织，需要环境、氛围和程序；
识别是动态的，阶段性的，是应该和可以调整的。
获取是必须的，是成长的捷径，技术应用者或集成者永远不可能在需要的领域都率先突破或处于领先；
获取应是开放的、多样式的，经济手段买进而独享，或联合开发培育以共享；
获取需要正确而果断的决策，需要有效而相对简易的程序，需要资源、特别是资金的及时投入。
10. 航空领域的颠覆性技术回望
在航空史上，有许多对于航空器、航空产业以及空战能力发展，进而改变战争样式、丰富军事理论等产生颠覆性影响的重大技术进步，可以印证第6节里归纳的几种颠覆模式。这里，试举数例：
内燃机代替空中蒸汽机，开启现代航空纪元。
燃气涡轮发动机带来喷气时代。
机枪射击协调器取代人工，一举改变空战力量对比。
陀螺仪用于飞机，实现自动驾驶飞行。
涡轮风扇发动机的问世使大型运输机、特别是大型商用飞机步入新阶段。
隐身技术实用化改变战争对抗态势。
有源相控阵雷达变机械扫描为电子扫描，开辟探测技术新方向。
互联网用于战场，出现网络战的新作战样式。
11. 航空领域的颠覆性技术前瞻
进入21世纪，世界航空业仍在继续快速发展，对颠覆性技术发展提出迫切需求。
民航颠覆性技术发展需求的内在动力——更安全、更绿色、更经济、更舒适、更高远。
军航颠覆性技术发展需求的内在动力——体系化、精准化、隐蔽化（突袭性）、智能化、低成本化（经济可承受性）。
对未来航空发展有可能产生颠覆性影响的技术很多，但又有一定的不确定性，以下列举部分技术群，包括航空科技，以及在航空领域应用的民用技术。
高超声速技术群——支持高超声速武器/飞机、临近空间飞行器及空天飞机等的发展。目前国际法认可的国家领空仅至百千米高度，一旦高超技术突破，非领空高度上的巡航、游弋、跃层、俯冲、突袭等作战方式成为现实，空天一体（制空天权）、以攻为主将成为实战能力，有可能再次改变作战样式。
新材料技术群——碳纳米材料将给传统的航空器构型带来革命性前景，结构材料的真正轻质化将破解结构质量系数的世纪难题；超材料技术可望通过内部结构人工设计，制备出具有超常性能的新材料。
基于新能源的航空动力新技术群——液体碳氢燃料的制备，高效太阳能利用，有望成为航空航天终极动力的小型核聚变技术等。
人工智能与新控制技术群——区别于自动控制，自主控制通过实时自动感知、自主分析与判断。来做出非人工干预的自主决策和动态任务规划，将开启无人系统实用化的高级阶段和智能化时代。区别于单纯机器控制，脑机交互将带来全新控制方式，可能引发传统人机界面、航电系统任务与架构的重大变革。人工智能技术集成了语言与图像理解、深度与增强学习等的最新成果，将对未来网络环境、复杂电磁环境下航空器多源信息处理产生巨大影响。
新制造技术群——基于网络化的智能制造系统技术有望变革航空器制造组织与流程；增材制造正在颠覆传统的减材制造，随着技术的进一步成熟，将创造更高的生产质量与效率，并开辟经济可承受性的新途径。
新信息技术群——云计算、大数据技术将支持全球航空运输业产生高安全性的按需响应的管理与服务系统。量子导航、量子通信、量子成像技术可直接用于航空，展现出不依赖全球定位系统（GPS）的导航能力，安全、高速、大容量信息传输能力，以及穿透干扰、高清成像能力的新前景；而量子计算机、生物计算机等下一代计算机技术也将对航空器发展、特别是对传统机载设备的形态与功能产生革命性影响。
12. 航空颠覆性技术发展的认识和举措
对科技创新与颠覆性技术需要再认识；
科技创新发展战略需要再规划；
在军民融合上升为国家战略后，需要对军民融合创新架构进行再设计；
基于模型的系统工程与成熟度理论需要深度应用；
识别与获取创新技术的组织与流程变革迫在眉睫；
创新技术研发项目需要更加高效的组织与推进。
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