未来3到7年，科技爆发与大国命运
内容来源：2019年7月27日，在笔记侠与长城会联合主办的“GMIC2019产业智能升级大会”上，著名经济学家、北京大学经济学院教授进行了以“大科学装置群与国民经济体系升级”为主题的精彩分享。经讲者审阅授权发布。
作者简介：曹和平，著名经济学家、北京大学经济学院教授
封面设计 & 责编 | l丽丽
第 4071 篇深度好文：9327 字 | 15 分钟阅读
精选笔记·科学主义
本文优质度：★★★★★+ 口感：爽口酸奶
笔记君说：
笔记君为你节省时间，直接进入主题~
一、什么是大科学装置群？
大科学装置群是基础科学实现前沿突破的综合性、复杂性和极限性的基础设施组合。
大科学装置群是技术发明、产品创新、新技术增长点以及对应产业链整合升级的始发性动力源泉。大科学装置群是衡量一个国家及地区创新能力最具显示度的硬性观察指标。
大科学装置群的极限科研设施及其工具组合形成制度性的科研洼地效应，吸引世界范围的优秀科学家团队积聚攻关，其极具特色的独立城市科研功能综合体，本身就成为城市国民经济体系成长中的一部分。
近年来，北京、上海、合肥、深圳、武汉、西安等科研资源富集城市纷纷加快大科学装置群的筹建步伐。
1. 大科学装置群与国民经济体系升级有什么意义？
20世纪40年代，大科学装置群在发达经济体诞生以后，科学家得以将工业革命较早阶段形成的机械动力数量级放大，将材料功能形态级增强，将基础设施和通信网络全球性整合。
结果是，人类经济的规模呈几何倍数增长，马尔萨斯和罗马俱乐部成员的悲观预言被乐观主义的发展实践所替代。
英国政治经济家马尔萨斯提出，人口增长是按照几何级数增长的，而生存资料仅仅是按照算术级数增长的，多增加的人口总是要以某种方式被消灭掉，人口不能超出相应的农业发展水平。这个理论就被人称为“马尔萨斯陷阱”。
在1944年，美国的橡树岭国家实验室做出来了两个核武器，两个核武器把日本人的“玉碎”决心给打掉了。
美国的橡树岭就是一个典型的大科学装置群。上世纪40年代，它的试验室产品，为一次重要战役战斗提供了超级武器，某种意义上，决定了对日法西斯战争的胜利。
为提高效率，美国将所有分散在军队、大学和各实验室研制原子弹的单位联合起来，这种体制被称为“三位一体”制，1942年6月，丘吉尔、罗斯福总统在华盛顿会晤，决定两国联合研制原子弹，即把英国原来研制原子弹的“合金管”计划逐步融入到美国的“曼哈顿计划”，在此之前法国由于败降而逃亡到英国的一些物理学家比如像居里等，也加入到了这个国际大科研队伍中来，因此这也叫美、英、法三位一体。
另一个，是它的科学研究出了一批世界级的诺贝尔奖研究者，这批诺贝尔奖级别研究者的研究成果在今天仍然影响着我们的产业和一日生活。
举个例子，如果今天的医疗产业没有放射性理论的支持，其CT扫描仪、心电图可能就无从谈起。
今天的卫星产业以及4G向5G过渡，没有当年那一批科学家的研究是不可想象的。
实际上，1944到1990的5个10年里，橡树岭和洛斯阿拉莫斯等是世界上领先科研思想以及战略性科研产品的重要发源地。
当然，二战后美国人在纽约做了一个大科学装置群，高能物理、新材料进和生命科学获得极限试验条件支撑。
包括伯克利旁边的劳伦斯国家实验室，新一代核武器、新材料、系统集成和国家点火装置，为新能源、新材料和系统集成带来了优越的科研条件，出了一系列战略性前沿产品。
目前，全球发达国家有17个大科学装置群。
我们有一批科学家也在问，中国能不能做大科学装置群？四十年的改革开放，中国实现了工业化，走到了通过科学技术创新拉动经济的门槛线上了。
一个可行的办法，是从日用加工生产入手，购买设备的费用不是太高，在配置上国内的劳动优势资源，通过出口加工，可以换回8%左右的加工费。
这一菲薄的加工收入，如果再收一个5.75%的营业税，企业将难以为继，只好建一个对应于出口加工的保税区。
也就是说，只要是“三来一补”的业务，就不要收税或者减税，加工区和保税区联合起来解决了难题。但是，日子过得很吃力。
就是这样，但当时有人还会问，为什么这么好的政策不给我们非沿海地方呢？这就出现了在加工区旁边或者在交通要到地区的经济开发区。开发区起来后一般是上百平方公里，比加工区的规模大多了。
经开区的发展到后来也遇到了瓶颈，数量和规模还是太小。那些处在非沿海地区，也不处在交通要道的偏远省份，是不是也能借鉴加工区和经开区的政策，搞一个园区呢。
以后就出现的产业园区，科技园区和高新技术园区。前两年的时候，我国的各级各类的产业园区就超过了24000多家，加起来有40个台湾省那么大。
即就是这样，人们觉得政策还是跟不上一线实际经济发展的需要。还能不能在在现有的园区制度基础上在进一步呢？那就搞一个自贸区（自由贸易区）和自由贸易区的核心部分，自由港建设。
但没想到两年前美国人发动了一场贸易战，而且愈演愈烈，直有把贸易战向产业和科技之争，甚至增长模式之争和制度之争方向上硬推。
如此看来，大科学装置群和科学城的建设还真是在内外因素综合作用下，一个国家未来新一轮经济发展和大国竞赛的历史宿命。
什么叫大科学？
大科学（Big, Mega or Large Science）是指“文理工”三栖意义上，多个学科在大规模试验设施支持下，众多科学家联合体协同攻关悬而未决的历史难题、时代挑战性的重大问题、领先又具有未来收益等的专项和复杂科研活动及其累积成果的总和。
大科学装置群是完成上述过程总和所需要的试验设施集合。在广义上，除去物理设施组合之外，大科学装置群还包括各个对应科研实体和联合体运营的细则、专则和通则等体制和机制的总和。
大科学装置群近十年碰到了经济技术时代跨越的瓶颈。原因在于二战战后近80年来，除了创始一辈以外，后续科学家联合体大多数时间都把超大复杂的科学装置群看作在极端甚至极限条件下辅助人们获得新知识的设备。
很少有团队在形而上学高度思辨人的“类”和装置的“类”二者合一时，其工作边界和边界突破的可能性何在。或者说，极限科研设施的极限何在？
这正是1940年代冯·诺依曼和约·摩根斯坦等一批受分析哲学启迪的大科学家在方法论意义上建立以美国为首的大科学装置群的精神实质所在。
反观今天，“德-法-意-卢（森堡）-比（利时）-荷”及“新-港（中）-澳（中）-台（中）-日-韩”各发达经济体的装置群，基本上实行的是模仿赶超战略，不知道美国十多个大科学装置群已经出现诸多雷同且研究方向发散的重整机理何在。
在形而上学意义上，大科学装置群不仅要在康德主义方向上（Deontology）为研究而研究，还需要在边沁主义方向上（Teleology）为时代突破而研究。
或者说，理解大科学装置群的时代边界或者跨时代关联在今天变得异常重要，21世纪大科学装置群建设的目标、定位、对应板块构造和内置成长的阶段性特征是这一形而上学思考的政策性语言。
在形而上学思辨高度俯瞰大科学装置群的建设意义，我们的结论是：
20世纪中叶以后，大科学装置群已经是而且仍将是每一个时代，给定技术条件下，与人的“类五官”结合后突破时代感知极限，在理想条件（最优、极端、极限）下揭示自然和社会复杂过程并在最优条件下重组和创新，进而在改造世界的意义上推进经济成长的超级科研功能组合体。
那么，大科学装置群的功能和国家实验室有什么意义？
1.它的功能是基础科学实现前沿突破的综合性、复杂性和极限性基础设施组合。
看华为和中兴，现在是美国的4G向6G过渡期间，因为中国的4G是和欧洲人在一起的，3G是和美国人在一起的，2G在欧洲，1G是和美国。
结果美国人在4G的时候，出现了龟兔赛跑中的兔子行为，睡了一觉起了，发现自己落后了。
但是在这个基础上怎么向前走，华为和中兴在科技上如何进一步发展，除了企业自己的努力外，在更大和更广范围的基础科技上，还是需要国家给与更大的支持。
2.技术发明、产品创新、新技术增长点，以及对应产业链整合升级的始发性动力源泉，这涉及到一个经济发动机的概念。
什么叫经济发动机？一个地方产业和产业之间碰撞能够不断地生成新经济增长点，拖动周边关联产业向前发展，它就会成为产业链闭合成长的内原生动力，这就是经济发动机概念，也是衡量一个国家及地区创新能力最具显示度的硬性观察指标。
2019年，GMIC大会迁移到广州，也是广州市的一个期盼。因为广州市在这方面落后了，GDP在创新方面落后于深圳是个不争的事实。
当然，香港也输给了深圳，再过5到7年，香港的GDP比深圳可能会少1万亿。所以，香港也很着急。
二、大科学装置群与国民经济体系升级
21世纪的大科学装置群将不再是20世纪大科学装置群的技术层面复制，而是普罗米修斯创新意义上的装置群整体升级。
1. 什么叫数字经济？
1980年代，微型电脑大规模进入工厂和家庭以后，人类使用字符串和数码的活动成几何倍数增加，新的机器不仅替代和放大了人的脑力劳动。
而且还以数字替代技术为始发点，衍生出了与替代技术完全不同的数字创造技术，对应经济的业态形式也发生了基本特征上的变化。我们称这种新的经济形式为数字经济。
数字经济是指厂商不以三维物质材料，而以数码材料为对象来加工、生产、交换和消费形成的均衡收敛过程及其资源配置关系的总和。
其有两个方面的观察特征：一是数字替代经济（The Economy of Substitution），这是制造经济向数字经济萌生过渡的特征。
数码照相技术出现后，传统三维物质的胶卷感光材料被数码相机中的“感光-电磁脉冲”过程转换成数码单元。照相、成像、修像、复制及获取图形的实体物质材料被替代。
再比如，自然人在传统机床上同时操控两个以上方向的切削过程几乎不可能，但一个五轴联动的数控车床非常轻易地就能解决同类问题。
这其中，一个具有多维传感器、数据捕获输入、预设零部件图形比对、流程环节联动以及软件更新的非传统车床的数据生产过程并行在原来的基础之上，非常高效精准地替代了原来的任务过程。
二是数字创造经济（The Economy of Innovation）。
对应在消费领域，类似于阿里、腾讯和头条等的第三方消费平台出现，传统百货商场被替代，网络预售、支付账户绑定、预付许可、路由器超高频支付、小微灵动物流中介产生，中央顶层账户系统结算以及具有价值凝聚颗粒的大数据赋值根服务器不断涌现。这是大车间制造经济概念所不包含的新经济成分。
2.广义数字经济定义
在数字替代和数字创造二合一的意义上，数字经济不再是大车间制造经济如影随形般的因成本节约优势而出现的数字双生子（The Digital Twin of Real Economy）式的替代生产——传统车间生产的零部件过程，都可以在节约和精准的意义上用数字技术来复制。
而且，更升级一步，基于产业替代积累之后新增的经济人之间数据生成传输的需要，在始发数据凝聚区块，在人类有限但较高智慧导引下，生成动态数据“干-支”线区块链及网，使万物在智能互联基础上向智慧互联、价值互联甚至美学互联等超大智能智慧网联体——成熟数字经济阶段迈进的经济活动总和。
在这个意义上，广义数字经济是继农业经济——靠人和动物的体力，对太阳、土地及自然资源的再生能力进行初级整合生产；
继工业经济——依靠化石能源和机械动力，在车间内进行精细化复杂批量生产之后，人类向智能智慧经济——依靠人和联网资源的组合动力，在“空-天-地”一体化半径内，在“宇观-人观-微观”绵密空间内进行更高业态迈进的第三次经济革命，或者简称数字经济时代。
3.数字经济时代呼唤21世纪的大科学装置群
1980年代后期，大车间长流水线制造向多功能模块化制造过渡时，灵巧制造需要处理的信息量和难度，远非车间内部机件增加，布线升级和系统整合所能比拟。
更具挑战的是，在实现上述过程的时候，需要厂商和厂商之间、市场和市场之间、经济人实体和社会实体之间在信息传输的速度、规模和实时处理方面出现至少一个数量级的对应技术跃迁。在新经济中，处理信息的诸多配套环节具有了和存量基础设施一样的地位，新经济的基础构造生成了。
海量数字信息要求在人类自身之外出现第三只眼睛，不仅要看得远，而且能无处不见；
要求人类自身之外出现第二类五官，不仅能无所不在地感知，而且能够“绕地-升空-穿微”绵密无间断地24小时可持续地感知。更为深刻的变化来自于下述这些领域。
GIS、北斗等系统终端联通后，产生了新的消费需求：在人类有限的“感知-思维”能力之外，产生了人类少量参与甚至无需参与的定位、搜索、扫描、识别、成像、传输、存储、色彩、记忆、场景触发、回忆、配对、粘性、绑定、反馈等自然成长、可持续方面超自然人的联网和网格内万事万物之间的传感与互联。
如果说工业经济是实体经济，数字经济则是实体经济内生且托举于其上的网络感知（Feeling），多维传输（Pass-on），思维（记忆式存储-场景唤醒-推理）及行动（Feedback and Action）等一体化过程的加总（万物互联只是这个过程的一个简单侧面的描述）。
实体经济和数字经济的联系和区别可以这样来比喻：对人体来说，骨骼和肌肉等物理化学成分是其实体部分；
感知系统、神经系统、血液循环和淋巴防卫等系统则是实体成分的感知智慧部分。
一个正常身高的人，不加节制地鼓励其骨骼和肌肉实体增加到600公斤，八大系统集成方面不对应增加能力的话，该自然人不是行为功能增强了而是消弱了。人体的物理实体和系统集成两个部分优化结合才能使人体的功能达到最优。
在大车间制造经济臻于成熟的同时，数字经济在新旧经济成分的交错过程中常常“鸿爪留泥”式地向我们昭示其背后的经济学全景。
一个能够窥探、绘制并通过设计和产品完成的技术路线指引的大科学装置群将会为有准备的经济体带来群龙汇聚的繁荣画面。
更具逻辑地说，一个在数字前沿技术条件下重构数字经济及其对应自然过程、为科学家共同体生成所需的创新知识及对应技术的超大复杂科研自由港；
一组能够将自由港内的大科学装置群组合单体之间的通用连结和使用规范、实验室标准化管理的通则、专则和细则；
一组将不同领域、不同国别间科学家获得的知识和专利产品赋权和确权，显现交易与互换，使科研产品从实验室走向通用车间，从通用车间走向市场，催生产业增长的第三方交易平台——大科学装置群(2.0)，正在为数字经济时代所呼唤。
4.数字经济大科学装置群是什么？
第一，一个具有国家数字脊索干链、区域块链以及行业支链系统生成的商业根服务器，是大科学装置群的核心设施之一。
它不简单的是域名所在地，而是所有数字进行始发意义上的登记，登记后确权、授权、评估、授信、征集、关联等。然后赋值，价格和价格之间形成交易，这个过程的基础科学研究的概念和理论支持。
20世纪的大科学装置群和现在高校的12个核心理论系课，像数理化、天地生、文史哲、政经法等，基本上没有这个概念。
在比如，今年“618”甩货节电商卖了1600多亿，阿里一家占了6-70%。但阿里那个电商平台是什么样的技术，很少有超越应用开发的基础理论讨论过。过去几年，我们称这类企业为BAT黑蝙蝠，实际上他们是互联网技术的第二、三和四代：超级电商。基础理论亟待补上这一课。
第二代是搜索引擎，第一代每户网站（网易、搜狐和新浪），第四代是什么？是俱乐部平台（今日头条、小米和滴滴），它既不是公共品，也不是私人品，头条一天放到网上的新闻是267万条新闻。
比如，中央电视台、新华社、人民日报、省电视台、网易、搜狐和凤凰一天放到网上的新闻才有17.5万条，它们乘三倍还不如头条的零头。
头条到现在大概是六年半的时间，今年开两会的时候，中共中央也许要给他派了1万个党员编辑，因为审核政治类新闻的工作量实在是太大了。这种超级新闻现象的元理论又在哪里？
第五代就是俱乐部产品的另外一种，OFO，摩拜和小蓝消失之后，现在我们知道又出来了个钉钉，广东省的云润，和微软的新平台，看起来是五代的。这五代的系统连接，需要一种新的理论突破吗？
阿里到了第三代和第四代，一年交易几万亿的大平台电商，平台上做市的商铺之间需要什么样的技术来支撑？
看来钉钉还不行，必须要有超越头条的一个超级搜索平台，理念、定位、扫描、成像、传输、存储，场景互换、配对、黏性绑定、行为反馈等这种过程的超级搜索平台，比分发厉害多了。研究这种理论基础部分的大科学装置群的意义在哪？
所以，国家实验室下面一定是超级大学和省一级的实验室，实验室里有通用实验室，有专用实验室和前沿实验室，实验室是成群的。
比如我们国家的飞机发动机几十年不能突破，很大的一个原因是实验室在群的行为上不分级，结果就突破不了。
现在看来，产业在推着试验在前进。这几年，从实验室向产业方向逼近，一个环节是创意空间，就在实验室旁边，下来就是创客工坊，工坊下去才是孵化器，孵化器过去是加速器，加速器之后，才是产业园区里正常成长的婴幼级别的企业。
大科学装置群催生大工程装置群，从孵化器、加速器向产业园区走，辐射到整个国民经济体系，这是中国24000个产业园区告诉全球的一个新知识。
三、未来3到7年科技爆发与大国命运
未来3到7年科技确实要爆发，但不是偶尔的爆发，是过去70年的积累带来的爆发。
2018年，我们的数字经济占GDP的34.8%，2019年的预测是36.87%，到2027年160万亿的GDP，数字产业占52.79%。或许有人会问，那用数字货币还是用现在的法币？这就是挑战。
这个挑战还是严重的，制造经济基础设施，就是公、铁、高、港、桥、涵、隧八大单元。
数字经济从1980年代就出现了端倪。1980年代后期出现了光纤互联网，到今天带动了2.85亿台活跃终端。
1997、98、99年联通、移动和电信建成了全国范围的移动互联网，带动了12.6亿台的移动终端。我们现在有652万个基站，美国是32万个基站，我们基站和基站的距离是50公里，美国的基站和基站之间是350公里。
5G的波长是3个厘米到一米之间。4G向5G过渡，信号传递必须是在视线范围之内的直线，在50公里和50公里之间，350和350公里之间，布设反身、补偿、增强、转圜和增强类基站，我们跑在了美国人的前面。正因如此，
互联网从早期的信息互联向初级万物互联，再向高端万物互联，再向价值互联，只有区块链才有价值。
什么叫区块链？
先思考一下，病毒怎么在互联网里面短时间内能够感染300万到几百万的电脑？病毒好像有生命，在里面泡坏一个一个的电脑终端。其实病毒就是人的两只眼睛之外的一种非生物态的“生命体”。
区块链也是一样，抽象掉第一推动力的人，区块链就像在全世界几十亿台终端形成的网络里边的一个价值自生长系统。它使得互联网由现在的万物互联态征，依托于数字技术的支撑，在向价值互联过渡。
区块链是指一个基于数字存储技术及互联网基础之上：
区块链在设计上是一个开放式的，联网后又点点为中心的，类似于生命体中干细胞成长过程的独立智慧网生成过程。
这种区块网集的生长，具有由区块干链向脊索干链，由脊索干链向寻的干链，由寻的干链再向涵盖脊椎、五脏六腑和心脏大脑等的超级网“智能-智慧”体的自整合和加速态势。
这是一种比机械战士的体力和增强现实人智力所无法比拟的一种未来网智慧体。
区块链的去中心化是一个缺乏形而上学高度的判断。
根据我们的认知，区块链是一个设计上高度智能智慧前置，替代了一个社会网络组织生成后的大量后置管理问题，是一个具有“中央顶层核心账户-外网开放繁衍”的自智慧成长特征的非人类、非机器超级“生命体”。
区块链的年轻设计者，比如中本聪们等还不懂这种超级网智能智慧体的整体画面，仅仅像互联网宇宙混沌初开后早期细胞单体和三叶虫类脊索“生物体”盲目但有序地自生成自组成。
但这种缓慢的自组织过程一旦越过一个智慧门槛线，我们称其为“伏羲-女娲”或“亚当-夏娃”门槛之后，则互联网中的春秋战国时期将会到来。那时候可不是整体互联网系统的上呼吸道小感冒，或者肠胃感染式的休克式大感冒所能比拟的。
图8. 被20世纪忽略的网资源对应工程技术示意
在“空-天-地”一体化条件下，一个独立城市综合一天的数据处理量相当于现在一年的数据量甚至更多。
这时，需要实时消除的噪音数据，短期访问保管的热数据，赋值确权后的温数据，需要交易的有价值凉数据，作为第三方担保的冷数据，作为更高价值保存的黄金冻数据等的流量转播、兑换、交易、转存和分析分置技术，将成为攫取未来数字经济价值制高点的秘密。
图7. GPS定位与BIM联网
500年前，人类经济的显示度指标是谁给陆地表面摆上最大规模的物理载具群并有序运营其达到可持续，谁就是最先进经济，中华民族做到了这一点；
过去500年，这一竞争领域由陆地转移到了海洋，谁给海洋摆上最大规模的物理载具并有序运营其达到可持续，谁就是霸权经济，英美人群做到了，中华民族尝到了落后挨打的滋味；
未来500年，谁给“空-天-地”一体化“物理+X异度”空间摆上和人类智慧媲美，并能不断优化可持续的运营载具体系，谁就能领导经济。
中华民族国民经济体系崛起的窗口机遇期到来了。
图9. GPS、BIM与智慧街区的管理中
智慧时代的到来，将进入到人类的方方面面，吃住行等供给侧各类工具、管理方式和人类生活的各类生态圈的特点都被颠覆。实现产业再造。
上述大科学装置群的建设将会使深圳建立在对新时代经济理解基础上，由基于深圳发展比较优势基础上，于大科学装置群的建设方面立于中国并能和国际同行竞争的不败之地上。
图10. 智慧小区功能示意
主办方简介——
长城会（隶属于长长会管理顾问（北京）有限公司品牌）成立于2008年，致力于打造全球具有全球影响力的创新平台。自成立以来，长城会先后获得了来自小米、腾讯、新浪、高通、DST、猎豹移动、滴滴、盛景嘉成等公司及机构的投资。
联合主办方简介：
笔记侠（ID：Notesman）中国新商业干货知识共享社区，联合300多家课程方、出版社和1000+的商业先驱入驻，3000+笔记达人众包共创，为117万企业决策及管理层精炼全球商业演讲、商学院课程、经典商业书籍、深度专栏等干货学习。
笔记侠好课推荐：
笔记侠好文推荐：
嘿，你在看吗？