創新空間 創新經濟與城鄉空間
“創新經濟與城鄉空間”學術研討會於2019年10月25日在同濟大學建築與城市規劃學院成功舉辦，本公眾號近期將持續分享與會嘉賓的精彩報告，歡迎轉發分享！
報告嘉賓
劉 東
中國科技發展戰略研究院 研究員
報告主題
科技革命、產業變革與創新空間
（本文根據劉東研究員在同濟大學“創新經濟與城鄉空間”學術研討會上的發言整理，未經報告人審定）
報 告 內 容
非常感謝我們同濟大學規劃學院提供這樣的機會，我對規劃不太瞭解，今天來做這個報告主要是兩個原因，一個原因是今年我們和欒教授、張院長有一個合作，深圳市政府委託我們做一個全球科技產業創新中心背景下的城市規劃響應研究，這樣既要有創新的角度，又要有規劃的角度；另一個原因是前不久中國科協和工程院、科學院一起辦了個關於科技革命對社會影響的國際論壇，其中一個分論壇就叫科技革命與產業變革，請了包括諾獎獲得者在內的很多專家來講，就是希望聽一下到底有沒有新的科技革命和產業變革？是正在到來，還是說已經來臨了。上次到上海來，欒教授說請你來講一下，我就想是不是可以把科技革命和產業變革結合起來談一下。
剛才王老師和屠老師都談到了創新的空間問題，創新其實是個持續的過程，如果從歷史的長河來看，它會有一些大波動的時候，波峰往往就是科技革命和產業變革的時候，這個時候創新會突然迸發出來，對空間需求、對人、對整個生活都會產生非常強烈的影響，與那種漸進的、在這兩次革命之間的比較平緩的發展階段完全不同。所以我們提到新一輪的科技革命和產業變革正在加速時，我們勢必就要談到創新對我們的空間和城鄉規劃的影響。所以我主要從這個角度來談點看法。
01
科技革命與工業革命
首先，我想回顧一下科技革命和工業革命的過程。現在學界有比較明確說法，認為到現在為止已經發生了兩次科學革命、三次技術革命和工業革命。
（1）兩次科學革命
科學革命從哥白尼開始，大概是6、7世紀這樣一個時期，主要發生在天文學、物理學和生物學。從哥白尼的天體運行論開始，然後經過伽利略，一直到牛頓，這個過程基本是整個第一次科學革命的主線。這裡面也伴隨著科學中心從意大利到英國的轉移過程。當然這期間還有很多其他科學天才，比如說像達爾文、法拉第、萊布尼茨，達爾文在生物進化方面，法拉第在電磁理論方面，都為後來的科學和技術革命做了很好的基礎，而萊布尼茨和牛頓共同發明了微積分，為整個科學的發展提供了工具。我們把這段時間稱為近代科學，這個革命不僅是在科學上的突破，而且還是觀念上的突破，它把人類第一次真正從神學的觀念中拉出來，然後賦予了一種科學的觀念、一種機械的觀念。這種觀念在很多的科研人員、科學家，包括技術工人裡開始產生結果，為後來的工業革命打下了很好的理論思想基礎，這就是第一次科學革命。
第二次科學革命應該是從20世紀初，從物理學革命開始的，這裡面兩大主要的核心就是量子力學和相對論，是由像愛因斯坦、普朗克、波爾這樣的一些天才物理學家推動的。當然同時在這個過程中還有很多其他相關的理論突破，比如DNA的雙螺旋結構、宇宙大爆炸理論，包括後來的計算機科學，都是在這一類，我們把它統稱為近代的科學革命，這個革命一直到今天，未來是不是有，我們在下面再談。
（2）三次技術革命和三次工業革命
兩次科學革命之後，引發的是三次技術革命和三次工業革命。
第一次技術革命，應該說就是在牛頓力學推動下，主要是以蒸汽機技術的發明為標誌，這次技術革命帶來了機械化大工廠為主的第一次工業革命。
第二次技術革命是以電力技術為標誌的突破，帶動了第二次工業革命，是以電氣化內燃機、電動機推動的工業革命。
第三次技術革命就是上世紀，也就是十九世紀的四五十年代開始的，電子信息技術為標誌的突破，帶動的就是後來的電子化、自動化，標誌性的產品就是計算機的出現。
（3）基本規律
通過簡單的回顧，就能看出革命的特點。首先它有標誌性事件，無論是科學革命還是技術革命還是工業革命；另外在這個過程中會出現一些顛覆性技術和顛覆性產業，就是每一次工業革命之後，都會出現一些顛覆性的、標誌性的技術之後，會出現一些新的主導產業和主流的產業；第三個就是說革命的影響一定是非常深遠的，它一定會深入到從生產、生活到整個社會的方方面面，它有一個非常強的作用，無論從深度、廣度上都有非常強的影響，另外它還有基礎設施的整體性變化。
02
產業革命的空間需求
我們接下來回顧下工業革命下的產業變革，特別是空間需求的變化。
（1）第一次工業革命
我們先看一下第一次工業革命，最大的特點就是出現了一些核心產業，比如說紡織業，主要是棉紡織。然後比如說冶金，從圓截鐵到鍊鋼，還有機械製造。最典型的就是蒸汽機，還有機床，就是工作母機的出現。再就是採掘，採掘的核心產品就是煤炭。第一次工業革命一個很重要的問題就是它的能源結構發生了變化，煤炭成為主要來源。
這個過程中，創新基礎設施也發生了很大變化，工業革命開始推動的首先就是交通基礎設施的變化。所有工業革命的先行國家，都是從運河建設開始的，都有過“運河熱”，然後是通過水路運輸來推動交通樞紐建設。但是到了第一次工業革命基本上接近尾聲的時候，1830年左右就出現了鐵路，火車又變成了新的交通工具。當然後來富爾頓發明了輪船，所以遠洋運輸也慢慢變成了一個很好的交通方式。同時在信息技術方面，出現了電報，後來又出現了海底電纜，就是說交通、通訊這樣一些重要基礎設施發生了變革。
這個時期的創新主體是什麼？第一次工業革命應該說是個體發明家最光榮的時代，天才發明家不斷湧現，包括蒸汽機、機床等的發明不斷出現，然後才出現現代化的大工廠，從原來的那種小作坊式變成了工廠。
這樣的條件下，創新空間，就是它整個的發展空間，也發生了很大變化。比如說我們出現了最早的工業城市叫曼徹斯特，像美國的新英格蘭地區，是以棉為主的；像英國的伯明翰、美國的匹茲堡，是圍繞著鋼鐵行業出現的；像利物浦，它是港口的城市。
在這個過程中，科學的空間也發生了變化。最早，科學家還沒有成為一個獨立的職業，更多的是出於自由探索的階段。在這個階段開始往建制化的方向發展，英國出現了皇家協會，法國出現了巴黎皇家學會。
教育最早在古典大學裡，主要以宗教教育為主。這時也出現了一些新型大學，比如說英國的紅磚大學，以及在維多利亞時代出現的那些大學，它們為了迎合工業化的需要出現，同時也推動了古典大學的轉變。學徒的制度也在調整。
（2）第二次工業革命
第二次工業革命的核心產業是電力，比如說像電氣工業，它的貢獻是愛迪生、西門子；化學工業，像拜耳、巴斯夫，此外還有鋼鐵工業、汽車工業、石油化工，包括耐用消費品等，你可以跟第一次工業革命相比，完全是一種顛覆性的、全新的產業狀態。
基礎設施也發生了根本性變化。所有的在第二次工業革命裡面趕超的國家，像美國、德國，都在基礎設施方面，尤其在鐵路的建設方面走在前面，德國應該是第二次工業革命的成功趕超者，它的工業化跟英國不一樣，英國是從紡織，然後機械，然後再往重工業發展的。德國一開始就在鐵路的建設上有突破性發展，美國也是在鐵路建設方面有了大發展，後來的俄羅斯也是大力發展了鐵路。還出現了飛機和航空業，法國第一次世界大戰前就已經比較成熟了。另外還出現了貝爾的電話，出現了無線電。
創新的主體也發生了很大的變化。從第一次工業革命時期個人發明家的光榮輝煌時代向建制性方向發展，比如說最早的愛迪生的獨立門羅實驗室，它完全是一個建制性的，他把很多的天才發明家集合在一起，用一種建制性的方式不斷推動大量的創新發明，這是獨立實驗室。另外還有工業實驗室，就是企業的機構，也開始建立起來，特別是1900年之前，德國的工業實驗室基本上是發展得最好的，德國的很多企業像巴斯夫、拜耳這些企業等，都建立了它內部的企業實驗室，我們把它稱為工業實驗室，它成為創新的很重要的一個主體，這跟第一次工業革命完全不一樣。另外就是大學，在第一次工業革命過程中，大學的功能基本上還是一個科學思想的傳播，還是針對人才的培養，而到了第二次工業革命時期，它在對產業的推動上和對工業革命的推動上的作用變得更大，最典型的就是德國，像李比希，李比希是有機化學之父，他在基森大學建立了他的實驗室，他的實驗室當時對整個德國的化學工業起到一個巨大的推動作用。當時全世界的所有比較有名的化學家都和基森大學有很大的關係，它成為整個化學工業的一個核心。在這個過程中，世界的科學中心也從英國轉移到了德國。
創新空間又發生了很大的變化，出現了很多工業化的城市，比如像底特律，車輛的工業化城市，另外還有一些更加綜合性的城市，城市功能將更加豐富，比如說像紐約這樣的城市，它除了工業，還包括金融、教育、科技，它成為匯聚的點。產業集群的發展也越來越明顯，在第一次工業革命中，這種產業集群已經比較突出，比如說在新英格蘭地區的棉的製造，曼徹斯特附近的棉業都是有集群的特點的。另外就是科學技術完全進入了一個建制化的過程，而且出現了大科學，比如說在第二次世界大戰中出現的曼哈頓計劃。大科學就需要大的科學設施、大的科學裝置，當然就需要大的空間來承接這些科學的基礎設施。教育也出現了研究性大學，然後是更加規範的職業技術教育，從學徒制到規範的職業教育，由此對創新空間的要求出現了明顯變化。
（3）第三次工業革命
第三次工業革命應該是從二戰開始的，核心產業的變化主要包括電子及後來上世紀70年代後出現的信息和網絡，當然包括航空航天、生物技術、核技術等等核心產業。
基礎設施也發生了變化，鐵路出現了高速鐵路、高速列車，噴氣飛機也在這時發展起來，還有通信領域出現了互聯網，特別是上世紀90年代後互聯網應用進入了新時期。
創新主體也出現變化。其一，除了我們之前說的工業實驗室，從德國到美國、日本的一個很大發展是企業研發機構，成為創新最主要的力量；其二，就是大學實驗室也有了很大發展，從李比希開始，從德國開始，這種研究性大學已經成為世界趨勢，尤其在美國，二戰後很多大學都進入世界前列；其三就是國家實驗室出現，意味著國家主導的科研，這個實際上從第一次世界大戰之前就已經出現，但從發展上也經過些變化，儘管現在包括美國也在討論這些國家實驗室怎麼辦，但無論如何都是重要的創新力量。
上世紀六十年代開始出現的硅谷式創新，這裡面的重要特點就是創業型大學，包括風險投資的出現，以及這種創新型的中小企業的大量湧現，創新主體更加多元，我想是第三次工業革命時期的一個更大的特點。
創新空間也發生了變化，硅谷、劍橋科學園，還有就是剛才王老師他們談到的創新網絡、產業集群等。科學技術也出現了大科學，並且日益融合，教育除了研究型大學之外，也出現了一系列的創業型大學。創業型大學，實際上是把教育和產業結合起來，產教的這種結合有了更加深入的一個發展。
通過回顧，我想主要來看一下過去的兩次科學革命和三次技術革命，後來引發出的三次工業革命，在這個過程中對產業帶來顛覆性變革，對創新空間的需求也發生了很大變化。
03
新科技革命和產業變革
現在再談談新一輪科技革命和工業革命。第一個問題，新科學革命有沒有？有人說是發生在前夜，我覺得有這個可能。但是短期內我個人認為科學革命不太容易出現。
科學革命有兩個特點，首先需要科學發展，一定要有天才的科學家，像愛因斯坦、牛頓這樣的，至少目前為止還很難湧現出這樣天才科學家。這些科學家一定比現在的人要超前30年、50年，他的大腦不是現在的大腦，可能是未來50年以後的大腦。但是已經有這種端倪，科學革命一般發生在什麼情況？就是現有這些科學問題都解決差不多了，感覺沒有大的科學問題了的時候。就像第二次科學革命在12世紀初的時候，當時形容我們的科學界，類似物理學的天空已經是晴空了，只剩下了幾朵陰雲，所以普朗克的老導師就告訴他，你不要再選物理學了，因為物理學基本上沒有什麼可研究的了。現在我們也可以看到，從近些年來的諾貝爾獎來看，科學的、物理學的，基本上在理論層面上已經很難有突破。比如說今年的物理學獎，其實還是觀測科學，主要是發現了太陽系外的行星。化學獎則是獎勵了鋰電池，鋰電池還是在技術科學這個層面，就是說現在理論科學已經沒有什麼突破了。這個有點像19世紀、20世紀初的整個科學界的問題。就是大家發現不了大的問題，只能在一些漸進的科學問題上去做一些工作。這種情況往往有可能是一種科學革命的前夜。
那麼說技術革命正在加快來臨呢，還是已經出現端倪？這個大家也在討論，但是我感覺到技術變革的一些迫切需求正在出現。最近這些年來，很多科學的進步主要在物質和意識的關係上，比如說像量子纏繞。對於我們學辯證唯物主義出身的來說物質和意識分得很清楚，否則你就變成唯心主義了，但是量子力學，往更微觀尺度和更宏觀尺度來看，這種物質和意識間的相互影響力會越來越強，界限就會越來越弱。如果用我們比較正統的話來說，就是唯心的東西越來越多了，這種都引起了科學家的考慮。
另外就是人和工具的界限。我們發明工具是因為人的侷限性，所以無論是第一次技術革命還是第二次技術革命，都在延長人的功能，增加人的力量、能量，但是隨著智能化的發展，可能人和工具就結合了，比如說Google已經可以用一個生物芯片放到人的大腦裡面去就和人體結合了，你的學習能力就會有一個非常大的提高。未來人是不是還是現在的人？我們在科幻電影裡面看到的那些情況有可能就會出現，人和工具的結合，這是未來的一個很大問題。
我們對空間尺度的認識也有了很大變化。我們原來有很多觀測，但是所有的工作基本上還是在太陽系、銀河系這些層面，但是現在我們更多的在往遠太空發展。所以從克林頓到川普上來後，都要求NASA儘量往太空發展，人對時空的認識又有了更大的發展。實際上我覺得整個科學技術的發展都是為了要拓展人的這種空間距離，一個是往更大尺度上的空間發展，一個是更微觀尺度。
還有一個方向就是對人的認識，達爾文從人的進化，生物的進化過程來認識。第二次工業技術革命時期發現的DNA，實際上也是在認識人。但是對人本身的認識還是很微弱。很多很常見的東西，比如說我們通過肌肉就會產生力量，到現在生物學也沒法做出很好的解釋。人對自身的認識和對我們周邊的認識相比來說還差得很多。這樣一些東西在這一次新的技術革命中可能會有突破。我最近和一些生物界、生理界的科學家交流，他們都在說他們有很多發明，包括有些有可能讓人類的生命增加20年、30年這樣突破性的技術，他們說已經開始出現了一些藥物。雖然我不是這個領域的專家，但已經能感覺到確實有一些新的東西出現。
技術革命方面，也可能確實在往一個新的方向發展，這些年確實有了很大變化。那麼第四次工業革命會不會出現？有可能隨著技術革命，我們前面提到的人工智能、生物技術、人工智能和生物技術的結合等，生物技術產業就可能在未來出現突破。還有就是對人的認識方面的變化，例如我們說的三高的認識，癌症的認識等，至少近些年很多的癌症已經開始出現了治癒的可能性，可能很快會有一個很大的發展。另外還有航天等。
基礎設施方面，從互聯網發展到現在的移動互聯網，還有大數據等，以及創新主體方面，譬如出現的大眾創新、萬眾創業等，出現了更多的創新平臺等。創新已經無處不在。這些都會對創新空間產生很大影響。
04
幾點思考
剛才只是從工業革命的過程來做的思考，最後還有幾點其他的思考。
第一個，我想科技革命它必然會引發產業變革，而產業的變革會導致對空間需求的變化。比如說從最早的工業城市到後來的這些綜合性城市，包括各種各樣的創新空間，那麼反過來創新空間的設計是不是也會對產業變革產生些影響？產業變革和創新空間的相互影響機理，可能是未來，特別在科技革命和產業變革出現、高潮的時期，可能是一個很重要的命題，對我們的空間規劃也就提出了很多挑戰。
剛才王老師提到，空間規劃是對產業變革的簡單響應，還是可以起到促進作用。我想這個問題比較複雜，需要深入討論。但是現在我們研究空間規劃和城市化時，一定要考慮這種科技革命和產業變革的影響，而不僅僅是一般的創新。這種革命性的影響，可能在未來不長的時間內就會發生，可能對我們的空間規劃產生深刻影響。剛才屠老師提到了，我們很難預測到未來是什麼樣，未來的產業、技術是什麼樣，我們只知道未來可能會出現顛覆性的技術，會出現顛覆性的產業，但不知道究竟是怎麼樣的，所以說就要保持空間規劃的彈性。
另外我想還有一個就是要考慮不同的特點，比如說我們上海是建設什麼樣的？北京是什麼樣？深圳是什麼樣？一定是有各自特色的，不是一個模式的，這也是我們要研究深圳的一個很重要的原因。
05
結語
最後是我的結論，正好用這張圖來說明。圖上是人類歷史上第一個城際鐵路，就是從曼徹斯特到利物浦的鐵路，是1830年正式開通。這個鐵路的開通，應該說對人類社會進步，都產生了深刻影響。當時黎曼鐵路公司有個行政州部財務主管叫亨利布斯，他說這個國家是繼續享受寧靜的農牧生活，還是投身到商業和製造業的喧囂和亢奮，這是他們必須要作出決定的。他認為這個世界已經今非昔比，從西到東，從南到北，機械的原理和19世紀哲學遍地開花，所以這個時代的天才創造就像滾滾的河水，洶湧澎湃，勢不可擋。我想這是他對第一次工業革命時期的感受。那麼未來隨著新一輪的技術革命或者產業工業革命來臨的時期，我相信肯定是各種大眾創新、萬眾創業這種東西會更進一步地不斷迸發出來，可以說也是勢不可擋。那麼在這個情況下，對我們未來的創新空間，對我們未來的城鄉規劃，必須要充分思考。
今天我不是來回答問題的，而是來求教和交流的，今天就到這裡，謝謝大家！（完）
報告整理人：王雯贇
嘉賓簡介
劉 東 中國科學技術發展戰略研究院研究員，中國科學學與科技政策研究會常務理事、技術創新專業委員會副主任，《科學學研究》編委，同濟大學兼職教授。
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