当今世界正经历百年未有之大变局，新一轮科技革命和产业变革深入发展，国际力量对比深刻调整，未来科技和产业将在很大程度上影响国家发展格局。因此，世界主要国家纷纷加快布局未来产业，围绕未来产业的竞争日趋激烈。对中国而言，大力发展未来产业已经成为把握创新主动权、培育全球竞争新优势的必然选择。

未来产业的前瞻布局关系到我国中长期竞争力和国家安全。对此，需深刻研判我国发展未来产业面临的形势，立足于我国产业创新发展现状，力争在全球产业格局深刻变革中赢得主动权。

（一）新科技革命和产业变革为未来产业发展提供动力

以量子信息、人工智能、先进无线、先进制造和生物技术为代表的新一轮科技革命正在兴起，不断加速学科交叉融合、引领新一轮产业变革，为未来产业发展提供动力，加速经济社会发展方式转变。纵观全球历史，不乏把握前沿技术发展先机成就一个国家、甚至改变世界的典型案例。英国、德国、美国、日本分别抓住几次科技革命和产业革命机遇，大力发展纺织、铁路、化工、电气、汽车、半导体等产业，成为全球科技强国与工业强国[1]。当前，新一轮科技革命正催化产业发展范式变革，助力新产业部门和新型业态的培育壮大，为未来产业的培育和发展带来了契机。例如，人工智能技术正在呈现指数级迭代发展新趋势，推动部分技术与产品研发周期快速缩短[2]，催生未来产业新发展方向。生物技术的重大突破，将彻底改变癌症、传染病、阿尔茨海默病等疾病的预防和治疗[3]，推动未来生物产业的革命性发展。

（二）主要发达国家和地区着力推进未来产业规划与布局

新科技革命和产业变革正在重塑全球竞争格局，主要国家和地区都意识到未来产业在国际竞争中的重要作用，纷纷加强战略部署和规划。美国发布的《美国将主导未来产业》（2019年发布）  、《关于加强美国未来产业领导地位的建议》（2020年发布） 、《未来产业研究院：美国科学与技术领导力的新模式》（2021年发布）  、《未来产业法案》（2021年生效）  等系列措施，形成美国强化未来产业领导地位的总体战略。《欧洲产业的未来》（2017年发布）  、《促进繁荣的未来技术》（2019年发布）  、《加强面向未来欧盟产业战略价值链报告》（2019年发布）  、《欧洲新工业战略》（2020年发布，并于 2021年更新）  等战略，显示了欧盟提升欧洲全球工业领导地位的系统布局。日本发布的《第五期科学技术基本计划（2016-2020）》（2016年发布）  、《未来投资战略 2018—迈向社会 5.0和数据驱动型社会的变革》（2018年发布）  、《第六期科技创新基本计划》（2021年发布）  等战略规划，描绘了日本未来产业发展的蓝图。因此，我国亟待加快未来产业发展，在全球竞争格局中占据有利位置。

（三）发展未来产业是以创新引领高质量发展的必然选择

当前，我国经济由高速增长阶段转向创新驱动高质量发展阶段，部分先进产业发展迈入了“无人区”，加强前瞻部署和发展未来产业，不仅关乎我国在国际竞争格局中的地位，而且关系到我国第二个百年奋斗目标的实现。一方面，我国当前正处于工业化向后工业化转变阶段，围绕国家发展的重大需求，以未来产业为引领，探索适合经济高质量发展的体制机制、破除创新要素壁垒，有利于深入实施国家创新驱动发展战略和推进供给侧结构性改革。另一方面，可持续发展已经成为经济社会发展的主要趋势，《国家创新驱动发展战略纲要》提出“推动能源应用向清洁、低碳转型”，而且我国进一步明确提出“碳达峰、碳中和”目标，明确了未来产业发展的新要求。未来产业将综合利用新兴技术、先进材料和先进制造（如增材制造、自动化和机器人、人工智能和机器学习），推动经济可持续发展。

虽然未来产业有着巨大的潜在优势和广阔的市场前景，但由于未来产业仍处于技术向产业的过渡阶段，支撑产业发展的新兴技术对外界环境极为敏感，离不开制度保障与政策扶持，需要一个特殊的产业创新体系促进未来产业创新发展。 

（一）产业创新体系的理论基础

产业创新体系概念在很大程度上源自于演化经济学的思想。因为在主流经济学看来，产业创新体系是不存在的，甚至不知“产业政策”为何物，认为产业就是“典型性企业”加总，因此在主流经济学中根本没有产业创新的位置。演化经济学从“经济发展具有产业特定性”原理出发，认为产业政策与产业创新体系对企业、产业乃至国家发展具有重大作用，尤其是新兴产业具有更大的创新窗口和战略性[4]。相较于新古典主义的静态均衡，演化经济理论更加强调动态、开放和系统地研究组织演化和技术变迁，Nelson和 Winter（1982）[5]认为企业正是通过不断的学习、搜寻和选择才实现了技术的创新，进而推动组织的演化。

产业创新体系理论研究源于 Freeman（1987）[6]提出的国家创新体系概念；Porter（1990） [7]将产业基础纳入创新体系，体现了产业创新体系的思想；Carlson的技术系统理论为产业创新体系理论的建立奠定了坚实的基础。随后，Breschi和Malerba（1997）[8]在前期理论的基础上，正式提出了产业创新体系的概念，认为产业创新体系是由特定产业中参与产品开发和生产以及技术研发和使用的企业构成的系统（或群体）。但是该概念仅考虑到了企业的作用，对参与产业创新的其他组织如高校、科研院所和金融机构等并未提及[9]。

Malerba（2002）[10]在此基础上，进一步完善了产业创新体系的定义、构成要素和分析框架等，并指出产业创新体系主要包括企业、其他参与者（如大学、政府部门、消费者等）、网络、需求、知识和技术基础、制度、系统运行进程与协同演进等７个基本要素，可以从知识和技术基础、行为主体及其网络、以及产业制度环境３个简化维度进行研究。在该体系中，知识和技术是创新的基础，而行为主体网络和制度等要素则主要是通过强化创新网络交互、知识和技术流动促进产业创新。其他学者也从产业创新体系的构成、影响因素、治理结构等角度进行了广泛的研究[11-12]。相对于传统产业经济研究，产业创新体系的组成要素和研究范围更宽泛，不仅关注企业行为和市场活动，而且强调非企业行为者和非市场力量的交互作用。产业创新体系理论通常适用于分析创新活跃、动态性高、涉及部门众多、关系网络复杂的产业[13]。

然而，由于产业异质性、文化根植性及发展阶段差异性等因素影响，基于创新基础较好的发达国家和成熟产业情景开展的产业创新体系研究，对处于不同发展阶段和具有不同发展基础的产业创新实践仍有一定的距离[14]。因此，非常有必要结合我国未来产业发展面临的形势与问题，研究未来产业创新体系的特征，揭示产业创新体系研究与社会发展实践之间的关系，为未来产业发展提供合理可行的政策建议。

（二）未来产业创新体系的内涵

未来产业创新体系也属于一种产业创新体系，是直接影响未来产业培育和发展的各种要素的集合，包括知识和技术、制度和政策、文化和组织等要素构成的复杂系统。未来产业创新体系的核心主要包括以下几方面。

1.创新主体。产业创新体系中的主体包括企业、高校、科研机构、政府机构等，各个主体具有不同的学习过程、行为、能力和结构。对一般产业来说，企业是产业技术创新最重要的主体，是创新投入和产出的受益者，是整个产业创新体系的核心。但对于未来产业而言，由于产业技术还处于生命周期的起步期，远未达到成熟应用的地步，很多企业处于观望阶段。因此高校和科研院所在未来产业的基础研究和技术开发中发挥着重要作用。未来产业创新体系的形成依赖于各创新主体所形成的网络关系。

2.制度环境。未来产业中的市场主体还未成熟，产业发展存在市场失灵，因此未来产业发展离不开制度环境的支持，并且在不同的发展时期需要不同的政策支持，如政府的研发资金支持、投融资制度、知识产权保护制度、收益分配制度等。如果没有相关制度规范创新主体之间的行为，主体之间的合作交流就会受到影响。只有建立法律制度和行为规范才能降低主体之间的交流障碍，促进创新主体间的交流合作[15]。未来产业创新体系运行过程中需要创新主体不断地适应制度环境，构建起良好的创新机制。

3.创新生态。创新生态是未来产业创新发展的外部条件，主要是为产业创新体系中各组成部分的正常运行提供必要的物质、精神及制度保障，既包括社会制度、法律体系、文化习俗、社会网络、营商环境、创业氛围等软性因素，也包括基础设施、金融资本、人力资源、技术与经济存量等硬性因素。这些因素会直接或间接影响创新活动的进行，对创新主体功能发挥至关重要[16]。未来产业创新生态的建设和完善，不是单靠市场或单靠政府就能实现的，而是取决于市场机制、市场精神基础上的政府的能动作用，市场与政府之间需要形成互补。

（三）未来产业创新体系的特征

产业创新体系的一个重要功能是解决产业中知识、技术、人才等创新要素的合理流动问题。未来产业创新体系既有产业创新体系的一般特征，又体现了未来产业的特殊性。

1.创新性特征。产业的发展离不开科学技术的支撑，科学技术通过对工具的改进，延伸了人类的智力和体力，扩大了人类的生产活动空间，使更多的物质、能量进入到生产系统，提升产业发展空间和产品种类。历史经验表明，新兴产业的发展无不依赖于技术创新的驱动、扩散与产业化。因此，Malerba（2002）[10]将知识和技术看作是产业创新体系的核心驱动要素，对未来产业而言尤其如此。支撑和驱动未来产业发展的核心技术属于具有突破性和颠覆性的前沿技术，这是未来产业区别于其他产业的核心特征。因此未来产业创新体系应对科学技术给予充分的关注，并预测其应用前景，推动产业不断发展。

2.网络性特征。创新网络是产业不同创新参与者的协同群体，它们通过相互交流和学习，共同参与产业技术和新产品的开发、生产和销售全过程。一个密集的网络通常能够在成员之间建立某种信任，降低组织学习成本。在探索新知识的过程中，新知识基础需要广泛联系网络中的人员、组织等，有助于保持组织和技术的多样性。未来产业创新体系是同一产业或者相关产业领域企业、高校、科研机构、政府等主体之间的合作关系，不同主体之间形成一个密切合作的网络。这个网络是一种介于市场和企业内部等级制度之间的一种产业组织形式，它比企业内部组织形式灵活，又比市场组织形式稳定，有利于应对技术创新的不确定性[17]。

3.开放性特征。由于未来产业技术的复杂性，未来产业的创新不能依靠单个主体。企业要保持创新和竞争力，就要突破现有的学习机制，与其他创新主体建立稳定、长期的合作关系。那些具有不同知识基础的外部参与者能够提出补充性或启发性方法，突破现存知识基础的限制。产业创新体系能有效降低创新活动中市场和技术的风险，克服复杂技术创新过程中单个企业创新能力的局限。因此，未来产业创新体系必须是开放的组织形式，才能更好地适应外部环境的变化，更好地组织成员共同学习，更好地搜寻外界的信息资源，增加组织的知识存量，不断促进产业技术创新。

4.动态性特征。由于未来产业处于产业生命周期的孕育期，特别是在科技革命背景下，技术和产业发展充满高度的不确定性，创新主体之间、主体与环境之间会发生协同演化，导致未来产业创新体系会随技术进步而动态变化。在产业发展的初始阶段，不同创新主体没有清晰的选择标准，成员之间的关系比较松散。随着技术的发展，新的成员不断进入，参与者群体不断扩大，目标更加明确，成员之间形成新的网络关系[18]。在此过程中，一些曾经被认为具有产业化前景的前沿技术可能被市场证明没有经济价值，从而退出未来产业的行列；或者是通过竞争不断优化改进，功能得到更新，以满足系统新功能实现的需要。

5.干预性特征。与新兴产业和成熟产业相比，未来产业在资源配置和市场竞争中处于弱势地位，但是在推动未来经济社会变迁中起到关键性、支撑性和引领性作用，因此未来产业的培育和发展需要政府干预，引导社会资源向未来产业合理流动。发达国家在未来产业的发展上，都制定和实施了系列举措，在研发投入、创新体制、优惠政策、产业化、政府采购和投融资等方面都对未来产业进行了扶持。例如美国在许多现有高科技产业大规模商业化之前的很多年就开始提前布局：针对无人驾驶技术，美国国防高级研究计划局（DARPA）早在 1983年就开始实施“陆地自动巡航”计划；国立卫生研究院（NIH）数十年高额研发资助生物技术等[19]。

鉴于未来产业的重要作用，我国对未来产业的发展高度重视，“十四五”规划提出，要着眼于抢占未来产业发展先机，“谋划布局一批未来产业”“加速形成若干未来产业”，但是仍然存在一些挑战。 

（一）我国未来产业发展现状

第一，我国在未来产业前沿领域建立了一定的创新基础。未来产业是基于未来技术突破和场景应用而培育的新兴产业[20]，突破性技术和颠覆性创新是未来产业发展的重要基础。以量子信息和氢能为例，在量子信息领域，我国相关科技项目的布局和投入逐步增加，在科研团队、专利数量、知识产权布局和标准体系建设等方面建立了较好的实践基础和发展条件。科技部和中科院通过自然科学基金、国家重点研发计划和战略先导专项等科技项目，支持量子信息基础研究[21]。我国量子通信专利储备位列世界前列，成为专利申请受理最多的国家。据统计，全球 47%的量子通信技术专利申请来自中国，24%来自美国，12%来自日本[22]。2016年 8月，我国完全自主研制的世界上第一颗空间量子科学实验卫星“墨子号”发射升空，通过卫星和地面站之间的量子密钥分发，实现星地量子保密通信，为我国未来构建天地一体化量子保密通信网络提供可靠的技术支撑 [23]。在氢能领域，制储运等环节技术进步显著，我国碱性电解槽技术处于国际先进水平；质子交换膜电解槽技术实现了“从无到有”，单槽功率达到兆瓦级[24]。

第二，国家和地方政府加快未来产业布局。2020年 4月以来，习近平总书记多次提到要“抓紧布局”“培育发展”未来产业。《国民经济和社会发展第十四个五年规划和 2035年远景目标纲要》着重指出，“在类脑智能、量子信息、基因技术、未来网络、深海空天开发、氢能与储能等前沿科技和产业变革领域，组织实施未来产业孵化与加速计划，谋划布局一批未来产业。”国家发改委明确提出将重点在科教资源优势突出、产业基础雄厚的地区，布局一批未来产业技术研究院和先导示范区，推动形成未来产业策源地[25]。

未来产业也成为地方政府在“十四五”时期重点布局的领域。多个省份的“十四五”规划都提出加快布局未来产业。例如，安徽提出“实施‘3+N’未来产业培育工程，前瞻布局量子科技、生物制造、先进核能等产业”；浙江提出“超前布局发展第三代半导体、类脑芯片、柔性电子、量子信息、物联网等未来产业，加快建设未来产业先导区”；山西提出“重点培育未来数字、未来材料、未来能源、未来装备、未来生活等 5大未来产业重点领域”。《长三角 G60科创走廊建设方案》提出，“加快培育布局量子信息、类脑芯片、第三代半导体、基因编辑等一批未来产业”。

第三，我国未来产业进入产业化初期阶段。一方面，未来产业重大项目相继落地。2017年 8月，由国家发改委牵头组织的国家量子保密通信“京沪干线”通过总技术验收，该项目搭建了全长 2000余公里的量子保密通信骨干线路，完成了金融、政务领域的远程或同城数据灾备系统、金融机构数据采集系统等应用示范[26]。2020年，国际顶级制氢储能项目在宁夏开工，预计建成后合计年产氢气1.6亿标方，每年可减少煤炭资源消耗25.4万吨、减少二氧化碳排放约 44.5万吨[27]。2021年 4月，国家重大科技基础设施“未来网络试验设施”项目的重要组成部分——未来互联网试验设施（简称 FITI）高性能主干网正式开通，致力于对互联网核心关键技术的探索和实践[28]。

另一方面，领先企业加速推进未来产业布局。以量子信息为例，在量子计算领域，阿里巴巴、腾讯、百度和华为等企业纷纷成立量子实验室，布局量子处理器硬件、量子计算云平台、量子软件及应用开发等领域。在量子通信领域，三大运营商积极推动量子通信的应用落地，不断提升行业安全标准。在量子测量领域，成都天奥从事时间频率产品的研发，中电科、航天科技、航天科工和中船重工集团下属的部分研究机构正逐步开展相关研究[21]。就氢能而言 ,我国已初步布局了涵盖制氢、储运、加注、应用等环节的氢能产业链[29]。领先企业积极开展氢能战略合作，引领氢能产业发展。例如，2019年 10月，阳光电源与中科院大连物化所共同成立“PEM电解制氢技术联合实验室”，以大功率 PEM电解制氢装备的研发为核心深入合作。2020年，宝武集团与重塑科技等民营企业开展氢能战略合作[23]。截至 2021年 7月 1日，中国已累计建成加氢站 165座[30]。当前我国氢气产能约每年4100万吨，产量约 3342万吨，是世界第一产氢国[31]。

（二）未来产业发展面临的挑战

第一，产业基础能力有待提升。在未来产业领域，我国核心技术、装备、原材料与国际先进水平尚存在差距。以量子信息和氢能为例，我国量子计算领域的前沿研究、样机研制和应用推广与欧美存在较大差距，阿里巴巴、华为、百度等企业在软硬件研发、生态建设等方面仍落后于全球先进水平[21]。就氢能而言，我国在氢能自主技术研发、装备制造、基础设施建设等方面仍有待提升。国外针对碳捕获、利用与封存（CCUS）技术进行了新工艺开发和广泛的项目示范，积累了百万吨级捕集利用封存经验，但我国在 CCUS技术集成、海底封存和工业应用方面仍较为落后，且 CCUS大规模示范项目整体规模远低于发