创新范式:日用而不觉的变革力量

第一章创新范式内涵的新认知/1

一、范式的源流与发展/2二、创新范式的本体论指向/6三、创新范式的认识论指向/12四、创新范式的方法论指向/16

第二章科学研究范式的迭代进阶历程

一、第一范式:实验科学范式

二、第二范式:理论科学范式/31

三、第三范式:计算仿真模拟范式/ 37四、第四范式:数据密集型科研范式/44

第三章技术攻关范式演进的基本原理/ 51

一、技术攻关范式的层级结构/51

二、技术攻关范式转换机理分析/ 56

三、技术攻关范式转型引发的技术变革/61

第四章技术应用推广范式的变革规律/73一、影响技术应用推广范式变革的因素/73二、技术应用推广范式转型推动创新跨越/ 79三、技术应用推广范式的迭代方向/84

第五章创新范式转型的主要趋势/91

一、创新共同体的扩张/91

二、从人人协作转向人机协同/98

三、科学研究范式、技术攻关范式、技术应用推广范式全链条融合

第六章人工智能驱动的创新范式

一、人工智能驱动的科学研究/111

二、人工智能驱动的技术创新/119

三、人工智能驱动的场景应用

第七章多学科交叉会聚加快驱动创新范式转型/140

一、传统学科体系和创新组织方式无法适应第四次工业革命需求/141二、多学科交叉会聚驱动创新范式转型的基本进路/144

三、信息、生命、物质学科群交叉前沿领域预判

四、重点交叉前沿领域动态研判与增进机制:以人形机器人、合成生物学、量子信息为例/151

第八章创新范式转型引发的创新变革

一、异质创新主体在更深层面建立创新共同体/158

二、多种创新体系在更大场域构成紧密连接者/162三、不同创新认知在更多维度形成相同创新观/ 167

第九章为建设科技强国加快新一轮创新范式转型变革/172

一、以新一轮创新范式转型加快建设世界主要科学中心和创新高地/ 172

二、以新一轮创新范式转型壮大创新共同体/ 178

三、以新一轮创新范式转型增强全球科技治理话语权/ 183

参考文献

第一章创新范式内涵的新认知

创新范式源于创新理念与范式框架的内生性融合,从科学范式到技术范式,再到创新范式，呈现了科学不断与社会和经济相交织的趋势。创新范式可以概括为科研共同体开展科研创新、解决创新问题所共同遵循的知识体系、理论模型和基本方式,是关于从事科研工作的基本思维、共同信念、主要范畴,包括但不限于共同认可的理论、法则、定律、假说、范例、方法和工具等。从本体论看,创新范式是关于创新知识重组优化、科学理论变革升级等规律的共同认识,如现代物理学的产生得益于相对论、量子力学等对经典物理学的改造、修正;从认识论看,创新范式是关于创新链条衔接、创新任务分配等规则的共同认识，如人类借助科学技术的力量不断促成宗教和科学的分离、科学与技术的结合、科技与产业的融合,涌现了以人为中心的新自然哲学等哲学形态;从方法论看,创新范式是关于研究方法运用、创新步骤革新等规程的共同认识,如科研探究的驱动力经历了科学家的好奇心驱动、产业创新驱动、国家组织引领等历程,形成了基于观察的归纳法、基于数学建模的演绎法、基于模型拟合的计算机仿真等。”在科技史上,创新范式的内涵经历了不断深化的过程。

一.范式的源流与发展

“范式”是由托马斯・库恩(Thomos S. Kuhn)在其《科学革命的结构》(The Structure of Scientific Revolutions)一书中所提出的。科学家们遵循基本的思考方式和研究方法展开科学研究,而遵循哪种方式和方法是由范式所决定的,“它们的成就空前地吸引一批坚定的拥护者,使他们脱离科学活动的其他竞争模式。同时这些成就又足以无限制地为重新组成的一批实践者留下有待解决的种种问题。凡是共有这两个特征的成就，我们此后便称之为‘范式’”①。范式随后被广泛运用于科学、技术和创新等各领域,用以描述某个阶段的整体特征和趋向。

(一)科学范式的提出

库恩的科学范式是科学研究的基本框架,包括共同的理论、方法和实践准则。范式指导科学家的研究工作,影响科学研究的方向和方式。在《科学革命的结构》中，“范式”一词大体上有两种用法:一是指科学共同体所共有的东西,作为信念、价值、技术等构成性因素的集合。这一用法也曾被称作“学科基体”(discipline matrix)。二是以科学共同体以往的某项显著的成就作为范例,为成员提供一套“解难题”的操作路径和认知模型。前者被用以解释科学革命,后者通常体现在常规科学中;前者侧重于科学的社会结构(social structure),而后者则侧重于科学的认知结构(cognitivestructure)。

范式在科学界具有权威性和稳定性，科学家们遵循范式来进行研究和交流。由于库恩对范式的阐释具有很大的包容性与多义性，“范式”概念具……

本书为2022年度国家社会科学基金重大项目研究成果，主要从本体论、认识论、方法论等维度阐释了创新范式的新内涵，预判了创新共同体扩张、人机协同等创新范式转型趋势，回顾了从实验科学、理论科学到计算机仿真模拟、数据密集型科研等科学研究范式的迭代进阶历程，透视了技术攻关范式的层级结构、转换机理及其影响，研究了影响应用推广范式与产业创新模式的因素及转变方向等，分析了人工智能驱动的创新范式及其在学科领域、现实场景的应用，以人形机器人、合成生物学、量子信息为例揭示了重点交叉前沿领域动态研判与增进机制，探讨了多学科交叉会聚驱动创新范式转型的基本进路等，从创新逻辑、创新场域等角度梳理了创新范式转型引发的创新变革，最后结合世界主要科学中心和创新高地转移规律等探究我国引领新一轮创新范式转型的机会。