在科技發展過程中，一個國家從跟跑到領跑的歷史性跨越既是華麗的，又是艱難的。它需要高瞻遠矚地把握創新規律，認識到領跑特有的表現形式，并審時度勢選擇正確的領跑方向。
按照創新的階梯發展規律，從低到高共有四種創新。效率式創新是通過低廉的勞動力價格、周密的管理體系、嚴謹的工藝路線和精準的資金投入，從提高管理和生產效率切入；開發式創新是在已有技術的基礎上，通過引進消化吸收再創新或集成創新來實現整合型技術發展；高新技術式創新涉及把現有的科學知識變成可實現的技術突破；顛覆式技術創新是最高階的創新，它是在基礎研究新成果與新技術結合的基礎上推動產業新變革，需要從基礎研究做起，實現全鏈條貫穿。上述前三個階梯，仍屬于跟蹤式創新的范疇，只有到達最后一個階梯才能成為名副其實的領跑者。
從我國經濟社會發展的現狀來看，效率式創新已進入邊際效益遞減階段，開發式創新已接近尾聲，熱點領域的高新技術式創新大都差人一步。現在，我們要建設世界科技強國，就一定要鍛造以自主創新為利刃的顛覆式技術創新之劍。能讓一個國家一舉成為領跑者的顛覆式技術創新有四種類型：一是里程碑式進展，其在理論或技術上具有新一代的標志；二是源頭式發現，就理論而言它就是文獻計量學中引用樹的分叉點，就技術而言它就是新開辟的技術；三是顛覆性發現，既推翻或升華了現有理論，又能碾壓現有的主流技術，其標志是覆蓋式的理論平臺或由此而揚棄的技術鏈；四是從理論到技術的新貫穿，其標志是突然出現的、密布的專利群或新產業的孕育。
顛覆式技術創新要求極高，實現起來非常不易，需要進行全方位的突破。首先要有思想理念的突破。以產生新思想、新理論、新方法為榮，不能言必稱希臘、賢必舉歐美，同時在研究選題上不能在已有研究工作的夾縫中選擇題目。其次要有科學手段的突破。大科學儀器、大科學工程將成為顛覆式技術創新的基礎。如何支持這些投入巨大、有回報也有風險的科學手段建設，將成為考驗各個研究資助機構的試金石。最后要有評價體系的突破。現有的主觀式評價（如常規的同行評議）基于對已有學術價值觀的共識，現有的客觀性評價來自對已有學術數據的延續。但若要遴選出真正的領跑者，需要采用非共識評價、顛覆性評價、創新度評價、交叉式評價等非常規評價體系。
討論完理論，回到我國現實。到2020年或2030年，我國科技在哪些領域有可能領跑全球？這是一個宏大的問題，雖然無法準確判斷，但可以從可能性和重要性這兩個維度來作出預測。綜合分析，在以下五個重要領域我國科技有可能率先實現從跟跑到領跑的跨越。一是智慧數據。我國擁有全球最大的數據體量，而且具有相當復雜性和不確定性，這是發展智慧數據科學的土壤；我國具有強烈的對超大數據進行智慧發掘的需求，這是發展智慧數據科學的驅動力。同時，我國還具有發展智慧數據科學的人才基礎。二是新物理。我國在低維物理方面人才濟濟，在低維超導、低維器件等方面孕育著新突破，在暗物質科學的實驗手段和空間探測上已經占有先機。此外，我國在中微子物理上也有人才、裝置和國際合作的優勢。三是合成生命。化學生物學領域我國已快速地從跟蹤走向并行，基因編輯的橫空出世、對生命結構探測手段的大規模運用，都可能促進我國升級為合成生命研究的強國。四是量子躍遷。量子通訊方向是我國在該領域領跑的首選之路，量子計算則可能帶來計算機技術的顛覆式發展而緊隨其后。在量子化學、量子限域和單原子催化領域，我國學者目前已非常活躍，是另一個有希望的方向。五是人機網共融。對人工智能的研究是這一領域的主流方向，我國科學家已經吹響向以人工智能2.0為標志的科技前沿挺進的號角，在互聯網、物聯網、務聯網、智慧網聯動下的人網共濟研究是人工智能的新方向。
我國科技從跟跑到領跑的歷史性跨越正在到來。這是一個偉大的時代，值得廣大科技工作者為之奮斗。
（作者為國家自然科學基金委員會主任、中國科學院院士）
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