中国高科技网络

研究高科技网络具有重要的学术价值和现实意义。高技术是对人类社会的发展进步具有重大影响的前沿科学技术，它能大大带动各行业的技术的发展。

历史沿革—高科技“863”计划

1986年3月王大珩、王淦昌、杨嘉墀和陈芳允四位科学家联合向中共中央写信，提出开展《关于跟踪世界战略性高科技发展的建议》，这封信得到了当时中央领导邓小平亲自批示：“这个建议十分重要”。随后中共中央、国务院批准了《高技术研究发展计划（863计划）纲要》，简称“863计划”，其方针是坚持“有限目标，突出重点”，选择了8个高技术领域：生物技术、航天技术、信息技术、激光技术、自动化技术、能源技术和新材料、海洋技术领域，作为中国高技术研究发展的重点。其总体目标是：集中少部分精干力量，在所选的高技术领域，瞄准世界前沿，缩小与发达国家的差距，带动相关领域科学技术进步，造就一批新一代高水平技术人才，为未来形成高技术产业准备条件，为20世纪末特别是21世纪初中国经济和社会向更高水平发展和国防安全创造条件。从此，国家为863计划投入百亿巨资，中国高技术发展进入了一个新阶段，在军民各方面不断取得了重大成果。

当代高技术的主要行业

中国国家统计局界定，当代高科技包括五大行业：医药制造业、航空航天器制造业、电子及通信设备制造业、电子计算机及办公设备制造业、医疗设备及仪器仪表制造业。六大高技术群：信息技术群、新材料技术群、新能源技术群、生物技术群、海洋技术群和航天技术群。九大技术产业：生物工程、生物医药、光电子信息、智能机械、软件、超导体、太阳能、空间、海洋产业等。每个高技术群又包括许多高技术，各高技术之间相互支撑、相互联系、相互交叉、相互渗透，并且新的高技术不断涌现出来，实际上高技术是处在不断地动态发展之中。

综观世界各国高科技发展，高科技只有实现产业化并形成产业规模效益，才能达到发展生产力，促进社会文明，增强国家经济和国防实力。高科技并非一个单项技术，而是科学、技术、工程最前沿的新技术群，它们互相影响、互相补充、互相促进。由于高科技与高技术产业连接在一起，因此高科技又是科学、技术、生产一体化的生产体系，同样受到市场的调节和推动。

高技术分为军用和民用两种，实际上大多数科学技术成就都是军民兼用的，许多高技术往往首先应用在军事上，而且在高技术发展中，军用高技术能够起着带头和促进作用。一方面军事始终是利用高科技最快最多的一个领域；反过来，军事上的新需求又促进了高技术的迅速发展。高技术水平是反映国家经济实力和国防实力的最重要方面之一，直接关系到国家经济和军事地位。中国高科技成果的转化工作，已经取得了辉煌的成就，对中国经济高质量发展发挥重大作用。

2016年美国国家科学基金会发布的《美国科学与工程指标》显示，中国已成为不容置疑的世界第二研发大国。进入21世纪以来，中国高技术制造增加值猛增，2001年至2014年间增长了10倍。2014年全球高技术制造增加值为1.8万亿美元，中国占27%，居世界第二位，略低于美国的29%。

中国高科技网络及其金字塔

2007年,依据国家统计局高科技统计数据，应用网络科学理论，中国原子能科学研究院网络小组（CIAEF）首先提出和研究了多种中国高科技网络，并构成四个层次的中国高科技网络金字塔（见图），揭开了中国高新科技发展的特征、机制和某些规律。

四个层次的中国高科技网络金字塔

中关村科技园（金字塔第四层）

在中国高科技发展史有一个标志性大事是，1988年5月经国务院批准正式建立了中国第一个国家级高新技术产业开发区——中关村科技园，它是中国最大规模的科学城，它位于金字塔顶层，是中国高科技的灯塔、核心和领跑者，2009年以来，中关村科技园成为国家自主创新示范区，被誉为“中国硅谷”。中关村科技园已形成以软件、集成电路、计算机、网络和通信等为代表中国特色的重点高新技术产业网（群体），中关村科技园的经济增长速度在世界一流园区中已处于领先地位，在中国发挥了开路先锋和示范的作用，中关村科技园已形成一区多园的发展格局，包括海淀园、丰台园、昌平园、电子城科技园、亦庄科技园、德胜园、雍和园、石景山园、通州园、大兴生物医药基地、平谷园、怀柔园、密云园，其中海淀园的主要功能是高新技术成果的研发、辐射、孵化和商贸中心，其他园主要功能是高新技术产业的发展基地。在中关村科技园的巨大引领和推动下，全国已形成了110多个科技园网络。

CIAEF网络小组主要以1999～2009年期间中关村科技园里每个公司及其代表企业家分别为网络的节点，节点连线依据《中关村科技园发展报告》提供的资料信息和企业家之间及公司之间联系信息，从而分别构建了中关村科技园的两种网络：中关村科技园公司网络和企业家网络，这两种网络研究基本一致。

中关村科技园自建园以来，不论是公司数量和人员总数，还是园区面积均不断扩大，多次出现创业发展高潮。主要的时间节点包括：1988年5月国务院批准成立北京市新技术产业开发试验区；1992年邓小平南方谈话后，园区连续两年每年新增高技术企业1000余家；1999年6月国务院批复要求加快建设中关村科技园，这是中国政府实施科教兴国战略，增强中国创新能力和综合国力的一项重大战略决策；2005年8月国务院做出了关于支持做强中关村科技园的8条决定；2009年3月国务院批复同意建设中关村国家自主创新示范区，要求把中关村建设成为具有全球影响力的科技创新中心，成为创新型国家建设的重要载体，掀开了中关村发展新的篇章；2011年1月26日国务院又批复同意了《中关村国家自主创新示范区发展规划纲要（2011-2020年）》，进一步明确了中关村科技园今后十年的战略定位和发展思路；2011年国家十二五规划明确提出“把北京中关村建设成为具有全球影响力的科技创新中心。”

中关村科技园网络揭示了五个基本特点：①网络规模随时空不断增长。②节点（公司或企业家）之间既存在合作又存在竞争。③整个科技园网络既有生又有灭，网络不断演化，总体不断开拓发展。④整个科技园网络既有确定性连接，又有随机性连接，属于混合网络多种连接方式。⑤整个园区规模不断变速增长，例如，1988年中关村科技园批准后掀起一轮发展高潮，1992年邓小平南方谈话后，又推动全国特区高科技快速发展。在2002到2005年的３年间每年平均新入园企业以二千多家递增速度发展。中关村科技园的增长速度处于世界一流园区领先水平。在产业结构、企业发展、研发规模等方面接近美国硅谷。

中关村科技园网络是一个典型的混合变速增长演化网络，符合CIAEF提出的统一混合网络理论体系框架，按此框架理论揭示了各个层次网络演化特点和主要拓扑特性。中关村科技园网络兼具无标度特性和小世界特性，理论上通过匹配各个网络节点连接混合比可以调控网络特性，从高端技术向低端技术扩散，从中国东部地区向西部地区发展，探索走自主创新和共同富裕之路。中关村科技园堪称“中国硅谷”，经济增长速度位于全球高新科技园区前列，发展速度处于领先水平，在产业结构、企业发展、研发规模和人才资源等各个方面接近美国硅谷，发展前景良好。

中国高新科技园网（金字塔第三层）

中国高新科技园网遍布全国各个高校高新科技园，已成为区域经济发展的一个引擎。它聚集了全国50%的高新技术企业和科技企业，2004到2005年间研发投入占到了全国三分之一，科技园内企业所创造的工业增加值占全国总产值的9.4%，高新科技园人均总产值是全国的6.2倍。高新科技园实现了高技术产业式的发展，已成为自主创新促进经济发展的重要途径。

利用各高新科技园的总收入数据构建高新科技园的加权无向网络，其边权和点权的统计分布是幂率分布，反映网络的非均质特性，说明各高新科技园的总收入有明显差距，各高新科技园的总收入不平衡，收入最多的是北京高新科技园，而收入最少的是杨凌农业高新科技园。其次，从点权分布也看出各高新科技园收入的差距，按照收入的从高到低排，收入一般的节点数目比较多，反映各高新科技园的总收入不平衡。可以通过改变网络拓扑结构缩小差距，对国家经济的整体发展发挥平衡作用。

中国高科技产业网（金字塔第二层）

这类产业网络包括医药制造业、航空航天制造业、电子及通信设备制造业、电子计算机及办公设备制造业、医疗设备及仪器仪表制造业等五个行业。把各地区的高科技产业作为网络的节点，企业的生产经营情况中主要经济活动指标作为节点属性进行连边，构建了中国高科技产业网，它比前面的中关村科技园网络和中国高新科技园网规模更大，涵盖了全国各地区的高科技产业。企业之间的千丝万缕的联系程度由权重大小来反映，同行业之间权重相对较大，不同行业之间权重相对较小，CIAEF网络小组分别构建和考察了4类加权网络：确定性加权网络、择优确定性网络、混合择优加权网络和随机择优加权网络。这四种加权网络的点权和边权的统计分布都属于无标度特性，这说明不同地区和产业之间存在较大差异；不同年份的幂律指数不尽相同；而相应的度的累积权分布属于广延指数分布（偏离幂律），不同年份的广延指数不尽相同。

中国31个省（自治区、直辖市）由于资源禀赋、社会经济发展水平以及各省（自治区、直辖市）对中央政府政策运用等方面的差异，各省（自治区、直辖市）高技术产业发展水平差距较大，存在不均衡状况，高技术产业在东部地区集聚多，改变这种状态就要求国家更加重视加大对西部发展的支持。随着国家对西部大开发战略效应的逐步显现，以及中西部地区高技术产业发展环境的不断改善，中西部地区高技术产业同样有很好的发展机遇和前景。

世界高科技产业网（金字塔第一层）

为了反映世界高科技产业网与中国高科技网之间相互联系和影响，世界五百强高科技企业网可以称为世界高科技网络的一个缩影，利用互联网上提供连续5年的世界五百强高新企业排名，按照企业的各项指标作为企业节点的权重，指标包括营业收入、利润总额、上缴税金、出口交货值、研究与发展经费和信息化投资总额。构建世界五百强企业网络，首先节点是世界五百强每个企业；其次凡是任何两企业之间有主要业务范围相同的，则认定两个企业之间存在合作与竞争关系，将这两个企业（节点）连边。这样探讨了3种类型的世界五百强网络：无权网络，加权网络和随机加权网络。它们的共同点是网络拓扑特征具有无标度特性和小世界特性，不同年份略有差异。如2004年存在一个最小平均路径长度，表明该年世界五百强企业网彼此关系比较密切，有突出的小世界特性，有利于高科技企业发展。

综上所述，4个层次的高科技网络金字塔具有无标度特性和小世界特性，不同层次的幂律指数不尽相同。每个层次网络中只有少数几个中心节点与其他很多节点有密切联系，而大多数节点与其他节点却联系很少，这样网络对意外故障或外部攻击具有鲁棒性，但对全面协同式攻击又有脆弱性，一旦中心节点被攻击就会导致整个网络崩溃。无标度特性在许多实际高科技网络中具有普遍性，这是一把双刃剑，有利有弊，必须善于利用和保护它，最有效的办法就是保护好少数中心节点，即保护少数高科技核心企业，以发挥其在高科技发展中举足轻重的促进和稳定作用。

挑战与展望

高科技网络金字塔各个层次之间实际上都存在相互关联和彼此影响，因此高科技金字塔实际上是一大类超网络金字塔，与多层次超网络同样面临着挑战和机遇。其中一个重要问题是在大数据时代，国内外必须打破大数据壁垒，充分共享高科技大数据，深入研究高科技超网络，促进和加速高科技发展。

2013年以来，中国倡议和正在引领实施“一带一路”倡议，给中国和全世界带来了难得的历史发展良机。如何将“一带一路”倡议建成创新之路？这是一个挑战。在世人的眼前正呈现一条由大数据、云计算、智慧城市、人工智能、纳米技术、量子计算机等连接成的全球多层次高科技网络，这是“21世纪数字丝绸之路”，高科技园区的国际合作已成为中国高技术产业发展的一条必由之路，已经建设了面向东盟、南亚、中亚、阿拉伯国家、中东欧等国家和地区的一系列创新合作中心，切实发挥高科技创新推进“一带一路”倡议中的支撑和引领作用，区域高科技（转移）协作网络已初步形成。

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