在科技发展过程中，一个国家从跟跑到领跑的历史性跨越既是华丽的，又是艰难的。它需要高瞻远瞩地把握创新规律，认识到领跑特有的表现形式，并审时度势选择正确的领跑方向。

按照创新的阶梯发展规律，从低到高共有四种创新。效率式创新是通过低廉的劳动力价格、周密的管理体系、严谨的工艺路线和精准的资金投入，从提高管理和生产效率切入；开发式创新是在已有技术的基础上，通过引进消化吸收再创新或集成创新来实现整合型技术发展；高新技术式创新涉及把现有的科学知识变成可实现的技术突破；颠覆式技术创新是最高阶的创新，它是在基础研究新成果与新技术结合的基础上推动产业新变革，需要从基础研究做起，实现全链条贯穿。上述前三个阶梯，仍属于跟踪式创新的范畴，只有到达最后一个阶梯才能成为名副其实的领跑者。

从我国经济社会发展的现状来看，效率式创新已进入边际效益递减阶段，开发式创新已接近尾声，热点领域的高新技术式创新大都差人一步。现在，我们要建设世界科技强国，就一定要锻造以自主创新为利刃的颠覆式技术创新之剑。能让一个国家一举成为领跑者的颠覆式技术创新有四种类型：一是里程碑式进展，其在理论或技术上具有新一代的标志；二是源头式发现，就理论而言它就是文献计量学中引用树的分叉点，就技术而言它就是新开辟的技术；三是颠覆性发现，既推翻或升华了现有理论，又能碾压现有的主流技术，其标志是覆盖式的理论平台或由此而扬弃的技术链；四是从理论到技术的新贯穿，其标志是突然出现的、密布的专利群或新产业的孕育。

颠覆式技术创新要求极高，实现起来非常不易，需要进行全方位的突破。首先要有思想理念的突破。以产生新思想、新理论、新方法为荣，不能言必称希腊、贤必举欧美，同时在研究选题上不能在已有研究工作的夹缝中选择题目。其次要有科学手段的突破。大科学仪器、大科学工程将成为颠覆式技术创新的基础。如何支持这些投入巨大、有回报也有风险的科学手段建设，将成为考验各个研究资助机构的试金石。最后要有评价体系的突破。现有的主观式评价（如常规的同行评议）基于对已有学术价值观的共识，现有的客观性评价来自对已有学术数据的延续。但若要遴选出真正的领跑者，需要采用非共识评价、颠覆性评价、创新度评价、交叉式评价等非常规评价体系。

讨论完理论，回到我国现实。到2020年或2030年，我国科技在哪些领域有可能领跑全球？这是一个宏大的问题，虽然无法准确判断，但可以从可能性和重要性这两个维度来作出预测。综合分析，在以下五个重要领域我国科技有可能率先实现从跟跑到领跑的跨越。一是智慧数据。我国拥有全球最大的数据体量，而且具有相当复杂性和不确定性，这是发展智慧数据科学的土壤；我国具有强烈的对超大数据进行智慧发掘的需求，这是发展智慧数据科学的驱动力。同时，我国还具有发展智慧数据科学的人才基础。二是新物理。我国在低维物理方面人才济济，在低维超导、低维器件等方面孕育着新突破，在暗物质科学的实验手段和空间探测上已经占有先机。此外，我国在中微子物理上也有人才、装置和国际合作的优势。三是合成生命。化学生物学领域我国已快速地从跟踪走向并行，基因编辑的横空出世、对生命结构探测手段的大规模运用，都可能促进我国升级为合成生命研究的强国。四是量子跃迁。量子通讯方向是我国在该领域领跑的首选之路，量子计算则可能带来计算机技术的颠覆式发展而紧随其后。在量子化学、量子限域和单原子催化领域，我国学者目前已非常活跃，是另一个有希望的方向。五是人机网共融。对人工智能的研究是这一领域的主流方向，我国科学家已经吹响向以人工智能2.0为标志的科技前沿挺进的号角，在互联网、物联网、务联网、智慧网联动下的人网共济研究是人工智能的新方向。

我国科技从跟跑到领跑的历史性跨越正在到来。这是一个伟大的时代，值得广大科技工作者为之奋斗。

（作者为国家自然科学基金委员会主任、中国科学院院士）