无可否认，“以基础科学为先导”的线性创新理论为从科学到科技的创新描绘出清晰的路径图，坚定了国家对于基础科学研究的大力投入，由此极大推动了科学的发展，催生了新的科技产业。但是大家也逐渐发现，这条单线程的“线性创新理论”并不能涵盖很多重要的科学创新与科技发展的关系，而且这条全程化的创新之路并不是唯一的选择，更准确地说不是唯一最佳的选择。
（1）科学研究与科技产业发展的关系，并非封闭的单线程。
以航空产业为例，按照“以基础为先导”的科学创新方式，我们应该是在搞清楚飞行的基本原理之后，才有可能发展出庞大的航空制造产业。然而，实际正好与之相反。到现在人类也未能清楚地解释流体动力学中的伯努利原理为什么会发生（风洞试验、喷管、文丘里管等做出的海量实验数据可以证明伯努利原理是正确的——流体压强随着速度的增大而减小，但是依然无法完美解释发生这种现象的原因）。尽管如此，从莱特兄弟飞机上天的1903年到2017年，一百多年里，全球航空航天市场规模达8 380亿美元，形成了一个庞大的产业[8]。
当然，没有基础理论的支持，绝不等于没有科学研究的支持。从莱特兄弟开始，人们就对航天飞行进行了大量应用科学研究。航空领域研究实验中最为重要的飞行器风洞隧道测试，就是莱特兄弟为了收集飞行数据在1901年发明的。实际上，1901年，莱特兄弟发明了风洞测试之后，先后制造了三架滑翔机，进行了上千次的风洞试验，最终才在1903年发明了世界上第一架带有动力的载人飞行器——莱特飞行器[9]。
从航空制造业的发展不难看出，科技创新可以从应用科学研究直接进入产业发展；在合肥，中国科学技术大学（以下简称中科大）科学家创建的高科技企业普瑞昇则直接通过基础研究的大科学装置，完成高通量的药物筛选研究，促进新药研发。这说明基础研究也可以直接对接最新科技产业的发展。在之后的《“重装科学城”的挑战与机遇——“大科学装置”的产业化发展》一文中，我们还可以看到更多从基础科学研究衍生出的科技产业。由此可见，科学到应用科技的每个环节都可能带动产业发展。尤其是在生命科学、生物医药等前沿领域，基础科学的重大发现往往意味着新的药物和新的治疗方法的诞生，并由此诞生新的科技产业机遇。
此外，随着科学研究的不断深入，更多的辅助科学研究的服务领域，不断被细分和拓展，很多辅助科学基础研究的技术和服务也已经发展成为新的科技产业。例如，专门为科学研究提供精密测量仪器的科学仪器产业，其中的龙头企业——赛默飞科技（纽约证交所代码：TMO），公司年销售额超过250亿美元[10]；专门为生命科学研究服务的实验动物模型产业，全球市场规模到2023年将达到78亿美元，复合增长率将达到5.6%[11]。之后的文章还会就上述两种科技服务产业进行专门阐述，此处不再赘述。
上述案例充分说明，从基础研究到应用研究，再到科技产业创新，并非一个封闭的单线程体系。现在的科学发展与研究中，每个环节都有可能出现直接引导产业创新的机遇。因此，对于城市而言，关注科技产业所带来的机遇，不仅仅是盯着那些已经产业化的成熟科技，更应该把眼光放得长远些——关注那些前沿的甚至基础研究领域以及与科学研究相关的产业，由此可以发现更多的机遇。
（2）随着时代的发展，科学研究的主体变得多元和开放。
在一定程度上，1945年V.布什在《科学——永无止境的前沿》中所提倡的 “以基础研究为先导”的线性创新模型，使科学共同体和国家政府之间形成了某种社会契约关系，即国家向科学共同体提供经费进行基础研究，但并不干预科学共同体的研究，最终国家政府将得到科学转化而来的产业经济增长。
这种契约关系从根本上保证了科学家是为科学研究本身而工作的。尤其是那些从事基础研究的科学家，根据这种社会契约，大可放开手脚进行那些看起来与现实生活毫无关系的研究，而不需要也不应该顾虑自身的研究成果能否转化为应用技术。就像诺贝尔物理学奖获得者薛定谔所说的：“对科学家而言，他必须是好奇的，他必须能感到惊奇并渴望发现[12]。”基础学科的科学家们就应该在好奇心的驱动下，心无旁骛地进行科学研究。
当然，让基础研究的科学家们专注于研究，不等于只有基础科学家们在进行基础研究——整个社会必须有更多的人员和机构参与到从科学研究到应用技术创新的全过程中。仅凭国家与科学共同体之间的这种社会契约，就静等着最终的应用转化成果出现，是非常不现实的。这是因为，这种契约关系很容易导致庞大的、象牙塔式的科学研究机构出现以及科学转化动力不足的问题。
作为“线性创新”理论的发源地，美国最早意识到这一问题。1980年，随着《拜杜法案》的通过，大量的小型创新主体诞生。具体而言，《拜杜法案》允许大学在美国国家卫生研究院（National Institutes of Health，NIH）或其他联邦机构的资助下，由教师、学生等在其校园内对自己的研究成果申请专利。《拜杜法案》的出台使大学申请的专利的数量不断增长——从1996年的2 266份增加到2014年的5 990份[13]。这标志着那些庞大的科研机构不再是唯一的科学创新主体。大量的高校师生不再依附于某个科研机构，而是成为独立的创新个体。同时，由于成本控制和经济全球化的发展，从20世纪80年代开始，合同外包（CRO）作为一种新的研究模式开始流行。尤其是对于生物医药产业，大量的实验研究不再由某个大型药企独自完成，而是分拆为若干个外部的研发合同，由更多的小型研究团体完成。实际上，受益于《拜杜法案》的很多高校科研人员，也正是这些合同外包的主要承担者。
随着科学前沿边界的推进，科学的超复杂性、不确定性和多学科重叠的交叉性越来越明显。多领域、多国家科学团体的协助成为科学研究的必要条件。科学研究的组织变得更加多元。这种科学研究的多元性并没有停留在科学共同体内部，而是呈现出社会化的泛人群特点，即不仅是科学家，更多的企业家也加入科学研究和科技创新的过程中。例如，美国惠普公司的创始人之一——大卫·普克德（David Packard）出于对深海研究的浓厚兴趣，创立了著名的海洋学前沿研究机构——蒙特利海湾研究所MBARI（Monterey Bay Aquarium Research Institute）；美国微软联合创始人保罗·艾伦（Paul Allen）曾经说：“作为一名曾经的程序员，我仍然对大脑如何发挥作用，信息流如何产生感到好奇[14]。”为此，他创立了从事基础研究的脑科学研究所——艾伦脑科学研究所（Allen Institute for Brain Science）。
总之，科学研究主体的泛化已经成为趋势，科学研究模式多主体的转变已经成功实现。为了更直观地理解这种科学研究方式的本质改变，我们不妨看看曾经是殿堂级科学创新机构——“贝尔实验室霍尔姆德尔基地”和“美国国家航空航天局（NASA）”是如何被新的科学创新方式“撼动”的。(www.xing528.com)
1925年，美国电信公司的鼻祖——美国电话电报公司（AT&T）收购了西方电子公司的研究部门，成立了一个叫作“贝尔电话实验室公司”的独立实体，贝尔实验室就此诞生。从1937年到2018年，一共有15位在贝尔实验室工作的科学家获得了八次诺贝尔物理学奖和一次诺贝尔生理学或医学奖[15]。应该说，贝尔实验室是典型的、从事基础研究的庞大且封闭的象牙塔。美国新泽西州的霍尔姆德尔基地（Bell Labs Holmdel Complex）就是贝尔实验室最为重要的研究基地之一。
但是，霍尔姆德尔基地却因经费不足在2007年被关闭。在荒废6年之后，2013年萨默塞特开发公司（Somerset Development）以2 700万美元收购了贝尔实验室霍尔姆德尔基地[16]。经过改造之后，大量的初创科技公司进入原来的研发大楼，形成了新的多元的科技生态群落（包括人力资源软件提供商、基于云的通信服务设计公司、数据存储公司等）。至此，原有的一家独大的闭门研究机构被多个初创型的科技企业替代。
贝尔实验室霍尔姆德尔基地的关闭并非个案，而是时代趋势。这些大型跨国企业的研发机构已经处于收缩期：早在1988年，著名的美国电子公司（RCA American Electronics Company）的其普林斯顿实验室被出售变成了一家独立公司Sarnoff公司；1993年，IBM的研发预算削减了10亿美元（约占研发预算的20%）；2002年，施乐公司的前身帕洛阿尔托研究中心成为一家独立公司[17]；2014年，系统软件公司奥多比Adobe关闭了在中国的研发部门；2019年，甲骨文（Oracle）裁撤中国研发中心。这些庞大的研究机构或早或晚的关闭或者转手，本质上就是科学研究方式从依托“单一内部或封闭的研究资源”，转变为“多个外部或开放的资源”。
科学研究机构变得多元开放的同时，科学研究思维模式也在发生巨大的变化。我们都知道在科学研究中“失败”是必不可少的。我们听到过太多关于某个科学团队或者科学家经过无数次失败之后终于成功的故事。这类故事的潜台词就是：失败是挫折，是苦难，是迫不得已。假如可以的话，应该减少失败的概率。在一些科研领域尤其如此，例如航天航空领域。
在美国国家航空航天局（NASA），曾经的飞行控制指挥官吉恩·克兰兹（Gene Kranz）写过一本回忆录——《失败不是一个选项》（Failure Is Not an Option）。所有知道阿波罗13号，或者看过同名电影的人，都会将吉恩·克兰兹看成一个“传奇”。正是他和他的团队，将阿波罗13号的宇航员们成功带回家，实现了人类“最伟大的失败”：在登月过程中飞船遭遇了氧气罐爆炸的险境，但是在吉恩·克兰兹的指令以及宇航员们努力地自救下，宇航员们居然奇迹般地活着回到了地球。可以说，吉恩·克兰兹所秉承的“失败不是一个选择”，已经成为航天届的一种信仰。
但是，这种“信仰”或多或少制约了NASA在航天研发方面的创新。在一定程度上，NASA就是一个庞大的象牙塔机构——凭着自己的经验，按照自己的规矩进行研发。虽然有过登月的辉煌，但是自2011年7月21日“亚特兰蒂斯”号航天飞机结束飞行之后，NASA就鲜有高光时刻了。直到2020年5月31日，载有两名宇航员的SpaceX龙飞船在肯尼迪航天中心39A发射台发射升空，才再次开启了美国航天舞台的聚光灯——将近十年之后，美国载人飞行器重返太空！
这一荣光不仅属于NASA，还属于SpaceX。你会发现，传统航天界“失败不是一个选项”的信仰正在和一种与之完全相反的理念融合。这就是埃隆·马斯克的SpaceX所代表的硅谷创新思维——“失败就是一种选择，如果没有失败，就说明你的创新不够”。这次SpaceX载人龙飞船的升空，充分展现了硅谷的颠覆式创新。我们看到：此次载人飞行使用的是NASA从来没有使用过的可回收利用的火箭——猎鹰9号；而更大的颠覆则是此次龙飞船的设计——这次发射没有以往航天发射的逃逸塔，龙飞船本身兼具自主逃生的功能！从SpaceX的角度看，NASA不仅向SpaceX开放了底层数据，而且将NASA的操作经验以及对安全的重视带入了此次颠覆性创新之中，由此确保了颠覆性创新的安全性。而从NASA的角度看，硅谷这种更多的尝试与创新以及商业导向的载人飞行设计，打破了原有的封闭研发模式，为今后的创新带来新的可能。我们应该看到，此次创新飞行标志着传统的科技研发领域正在接受新的颠覆性创新思维。
这种对“失败”的接纳和开放的科学态度，可以推动美国的航天事业走得更远。与之相反的则是苏联航天发展中“政治高于科学”的管理模式以及出于对“失败”的厌恶所做出的种种遮掩。最典型的就是苏联“联盟1号”飞船的人为事故——在明知道尚有203个结构性问题没有解决的情况下，没有人敢撼动发射决定，因为这是向十月革命50周年重要的“政治献礼”。苏联宇航员弗拉迪米尔·科马沃夫虽然在“联盟1号”飞行过程中克服了种种飞船故障所带来的麻烦，但还是在归航的过程中，由于降落伞出现故障导致飞船坠毁，以身殉职。
阅读那封写于1946年的著名长电报——“凯南长电”（George Kennan’s “Long Telegram”）[18]，你就会明白这种苏联政府的“科学政治化”反映出美苏之间对认知世界中科学态度的根本差异——“这个政治对手（指苏联政府）对现实似乎视而不见，充耳不闻。对其而言，人类社会浩瀚的客观事实，不是作为不断衡量和改进思维的参照系，而是作为一个用来人为地、随意地选个别现象去支撑其早已形成的思维的百宝囊。这种对待客观事实的态度与我们（指美国政府）恰恰相反。”[19]
虽然苏联早已解体，但是“科学政治化”并没有完全走入坟墓。在中国的一些城市中，这种认为行政力量可以解决科学问题的谬误依然存在。当科学的前沿越推越远时，已经有太多的领域我们无法“用已知推导未知”。我们必须意识到：在科学研究过程中，失败就是认知现实世界的必然途径之一。我们必须接受失败，把失败当作一种创新的尝试。这也正是实现颠覆性创新的思想基础。
显而易见，这种新的科研创新方式必然会给城市的科技产业投资带来更高的门槛——“靠谱的前沿产业”并不等于“没有风险的科技产业”。因此，城市的科技投资，不仅仅是“押宝”某个产业，更应该是在看懂科学研究新方式之后，搭建一个能够不断有创新产生的产业苗床。想想看，什么是硅谷？在硅谷，每天都会有创新的失败，但是每天也都有创新的成功，一种健康富有创新活力的产业氛围才是最有价值的。与其守着一个独苗，不如培育一片苗圃。
综上所述，正是这种多元开放的科学研究模式，让更多的科技产业诞生，让更多的创新个体诞生。因此，对于科学中心城市而言，必须意识到科学研究已经变得不再封闭，“科学”和“科技”彼此之间相互激发。同时，也正是这种科学创新的多元化发展，让我们相信中国会有多种多样的科学中心城市出现。
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