科学与创新是当今社会广泛而频繁使用的两个词汇。在很多情况下，人们只是把它们当成时髦的词汇来使用，很少深究其真实的含义。毫无疑问，科学与创新是现今社会高速发展所依赖的两大动力源泉。然而，对它们的含混认识与错误解读，已经造成了许多模糊的理念和不良的后果。这些构成了作者创作本书的动机。

    创新的本质是什么？长期以来人们对此并不十分清楚。本书提出创新是增加人类知识积累的活动。这是对创新本质的认识。

    西方人提出的innovation（中文通常译为创新）主要是用于生产、经营和经济活动之中，如在其中引入新技术和新方法等。

    中国1400多年前的《魏书》就有“革弊创新”的说法。在汉字的语义中，创指的是一个从无到有的过程，创造出来的东西必须是原来没有的、新的东西。这就是中华文化对创新的解释，很精辟。所以，创新的概念就两点：一是从无到有，二是产生了之前没有的东西。新，不是材质上的新，而是本质上的新、类别上的新。

    在当代中国人的意识中，创新意味着产生了本质和类别上的新事物，因此必然是增加了人类知识积累的活动。从这个角度上讲，中华文化里的创新和英文中的innovation不能等同。我们有必要对创新的内涵和外延重新进行考察，以建立科学的创新理论体系。

    此前，人们从来没有对创新活动做过分级、分类研究。分级与分类就是要解决哪些创新是高级别的，哪些创新从本质上是重要的问题。针对这些问题，目前还没有一个系统的理论对其进行阐述。然而，如果从产生新知识的角度去思考这些问题，我们就能够找到解答上述问题的合理线索，就能够区分不同级别和类别的创新。

    定义创新级别的关键就在于一个创新活动使用的旧知识量有多少。使用的旧知识量越少，说明创新性就越高；使用的旧知识越多，则创新级别就越低。因此，本书提出了元创或源创概念，指的是没有明显使用旧知识的创新，这样的创新通常也是维度创新。现在人们常用的原创指的是原始创新。这种用法没有显示出该创新是否使用了旧知识以及使用了多少旧知识。本书提出的元创或源创是元素的元或源头的源，具有开元或源头的涵义。

    本书定义了创新的衍生能力和派生能力。一个创新事件出现以后，它还可以诱发出其它级别比较低的创新事件，这种能力称为创新的衍生能力。将创新中产生的新知识用于具体的社会实践产生其它社会效益（如产品）的能力称为创新的派生能力。

    在研究了知识量化的基础之上，本书探讨了对创新的价值、创新因子、创新级别、创新的衍生能力等指标的量化问题。

    创新产生的新知识一定是人类之前不知道的知识，因此，必定产生在人类知识积累未涉及的区域。这就要求创新者拥有的知识一定接近于这个未知区域，或者说创新者的知识要处于已知知识区域的边界上。

    在研究创新产生的过程中，本书提出了三个空间的概念。外在物质世界，本书将其称为外在万维空间或外在空间；整个人类的知识积累，本书将其称为人类空间；一个人的知识积累，本书将其称为个体空间。

    一个人从小开始学习知识，一是从外在空间观察世界，自己去体会和总结；另外绝大部分是从人类的知识积累中学习和萃取，然后形成自己的个体空间。如果一个人个体空间中的某个知识与人类空间原有的知识不一样，并且被证明是正确的，那么他就增加了人类的新知识，实现了创新。

    三个空间相互之间比较才能够产生创新是本书的一个重要结论。发现、发明、创造、创作，从本质上讲，都源自三个空间的比较。

    既然创新与知识的产生相关，我们就应该弄清楚人类知识的来源。本书的一个观点就是，人类全部知识的唯一来源是外在世界，即所有的知识都来自于物质世界和人类社会。

    本书论述了创新产生的心理过程和行为过程。提出通过人类大脑的活动可以产生新的知识。然而，有些事物是心理过程没有办法触及的，但在行为过程中人们却可能不知不觉地触及到它们。行为过程发生在现实的外在世界之中，须遵从客观规律。行为过程的这种特性常常导致高等级创新的产生。

知、情、意[1]构成了个体空间的品质。科学地建立个体空间是创新教育要解决的问题。

    外部世界无穷大，人类可以获取的知识无穷多。在有限的时间和有限的精力之内，人类个体不可能建立一个包罗万象的全空间映像。只能建立一个在某个或某些领域里比较清晰的个体子空间。为孩子建立什么样的个体子空间是家长和教育工作者首先要考虑的问题。

    本书提出了学习开关和有序积累两个概念。一个人只有处于接收知识的状态才可能获取知识，只有通过有序积累才可能理解和记忆所学的知识。

    建立个体空间的过程中存在两种不好的极端。一种极端是建立的个体空间过泛过乱，另外一种极端是只知道数理化语外[2]，其它什么都不知道。构建一个维度合理、结构精细的个体空间是创新人才培养的关键。

创新教育实际上有两个问题，一个是创新教育，另一个是教育创新。

    创新教育的任务就是要培养创新型人才。根据现代社会发展的需求去培养创新型人才。按照个体空间的建设理论，从心理过程和行为过程训练两个角度去培养创新型人才，从操控知识的角度去培养创新型人才。

    教育创新的任务就是建立合理的教育体制，使其适应当前社会高速发展的人才需求。当代中国教育的重心是高考。然而，以高考为重心的中国教育已经无法满足对创新人才培养的需求。

    本书认为，教育创新首先要解决把高考作为中国教育重心的问题，解决高考一刀切的问题。若要改变一锤定命运的高考模式，首先要尊重“人的发展存在不同阶段”的事实。

    目前，个别大学的不甚严格的考核制度，决定了只要学生进入大学基本就能毕业。大学毕业证书分为两档，毕业和肄业。

    作者建议：取消现在大学文凭中毕业和肄业两级划分，采用更加细致的分级式文凭。例如，分九个级别（0~8级）。一门课出八个难度级别的考题。学生参加一级难度的考试就拿一级难度的分值，考八级难度就拿八级的分值。并且，要求每张考卷要考过90分算通过。为什么要这么要求呢？这个要求就是要保证所建的个体空间一定要精细、清晰。

    在这样的政策下，高考带来的一些副作用会被极大地弱化。人们就会用比较科学的思维去思考怎么样去培养人才，而不是绞尽脑汁地思考怎么去提高学生的高考成绩。

    本书提出了知识操控的概念。我们正处于知识大爆炸的时代，任何人不可能把所有的事情都清晰地记住。因此，建立一个结构精细、合理的个体空间显得尤为重要。如果一个人能像在图书馆检索那样，记住知识检索的关键环节，掌握找到和运用相关知识的方法，然后在实践中运用查找到的相关知识。这样，他就是在操控知识，而不仅仅是运用记忆的知识。由于需要记住的是相关知识的关键环节和知识体系的结构关系，此时需要记忆的东西少了，但是掌握的知识范围却大了。即，学习知识的目的不在于记忆它而在于操控和运用它。因此，本书的观点是，创新型人才最关键的技能是对知识的操控能力。

    本书提出了建立人类空间网络映像的建议，将以中文为主要检索语言的人类空间网络映像称为中国脑。中国脑是一个由中国政府组织建设、内容全面、精准、专业、权威的网络检索平台。它与现有的一些网络检索工具不一样，不以盈利为目的。有了中国脑，中国人践行创新会变得相对容易，因为中国脑可以帮助人们较容易地到达知识已知区域的边缘。

    创新检索是本书提出的一种新的检索方法，可用于判断一个事件的创新性，也可用于确定一个创新事件的创新级别、创新衍生能力、创新因子和创新影响因子等多项创新评价指标。创新检索可以用于创新评价，可以量化评价。建立科学的创新评价体系是本书的主要目的之一。利用本书创建的评价体系，我们以举例的方式对822篇学术论文和七种典型期刊杂志的创新性、创新影响和创新指数做出了评价。

    当今社会已经进入了一个新时代，一个创新的时代；中国的发展目标是成为创新型国家，创新是当代社会发展的强大动力，本书正是在创新型国家建设的时代背景下产生的。

    目前，在倡导创新的过程中还存在很多问题，如创新概念不清、使用混乱。产生这些问题的根源在于人们对创新的本质没有清晰的认识。以往人们使用的创新概念都源于西方文化对它的解读，没有中国特色的内涵。

    基于这样的时代背景，本书研究了创新的本质并尝试解决创新量化、创新评价等问题，开展了对创新价值、创新产生过程、创新的衍生能力、创新影响力等一系列探索和研究，初步地建立了科学创新理论体系，并研究了该理论的一些实际应用问题。由于科学创新理论产生于社会主义中国进入新时代这样一个大背景之下，其根基又源自中国的传统文化，因此它带有当代中国的特色。

    在具体的学术评价上，本书所建立的科学评价体系与现有的学术评价体系完全不同。科学创新理论可能对中国的科学研究和教育发展产生影响。它从理念和体制上均对这两个领域的创新提出了改革的建议。中国正在努力成为创新型国家，建立科学的创新理论体系必将对国家未来的发展产生积极的影响。

    本书第一作者长期从事科学研究工作并承担量子力学、激光光谱学的本科和研究生教学工作。在学习和讲授量子力学的过程中，量子力学中蕴含的哲学思想和方法论让作者颇为受益。很早作者就萌生了用希尔伯特空间来描述复杂事物的想法，并在吉林大学的课堂上不断地尝试和凝练这样的想法。将希尔伯特空间概念用在现实世界中，一个神奇的现象出现了——纷乱复杂的万物有了排列的规则、现实世界得以简化。这就为作者进一步开展创新研究奠定了基础。

    长期从事科学研究让作者有了追求新异的思维倾向，因此一直也尝试着解答什么是创新的本质这样一个悬而未决的重要问题。当笔者将视野放到整个希尔伯特空间时，站在全人类的角度上，放眼人类的全部历史，创新的本质跃然而出。

    本书力争从历史与现实发展的角度阐述科学与创新的内涵与外延，力图揭示人类从事科学研究活动的特征；通过广义的诠释，揭示创新的本质与真谛，阐述创新的时空限域、级别、价值、难易程度、衍生能力和影响力等问题，从而合理地给出指导和评价创新活动的准则和方法。

    作者将创新与知识的产生相互关联，顺着这样的线索研究创新过程中蕴藏的规律性，进而探讨了创新人才培养和教育改革问题。从心理学的视角探讨了创新的产生过程与心理机制。

    本书从酝酿到开始写作花费的时间超过十五年。真正开始把想法落实到文稿中时，作者才认识到十五年的思考依然有很多不成熟的地方。首先，作者有限的知识积累就是完成本书写作的一块短板。有太多的东西需要学习、借鉴和思考。毫无疑问，本书的完成是“知识操控”的结果。

    本书由两个部分组成。第一部分探讨科学、科学研究、创新理论；第二部分探讨创新理论的应用。第一部分包含第1~11章；第二部分包含第12~18章。本书内容亦可划分为三大块。第一块是创新理论，第二块是创新评价，第三块是创新理论和评价方法的应用。创新级别、分类、评价等研究结果是应用该理论的必然推论。为什么要建立三个空间，为什么说三个空间之间的比较会产生创新，为什么说创新产生于两个过程之中，为什么要建立结构宽广而内容精细的个体空间，为什么要搞知识操控教育，为什么大学教育要创新，为什么要建立中国脑，也都是该理论一步步推论的结果。

    秦伟平主笔撰写了本书的第1~8章、第11~18章，并与王晖共同撰写了本书的第9章和第10章。

    最初与科学出版社签订出版合同时，本书的名称定为《科学与创新》。然而，随着写作的进展，作者发现真正要论述的是有关创新的命题，书中关于科学的论述并不多。那时，想把此书命名为《创新学》。如果冠以《创新学》就意味着我们要建立一门新的学科，然而本书是否能够建立起一门新的学科，需要经过历史的考验和实践的检验。最终我们将本书命名为《科学创新理论与应用》，认为这个名字与本书的内容比较贴切，至少这个名字能够比较准确地表达出作者撰写此书的初衷和目的。

    SCI（科学引文索引）统计数据的工作由秦伟平研究组的博士后和在读研究生完成。参与数据统计的博士后和在读研究生有田苗（博士后）、吐尔逊、李洋洋、刘晓辉、郭俊杰、董妍惠、周丽波、李大光、李思晴、贾世杰、毕雪晴、刘丹秀、王方、王顺斌、李楠、陈昊彬、房晓峰、陈丹丹、张培培、门孝菊。

    感谢香港科技大学汤子康教授为本书提供了他宝贵的科研经历。

    感谢吉林大学的赵丹教授、何春凤副教授、江西宜春学院的陈欢副教授、浙江省舟山市无线电管理局的付连峰先生为本书提供了孩子照片。感谢刘丹秀、李大光、刘斯洋、张培培、杨育、马世童、李成植等同学为本书所做的实验研究。

    感谢吉林大学钱颖教授和梁伟锋教授为本书提出的宝贵意见，感谢董妍惠博士、张丹博士在纸版稿件校对过程中所付出的辛勤劳动。

    感谢秦伟平研究组已经毕业和在读的研究生，他们的辛勤工作迸发出灿烂的创新火花，成就了本书思想的主体线路。   

    由于作者水平有限，书中难免存在疏漏之处，敬请广大读者不吝赐教，给予斧正。读者可通过发送邮件至trungscin@163.com 和作者交流。

作   者     

2018年3月5日于长春

[1] 认知、情感与意志。

[2] 指中学课程中的数学、物理、化学、语文、外语（在中国通常指英语）。