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创新思想可追溯到马克思在《资本论》中所提出的自然科学在技术进步中的作用。弗里曼（C.Freeman）在解释熊彼特的创新理论时特别肯定了马克思的贡献：“马克思（1848年）恐怕领先于其他任何一位经济学家把技术创新看作为经济发展与竞争的推动力。”
根据马克思的概括，社会生产力的发展来源于三个方面：“来源于发挥着作用的劳动的社会性质，来源于社会内部的分工，来源于智力劳动特别是自然科学的发展。”
经济增长实际上就是马克思讲的扩大再生产。在他看来，扩大再生产区分为两种类型：外延的扩大再生产和内涵的扩大再生产。两者的区别是：“如果生产场所扩大了，就是外延上的扩大；如果生产资料效率提高了，就是在内涵上的扩大。”马克思在另一处所作的区分是：“在外延方面表现为在旧工厂之外添设新工厂……从内涵方面表现为扩充原有的生产规模。”显然内涵的扩大再生产就是内涵型增长方式，外延的扩大再生产就是外延型增长。外延增长主要是扩大生产资料规模，而内涵增长就是提高生产资料效率。
转变增长方式的基本途径是推动科技进步。马克思把“科学的发展水平和它在工艺上的应用的程度”明确为劳动生产力的重要决定因素。如果劳动生产力是随着科学和技术的不断进步而不断发展的，其效应，一方面，“旧的机器、工具、器具等等就为效率更高的、从功效来说更便宜的机器、工具和器具等等所代替……旧的资本也会以生产效率更高的形式再生产出来。”另一方面，化学的每一个进步不仅增加有用物质的数量和已知物质的用途，从而随着资本的增长扩大投资领域。科技在生产中的运用，可以带来劳动生产率的提高和生产成本的下降等，从而提高利润率，增加资本积累量；而且由于生产要素效率提高，使包括生产资料和消费资料在内的产品的社会生产成本下降，从而使这些产品的价格得以下降，同量的资本积累额可以购买更多的生产要素，使资本积累的实际效果提高。这就是马克思所说的：“科学和技术使执行职能的资本具有一种不以它的一定量为转移的扩张能力。同时，这种扩张能力对原资本中已进入更新阶段的那一部分也发生反作用。”
由于相对剩余价值是建立在提高社会劳动生产力基础之上的，相对剩余价值生产“必须变革劳动过程的技术条件和社会条件，从而变革生产方式本身，以提高劳动生产力，通过提高劳动生产力来降低劳动力的价值，从而缩短再生产劳动力所必要的工作日部分”。因此，由绝对剩余价值生产转向相对剩余价值生产。这种转变本身反映了经济增长方式的转变。
根据马克思关于相对剩余价值的分析，提高社会劳动生产力从而实现增长方式转变的关键是推动创新。创新即科学和技术在生产中的应用。马克思分析相对剩余价值生产，从而提高社会劳动生产力的方式很多，现在看来其中最为突出的就是创新方式。马克思说：“劳动资料取得机器的物质存在形式，要求以自然力来代替人力，以自觉应用自然科学来代替从经验中得出的成规。”自然科学理论是知识形态上的生产力，当它运用于生产过程时，就变成了直接的生产力。这种转化首先是通过生产工具和工艺过程的变革来实现的。
在马克思看来，现代工业的基础是革命的，创新是以科技革命为基础的。正如马克思所说的：“现代工业从来不把某一生产过程的现存形式看成和当作最后的形式。因此，现代工业的技术基础是革命的。”机器体系本身是科学的结晶，科学、巨大的自然力等都体现在机器体系中。马克思当时将发达的机器分解为三个组成部分：发动机、传动装置、工具机。马克思根据科学技术对机器体系的作用及对生产的影响说明了创新进程。第一次产业革命产生的蒸汽机是发动机的革命，使人手被机器所代替。“一旦人不再用工具作用于劳动对象，而是作为动力作用于工具机，人的肌肉承当动力的现象就成为偶然的了，人就可以被风、水、蒸汽等等代替了。”大工业的特征是用机器生产机器，“用机器制造机器的最重要的生产条件，是要有能充分供给力量同时又完全受人控制的发动机。”当时马克思已经发现机器生产发展到一定阶段出现“通过传动机由一个中央自动机推动的工作机的有组织的体系”。这是机器生产的最发达的形态。后来的第二次产业革命是用电力代替了蒸汽，发动机变为电动机，同时伴有传动装置的革命，电力和交通传输将现代技术扩展到更为广阔的领域。20世纪后期产生的科技革命发生在电子、信息技术领域。其直接效应是在许多生产场合用电脑代替“人脑”，互联网则将各类信息传输到世界各个角落。这些可以说是在经济发展不同阶段所出现的重大创新成果。
一个部门的创新带动全社会其他部门的创新。这就是马克思所说的：“一个工业部门生产方式的变革，会引起其它部门生产方式的变革。这首先涉及因社会分工而孤立起来以致各自生产独立的商品、但又作为一个总过程的各阶段而紧密联系在一起的那些工业部门。”例如，纺纱部门采用了新技术，从其前向联系看，就会要求织布、印染等行业也进行力学和化学革命。同样，从其后向联系看，又会引起棉花生产采用新技术以扩大生产规模。不仅如此，工农业生产方式的革命，尤其使“交通运输手段的革命成为必要”。“大工业是逐渐地靠内河轮船、铁路、远洋轮船和电报的体系而适应了大工业的生产方式。”这样，一个部门的创新引起其他部门创新时，全社会的生产力水平就上了一个新的台阶。特别是现代由于信息产业部门的创新，引起了其他制造业部门采用信息技术的创新，产生了互联网，同时又创新了现代服务业部门。
根据马克思的分析，推动创新有以下几方面的要求：
首先是从制度上保证首先采用先进技术的企业获得创新收益。马克思所指出的创新制度，除了市场竞争内在化为企业创新压力的机制外，特别重要的是创新收益的制度安排。马克思是从个别价值和社会价值的差额来说明这个问题的。影响商品价值变化的就只能是社会劳动生产力。个别资本依靠技术进步，提高了劳动生产力，相应的，其个别商品的价值下降，但社会劳动生产力没有变化，商品价值量也没有变化。由此形成个别价值低于社会价值的差额。这个差额就是超额剩余价值（有的地方翻译为额外剩余价值），为首先采用先进技术的资本所有。这就是马克思所说的：“生产力特别高的劳动起了自乘的劳动的作用，或者说，在同样时间内，它所创造的价值比同种社会平均劳动要多。……采用改良的生产方式的资本家比同行业的其余资本家，可以在一个工作日中占有更大的部分作为剩余劳动。”超额剩余价值从产生到消失不是转瞬即逝的。这取决于一种新技术从产生到为全社会广泛采用所需的时间，由于信息不完全，再加上首先采用新技术者的保密，首先采用新技术的生产者可能会维持相当一段时间的超额剩余价值。但也可能因为仿冒和侵权使首先采用新技术者得不到超额剩余价值，社会也就需要作一种制度安排（如专利制度）来有效保护首先采用新技术者。
其次是建立创新成果向全社会扩散的机制。这可以从超额剩余价值转变为相对剩余价值的机理来说明。“价值由劳动时间决定的规律，既会使采用新方法的资本家感觉到，他必须低于商品的社会价值来出售自己的商品，又会作为竞争的强制规律，迫使他的竞争者也采用新的生产方式。”其最终结果是，新的生产方式普遍采用，全社会的劳动生产力普遍提高，一般剩余价值率提高，超额剩余价值消失，相对剩余价值就产生了。每个资本都能获得一般的相对剩余价值。如果单个资本还要获取新的超额剩余价值，单个资本必须展开新一轮的竞争。当然新技术在全社会迅速的推广是在知识产权得到有效保护的前提下进行的。
第三是科技创新需要有投入。在马克思看来，制度创新，如“由协作和分工产生的生产力，不费资本分文。它是社会劳动的自然力”。可是，“正像人呼吸需要肺一样，人要在生产上消费自然力，就需要一种人的手的创造物。要利用水的动力，就要有水车，要利用蒸气的压力，就要有蒸汽机。利用自然力是如此，利用科学也是如此。电流作用范围内的磁针偏离规律，或电流绕铁通过而使铁磁化的规律一经发现，就不费分文了。但要在电报等方面利用这些规律，就需要有极昂贵的和复杂的设备。”根据劳动过程要素的分析，无论是投入劳动还是投入劳动资料和劳动对象，都不只是数量问题，都有个质量问题，而且都有不同的生产力，如劳动生产力、各种自然条件的生产力、各种生产工具的生产力。由于所有这些要素都是由资本黏合与并入的，或者说是用资本购买的，不仅这些要素属于资本的，就是其生产力也是属于资本的。这就是马克思在说明劳动生产力的发展对资本积累的作用时所说的：“劳动的这种自然能力表现为合并劳动的资本所固有的自我保存能力的能力，正像劳动的社会生产力表现为资本的属性，资本家对剩余劳动的不断占有表现为资本的不断自行增值一样。劳动的一切力量都显现为资本的力量。”自然生产力也是这样，“同历史地发展起来的社会劳动生产力一样，受自然制约的劳动生产力也表现为合并劳动的资本的生产力。”在马克思那个时代是这样，现今时代更是如此，科学发现需要足够的投入，科学发现转化为新技术、新产品不只是需要极其昂贵的设备，更是需要风险投资。
最后是改善自然条件的科技进步会越来越重要。各种不费分文的自然力，也可以作为要素，以或大或小的效能并入生产过程。“它们发挥效能的程度，取决于各种方法和科学进步。”就土地来说，土地肥力首先是指自然肥力，“撇开气候等要素不说，自然肥力的差别是由表层土壤的化学结构的差别，也就是由表层土壤所含植物养分的差别形成的。”不过，“在自然肥力相同的各块土地上，同样的自然肥力能被利用到什么程度，一方面取决于农业化学的发展，一方面取决于农业机械的发展。这就是说，肥力虽然是土地的客观属性，但从经济学方面说，总是同农业化学和农业机械的现有发展水平有关系，因而也随着这种发展水平的变化而变化。”就自然资源的科技进步来说，有两个层次的问题，也是利用自然资源的科技进步。就是马克思所说的，自然条件作为自然界限对剩余劳动发生影响，确定开始为别人劳动的起点。“产业越进步，这一自然界限就越退缩。”问题是“在一定时期你提高土地肥力的任何进步，同时也是破坏土地肥力持久源泉的进步”。“在农业中（采矿业中也一样），问题不仅涉及劳动的社会生产率，而且也涉及由劳动的自然条件决定的劳动的自然生产率。可能有这种情况：在农业中，社会生产力的增长仅仅补偿或甚至补偿不了自然力的减低，——这种补偿总是只能起暂时的作用”，因此需要有第二层次的科技进步，即保护和改善自然资源的科技进步。例如马克思当时就提出了依靠科技进步建设循环经济问题：“化学的每一个进步不仅增加有用物质的数量和已知物质的用途，从而随着资本的增长扩大投资领域。同时，它还教人们把生产过程和消费过程中的废料投回到再生产过程的循环中去，从而无需预先支出资本，就能创造新的资本材料。”