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从全球看，国家设立自主创新示范区是顺应新一轮科技革命和各国竞相推动创新发展的战略选择。2008年，国际金融危机给世界经济带来严重冲击，至今余波未平，世界各国受到了不同程度的影响，世界经济出现了大规模的衰退，正经历着深刻变革。在金融危机冲击影响并不断发酵演化的形势下，发达国家纷纷转变经济增长模式，推出以科技创新为核心的发展战略，期望经济发展由虚拟经济回归实体经济，从而继续占据全球新一轮产业分工的制高点。同时，金融危机也催生重大科技和产业革命，经济全球化和区域专业化深入推进，产业和技术分工在更深层次和更广范围展开，颠覆性技术不断涌现，新经济、新产业、新业态、新模式蓬勃发展，产业融合化、服务化、智能化、网络化趋势更加明显，移动通信、物联网、智能电网、基因工程等技术领域受到广泛重视，创新引领、数字经济、共享经济、现代供应链等领域逐渐成为新的增长点，人才、技术、知识、资本、数据等创新要素加速在全球范围流动，创新全球化深入演进，创新创业大爆炸的时代已然来临。
从国内看，在金融危机的影响下，我国经济结束了连续多年的变速增长态势，GDP增速明显放缓，经济发展进入新常态。为应对日益严峻的挑战，加快国内经济发展方式转变步伐已成为实现我国经济可持续发展的必然要求。党的十八大提出，要实施创新驱动发展战略，鼓励创新资源密集的区域率先推进创新驱动发展，充分发挥自主创新示范区的示范集聚辐射带动作用，实现经济发展动力由要素驱动、投资驱动向创新驱动转变。党的十九大指出，我国经济已由高速增长转向高质量发展，正处在转变发展方式、优化经济结构、转换增长动力的攻关期。国家全面实施创新驱动发展战略，以供给侧结构性改革为主线，以“创新、协调、绿色、开放、共享”五大发展理念为引领，不断增强经济创新力和竞争力。建设国家自主创新示范区已经成为我国在后国际金融危机时期增强自主创新能力、抢占新一轮经济和科技竞争战略制高点的重要载体，以及成为拉动经济结构调整和经济发展方式转变、实现经济可持续健康发展的强大引擎。
实施创新驱动发展战略，需要有条件的“探路者”摸着石头过河，先行先试，形成在局部获得成功并可在全国复制的经验。国家设立自主创新示范区从顶层设计到操作层面都具有战略性和全局性意义。
当前，我国处于全面建成小康社会的关键时期，深化改革开放和转变经济发展方式的攻坚时期，加快国家创新体系建设，进入创新型国家行列形势紧迫、任务艰巨。国家自主创新示范区的选择和布局综合考虑了多方面因素，除了区位条件、科技实力、发展潜力等必要因素外，还从全局出发，契合国家发展战略，形成叠加效应，推动我国创新能力全面提升。总览国家自主创新示范区的布局，结合各个自主创新示范区的战略定位，可以看到国家希望通过政策的叠加效应来推动综合性、系统性、联动性的改革创新，推动我国完成到2020年进入创新型国家行列的目标。
随着我国改革全面进入“深水区”，国家自主创新示范区的建设在国家区域协调发展大局中扮演着越来越重要的角色。国家提出自主创新示范区东转西进、区域分布纵深推进的设计思路，有利于支撑西部大开发、东北振兴、长江经济带、京津冀一体化等国家战略，促进东部地区率先转型升级，推进中西部地区创新发展，形成以点带面、以面带全国的区域协同创新格局，力求以局部突破带动全面发展。
国务院批复建设的19个国家自主创新示范区都具有一定的代表性和典型性，突出了对不同创新领域和路径探索的积极作用。国家自主创新示范区发端于东部地区，北京中关村、上海张江等东部地区的国家自主创新示范区发展规模不断壮大，规模效应开始显现，承担着探索新一轮技术革命支撑的技术创新模式，为国家自主创新示范区全面布局建设做出示范的使命。长株潭、郑洛新、合芜蚌、兰州白银等中西部地区的自主创新示范区致力于打造跨区域的协同创新共同体，建设跨区域的协同创新中心，提升自主创新层次和水平，使国家自主创新示范区建设更加深入、更富活力。这些国家自主创新示范区发展取得的经验，不仅对推进自创区的建设发展，而且对推动区域创新发展都能够起到借鉴作用。
高新区是我国自主创新的“一面旗帜”。但在高投入高产出的发展态势下，我国高新区技术成果转化效率低、核心技术空洞、空间发展失衡等问题日益凸显，已成为制约可持续发展动力提升的关键因素，因而亟须强化高新区在试点中的内生增长作用，探索我国高新区持续引领经济社会发展的新路径。建设国家自主创新示范区旨在发挥高新区开放、灵活的优势，通过体制机制创新和政策先行先试，推动其成为创新驱动发展引领区、科技体制改革先行区、大众创新创业生态区和新产业新业态聚集区，支撑我国经济中高速增长。