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创新生态系统是指现代经济实现持续创新所需的企业、国家创新氛围等各个创新要素构成相互关联、相互依赖的有机整体。党的十八大以来，我国科技事业实现了历史性、整体性、格局性的重大变化，基础性研究、前瞻性基础研究和应用性基础研究投入及能力水平日渐提高，重大创新成果竞相涌现，科技体制改革取得实质性突破，创新主体活力和能力持续增强，国家创新体系效能大幅提升，已成为具有重要影响力的科技大国，在一些领域具备同国际先进水平同台竞技的资质。2019年，我国共投入研发经费（R&D） 2.21万亿元，成为世界第二大研发投入国，国内发明专利申请量和授权量达124.4万件和36.1万件，均居世界首位。《2020年全球创新指数报告》显示，中国有17个区域进入全球创新集群百强，区域创新集群显示出强劲国际竞争力。
我国创新发展的制约因素仍然突出。一是我国产业技术创新国际合作面临新挑战。尽管从科学论文发表上看，我国与美欧日科学家在基础科学领域合作呈上升趋势，但在国际专利合作方面有明显退坡趋势，这既源于美欧对我国产业技术创新能力大幅提升的恐惧，也源于跨国公司面对我国企业竞争能力提升趋于保守的状况，因此强化国内产学研合作成为突破口。二是成果转化市场机制亟须规范完善。我国企业研发投入不断加码，但科研院所、高校与企业、市场的结合仍不够紧密，研发力量不够集中，偏重于短期市场化，且现有成果转化市场尚不健全，科技与产业“两张皮”现象仍然突出，形成科研与企业的良性循环刻不容缓。三是社会创新环境仍需优化。我国基础研究领域原创性的突破并不明显，基础性研究所需的宽松、包容的科研环境仍未形成，营造稳定、宽松的学术生态，建设与科技创新投入相适应的科技文化体系成为当务之急。
改革开放40多年来，我国参与国际分工程度显著提升，逐渐取代日本成为亚洲供应链的中心和全球供应链的核心节点，但我国产业价值链条扁平化明显，在价值链低端过于重叠，劳动力成本上升使制造环节增值率下降，同质化企业恶性竞争、产能过剩，缺少多环节衔接全球价值链，在国际产业标准制定中“失声”，无法掌控产业链话语权。
1.美国：联邦政府以行政化方式助推原始创新、独具特色的高校技术许可办公室推动技术转化模式以及不断完善的法律保障体系是美国在创新领域保持领先的关键。
美国政府通过加大基础研究经费投入力度、政府采购促进军民融合等手段，实现原始技术创新的突破和应用。联邦政府高度重视原始技术创新，美国基础研究、应用研究、试验发展占R&D经费的比例在1970—2000年大致为15∶22∶64。进入21世纪后，基础研究的比例上升，应用研究比例下降，试验与发展的比例基本保持不变，三者比例大致为17∶20∶63。2018年美国的研发支出初步汇总金额为580亿美元，其中基础研究支出为96.5亿美元，基础研究投入强度达到16.7 %。此外，美国军方在促进基础研究和军民技术融合方面也发挥了重要作用，由所属国防部的国防科技部统一制订科学技术研究计划，其下属的各军种、美国国防部高级研究计划局（DARPA）和国防部长办公室广泛地资助尖端军事科技项目，以政府采购等形式对可能产生重大技术突破和原创性、颠覆性技术的领域进行资助，促成军用技术和民用技术的互化，形成了新型高效军民融合的独特发展模式。
独具特色的技术许可办公室技术转化模式（OTL 模式），高效地促进美国创新成果产业化。美国高校全部设有技术许可办公室，大学技术许可办公室在科技成果评估、知识产权申报、公司谈判、利益分配过程中处于主导地位，是促进校企联合创新的重要桥梁。成果转化办公室享受技术成果转化后企业成果收益的15 %，剩余部分学校、院（系）、发明人及团队按照“三三三制”进行分配，最大限度地激励学校、院（系）、发明人及团队积极参与科技成果转化，促使科技成果研发方向顺应市场需求。
完备的政策法律体系，充分地保障了美国创新大环境。美国充分保护发明主体权益，逐步形成以《国家竞争性技术转让法》《拜杜法案》等为代表的完备科技创新法律体系，明确强调在合约中对信息和发明给予保护，大力维护大学、科研机构以及研发人员的科研活动利益。此外，美国成立了国际反假冒联盟（IACC）等众多维护企业及个人知识产权权益的民间非营利组织，形成了良好的社会知识产权保护体系，全球范围内推动维护知识产权保护政策的执行，为保护知识产权发挥了重要作用。
2.以色列：高质量的人才结构、政府对科技研发的大力支持和完善的创新管理体系使以色列在技术创新领域长年保持全球领先。
重视教育，重拳培育科技人才，为创新提供了充分的人力资本保障。以色列犹太民族极其重视教育，教育支出占GDP的比例保持在5.8 %左右，超越美国位居全球30强。2020年，全国9所大学中6所QS排名位居前列。以色列每百万人口中有8250人为全职研究人员，位居全球之首，先进的教育体系培育了大量科技人才，为科技创新提供了充足的人力资本保障。
政府设立研发基金和引导风险投资，为科技创新提供资本支持。一方面，以色列政府通过设立研发支持基金和双边研发基金广泛支持校企研发活动和国际研发合作，以色列有近70 %的企业成功申请过研发支持基金，该项基金每年预算金额约为15亿新谢克尔（约3.8亿美元）。另一方面，以色列政府联合境外投资机构投资2.63亿美元设立了YOZMA 风险投资基金，专门投资于私营风险投资基金和早期的创业企业，政府要求被投资的私营风险投资基金额外配套出资1200万美元，并必须吸引到国外知名的风险投资机构或金融机构跟投，以色列政府用1亿美元撬动了1.5亿美元的社会资金，极大地促进了以色列初创企业的发展。
通过不断立法和改善管理体制，保障科技创新效率。自1984年来，以色列政府相继颁布《工业研究和开发鼓励法》《产业创新促进法》《投资促进法》《以色列税收改革法》《天使法》等法律法规，鼓励以色列公司投资研发项目，政府与企业共同承担研发项目风险，对高科技企业大力度投资补贴和税收减免，并不断更新、完善科技创新管理与引导体制，通过制度体系主导和把握科技创新的战略导向和发展，为企业提供大量的政策与资源支持。
3.日本：从国家实际出发，从模仿创新“干中学”到集成创新实现创新能力的渐进式发展。
外来技术本土化的渐进式集成创新是日本崛起的关键。日本政府不盲目追求高精尖，鼓励企业从实际需求出发引进模仿，切实加强对引进技术的消化吸收和对已有技术的集成创新，紧紧围绕经济社会发展的重大需求，政、产、学、研、用紧密结合，政府推动多个具有竞争关系的民间企业与公共科研院所合作成立技术研究组合，共同进行10—20年有可能产业化的关键核心共性技术的研发，形成产学研合作赶超式技术创新的特色模式。
政府以立法保障长期稳定地支持基础科学研究，成就日本尖端科技实力。一是日本政府通过渐进式创新建立了比较完善的创新激励制度，自1995年日本发布《科学技术基本法》，提出“科学技术创造立国”大战略，每五年都会制订《科学技术基本计划》，指明当期科学技术发展重点和方向，并逐步对知识产权制度、教育制度、反垄断制度、投融资制度等创新链条的各个环节进行完善。二是举国建设科学城推动前沿基础研究。日本专门出台《筑波科学城都市建设法》《开发促进法》《研究交流促进法》等法律法规推动筑波科学城建设，累计投入超过2.5万亿日元，集聚43个国家研究所（约占日本40 %的主要科研机构）和2.2万名科学研究人员，致力于打造以大科学装置群为依托、以基础科研为主的国家级研究中心。
4.德国：各创新主体功能明确、互动频繁、创新要素流动通畅的德国创新体系，成为应用型研发的典范。
结构完整、分工明确、协调一致的公共科研体系为德国的科技发展与创新奠定了坚实的基础。德国政府部门承担立法、规划、管理监督等职能，高等院校、国立和非营利性科研组织、企业研究机构共同承担科技研究和开发，专业化中介组织提供技术转移和与研究、创新相关的服务。德国创新规划涵盖未来5年、10年甚至30年的技术研究，技术上主要依赖高校、研究所和企业。其中，公立科研院所主要从事竞争前技术研究、政府行政开发研究和人文科学研究等领域，高等教育机构是公共科研的第二主力军，同时肩负着培养后备人才的重任。
鼓励更多社会主体参与创新过程，支持创新效益最大化。德国积极地协调社会更多主体参与创新过程，潜在推动新产品的消费，形成创新研发的良性循环。德国的创新致力于将现有产业与新思想、新技术融合，并且尽量在更大的范围进行协同和合作，促进工人生产力提高和增强工人技能并举，将创新引起生产力提高转变为全行业普遍提高。
培养发明与应用兼备的人才，独具特色的双重教育体系奠定德国“工匠精神”文化。德国教育体系包含高等院校与职业技术学校两部分。高等院校主要分为以培养科学研究型人才为主的综合性大学和以培养高技术人才为主的应用技术大学，其中，应用技术大学主要专注于校企合作、技术应用和知识商业化研究。职业教育学校以培养专门的职业技能型人才为主，形成了一套关于管理模式、经费模式、学习模式的“二元制”职业培训方法和模式，并从法律上明确规定每个岗位的基本培训内容以及职业教育的规章制度。
构建具有全球竞争力的创新生态，要准确把握“四个三”的总体思路——要充分认识并重点布局，瞄准世界科技制高点的三种研究类型；要区别对待并协同配套，强化产业链分工协作的三种企业规模；要统筹协调并有的放矢，形成差异化竞争合作的三种城市梯次；要合理研判分类推进，深度融入全球市场网络的三种产业链类型，形成基础研究、应用基础研究与应用研究源头发力，小企业、中企业与大企业协作分工，中小城市、大中城市与超大城市协同发展，劳动密集、资本密集与知识密集梯次升级的未来创新生态新格局。
原创引领，并举发力。构建基础研究驱动，应用基础研究突围，应用研究颠覆的源头供给新模式。打造基础研究先发制人，应用基础研究积厚成势，应用研究集聚爆发的跨越式引领型自主创新新战略。一是举国体制推动基础研究，布局前瞻成果重大突破；二是政产学研推动应用基础研究，联合攻关“卡脖子”技术；三是市场机制推动应用研究，增量改进走向规模颠覆。充分认识原始创新先导性、战略性、公益性特征，坚持打基础、抓高端、促重大的发展方向，高度重视，统筹谋划，顶层推动，密切协作，形成政产学研高效融合、基础应用高效循环的创新体系。
大中小微，横纵联合。创造小企业入链，中企业固链，大企业领链的云状分工新体系。形成中小企业灵活创新，龙头企业引导孵化，互为依托、相得益彰，大中小企业和谐共生的产业发展新局面。一是强化在产业链上寻求一席之地的小微企业差异化发展，保持细分领域精耕细作；二是加速在生产网络具有核心技术的专精特新中小企业群体崛起，加固关键环节绝对优势；三是激发在行业掌握话语权的领军企业“头雁领航”，打造雁阵增长铜墙铁壁。赢得科技变革中的发展先机，促进产业集群“老中出新”不断自我繁衍，推动新产业集群的迭代生成，结成深度交融的有机产业合作网络。
梯次分工，功能分流。促成中小城市入圈，大中城市进群，超大城市扩湾的空间发展新范式。开创中小城市主动参与、大中城市完善适应、超大城市引领动态变化的创新城市化发展新格局。一是以超大城市为创新尖峰，发挥强大的创新辐射和对外联系作用；二是以大中城市为制造高地，推动沿主干线城市承接外溢和配套创新功能；三是以中小城市为特色阵地，促进产业链条上精细分工和特色发展。以圈域间、群域内合理分工为依托，形成“大树底下好乘凉”的态势，善用活用大城市的资源优势、有利要素借势发展，实现功能相互补充、产业相互联系，发展更加高效的城市分工体系。
有取有舍，牢占高端。构建劳动密集全球布局，资本密集东西转移，知识密集高端攀升的复杂性、开放性、自主可控的产业链协作新网络。发挥市场优势、全产业链优势和地区产业集聚优势，分产业有步骤、有计划地推进转型升级，构建从全球产业链“垂直分工”到“水平分工”新链条。一是逐步推进国内劳动密集型产业向外延伸，实现产业结构专业化、集约化；二是继续深化国内资本密集型产业分工体系，加速国内大循环实现多样化、差异化；三是推进知识密集型产业引领全球产业链，实现中国创新链价值链高端化、标准化。以中国创新链网联全球产业链，形成具有“互卡”能力的国际竞争格局。