《实施方案》提出，上海要率先探索创新驱动发展的制度安排，充分利用国际国内“两个市场、两种资源”，促进科技、金融、贸易、产业的多维度融合，推动人才、资本、技术、知识的多要素联动，加强产学研、内外资、政社企的多主体协同，着力打造国际化循环、全球化配置的创新创业生态系统，促进制度创新、开放创新、金融创新、科技创新的深度融合，不断提升自贸试验区和张江示范区的功能、质量、效益。
到2020年，通过充分发挥自贸试验区和张江示范区叠加区域的核心优势，上海将加快建成具有强大原始创新能力的综合性国家科学中心，着力打造创新环境开放包容、创新主体高度集聚、创新要素自由流动、若干创新成果国际领先的科技城；到2030年，着力把“双自”叠加区域打造成为具有全球影响力的创新资源配置中心、创业孵化中心、技术贸易中心、科技创新中心的重要载体和示范区域，推动全市成为全球创新网络的重要枢纽之一。
为了达到这样的目标，《实施方案》从五个方面提出了18项具体任务。包括在深化创新型体制机制，营造开放包容的创新环境方面，上海要建立符合国际惯例的科技创新型企业培育机制。研究与国际对标、更加符合创新发展规律的评价体系，完善高新技术企业和技术先进型服务企业认定管理办法，争取国家有关部门支持率先在“双自”叠加区域开展有关试点。符合创新转型发展导向的企业可申报认定为“双自”区域高新技术企业和技术先进型服务企业，并享受一定的财政扶持。
在面向全球集聚高能级创新机构、创新活动，着力打造科技创新策源地方面，上海要集聚全球性研发创新机构，建设世界级大科学设施集群，形成具有国际领先水平的综合性科学研究试验基地。同时，支持跨国公司设立参与母公司核心技术研发的全球研发中心、大区域研发中心和开放式创新平台，鼓励跨国公司开展“反向创新”。
上海还要发挥自贸试验区金融开放创新优势，形成各类金融工具协同、支持创新发展的局面，鼓励商业银行等金融机构为科技企业提供自由贸易账户、境外本外币融资、人民币资金池、外汇资金集中运营管理等金融创新服务，降低企业资金成本。
促进技术和知识跨境双向流动，建设国际化、全产业链的知识产权保护高地，是此次“双自联动”的重点之一。《实施方案》提出，要试点将技术进出口合同登记权限下放到自贸试验区管委会，建设面向国际的知识产权交易服务平台，建立全方位的知识产权保护机制。
人是创新的第一动力，上海将探索与国际接轨的人才跨境流动制度，创建国家级人才改革试验区。《方案》首次提出要实施首席科学家集聚工程，围绕战略性产业培育、重大科技攻关领域，面向全球引进首席科学家等高层次科技创新人才，为国内外首席科学家提供专业实验室定制服务。同时，上海将支持企业、高校和科研院所等以跨境项目合作方式吸引外国科学家及团队提供智力服务，支持有条件的国内人力资源服务机构与国外机构合作设立境外分支机构，帮助国内企业积极参与国际人才竞争与合作。
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