국가혁신체계의 핵심 개념 및 작동원리는 연구주체들 간의 상호작용이다. 상호작용속에서 지식교류 및 습득을 통해 새로운 지식을 창출하고 기술혁신이 된다. 지식교류 저조로 인한 현상을 시스템 실패이다.
국가혁신체계의 핵심 개념 및 작동 원리를 정리하면 다음 세 가지로 정리할 수 있다. 첫 번째는 연구주체들 간의 상호작용이다. 기업 간의 기술교류 및 협력, 기업과 대학 및 공공연구기관과의 협력, 타 분야와의 교류 및 융합 등을 의미하는데, 학습의 보편적 속성이 상호작용이라는 점에서 많은 학자들은 기술혁신 과정에서 학습의 중요성을 강조하고 있다. 현장에서 일하는 과정에서의 학습(learning-bydoing), 생산과정에서의 학습(learning-by-producing) 등 다양한 형태로 기술능력을 축척해 나간다. 정리하면 다양한 주체들 간의 상호작용 속에서 지식을 교류하고 습득하는 행위를 통해 새로운 지식을 창출함으로써 기술혁신이 융성하게 창출된다는 것이다. 이러한 지식교류 활동이 저조하여 혁신시스템이 제대로 작동하지 않게 되는 현상을 시스템 실패라고 부르는 것이다.