編者按 在全國科技創(chuàng)新大會、兩院院士大會、中國科協(xié)第九次全國代表大會上,習近平總書記都曾明確提出到新中國成立100年時成為世界科技強國的目標。如何實現(xiàn)中國的科技強國夢?在9月12日召開的第五屆中國科技政策論壇上,專家們就科學界的開放性、戰(zhàn)略新興材料、大科學裝置及國家實驗室、科技體制改革等熱點問題各抒己見,智慧的火花閃爍科技強國希冀。
探索知識體系的邏輯與架構(gòu)
現(xiàn)代科學技術(shù)自20世紀以來取得了突飛猛進的進步,人類對自然界的認識和改造自然的能力不斷提升,一些重要科學問題取得了新的突破,多學科交叉融合也催生了許多新技術(shù),新的科研模式正在形成,科學的開放性和全球性已成為當代科技的潮流,在不遠的未來,全球即將迎來新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革。
為了推動科學技術(shù)的發(fā)展,科技界往往呼吁政府增加科技投入,而各國政府無一例外也比以往任何時候更期待科技界能夠?qū)萍纪度胗枰愿喔旎仞?。一般而言,在任何國家,這兩方面均難以完全滿足對方的期望。與此相關(guān)的政產(chǎn)學研的關(guān)系也越來越成為各方面關(guān)注的問題。爭論投入和回饋,解決產(chǎn)學研各方面的關(guān)系,當然十分重要,但是,在這些議題之外,還有什么問題更為重要而還尚未引起重視呢?我們認為,可能確實存在著忽視科學技術(shù)自身發(fā)展的問題,而這些問題或許更為關(guān)鍵。
對科技界而言,理清知識體系自身的結(jié)構(gòu)和邏輯及其與應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域的結(jié)構(gòu)與邏輯的相互關(guān)系,并以此為依據(jù)對科學技術(shù)各學科和領(lǐng)域進行布局,才能有效促進學科交叉融合,提升科研效率,加快科學技術(shù)進步的進程。
物質(zhì)世界和人類自身的結(jié)構(gòu)和其中的邏輯關(guān)系表現(xiàn)為多層次結(jié)構(gòu),每一層次又表現(xiàn)為多尺度的結(jié)構(gòu),建立每一層次多尺度之間的關(guān)系和不同層次之間的關(guān)聯(lián)是現(xiàn)代科學的中心任務(wù),其中,每一層次的介尺度結(jié)構(gòu)是實現(xiàn)這一中心任務(wù)的關(guān)鍵。因此,多層次、多尺度和介尺度復(fù)雜性將是一個完整合理的知識體系的顯著特征。
廣義講,所有應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域的結(jié)構(gòu)和邏輯所涉及的科學知識范疇都是相同的,區(qū)別只是用這些知識解決的具體問題表現(xiàn)方式不同而已,因而也呈現(xiàn)多層次、多尺度和介尺度的特征,可與知識體系融為一體。
各層次的介尺度問題是知識和技術(shù)體系共同缺失的環(huán)節(jié),而不同層次的介尺度問題又可能具有共同的規(guī)律,受統(tǒng)一的原理支配,彌補這一原理將可能引發(fā)科學和技術(shù)整體的變革性進步。
知識結(jié)構(gòu)和邏輯的演化,將導致理論、方法、工具和思維方式的變革,再加上信息技術(shù)和數(shù)據(jù)科學的推動,未來的科研模式將發(fā)生根本性的變化,如何應(yīng)對這一變化,也是實現(xiàn)科技跨越發(fā)展的另一關(guān)鍵問題。
知識體系結(jié)構(gòu)和邏輯的完整認識和科研環(huán)境的變化將導致新的科學技術(shù)布局和新的科研模式的逐步形成,這將是21世紀科學技術(shù)的特征之一。對這一進程的認識關(guān)注和推動,對一個國家科學技術(shù)發(fā)展的進程十分關(guān)鍵,需要各學科共同的努力,更需要政府堅定的支持。學科界限的打破并逐步融合,新思想的出現(xiàn)并得到及時支持,都需要學術(shù)界采取一種開放的心態(tài),也需要科技界、政府、所有國際科學組織積極地推動。各方面對這些變化和發(fā)展的態(tài)度,會很大程度上決定新的科技革命發(fā)生和新的科研模式形成的進程。這也是科學的開放性和全球性的應(yīng)有之意。各方面應(yīng)對此有充分的認識,這是全球共同的利益,需要共享責任,共同行動。只有這樣,人類才能更有效地應(yīng)對全球性的挑戰(zhàn)。
此外,這些變化必然引發(fā)各國國家創(chuàng)新體系和科研管理模式的變化,各國政府均應(yīng)主動地去適應(yīng)這些變化,對國家創(chuàng)新體系做出必要的調(diào)整,對科技隊伍的規(guī)模和結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化。在全球?qū)用?,國際科學組織應(yīng)當考慮各國創(chuàng)新體系之間的關(guān)系,甚至如何促進全球創(chuàng)新體系的建立,至少是各國之間的合作,這樣才能有效提升創(chuàng)新體系的效率和能力,并在科研投入增加有限的背景下,確??茖W技術(shù)仍能高速發(fā)展,這可能比要求投入和追求回饋更為重要。
科技強國能力建設(shè)的政策思考
《國家創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展戰(zhàn)略綱要》提出“到2020年進入創(chuàng)新型國家行列,到2030年躋身創(chuàng)新型國家前列,到2050年建成世界科技創(chuàng)新強國”的創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展“三步走”戰(zhàn)略目標??萍紡妵ㄔO(shè)是中國服務(wù)世界能力提升的歷史過程。建成世界科技強國不僅意味著中國能夠不斷涌現(xiàn)出原創(chuàng)性科學思想和前沿技術(shù),而且體現(xiàn)在中國原創(chuàng)性科學思想和前沿技術(shù)在世界科學技術(shù)領(lǐng)域影響的廣度和深度,標志著中國成為世界主要科學中心和創(chuàng)新樞紐。從這個意義上講,“世界科技強國”比“創(chuàng)新型國家”的標準更高,不僅強調(diào)科學技術(shù)發(fā)展質(zhì)量和數(shù)量,還強調(diào)對世界科學和技術(shù)發(fā)展的貢獻。
世界頂尖人才、研究機構(gòu)和重大科技基礎(chǔ)設(shè)施是世界科技強國的重要支柱。從諾貝爾獎獲獎機構(gòu)數(shù)統(tǒng)計數(shù)據(jù)排名看,美國擁有128個機構(gòu),名列第一;德國(53)、英國(40)、法國(26)、日本(14)、瑞士(10)、瑞典(8)、澳大利亞(8)、意大利(7)、荷蘭(6)、加拿大(6)等名列第二至第十。從2004年至2015年諾貝爾科學獎分布看,美國43人次,日本和英國各8人次,法國、德國分別為6和5人次,充分顯示出一流科學人才和研究機構(gòu)數(shù)量的正相關(guān)特征。
建設(shè)世界科技強國必須破解人才政策四大難點問題。一是人才選拔政策的公正性問題。人才選拔標準、選拔程序、評審機制、聘任方式等方面存在許多需要厘清的問題,例如,高層次人才引進應(yīng)該與重大創(chuàng)新任務(wù)和工程緊密結(jié)合,應(yīng)該有明確而嚴格的標準,應(yīng)該注重其工作能力和創(chuàng)新績效,而不僅僅是個人求學和工作經(jīng)歷,寧缺毋濫。二是人才培養(yǎng)政策的短視化現(xiàn)象。人才培養(yǎng)政策有悖于人才成長規(guī)律,關(guān)注“顯人才”、忽視“潛人才”,關(guān)注“少數(shù)人”、忽視“多數(shù)人”,關(guān)注“結(jié)果”、忽視“過程”。三是人才使用政策的功利化傾向。人才使用政策與人才稱號、報獎、提職掛鉤過緊,不僅導致科技人員聚焦可發(fā)表、可評獎和可申報人才計劃的研究工作,也耗費了科技人員大量的時間精力,最終將使科技創(chuàng)新活動越來越偏離其價值(無論是科學、技術(shù)、經(jīng)濟、社會和文化價值)創(chuàng)造的軌道,偏離了經(jīng)濟社會發(fā)展的需要。四是人才激勵政策的物質(zhì)化導向。目前人才激勵政策實施過程中存在大量政策疊加現(xiàn)象,使得個人提職提薪和獲得人才計劃稱號成為科研的主要驅(qū)動力,忽視了科研的本質(zhì)。
建設(shè)世界科技強國必須持續(xù)加大投入,統(tǒng)籌部署3類重大科技基礎(chǔ)設(shè)施,推動設(shè)施集群化、規(guī)?;l(fā)展。平臺型設(shè)施要著眼于基礎(chǔ)科學和前沿技術(shù)重大突破,力圖把握新一輪科技革命重大機遇,組織方式上應(yīng)鼓勵國際合作,建成后應(yīng)面向全球開放,能夠代表國家參與高水平國際科技競爭與合作。戰(zhàn)略導向型設(shè)施應(yīng)聚焦國家戰(zhàn)略需求,著眼于突破深海、深地、深空、信息安全等領(lǐng)域的關(guān)鍵技術(shù),有效保障國家安全,組織方式上應(yīng)強調(diào)自主發(fā)展,建成后成為國家實驗室等國家研究機構(gòu)的重要組成部分。應(yīng)用導向型設(shè)施應(yīng)面向國民經(jīng)濟主戰(zhàn)場和重大民生需求,著眼于破解產(chǎn)業(yè)發(fā)展、生態(tài)保護、醫(yī)療健康等領(lǐng)域科技難題,推動產(chǎn)業(yè)和產(chǎn)品向價值鏈中高端躍升,組織方式上應(yīng)探索引入公私合作模式,引導社會資本投入。完善基礎(chǔ)設(shè)施全生命周期管理體系,建設(shè)世界級重大科技基礎(chǔ)設(shè)施集群,依托設(shè)施集群布局建設(shè)國家科學中心或國家實驗室,集聚全球高水平科研人才和創(chuàng)新團隊,開展多領(lǐng)域、多學科、多主體交叉研究,充分發(fā)揮重大科技基礎(chǔ)設(shè)施在基礎(chǔ)前沿研究和重大顛覆性技術(shù)開發(fā)方面的支撐作用。
從石墨烯熱到科技強國夢
中國正處在石墨烯淘金熱之中。全國各地都在建設(shè)石墨烯產(chǎn)業(yè)園。據(jù)不完全統(tǒng)計,這種打著石墨烯旗號的產(chǎn)業(yè)園接近20個,有發(fā)達地區(qū),也有欠發(fā)達地區(qū),堪稱一場石墨烯產(chǎn)業(yè)化運動,讓人聯(lián)想起1958年的大煉鋼鐵運動。
石墨烯號稱新材料之王,其無與倫比的特性吸引了全世界的眼球。中國擁有最龐大的石墨烯研究隊伍,從2011年起,中國學者發(fā)表的石墨烯相關(guān)學術(shù)論文已居世界首位,中國申請的石墨烯專利已占到全球總數(shù)的40%。同時,中國也在引領(lǐng)著石墨烯材料的產(chǎn)業(yè)化運動,據(jù)不完全統(tǒng)計,目前國內(nèi)有300余家企業(yè)從事石墨烯產(chǎn)品和生產(chǎn)設(shè)備開發(fā),主要集中在石墨烯原材料、鋰離子電池導電添加劑、超級電容器、防腐涂料、電加熱和健康器材、觸摸屏等領(lǐng)域。
毋庸置疑,中國的石墨烯基礎(chǔ)研究和產(chǎn)業(yè)化研發(fā)都取得了巨大的進步,在國際上應(yīng)位列第一方隊。但是,也暴露出制約石墨烯產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展的諸多問題。第一,很多人誤認為進入石墨烯行當?shù)拈T檻很低,并且誤以為石墨烯時代就在眼前。實際上,從安德烈海姆等人發(fā)表第一篇石墨烯文章至今,只有短短的12年時間,石墨烯相關(guān)基礎(chǔ)研究的熱潮剛剛退去,石墨烯原材料的規(guī)模化生產(chǎn)才剛剛開始,應(yīng)用研究也只能說逐漸走出實驗室。就現(xiàn)狀而言,我們?nèi)蕴幵诋a(chǎn)業(yè)化前夜,至多是起步階段。這種認識上的誤區(qū)導致很多人盲目樂觀,盲目進入石墨烯領(lǐng)域。第二,目前的產(chǎn)業(yè)園建設(shè)過于盲目、分散,且簡單重復(fù),特色不清晰,所從事的大多屬于門檻很低的低端產(chǎn)品研發(fā),必然導致低水平的惡性競爭。第三,急功近利傾向非常嚴重,只關(guān)注明天獲利的初級產(chǎn)品,輕視甚至忽視對未來石墨烯產(chǎn)業(yè)核心技術(shù)的關(guān)注和投入。
我對石墨烯的未來充滿信心,未來的石墨烯產(chǎn)業(yè)將是一塊巨大的蛋糕,人們自然希望能夠在這塊蛋糕中多切到一些。中國能夠切到多少呢?我并不十分樂觀。石墨烯作為一種戰(zhàn)略新興材料,國家應(yīng)該積極謀劃布局,充分體現(xiàn)國家意志。我們不能過于急功近利,既要關(guān)注今天的產(chǎn)品,更要關(guān)注未來的核心技術(shù)。只有擁有這些核心技術(shù),才能擁有石墨烯產(chǎn)業(yè)的未來。
改革開放之初,諾貝爾獎獲得者楊振寧先生曾經(jīng)給鄧小平寫過一封信,信中指出:中國的科學研究傾向于走兩個極端,或者注重原理的研究,或者注重產(chǎn)品的研究,反過來對這兩種研究之間的發(fā)展性研究似乎沒有被注重。發(fā)展性研究是一種中期的投資,希望5年、10年或20年,成果能增強社會生產(chǎn)力。這種投資是中國十分脆弱的環(huán)節(jié)。楊振寧先生的這段話仍然具有現(xiàn)實意義,值得我們深思。
石墨烯產(chǎn)業(yè)化呼喚“工匠精神”。當年碳纖維的研發(fā)歷史是一個很好的例子。日本東麗公司花費了近半個世紀,投入了1400億日元,才推開了碳纖維在航空航天領(lǐng)域應(yīng)用的大門,開啟了碳纖維應(yīng)用新時代。石墨烯擁有光明的未來,但需要耐心和堅持,需要踏踏實實的努力。
積極發(fā)起國際大科學計劃 建設(shè)國家實驗室
黨的十八屆五中全會公報指出:“深入實施創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展戰(zhàn)略,發(fā)揮科技創(chuàng)新在全面創(chuàng)新中的引領(lǐng)作用,實施一批國家重大科技項目,在重大創(chuàng)新領(lǐng)域組建一批國家實驗室,積極提出并牽頭組織國際大科學計劃和大科學工程?!?/div>
國家實驗室承擔重大科技項目、國際大科學計劃和大科學工程,重大科技項目與國際大科學計劃和大科學工程銜接,并互相借鑒管理方式,它們互為補充,缺一不可,成為未來科技發(fā)展與改革的重要方向。我國發(fā)起的國際大科學工程和計劃與國家實驗室,兩者有相同的終極目標,國家實驗室可以是中國發(fā)起的國際大科學工程的牽頭單位,重大技術(shù)攻關(guān)需要國家實驗室來組織。
這不是簡單地、漸進地對科學事業(yè)的推進,而是通過建設(shè)國家實驗室這一重大改革措施,利用對外開放和國際合作,結(jié)合中國特色和優(yōu)勢,實現(xiàn)對新的科技發(fā)展的引領(lǐng)。這將改變科研發(fā)展的組織形式和內(nèi)容。過去我們的組織模式大多小而全、分散且獨立,僅僅依靠小課題組、小研究單位來推動科學事業(yè)發(fā)展是遠遠不夠的。如今從物理、工程到生物、醫(yī)學、環(huán)境等等,大團隊作戰(zhàn)已經(jīng)成為國際發(fā)展趨勢之一。
參考國際上大型研究中心(國家實驗室)的成功經(jīng)驗與核心科研能力對比,國家實驗室需要具備五大特點。一是要體現(xiàn)國家意志、代表國家水平、解決國家重大需求,有能力承擔周期長、成本高、風險大、需大團隊合作的研究項目。二是管理嚴密,有較強執(zhí)行力的法人單位,松散的結(jié)合方式對周期長、成本高、風險大且有時效性的科研工作來說是不利的。三是有自己長遠核心能力,并能跟隨國家戰(zhàn)略變化調(diào)整研究方向,能兼顧基礎(chǔ)研究和應(yīng)用研究、當前和長遠任務(wù)的平衡。四是具有重大國際影響力,要有基礎(chǔ)科學研究的引領(lǐng)能力和國際大科學工程和計劃的組織能力,并產(chǎn)生標志性科學技術(shù)成果。五是具備開放性的設(shè)施和開放性的管理。大團隊合作是未來科學研究的一個趨勢,而對外開放和國際合作則是其中的關(guān)鍵。
大型高能物理實驗裝置的人員、設(shè)備及建造費用規(guī)模巨大,廣泛的國際合作成為大型高能物理實驗的主要方式。分擔經(jīng)費投入,合作開展研究,共享研究成果。依托大科學裝置,我國在粒子物理國際合作方面成果顯著,如北京譜儀III、大亞灣中微子實驗、江門中微子實驗,從易到難,從逐步建立信任,吸引國際合作者,到按照國際管理建立成熟的國際合作組管理體系。經(jīng)過多年積累,現(xiàn)在我們已經(jīng)有能力發(fā)起真正的、具有重大國際影響的、可以成為國家標志的國際大科學工程和計劃。
根據(jù)國家的戰(zhàn)略發(fā)展目標,我國科學家也及時提出了一些面向國際科技前沿、以我為主的國際科技合作大科學計劃,在高能物理領(lǐng)域的大型環(huán)形對撞機CEPC-SppC正是其中之一。CEPC是我國高能物理乃至整個科學發(fā)展的一個重大機遇。該項目的物理目標明確,意義影響深遠,世界各大高能實驗室均已表示愿意參加合作研制。它將采用國際化的方式運作、管理,吸引國內(nèi)外千余名科學家與工程師參與,聚集一批高新技術(shù)企業(yè),推動相關(guān)技術(shù)得到巨大發(fā)展,形成一個大型科學研究中心和國際科學城。該項目將有力地推動地方的社會與經(jīng)濟發(fā)展,它將成為國際科學技術(shù)研究中心,人才引進和培養(yǎng)基地,有利于國際化的科研體制建設(shè),是我國科技外交與中國軟實力的體現(xiàn)。
以國家實驗室為依托,積極發(fā)起組織國際大科學計劃與工程,集世界的力量為中國主導的大科學計劃服務(wù),是縮小差距、邁向科技強國的必經(jīng)之路。