基础研究：自主创新的源头
日期 2005-11-08 来源：光明日报 作者：陈佳洱 【 大 中 小】 【 打印】 【 关闭】
中国科学院院士、北京大学教授、北京市科协主席 陈佳洱
编者按 创新，一个民族进步的灵魂，一个国家兴旺发达的不竭动力。党的十六届五中全会通过的《中共中央关于制定国民经济和社会发展第十一个五年规划的建议》明确提出：要深入实施科教兴国战略和人才强国战略，把增强自主创新能力作为科学技术发展的战略基点和调整产业结构、转变增长方式的中心环节，大力提高原始创新能力、集成创新能力和引进消化吸收再创新能力。这是以胡锦涛同志为总书记的党中央把握全局、放眼世界、面向未来作出的重大战略决策。
一个充满创新精神的民族必然是勤劳智慧的民族，一个具备创新能力的国家必然是生机勃勃的国家。提高自主创新能力，是保持经济长期平稳较快发展的重要支撑，是调整经济结构、转变经济增长方式的重要支撑，也是提高我国国际竞争力、增强民族自豪感、振奋民族精神的重要支撑。从今天开始，本报开辟《自主创新民族之魂》专栏，邀请各界知名人士发表见解，介绍各地各部门、科研院所和高等院校的成功经验，努力在全社会形成你追我赶、百舸争流、积极创新的生动局面。本栏开篇作者陈佳洱是核物理学家，曾任北京大学校长、国家自然科学基金委员会主任，长期从事基础理论研究和科研管理工作。
中央提出今后15年我国科技工作的指导方针是：“自主创新，重点跨越，支撑发展，引领未来”。这16个字，“自主创新”是主线。
“自主创新”通常有三层含义：一是强调原始性创新，即努力获得新的科学发现、新的理论、新的方法和更多的技术发明；二是强调集成创新，使各种相关技术有机融合，形成具有市场竞争力的产品或产业；三是强调对引进先进技术的消化、吸收与再创新。实际上这三个方面都与基础研究的发展与水平密不可分：探索、揭示未知规律，提高原始创新能力，本来就是基础研究的使命；基础研究的积累越深厚、水平越高，集成创新的水平就越高，成果也越先进；基础研究越繁荣，对引进的技术所依据的科学原理认识得越深刻，消化吸收能力就越强，越能“棋高一招”地通过再创新实现跨越。加强基础研究，营造繁荣基础科学的环境，是提高自主创新能力的重要保障。
我国基础研究面临的形势
基础研究的发展不断开拓新的技术领域，创造新的社会需求，已经成为高新技术发展的重要源头。
人类在高科技上取得的种种伟大成就，从信息技术、核科学技术、激光技术到生物科学技术等无不植根于基础科学，尤其是量子论、相对论和生物基因的发现和研究进展。据美国科学基金会（NSF）统计，近年来美国企业申请专利的科学基础73%来自政府支持的基础研究；1997年以来，每一项新的技术专利平均涉及两篇基础研究论文；过去25年来，美国经济学界对基础研究的经济价值的分析表明，美国经济增长的50%归功于以基础研究为动力的研究和开发。
基础研究提倡求真唯实的创新精神、科学的思维方式和尊重客观规律的作风,因此成为培育创新人才的重要摇篮。人类社会可持续发展面临的一系列重大问题，例如能源、环境、人口健康等的解决，有赖于基础科学研究提供依据和途径，因此，基础研究也是实现可持续发展的重要保障。
此外,繁荣基础研究对于建设和弘扬先进文化也具有深远的意义。人类在探寻规律和追求真理的过程中积淀的科学与人文精神,以及基础研究汇集的智慧结晶,促进了人类思想的一次又一次解放。正如爱因斯坦在总结居里夫人一生时所说的那样,“第一流人物对于时代和历史进程的意义,在其道德品质方面,也许比单纯的才智成就方面还要大”。
由基础研究的上述作用,我们可以看到,当今基础研究已成为国家的一种重要战略资源,国家综合国力的竞争已明显前移到基础研究。
改革开放20多年来，我国基础研究步入最好的历史发展时期，基础科学正处在从“跟踪”向原始性创新、由量的扩展向质的跨越的转变之中。
改革开放20多年来,党和政府坚持科学的发展观,高度重视基础研究的战略地位,采取了一系列重大举措,为基础研究的发展开辟了广阔的空间，初步奠定了为迎接新的科学革命战略机遇有所作为的基础。这些主要表现在:
政府加大了对基础研究的投入,从1991年的7.43亿元增加到2003年的87.7亿元,13年间增长10.8倍。这种持续的增长为我国基础研究总体状况的改善提供了基本保证。
建立了一支具有相当规模的研究队伍。从事基础研究的人员折合全时约7.9万人，约占R&D(科学研究与试验发展)人员的8.2%，这一比例与发达国家基本持平。建立并保持了以高等学校和国家研究机构为主体的、较为完整的研究体系，涌现了一批能与国际科学界对话的研究群体。
整体水平明显提升,居于发展中国家的前列。取得了一批在国际上具有重要影响的突出成果。我国在国际上发表的论文数量快速增长,引用率大幅提升。2004年我国科研人员的SCI论文总数达到5.74万篇,排在美、英、日、德之后,居世界第5位。近年来我国科研论文被引用篇数的增长速度达到年均19.4%。
积极推进科技体制改革,进一步调整基础研究的结构和布局。例如实施了科学基金制,建设了一批国家重点实验室,先后启动了国家攀登计划项目、国家重点基础研究发展规划项目(973项目)、知识创新工程、211工程等。
回顾我国科技发展的历程，值得反思的是：当一项新的科技成果在国际上崭露头角时，我们也能在短时间内迅速跟进，并走在前列，但随着时间的推移，为什么差距往往不断拉大？许多高新技术产业的发展为什么常常难以走出“引进—落后—再引进”的怪圈？
之所以会出现这种令人遗憾的状况，我认为一个重要原因就是我国基础研究的传统未真正建立、积累不够、底蕴薄弱，源头创新能力不足。那么，制约我国基础研究发展的因素主要有哪些呢？
首先是投入问题。我国基础研究的投入总量明显低于世界其他主要国家。美国、德国、日本的基础研究经费都在其R&D总经费的15%-20%之间,而我国基础研究的投入比例长期徘徊在R&D经费的5%左右。我国基础研究的投入结构严重失衡。若以基础研究为1,我国2002年基础研究、应用研究、试验与开发经费支出的比例为1:3:13;美国2000年为1:1:3;日本1999年为1:2:5。基础研究投入越少,试验开发中吸收消化、再创新的能力就越低,就越难走出“引进—落后—再引进”的怪圈。我国基础研究的人均经费过低。2000年,美国基础研究人均经费是R&D人均经费的2.3倍;而我国基础研究人均经费仅是R&D人均经费的60%。由于缺乏必要的事业经费,我国研究型大学等单位的研究人员全靠通过竞争得到的项目来养活,而项目的人均经费又严重不足,导致研究人员不得不耗费大量时间和精力去申请各类项目,应付各种检查和评估。这一情况不仅严重制约了基础研究人员集中精力潜心研究,还影响了基础研究队伍的稳定。
其次是人才队伍问题。在科技人才队伍建设方面,我国每万人口的研究开发全时人员折合数较低,仅为日本和俄罗斯的1/10、韩国的1/4。我国基础研究队伍整体水平偏低,尤其缺乏能引领当代科学潮流的一流科学家:我国的本土科学家获国际性权威科学奖的人数寥寥无几;在国际性权威科学院中出任外籍院士的数量不仅低于发达国家,而且落后于印度;在国际学术组织和学术刊物编委会中任职的人数量少、地位低。随着人才竞争国际化的日益加剧,我国优秀人才的流失现象并未得到根本解决。
此外,我国的人才队伍结构也不尽合理。一是年龄结构存在潜在危机。以量大、面广的国家自然科学基金面上项目负责人为例,1990年年龄分布的峰值在51—55岁,到2002年则前移了36—40岁的单峰。虽然相对年轻了15岁,但36—40岁年龄段人员过于集中,36岁以下和45岁以上研究人员均显不足,没有形成基础研究人员年龄结构上的合理生态分布。值得重视的是,如果缺乏科学的流动机制,随着这一群体的老化,很可能会出现新的人才结构的危机。二是层次结构严重失衡。合理的高、中、初级研究人员及科研辅助人员的层次结构应为“正三角形”或“正梯形”,即由高级到初级人数逐渐增多;而现实情况却是头重脚轻,呈“倒梯形”甚至“倒三角形”。第三,科研辅助人员严重短缺,尤以高技能人员为甚。此外,由于受东、西部地区的地理位置、经济条件和科研环境等因素的影响,基础研究人才队伍的区域分布也不尽合理。
再次是体制和管理问题。改革开放以来,我国基础研究的管理体制改革成效显著,但仍存在诸多亟待解决的深层次矛盾。例如,在宏观管理上缺乏强有力的国家宏观调控机制,政出多门,条块分割,行政干预过多;教育与研究脱节、军民两大研究体系分离。在微观管理上,管理层次多,项目、人才、基地、设施分割,往往把管理市场经济和工程项目的办法用于管理基础研究。科学评价“重物轻人”,急功近利,特别是把科研人员相对短时间的学术成果与其物质待遇、社会地位过紧挂钩,缺乏一个鼓励研究人员长期积累、潜心研究的环境。
最后是文化传统问题。我国以认识自然界基本规律为目标的现代科学体系建立较晚,基础科学的底蕴不足,基础研究的传统尚未真正建立。西方文艺复兴后发展起来的现代科学体系,追求以对客观世界的求知为原动力的理性探索,强调实证的、定量的研究,为现代科学的发展开辟了广阔的空间;而我国的传统文化中有过于实用化的价值观问题,往往强调“学以致用”而忽视“学以致知”,对由认识自然规律驱动的探索和研究缺乏应有的重视。这样的价值观导致研究者在技术发明之后,往往止步于应用,而缺少探究的动力和求知、求真的精神。直至今天,社会上仍过于强调科学研究的短期产出,而忽视了它在知识积累和人才培育上的长远作用。由于并没有在观念上真正把基础研究作为国家的重要战略资源重视起来,因此我国缺乏持续、稳定的支持机制,评价体系也一味追求SCI论文的数量、刊物的档次,而对科研工作的目标和内在价值缺乏有远见的深刻分析,使科研人员产生浮躁、急于求成的风气,造成不少研究往往是受发表论文的驱动,而不是由重大科学目标的驱动。可以说,文化观念上的欠缺严重地制约了我国基础研究方面原创能力的提高。
如何促进我国基础研究的繁荣和发展
根据基础研究发展的态势和我国的国情,应该着重从以下几个方面努力,促进我国基础研究的繁荣和发展:
以人为本,加快智力资本(人才+知识+技术)的积累,大幅度提升自主创新能力,在新世纪科学革命的孕育中实现战略性的突破。
具体表现为:拥有一批具有国际影响力的科学家和研究团队以及一批高水平基地;在世界科学前沿的主流方向上取得一批具有重大影响的创新成果;在若干国家重大战略需求领域解决一批“瓶颈性”的关键科学问题;能为经济和社会的持续、快速、健康发展提供充足的知识和人才储备。
以“求真探源、厚积薄发、人才优先、投入超前、全面布局、协调发展、营造环境、重点跨越”为指导思想。
求真探源是基础研究的本质和目的,贯穿全篇;要想求真探源,必须潜心研究,长期积累,只有这样才能适应基础研究厚积薄发的特点;正因为基础研究和人才培育的周期长,所以需要根据长远需要超前做好人才和投入的部署;基础学科相互交融性强,必须全面均衡地安排传统学科和新兴交叉学科的发展,处理好学科发展推动的自由探索与国家需求牵引的基础研究之间的关系,以及重点发展和面上推动之间的关系,以达到“各得其所”的和谐发展;此外,还要为科学家营造宽松、良好的环境,利用有限的资源重点突破并带动整个基础研究的全面繁荣和发展。
许多从事基础研究的科学家建议实施“双力驱动”战略、超前发展战略和开放合作战略:
所谓“双力驱动”战略,是指实现自由探索(以认识客观世界基本规律为驱动)与导向性基础研究(以国家经济社会发展和国家安全需求为驱动)相结合的双重驱动,做到学科发展推动与任务需求牵引相结合,基础研究与应用研究相结合,基础科学、技术工程科学与人文社会科学的全面、协调发展。
所谓超前发展战略,是指以2020年的发展为目标,先行一步,前瞻性地部署近期的人才与投入,做到人才培养优先部署,基础研究经费超前投入。
所谓开放合作战略,是指调动社会各方面重视和发展基础研究的积极性,推进研究与教育结合、军民结合,发展基础研究与应用研究、试验开发的衔接与互动,广泛开展国际交流与合作。
从学科发展、科学前沿问题、面向国家重大战略需求的基础研究、重大科学研究计划四个方面进行部署。
一个全面、动态发展的学科布局是完成重大前沿科学问题研究的基础,也是培养经济、社会发展所需人才队伍的保障。根据基础研究“厚积薄发、探索性强、进展往往难于预测”的特点,我们应该对基础学科进行全面布局,通过长期、深厚的学术研究积累,促进原始性创新能力的提升和多学科的协调发展。当然,由于基础研究的发展前景往往难以预测,所以在学科的发展和建设上要建立灵活的调节机制,因时、因地制宜地确定投入重点。
为了繁荣我国基础科学,必须高度重视孕育着科学重大突破,使人类对客观世界的认识不断深化的重大前沿问题的部署,包括那些对基础科学发展具有带动作用、具有良好基础、能充分体现我国优势与特色、有利于大幅度提升我国基础科学的国际地位的前沿问题。如生命科学的定量研究与系统整合、物质深层次结构与宇宙大尺度物理学规律、凝聚态物质与新效应等。
作为快速发展中的国家,我国有必要强调基础研究服务于国家目标,通过基础研究解决未来发展中的关键和瓶颈问题。应重点支持对国家经济社会发展和国家安全具有战略性、全局性和长远性;虽然暂时还很薄弱,但对发展具有关键性作用;能有力带动基础科学和技术科学的结合,引领未来高新技术发展的研究方向。例如,人类健康与疾病的基础研究、人类活动对地球系统的影响机制、农业生物遗传改良和农业可持续发展中的基础科学问题等研究。
此外,在重大科学问题和国家战略需求的结合点上,基础研究也可尝试启动专项重大研究计划,重在积累知识、培养世界级科学家团队、形成基地,藉以推动基础科学的繁荣和发展,并为新一代高技术发展做好先导性研究。例如生命过程的蛋白质研究计划、新一代信息技术的量子调控研究计划、发育与生殖研究计划以及纳米科学与技术研究等都适宜部署重大专项研究计划。
历史上,基础研究的突破点很难预测。文艺复兴以来的历史表明,一些具有重大理论和实践意义的成果都是在自由探索的基础上创造出来的,都是科学家在自由探索中最大限度地发挥自由想象力、本质直观能力和假说推演能力的结果。为了在重点方向和领域取得原创性的突破,必须高度重视并安排充足的资源来资助科学家从事以揭示自然规律为目的的自由探索;在贯彻“有所为、有所不为”着重支持若干重点领域的同时,必须为自由探索研究提供足够的发展空间,创造良好的人文环境。
在“投入是基础、人才是关键、文化是灵魂、体制是保障”四个方面营造良好环境。
科技发达国家或创新型国家的成功经验是:在经济起飞阶段,大幅度提升基础研究的投入,使之占全社会R&D经费的20%以上;然后逐步使其比例稳定在15%左右。基础研究发展需要超前投入的模式是由基础研究厚积薄发的特点所决定的,今天对基础研究的投资和支持,是日后占领高技术发展制高点的经济基础。另一个重要经验是:基础研究投入的来源主要是中央财政,通过中央财政的投入带动其他社会投入。为确保资金投入的有效利用,应注重对基础研究经费的优化配置:一方面要正确处理面上的自由探索性研究和导向性的重点研究之间的关系和比例,使两者相互促进,协调发展;另一方面要有直接投入到研究型大学和国家级研究机构的科研事业费,保障学术带头人使用科学事业费的自主权,以培育各自的学术特色,稳定研究队伍和方向,巩固和建设研究基地。
基础科学人才培养需要树立超前于当前经济社会发展的观念。欧洲在上世纪80年代末开始加大对博士生的培养力度,为欧盟预计在2010年成为世界级知识经济区提前打下了坚实的人才基础。我国同样需要着眼于2020年对人才的需求,及早部署人才培养计划。为此,第一,要着力推进教育与基础研究的结合,改革研究生培养机制,加强各层次青年人才的培养,保证基础研究队伍的源头供给。第二,整合和优化国家层面各类杰出人才培养和选拔计划,加强创新群体和团队基地建设,造就一批具有国际影响力的一流科学家。第三,大力吸引海外优秀专家、学者特别是华人专家以各种形式为我国基础研究的发展服务。第四,营造良好的用人环境。坚持竞争激励与崇尚合作相结合,促进人才的有序流动;坚持“人尽其才”的用人之道,发挥老、中、青科研人员各自的优势与积极性,实现基础研究人才队伍的“生态平衡”。第五,改进管理,减轻各种非学术性的负担,确保科学家特别是学术带头人能集中精力在第一线从事研究。第六,高度重视和加强高技能科研辅助人才和管理人才的培养。
加强创新文化建设,营造创新文化氛围,也是繁荣和发展基础研究所不容忽视的重要方面。我们应大力传承中国文化注重整体、辩证思维、和谐包容的优良传统和“天人合一”的思想理念,这些都是维系中华民族生生不息的宝贵精神财富;我们也要学习西方文化中以对客观世界的求知为原动力的理性探索,强调实证的、精细定量的研究方法,弘扬求知、求真的科学文化;我们还应倡导淡泊名利、潜心研究、严谨治学、献身科学的好风尚,克服急功近利倾向,鼓励勇于创新、大胆质疑、宽容失败、敢为人先的拼搏精神,努力营造一个“尊重知识、尊重人才、尊重创造”的社会文化大环境。
如何加强基础研究的体制保障?一要根据国家创新体系的总体布局,明确和完善基础研究的管理体制,建立国家层面的权威决策机制,切实增强国家的调控能力,加强国家科技管理部门和资助部门之间的协调,避免职责和功能的重叠、趋同化倾向。二要改进和完善评价体系,规范基础研究的评价工作。具体做法是:尊重科学发展规律,减少行政干预,使科学评价切实反映研究工作的长远科学价值、社会价值和潜在的经济价值;大兴基础研究以重大科学目标驱动、唯真求实之风,坚决改变那种以论文驱动、追求数量的浮躁之风。三要充分发挥各科学创新主体的作用,在继续保持对科研机构支持稳定增长的同时,加大对高等院校特别是重点研究型大学的支持力度;积极推进研究机构与大学的结合,积极推进“军民结合、寓军于民”机制的建设。四要加强基础设施建设,在国家层面上统一规划、协调科研基地和基础设施的地域分布;优先发展跨学科的公共研究平台,建成若干世界一流的多学科实验平台,为重点领域的研究提供先进的工具,并依托这些支撑能力,建成若干具有国际竞争能力的大型科研基地;加强科学基础信息设施的规划和建设,有选择、有重点地参加国际大科学装置和科研基地及中心的建设和使用。
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