新時期呼喚新的科研模式
——中國70年信息科技發(fā)展的回顧與思考

李國杰

1 中國信息科技70年發(fā)展成就輝煌

70年前，我國信息領域是一張白紙，如今中國是舉世公認的信息產(chǎn)業(yè)大國。2018年我國數(shù)字經(jīng)濟規(guī)模已達31.3萬億元人民幣，網(wǎng)民達8.29億，互聯(lián)網(wǎng)普及率59.6%。信息技術已經(jīng)滲透到各行各業(yè)，普惠大眾，真是斗轉星移，換了人間！

評價70年的科技成就，媒體上最常引用的數(shù)據(jù)是，全國研發(fā)人員總數(shù)增長了多少倍，科研經(jīng)費投入增長了多少倍，文章發(fā)表了多少，專利申請了多少……其實，科技人員數(shù)和經(jīng)費投入都是成本，不是產(chǎn)出；文章發(fā)表數(shù)和專利申請數(shù)是科研的中間結果，不是最終影響。評價科技發(fā)展的成就應該看老百姓獲得的實惠、企業(yè)競爭力的提升和國防實力的增強。微信和網(wǎng)上支付的普及是中國民眾引以為自豪的先進信息技術應用；“東風”導彈、“遼寧號”航母等“撒手锏”中隱含著我國掌握的信息技術的威力；自2015年以來華為公司獲得交叉許可后的知識產(chǎn)權凈收入超過14億美元，在橫遭美國政府打壓時，華為公司宣布向美國最大電信運營商Verizon征收超過10億美元的專利費，彰顯了中國龍頭企業(yè)在信息技術知識產(chǎn)權上的實力。上面隨手捻來的幾個案例就能看出我國信息技術的貢獻與進步，我們?yōu)?0年來中國信息技術和產(chǎn)業(yè)的突飛猛進感到無比自豪！

衡量我國信息技術進步的另一個指標是看我國與發(fā)達國家的差距是否縮小。例如，無線通信技術，我們第1代引進，第2代跟進，第3代參與，第4代自主開發(fā)，第5代已開始引領全球。新中國的70年與數(shù)字電子計算機的73年歷史幾乎同步。以國內(nèi)外推出各代第1臺計算機的時間差距來衡量，第1代電子管計算機的差距是12年，第2代晶體管計算機差距是6年，由于“文革”的干擾，第3代集成電路計算機的差距擴大到9年，向量計算機的差距是7年，大規(guī)模并行機是5年，機群系統(tǒng)是4年，差距逐漸縮小。2010年“曙光·星云”千萬億次計算機第1次排名全球超級計算機性能第2，開啟了我國高性能計算機向世界頂峰沖刺的征程，后來“天河”和“神威·太湖之光”超級計算機相繼“登頂”，我國超級計算機的研制水平已與美國并駕齊驅。

我們已經(jīng)取得驕人的進步，現(xiàn)在比歷史上任何時候離實現(xiàn)科技強國的目標更近。但必須清醒地認識到，我國的科研投入不斷增加，但科研的產(chǎn)出并沒有成比例地增加。在信息領域的知識寶庫中，中國人發(fā)現(xiàn)、發(fā)明的知識還不多；信息領域的國際標準中，以中國人的新發(fā)現(xiàn)和發(fā)明專利為基礎的標準也很少；國際上流行的信息技術教科書上，還很少出現(xiàn)中國人的名字。

盡管國際局勢波譎云詭，我國仍然處在發(fā)展的重要戰(zhàn)略機遇期，但其內(nèi)涵和條件發(fā)生了變化。主要的變化是發(fā)展的動力從資本和勞動力轉向科技自主創(chuàng)新的能力，技術發(fā)展的源頭從國外引進轉向以國內(nèi)自主研發(fā)為主。中國幾千年的歷史上從未像今天這樣給予科學技術這么高的期盼。當今世界百年未有之大變局給中華民族偉大復興帶來重大機遇，也逼迫我們面對從未有過的巨大挑戰(zhàn)。我們必須臥薪嘗膽，發(fā)憤圖強，才能從跟蹤走向引領，從信息產(chǎn)業(yè)的中低端走向高端。不管未來的道路上有多少坎坷，我們一定能為人類文明作出與“中國人”這個響當當?shù)拿窒喾Q的貢獻。

為了提高科研效率，過去我們一直在討論科技體制機制改革，中國科學院考慮較多的是院內(nèi)機構的拆分合并、研究所的內(nèi)部管理機制和科研布局等。作為對過去70年科研工作的回顧和思考，本文換一個角度，重點討論科研模式的調(diào)整和改變。所謂“科研模式”（或者稱為“科研范式”）是指如何開展科研工作，是強調(diào)“有序”還是“無序”，強調(diào)“線性”還是“并行”，強調(diào)“成果轉化”還是“市場牽引”等。70年來我國已形成較為固定的科研模式，包括任務帶學科的“兩彈一星”模式，從基礎研究、應用研究到成果轉化的“線性模式”等。我們需要通過認真梳理，厘清哪些需要繼承，哪些需要補充，哪些需要揚棄。新時期呼喚新的科研模式，我相信，新的科研模式會使我們的科研工作進入新的天地。

2 實現(xiàn)科技強國需要新的科研模式

2.1 踐行“兩條腿走路”的基本科研模式

新中國成立初期，我國明確提出“兩條腿走路”的發(fā)展方針，后來在經(jīng)濟工作中也經(jīng)常提到各種“同時并舉”的方針，但在科技工作中，很少強調(diào)“兩條腿走路”。其實，“兩條腿走路”應該是基本的科研模式，必須努力踐行?？萍脊ぷ髦械摹皟蓷l腿”包括：有序模式與無序模式，舉國體制與自由探索，任務帶學科與學科引任務，自主創(chuàng)新與開放創(chuàng)新……

所謂“兩條腿走路”或“同時并舉”不是指不同的科研模式必須投入相同的人力和經(jīng)費，而是在思想認識、科技布局和成果評價上必須置于同等重要的高度。更重要的是，要分清“兩條腿”的不同功能，不要擰著來——不能用自由探索的科研模式做工程任務，也不能用管理工程任務的辦法來管基礎研究。我國設立的某些重大科技專項或重點科技項目，如大數(shù)據(jù)和人工智能等，目前的主要科研工作是探索新的算法、新的器件和新的解決方案，重大工程目標還不太明確，因此不宜采用兵團作戰(zhàn)的方式。表面上將許多不同方向的基礎研究拼成一個大課題，只起到一個“大口袋”的作用。相反，現(xiàn)在當成基礎研究的工業(yè)軟件可以看成新時期的“兩彈一星”任務，應該采取兵團作戰(zhàn)的方式集中力量攻關。

“兩彈一星”的集中攻關模式是我國的成功經(jīng)驗，有利于發(fā)揮我國的制度優(yōu)勢，應該繼承和發(fā)揚。一般而言，采用兵團作戰(zhàn)的集中攻關模式需要滿足4個條件：①原理已基本清楚，任務目標明確，有可能在預定的時間內(nèi)完成；②屬于受制于人的短板，國外已經(jīng)有成功的案例，多數(shù)是跟蹤和追趕型的科研任務；③國家的重大戰(zhàn)略需求，需要舉全國之力突破關鍵技術；④國內(nèi)有一定技術基礎，找到了敢于并善于“啃硬骨頭”的科研團隊。我國國防科研有許多集中攻關成功的案例，已形成較為成熟的重大科研任務管理模式。但在民口，特別是如何在市場經(jīng)濟條件下采用舉國體制集中攻關還少有成功案例。近年來，京東方公司和長江存儲公司分別牽頭突破液晶顯示和閃存技術，為激烈市場競爭條件下集中攻關樹立了樣板。這兩家公司投入達數(shù)千億元人民幣之巨，突破了國外的知識產(chǎn)權壁壘。

在建國初期學科薄弱的時候，“任務帶學科”是推動科技進步的有效范式。但“任務帶學科”只是科研工作中的“一條腿”，如果所有的科技活動都采取“任務帶學科”的做法，就難以擺脫跟蹤別人的局面?？萍歼M步有其內(nèi)在的邏輯和機制，知識的積累會把科學技術自身推向前進，這種進步就體現(xiàn)在學科的發(fā)展上。對自由探索性的科研，個人興趣也是重要的驅動力，要尊重基礎研究的靈感瞬時性、方式隨意性和路徑不確定性的特點。但是，信息科技是研究人造世界中信息的獲取、處理、傳輸和存儲，人造物總是有某種目的性。信息技術的重大發(fā)明，如計算機、晶體管、集成電路、光纖通信、互聯(lián)網(wǎng)等都是為了滿足人類的需求。特別是在國外反華勢力千方百計阻撓中國高技術發(fā)展的時候，科技人員更應為國分憂，更有目標地開展科研工作。個人興趣應當與國家需求結合起來，潛在的市場需求才是發(fā)展信息技術的主要動力。

應強調(diào)自主創(chuàng)新還是開放創(chuàng)新，一直存在爭議。其實這也是“兩條腿”，必須同時發(fā)力。華為公司就是兩條腿跑步前進，走到了國際前列。即使是發(fā)展CPU這樣的核心技術，也要“兩條腿走路”：一條是從內(nèi)向外發(fā)展，另起爐灶自主設計CPU芯片，先在國防和安全應用領域形成“根據(jù)地”，再逐步向民口市場擴展；另一條是由外向內(nèi)發(fā)展，先融入國際主流，在引進消化吸收的基礎上逐步掌握高端CPU的設計技術，提高安全可控水平。在民口市場上完全擺脫國外技術另起爐灶，就上了“想整我們的人”設下的“技術脫鉤”的圈套。信息技術已經(jīng)是全球化的技術，閉關自守一定會落后于時代。

2.2 轉變線性科研模式，更加重視技術科學

二戰(zhàn)以后，時任美國科學研究發(fā)展局主任的萬尼瓦爾·布什撰寫了一篇報告——《科學：無止境的前沿》，將研究工作區(qū)分為“基礎研究”和“應用研究”，提出“基礎研究—應用研究—產(chǎn)品開發(fā)”的線性科研模型。這一模型后來成為全球科研的基本模式，中國更是全面實行了這一模式，而且增添了“成果轉化”的環(huán)節(jié)，現(xiàn)在是反思和消除這一模式負面影響的時候了。

線性科研模型的依據(jù)是科學一定先于技術和工程，只有基礎研究才能發(fā)現(xiàn)新知識，而應用研究只是知識的應用，然而事實并非如此?？茖W、技術與工程是平行發(fā)展的，并無絕對先后。熱力學的形成主要得益于蒸汽機的發(fā)明和改進；雷達技術主要歸功于諧振腔磁控管的發(fā)明；計算機領域的進步也主要取決于數(shù)字電路、晶體管、集成電路、互聯(lián)網(wǎng)等重大發(fā)明。諾貝爾獎得主中有許多傳統(tǒng)意義上的工程師，而工程界的諾貝爾獎——德雷珀獎的得主中也不乏專注于基礎研究的科學家。實際上，發(fā)明與發(fā)現(xiàn)是一個有機整體，新發(fā)現(xiàn)可能產(chǎn)生新發(fā)明，新發(fā)明也可能導致新發(fā)現(xiàn)，有些重大發(fā)明本身就包含新發(fā)現(xiàn)。因此，將基礎研究和應用研究拆分為上下游關系不利于科學技術的發(fā)展。

2018年清華大學出版社翻譯出版了一本重要著作——《發(fā)明與發(fā)現(xiàn)：反思無止境的前沿》。該書的作者文卡特希·那拉亞那穆提曾任突飛猛進的美國加州大學圣芭芭拉分校工學院院長，他對線性科研模式做了深入的批判，提出了新的“發(fā)現(xiàn)—發(fā)明循環(huán)模型”，這一新的科研模式值得我們重視。

我國基礎研究投入占研究與試驗發(fā)展（R&D）總投入的比例長期徘徊在5%左右，學術界反映強烈。但近幾年我國應用研究的投入比例一直在下降，已從20世紀的20%降到10%左右，遠低于發(fā)達國家20%～50%的投入強度，卻很少聽到呼吁增加的聲音，豈非咄咄怪事。我國是一個發(fā)展中國家，應更加重視技術科學和應用研究。錢學森、楊振寧等科學家都曾建議我國成立技術科學院，但沒有引起足夠的重視。

我國正在籌建國家實驗室，一些省市也在投入上百億元的經(jīng)費，爭取進入國家實驗室行列。國家實驗室要按什么模式建設，值得我們深思。計算機界已有70人獲得過圖靈獎，但只有萬維網(wǎng)的發(fā)明者伯納斯·李一人來自國家實驗室——歐洲原子核研究所（CERN），其他得主都來自大學和企業(yè)。信息領域的許多重大發(fā)明都出自企業(yè)實驗室。例如，美國貝爾實驗室就發(fā)明了晶體管、激光技術、電荷耦合器（CCD）、UNIX操作系統(tǒng)、數(shù)字交換機、衛(wèi)星通信等基礎技術。貝爾實驗室是發(fā)現(xiàn)與發(fā)明結合得最好的實驗室之一，我國應吸取其成功的經(jīng)驗。

改變線性科研模式，就是要打破基礎研究和應用研究的界限，不是按所謂一級學科的框架以發(fā)表更多的學術論文為目標，而是要以探索未知世界、讓人類生活更美好為目標，圍繞要解決的科學問題和國家及社會的需求，跨學科地開展科研工作。信息領域應側重于基礎性的重大發(fā)明，以需求驅動科研。所謂“跨學科”研究不是單學科研究的補充，而應該是科學研究的主流。令人不解的是，近幾年我國走了一條相反的學科發(fā)展道路，不斷地拆分學科，另建了好幾個獨立構成上下游的新一級學科，如軟件工程、網(wǎng)絡安全、人工智能等，這種“占山頭”的方式難以做出基礎性的重大發(fā)明。

2.3 改變成果轉化模式，推動企業(yè)真正成為創(chuàng)新主體

許多人認為我國科技和經(jīng)濟是相互脫離的“兩張皮”，科技成果很多，但成果轉化不暢，只要做好科技成果轉化，經(jīng)濟就會高速發(fā)展。這樣的判斷不符合實情。而且，隨著企業(yè)的創(chuàng)新能力提高，所謂“成果轉化”的神話會越來越落空。1985年，中國科學院就與深圳市合作，建立了國內(nèi)最早的成果轉化“科技工業(yè)園”，實施了許多優(yōu)惠政策；但到1993年底，深圳市符合高新技術企業(yè)認定標準的44家高科技公司都在科技園外，“深圳科技工業(yè)園”的發(fā)展并不成功。時任中國科學院院長周光召為此專門召開了一次座談會，了解情況后頗有感慨地總結：“看來技術不是問題的關鍵，是制度。”

周光召看到了問題的本質。所謂“成果轉化”不是技術發(fā)展的客觀規(guī)律，國外一般只講技術轉移，不提成果轉化，更沒有所謂“成果轉化率”一說。我國信息領域也沒有一個成功的企業(yè)是靠成果轉化做大做強的?？蒲行枰粋€“報獎”的“成果”，而所謂“成果”需要從大學和科研機構轉移到企業(yè)，這是中國的科技發(fā)展歷史和制度造成的。改革開放以前，我國的國有企業(yè)基本上都是加工車間，制度上就不允許做研究開發(fā)。目前，我國科研隊伍的精兵強將集中在大學和科研機構的國家重點實驗室，一半以上的中國科學院院士、40%以上的“杰青”工作在國家重點實驗室。與之對照的是，截至2016年，全國177個企業(yè)國家重點實驗室只有9名“杰青”、71名“千人計劃”入選者。從人力資源上看，企業(yè)還沒有真正成為創(chuàng)新的主體。這種局面不改變，科技和產(chǎn)業(yè)的關系就一定是扭曲的?！俺晒D化”的基本思路是從技術出發(fā)找市場，這是違背企業(yè)發(fā)展規(guī)律的做法——成功的企業(yè)幾乎都是根據(jù)市場找技術。一旦企業(yè)真正有了對技術的需求，一定會千方百計吸收有價值的技術，不需要大學和科研機構漫無目的地做“成果轉化”。

如果把關鍵技術比喻成一頭牛，它的4條腿就是大學和科研機構的基礎研究。要想讓一頭牛邁步向前走，動員再多的人來抬牛腿是無濟于事的，只有牽著牛鼻子，牛才會邁步，牽引關鍵技術“牛鼻子”的力量就是市場。市場驅動的關鍵技術突破是我國的明顯短板。不管是過去的“863”計劃，還是近幾年的重點研發(fā)計劃，鮮有產(chǎn)生核心知識產(chǎn)權從而占領國際市場的成功商業(yè)案例。工程性的技術創(chuàng)新是在成本、時間、兼容性、標準、人力等強約束條件下的創(chuàng)新，沒有走出實驗室的科研人員不可能理解這些約束條件。

長期以來，我國科技計劃的操作模式基本上是，由大學和科研機構的專家根據(jù)技術發(fā)展趨勢決定做什么，企業(yè)的實際需求很難反映到課題指南上。最近大家都在討論我國技術的“短板”，但真正感受到“卡脖子”痛苦的是企業(yè)。對于“補短板”技術，我們應當改變科技立項的傳統(tǒng)做法，采取骨干企業(yè)出題，真正有能力的科技人員揭榜應答的方式，將人力物力花在最該花的地方。

令人高興的是，我國企業(yè)的研發(fā)投入正在迅速提高。2018年入選全球創(chuàng)新1000強的中國企業(yè)研發(fā)支出達到600.8億美元，同比增長34.4%。信息領域已經(jīng)冒出一批有技術實力的龍頭企業(yè)，企業(yè)實力的增強將使我國的技術轉移走上良性發(fā)展軌道，推動大學和科研機構往高處走，向源頭創(chuàng)新方向發(fā)展。但總體來講，我國企業(yè)的科技實力還不強。美國科技類上市公司總市值約為7.72萬億美元；而中國科技類上市公司總市值只有2.08萬億美元。我國企業(yè)向高端發(fā)展的主要困難是，真正對企業(yè)有價值的技術供給不足，企業(yè)的技術創(chuàng)新能力薄弱。我們必須從思想上認識到這一問題的嚴重性和緊迫性，從國家經(jīng)濟轉型的高度重視這一涉及高質量發(fā)展全局的戰(zhàn)略問題，制定有力度的政策，切實提高企業(yè)的創(chuàng)新能力，使企業(yè)真正成為創(chuàng)新主體。