美國納米科技行動計劃的投資動態(tài)對我國的若干啟示

李萍 張靜 李小麗

1 概述

2000年1月21日，時任美國總統(tǒng)克林頓宣布啟動國家納米技術計劃（National Nanotechnology Initiative，NNI），這是全球最早啟動的政府發(fā)展納米科技的戰(zhàn)略計劃，掀起了納米科技發(fā)展的熱潮。2003年，美國通過《21世紀納米技術研究與發(fā)展法》（以下簡稱“《法案》”），以法律的形式確定了美國對納米技術研發(fā)及產(chǎn)業(yè)發(fā)展的長期支持。多年來，NNI計劃始終堅持以下4個目標不動搖：①推進世界一流的納米技術研發(fā)計劃；②促進新技術向商業(yè)和公益領域的轉(zhuǎn)化；③開發(fā)和維持教育資源、熟練的生產(chǎn)力以及推動納米技術的動態(tài)基礎設施和配套工具的建設；④支持負責任的納米技術發(fā)展。2000年至今，NNI累計投入資金超過250億美元，大大促進了人類對納米尺度上物質(zhì)的基本理解和控制能力，并促進了大量納米技術成果的產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)化。

2 NNI主要部門投資預算的變化動態(tài)

NNI在國家科學技術委員會（NSTC）的框架內(nèi)運作，目前有20個聯(lián)邦部門參與該計劃，其中以下6個部門為主要參與部門：①國家科學基金會（NSF）：重點開展科學與工程跨學科基礎研究與教育；②美國國立衛(wèi)生研究院（NIH）：重點開展生命與物理科學交叉的納米技術生物醫(yī)藥研究；③能源部（DOE）：重點開展新型和改進能源技術的基礎與應用研究；④國防部（DOD）：重點開展先進防御和雙重使用特性的科學與工程研究；⑤美國商務部/國家標準與技術研究院（DOC/ NIST）：重點開展測試與制造工具、分析方法和納米技術方法的基礎研究與發(fā)展；⑥美國國家航空航天局（NASA）：重點開展航空科學暨太空科學的研究。以上6個重要部門在2000—2018期間投資預算情況如圖1所示。

由圖1可以看出，NNI投資從2000年開始呈逐年上升趨勢，至2012年達到20多億美元。2013年開始，由于美國對整體科技投入的財政縮減，NNI的投資也有所減少，但在2013—2018年期間，基本維持在12億～17億美元之間。

認真分析以上各主要部門的投資預算變化情況，可以看出以下幾個特征：

①NSF的投資預算水平較高，基本穩(wěn)定在4億美元左右，在多數(shù)時段投資額位列第1，說明美國對納米科技的基礎研究一致保持著相當高的重視和投入。

②DOE和NIH兩個部門的投資預算一直處于增長水平，于2012年達到頂峰，其中DOE約6.1億美元，NIH約4.6億美元，并且此后一直處于投資高位。這是因為NNI計劃一直在布局納米技術在能源和生物醫(yī)療領域應用的重大專項計劃（又稱“納米聯(lián)名計劃”，見后文）。

③DOD的投資額在2012年達到頂峰近4億美元，之后大幅下降，保持在1.4億美元的低位；DOC/NIST投資額相對較少，基本在1億美元附近小幅波動。說明美國在國防研究領域?qū){米科技的投入日漸減少，但在NIST主導的納米測量與標準領域始終保持著一定的投資比例不變。

3 NNI主要投資領域的變化動態(tài)

NNI成立之初，提出了5個主要資助方向：基礎研究、研究設施與裝備、重大專項、建設優(yōu)秀的研究網(wǎng)絡和中心、教育與社會影響，如圖2所示。

2006年NNI資助方向做了調(diào)整，細化了資助方向，將納米材料單獨作為一個資助方向，增加了2個資助方向分別為：納米器件與系統(tǒng)、納米制造與工藝。2007年，NNI新增環(huán)境健康與安全；2013年，資助研究方向又調(diào)整為5項，分別為基礎研究、納米器件與系統(tǒng)、環(huán)境安全與健康、基礎設施、納米聯(lián)合計劃。圖3所示為2006—2018年NNI投資領域變化情況。

從圖3分析NNI投資領域和方向的變化，可以看出：

①NNI計劃2018年來先后共計出現(xiàn)10個投資領域：基礎研究、納米器件與系統(tǒng)、環(huán)境安全與健康、納米材料、設備儀器采購、儀器開發(fā)、計量與標準、納米制造與工藝、教育與社會影響、研究設施與裝備和納米聯(lián)合計劃。

②2012年是一個分水嶺。2012年之前，納米研究和投資領域在不斷擴展，尤其在2006年和2007年，從納米材料走向器件和工藝的研究發(fā)展迅猛。2012年之后，開始更專注于納米技術的產(chǎn)業(yè)化應用，特別是納米技術在器件系統(tǒng)、能源、健康和環(huán)境等應用領域，開始設立納米聯(lián)合計劃，開展產(chǎn)學研聯(lián)合研究。這和我國納米科技的發(fā)展軌跡類似。

4 NNI納米聯(lián)合計劃（重大專項）投資的變化動態(tài)

納米聯(lián)名計劃（SNI）設立于2011年，在這之前在NNI計劃中成為重大專項。納米聯(lián)名計劃設立的初衷是為了加速納米技術的發(fā)展以支持總統(tǒng)的優(yōu)先事項和創(chuàng)新戰(zhàn)略，NNI成員機構通過密切和有針對性的計劃層面的合作，確保可以在重大領域取得新的進展。SNI設立之初確立了3個資助方向，到2018年共確立了7個方向（見表1）。圖4是資助項目數(shù)量和資助金額折線圖，資助數(shù)量穩(wěn)中有升，資助金額略有下降，這與NNI計劃總體經(jīng)費的下降密切相關。

從納米聯(lián)名計劃的內(nèi)容可以看出，美國重點在納米研究基礎設施建設以及納米技術在太陽能、納電子制造、水資源環(huán)境等領域的應用投入巨資實行了專項研發(fā)。特別值得注意的是，2018年設立的“納米技術助力未來計算領域”的納米聯(lián)名計劃，是緊扣未來數(shù)字經(jīng)濟和人工智能的產(chǎn)業(yè)發(fā)展方向，發(fā)揮納米技術從材料、器件、系統(tǒng)到應用的全面優(yōu)勢。

5 總結和啟示

從以上美國NNI計劃投資預算、投資領域和方向、納米聯(lián)名計劃的變化動態(tài)研究，可以看出：美國對納米科技研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化一直給予高度重視和投入，從來沒有間斷過；雖然資助方向和領域做過幾次調(diào)整，但總體目標沒有變。總體說來，有以下幾個基本結論：

①美國對納米基礎研究相當重視，長期保持高投入；

②納米器件與系統(tǒng)、納米能源、納米生物醫(yī)學，是其長期關注和投入的領域；

③2011年以后開始注重整合資源，聚焦重要應用領域，開展納米技術及產(chǎn)業(yè)應用的納米聯(lián)名計劃；

④始終注重納米基礎設施和研究網(wǎng)絡的建設。

2018年11月，習近平總書記在在第一屆世界進口博覽會開幕致辭上提出：各國應該把握新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革帶來的機遇，加強數(shù)字經(jīng)濟、人工智能、納米技術等前沿領域合作，共同打造新技術、新產(chǎn)業(yè)、新業(yè)態(tài)和新模式。納米技術依然是十分重要和戰(zhàn)略前沿技術，通過分析美國NNI計劃18年來的投資動態(tài)，對我國發(fā)展納米技術及產(chǎn)業(yè)，得到如下啟示：

①加強對支持納米技術發(fā)展的立法工作，以法律的形式保障政府對納米技術等前沿領域的長期支持；

②繼續(xù)加強在納米科技領域的研發(fā)投入，特別是在基礎研究領域的投入應堅持不放松、不減少；

③建設納米技術及應用功能性平臺，整合產(chǎn)學研資源，促進納米技術產(chǎn)業(yè)應用及轉(zhuǎn)化；

④加強納米技術與人工智能、未來計算、生物醫(yī)學等領域的交叉融合研究與應用，發(fā)展納米機器人、納米計算、納米器件與系統(tǒng)，搶占未來新興技術領域制高點。

參考文獻

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