世界主要科技強國(地區(qū))基礎(chǔ)研究布局及對廣東的啟示

廖婧延,林世爵

(1.南方醫(yī)科大學(xué)科研院,廣東 廣州 510515;2.廣東省科學(xué)技術(shù)情報研究所,廣東 廣州 510033)

0 引言

基礎(chǔ)研究是整個科學(xué)體系的源頭,是所有技術(shù)問題的總機關(guān)。近年來,世界主要科技強國(地區(qū))競相制定科技發(fā)展戰(zhàn)略規(guī)劃,加緊前瞻性、戰(zhàn)略性和基礎(chǔ)性重大科研布局,全球科技競爭不斷向基礎(chǔ)研究前移。本文通過梳理世界主要科技強國及地區(qū)在科技創(chuàng)新領(lǐng)域的相關(guān)法案、戰(zhàn)略和計劃,著重分析它們在基礎(chǔ)前沿交叉、信息科學(xué)、材料科學(xué)等基礎(chǔ)研究領(lǐng)域上的研發(fā)布局,并從資助格局、資助機制、經(jīng)費投入等方面總結(jié)他們的先進做法和經(jīng)驗,從而為廣東科學(xué)制定基礎(chǔ)研究相關(guān)規(guī)劃、加強基礎(chǔ)研究布局提供有益借鑒。

1 主要科技強國(地區(qū))基礎(chǔ)研究布局情況

1.1 美國

作為世界頭號科技強國,美國在國家科技創(chuàng)新層面和幾乎所有重大領(lǐng)域都出臺了法案、戰(zhàn)略規(guī)劃或行動計劃,多維度、多領(lǐng)域持續(xù)強化基礎(chǔ)研究,全面引領(lǐng)全球科技創(chuàng)新發(fā)展。2009年、2011年、2015年,美國三次發(fā)布《美國創(chuàng)新戰(zhàn)略》,從加大基礎(chǔ)研究投入、布局前沿技術(shù)、投資建設(shè)科技基礎(chǔ)設(shè)施、培育優(yōu)秀科學(xué)家和工程師等方面加強基礎(chǔ)與應(yīng)用基礎(chǔ)研究,確保美國在所有基礎(chǔ)前沿領(lǐng)域保持領(lǐng)先優(yōu)勢。自2017年特朗普政府執(zhí)政開始,美國的科技政策出現(xiàn)了一些新轉(zhuǎn)變——高度重視新興技術(shù),并將中國視為戰(zhàn)略競爭對手。盡管特朗普、拜登兩任總統(tǒng)在應(yīng)對新冠肺炎疫情、氣候變化等重大議題上存在分歧,但在加強新興技術(shù)研究、促進未來產(chǎn)業(yè)發(fā)展以及與中國展開戰(zhàn)略競爭等方面,兩屆政府均保持了高度的一致性和延續(xù)性。如:2021年6月,美國參議院表決通過《美國創(chuàng)新與競爭法案》,將包括《無盡前沿法案》①2020年5月,美國民主黨領(lǐng)袖舒默(Chuck Schumer)、共和黨參議員托德·楊(Todd Young)等人發(fā)起《無盡前沿法案》,提出改組國家科學(xué)基金委員會(NSF)、授權(quán)商務(wù)部3項新任務(wù)和增加針對中國的限制條款?！?021戰(zhàn)略競爭法案》《應(yīng)對中國挑戰(zhàn)法案》等在內(nèi)的若干“制華法案”統(tǒng)統(tǒng)收編,成為一攬子的“法案集合體”。該法案不僅進一步強化了《無盡前沿法案》提出的“在科技領(lǐng)域贏取與中國的競爭”的目標,而且從科技領(lǐng)域擴展到了產(chǎn)業(yè)、貿(mào)易和外交等方面,特別是針對基礎(chǔ)研究的領(lǐng)域和研究方向等進行了相關(guān)布局。如,該法案計劃授權(quán)1 100億美元用于為期5年的基礎(chǔ)研究和高級應(yīng)用研究:1 000億美元投資用于人工智能、半導(dǎo)體、量子計算、先進通信、生物技術(shù)等新興領(lǐng)域的基礎(chǔ)研究、應(yīng)用研究和商業(yè)化項目;100億美元用于成立10個區(qū)域技術(shù)創(chuàng)新中心和實施供應(yīng)鏈危機應(yīng)對計劃等。

在基礎(chǔ)與前沿交叉領(lǐng)域,美國近年來陸續(xù)出臺了多項戰(zhàn)略規(guī)劃,并將保持基礎(chǔ)前沿領(lǐng)域在全球的全面領(lǐng)先地位作為科技政策的長期目標。如在數(shù)學(xué)與計算科學(xué)方面,2019年11月,美國白宮科技政策辦公室發(fā)布《國家戰(zhàn)略性計算計劃(更新版):引領(lǐng)未來計算》,提出進一步開拓數(shù)字和非數(shù)字計算的新領(lǐng)域,開發(fā)、擴展和推進計算基礎(chǔ)架構(gòu)和生態(tài)系統(tǒng),以支撐美國計算的未來[1]。在基礎(chǔ)物理方面,美國能源部和國家自然科學(xué)基金委員會聯(lián)合發(fā)布的《發(fā)現(xiàn)的大廈——以全球為背景的美國粒子物理學(xué)戰(zhàn)略計劃》,提出了粒子物理學(xué)的五大前沿課題:希格斯工廠、中微子實驗、暗物質(zhì)探索、暗能量和宇宙暴漲、新粒子與新相互作用。在前沿交叉方面,美國加強了對數(shù)學(xué)生物學(xué)、高能物理前沿研究、超快科學(xué)等交叉前沿領(lǐng)域的戰(zhàn)略規(guī)劃和項目部署[2]。美國國家自然科學(xué)基金委員會與西蒙斯基金會合作建設(shè)4個數(shù)學(xué)生物學(xué)中心,將數(shù)學(xué)思想、方法和工具引入生物學(xué)研究,用于揭示生命規(guī)律[2];美國能源部自2018年到2021年共資助10個項目推動超快科學(xué)發(fā)展,重點研究催化行為、化學(xué)反應(yīng)中電子的運動和交換、量子效應(yīng)等。

在信息科學(xué)領(lǐng)域,美國憑借互聯(lián)網(wǎng)先發(fā)優(yōu)勢,聚焦數(shù)據(jù)科學(xué)、量子科學(xué)和人工智能等戰(zhàn)略新興領(lǐng)域加強研發(fā)布局,進一步鞏固了其全球“領(lǐng)頭羊”地位。在數(shù)據(jù)科學(xué)方面,美國2016年5月發(fā)布了“聯(lián)邦大數(shù)據(jù)研發(fā)戰(zhàn)略計劃”,提出了許多重點優(yōu)先發(fā)展的技術(shù),如大型系統(tǒng)結(jié)構(gòu)配置、高性能計算、分布式系統(tǒng)、語義識別、數(shù)據(jù)可信性驗證、數(shù)據(jù)驅(qū)動決策等,旨在通過構(gòu)建數(shù)據(jù)驅(qū)動戰(zhàn)略體系,維持美國在數(shù)據(jù)科學(xué)領(lǐng)域的競爭力。在量子科學(xué)方面,2018年12月,時任美國總統(tǒng)特朗普簽署《國家量子計劃法案》,啟動為期10年投入12億美元的“國家量子計劃”,以確保美國在量子信息科學(xué)及技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域的領(lǐng)先地位[3];2020年7月,美國能源部公布了一項致力于打造量子互聯(lián)網(wǎng)的計劃,目標是10年內(nèi)建成與現(xiàn)有互聯(lián)網(wǎng)并行的第二互聯(lián)網(wǎng)——量子互聯(lián)網(wǎng)[4]。在人工智能方面,2019年2月,特朗普正式啟動“美國人工智能計劃”,尋求通過打破人工智能創(chuàng)新面臨的障礙,推動人工智能技術(shù)的突破;同年6月,美國白宮科技政策辦公室人工智能特別委員會發(fā)布《2019年國家人工智能研發(fā)戰(zhàn)略規(guī)劃》,提出對人工智能前沿研究進行長期投資、開發(fā)有效的人機協(xié)作方法、通過標準和基準評估人工智能技術(shù)等8項戰(zhàn)略目標。

在生命科學(xué)與人口健康領(lǐng)域,美國重點聚焦當(dāng)前人類高度關(guān)切的重大疾病,在腦科學(xué)、精準醫(yī)學(xué)、癌癥診療等前沿方向布局了若干重大科技規(guī)劃或計劃,如:2013年啟動的“腦科學(xué)計劃”,旨在通過創(chuàng)新型技術(shù)的開發(fā)以及應(yīng)用,更好地理解大腦的功能特征,幫助人類攻克阿爾茲海默綜合癥、帕金森綜合癥以及其他大腦頑疾[5];2015年啟動的“精準醫(yī)學(xué)計劃”,旨在推動個體化基因組學(xué)研究,為多種疾病的個性化治療提供有價值的信息依據(jù);2016年啟動的“國家微生物組計劃”,旨在通過對不同生態(tài)系統(tǒng)的微生物組開展比較研究,推動微生物組研究成果在健康保健、食品生產(chǎn)及環(huán)境修復(fù)等領(lǐng)域的應(yīng)用[1]。此外,美國還啟動了“國家阿爾茨海默病計劃”“癌癥登月計劃”等生命健康領(lǐng)域重大科研計劃。

在低碳能源領(lǐng)域,美國前任總統(tǒng)特朗普在就任伊始即宣布退出《巴黎氣候協(xié)定》,啟動“美國優(yōu)先能源計劃”,重點發(fā)展石油、天然氣、煤炭、核電等傳統(tǒng)能源產(chǎn)業(yè),并將能源作為重要的國家戰(zhàn)略資源[6]。而現(xiàn)任總統(tǒng)拜登則在競選時就主張美國計劃在2050年實現(xiàn)碳中和,支持清潔能源研究開發(fā)和商業(yè)化,確保美國清潔能源技術(shù)全球領(lǐng)先[7]。在2021年4月公布的首個2022財年年度預(yù)算提案大綱中,拜登政府計劃撥出140億美元用于應(yīng)對氣候變化,尤其是加大對低碳新能源領(lǐng)域基礎(chǔ)與應(yīng)用基礎(chǔ)研究的投資。

在材料科學(xué)領(lǐng)域,歷屆美國政府都將新材料發(fā)展置于國家戰(zhàn)略高度,通過實施“國家制造業(yè)創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)戰(zhàn)略規(guī)劃”“材料基因組計劃”等,逐年加大投入力度,在納米材料、超導(dǎo)材料和量子材料等戰(zhàn)略性前沿材料領(lǐng)域取得了重要突破[8]。2019年2月,美國國家科學(xué)院、工程院和醫(yī)學(xué)院發(fā)布第三次材料研究10年調(diào)查報告——《材料研究前沿:十年調(diào)查》,報告總結(jié)了過去10年美國材料研究領(lǐng)域的進展和成就,并針對金屬、半導(dǎo)體、量子材料等九大材料領(lǐng)域提出了未來10年的發(fā)展機遇和研究方向[9]。

1.2 歐盟及其成員國

為加強歐盟各成員國間科技創(chuàng)新的統(tǒng)籌與協(xié)調(diào),促進研發(fā)合作與共享,提高歐洲的創(chuàng)新能力和競爭力,實現(xiàn)歐洲經(jīng)濟社會全面發(fā)展,2014年1月,歐盟啟動實施全新的研發(fā)框架計劃——“地平線2020”[10]。“地平線2020”提出三大戰(zhàn)略目標:打造卓越科學(xué)、成為全球工業(yè)領(lǐng)袖和成功應(yīng)對社會挑戰(zhàn)。其中,“打造卓越科學(xué)”主要聚焦基礎(chǔ)科學(xué)研究,包括歐洲研究委員會(European Research Council,ERC)資助的前沿研究、未來新興技術(shù)計劃(Future and Emerging Technologies,FET)、瑪麗?居里計劃和基礎(chǔ)研究設(shè)施建設(shè)4個計劃,經(jīng)費預(yù)算為 244.41億歐元,占“地平線 2020”總經(jīng)費(770.28億歐元)的31.73%。2020年12月,在“地平線2020”實施期結(jié)束前夕,歐洲議會和歐盟理事會正式批準了“地平線歐洲”研發(fā)框架計劃。作為“地平線2020”的繼承與發(fā)展,“地平線歐洲”繼續(xù)聚焦三大使命:基礎(chǔ)研究、創(chuàng)新歐洲、應(yīng)對全球挑戰(zhàn)和提高歐洲工業(yè)全球競爭力。除歐盟研發(fā)框架計劃外,德國、法國、瑞典等歐盟內(nèi)多個成員國近幾年也針對基礎(chǔ)研究出臺了國家層面的科技創(chuàng)新計劃,為鞏固和保持歐盟在基礎(chǔ)前沿領(lǐng)域的領(lǐng)先地位提供了有力保障,如德國出臺的高技術(shù)戰(zhàn)略計劃——“工業(yè)4.0”,法國提出的“未來工業(yè)”戰(zhàn)略,以及瑞典發(fā)布的《瑞典創(chuàng)新戰(zhàn)略》等。

在基礎(chǔ)前沿交叉科技領(lǐng)域,除了依托歐洲研究理事會部署前沿交叉研究項目外,歐盟還有多個科學(xué)組織發(fā)布了戰(zhàn)略規(guī)劃或技術(shù)路線,對基礎(chǔ)前沿交叉領(lǐng)域的發(fā)展進行了頂層設(shè)計和研發(fā)布局。如在基礎(chǔ)物理方面,2017年11月,歐洲天體粒子物理聯(lián)盟發(fā)布了《歐洲天體粒子物理戰(zhàn)略2017-2026》,提出了未來10年在高能伽馬射線、高能中微子、高能字宙射線、引力波、暗物質(zhì)、天體粒子理論等13個方面要實現(xiàn)的科學(xué)目標[1];同年11月,歐洲核物理合作委員會發(fā)布了《2017歐洲核物理長期計劃》,確定了歐洲要重點研究的核物理分支領(lǐng)城,包括強子物理學(xué)、強相互作用物質(zhì)相、核結(jié)構(gòu)與動力學(xué)、核天體物理學(xué)等。在化學(xué)及其交叉領(lǐng)域方面,2016年7月,歐洲催化研究集群發(fā)布了《歐洲催化科學(xué)與技術(shù)路線圖》,揭示了催化發(fā)展面臨的三大挑戰(zhàn),并提出未來10～20年優(yōu)先研究的領(lǐng)域和目標;2018年5月,歐盟宣布啟動“電池戰(zhàn)略行動計劃”,并設(shè)立一個大型的電池研發(fā)長期計劃;2020年年初,歐盟“電池2030+”計劃工作組發(fā)布電池研發(fā)路線圖第二版,提出未來10年歐盟將重點圍繞材料開發(fā)、電池界面/相間研究、先進傳感器、自修復(fù)功能4個主要研究領(lǐng)域,以及制造和回收利用兩個交叉研究領(lǐng)域開展新概念技術(shù)研發(fā)活動[11]。

在信息科學(xué)領(lǐng)域,“地平線2020”中的未來新興技術(shù)計劃主要通過設(shè)立開放項目、先導(dǎo)項目和旗艦項目,資助信息與通信領(lǐng)域的基礎(chǔ)性、長期性、高風(fēng)險和跨學(xué)科基礎(chǔ)研究[12]。在新一代信息技術(shù)方面,2016年4月,歐盟推出“歐洲云計劃”,計劃在未來5年重點打造歐洲“開放科學(xué)云”和歐洲數(shù)據(jù)基礎(chǔ)設(shè)施,穩(wěn)固歐洲在數(shù)據(jù)驅(qū)動型經(jīng)濟中的領(lǐng)先地位;2017年3月,法國、德國、意大利、盧森堡、荷蘭、葡萄牙和西班牙7個歐盟成員國正式簽署啟動“世界級高性能計算(European High Performance Computing,EuroHPC)”項目,旨在開發(fā)和部署歐盟自己的百億億次(即浮點計算速度為每秒100億億次)計算機。在量子科學(xué)方面,歐盟于2016年3月發(fā)布《量子宣言(草案)》,并于2018年10月公布了為期10年、總投資10億歐元的“量子技術(shù)旗艦計劃”,涵蓋量子網(wǎng)絡(luò)、量子計算機、原子鐘和安全通信等領(lǐng)域[2];德國政府于2019年5月宣布將撥款6.5億歐元開展大型量子通信研究項目,以強化德國在量子通信技術(shù)領(lǐng)域的自主性[4]。在人工智能方面,2018年4月,歐盟發(fā)布《歐盟人工智能》報告,提出制定實施歐盟“人工智能行動計劃”,并指出歐盟需要增加人工智能領(lǐng)域投入,以加強基礎(chǔ)研究、升級科研設(shè)施、實現(xiàn)科學(xué)突破和促進落地應(yīng)用;同年11月,德國政府啟動實施“人工智能國家戰(zhàn)略”,計劃到2025年總投入30億歐元[1],打造人工智能德國制造品牌,推動德國人工智能研發(fā)和應(yīng)用達到全球領(lǐng)先水平。

在生命科學(xué)與人口健康領(lǐng)域,作為“地平線2020”未來新興技術(shù)計劃旗艦項目之一的“人腦計劃”,吸引了來自歐盟及全球各地的130家腦神經(jīng)科學(xué)、生命科學(xué)、臨床醫(yī)學(xué)、計算科學(xué)和機器人技術(shù)等領(lǐng)域的科研機構(gòu),共同圍繞人腦診斷和治療、人腦接口和人腦控制機器人、類腦高效節(jié)能超級計算機等開展研究攻關(guān)[12],項目總經(jīng)費10億歐元,計劃在10年內(nèi)取得世界領(lǐng)先的科技成就。

在低碳能源領(lǐng)域,歐盟制定了綜合性能源科技發(fā)展戰(zhàn)略《歐洲戰(zhàn)略能源技術(shù)規(guī)劃》(SET-Plan),成立了由250多家公共科研機構(gòu)和高校組成的歐洲最大的低碳能源研究非營利性國際協(xié)會——歐洲能源研究聯(lián)盟,從科學(xué)技術(shù)層面推動歐盟能源與氣候目標的實現(xiàn)。截至2021年年底,歐洲能源研究聯(lián)盟共開展了包括《生物能源戰(zhàn)略研究與創(chuàng)新議程》《能源數(shù)字化戰(zhàn)略研究與創(chuàng)新議程》《氫能與燃料電池聯(lián)合研究計劃實施規(guī)劃》等在內(nèi)的17個低碳能源領(lǐng)域的聯(lián)合研究計劃,為歐盟保持在低碳能源領(lǐng)域的領(lǐng)先地位提供了有力支撐。此外,2019年2月,歐盟委員會還設(shè)立了創(chuàng)新基金,計劃在2020-2030年間投入超100億歐元,支持能源、建筑、運輸、工業(yè)和農(nóng)業(yè)等部門的低碳清潔技術(shù)研發(fā)創(chuàng)新[1]。

在材料科學(xué)領(lǐng)域,“地平線2020”未來新興技術(shù)計劃旗艦項目“石墨烯”吸引了超過100個研究團隊(包括4個諾貝爾獲得者團隊)共同參加,提出了化學(xué)傳感器/生物傳感器與生物界面、面向復(fù)合材料和能源應(yīng)用的功能材料、石墨烯及其相關(guān)材料等13個重點研究方向。2018年,歐盟委員會為其第九框架計劃確定新的六大關(guān)鍵使能技術(shù),其中先進材料和納米技術(shù)位列其中。2019年8月,“地平線2020”計劃資助建立納米光子學(xué)、先進材料和新型晶體生長技術(shù)3個材料領(lǐng)域的卓越中心,總預(yù)算達15億歐元[2]。

1.3 日本

日本在20世紀80年代就確立了科技立國戰(zhàn)略,并將其視為立國之本。為貫徹落實這一基本國策,日本內(nèi)閣截至2021年年底制定實施了6個為期5年的《科學(xué)技術(shù)基本計劃》,其中在第2個基本計劃(2001～2005年)中提出要在50年內(nèi)獲得30個諾貝爾獎的大膽構(gòu)想,即著名的“諾貝爾獎計劃”。作為國際重大科學(xué)獎項,諾貝爾獎是一個國家基礎(chǔ)研究水平的集中體現(xiàn)。截至2019年年底,已有26名日本人獲得了諾貝爾獎(包括2名美籍日裔諾貝爾獎獲得者),日本成為了除歐美諸國外獲獎人數(shù)最多的國家。近年來,為了進一步鞏固科技創(chuàng)新基礎(chǔ),日本政府聚焦世界科技前沿與熱點方向積極部署戰(zhàn)略規(guī)劃,努力推動開展獨創(chuàng)性、多樣性、顛覆性的基礎(chǔ)前沿研究。

在基礎(chǔ)前沿交叉科技領(lǐng)域,為加強戰(zhàn)略性基礎(chǔ)研究,日本科學(xué)技術(shù)振興機構(gòu)(Japan Science&Technology Corportion,JST)成立了戰(zhàn)略性基礎(chǔ)研究部,并在戰(zhàn)略性創(chuàng)造研究推進事業(yè)中專門設(shè)立了“創(chuàng)造新技術(shù)萌芽”資助計劃,有計劃地推進基礎(chǔ)研究和尖端研究開發(fā)。2016年1月,日本發(fā)布《第五期科學(xué)技術(shù)基本計劃(2016-2020)》,提出進一步強化戰(zhàn)略性基礎(chǔ)研究,加強跨學(xué)科和跨領(lǐng)域的研究。同年4月,日本內(nèi)閣府與JST聯(lián)合提出包含高分子材料、集成電路、量子網(wǎng)絡(luò)等16個前沿領(lǐng)域的綜合性科技創(chuàng)新計劃——“日本顛覆性技術(shù)創(chuàng)新計劃(ImPACT)”[13]。2019年3月,日本正式確立“登月型研究開發(fā)計劃”,旨在推動更為大膽的挑戰(zhàn)性研發(fā),促進產(chǎn)出更多顛覆性創(chuàng)新成果[11]。

在信息科學(xué)領(lǐng)城,日本搶抓信息科技發(fā)展機遇,在新一代信息技術(shù)、人工智能、量子科學(xué)等領(lǐng)域出臺了一系列戰(zhàn)略規(guī)劃,明確了未來的研究方向。在新一代信息技術(shù)方面,2021年3月,日本內(nèi)閣會議審議通過的第6期科技基本計劃——《科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新基本計劃(2021-2025年)》,提出要通過網(wǎng)絡(luò)空間與物理空間的融合,營造任何人都能進行跨領(lǐng)域數(shù)據(jù)合作的環(huán)境,具體措施包括政府?dāng)?shù)字化、設(shè)立數(shù)字廳、制定數(shù)據(jù)戰(zhàn)略、研發(fā)超算/半導(dǎo)體/超越5G等下一代信息技術(shù)等。在人工智能方面,2019年6月,日本政府出臺《人工智能戰(zhàn)略2019》,重點關(guān)注人工智能基礎(chǔ)與應(yīng)用基礎(chǔ)研究項目、產(chǎn)業(yè)技術(shù)研究項目以及利用多元化創(chuàng)意開發(fā)新技術(shù)和開拓新領(lǐng)域的創(chuàng)新型研究項目,以引領(lǐng)人工智能技術(shù)研發(fā)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展[14]。在量子科學(xué)方面,2019年,日本政府發(fā)布《量子技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略中期報告》,提出量子計算機與量子模擬、量子傳感與計量、量子通信與密碼、量子材料等4個領(lǐng)域的基礎(chǔ)科學(xué)問題[11,13];同年12月,美國和日本簽署了《東京量子合作聲明》,提出將在量子計算、量子網(wǎng)絡(luò)和量子探測等方面持續(xù)合作,共同促進研究方法、基礎(chǔ)設(shè)施和數(shù)據(jù)的共享。

在低碳能源領(lǐng)域,作為資源、能源相對匱乏的國家,日本從1992年起陸續(xù)制定頒布了一系列節(jié)能減排政策法規(guī)和科技規(guī)劃,特別是在經(jīng)歷福島核事故之后,日本大幅調(diào)整了能源科技發(fā)展重點。2016年日本相繼公布兩份能源相關(guān)的戰(zhàn)略規(guī)劃,其中,面向2030年產(chǎn)業(yè)變革的《能源革新戰(zhàn)略》,提出將資助28萬億日元用于節(jié)能、可再生能源的科學(xué)技術(shù)研究,以改革日本能源生產(chǎn)和消費結(jié)構(gòu);面向2050年技術(shù)前沿的《能源環(huán)境技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略》,旨在通過技術(shù)創(chuàng)新保證顛覆性能源技術(shù)廣泛普及,實現(xiàn)到2050年溫室氣體排放減半和構(gòu)建新型能源系統(tǒng)的目標。2021年2月,日本經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)省發(fā)布《綠色增長戰(zhàn)略》,提出到2050年實現(xiàn)碳中和目標,構(gòu)建“零碳社會”,并針對海上風(fēng)電、氨燃料、氫能等14個領(lǐng)域制定了綠色增長實施計劃和路線圖。

在材料科學(xué)領(lǐng)域,日本在第4期《科學(xué)技術(shù)基本計劃》(2011-2015年)中就已經(jīng)確立了材料科學(xué)在國家發(fā)展戰(zhàn)略中的重要地位,先后啟動了“元素戰(zhàn)略研究基地(2012年)”“信息統(tǒng)合型物質(zhì)材料開發(fā)(2015年)”等計劃。2018年6月,日本文部科學(xué)省發(fā)布《納米技術(shù)和材料科學(xué)技術(shù)研發(fā)戰(zhàn)略》,提出戰(zhàn)略性和可持續(xù)發(fā)展的研究領(lǐng)域包括:有助于元素和物質(zhì)的循環(huán)以及新性能開發(fā)的下一代元素、生物材料、能源轉(zhuǎn)換/存儲/高效利用的創(chuàng)新材料、結(jié)構(gòu)材料以及可用于革新機器人的材料等[2]。

2 啟示與建議

美國、歐盟、日本等世界主要科技強國(地區(qū))對基礎(chǔ)研究的資助格局和機制體現(xiàn)了他們對當(dāng)代基礎(chǔ)研究特點、規(guī)律和趨勢的新認識,其有關(guān)理念和實踐經(jīng)驗對處于“兩個前沿”的廣東把握世界科技前沿態(tài)勢,加強基礎(chǔ)研究領(lǐng)域布局,推動基礎(chǔ)研究高質(zhì)量發(fā)展具有重要借鑒意義。

2.1 平衡把握基礎(chǔ)研究與應(yīng)用研究的關(guān)系

隨著科技的發(fā)展,科學(xué)與技術(shù)之間的界限日益模糊,科學(xué)、技術(shù)、工程、經(jīng)濟、社會加速滲透融合,基礎(chǔ)研究的發(fā)展已不只由好奇心驅(qū)動,應(yīng)用需求的牽引也十分重要且越來越明顯。社會需求與基礎(chǔ)研究的密切互動已成為國際科學(xué)界的共識。如歐盟FET計劃既資助自由探索研究,也資助戰(zhàn)略導(dǎo)向型研究,ERC更開創(chuàng)性地資助“概念驗證項目”[12,15],正是基礎(chǔ)研究與應(yīng)用研究非線性互動的體現(xiàn)。當(dāng)前廣東科技產(chǎn)業(yè)面臨的“卡脖子”問題,往往是來自技術(shù)瓶頸背后核心科學(xué)問題的制約,因此,廣東在制訂基礎(chǔ)研究發(fā)展規(guī)劃時應(yīng)注意平衡基礎(chǔ)研究與應(yīng)用研究的非線性互動關(guān)系,科學(xué)設(shè)置基礎(chǔ)與應(yīng)用基礎(chǔ)研究的專項布局。

2.2 把握趨勢強化前沿交叉研究

進入新世紀以來,不同學(xué)科領(lǐng)域間的交叉、滲透、融合的趨勢日益增強,量子科學(xué)、人工智能、納米科技、類腦研究、合成生物等一批前沿交叉學(xué)科正在迅猛發(fā)展,并不斷催化新的學(xué)科分支,帶來新的前沿突破,基礎(chǔ)研究已呈現(xiàn)新的發(fā)展態(tài)勢,科研范式發(fā)生深刻變革,只有有組織地開展前沿交叉研究,才能夠在科技革命中贏得先機。美國近年發(fā)布的《聯(lián)邦政府研發(fā)預(yù)算優(yōu)先領(lǐng)域備忘錄》提出支持大膽的思路和潛在的變革性研究,歐盟FET計劃重點支持交叉學(xué)科研究,日本“登月型研究開發(fā)計劃”旨在推動更為大膽的挑戰(zhàn)型研發(fā),都是打破學(xué)科壁壘、推動學(xué)科交叉、開拓科學(xué)前沿的有益探索。

2.3 注重發(fā)揮戰(zhàn)略科技力量的引領(lǐng)作用

在美國,能源部下屬的阿貢國家實驗室、橡樹嶺國家實驗室、SLAC國家加速器實驗室(Stanford Linear Accelerator Center,SLAC)等17家國家實驗室都是材料、能源領(lǐng)域基礎(chǔ)科學(xué)研究的主力軍,為美國獨步能源科技領(lǐng)域立下了汗馬功勞。國家實驗室、省實驗室、大科學(xué)裝置、高水平創(chuàng)新研究院等戰(zhàn)略科技力量作為廣東孕育突破性、顛覆性創(chuàng)新成果的重要載體,應(yīng)發(fā)揮引領(lǐng)作用,以解決重大科學(xué)問題為導(dǎo)向,聚焦國家發(fā)展戰(zhàn)略以及廣東產(chǎn)業(yè)和前沿科技發(fā)展需求,牽頭組織全國優(yōu)勢科技力量開展長周期、跨學(xué)科、大協(xié)同基礎(chǔ)與應(yīng)用基礎(chǔ)研究,突破制約產(chǎn)業(yè)和前沿技術(shù)發(fā)展的重大科學(xué)問題。

2.4 保持與經(jīng)濟規(guī)模相適的基礎(chǔ)研究投入力度

目前,世界上主要科技強國的基礎(chǔ)研究經(jīng)費占研發(fā)經(jīng)費的比例普遍維持在15%～20%之間,如美國的研發(fā)投入中,基礎(chǔ)研究投入約占17%,日本的這一比例約為13.7%,歐盟“2020地平線”計劃中明確以支持基礎(chǔ)研究為使命的2個資助計劃,即ERC資助的前沿研究和FET計劃經(jīng)費占總經(jīng)費的15.2%[16]。而我國基礎(chǔ)研究經(jīng)費占全社會研發(fā)經(jīng)費比例,近10年基本上維持在5%左右,2020年達到6%,雖然已取得明顯進步,但與主要科技強國(地區(qū))相比,仍存在著巨大差距。2019年,廣東基礎(chǔ)研究投入為141.86億元,占R&D比重為4.58%,遠低于北京、上海等城市,這與廣東作為中國第一經(jīng)濟強省的地位嚴重不符[17]。廣東應(yīng)根據(jù)地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展總體形勢,逐步加大對基礎(chǔ)研究的投入力度,形成與自身經(jīng)濟規(guī)模相適的、穩(wěn)步提升的投入機制。

2.5 注重兼顧競爭資助與穩(wěn)定支持

當(dāng)前各國資助基礎(chǔ)研究普遍通過同行評議的方式擇優(yōu)遴選項目,然而過度競爭容易導(dǎo)致急功近利、學(xué)風(fēng)浮躁等負面結(jié)果,不利于科研人員集中精力開展長周期、高風(fēng)險的變革性基礎(chǔ)研究。主要科技強國(地區(qū))在確?？茖W(xué)家之間公平競爭的同時,積極探索長期穩(wěn)定支持的機制,如歐盟研究理事會的資助項目一般周期為5年,具有商業(yè)化潛力的項目還可獲得ERC概念驗證基金的延續(xù)資助;FET計劃更是以10億歐元的高強度進行10年的長周期穩(wěn)定支持[12]。廣東在資助強度與資助方式上可借鑒科技強國(地區(qū))有關(guān)資助方式,可有針對性地加強資助強度,對考核情況良好的項目實行滾動資助或延續(xù)資助,通過穩(wěn)定支持模式,進一步推動重要戰(zhàn)略領(lǐng)域的變革性研究。

2.6 注重加強對人的支持

無論哪個具體學(xué)科的前沿基礎(chǔ)研究,都是對未知領(lǐng)域的探索,整個科研活動存在非常強的不確定性,因此需要建立“支持人而非項目”的基礎(chǔ)研究資助理念和機制,以長期而穩(wěn)定的支持來激勵和培育科學(xué)家超越功利考慮,資助科學(xué)家自主選擇研究方向,“十年磨一劍”。當(dāng)前,在世界科學(xué)界卓有聲望的美國霍華德·休斯醫(yī)學(xué)院、德國洪堡基金會均以“支持人而非項目”的資助理念而聞名,霍華德·休斯醫(yī)學(xué)院已成為世界性推進基礎(chǔ)生物醫(yī)學(xué)研究和科學(xué)教育的重鎮(zhèn),洪堡基金會則除了取得卓越的科研成果之外,還構(gòu)建了來自全球自然科學(xué)、生命科學(xué)、工程科學(xué)等領(lǐng)域青年科學(xué)家組成的頂尖科研人才網(wǎng)絡(luò)。此外,日本學(xué)術(shù)振興會“特別研究員計劃”對杰出青年科研人員的支持力度以及科研網(wǎng)絡(luò)的打造,也是值得我們學(xué)習(xí)借鑒的經(jīng)驗。

3 結(jié)語

基礎(chǔ)研究是建設(shè)科技強國的基石,世界主要科技強國(地區(qū))高度重視基礎(chǔ)研究戰(zhàn)略部署,為加強超前部署和集中優(yōu)勢力量推進基礎(chǔ)研究和重大原創(chuàng)性成果突破,出臺了一系列重大發(fā)展戰(zhàn)略、科技計劃。當(dāng)前,廣東省科技創(chuàng)新正處于從跟跑為主轉(zhuǎn)向跟跑、并跑和領(lǐng)跑并存的新階段,必須瞄準世界科技革命和產(chǎn)業(yè)變革的發(fā)展趨勢以及支撐國家建設(shè)世界科技強國的戰(zhàn)略需求,聚焦解決廣東產(chǎn)業(yè)技術(shù)源頭供給問題,加強基礎(chǔ)研究頂層設(shè)計和前瞻布局,加快編制實施基礎(chǔ)與應(yīng)用基礎(chǔ)研究10年行動計劃,以“十年磨一劍”的決心和韌勁推動在重大科學(xué)問題和前沿科技領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)重大突破,增強源頭創(chuàng)新供給能力,為廣東建設(shè)科技創(chuàng)新強省和推動粵港澳大灣區(qū)國際科技創(chuàng)新中心建設(shè)提供基礎(chǔ)支撐。