重大科技成果形成的主要規(guī)律

在國家自然科學(xué)基金委員會(huì)計(jì)劃與政策局的支持下，國務(wù)院發(fā)展研究中心創(chuàng)新發(fā)展研究部、中國科學(xué)院科技戰(zhàn)略咨詢研究院與中國科學(xué)院大學(xué)經(jīng)濟(jì)與管理學(xué)院組成聯(lián)合課題組，于2022年1月至2023年12月，開展“重大科技成果資助管理經(jīng)驗(yàn)與政策研究”。課題組以科學(xué)基金資助項(xiàng)目為基礎(chǔ)，開展案例研究和問卷調(diào)查。經(jīng)過深人的案例研究和問卷分析，獲得以下重要發(fā)現(xiàn)。

（一）原創(chuàng)性重大科技成果的形成是一個(gè)長期過程

案例研究表明，從獲得第一筆科學(xué)基金資助到成果產(chǎn)業(yè)化落地和獲得國家獎(jiǎng)項(xiàng)，10個(gè)案例分別平均經(jīng)歷了約13.2年和17年（見表1）。有些團(tuán)隊(duì)從開始研究到產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用，經(jīng)歷了20＼～30年時(shí)間。問卷調(diào)查結(jié)果顯示，在555位獲獎(jiǎng)?wù)邊⑴c的研究項(xiàng)目中，從開始研究到獲獎(jiǎng)超過11年的占 76.9% ，超過16年的占 28% 。

調(diào)研發(fā)現(xiàn)，重大原創(chuàng)成果往往不是事先規(guī)劃出來的，而是一個(gè)理論突破和實(shí)踐探索的循序漸進(jìn)過程。在研究的每個(gè)階段都會(huì)遇到瓶頸，要允許試錯(cuò)和容忍失敗。例如，中國科學(xué)院遺傳發(fā)育所的分子設(shè)計(jì)育種團(tuán)隊(duì)將分子遺傳學(xué)與水稻育種緊密結(jié)合，經(jīng)過近30年努力，培育出“高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)”的超級(jí)水稻新品種，形成了一系列世界前沿、具有革命性意義的研究成果。其分子設(shè)計(jì)育種工作分為四個(gè)階段。一是開展擬南芥分子遺傳學(xué)的基礎(chǔ)研究，為后來的水稻育種打下堅(jiān)實(shí)科學(xué)基礎(chǔ)；二是率先建立植物圖位克隆技術(shù)體系，利用構(gòu)建的突變體庫，發(fā)現(xiàn)首個(gè)控制水稻分蘗的基因；三是開展“水稻高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)性狀形成的分子機(jī)理及品種設(shè)計(jì)”研究，提出并建立了高效精準(zhǔn)的設(shè)計(jì)育種體系，育成“中科發(fā)”與“嘉優(yōu)中科”等系列優(yōu)異水稻新品種；四是提出并證實(shí)快速從頭馴化“異源四倍體野生稻”的新策略，將野生稻馴化為栽培稻的時(shí)間大幅縮短，被業(yè)界認(rèn)為開辟了一條野生植物馴化新路徑。又如，中國科學(xué)院數(shù)學(xué)與系統(tǒng)科學(xué)研究院（以下簡稱中國科學(xué)院系統(tǒng)科學(xué)研究院）ADRC團(tuán)隊(duì)，從自抗擾理論提出到成熟應(yīng)用經(jīng)歷了約30年時(shí)間，經(jīng)過幾代人的努力。第一步（1979一1989年），創(chuàng)立線性控制系統(tǒng)理論的構(gòu)造性方法，率先推動(dòng)控制系統(tǒng)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件開發(fā)和研究，為后來自抗擾技術(shù)的模擬實(shí)驗(yàn)提供了工具。第二步（20世紀(jì)90年代起），從“模型論”走向“控制論”，提出基于過程誤差來抑制或消除誤差的方法來建立控制律，并逐步在工程驗(yàn)證和應(yīng)用中不斷完善，最終廣泛應(yīng)用于各種控制工程領(lǐng)域，成為國際控制工程界不可忽視的技術(shù)方向。大連化物所納米限域催化團(tuán)隊(duì)基于我國清潔利用煤炭和天然氣的需求，由科學(xué)家創(chuàng)造性地從基礎(chǔ)科學(xué)問題出發(fā)，通過重大科學(xué)突破，有效解決了有關(guān)煤化工的戰(zhàn)略性需求問題。

（二）自由探索和原創(chuàng)思想的形成需要寬松的研究環(huán)境

案例研究表明，團(tuán)隊(duì)領(lǐng)軍人的原創(chuàng)性思想的形成大都不是競爭性項(xiàng)自支持出來的，而是得益于能夠在穩(wěn)定、寬松的學(xué)術(shù)環(huán)境中獨(dú)立思考和自由探索，包括單位提供穩(wěn)定工資收入、基本實(shí)驗(yàn)條件，以及自主研究的環(huán)境等。科學(xué)基金的早期支持則使這些原創(chuàng)思想獲得科學(xué)共同體的認(rèn)可，堅(jiān)定了研究方向。例如，山東大學(xué)密碼學(xué)團(tuán)隊(duì)的領(lǐng)軍人王小云破解密碼研究源于興趣導(dǎo)向的自由探索，在做講師期間得益于山東大學(xué)寬松的教學(xué)和研究環(huán)境，她根據(jù)興趣和國家需要選擇了這一研究方向。如表1所示，10個(gè)案例中的不少團(tuán)隊(duì)領(lǐng)軍人都是在工作和學(xué)習(xí)中形成了最初的研究思路和雛形，后來申請科學(xué)基金項(xiàng)目。如，上海復(fù)旦大學(xué)介孔材料團(tuán)隊(duì)的趙東元、清華大學(xué)OLED團(tuán)隊(duì)的邱勇和大連理工大學(xué)高性能制造團(tuán)隊(duì)的郭東明等，均是在選擇研究方向和做其他研究時(shí)，形成了相關(guān)思路

一些開創(chuàng)性理論研究由于要推翻主流理論或者開辟新路徑，難以獲得學(xué)術(shù)界共識(shí)，甚至存在質(zhì)疑，很難獲得競爭性項(xiàng)目支持。例如，ADRC團(tuán)隊(duì)的創(chuàng)建者韓京清研究員①針對(duì)工程實(shí)踐中模型控制誤差過大的本質(zhì)問題，以批判的思維反思現(xiàn)代控制理論發(fā)展現(xiàn)狀，提出了工程系統(tǒng)控制應(yīng)從“模型論”走向“控制論”的理念，堅(jiān)持從解決工程實(shí)踐的根本性問題出發(fā)，進(jìn)行開創(chuàng)性理論研究，探索實(shí)用性控制方法。因?yàn)橥黄屏私?jīng)典系統(tǒng)控制的模型論，這項(xiàng)研究較長時(shí)間沒有取得學(xué)術(shù)界共識(shí)。該團(tuán)隊(duì)克服了缺乏業(yè)界認(rèn)同，經(jīng)費(fèi)、應(yīng)用場景不足等困難，發(fā)揚(yáng)“不怕坐冷板凳”

的精神，堅(jiān)持長期不懈努力。韓京清17年沒有在國際學(xué)術(shù)刊物上發(fā)表這個(gè)研究方向的論文。其間主要依靠中國科學(xué)院提供的穩(wěn)定工資、基本實(shí)驗(yàn)條件和知識(shí)創(chuàng)新工程項(xiàng)目的小額資助，以及合作研究經(jīng)費(fèi)等，也曾獲得科學(xué)基金面上項(xiàng)目的支持。調(diào)研中專家們反映，現(xiàn)行風(fēng)險(xiǎn)規(guī)避型的投票式項(xiàng)目遴選機(jī)制，選出的大都是對(duì)熱點(diǎn)問題的跟蹤研究。加之目前大學(xué)和科研院所的評(píng)價(jià)考核制度導(dǎo)致研究人員把精力放在發(fā)論文、爭項(xiàng)目和評(píng)獎(jiǎng)上，因害怕失敗，不敢開展原創(chuàng)研究。

綜上所述，支持開創(chuàng)性研究，需要兩個(gè)條件。一是建立適應(yīng)非共識(shí)項(xiàng)目的遴選機(jī)制。二是依托單位為研究人員提供穩(wěn)定的基本研究條件和減少各種數(shù)量考核。

（三）重大科技成果的形成是基礎(chǔ)研究與應(yīng)用研究高度融合的結(jié)果

案例研究表明，突破重大關(guān)鍵技術(shù)離不開基礎(chǔ)研究的支撐。目前有些“卡脖子”技術(shù)的根本原因是基礎(chǔ)理論研究跟不上，源頭和底層科學(xué)問題沒有搞清楚。案例研究中的一些重大科技成果是根據(jù)工程技術(shù)創(chuàng)新需求凝練科學(xué)研究問題，再從理念突破到工程驗(yàn)證，基礎(chǔ)研究與應(yīng)用研究交叉融合，相互促進(jìn)。如，大連化物所DMTO團(tuán)隊(duì)具有很強(qiáng)的從現(xiàn)實(shí)工業(yè)問題中凝練科學(xué)問題的能力。其甲醇制取低碳烯烴技術(shù)（DMTO）的研發(fā)，始于對(duì)國家能源安全和我國能源資源的實(shí)際情況的考慮，屬于需求驅(qū)動(dòng)的應(yīng)用研究。但在甲烷制烯烴技術(shù)研發(fā)和工程化過程中，為了提高反應(yīng)效率，保持技術(shù)在國際領(lǐng)先，該團(tuán)隊(duì)加大基礎(chǔ)研究力度，從反應(yīng)機(jī)理等方面開展攻關(guān)，解決其中蘊(yùn)含的科學(xué)問題，不斷進(jìn)行技術(shù)迭代升級(jí)。他們將研究課題拆分為沸石合成、催化劑制備、反應(yīng)工藝及產(chǎn)物分析和催化劑物化性能表征等多個(gè)問題，分別解決國家重大戰(zhàn)略需求背后蘊(yùn)含的各種科學(xué)問題，并通過科學(xué)研究提升產(chǎn)業(yè)化成功的可能性以及實(shí)現(xiàn)成功產(chǎn)業(yè)化之后的技術(shù)升級(jí)。又如，大連理工大學(xué)高性能制造團(tuán)隊(duì)針對(duì)高性能要求的硬脆材料復(fù)雜曲面天線罩加工問題，探索面向性能補(bǔ)償?shù)木苄弈サ男吕碚摚⒘擞尚阅苷`差求解其任一點(diǎn)修磨的反求方法，提出逐點(diǎn)可控?cái)?shù)字化精密加工方法。在此基礎(chǔ)上，研制出專用數(shù)控系統(tǒng)和機(jī)床，解決了精密修磨加工難題；并研制出對(duì)應(yīng)配套的天線罩幾何參數(shù)和電厚度參數(shù)的精密測量技術(shù)和儀器，以及強(qiáng)度篩選和連接的工藝技術(shù)與裝備。從而探索出了從工藝的基礎(chǔ)研究、加工方法、檢測技術(shù)到設(shè)備制造，開展系統(tǒng)設(shè)計(jì)、分項(xiàng)攻關(guān)，最終實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)集成，全鏈條的“貫通式”研究路徑，為解決高端裝備中一大批關(guān)鍵零部件精密制造的難題提供了可行的路徑和方案。同時(shí)，上述案例都是在進(jìn)行產(chǎn)學(xué)研合作的應(yīng)用研究項(xiàng)目中，根據(jù)關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)需要，凝練科學(xué)問題，支撐了重大工程技術(shù)突破。

調(diào)查中專家們反映，目前凝練影響關(guān)鍵核心技術(shù)攻關(guān)的科學(xué)問題的難點(diǎn)是：一方面，大部分企業(yè)因研究能力限制，提不出科學(xué)問題；另一方面，大學(xué)教授不了解工程實(shí)際，其研究不能為解決實(shí)際問題提供支撐。因此，解決關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)的科學(xué)問題，必須加強(qiáng)產(chǎn)學(xué)研深度合作與充分交流

（四）重大科技成果的形成需要發(fā)揮戰(zhàn)略科學(xué)家的作用

案例研究表明，重大科技成果的形成需要自由探索與有組織研究相結(jié)合，具有戰(zhàn)略思維的領(lǐng)軍人物與好的團(tuán)隊(duì)相結(jié)合。領(lǐng)軍人才的主要作用是選準(zhǔn)研究方向，提出原創(chuàng)思想、培養(yǎng)人才和帶好隊(duì)伍

一方面，戰(zhàn)略科學(xué)家對(duì)探索學(xué)科發(fā)展新方向起到重要作用。案例研究發(fā)現(xiàn)，在重大科技成果的初始階段，往往有一些具有戰(zhàn)略思維的領(lǐng)軍人才能夠找到戰(zhàn)略方向，并持之以恒開展研究，其獨(dú)特的戰(zhàn)略眼光對(duì)于整個(gè)科學(xué)領(lǐng)域的發(fā)展有著推動(dòng)作用。例如，1995年中國開始介入量子信息的研究，但國內(nèi)對(duì)量子信息的實(shí)驗(yàn)研究幾乎為零，對(duì)于是否應(yīng)該支持量子信息研究依然存在很多爭議。一批活躍在量子科研一線的具有戰(zhàn)略思維的科學(xué)家系統(tǒng)地洞察到中國量子調(diào)控及量子技術(shù)的巨大發(fā)展前景，并向科技管理部門強(qiáng)調(diào)了量子技術(shù)對(duì)中國未來發(fā)展的重要性，因此，在有關(guān)方面的支持下，中科大陸續(xù)布局了量子調(diào)控、量子通信、量子計(jì)算等幾個(gè)方向的研究團(tuán)隊(duì)，使我國在量子科學(xué)領(lǐng)域處于國際前沿。又如，清華大學(xué)OLED團(tuán)隊(duì)的領(lǐng)軍人邱勇面向世界前沿顯示技術(shù)，在諸多技術(shù)路線中，選擇把突破點(diǎn)放在OLED材料、器件和制造工藝研究上，將目標(biāo)定位在實(shí)現(xiàn)學(xué)術(shù)與產(chǎn)業(yè)“雙贏”上。當(dāng)OLED產(chǎn)業(yè)處于低谷時(shí)，他又研判形勢，提出“低谷建線”的思路，贏得了發(fā)展的時(shí)間，搶占了產(chǎn)業(yè)發(fā)展先機(jī)。

另一方面，在原創(chuàng)理論探索階段，領(lǐng)軍人才的個(gè)人作用至關(guān)重要。在原創(chuàng)思想形成的早期，往往是少數(shù)人在“琢磨”和鉆研。當(dāng)理論研究基本定型，技術(shù)路線比較明確時(shí)，需要開展有組織的基礎(chǔ)研究，資助重點(diǎn)放在培育團(tuán)隊(duì)上。

調(diào)研中專家們提出，重大科技成果的組織研究要注意兩點(diǎn)。一是要充分信任牽頭專家，鼓勵(lì)自由探索和挑戰(zhàn)科學(xué)前沿，不要把研究內(nèi)容限定太“死”；資助項(xiàng)目可實(shí)行滾動(dòng)支持，動(dòng)態(tài)評(píng)估和調(diào)整。二是要打破“作坊式”的研究，實(shí)行跨學(xué)科和跨領(lǐng)域的合作研究。

（五）多種資助主體接力支持促進(jìn)重大科技成果的形成與應(yīng)用

案例研究顯示，在重大科技成果形成和產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用過程中，每個(gè)案例都獲得了多個(gè)資助主體的接力支持，其中包括所在單位、國家科學(xué)基金、“973”計(jì)劃、“863”計(jì)劃、國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃，以及產(chǎn)業(yè)化示范項(xiàng)目等支持。各類資金分工協(xié)作，互相補(bǔ)充，形成創(chuàng)新鏈全鏈條覆蓋。問卷結(jié)果也表明， 83% 的項(xiàng)目曾獲其他國家級(jí)科技項(xiàng)目資助，其中同時(shí)受科學(xué)基金和其他科技計(jì)劃項(xiàng)目資助的占 89.3% ，認(rèn)為其他科技項(xiàng)目的資助額度大于科學(xué)基金項(xiàng)目的受訪者約占 60% 。在重大科技成果轉(zhuǎn)化和產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用階段離不開企業(yè)的支持。問卷調(diào)查顯示，555位接受調(diào)研的獲獎(jiǎng)?wù)咧?，研究過程中獲得企業(yè)資金支持的占比 47.93% 總體看，在團(tuán)隊(duì)帶頭人的初始思路形成時(shí)，大都得到來自學(xué)習(xí)和工作單位的支持，得益于在寬松的學(xué)術(shù)環(huán)境中自由探索?？茖W(xué)基金重點(diǎn)支持早期基礎(chǔ)性研究，起到培育和遴選研究方向的作用，使這些思想和觀點(diǎn)，獲得了科學(xué)共同體的認(rèn)同和肯定，堅(jiān)定了研究方向。在科學(xué)基金項(xiàng)目的基礎(chǔ)上，其他國家科技計(jì)劃項(xiàng)目和產(chǎn)業(yè)部門、地方政府，乃至市場資金進(jìn)行較大力度投入。成果產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用階段則主要是地方政府、企業(yè)和市場資金投人，促進(jìn)產(chǎn)業(yè)的形成和發(fā)展。我們還發(fā)現(xiàn)，不少案例是基礎(chǔ)研究和應(yīng)用技術(shù)研發(fā)穿插進(jìn)行，從應(yīng)用研究中凝練科學(xué)問題，支撐重大關(guān)鍵技術(shù)的突破。例如，分子育種團(tuán)隊(duì)從基礎(chǔ)理論研究到應(yīng)用推廣，除了多次獲得科學(xué)基金的支持外，還獲得了科技部“973”計(jì)劃、“863”計(jì)劃、重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、中國科學(xué)院重點(diǎn)部署科研專項(xiàng)等項(xiàng)目的支持。OLED團(tuán)隊(duì)在早期多次獲得科學(xué)基金面上項(xiàng)目、國家杰出青年科學(xué)基金項(xiàng)目、重大項(xiàng)目支持，還獲得了“863”計(jì)劃、“973”計(jì)劃、國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃和重大示范項(xiàng)目支持等，在示范項(xiàng)目和產(chǎn)業(yè)化項(xiàng)目中還獲得地方政府和企業(yè)的支持。又如，高性能制造團(tuán)隊(duì)在運(yùn)用科學(xué)研究成果研制裝備的過程中一直是進(jìn)行產(chǎn)學(xué)合作攻關(guān)。

（六）科學(xué)文化等非制度因素對(duì)促進(jìn)合作研究和提高研究成效具有重要影響

案例研究發(fā)現(xiàn)，合作研究較好的項(xiàng)目承擔(dān)單位具有較好的合作文化。如大連化物所DMTO團(tuán)隊(duì)通過六個(gè)“五年計(jì)劃”，進(jìn)行了長達(dá)30年的持續(xù)研究，共有幾代研究人員參與。團(tuán)隊(duì)的核心研究人員不斷變化，研究重心也發(fā)生著變化，但研究者之間通過“以老帶新”的合作關(guān)系進(jìn)行專業(yè)知識(shí)與科研精神的傳承。如，在DMTO長時(shí)間的產(chǎn)業(yè)化過程中，劉中民團(tuán)隊(duì)與包信和團(tuán)隊(duì)通過不同的路徑不斷提煉和發(fā)現(xiàn)全新的科學(xué)問題，均取得重大科研成果。前者是根據(jù)關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)需要，凝練科學(xué)問題；后者是為了解決國家戰(zhàn)略需求，自主選擇基礎(chǔ)科學(xué)問題開展研究。李家洋分子育種團(tuán)隊(duì)也與多個(gè)相關(guān)團(tuán)隊(duì)進(jìn)行長期合作，綜合運(yùn)用遺傳學(xué)、基因組學(xué)、分子生物學(xué)、生物化學(xué)、細(xì)胞生物學(xué)、水稻育種學(xué)等理論和方法，加快了從基礎(chǔ)研究到示范項(xiàng)目的轉(zhuǎn)化，提高了研究質(zhì)量和效率。郭東明高性能制造團(tuán)隊(duì)打破大學(xué)研究一個(gè)老師帶幾個(gè)學(xué)生的“作坊式”研究模式，加強(qiáng)團(tuán)隊(duì)建設(shè)，形成集體合作和積極向上的團(tuán)隊(duì)文化，盡量保證每個(gè)人的發(fā)展優(yōu)于其個(gè)人發(fā)展，從而形成了一批能“挑大梁”的研究骨干。該團(tuán)隊(duì)獲得國家科學(xué)技術(shù)進(jìn)步獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)（創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)）。

但在調(diào)查中專家們反映，目前在評(píng)職稱、算業(yè)績、報(bào)獎(jiǎng)等方面普遍存在“三認(rèn)三不認(rèn)”的標(biāo)準(zhǔn)。即只認(rèn)第一作者、只認(rèn)第一作者單位、只認(rèn)通訊作者；不認(rèn)非第一作者、不認(rèn)非第一作者單位、不認(rèn)非通訊作者。這在某種程度上阻礙了合作研究，影響了合作的范圍和質(zhì)量，拖慢了科技創(chuàng)新的進(jìn)程

（本文節(jié)選自《基礎(chǔ)研究支撐原始創(chuàng)新一中國經(jīng)驗(yàn)》，中國發(fā)展出版社，2025年3月第1版。）