NASA《2015技術(shù)路線圖》對(duì)我國(guó)納米技術(shù)發(fā)展的啟示

王本力

納米技術(shù)已成為國(guó)內(nèi)外高科技產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)的制高點(diǎn)。未來(lái)10～20年，以納米技術(shù)為代表的新興科技，將有望引發(fā)一場(chǎng)新的技術(shù)革命，給材料、高端制造、新一代信息技術(shù)、生物、能源和環(huán)境等領(lǐng)域帶來(lái)重大變革。發(fā)展納米技術(shù)、搶占發(fā)展先機(jī)，不僅是我國(guó)提升國(guó)家高端制造業(yè)核心競(jìng)爭(zhēng)力的重要手段，也是促進(jìn)我國(guó)工業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)，邁向制造強(qiáng)國(guó)的必要途徑。2015年7月，美國(guó)國(guó)家航空航天局（NASA）正式發(fā)布《2015技術(shù)路線圖》，重點(diǎn)關(guān)注之一是納米技術(shù)發(fā)展，詳細(xì)介紹了未來(lái)20年NASA亟需的任務(wù)能力和技術(shù)需求，量化了候選技術(shù)的技術(shù)成熟度和性能指標(biāo)。同期，我國(guó)發(fā)布《中國(guó)制造2025》，將新材料作為重點(diǎn)發(fā)展的十大產(chǎn)業(yè)之一，提出“要做好納米材料等戰(zhàn)略前沿材料的提前布局”。當(dāng)前，全球各國(guó)都將納米材料作為發(fā)展重點(diǎn)，NASA如何推動(dòng)納米技術(shù)研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化？哪些成功經(jīng)驗(yàn)值得分享？

一、NASA推動(dòng)納米技術(shù)發(fā)展的經(jīng)驗(yàn)

1.高度重視納米技術(shù)研究

美國(guó)政府制定了國(guó)家納米科技計(jì)劃，并作為第一計(jì)劃優(yōu)先發(fā)展，自2001年至今累計(jì)投資約220億美元持續(xù)支持納米技術(shù)創(chuàng)新。在該計(jì)劃指導(dǎo)下，NASA先后3次制定了納米技術(shù)路線圖，明確納米技術(shù)對(duì)NASA未來(lái)發(fā)展的影響，制定詳細(xì)的技術(shù)發(fā)展目標(biāo)和計(jì)劃，以保證載人深空探索工程的持續(xù)及預(yù)算的穩(wěn)定，確保美國(guó)在納米技術(shù)領(lǐng)域的全球領(lǐng)先地位。

2.通過重大任務(wù)引領(lǐng)納米技術(shù)發(fā)展

為創(chuàng)建更安全、高效和環(huán)境友好的航天運(yùn)輸系統(tǒng)，開展國(guó)際空間站運(yùn)營(yíng)和登陸火星等載人深空探索，拓展美國(guó)民用航空、航天等科學(xué)領(lǐng)域的前沿技術(shù)與核心能力，NASA以核心任務(wù)為依托，推動(dòng)納米技術(shù)前瞻性研究，并注重基礎(chǔ)研發(fā)向應(yīng)用創(chuàng)新的快速轉(zhuǎn)化。一方面，推動(dòng)前瞻性納米技術(shù)研究，構(gòu)建了未來(lái)20年（2015-2035年）重點(diǎn)發(fā)展的納米技術(shù)體系及其發(fā)展路徑；另一方面，開展具有較高技術(shù)成熟度的納米技術(shù)應(yīng)用研究，重點(diǎn)推進(jìn)納米技術(shù)在工程材料和結(jié)構(gòu)，能量產(chǎn)生、存儲(chǔ)和傳輸，電子設(shè)備、傳感器和器件以及推進(jìn)等4個(gè)關(guān)鍵領(lǐng)域的應(yīng)用研究。

3.推動(dòng)技術(shù)跨領(lǐng)域深度融合

在滿足航空航天發(fā)展的同時(shí)，NASA更注重推動(dòng)納米技術(shù)與新材料、電子信息、新能源、機(jī)器人、裝備制造等高端技術(shù)的深度融合，以促進(jìn)納米技術(shù)跨學(xué)科、跨領(lǐng)域融合發(fā)展，進(jìn)而帶動(dòng)能源、生物、信息、制造等多個(gè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展，滿足公眾改善健康、醫(yī)藥、交通、公共安全、消費(fèi)品的需要。如，NASA通過技術(shù)融合，突破新型納米材料和結(jié)構(gòu)、納米電子器件、新能源等產(chǎn)業(yè)化關(guān)鍵技術(shù)，實(shí)現(xiàn)集成系統(tǒng)的個(gè)性化、移動(dòng)化、柔軟化、傳感化和驅(qū)動(dòng)化，推動(dòng)太陽(yáng)能電池、燃料電池等新能源的綜合利用，推動(dòng)裝備和儀表元器件的輕量化和定制化，從而為相關(guān)產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展提供新機(jī)遇和新空間。

4.注重納米技術(shù)協(xié)同創(chuàng)新

NASA重視納米技術(shù)交流協(xié)作，廣泛開展技術(shù)合作創(chuàng)新，為美國(guó)工業(yè)界和學(xué)術(shù)界創(chuàng)造相關(guān)機(jī)會(huì)、市場(chǎng)和產(chǎn)品。第一，加強(qiáng)NASA不同研究中心之間的交流、協(xié)作與共享，避免無(wú)序競(jìng)爭(zhēng)和重復(fù)資助。第二，加強(qiáng)與工業(yè)界、學(xué)術(shù)界、美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金會(huì)等各個(gè)機(jī)構(gòu)的合作，實(shí)現(xiàn)取長(zhǎng)補(bǔ)短和成果共享；第三，廣泛吸收公眾和其他關(guān)鍵參與方的意見建議，提高公眾參與度，創(chuàng)新解決方案。

5.構(gòu)建納米大數(shù)據(jù)和智能決策系統(tǒng)

NASA制定了《戰(zhàn)略技術(shù)投資計(jì)劃》，建立了基于網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的資助跟蹤和智能分析系統(tǒng)（Techport），集成各種納米技術(shù)、數(shù)據(jù)資源，充分進(jìn)行數(shù)據(jù)信息挖掘，為實(shí)現(xiàn)資助和評(píng)價(jià)的科學(xué)性和有效性提供支持。具體操作如下：第一，根據(jù)科技發(fā)展和能力需求的變化，美國(guó)國(guó)家研究理事會(huì)每?jī)赡陮?duì)上述計(jì)劃進(jìn)行評(píng)審，并進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整，以確保技術(shù)路線圖的前瞻性。第二，利用Techport實(shí)現(xiàn)當(dāng)前技術(shù)資助方案和戰(zhàn)略技術(shù)投資計(jì)劃的定量比較， 向技術(shù)執(zhí)行委員會(huì)（NTEC）等決策機(jī)構(gòu)提供量化評(píng)估報(bào)告，從而減少重復(fù)資助，降低資助成本，實(shí)現(xiàn)資助有效管理。第三，依據(jù)戰(zhàn)略技術(shù)投資計(jì)劃，NTEC每季度評(píng)估NASA的能力需求和候選技術(shù)的差距，進(jìn)而確定新的戰(zhàn)略技術(shù)投資方向。

6.建立分級(jí)管理、指標(biāo)明確的技術(shù)體系

NASA制定了當(dāng)前能力和支撐技術(shù)的定量指標(biāo)，提出實(shí)現(xiàn)未來(lái)任務(wù)的能力需求和候選技術(shù)的量化指標(biāo)，并詳細(xì)論證各個(gè)候選技術(shù)的技術(shù)成熟度，從而實(shí)現(xiàn)候選技術(shù)的科學(xué)評(píng)價(jià)和追溯，提高技術(shù)研發(fā)資助效率。具體操作如下：第一，識(shí)別和描述完成核心任務(wù)面臨的挑戰(zhàn)，確定任務(wù)開始時(shí)間、技術(shù)需求時(shí)間，預(yù)估技術(shù)成熟時(shí)間；第二，確定完成任務(wù)所需的能力類型，描述能力現(xiàn)狀和對(duì)應(yīng)的量化指標(biāo)，明確能力差距，確定突破能力差距的關(guān)鍵技術(shù)；第三，詳細(xì)說(shuō)明候選技術(shù)的技術(shù)挑戰(zhàn)、當(dāng)前技術(shù)水平和技術(shù)性能目標(biāo)以及潛在收益，根據(jù)技術(shù)發(fā)展全生命周期實(shí)行7級(jí)分級(jí)管理，包括早期概念研究 （TRL 1～2）、技術(shù)可行性研究 （TRL 3～5）以及實(shí)際應(yīng)用研究（TRL 5～7）。

二、我國(guó)納米技術(shù)發(fā)展存在的問題

1.頂層規(guī)劃缺失

世界各發(fā)達(dá)國(guó)家均對(duì)納米科技發(fā)展進(jìn)行戰(zhàn)略布局，紛紛設(shè)立納米科技發(fā)展計(jì)劃，已有超過60多個(gè)國(guó)家發(fā)布了國(guó)家級(jí)發(fā)展規(guī)劃。我國(guó)僅科技部于2012年5月14日以國(guó)科發(fā)基〔2012〕627號(hào)印發(fā)了《納米研究國(guó)家重大科學(xué)研究計(jì)劃“十二五”專項(xiàng)規(guī)劃》。納米材料研究在工業(yè)和信息化部《新材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展指南》中只是前沿新材料領(lǐng)域的一個(gè)發(fā)展方向。鑒于納米技術(shù)在其他高新產(chǎn)業(yè)發(fā)展中的重要引領(lǐng)作用，我國(guó)對(duì)納米技術(shù)的重視程度還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，至今都沒有制定國(guó)家級(jí)納米技術(shù)發(fā)展規(guī)劃。

2.技術(shù)研究原創(chuàng)性不足

近年來(lái)，國(guó)內(nèi)各高校、研究院所和企業(yè)等紛紛致力于納米技術(shù)研究，科技創(chuàng)新活動(dòng)取得較大成果，我國(guó)納米技術(shù)領(lǐng)域的論文數(shù)量、專利數(shù)量以及論文被引用次數(shù)位居世界首位。但是，我國(guó)納米技術(shù)研究“跟風(fēng)”現(xiàn)象普遍，大多是在國(guó)外研究基礎(chǔ)上加以改進(jìn)，提出的重大創(chuàng)新研究不多，缺少開創(chuàng)性發(fā)現(xiàn)。

3.技術(shù)成果產(chǎn)業(yè)化水平低

第一，學(xué)術(shù)界和產(chǎn)業(yè)界脫節(jié)嚴(yán)重，有效促進(jìn)產(chǎn)業(yè)資源與創(chuàng)新資源協(xié)同發(fā)展的機(jī)制尚不成熟，科技成果批量轉(zhuǎn)化機(jī)制缺乏，使得納米技術(shù)成果轉(zhuǎn)化周期長(zhǎng)、轉(zhuǎn)化效率低、成功轉(zhuǎn)化率不到20%；第二，納米技術(shù)應(yīng)用產(chǎn)業(yè)發(fā)展嚴(yán)重滯后，規(guī)模企業(yè)缺乏參與納米技術(shù)應(yīng)用及產(chǎn)業(yè)化的積極性；第三，納米技術(shù)轉(zhuǎn)化中介缺失，政府、企業(yè)、科研院所缺乏必要的交流平臺(tái)和有效的溝通機(jī)制，難以實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)各個(gè)層面的無(wú)縫對(duì)接和有序協(xié)調(diào)。

4.技術(shù)評(píng)價(jià)體系不完善

一方面，科研項(xiàng)目資助“重立項(xiàng)輕管理、重申請(qǐng)輕驗(yàn)收、重論文輕轉(zhuǎn)化”，項(xiàng)目申報(bào)、執(zhí)行、驗(yàn)收各個(gè)環(huán)節(jié)缺乏有效監(jiān)督，科技成果評(píng)價(jià)體系松散、流于形式；另一方面，無(wú)法準(zhǔn)確提出產(chǎn)業(yè)化關(guān)鍵技術(shù)的當(dāng)前性能指標(biāo)，使得新技術(shù)研發(fā)提出的指標(biāo)缺少對(duì)照，技術(shù)成熟度和先進(jìn)性難以定量評(píng)價(jià)。

5.技術(shù)研發(fā)資金投入不足

近年來(lái)，我國(guó)科技投入大幅增加，在納米技術(shù)研究上的投入已經(jīng)超過10億美元，但與美國(guó)國(guó)家納米計(jì)劃220億美元的累計(jì)投入相比，我國(guó)納米技術(shù)、產(chǎn)品的研究開發(fā)和產(chǎn)業(yè)化投入總量嚴(yán)重不足，并且納米技術(shù)投入支持項(xiàng)目分散，使得投入強(qiáng)度不高，嚴(yán)重制約我國(guó)納米技術(shù)及產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

三、推動(dòng)我國(guó)納米技術(shù)快速發(fā)展的建議

1.加強(qiáng)頂層設(shè)計(jì)，制定納米技術(shù)路線圖和產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃

建立“國(guó)家納米產(chǎn)業(yè)發(fā)展推進(jìn)協(xié)調(diào)委員會(huì)”，深入調(diào)研我國(guó)納米技術(shù)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展?fàn)顩r，結(jié)合納米技術(shù)重大科學(xué)研究計(jì)劃，利用《中國(guó)制造2025》戰(zhàn)略契機(jī)，確定關(guān)鍵納米技術(shù)，制定納米技術(shù)發(fā)展路線圖，并實(shí)時(shí)更新；盡早制定納米產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃，推動(dòng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略從“小局”到“大局”轉(zhuǎn)變。

2.設(shè)立重大工程，推動(dòng)原創(chuàng)性重大成果突破

強(qiáng)化中國(guó)制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的目標(biāo)導(dǎo)向，深入研究《中國(guó)制造2025》重點(diǎn)領(lǐng)域，對(duì)納米技術(shù)研究進(jìn)行整體布局，出臺(tái)納米技術(shù)發(fā)展重點(diǎn)工程，開展戰(zhàn)略性、前瞻性關(guān)鍵技術(shù)研究，加大對(duì)現(xiàn)有優(yōu)勢(shì)納米技術(shù)應(yīng)用的支持力度，突破產(chǎn)業(yè)化關(guān)鍵技術(shù)，強(qiáng)化納米技術(shù)對(duì)新一代信息技術(shù)、航空航天裝備、先進(jìn)軌道交通裝備、新能源等國(guó)家重大需求的支撐，促進(jìn)系統(tǒng)性、原創(chuàng)性納米技術(shù)突破。

3.加強(qiáng)產(chǎn)學(xué)研合作和軍民融合，加快納米技術(shù)產(chǎn)業(yè)化

建立創(chuàng)新資源與產(chǎn)業(yè)資源協(xié)同發(fā)展的有效機(jī)制，出臺(tái)納米技術(shù)成果轉(zhuǎn)化激勵(lì)政策，激發(fā)和調(diào)動(dòng)產(chǎn)學(xué)研合作的積極性，共同創(chuàng)建納米技術(shù)轉(zhuǎn)移和產(chǎn)業(yè)化的順暢通道；組織納米技術(shù)企業(yè)與應(yīng)用企業(yè)對(duì)接會(huì)，為企業(yè)、科研機(jī)構(gòu)提供多層次產(chǎn)業(yè)合作服務(wù)，幫助相關(guān)企業(yè)開拓市場(chǎng)；制定促進(jìn)工業(yè)和信息化領(lǐng)域納米科技成果轉(zhuǎn)化的指導(dǎo)意見，充分發(fā)揮“軍民融合轉(zhuǎn)化平臺(tái)”作用，編制發(fā)布《軍用納米技術(shù)轉(zhuǎn)民用推廣目錄》，推動(dòng)科研院所、高校、軍工系統(tǒng)和大型央企等納米技術(shù)成果的高效產(chǎn)業(yè)化。

4.構(gòu)建納米技術(shù)指標(biāo)型譜，完善納米技術(shù)評(píng)價(jià)體系

深入調(diào)研當(dāng)前納米技術(shù)的定量指標(biāo)，提出未來(lái)技術(shù)發(fā)展的量化目標(biāo)，構(gòu)建科學(xué)合理的納米技術(shù)指標(biāo)型譜，對(duì)納米技術(shù)、產(chǎn)品的開發(fā)應(yīng)用和檢測(cè)評(píng)定提供有力支撐；第一建議摒棄項(xiàng)目評(píng)價(jià)中發(fā)表論文數(shù)量的硬性指標(biāo)，建立產(chǎn)業(yè)規(guī)模、企業(yè)投資、經(jīng)濟(jì)社會(huì)效益的衡量新標(biāo)準(zhǔn)；第二推動(dòng)新型研發(fā)機(jī)構(gòu)、大型骨干企業(yè)、高新技術(shù)企業(yè)從“重論文、重科研項(xiàng)目”向“重成果轉(zhuǎn)化、重產(chǎn)業(yè)化”轉(zhuǎn)變；第三建立智能化科技管理平臺(tái)，提升政府科技管理和服務(wù)的科學(xué)決策水平。

5.加大資金扶持力度，助力產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展

加大資金支持力度，爭(zhēng)取國(guó)家、省、市共同設(shè)立納米科技專項(xiàng)，吸引民間資本投入，鼓勵(lì)企業(yè)與國(guó)家或地方政府共同設(shè)立納米產(chǎn)業(yè)發(fā)展基金，助力納米技術(shù)產(chǎn)業(yè)化；加強(qiáng)納米產(chǎn)業(yè)化基地建設(shè)，增強(qiáng)對(duì)全球納米技術(shù)及產(chǎn)業(yè)資源的吸引力和集聚能力；聚焦企業(yè)發(fā)展要素，圍繞技術(shù)鏈配置創(chuàng)新鏈，圍繞創(chuàng)新鏈配置資金鏈，推動(dòng)納米科技創(chuàng)新從技術(shù)活動(dòng)向經(jīng)濟(jì)活動(dòng)轉(zhuǎn)變。