加強(qiáng)定向基礎(chǔ)研究實(shí)現(xiàn)原始創(chuàng)新重大突破

吳 季

中國科學(xué)院國家空間科學(xué)中心 北京 100190

1 建設(shè)世界科技強(qiáng)國，必須要在基礎(chǔ)科學(xué)前沿實(shí)現(xiàn)原創(chuàng)性突破

2018 年 1月，國務(wù)院發(fā)布了《關(guān)于全面加強(qiáng)基礎(chǔ)科學(xué)研究的若干意見》。該文件無疑會對我國原始性創(chuàng)新產(chǎn)生重要推動作用，為我們帶來繼 1978 年全國科學(xué)大會 40 年之后，又一個“科學(xué)的春天”。

基礎(chǔ)研究可以大致分成兩類，一類是自由探索式的基礎(chǔ)研究，由科學(xué)家興趣驅(qū)動。此類基礎(chǔ)科學(xué)研究從歐洲文藝復(fù)興之后逐漸興起，建立了人類現(xiàn)代科技的基礎(chǔ)。盡管許多低垂的果實(shí)已經(jīng)被摘取，但是此類研究仍然是培育人才、鞏固學(xué)科基礎(chǔ)和探索未知的重要領(lǐng)域，需要政府給予大力扶植。另一類則是由政府主導(dǎo)的、有組織的定向基礎(chǔ)研究。

本文重點(diǎn)談一下第二類基礎(chǔ)研究，即由政府主導(dǎo)的、有組織的定向基礎(chǔ)研究。自二戰(zhàn)以后，此類基礎(chǔ)研究逐漸成為實(shí)現(xiàn)重大前沿突破的主流。通常為政府組織、集中投入，并由首席科學(xué)家?guī)ьI(lǐng)一個團(tuán)隊(duì)，瞄準(zhǔn)一個重大方向，有組織地開展研究。規(guī)模較大的還需要大量技術(shù)人員參與實(shí)驗(yàn)、研制和運(yùn)行大型科學(xué)裝置，如粒子加速器、大型真空或仿真模擬裝置、大孔徑天文望遠(yuǎn)鏡等。1957 年之后，又出現(xiàn)了科學(xué)衛(wèi)星這一瞄準(zhǔn)自然科學(xué)宏觀和微觀兩大前沿的新型研究手段，通過發(fā)射衛(wèi)星，以獲取在地面上無法獲取的科學(xué)觀測和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。

據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，1950 年以前，諾貝爾物理學(xué)獎的獲獎成果中，僅有一項(xiàng)與大型科學(xué)裝置有關(guān)；而在 1970 年后，超過 40% 的諾貝爾物理學(xué)獎都是利用大科學(xué)裝置或科學(xué)衛(wèi)星獲取的數(shù)據(jù)完成的；1990 年以后這個比例更是高達(dá) 48%?？梢?，這類通過大型科學(xué)裝置開展基礎(chǔ)研究的方式，已經(jīng)成為實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)科學(xué)前沿重大突破的重要手段。

2016 年中共中央、國務(wù)院發(fā)布的《國家創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展戰(zhàn)略綱要》中，明確了我國建設(shè)世界科技強(qiáng)國“三步走”戰(zhàn)略目標(biāo)，特別是到 2030 年要躋身世界創(chuàng)新型國家前列，到 2050 年要建成世界科技創(chuàng)新強(qiáng)國。作為世界科技強(qiáng)國，屆時中國需要在科學(xué)和技術(shù)各領(lǐng)域都力爭走在世界前面。但是，一個在基礎(chǔ)科學(xué)前沿對人類沒有重大貢獻(xiàn)的國家，是不能稱為世界科技強(qiáng)國的；一個沒有一批獲得過像諾貝爾獎那樣世界級科學(xué)獎的國家，也不能被稱為世界科技強(qiáng)國。更不能想象，在力爭走向世界前列的未來 30 年中，如果原始性創(chuàng)新始終是我國科技發(fā)展短板的話，那我們將如何實(shí)現(xiàn)在大多數(shù)領(lǐng)域從跟跑到并跑，再到領(lǐng)跑的轉(zhuǎn)變？因此，可以說，要建設(shè)世界科技強(qiáng)國，實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)科學(xué)前沿的突破，特別是在重大基礎(chǔ)科學(xué)前沿實(shí)現(xiàn)突破，已經(jīng)成為新時代中新的國家需求。

如果說基礎(chǔ)研究和原始創(chuàng)新是我國科技發(fā)展的短板，根據(jù)實(shí)際工作體會，在進(jìn)行這方面的科技布局時，政府在進(jìn)一步加強(qiáng)自由探索式基礎(chǔ)研究的同時，應(yīng)該進(jìn)一步加強(qiáng)對有組織的、定向的基礎(chǔ)研究的投入，發(fā)揮我國在制度和體制方面的優(yōu)越性——像 20 世紀(jì) 60—70 年代組織“兩彈一星”任務(wù)那樣，組織好瞄準(zhǔn)重大基礎(chǔ)科學(xué)前沿突破的項(xiàng)目，盡快在若干領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)原創(chuàng)性的重大突破。在這一過程中，研制獨(dú)創(chuàng)或世界領(lǐng)先的相關(guān)重大科技基礎(chǔ)設(shè)施，包括上天、下海、入地，宏觀觀測宇宙、微觀觀測粒子等一批裝置、設(shè)備或衛(wèi)星，這將有力帶動高新技術(shù)的發(fā)展，甚至?xí)ο嚓P(guān)產(chǎn)業(yè)應(yīng)用產(chǎn)生巨大的輻射作用，實(shí)現(xiàn)寓軍于民，為進(jìn)入創(chuàng)新型國家前列、建設(shè)世界科技強(qiáng)國激發(fā)出巨大的潛力，甚至起到不可替代的作用。

2 當(dāng)前工作存在的不足

進(jìn)一步分析，發(fā)現(xiàn)我國在布局和實(shí)施重大科技基礎(chǔ)設(shè)施和科學(xué)衛(wèi)星工作方面的不足主要存在于以下兩方面。

2.1 項(xiàng)目規(guī)劃審批周期過長，可能導(dǎo)致貽誤先機(jī)

在組織研制地面上的重大科技基礎(chǔ)設(shè)施方面，目前按每五年一次作為周期，對建設(shè)項(xiàng)目進(jìn)行規(guī)劃和審批，某一個“五年計(jì)劃”的項(xiàng)目到下一個“五年計(jì)劃”才能陸續(xù)開工，計(jì)劃拖延情況比較嚴(yán)重。實(shí)際上按“五年計(jì)劃”審批的方式已不太符合當(dāng)前的發(fā)展速度，如今科學(xué)前沿的發(fā)展變化很快，國際競爭異常激烈，及時抓住戰(zhàn)略時機(jī)非常重要，決策晚了可能就會失去先機(jī)。

從項(xiàng)目目標(biāo)來看，建設(shè)項(xiàng)目并不都是瞄準(zhǔn)重大科學(xué)前沿的，有一些是公共平臺或公益性服務(wù)設(shè)施，缺乏對瞄準(zhǔn)重大科學(xué)前沿項(xiàng)目的特別激勵。在所有建設(shè)項(xiàng)目中，以突破重大科學(xué)前沿為目標(biāo)的項(xiàng)目占比很少。此外，對項(xiàng)目的規(guī)劃、論證、立項(xiàng)、建設(shè)、驗(yàn)收、運(yùn)行和產(chǎn)出評估，政府沒有委托給專業(yè)化的管理機(jī)構(gòu)來做。各建設(shè)單位和部門的具體管理導(dǎo)向也有很大差別。有些單位部門關(guān)注產(chǎn)出，對項(xiàng)目會有年度評估，而有些地區(qū)和單位只關(guān)注爭取建設(shè)經(jīng)費(fèi)，并不在乎產(chǎn)出。

2.2 在實(shí)施科學(xué)衛(wèi)星計(jì)劃方面，目前還沒有穩(wěn)定的經(jīng)費(fèi)支持

當(dāng)前，我國航天領(lǐng)域的政府管理部門的產(chǎn)出導(dǎo)向大多以國防任務(wù)為主，科學(xué)衛(wèi)星任務(wù)的優(yōu)先權(quán)很低——2002—2011 年，連續(xù) 10 年都沒有科學(xué)衛(wèi)星立項(xiàng)。目前我國的科學(xué)衛(wèi)星系列主要由中科院在戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項(xiàng)（簡稱“先導(dǎo)專項(xiàng)”）中安排?！笆濉逼陂g，中科院研制和發(fā)射了“悟空”“墨子”“實(shí)踐十號”和“慧眼”4 顆科學(xué)衛(wèi)星，得到了習(xí)近平總書記和全國人民的高度關(guān)注。但是先導(dǎo)專項(xiàng)的目的是為了牽引出國家專項(xiàng)，由于目前還沒有國家專項(xiàng)支持，中科院只能繼續(xù)設(shè)立空間科學(xué)先導(dǎo)專項(xiàng)二期。目前經(jīng)過論證已經(jīng)遴選了一批新的項(xiàng)目，由于衛(wèi)星研制周期需要 4—5 年，因此從現(xiàn)在到 2021 年將沒有科學(xué)衛(wèi)星上天。2022 年之后是否有空間科學(xué)先導(dǎo)專項(xiàng)三期也不得而知。

一個科學(xué)衛(wèi)星計(jì)劃需要花數(shù)億至十?dāng)?shù)億人民幣，甚至更多，放在中科院先導(dǎo)專項(xiàng)中體量也顯得過大。但即使是這樣的體量，我國在空間科學(xué)領(lǐng)域投入的絕對值也遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于美國、歐洲，甚至低于日本，而且在我國整個航天領(lǐng)域中所占的投入比例也非常低。比如美國僅其國家航空航天局（NASA）一個部門的預(yù)算 2018 年就超過 200 億美元/年，其中有約 1/3 用于科學(xué)衛(wèi)星。2000 年以來，NASA 共實(shí)施了 92 個科學(xué)衛(wèi)星計(jì)劃，發(fā)射了超過 100 顆科學(xué)衛(wèi)星。而中科院空間科學(xué)先導(dǎo)專項(xiàng)在“十二五”計(jì)劃中，5 年只用了 30 億元人民幣，其絕對投入量相當(dāng)于美國 NASA 的 1.4%。

3 建議

為此，以下建議供主管科技的政府部門，包括主管航天和大科學(xué)裝置的政府部門參考。

3.1 由專業(yè)性機(jī)構(gòu)進(jìn)行統(tǒng)籌管理

委托（或成立）專業(yè)性的業(yè)務(wù)管理機(jī)構(gòu)，組織國內(nèi)的科研機(jī)構(gòu)和高校，研討可能會實(shí)現(xiàn)重大科學(xué)突破的前沿方向，并據(jù)此每年（或每兩年）發(fā)布指南，自下而上地征集瞄準(zhǔn)重大科學(xué)突破的重大科技基礎(chǔ)設(shè)施建議書；然后通過 2 條標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行遴選設(shè)立：（1）是否能實(shí)現(xiàn)重大科學(xué)突破；（2）是否能大幅度帶動學(xué)科發(fā)展。對同時滿足 2 條標(biāo)準(zhǔn)，或至少滿足其一的項(xiàng)目進(jìn)行深入論證技術(shù)可行性后再給予支持；在建設(shè)中實(shí)行“項(xiàng)目經(jīng)理+首席科學(xué)家”的聯(lián)合負(fù)責(zé)體制，實(shí)施全價值鏈的管理，在設(shè)施建成后繼續(xù)跟蹤管理并評估其科學(xué)產(chǎn)出，形成閉環(huán)。

3.2 實(shí)施從規(guī)劃到產(chǎn)出的全價值鏈管理

對實(shí)施周期長、可以成系列發(fā)展的領(lǐng)域，如空間科學(xué)衛(wèi)星系列，設(shè)立 2030 重大科技專項(xiàng)，給予持續(xù)支持；同樣通過戰(zhàn)略規(guī)劃，每年發(fā)布指南，在空間天文（包括空間引力波探測）、太陽物理、空間物理、行星科學(xué)、空間地球科學(xué)、微重力科學(xué)和空間生命科學(xué)等空間科學(xué)的各個領(lǐng)域征集空間科學(xué)衛(wèi)星計(jì)劃建議；同樣，設(shè)立 2 條遴選標(biāo)準(zhǔn)，關(guān)注重大科學(xué)突破和對學(xué)科發(fā)展的帶動性。每年遴選數(shù)個科學(xué)衛(wèi)星計(jì)劃給予支持，滾動幾年后，形成每年都有發(fā)射，每年都有重大成果產(chǎn)出的良性循環(huán)局面；衛(wèi)星研制過程實(shí)行“工程兩總+首席科學(xué)家”的研制管理體制；由專業(yè)管理機(jī)構(gòu)在衛(wèi)星發(fā)射后繼續(xù)負(fù)責(zé)科學(xué)運(yùn)行，持續(xù)跟蹤管理其科學(xué)產(chǎn)出，形成閉環(huán)。使習(xí)近平總書記“要推動空間科學(xué)、空間技術(shù)和空間應(yīng)用全面發(fā)展”的指示落到實(shí)處。

如果上述建議能夠得到實(shí)施，利用我國“集中力量辦大事”的制度優(yōu)勢，上下一心，發(fā)揚(yáng)“兩彈一星”和“載人航天”精神，經(jīng)過數(shù)年至十?dāng)?shù)年的持續(xù)努力，就會見到顯著成效，在基礎(chǔ)科學(xué)的大部分領(lǐng)域我國都將能實(shí)現(xiàn)顯著的跨越甚至引領(lǐng)，某些領(lǐng)域可能實(shí)現(xiàn)諾貝爾獎級別的重大突破，各領(lǐng)域的人才都會逐漸成長起來，極大地改變我國在基礎(chǔ)科學(xué)和原始創(chuàng)新領(lǐng)域普遍落后的局面。并給相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域帶來增量的、全新的牽引和帶動作用，甚至輻射出新的應(yīng)用產(chǎn)業(yè)，并實(shí)現(xiàn)寓軍于民。

希望政府主管部門能夠加快實(shí)施，并進(jìn)一步凝聚目標(biāo)到重大科學(xué)前沿上來。這將使從事基礎(chǔ)研究的廣大科技人員，以及從事重大科技基礎(chǔ)設(shè)施（包括科學(xué)衛(wèi)星）研制的廣大技術(shù)人員找到用武之地，發(fā)揮出他們的聰明才智，在新時代的科學(xué)春天里，為建設(shè)世界科技強(qiáng)國，實(shí)現(xiàn)中華民族的偉大復(fù)興作出重大貢獻(xiàn)。