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美国科学院报告《无止境的前沿:科学的未来75年》
来源:科技咨询频道(ID:CaS_ST)| 作者:刘昊 张志强 曹玲静(中国科学院成都文献情报中心) | 发布时间:2021-01-17 | 阅读量:109

2020年12月17日,美国国家科学院出版报告《无止境的前沿——科学的未来75年》(The Endless Frontier: The Next 75 Years in Science)。该报告是为纪念万尼瓦尔·布什的《科学:无止境的前沿》(简称《布什报告》)发表75周年,美国国家科学院于2020年2月26日召开的科技政策专题研讨会的研讨成果。该科技政策专题研讨会邀请学术机构、政府部门和商业界的领袖人士,共同研讨在新的时代挑战背景下,为美国创新提供动力的现代科研组织结构是否需要重构的议题。报告从科研事业、科学传播、政府和大学科研机构伙伴关系的演化等方面,提出了将美国的基础研究与今后几十年的经济增长关联起来的对策建议。

以下编译报告的主要观点。

一、美国未来科学发展应该更加关注的五大问题

持续繁荣的经济实力和不断强大的国防能力,既需要源源不断的新科学思想,也需要受过高等教育的劳动力来扩展和应用这些思想。诞生于二战后的《布什报告》从根本上奠定了国家支持科学和教育发展的思想基础,支撑和推动了战后美国数十年的繁荣发展,并深刻影响了全球科技发展格局。时过境迁,面对近年来新一轮科技革命和产业变革蓬勃兴起,原有的科研环境、组织结构和科研资助方式面临五大关键问题。

一是科研资助机构和研究机构面临多样性挑战。数十年来,国家科学基金会(NSF)秉承最具挑战性和前沿性的探索理念,在各个领域进行长期研发投资;政府、各类型的基金会和私人企业,通过不断增强的良好伙伴关系,为科技新发现更快成为新产品和新服务铺平道路。这些规模和数量不断增长的资助机构和研究机构,在创造美国强大的国家科研系统的同时,也面临运行机制和方式的多样化挑战。在推动科学向无止境前沿进军的路上,科研机构应保持多样性。

二是全球科研竞争态势日益激烈。世界各国都更加注重科学研发投入,并持续加码。21世纪以来,美国在全球R&D支出中的份额从2000年的近40%下降到2017年的28%;相比之下,中国在全球R&D融资中的份额从不到5%上升到25%以上。特别是在一些高风险的先进技术方面,全球竞争异常激烈。未来75年里,中国作为美国在科技领域的主要竞争对手,正在快速崛起。麻省理工学院院长拉斐尔·赖夫认为,《布什报告》是国家科学的创新的基石,但难以充分指导目前严峻形势下全球科技竞争,美国应该高度关注世界竞争形势,不断调整科技发展战略,才能保持强大的科技统治力和竞争力。

三是科技人才需求不断扩大。未来必须更加重视STEM教育,为尽可能多的人提供高质量、可获得和负担得起的科技教育,持续增强引进和留住国外顶尖科技人才的能力,不断提升技能人才素质,为未来数字经济做好准备。

四是战略性关键科技领域的目标导向更需凸显。美国的全球技术领先地位正在受到威胁,例如在下一代电子信息革命中并没有领先,甚至在人工智能、机器学习等子领域中处于落后地位。美国需要在关键研究领域进行集中和持续的投资。报告建议在关注和支持基础研究的国家科学基金会之外建立一个国家技术委员会,专注和支持高风险关键技术研发。

五是研究转化应用的能力需要加强。科技战略竞争的关键是要支持那些可能对全球问题产生重大影响但风险太大而无法吸引资助的想法和发明。美国要在注重创新的同时,寻求新的方法来促进和加速技术的市场转化率,将科技创新成果最快推向市场。

二、美国未来维持全球科研领导力的五大关键举措

与1945年相比,如今的科研机构规模、学科知识体系都更加庞大和复杂,科研行为也更加强调开放合作——未来将有更多来自生命科学、物理科学、信息科学和工程等其他领域的知识和工具在融合科学(一种基于多学科交叉来解决重大经济社会问题的新范式)中发展。这些显著的变化,促使美国必须采取更加强有力举措来保持全球科研领导力。

(一)融合科学的问题与边界

完善多学科交叉发展的科技政策体系。多学科交叉提升了科研创新效率,也带来了许多超出纯科研范畴的新问题。随着越来越多的高水平研究需要重大项目、大型设施、跨学科团队的支持,必须尽快完善多学科融合人才培育和项目资助机制,改变沿用数十年的个体导向为主的科研管理模式,前瞻探索适应融合科学发展的科技评价机制。

重新认识科学效益的国家化特征。在科研合作更加频繁、而国际竞争日趋激烈的今天,知识伴随跨国人才的流动而具有了“国别”属性。科学作为全球性事业的本底虽未改变,但其作为国家竞争力来源的特征已发生了微妙的变化。

扩展融合科学研究和应用的边界。未来应更加关注民生科技,特别是生命健康领域的发展;注重科学政策学、科技与社会学方面的研究转化,以指导和改善科研管理与决策;开展广泛的包容性创新,解决落后地区科技应用难题;开展知识产权保护创新,尤其关注发明者利益与公众利益不一致情况下的政府角色问题。

(二)重视科学交流与传播

建立科学与公众之间的双向交流机制。传统的科学模式中,科学家几乎不需要与公众打交道,甚至也鲜与其他领域科学家交流。现在,科学家不仅要向公众传播科学,而且要了解公众需求,取得公众信任。并且随着科学涉及越来越多的跨学科合作,科学家必须与研究不同学科的人以及习惯以不同方式看待问题的学者交流。畅通多种形式的科学交流能够有效促进科学合作。

为社会和公众创造最大化参与创新的条件。随着科学技术与经济社会发展的关系更加紧密,公众不再仅仅是科研成果的受益者,而要更多地参与科学研究过程。因此,要进一步提高科学共同体的包容性,超越《布什报告》中描述的从科学到社会的线性路径,形成社会、公众与科学相互交织、互相促进的制度文化。构建有利于公众参与科学的基础条件,改变联邦政府科学机构的公众意见征询程序,激发科普机构桥接社会参与科学研究的能力。

(三)发挥民间资助科学研究的优势

补齐政府资助科学研究的短板。二战之前,民间基金会曾是美国科学研究和高等教育的主要资助者。75年来,在《布什报告》的影响下,政府投资已成为美国科学研究的支柱。在科技和经济社会的快速发展进程中,企业、民间资本和各种基金会对科技创新的兴趣也空前高涨。未来一段时期,虽然政府资助仍将是科研资助的主力军,但民间资助也不失为一种重要补充手段。

利用民间资本加速变革性技术创新。相比政府投资,民间资本具备更高的风险容忍度,可以资助高风险高回报的科学项目;同时,民间资本更具灵活性,可以在政府限定的某个学科框架之外,资助一些难以界定研究领域的跨学科项目,或存在巨大潜力的非主流、变革性研究。

(四)巩固政府和大学的合作关系

培育科研创新和技术经济的双重引擎。以科学研究价值为导向的竞争性资助遴选机制及其稳定的资助方式,是美国政府资助大学、国家实验室等研究机构取得巨大成功的关键。在完成这些特定的政府任务的同时,研究机构也应该广泛开展公私合作,发展技术转移转化业务。

谨慎应对科研间谍活动带来的挑战。约翰霍普金斯大学校长罗纳德·丹尼尔斯认为,科学的透明性与开放性是科学质量的一种模式,但绝不能天真地忽视关键领域正在发生的知识产权失窃事件。大学作为美国科研活动的主要场所,有义务与国家和有关机构合作,严格保护敏感信息不被窃取。随着其他国家的研究机构不断发展壮大,开始出现学术间谍活动。美国需要在保持科学的开放性和透明度的同时,平衡好严格保护敏感信息的责任,特别是从事国家安全相关的实验室,应严格限制知识产权流入他国。

探索政府与研究机构关系的其他问题。应研究将政府与大学合作的成功经验向企业和其他有关实体机构方面迁移的可能性,特别是政府资助基础研究向应用研究到产品和服务过渡,以丰富国家研究体系的多样性。反思政府和大学之间的伙伴关系对研究生教育的影响,逐步推动研究生教育改革。

(五)基础研究赋能技术创新和经济增长

洛克希德马丁公司前董事长兼总经理诺曼·奥古斯丁指出,当前美国国家创新系统的四大支点——知识资本、人力资本、金融资本和创新环境——存在一些问题。知识资本方面,美国只拿出GDP的0.2%用于联邦政府支持基础研究,而中国GDP的很大一部分是科学技术进步的结果。人力资本方面,美国虽然有全球最好的高等教育资源,但近年来许多州政府一直削减对公立高等教育的投资。金融资本方面,长期以来美国的研发投入总额占GDP的比例一直相对稳定,而中国研发投入已超越美国;另一方面,受行业不景气影响,不少工业研究实验室纷纷关闭,政府没有表现出足够的危机感。创新环境方面,过多的科研管理压力仍然是制约科研人员创新的障碍,许多科研人员要花费40%的时间准备项目申请书,而这些申请却只有15%有机会获得资助;更加复杂的监管压力促使越来越多的美国公司在海外建立自己的实验室,严重影响美国本土的基础研究向技术创新和产品服务的转化应用。

继续增加联邦政府科研经费投入。无论从经济回报还是创造社会就业岗位来看,科学研究都是政府最好的投资回报之一。对比近年来其他国家的研发投入占比,美国已经有所落后。继续增加资金投入,扩大资助范围,吸引更多的人才投入科学研究,是维持美国全球科技竞争力的必要手段。

继续支持基础研究,“以不变应万变”。当前世界环境发生了深刻变化,但《布什报告》的基本原则没有动摇——基础研究仍然是创新的根基所在,至关重要。与此同时,在教育中要鼓励和培育更多年轻人投入到基础科学研究中。

构建多元化的研究体系。从事科学研究事业的人员构成多元化、学科体系、项目资助以及与科研管理模式的多元化等,可以有效促进科学发展,增强科学的可理解性,维持美国的国际地位和竞争力。

重塑学术价值的光环。《布什报告》曾强调科学研究的价值是将研究产生的经济、社会和医疗效益,以契约方式赢得社会认可和公众支持。但如今,科学共同体与社会之间的距离在拉大,公众对大学等研究机构的信心有所下降。科学研究和高等教育既要塑造一个真正包容的、重视每个人贡献的学术环境,也要进一步关注科学与社会交叉问题,回应公众关切。

三、结论

美国国家科学院院长马西娅·麦克纳特在对研讨会总结时指出,“如果我们想确保科学仍然是无止境的前沿”,就必须关注以下四点。

(1)加强对学生的教育和指导。“科学需要更多令人兴奋的新项目来吸引年轻人来研究”。要保持在科技领域的顶尖地位,必须让整个社会都对科学事业感到兴奋,要让更多的研究生留在科学研究领域。

(2)加强科学与公众之间的互动。要改变传统科学模式中“科学家没有责任与公众接触”的特点,科学家们需要做更多的工作来与公众充分接触,以了解公众的想法和需求、赢得公众的信任。

(3)深入研究科研组合(research portfolio)资助方式。尽管失败的高风险项目可以带来事先没有预料到的新的理解,但政府资助项目不喜欢失败(特别是在资金有限的情况下)。竞争性方式资助人不能保证研究工作的连续性。科研组合涉及到资助项目或资助人的方式选择问题。研究经费也需要以最有效的方式使用,这需要多样化的研究组合。

(4)完善科学系统(包括高风险研究、指导和培训,以及公众参与)中的奖励(激励)制度。科学的从业者处于相互竞争之中。但科学也是一个正和游戏,而不是零和游戏。要建立科学发展所需要的更具包容性、分布性和参与性的环境。


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