美日两国基础研究发展经验及对我国的启示

刘启强

(广东省科学技术情报研究所,广东广州 510033)

0 引言

基础研究决定了一个国家创新体系的深度和厚度,以及该国科技创新力和竞争力的强弱。纵观世界历史,主要发达国家都是依靠基础研究的突破带来产业上的变革而成为世界强国的。当前,我国正处于建设创新型国家的关键阶段,在许多关键核心技术领域遇到的“卡脖子”问题,究其根源是基础理论研究薄弱,致使应用研究和技术开发缺少最根本的理论依托。在全球科技竞争中,核心技术的源头创新主导着科技发展命脉,一旦缺乏就会有被“卡脖子”的危险。对此,习近平总书记强调,基础研究是整个科学体系的源头,是所有技术问题的总机关。只有重视基础研究,才能永远保持自主创新能力。作为科技创新之源,基础研究关乎我国源头创新能力和国际科技竞争力的提升,决定着世界科技强国建设进程,对促进实现“两个一百年”奋斗目标也有着重要的基础性作用。因此,我们要进一步提高对基础研究重要性的认识,学习借鉴国外科技创新强国的经验做法,夯实基础研究的根基。本文拟对美国和日本如何实施基础研究进行梳理分析,归纳其中可资借鉴的经验,为我国基础研究开展提供参考。

1 美国经验

1.1 长期稳定高比例投入确保全球领先

美国在世界科技强国中的领先地位至今无人能及,这一优势得益于其在基础研究上长期以来的大量投入和对基础研究人才的重视与培养。1945年,范内瓦·布什的报告《科学:无尽的前沿》强调了政府在基础研究,特别是长久持续性研究方面的作用。在该报告的推动下,美国先后成立了著名的海军研究办公室、空军科学研究办公室、陆军研究办公室以及国家科学基金会等主要基础研究资助机构,为美国的基础研究注入了源源不断的动力。1970-2000年,美国基础研究、应用研究和试验发展经费占R&D经费比例为15∶22∶64;进入21世纪后,这一比例逐渐调整为17∶20∶63[1],基础研究经费所占比例上升。这样稳中有升的投入比例让美国在基础研究领域收获颇丰。以世界科学和科研领域最高奖项的诺贝尔奖为例,美国目前已有377人获奖,获奖人数居全球第一,年均获奖者超过2位[2]。由于科技上的遥遥领先,美国的国力和科技竞争力至今无人撼动。

1.2 以立法形式加强基础研究经费的投入

2019年,美国联邦政府财年研发预算支出总额达1544亿美元,创下历史新高,其中,基础研究经费增幅近5%,美国国家科学基金会、国立卫生研究院、能源部科学办公室等五大基础研究资助机构的基础研究经费均至少增加2.9%[3]。2021年3月,美国联邦政府、立法部门和行政部门一致认同应显著增加科研的投资,拟将R&D经费投入重新提高到20世纪60年代“阿波罗登月”计划时期的最高水平。2021年5月,美国国会通过了《无尽前沿法案》,提出未来5年向国家科学基金会额外拨付1000亿美元用于资助若干大学技术中心在人工智能、先进通信技术、先进能源、量子计算和信息系统等10个关键领域的基础研究,以及将会采取新的措施确保美国到本世纪中叶继续保持世界头号科技强国的位置。以上举措表明美国正在沿用早期科技政策的基本思路,重新以政府力量和出台法案来加强科研和关键领域的基础研究,促成核心领域的重大创新与技术突破,这也预示着美国基础研究将进入一个新的发展高潮。

1.3 基础研究聚焦科技革命必争领域

量子科技是新一轮科技革命和产业变革的必争领域之一。当前,世界科技创新强国纷纷加大研发投入,将量子作为科技发展的重要方向,并制定量子科技战略规划,以抢占未来技术制高点。2018年年底,美国出台《国家量子计划法案》(National Quantum Initiative Act),提出最新的量子信息科学战略“国家量子计划”(NQI),计划连续10年投资该领域的基础科学和人才培养,全方位加速量子科技的研发与应用,以确保美国在量子科技领域的领先地位。为了保障“国家量子计划”的顺利实施,美国设立了国家量子协调办公室和专门委员会。同时,为了形成各部门间相互配合、协同研发的“一盘棋”态势,《国家量子计划法案》中详细规定了“国家量子计划”的总体框架,并授权美国国家标准与技术研究院、国家科学基金会及能源部加强量子信息科学研发计划、研究中心和联盟的建设,要求加强协调管理,以及倡议美国民用、国防和情报部门在量子信息科学研发工作上协调一致。

2 日本经验

2.1 建设世界顶级水平的基础研究基地

日本政府历来高度重视基础研究。数据显示,早在1986年,日本的基础研究经费就已经突破10000亿日元;1996年,日本在基础研究上的经费投入突破20000亿日元;到2016年,日本基础研究经费增至约26000亿日元[4]。虽然日本近些年在基础研究投入上出现增速放缓,呈持平甚至下滑的趋势,但其通过实施一些专项计划对国内高水平的基础研究机构进行大力资助,取得了显著成效。如2007年日本政府实施“世界顶级研究基地形成促进计划”(WPI),通过资助日本大学和科研机构中有望达到世界最先进水平的研究基地从事世界顶级水平的科学研究,尤其是前沿基础研究,以提升原始创新能力,并对选定的研究基地稳定支持10年～15年,每年资助5亿～20亿日元。WPI实施以来,包括东北大学原子分子材料科学高等研究机构、东京大学科维理宇宙物理学与数学研究所、大阪大学免疫学先进研究中心等10多个研究基地获得资助,涉及的领域涵盖宇宙、地球、智力起源和生命科学、材料与能源、信息科学等当代科学前沿的诸多领域。通过WPI的实施,日本打造了若干个聚集全球精英的顶级研究基地,培养了大批优秀的基础科学研究人员,促进了一系列跨学科研究领域的发展,涌现出一批世界一流的基础研究成果,在强力提升日本基础研究能力的同时,也大大提高了日本大学和研究机构的国际地位。

2.2 实施“以人为中心”的项目资助方式

在基础研究项目资助上,日本鼓励研究人员把时间多花在自己喜欢的研究方向上,根据自己的兴趣申请项目,开展基于内在动机的课题研究。如日本顶尖科研机构之一的理化学研究所,就鼓励研究人员不要跟风去做大家都在做的事情,而要做别人不做的、较冷门的研究,并长期坚持、扎扎实实地走下去,达到他人难以企及的高度,这样才能逐渐获得他国研究人员的关注和认可,才有可能获得世界级的奖项。2020年1月,日本专门推出了“强化研究能力和支持青年研究人员综合措施计划”,设立最长为10年期的创发性研究支持项目,每年资助700～1000人,并为每人提供1500万～3000万日元(折合人民币约100万～200万元)的研究经费,吸引青年研究人员投身到科学研究事业中来[5]。

2.3 支持企业在基础研究中发挥重要作用

经过长期的发展,日本已形成政府、企业、大学、非营利团体共同支持基础研究的多元投入格局。在这个投入体系中,企业是相对独立的投入主体。一般来讲,企业对开发研究具有强烈动机,也愿意增强产品科技含量和国际竞争力,但基础研究不是其关注的重点。但对日本企业而言,尤其是日立、本田、东芝、松下等国际知名企业,都是从创立之日起就对研发创新保持着高度热情,始终在不断提高研发投入强度。有研究表明,日本企业的研发经费主要用于基础研究、应用研究和开发研究3个方向,其中,用于未来10年～30年技术创新的基础研究经费约占企业研发经费总额的7%,用于未来5年～10年技术创新的应用研究经费占18%,用于开发研究的占75%[6]。虽然日本企业在基础研究方面的投入仍少于政府,但在一些重大基础科学研究中都能看到企业的身影,企业的积极参与也为其在产业尖端技术上的突破奠定了坚实基础。在支持企业开展基础研究上,日本政府除了给予财政支持外,还会通过科技税收减免等措施对企业的研究开发进行间接投入。此外,非营利团体也会积极支持企业开展基础研究,如2019年日本企业基金会稻盛财团就制定出台了一项科研资助制度,为从事自然科学基础研究人员提供每年1000万日元经费,资助时间长达10年,以支持研究人员专心开展研究[7]。

3 对我国的启示

3.1 稳定资助让研究者愿意投身基础研究

美日两国都对基础研究高度重视。在基础研究经费投入上,两国都保持了长时期的高水平投入。由于基础研究探索的是未知领域,具有风险大、成功率低、周期长等特点,短时期内很难产出成果,一些天马行空的自由探索更是会颗粒无收,因此,长期稳定且具有较高水平的经费支持是基础研究顺利开展的关键因素,有利于鼓励有才能的博硕士毕业生投身科学研究事业,也有利于吸引有经验、有创意的研究人员终生从事基础研究工作,还有利于吸引和留住海外的优秀科研人才为本国的基础研究贡献力量。

3.2 建世界顶级的基础研究机构引领创新

为了保持国际科技领先地位,美日两国在基础研究的具体实施上也是统筹部署、精心安排。在确定优先支持领域和方向后,政府不但出台战略规划确定具体的前沿领域研究目标,还通过法案制定详细的总体框架,授权专门机构对战略性、基础性、前瞻性领域进行布局研究,并要求各相关部门通力协作、积极配合。如当前聚焦的量子信息这类重大科学前沿领域,两国都是不惜重金长周期支持,以期在深层科学研究上取得重大突破。除此之外,美日两国也通过一些专项计划对国内大学、科研机构中的高水平基础研究机构进行专门支持,如通过建设世界顶级水平的基础研究基地,吸引全球的青年才俊和学术大牛集聚此地共同开展研究,从而保持国家持续的创新引领和竞争优势,抢占未来科技制高点。

3.3 要尊重研究者的兴趣并给予充分自由

美日等主要科技创新国家目前正在改变以项目为主的基础研究资助方式,尝试建立以研究人员为中心的支持体系。这一变化的根源是基于基础研究的根本属性。不同于一般科研项目,基础研究是对未知领域的探索,除了经费资助外,更重要的是要选对合适的项目研究者,并充分尊重他们的兴趣和想法,给予充分的自由和包容,让他们能够潜心科研。2018年诺贝尔生理学或医学奖得主、日本科学家本庶佑教授曾强调,应该给予科研人员充分的自由,不要追求课题的短期成果,因为他本人的获奖成果就是在做其他基础科研中偶然发现的。当前,美日两国的基础研究资助计划以人才成长为主线进行部署,其目的就是在帮助研究者,尤其是青年人才独立开始科研职业生涯、组建科研团队直至成为学科带头人,通过基础研究项目的实施,构建完整的青年科研人才培养和职业发展体系,为国家的基础研究培养顶尖人才。

4 对策建议

4.1 理性看待与加强基础研究投入数量和强度

2019年,我国基础研究经费投入达1335.6亿元,占R&D经费比重(6.0%)首次突破6%[8]。2020年,受新冠肺炎疫情影响,我国基础研究经费增长放缓,但投入强度仍达到6.01%,连续两年保持在6%以上。虽然投入强度与美日两国还相差甚远,但我国的研发投入总量已居全球第2位[9]。当前,我国正在制定《基础研究十年行动方案(2021-2030)》,对未来10年基础研究的发展作出系统部署和安排。在顶层设计中,提高我国基础研究经费占R&D经费的比例是重中之重,高强度的基础研究投入将是我国大幅提升原始创新能力的强力保障。但在提高投入数量和强度的同时,要理性看待这一指标,要结合国家经济发展实际合理有序地逐步提高,不能盲目追求一个可观的增长数字、为了投入而投入,而是要在现有投入下注重优化结构,集中资源和力量,突破基础研究的重要领域和关键环节。

4.2 重点培育引领基础研究的战略科技力量

我国在加强基础研究上,首先要进一步优化学科布局和研发布局,加大力度支持新兴学科、冷门学科和薄弱学科的发展,并推动学科交叉融合和跨学科研究。在重点学科方面,要持续加强前瞻性重大科学问题的研发部署,如量子信息、量子计算、脑科学等。针对当前困扰我国的“卡脖子”问题,要认真梳理关键核心技术清单,对其中的重大科学问题加强研究。其次,要在前沿领域布局建设一批基础学科研究中心,通过建设国家应用数学中心等基础研究平台,对数学、物理学等学科进行重点研究。三是围绕国家长远发展的重大创新领域,组建若干具有顶尖水平的国家实验室,围绕原始创新和关键核心技术突破,建设一批国家重点实验室,使国家实验室和国家重点实验室形成基础研究的梯次布局,构建起体系化的战略科技力量。四是通过实施基础研究专项计划培育出世界顶级水平的基础研究机构,使其成为引领基础研究的战略科技力量。

4.3 项目资助上可采取“双轮”驱动方式

随着我国对基础研究越来越重视,对基础研究的经费投入也逐年增加,公平高效、“以人为中心”的项目资助方式和遴选机制是基础研究得以深入开展和取得成效的重要保障。在项目资助上,我们一方面要聚焦国家重大战略问题、重要关键学科领域问题进行研究,对目标导向的战略性国家科技力量重点资助;另一方面,也要对探索性研究进行资助,通过设置一些自由探索类项目,采取同行评议对项目候选人的既有成果进行评价,遴选出真正有才能的研究者进行资助。更重要的是,要积极鼓励研究者从自身兴趣出发,从真正的科学问题入手,提出新理论,探索新路径。基础研究不是任何人都可以做的,因此我们不能盲目地进行“多快好”发展,而要选对合适的研究人员对其感兴趣的领域开展研究,从而使得基础研究走上高质量发展之路。

4.4 加强企业在基础研究中的角色和地位

目前,我国基础研究经费的90%靠政府投入,企业对基础研究的投入较低[10],承担的基础研究活动规模也偏小。因此,在政府不断加大基础研究经费投入时,也要积极鼓励和支持企业,特别是一些处于行业技术前沿或闯入“无人区”的企业,重视并深入开展基础研究以支撑其原始创新。建议通过搭建企业国家重点实验室等科研平台,梳理行业未来可能的发展方向,规划细分研究领域,联合高校院所的研发力量,共同对行业中的基础问题开展研究。此外,还可以采取政府引导、税收杠杆等方式,落实研发费用加计扣除等政策,激励企业加大基础研究投入,以及探索共建高校院所、新型研发机构、社会组织联合资助研究等举措,让企业在支撑行业发展的基础科学研究中发挥出重要作用。