美國國家科學委員會發布《2030願景報告》

來源:中國科協創新戰略研究院《創新研究報告》

第60期（總第392期）2020-09-24

編者按：2020年5月，美國國家科學委員會（National Science Board，NSB）在其官方網站正式發布了《美國國家科學委員會：2030願景》（National Science Board：Vision 2030）報告。報告指出，美國國家科學委員會的願景是，至2030年，美國繼續保持其全球領導者地位，並能夠為STEM人才提供充足的發展機會，同時為研究績效評價、道德規範和價值觀設定標準。報告為美國科學與工程企業的十年目標提供了指南，在科學與工程實踐、人才、基礎設施建設和夥伴關係4個關鍵領域提出倡議，並描繪了美國重塑科學與工程，保持全球領先地位的藍圖。本文對該報告的主要內容進行摘編。

一、當前美國面臨的嚴峻形勢

1. 美國S＆E企業全球佔比下降

當前，科學與工程（science and engineering，S&E）正逐漸走向全球化，這種動態研發（research and development，R&D）的格局具有相互依存、相互競爭的特點。儘管美國S＆E企業的絕對數量在持續增長，但數據顯示，全球S＆E企業的增長速度更快，因此美國的總體佔比在逐漸下降。數十年來，美國在全球研發投入方面一直保持領先地位，但也越來越面臨著來自世界其他快速發展國家的威脅，因此美國不得不找出其自身優勢和發展亮點，尤其應高度重視美國目前基礎研究方面的領先優勢。

2. 政府資助比例下降

自2000年以來，全球研發（Research＆Development）投資增加了兩倍，知識和技術密集型產業的活動和競爭有所增加。美國的知識和技術密集型產業佔國內生產總值的17％，產值約為2.7萬億美元。得益於政府早期在基礎研究方面的投資，研發密集型產業才能發展至今，但在2000—2017年間，政府資助基礎研究所佔比從58%下降至42%。美國S＆E所有領域的基礎研究主要在大學和學院進行，作為一個重要的創新引擎，對推動企業和相關機構對S＆E生態系統的後續研究至關重要。

3. STEM人才不足

鑑於國際競爭和科學、技術、工程和數學（Science, Technology, Engineering, and Mathematics，STEM）相關工作數量的快速增長，全球對STEM人才的需求日趨旺盛。預計到2026年，S＆E工作將增長13％，美國整體勞動力將增長7％。然而，美國K-12的數學和科學成績仍遠低於其他許多國家，女性和少數民族在S＆E中的代表性仍然不足；S＆E工作機會和人口數量的迅速增長，超過了其參與S＆E所取得的成果進展。如何提高所有美國人的STEM技能和機會成為美國當前必須審視的問題。

二、如何保持美國在S＆E領域的領先地位

1. 確保美國在S&E實踐中的領先地位

為了保持在基礎研究領域的領先地位，並增強其企業全球競爭的實力，美國必須保持在S＆E實踐中的領先地位，包括：在投資方面更具戰略性，使S＆E生態系統更加靈活；採用新的研究工具和範式；培育具有包容性和誠信的S＆E企業；接納並利用S＆E的全球化；保持美國公眾的信任。為保持全球競爭力，美國必須在人工智慧和量子信息系統等關鍵領域進行長期的研究投資，同時還要繼續資助各類基礎研究。只有在全國範圍內的所有領域進行大規模和長時間的投資，才能應對未來安全、衛生、經濟等多方面的挑戰。美國自上而下、分散的S＆E研究方法會導致知識的孤立，阻礙其從研究向產業的轉化，因此應制定相關政策和激勵措施，提高政府、學術界與行業之間的跨學科協作，促進研究發現轉化為研究創新。S＆E領導者必須採取互惠互利的方式，以確保信息在政府、大學和行業之間的互流互通。

2. 雙管齊下確保美國STEM人才數量和質量

為實現在2030年繼續保持S＆E領域的領先地位並維持全球競爭力，美國必須成為STEM領域的人才強國，因此要採取雙管齊下的戰略，一方面擴大國內人才，另一方面繼續吸引和留住全球人才。在國內STEM人才培養方面，應實現教育體系現代化，對公立小學、中學和高等教育進行再投資，支持勞動者終生的技能再培訓和提升，提高所有美國人的STEM技能。將以研究為基礎的最佳STEM教學法和實踐引入課堂，提高K-12學生在STEM領域的表現，且教師教育項目必須納入更多STEM教育，提高小學教師的教學能力和水平。在高等教育階段，美國必須採用勞動力發展路徑模式，深化教育機構和商業部門之間的夥伴關係，讓員工為未來的行業發展打下堅實基礎。在吸引海外人才方面，應建立一個清晰、一致、目標明確的籤證制度，對國內外STEM人才要一視同仁。

3. 加強和完善國內基礎設施建設

基礎設施建設對於吸引和培養STEM人才至關重要，是一個國家S＆E能力的重要體現。當前，美國的基礎設施建設應重點解決以下3個重點問題：①必須在所有S＆E學科的基礎設施上進行投資，包括數據、軟體、計算和網絡能力；②必須在服務不足的地區和機構中，戰略性地建設S＆E基礎設施和能力，以促進區域科學和創新網絡的發展；③必須與其他國家合作，以便美國研究人員可以充分參與，幫助制定議程並公平地分享研究成果。

此外，還應基於領域、部門和跨部門的規劃和執行來提供跨學科和不同規模的研究基礎設施，從而確保基礎設施投資能夠互補。同時，鑑於大型設施的成本和使用周期，必須做好充分的預算測算、戰略規劃以及機構間持續的合作計劃，並且，建設更多區域性、一體化的中型研究基礎設施（包括網絡基礎設施）以促進跨機構類型的研究，從而提高S＆E企業的多樣化，彌補地理、資源分布不均衡帶來的缺陷。此外，應優先投資那些對S＆E發展、經濟活力或國家安全具有重要影響力的設施，並提前規劃國際合作策略。

4. 建立牢固持久的政府、學術界和產業界合作夥伴關係

美國在很大程度上通過夥伴關係來維繫分散的S＆E生態系統，如教育、勞動力發展和S＆E研發等，而自下而上、由共同體驅動的解決方案將為S＆E生態系統注入創新活力。因此，美國必須通過加強各級政府、公私機構、學術界和工業界之間的夥伴關係，進一步促進研究向創新的轉化。為了增加投資的影響，新的政府-大學-產業夥伴關係應滿足以下條件：①政府對基礎研究的持續支持；②通過美國國家科學基金會的機制以及與機構、國家實驗室或產業的合作，提升基礎研究的轉化；③減少政府、大學、產業等機構之間進行合作的程序或文化障礙；④簡化法律法規，提高公私合營夥伴關係的靈活性，加強與私營部門的互動，改善對創新的支持，從而提升技術轉讓率。

建立牢固、持久的政府、學術界和產業界合作夥伴關係，首先要明確各方利益，並闡明諸如智慧財產權之類的問題。在處理另一個組織的程序或文化規範，特別是當各方有不同的主要任務或動機時，有效的夥伴關係還需一定的靈活性。當今社會，國際研究合作夥伴關係已經成為S＆E全球化時代的一個重要特徵，美國應讓全球接受開放、透明和符合S＆E研究道德規範的核心價值觀。

三、未來展望

1. 從研究中獲益

為實現2030的領先願景，美國國家科學基金會（NSF）和美國國家科學委員會（NSB）共同採取了相關措施，確保美國從所支持的研究中受益。一方面，NSF資助跨領域研究，為技術創新和轉化提供研究基礎；並制定符合國家利益、問責制和公開透明的研究政策，並在其績效審查過程中採用更廣泛的影響標準。同時，還制定了針對國家優先事項和社會挑戰的新項目，包括I-Corps、國家人工智慧研究所、融合加速器等。另一方面，NSB也採取了相應的舉措，以配合NSF更好地實現利益轉化，包括：①評估NSF的廣泛影響標準將如何更好地滿足社會需求；②與NSF領導層合作，進行組織審查，並就董事會結構、資金模型、計劃性產品等的變化提供建議；③為了促進研究發現和創新，確保NSF有效實施包括產業和政府機構在內的全機構合作戰略；④確保NSF的預算策略能夠促進科學發現，補充產業和其他機構對基礎研究的投資，並反映包括關鍵技術在內的國家研究需求；⑤召集大學、產業和政府的合作夥伴，確定與NSF資助的基礎研究建立夥伴關係與創新轉化的最佳實踐和可能障礙；⑥鼓勵政府機構、大學和產業之間進行人員、思想與專業知識的交流，推進產業-大學合作研究中心、融合加速器等項目。

2. 培養STEM人才

美國必須將教育作為各級政府的優先事項，各級政府使用可靠的、最新的數據對自己負責，確保從專業的技術課程到博士研究的高等教育都能更廉價易得。為此，NSB採取了以下措施：①支持NSF戰略，以進一步廣泛使用由NSF資助的STEM教育研究；②提倡在K-12教育中增加更多S＆E教學，重點是在早期教育中增加接觸科學的機會和時間，並提高各級STEM教育的質量；③鼓勵國會和政府確保美國歡迎全球最優秀的S＆E人才，包括制定清晰一致的籤證政策，並繼續努力留住受過美國教育的科學家和工程師；④與美國國家科學與工程統計中心（National Center for Science and Engineering Statistics，NCSES）合作，優化有關人才移民的數據；⑤倡導對NSF人才計劃的新投資，包括對高級技術教育、研究生獎學金和博士後獎學金；⑥確保NSF對提高科學研究的吸引力、公平性和包容性；通過適當的政策、資金、計劃和宣傳，確保婦女和其他少數群體在S＆E生態系統中發揮領導作用；⑦繼續與NCSES進行合作，收集、分析和交流具有STEM能力的人才數據，包括對熟練技術勞動力的關注。

3. 擴大創新的地理範圍

在全國範圍內戰略性建設S＆E基礎設施，積極培育創新集群，提高勞動者、企業家和企業的創新能力。NSB採取了以下措施：①對NSF策略進行審查，以擴大所有州的S＆E能力。通過搜集利益相關者的意見，審查NSF在研究、基礎設施和教育方面的投資，以期發現其開發能力並在全國範圍內建立S＆E樞紐網絡的機制；②提倡將可能受到NSF資助的共同體納入研究設計的考慮因素，並鼓勵公眾參與研究；③向國會和政府推介一項針對公立高等教育機構的聯邦計劃，該計劃將為各州培養具備STEM能力的人才，並鼓勵州與地方政府、教育機構和產業之間建立合作夥伴關係；④繼續倡導對公立高等教育進行州級再投資，並使用「科學與工程指標」數據來記錄撤資的影響。

4. 培育全球S&E共同體

科學與工程全球化是美國保持基礎研究領先的必要條件，尤其考慮到美國在全球知識生產中所佔份額不斷下降，而國際合作以及知識和技術密集型產業的重要性和影響力呈現不斷上升的大趨勢。鑑於此，NSB採取了以下措施：①繼續倡導開放性優勢和S＆E最高道德標準，並通過與擁有共同核心價值觀的全球夥伴的協同合作來促進其發展；②確保NSF作為合作夥伴參與國際研究合作，以應對全球挑戰和機遇，並建立、運營和維護大規模基礎設施；③加強NSF國際科學與工程辦公室(Office of International Science and Engineering，OISE)的工作能力，確保其處於有利地位，以保持對全球S＆E格局的認識，並為NSF的戰略規劃作出貢獻；④制定和擴大NSF的戰略與合作夥伴關係，發展國際合作，吸引全球人才並創造國際教育和培訓機會。

文章來源

https://nsf.gov/nsb/publications/2020/nsb202015.pdf

編譯：鞏玥、何梟，責任編輯：曹學偉

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