支持基礎研究 促進全鏈條顛覆性技術創新

編者按

近年來，我國在科技領域取得了巨大的進步，並且在多個領域創造了各種世界紀錄，但是客觀地講，從科學思想到技術變革，我國自己創造性明顯的技術還不多，尤其是存在關鍵技術的「卡脖子」問題。

中國科學院孫昌璞院士團隊在中國工程院院刊《中國工程科學》中撰文指出，要從根本上解決「卡脖子」問題，必須花功夫、費力氣回歸基礎研究。文章認為，基礎研究分四大類型，即面向重大科學目標的基礎研究、國家需求牽引的基礎研究、以人才為本的自由探索型基礎研究和以實際應用為目標的基礎研究。從事各類基礎研究的不同機構要定位明確，國家對不同類型的基礎研究要實施差異化穩定支持，形成我國關鍵技術的全方位綜合實力，進而帶動顛覆性技術創新實現突破。

一、前言

改革開放帶來了過去40年我國經濟、社會和科技方面的巨大進步，但隨著中國從大國到強國的奮力崛起，美國必將全面遏制中國發展。因此，僅僅在點上掙脫「卡脖子」問題不足以完成國家從「站起來」「富起來」到「強起來」的偉大使命。

在各個關鍵點上實現突破是我國科技發展所必須的。我國科學研究在單一技術指標上實現世界領先已有不少事例，比如中國科學技術大學在量子信息方面的研究創造了不少世界紀錄，最近潘建偉院士領導的小組實現了18個光量子比特糾纏的世界最高記錄。然而，作為以實現實用顛覆性技術為目標的量子信息研究，更需要綜合性全鏈條地從基礎研究到精密測量技術多方面的原始創新。毋庸諱言，我國雖然在各個領域創造了各種世界紀錄，但從科學思想到技術變革，我國自己創造性明顯的技術並不多。因此，要從根本上解決「卡脖子」問題，必須花功夫、費力氣回歸基礎研究。需要指出的是，不同類型的基礎研究會在不同的時間尺度上引發技術的突破。

二、基礎研究內涵

基礎研究主要的任務是探索自然規律，發現新的效應，它們大多不會直接給出顛覆性的實用技術創新。基礎研究通常以興趣為導向，但也必須兼顧需求導向。

基礎研究有廣義和狹義之分。廣義的基礎研究泛指所有能夠引發科學思想創新、促使技術突破的科學實踐活動，而狹義的基礎研究是指那些不直接以應用為目的的純科學探索活動。後者不能、也不要求在短期內解決「卡脖子」問題。純基礎研究主要是與物理、數學等基礎學科相聯繫，是「基礎的基礎」。不同類型的基礎研究實現科學目標和導致技術創新的時間尺度不一樣，因此，在我國國力有限、面臨緊迫需求的情況下，支持的方式和力度也要有所差異。為了有效地推動我國科學技術源頭創新，有必要區分四大類基礎研究，即面向重大科學目標的基礎研究、國家需求牽引的基礎研究、以人才為本的自由探索型基礎研究和以實際應用為目標的基礎研究。對不同類型基礎研究應實施差異化的穩定支持，否則對顛覆性技術進步將會事倍功半。從事各類基礎研究的不同機構要定位明確，不僅要面向科學前沿，而且要有需求牽引的攻堅克難，在應用導向基礎研究過程中，不能「軟柿子」大家捏、「硬骨頭」躲著走，否則就無法形成我國關鍵技術的全方位綜合實力。

三、分類支持基礎研究，促進全鏈條顛覆性技術創新

以下針對不同類型的基礎研究分別探討穩定支持方式。

（一）面向重大科學目標的基礎研究

此類基礎研究以大科學工程和大科學裝置為代表，耗資巨大。作為發展中國家，中國必須有所為、有所不為、量力而行、重點布局，對沒有明確科學目標的項目政府要斷然拒絕。重大科學目標來自持久堅持原創的科學理論，例如歐洲核子研究中心的大型強子對撞機（LHC）發現了Higgs粒子，起源於50多年前規範理論導致的基本粒子標準模型，這個模型預言了Higgs粒子的能量標度；雷射幹涉引力波天文臺（LIGO）觀測到引力波，源自一個世紀前愛因斯坦廣義相對論時空理論的明確預言。當然，有的重大科學工程，如雷射慣約核聚變（ICF），實現最後目標是困難的，但其中間過程意義重大，如ICF中的核爆物理模擬過程。

沒有科學目標就闖入了科學工程的無人區，在我國國力有限的情況下，不宜盲目投入。支持此類基礎研究，要建設和運行並重，以往「重建設、輕運行」的支持方式必須改變：運行部分要加強支持，以充分實現大科學的國家目標。此類研究科學目標一旦明確，可以周期較長，實施過程中切不可只是在單一指標上追求「世界紀錄」。

（二）國家需求牽引的基礎研究

此類基礎研究以我國未來的國家實驗室為代表，必須要有國家層面的頂層設計。此類研究，需求場景清晰，有明確國家任務使命，中國工程物理研究院和美國的一些國家實驗室屬於此類。對此，雖然要面向國家使命，但不可以「生產」方式要求和管理相關的基礎研究。要立足長期目標驅動的原始創新，通過軍民融合補充短板，資助模式可以借鑑美國國防高級研究計劃局（DARPA）。對於解決國防和國家安全問題，基礎研究要發揮關鍵技術方向性判定作用，避免技術誤判和西方國家的「戰略忽悠」。此類研究的科學任務必須凝聚，不可發散，具體科研工作不能碎片化，切不可以一個「名詞創新」來包羅萬象（如目前很多以「量子調控、量子模擬、量子計算」名義統包整個學科領域的方式是不可取的，要有明確的科學含義界定）。

對基礎研究驅動核心關鍵技術的發展政府要有耐心，要革新當前的評價機制，要以分級解決問題為導向，而不只是文章驅動。此類基礎研究必須是以國家需求為牽引，以關鍵科學技術為導向，以實用裝備研發為實現目標。

（三）以人才為本的自由探索型基礎研究

此類基礎研究主要以國家自然科學基金委員會和高校支持的基礎研究為代表。它以學科建設和人才儲備為目標，創造環境和氛圍，孕育重大科學突破，需要長期的穩定支持。因此，必須改變當前只基於「數量」的評價模式，否則會影響青年人才凝心聚力、在重大的科學問題上攻堅克難。要創造人才健康成長、不唯名利是圖的環境，克服近年來人才無序流動帶來的巨大損失。目前，要避免人才評價行政化問題，國家、地方和部門不能只追求人才工作「GDP」，而無法實現人才「質」的供給。吸引人才不能只是「政績工程」，要以解決重大科學問題為導向。此外，領軍人才「帽子」要有，但不可太多，要減少層級及其附帶利益，希望國家各類人才項目統一口徑，大幅度壓縮各類人才項目的「帽子」工程，形成舉國人才統籌的新局面。否則，年輕一代會在追求一頂又一頂「帽子」的過程中追趕潮流、喪失原創。應當記住，真正的英才是幹出來而不是評出來的，一定要創造「苦幹」加「巧幹」的人才奮鬥環境。當然，其中純基礎的研究成果要落實到原創的科學論文上，可以有「論文論」，但不能唯「論文論」，人才培育過程中可以有「帽子」，但不能唯「帽子論」，這樣才有一個客觀的合情合理的評價標準，激勵原始的科學創新。

（四）以實際應用為目標的基礎研究

此類基礎研究的目標是為了現實應用，能夠在較短的時間尺度上解決「卡脖子」問題。因此，要有市場目標牽引的評價機制，企業投入理應為支持應用導向型基礎研究的主體，要有政策機制解決我國目前企業投入佔比嚴重不足的機制問題。

以我國半導體研究為例，過去幾十年我國有大量的投入，但缺乏系統性和連續性，沒有形成晶片創新技術的基礎鏈條。國家支持的以實際應用為目標的基礎研究要收攏到幾個必不可少的方向上去，以期在短時間內取得成效。國家的資金支持要逐步退出以市場需求為目的的基礎研究，要通過政策上的鼓勵甚至通過資金量的約束讓企業自由選擇支持基礎研究項目。對於具體項目的支持，要充分注意技術成熟度，要以科學方法進行技術方向和可實現性的判斷。必須清楚地認識到，市場導向不等於通過貸款融資等手段過早地把研究上沒有結論、明知還不成熟的東西推向市場應用。特別是在國防和國家安全領域的應用，這個問題尤為重要。此外，媒體宣傳要注意把握分寸，避免誤導民眾走向「技術民粹主義」和「彎道超車」的空想，否則會影響國家戰略技術布局，影響國家安全。

四、結語

以上通過對基礎研究分類，簡單地闡述了國家支持基礎研究方式的差異性，但需要指出的是，四類基礎研究導致的顛覆性技術創新是有所關聯的，如歐洲核子研究中心大科學工程需求催生了全球資訊網。因此，在決定支持各類基礎研究時，要有寬容度，要體會科研副產品在形成顛覆性技術過程中的意外效應。

註：本文內容呈現形式略有調整，若需可查看原文。

作者介紹

孫昌璞，理論物理學家，中國科學院院士，發展中國家科學院院士。

主要從事量子物理、數學物理和量子信息理論的研究。提出了q變形玻色子概念，由此構造楊-Baxter方程新型解，給出其微觀解釋，並應用到量子信息存儲。建立了退相干的因子化模型，發現了量子臨界環境的動力學敏感性及其對誘導退相干的增強效應。研究了納米機械冷卻和基於超導量子電路的量子信息處理，提出了固體系統實現量子態傳輸的理論方案。建立了量子絕熱過程的非絕熱修正理論，指出了誘導規範場可觀測效應和它分離手徵分子的方案。

來源：中國工程院院刊