錢學森的技術科學思想，從知識、人才、政策上給了我們哪些科技創新的啟示？

本文節選自《中國科學院院刊》2020年第5期《重視技術科學在科技創新供給側改革中的作用》

楊中楷1 梁永霞2,3 劉則淵1

1 大連理工大學 科學學與科技管理研究所

2 中國科學院文獻情報中心

3 中國科學院大學 經濟與管理學院 圖書情報與檔案管理系

近年來，我國在鐵基超導材料、量子反常霍爾效應、多光子糾纏等領域處於世界領先地位，還在中微子振蕩、幹細胞等領域取得了一系列重要的基礎科學研究成果，並已成為全球高質量論文的主要貢獻國之一。但與之形成較大反差的是，我國重大原始創新成果依然缺乏，「卡脖子」的問題依然明顯存在。這意味著基礎研究的源頭知識供給作用沒有得到充分發揮，基礎研究對「卡脖子」領域科技創新的支撐不夠。

之所以會出現基礎研究與創新之間的「鴻溝」，一個重要的原因是對技術科學思想認識和政策重視不夠。科技政策上和科技管理中往往在「強調工程技術創新」和「加強基礎科學」之間搖擺，導致基礎科學端無法為工程技術端提供有效的知識供給，使得科技創新的效率和效果都大打折扣。

1 技術科學及其在科技創新中的作用

技術科學的基本思想

技術科學思想是錢學森在導師馮 · 卡門教授的指導下，在應用力學領域的學習和科研活動中逐漸形成的。1957 年錢學森在《科學通報》發表了《論技術科學》一文，文中指出：「要使工程技術活動克服經驗的局限，建立有科學基礎的工程理論，就需要進行自然科學和工程技術的綜合，建立一個新的知識部門：技術科學。」

技術科學以自然科學為基礎，但不是自然科學本身；它是工程技術的理論升華，但也不是工程技術本身。即，技術科學是介於自然科學與工程技術之間的一門獨立的學科，也可稱之為橋梁；它是從自然科學和工程技術的互相結合中產生出來的，是為工程技術服務的一門學問。我們需要自然科學、技術科學和工程技術 3 個知識部門同時並進，相互影響，相互提攜，決不能有一面偏廢。

錢學森的技術科學思想，超越了 20 世紀 50 年代盛行的範內瓦 · 布希的從基礎研究到應用的線性模型（包括後來發展出來的司託克斯的巴斯德象限理論），是非常超前的關於科學和技術互動關係的觀點。技術科學思想在《1956—1967 年科學技術發展遠景規劃》（簡稱「十二年科學規劃」）中得到了充分體現，並在「兩彈一星」工程中取得了巨大成功 ，中國科學院原副院長張勁夫把錢學森的技術科學思想稱為「技術科學的強國之道」。

技術科學的創新功能

劉則淵根據錢學森的技術科學思想和司託克斯的巴斯德象限模型，重新繪製了科學技術象限圖（圖 1），明確了基礎科學、技術科學、工程技術三者之間關係，以及技術科學在創新系統的功能和相互作用。

圖1 科學技術象限模型

4 個象限分別用 4 個代表人物命名：第一象限是基礎科學象 限，代表人物是玻爾，他主要從事基礎科學研究，即純科學 研究活動；第二象限是技術科學象限，代表人物是巴斯德， 他主要從兼顧基礎研究和應用研究的技術科學研究；第三象 限是工程技術象限，代表人物是愛迪生，他主要從事工程技 術開發活動；第四象限主要指了解某一特定現象的研究活動， 比如皮特森的《北美鳥類指南》；其中，技術科學（新巴斯 德象限）是第二象限，位於第一與第三象限間，其在創新系 統中除了本身的原始創新功能外，還能推進工程技術（二次 創新功能）和反哺基礎科學（潛在創新功能）

1 原始創新功能

在技術科學前沿領域，把理論導向的應用研究和應用導向的基礎研究結合起來，可在把握技術科學原理的基礎上取得前沿技術的重大突破、原創性發明，並進而實現前沿技術的原始創新。例如，雷射、巴斯德有關微生物的創新成果都屬此類。

2 二次創新功能

在引進技術的基礎上，只有搞清楚原有技術的基本原理，才能在結構與功能、設計與工藝、材料與加工等層面進行改進，最終在工程科學層次上實現二次創新。例如，日本的複印機、隨身聽等創新成果是很好的例證。

3 潛在創新功能

從工程經驗中所獲得的知識中凝練出的人工自然規律，與自然界的規律相吻合，技術科學就會體現出促進或上升為基礎科學的作用。例如，工程控制論是一門純粹的技術科學，一經運用到生物學領域，就能推動生物科學發展與技術創新。

技術科學的中介橋梁作用

從技術科學的 3 個層面的功能來看，原始創新功能無疑對當前的科技創新有著至關重要的作用。

例如，雷射就是典型的基於技術科學的原始創新案例。雷射的理論基礎在 1916 年由愛因斯坦的受激輻射假說奠定。而在 1958 年，美國物理學家湯斯和肖洛發表了論文《受激輻射的光放大》（Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation），提出了受激輻射的實現原理，製作了雷射模型機，並申請了專利。而真正製作出實用雷射器的是美國休斯公司的梅曼，他研製了人類歷史上第一個紅寶石雷射器。

愛因斯坦、湯斯和肖洛、梅曼的工作各有不同，對應了基礎科學、技術科學、工程技術 3 個範疇。湯斯和肖洛的工作將愛因斯坦的基礎理論轉化為了工程技術領域可以直接使用的技術原理，具有重要的橋梁和中介作用。

依據此案例可知，在以基礎科學為源頭的創新鏈條中，技術科學作為橋梁和中介，使得基礎研究成果（基礎科學）能夠最終轉化為原始創新成果（工程技術），科技創新的全鏈條由此得以貫通（圖 2）。

圖 2 基礎科學—技術科學—工程技術 3 階段創新鏈條

2 技術科學思想缺位對科技創新的影響

由於各種原因，我國科學界、政府和民眾對技術科學的性質、作用沒有充分的認識：對於什麼是技術科學，以及有關發展技術科學的政策、技術科學的組織與管理有什麼特殊性，認識上都很模糊，而這種缺位直接影響了國家創新體系建設和科技政策制定，對科技創新產生了負面的影響。

基礎研究的作用難以有效發揮

自我國實施創新驅動發展戰略以來，「科技創新」在創新型國家建設中就居於非常重要的地位[8]。「科技創新」這一提法，將以往主要面向工程實踐的創新活動，向前延伸至基礎科學階段。基礎研究端提供科學發現和科學理論等知識形態，為工程技術端提供知識供給以促進創新成果的出現。

但如果認為只要做好基礎科學研究，創新成果就會水到渠成、自然而然出現，這既不符合技術科學思想的原理，也與實踐經驗不符。

歷史上，蘇聯是基礎研究實力極為雄厚的國家，但由於科學研究與市場需求相對脫節，導致基礎研究無法給予市場需要的技術創新提供足夠的支持，從而導致其科技創新能力不斷衰退。而其多年的競爭對手美國，不但重視基礎科學研究的創新源頭作用，同時也注重將基礎科學研究成果與需求端相結合，科研機構為企業或者和企業一起研發了大量的原理性技術和顛覆性技術的雛形，使得重大原始創新成果頻頻出現。例如，雷射、原子能、半導體、集成電路、青黴素、鏈黴素、聚合酶鏈式反應（PCR）、巨磁電阻等成果都屬於基於技術科學的重大發明創造和創新。

學術研究的導向產生偏差

很長一段時間，我國學術界的評價主要以發表論文為標準。這使得學術工作者對於科學研究的認識產生偏差，把大量的精力用在發論文，而不是主動追求將基礎科學成果推向市場端，從而導致前沿技術科學成果相對較少，最終導致重大原始創新成果缺乏。這也是為什麼我國論文量已經位居世界第二，但科技創新能力還無法進入國際第一集團。

為解決這一問題，科學技術部、國家發展和改革委員會、教育部、中國科學院、國家自然科學基金委員會聯合制定了《加強「從 0 到 1」基礎研究工作方案》，希望通過加強基礎研究大幅度提升創新能力。該方案基本符合技術科學的思想邏輯，明確了解決從基礎研究到原始創新的中間環節問題也是學術研究，甚至是更重要的學術研究。

「從 0 到 1」的基礎研究，不但可以產出論文，還可以產出發明專利、樣機、模型等原理性成果。略顯不足的是，由於沒有技術科學思想的指導，方案對概念界定及操作手段的邏輯性方面存在模糊的地方。比如，「從 0 到 1」基礎研究的內涵、外延是什麼；如何將「從 0 到 1」基礎研究成果轉化為市場需求；以及在人才培養過程中如何發力等。

「卡脖子」問題難以有效解決

近年來，我國工程科技能力已位於世界前列，在道路橋梁、海上鑽井平臺、大型船舶、高鐵等工程領域具有了非常強的國際競爭力；同時，在工程機械領域，如盾構機、壓路機、起重機等工程裝備製造和生產上也湧現出一批重點技術和產品。但不能迴避的是，在核心零部件、高端材料等領域「卡脖子」問題依然存在。

之所以存在「卡脖子」問題，一個重要的原因是我們的工藝和產品的原始創新能力依然不強，更多的創新集中於改進和集成創新。要突破「卡脖子」問題，重點在於通過新型聯合攻關機制，解決發動機、集成電路、高端元器件、先進材料等領域的基礎科學、技術科學問題，實現原理性重大突破。尤其是要重視對技術科學成果的保護和應用，畢竟歷史上有吳仲華的「葉輪機械三元流動理論」等教訓。要清楚地意識到，在科技創新的大背景下，僅僅依靠工程技術的改進已經不能完全適應市場和國家發展的需求，應追求基於新的技術原理的重大技術突破以推動國際競爭力的提升。

3 基於技術科學的科技創新供給側改革的思路框架

基於前文分析可以看到，技術科學在科技創新鏈條中居於重要的地位，能夠為企業和市場等需求側提供更為直接和有效的知識供給。因此，針對科技創新供給不足的問題，要將技術科學作為供給側著眼點，提出科技創新的供給側改革新思路（圖 3）。該思路以技術科學為核心，圍繞知識、人才、政策 3 個維度梯次展開，故可將改革思路凝練為知識供給、人才供給和政策供給 3 個層面。

圖3 基於技術科學的科技創新供給側改革思路

知識供給改革——構建基於技術科學的科技創新知識供應鏈

無論是建設國家創新體系，還是創新驅動發展戰略，核心都是構建和形成創新供應鏈，推動企業的技術創新。在「基礎科學研究作為科技創新源頭」觀點的基礎上，應充分發揮技術科學在發現-創新體系中的中介橋梁作用，構建包含縱向科技創新活動、縱貫「基礎科學—技術科學—技術創新」的知識供應鏈，為技術創新環節提供高質量、合需求的知識供給。

知識供應鏈包含 2 條知識活動路徑：

1.從純基礎科學出發，將科學原理和科學發現轉化為新的技術原理，製作出樣機、模型或者提出原創性發明方案，最後轉化為企業所需要的產品創新或者工藝創新。

2.從企業和市場的需求出發，開展以應用為導向的基礎研究，改變原有的從基礎研究端發起的創新路徑，面向企業和市場的需求開展知識創新。

第 2 條知識供應鏈的主要特點是增加了應用導向的基礎研究的知識供給鏈條，補充了原有的線性模型的不足。同時，改變了以往直接將基礎科學研究作為科技創新供給側的理念，將技術科學納入到供給側並作為重要的知識供給來源。這使得知識供給距離更短、與企業和市場的需求更加接近，能夠實現知識供應鏈到產業供應鏈的快速、有效對接，最終為市場提供更符合消費者需求和經濟社會發展需要的產品和服務。

人才供給改革——打造以技術科學家為中心的協同創新機制

早在 20 世紀 50 年代，錢學森就在中國科學技術大學開始了「技術科學家」的培養探索。技術科學家能夠實現工程技術和自然科學理論的轉譯，不僅要掌握數學建模方法，更重要的是能從工程技術中提煉出需求（並運用自然科學研究成果和工程實踐經驗進行理論研究）。

為配合知識創新供應鏈的運行，應構建以技術科學家培養和使用為中心的科技創新行為主體協同機制。要以技術科學家的培養和使用為抓手，帶動純科學家和發明家乃至企業家協同合作，為科技創新知識供給鏈的運行提供智力支持，實現科技創新主體行為與知識活動的統一，同時實現科技創新智力支持和知識支持的統一。

要推動科學家、發明家、企業家等行為主體的協同創新，發現和鼓勵「科學家-發明家-企業家」風格集於一身的科技轉化型領軍人才、戰略科學家帥才的出現。目前，國際上流行的技術科學發展模式就是將技術科學推向企業，由企業支持技術科學的研究。美國著名的貝爾實驗室，就是最典型的例子。我國許多企業也在進行這些方面的嘗試，如：積極建立自己的創新研究院，招攬高層次人才，給予優厚待遇甚至股權，科學家-工程師-企業家的協同模式初具雛形——阿里巴巴達摩院就是一個典型的代表。然而，這些自發的努力還不夠，還需國家從戰略角度出發，積極布局各個產業部門，建立行業技術科學研發中心，明確地擔負起支持技術科學發展的責任。

政策供給改革——制定面向技術科學的科技創新政策

我國目前設立的 4 類基礎研究類重點專項中，重大科學研究類專項、依託大科學裝置研究類專項主要針對純基礎研究，重大科學前沿與學科交叉類專項、面向未來經濟社會發展的重點基礎研究類專項則更多地考慮到了應用基礎研究乃至產業化環節，而對技術科學的理解和重視程度尚顯不足。在引入技術科學思想後，應該考慮知識供應鏈和行為主體對創新系統的迫切要求，對現有的資助政策、管理體制進行調整。

建議進一步明確和加大對技術科學的重視及支持力度，從宏觀、中觀、微觀全方位、全角度考慮技術科學的地位和作用的發揮。建議在國家有關文件中重新確立技術科學之於建設科技強國的重要地位，以及在國家科學技術發展、提升自主創新能力中的戰略地位；建議成立獨立的管理部門，實施獨立的戰略規劃，配備獨立的資金投入；建立獨立的人才培養與分配製度，從而全面、恰當地覆蓋應該得到國家支持的技術科學重要領域。要從政府層面為科技創新的供給側改革提供政策指引和管理服務，確保以技術科學為中心的科技創新知識供應鏈的暢通，以及創新主體行為的積極性、規範性、協同性。

4 結語

習近平總書記指出，「基礎研究是整個科學體系的源頭。要瞄準世界科技前沿，實現前瞻性基礎研究、引領性原創成果重大突破，疏通應用基礎研究和產業化連接的快車道，促進創新鏈和產業鏈精準對接」。因此，我們必須要在充分認識當今科技發展大勢的基礎上，發揮基礎研究的源頭作用和技術科學的橋梁中介作用，打破創新的「籬笆牆」，連通創新的「孤島」，形成全鏈條一體化的創新格局，推動科技創新的全鏈條貫通，真正把創新驅動發展戰略落到實處。

最後需要說明的是，本文基於錢學森的技術科學思想，從知識、人才、政策 3 方面提出了技術科學思想對科技創新供給側改革實施的思路，但囿於科技創新供給側改革牽動方方面面，其思路框架、運行機制、實施細節等還需要深入研究與探討。希望通過本文研究引起各界對技術科學思想及其在科技創新中作用的關注與重視，重新認識我國在「兩彈一星」的跨越式創新實踐中已見成效的錢學森技術科學思想，以應對正在興起的、智能製造和生物工程主導的第四次工業革命的挑戰。

楊中楷 大連理工大學人文與社會科學學部教授、博士生導師。2007 年畢業於大連理工大學科學學與科技管理專業，獲管理學博士學位。主要研究方向為科技政策與智慧財產權。累計主持國家級基金項目等 8 項課題，曾參與中國科學院學部諮詢項目「關於重視技術科學對建設創新型國家的作用的建議」的研究工作。在《科學學研究》《科研管理》《圖書情報工作》《中國科學院院刊》等期刊累計發表論文 90 餘篇。

梁永霞《中國科技期刊研究》編輯部主任、副研究館員、副編審。2009 年畢業於大連理工大學科學學與科技管理專業，獲管理學博士學位；清華大學科學與社會研究所博士後。主要研究方向：科學計量學、引文分析、科學知識圖譜、期刊評價與管理等。出版專著 2 部，參編書籍 4 部；主持與參與 6 項國家級科研項目。在《科學學研究》《圖書情報工作》《中國科技期刊研究》等期刊發表論文 30 餘篇。

文章源自：楊中楷,梁永霞,劉則淵.重視技術科學在科技創新供給側改革中的作用.中國科學院院刊,2020,35(5):629-636.