美國(guó)納米科技行動(dòng)計(jì)劃的投資動(dòng)態(tài)對(duì)我國(guó)的若干啟示

李萍 張靜 李小麗

1 概述

2000年1月21日，時(shí)任美國(guó)總統(tǒng)克林頓宣布啟動(dòng)國(guó)家納米技術(shù)計(jì)劃（National Nanotechnology Initiative，NNI），這是全球最早啟動(dòng)的政府發(fā)展納米科技的戰(zhàn)略計(jì)劃，掀起了納米科技發(fā)展的熱潮。2003年，美國(guó)通過《21世紀(jì)納米技術(shù)研究與發(fā)展法》（以下簡(jiǎn)稱“《法案》”），以法律的形式確定了美國(guó)對(duì)納米技術(shù)研發(fā)及產(chǎn)業(yè)發(fā)展的長(zhǎng)期支持。多年來，NNI計(jì)劃始終堅(jiān)持以下4個(gè)目標(biāo)不動(dòng)搖：①推進(jìn)世界一流的納米技術(shù)研發(fā)計(jì)劃；②促進(jìn)新技術(shù)向商業(yè)和公益領(lǐng)域的轉(zhuǎn)化；③開發(fā)和維持教育資源、熟練的生產(chǎn)力以及推動(dòng)納米技術(shù)的動(dòng)態(tài)基礎(chǔ)設(shè)施和配套工具的建設(shè)；④支持負(fù)責(zé)任的納米技術(shù)發(fā)展。2000年至今，NNI累計(jì)投入資金超過250億美元，大大促進(jìn)了人類對(duì)納米尺度上物質(zhì)的基本理解和控制能力，并促進(jìn)了大量納米技術(shù)成果的產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)化。

2 NNI主要部門投資預(yù)算的變化動(dòng)態(tài)

NNI在國(guó)家科學(xué)技術(shù)委員會(huì)（NSTC）的框架內(nèi)運(yùn)作，目前有20個(gè)聯(lián)邦部門參與該計(jì)劃，其中以下6個(gè)部門為主要參與部門：①國(guó)家科學(xué)基金會(huì)（NSF）：重點(diǎn)開展科學(xué)與工程跨學(xué)科基礎(chǔ)研究與教育；②美國(guó)國(guó)立衛(wèi)生研究院（NIH）：重點(diǎn)開展生命與物理科學(xué)交叉的納米技術(shù)生物醫(yī)藥研究；③能源部（DOE）：重點(diǎn)開展新型和改進(jìn)能源技術(shù)的基礎(chǔ)與應(yīng)用研究；④國(guó)防部（DOD）：重點(diǎn)開展先進(jìn)防御和雙重使用特性的科學(xué)與工程研究；⑤美國(guó)商務(wù)部/國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究院（DOC/ NIST）：重點(diǎn)開展測(cè)試與制造工具、分析方法和納米技術(shù)方法的基礎(chǔ)研究與發(fā)展；⑥美國(guó)國(guó)家航空航天局（NASA）：重點(diǎn)開展航空科學(xué)暨太空科學(xué)的研究。以上6個(gè)重要部門在2000—2018期間投資預(yù)算情況如圖1所示。

由圖1可以看出，NNI投資從2000年開始呈逐年上升趨勢(shì)，至2012年達(dá)到20多億美元。2013年開始，由于美國(guó)對(duì)整體科技投入的財(cái)政縮減，NNI的投資也有所減少，但在2013—2018年期間，基本維持在12億～17億美元之間。

認(rèn)真分析以上各主要部門的投資預(yù)算變化情況，可以看出以下幾個(gè)特征：

①NSF的投資預(yù)算水平較高，基本穩(wěn)定在4億美元左右，在多數(shù)時(shí)段投資額位列第1，說明美國(guó)對(duì)納米科技的基礎(chǔ)研究一致保持著相當(dāng)高的重視和投入。

②DOE和NIH兩個(gè)部門的投資預(yù)算一直處于增長(zhǎng)水平，于2012年達(dá)到頂峰，其中DOE約6.1億美元，NIH約4.6億美元，并且此后一直處于投資高位。這是因?yàn)镹NI計(jì)劃一直在布局納米技術(shù)在能源和生物醫(yī)療領(lǐng)域應(yīng)用的重大專項(xiàng)計(jì)劃（又稱“納米聯(lián)名計(jì)劃”，見后文）。

③DOD的投資額在2012年達(dá)到頂峰近4億美元，之后大幅下降，保持在1.4億美元的低位；DOC/NIST投資額相對(duì)較少，基本在1億美元附近小幅波動(dòng)。說明美國(guó)在國(guó)防研究領(lǐng)域?qū){米科技的投入日漸減少，但在NIST主導(dǎo)的納米測(cè)量與標(biāo)準(zhǔn)領(lǐng)域始終保持著一定的投資比例不變。

3 NNI主要投資領(lǐng)域的變化動(dòng)態(tài)

NNI成立之初，提出了5個(gè)主要資助方向：基礎(chǔ)研究、研究設(shè)施與裝備、重大專項(xiàng)、建設(shè)優(yōu)秀的研究網(wǎng)絡(luò)和中心、教育與社會(huì)影響，如圖2所示。

2006年NNI資助方向做了調(diào)整，細(xì)化了資助方向，將納米材料單獨(dú)作為一個(gè)資助方向，增加了2個(gè)資助方向分別為：納米器件與系統(tǒng)、納米制造與工藝。2007年，NNI新增環(huán)境健康與安全；2013年，資助研究方向又調(diào)整為5項(xiàng)，分別為基礎(chǔ)研究、納米器件與系統(tǒng)、環(huán)境安全與健康、基礎(chǔ)設(shè)施、納米聯(lián)合計(jì)劃。圖3所示為2006—2018年NNI投資領(lǐng)域變化情況。

從圖3分析NNI投資領(lǐng)域和方向的變化，可以看出：

①NNI計(jì)劃2018年來先后共計(jì)出現(xiàn)10個(gè)投資領(lǐng)域：基礎(chǔ)研究、納米器件與系統(tǒng)、環(huán)境安全與健康、納米材料、設(shè)備儀器采購(gòu)、儀器開發(fā)、計(jì)量與標(biāo)準(zhǔn)、納米制造與工藝、教育與社會(huì)影響、研究設(shè)施與裝備和納米聯(lián)合計(jì)劃。

②2012年是一個(gè)分水嶺。2012年之前，納米研究和投資領(lǐng)域在不斷擴(kuò)展，尤其在2006年和2007年，從納米材料走向器件和工藝的研究發(fā)展迅猛。2012年之后，開始更專注于納米技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用，特別是納米技術(shù)在器件系統(tǒng)、能源、健康和環(huán)境等應(yīng)用領(lǐng)域，開始設(shè)立納米聯(lián)合計(jì)劃，開展產(chǎn)學(xué)研聯(lián)合研究。這和我國(guó)納米科技的發(fā)展軌跡類似。

4 NNI納米聯(lián)合計(jì)劃（重大專項(xiàng)）投資的變化動(dòng)態(tài)

納米聯(lián)名計(jì)劃（SNI）設(shè)立于2011年，在這之前在NNI計(jì)劃中成為重大專項(xiàng)。納米聯(lián)名計(jì)劃設(shè)立的初衷是為了加速納米技術(shù)的發(fā)展以支持總統(tǒng)的優(yōu)先事項(xiàng)和創(chuàng)新戰(zhàn)略，NNI成員機(jī)構(gòu)通過密切和有針對(duì)性的計(jì)劃層面的合作，確保可以在重大領(lǐng)域取得新的進(jìn)展。SNI設(shè)立之初確立了3個(gè)資助方向，到2018年共確立了7個(gè)方向（見表1）。圖4是資助項(xiàng)目數(shù)量和資助金額折線圖，資助數(shù)量穩(wěn)中有升，資助金額略有下降，這與NNI計(jì)劃總體經(jīng)費(fèi)的下降密切相關(guān)。

從納米聯(lián)名計(jì)劃的內(nèi)容可以看出，美國(guó)重點(diǎn)在納米研究基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)以及納米技術(shù)在太陽(yáng)能、納電子制造、水資源環(huán)境等領(lǐng)域的應(yīng)用投入巨資實(shí)行了專項(xiàng)研發(fā)。特別值得注意的是，2018年設(shè)立的“納米技術(shù)助力未來計(jì)算領(lǐng)域”的納米聯(lián)名計(jì)劃，是緊扣未來數(shù)字經(jīng)濟(jì)和人工智能的產(chǎn)業(yè)發(fā)展方向，發(fā)揮納米技術(shù)從材料、器件、系統(tǒng)到應(yīng)用的全面優(yōu)勢(shì)。

5 總結(jié)和啟示

從以上美國(guó)NNI計(jì)劃投資預(yù)算、投資領(lǐng)域和方向、納米聯(lián)名計(jì)劃的變化動(dòng)態(tài)研究，可以看出：美國(guó)對(duì)納米科技研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化一直給予高度重視和投入，從來沒有間斷過；雖然資助方向和領(lǐng)域做過幾次調(diào)整，但總體目標(biāo)沒有變。總體說來，有以下幾個(gè)基本結(jié)論：

①美國(guó)對(duì)納米基礎(chǔ)研究相當(dāng)重視，長(zhǎng)期保持高投入；

②納米器件與系統(tǒng)、納米能源、納米生物醫(yī)學(xué)，是其長(zhǎng)期關(guān)注和投入的領(lǐng)域；

③2011年以后開始注重整合資源，聚焦重要應(yīng)用領(lǐng)域，開展納米技術(shù)及產(chǎn)業(yè)應(yīng)用的納米聯(lián)名計(jì)劃；

④始終注重納米基礎(chǔ)設(shè)施和研究網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)。

2018年11月，習(xí)近平總書記在在第一屆世界進(jìn)口博覽會(huì)開幕致辭上提出：各國(guó)應(yīng)該把握新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革帶來的機(jī)遇，加強(qiáng)數(shù)字經(jīng)濟(jì)、人工智能、納米技術(shù)等前沿領(lǐng)域合作，共同打造新技術(shù)、新產(chǎn)業(yè)、新業(yè)態(tài)和新模式。納米技術(shù)依然是十分重要和戰(zhàn)略前沿技術(shù)，通過分析美國(guó)NNI計(jì)劃18年來的投資動(dòng)態(tài)，對(duì)我國(guó)發(fā)展納米技術(shù)及產(chǎn)業(yè)，得到如下啟示：

①加強(qiáng)對(duì)支持納米技術(shù)發(fā)展的立法工作，以法律的形式保障政府對(duì)納米技術(shù)等前沿領(lǐng)域的長(zhǎng)期支持；

②繼續(xù)加強(qiáng)在納米科技領(lǐng)域的研發(fā)投入，特別是在基礎(chǔ)研究領(lǐng)域的投入應(yīng)堅(jiān)持不放松、不減少；

③建設(shè)納米技術(shù)及應(yīng)用功能性平臺(tái)，整合產(chǎn)學(xué)研資源，促進(jìn)納米技術(shù)產(chǎn)業(yè)應(yīng)用及轉(zhuǎn)化；

④加強(qiáng)納米技術(shù)與人工智能、未來計(jì)算、生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域的交叉融合研究與應(yīng)用，發(fā)展納米機(jī)器人、納米計(jì)算、納米器件與系統(tǒng)，搶占未來新興技術(shù)領(lǐng)域制高點(diǎn)。

參考文獻(xiàn)

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