建設科技強國，必須重視系統工程和技術科學（下）

梅永紅

最近幾年，學術界許多人都在熱議70多年美國前總統科技顧問范內瓦·布什提交的報告《科學：無盡的前沿》，被認為是美國科學政策的“開山之作”。其核心觀點主要有兩點：第一，科學的價值無可替代，如果沒有科學進步，其他方面再多的成就也無法確保我們作為一個國家在現代世界中的健康、繁榮和安全；第二，廣泛的科學進步源于學者的思想自由及研究自由，他們理應在好奇心的驅使下探索未知，自主選擇研究的方向。

大工具、大數據、大合作是當今科研主導性方向

毫無疑問，范內瓦？布什的報告深刻影響了美國戰后的科技政策。但是，當人們將目光聚焦于“好奇心驅動”的時候，還有幾個值得特別關注的背景和信息。一是范內瓦·布什本人是位工程師，而且一生將此引以為榮。就在呈送這份報告不久，他發表了一篇文章《誠如所思》（As We May Think），對一種實用設備進行了詳盡預測，這就是我們現在廣泛使用的個人計算機。二是當時正值二戰剛剛結束，大批歐洲科學家匯聚北美。此前美國的基礎理論主要依賴于歐洲，諾貝爾獎的80%是歐洲人貢獻的，美國政府對基礎研究的支持幾乎為零，范內瓦·布什認為這個短板應當借人才之機盡快補上。三是這篇報告還有一個目標指向，就是二戰前美國基礎研究的過度實用化傾向，布什希望為科學家爭取更大的權力，放權科學家自我管理。

總之，這個報告是在特定時期、特定政策背景下的產物，強調基礎科學的重要性，鼓勵好奇心驅動，但并非否定基礎研究的目標導向，更不是否定技術科學、工程科學的價值，而是期望達到某種“平衡”。實際上，布什的理想從來沒有完全變成美國的現實。特別是在科研范式上，美國科技政策尊重傳統的“小科學”范式，即由科學家個人或小組提出假設，獨立執行，探索式解決，但基于大工具、大數據和大合作的“大科學”范式不但沒有因此退出舞臺，反而越來越成為主導性方向。比較典型的有曼哈頓計劃、阿波羅登月、人類基因組計劃等。可以認為，戰后近80年來，美國科學體系既尊重好奇心驅動的研究，又通過大科學的組織與交叉融合，不斷開辟新的“科學邊疆”。

另一位與范內瓦·布什同時代和齊名的偉大科學家歐內斯特·勞倫斯，他發明了回旋加速器，并因此獲得1939年諾貝爾物理學獎。他主導分離出原子彈最為關鍵的原料——鈾-235和钚，從而挽救了“曼哈頓計劃”。美國有兩座頂級國家實驗室是以他的名字命名的，一個是勞倫斯伯克利國家實驗室，另一個是勞倫斯利弗莫爾國家實驗室。更為重要的是，他開創了跨學科的“大科學”時代，重塑了國家間科技競爭的游戲規則，并且幫助美國一舉實現了基礎科學的“彎道超車”。僅在勞倫斯伯克利國家實驗室，就已培養出了13位諾貝爾獎獲得者、70位美國國家科學院院士。

回旋加速器的發明充分體現了大科學的特征。一是學科交叉滲透，物理學家、化學家、材料學家、光學家、生物學家等匯聚起來，形成了科學史上前所未有的跨學科時代，著名的理論物理學家奧本海默就是其中一員；二是基礎理論與技術科學、工程科學相互促進，彼此求證，點線面結合，構成了完整的科學技術體系；三是目標導向，有助于產業界廣泛參與，同位素技術、原子核技術等都展現了令人激動的開發前景。為了解開核結構的神秘性，勞倫斯與其他科學家、工程師們合作，發明了由多個小脈沖對質子逐步加速到100萬伏的加速器，其中從直線到圓形軌道，從常態到真空室，從10厘米驗證到69厘米回旋加速器，每一步都是技術集成與工程實驗的結果。可以說如果沒有這項技術，以及由此發現并提純的放射性元素——94號元素“钚”，就不可能有曼哈頓計劃，就沒有原子彈和今天的核能工業。

在當今尖端科學領域，古典傳統“小科學”的局限性早已顯而易見，這已成為不爭的事實。比如在生命科學、人工智能、量子通信等領域，缺乏大工具、大數據和跨學科融合的“小科學”很難有所作為。那種局限于書齋斗室里的個人智識，已經無法進入微觀和宇觀的極限世界；基于還原論的原理性突破，也無法回答整體與系統結構的功能問題。“大科學”時代的到來，不但突破了“小科學”的各種局限，而且使得科學研究范式發生了三個顯著變化：一是科學共同體的合作性超越了個人貢獻，科學英雄時代讓位于科學家的專業化分工協作；二是科學成為社會體系的一部分，既為社會做出貢獻，又依賴于社會支持；三是科學的技術化趨勢日益突出，現代科學不再是純粹的科學，而是與技術緊密聯系在一起。

新型舉國體制：圍繞國家戰略目標，構建大科學組織體系

我國在基因組學領域20多年來的發展進程，也大致上反映出“小科學”與“大科學”的本質差異。當年學術界對研究路徑存在明顯分歧，一條是功能基因組方向，另一條是全基因組方向。最終功能基因組方向占了絕對上風，中科院、清華、北大等基本上都是這個路數，聲名顯赫的PI，頂級的新型研究機構，大量的研究經費，都砸向了功能基因組研究。而以華大基因前身——中科院北京基因組力推的全基因組方向幾乎被完全否定，也導致多名核心成員離開體制南下深圳，獨自扛起中國基因組學的另類之局。今天人們越來越清楚地看到，結構決定功能是世界觀的基礎，沒有大工具和大平臺，沒有學科交叉融合，沒有海量的基因組大數據，基因組學研究基本上就是一條歧路。期望通過“抄近路”而捷足先登，這是反邏輯、反規律的。正如李政道先生所說的，“一個個地認識基因，并不能解開生命之謎”。

至2022年年底，我國研發經費投入已達到2.8萬億元，接近美國，成為全球第二位，是第三名日本的三倍，研發人員數量為全球第一。但是，如此巨量投入的效果究竟如何？僅從科研模式來看，目前我國大學和科研機構的研究范式仍然還是“小科學”主導，明顯存在幾個方面的問題：一是高度分散。在宏觀大目標下派生出大量的子課題和PI，彼此之間少有關聯與協作互動，被學界稱之為“切豆腐”，大豆腐切成小豆腐，小豆腐切成豆腐塊、豆腐丁、豆腐泥。二是多為跟蹤模仿，少有新的突破和發現。90%以上高端科研儀器設備來自國外就能說明中國科研的大致定位。三是主要產出是SCI論文。論文和由此派生出的獎勵及職稱等關聯利益為主要目標，因而科研的目的既不是科學本身，也不是為了解決實際問題，更無法形成價值閉環，而是科技人員個人名利的驅動。

可以斷言，這種科研小分隊、“個體戶”的小科學范式，上不著天、下不著地，既無科學價值，更談不上滿足國家目標的需求。

最近一些學者再提我國科技成果轉化率較低，這是一個長達幾十年沒有找到答案的問題，我認為本質上也是因為科研路徑和范式的誤區。第一，什么是成果？恐怕還沒有一個確切的定義，許多文章和專利只是為了滿足結題和職稱評定，并不具備轉化可能。第二，從成果到產品和商業模式，是一個基于特定應用與需求場景的工程化、系統化和再定義過程，本質上是要素組合的結果，而不是就科技論科技。第三，強調高校和科研單位的科技成果轉化率，遵循的仍然是從科技到產品再到商品的線型思維，與實踐相去甚遠。

多年前，中國科學院老院長周光召先生就曾說過：“希望對創新有一個了解，并不是發表一兩篇文章，包括SCI收錄的文章，或者是申請一個專利就算是完成了創新。如果發表的文章根本沒有人看，專利沒有人買，沒有產生任何經濟和社會效益，這是不能叫做創新的。”

很多評價標準應該重新研究，僅用SCI排名或者是專利數多少來評判一個研究機構、一個學校，甚至一個企業對社會貢獻大小是不夠的，它是可以參考的一個指標，但是絕對不是充足的條件。直到今天，這個問題還沒有真正得到解決。

提出這個問題，并不是否定小科學的價值。即使在大科學體系中，自由探索和好奇心驅動的研究仍然是必要的。我們不能將這兩條路徑對立起來，要更加強調局部與整體、微觀與宏觀的關系。有整體沒有局部，不是科學；同樣的，只有局部沒有整體，也是教條的。最近國家正在一些“卡脖子”領域組建新型國家實驗室，這也是打破小科學與大科學“兩分法”的有益探索。我認為至少有三個要點：一是要凝練出明確的大目標；二是打破學科壁壘；三是形成穩定支持。

對“新型舉國體制”的再認識

美國國家實驗室是舉國科技體制的一個典型。美國科研體系由國家實驗室、高校和工業界共同構成，而國家實驗室則是當仁不讓的核心支柱和“定海神針”。美國國家實驗室是二戰后開始啟動的，目前共有100多家，分別隸屬聯邦各部門，包括能源部、國防部和航空航天局等，但大多委托大學、非營利機構和私人企業運營。美國政府每年為此投入千億美元，對實驗室給予長期穩定的支持。美國國家實驗室有以下幾個特點：一是國家目標導向，服務于國家使命。美國的武器研制、原子能利用、太空競賽等都是其標志性成就。二是規模宏大，包括人員、大型儀器設備、經費，都體現了國家實驗室的集中性和戰略重要性。三是大科學范式，以大型儀器為依托，堅持多學科大團隊協作，這就是美國的舉國科技體制。在這種體制下，催生了一大批關系國計民生和國家安全的重大科技成果，一大批世界頂級的科技人才，一大批引領世界的前沿科技方向。

我國是社會主義國家，具有集中力量辦大事的制度優勢，在科技領域的舉國體制表現尤為突出。比較典型的有兩彈一星、雜交水稻、載人航天、高速鐵路，以及目前正在積極推進的大飛機、載人空間站等，之所以能夠后來居上，躋身國際先進行列，關鍵就在于發揮了中國特色的制度優勢。

但是，由于科技結構的過度扁平化、財政預算的過度短期化以及研發與應用的脫節，這種體制優勢也在不少領域出現了異化和弱化。2006年國家中長期科技規劃綱要確定的16個重大專項，其中不少被高度細分和切割。比較而言，目前美國的舉國科技體制比中國更為充分、更加有效。

所謂科技結構的過度扁平化，是指我國至今未能圍繞具體國家目標，形成類似美國國家實驗室那樣的研發組織。科研院所、大學和企業等的研發活動，更多的是圍繞課題而非組織形態實現合理的分工與銜接。競爭性項目管理體制進一步加劇了機構間的分割，有時甚至表現為彼此之間的惡性競爭與內耗，重復立項、相互封閉，許多項目的管理過程往往成為各單位的利益平衡。如果說在過去計劃經濟體制下，還可以通過行政指令的方式實現相關力量的組合與配置，那么在今天市場經濟條件下，實現大集中、大合作的機制和動力需要進一步明確。可以斷言，如果不進行體制和結構的變革，沒有包含科學、技術和工程在內的學科間相互交叉融合的大科學組織體系，集中力量辦大事的制度優勢就成了一句空話。

所謂財政預算的過度短期化，是指目前大學和科研院所的經費中，財政穩定支持的基本上是人頭費，而科研活動經費大多是通過競爭性項目獲得，即使基礎研究也不例外。由此帶來的一個重大問題就是研發活動的短期化，這對于那些需要長期積累的領域幾乎是致命的。同時，由于這些年來的項目管理體制比較強調所謂領軍人物的身份和背景，這也使得許多單位將工作重心放在引進或“造就”學術大咖，而不是那些需要十年磨一劍的高端平臺、知識積累、學術氛圍。用短期化思維處理長期性問題，結果導致許多項目結題之日便是結束之時，很難形成代際傳承。

最近中央反復強調新型舉國體制，這并不是再多搞幾個專項，再增加多少經費，關鍵是要打破目前產學研用彼此脫節的機制痼疾，從體制、結構和政策等方面推進既符合大科學規律又充分滿足國家目標導向的體系重組。

為此，我建議在關鍵和前沿領域抓緊組建不少于100個國家實驗室，全面創新體制機制。

第一，充分體現國家目標、穩定支持、開放共享，長遠布局；第二，大科學范式，技術科學主導，基礎科學、技術科學、工程技術融合；第三，獨立建制，主要委托大學、科研院所和企業（包括民營企業）負責運營，向中央政府負責；第四，打破課題組負責人制（PI），既強調專業分工，更注重協同合作；第五，定期評估，內部外部結合，定性定量結合，問題導向，結果導向；第六，鼓勵產業界參與，與應用場景有機銜接。

還有一個值得高度關注的問題就是市場的參與度。科學研究活動不是孤立的，而是與經濟社會發展和國家安全息息相關。過去很長一段時期，我們大都信奉科學無國界，近年來美國和西方國家的所作所為徹底打破了這一夢幻。市場也是如此，貿易政策可以迅速轉化為地緣政治工具。多年前，我曾提出要把市場作為推進科技進步與創新的戰略資源，強調研發政策與市場政策的協同，很大一部分原因就是中國市場大量排斥中國制造、中國創新。當下的競爭態勢再次警示我們，不能把市場簡單理解為供求交易關系。我們迫切需要形成產學研用一盤棋的格局，除了強化科學研究本身之外，還要對關鍵領域、“卡脖子”問題的產業政策、貿易政策、金融政策、稅收政策和政府采購政策統籌規劃。中國研發+中國制造+中國市場，這才是國家創新體系的要義。

（編輯 蘇歌）