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周城雄:从美国经验来看我们可能误解了基础研究和与创新的关系

2024-02-05 13:08    点击次数:110

  这些年中国很多专家,包括深度影响政策制订的人都认为,美国科技强大的根本原因是它的基础研究很发达。先是基础研究强大了,继而在技术上领先,然后在产业上强大——这个线性逻辑推导出一个结果,即中国搞科研也应该先搞基础研究,再做应用研究,再做试验发展,即推动科技成果转化为产品。从实际层面来看,这种认知已经直接塑造了现有的科研和产业政策。

  但是,这个认知跟历史是相违背的。表面看起来,这个逻辑上很通顺,像我们常说的基础教育、中等教育、高等教育,很容易被接受;但实际上,这是一种想象出来的套路。

  历史上,美国正好走了另外一条路:先是把经济体量做到世界第一;再是工业产值世界第一;然后才是技术上世界领先;最后才是在科学理论、科学发现方面做到世界领先,也就是所谓的基础研究世界领先。

  1871年左右,美国GDP已经是世界第一;到19世纪末,工业总产值达到世界第一。一战前后,美国已经在技术上领先世界,涌现出了众多世界级发明家和重大技术发明。但是,到1930年,全球共颁发了90个诺贝尔物理学奖、化学奖和医学奖,其中只有4个颁发给了美国科学家。由于1930年代德国纳粹的大规模迫害,不少欧洲顶尖科学家到了美国,因此30年代美国获得了10个诺贝尔科学奖项,直到二战之后美国才在所谓的基础研究里领先。

  美国对基础研究的强调有其特殊的历史背景原因:第一是利益原因。二战之后,伴随着很多欧洲科学家的到来,美国做纯科学研究的人越来越多。第二,物理学家在二战当中发挥了很大的作用,比如雷达等很多军事技术的出现都受益于物理学家。

  实际上,二战之前的美国是没有科技政策的,甚至没有科技政策这个概念,只有农业部等一些部门对科技研发进行资助。这和西方政府的思维是一致的。从牛顿时代开始,政府就认为不应该用纳税人的钱去搞科研,因为议员们普遍认为这是个人的兴趣爱好,就像唱歌、跳舞、弹琴、画画,不可能用公共财政去支持。所以,在二战之前,美国政府只做了一些公益性的资助,比如地质调查、地理测绘、标准制订等等,但目标也不在于搞科研。

  但是二战改变了上述格局。二战中物理学家参与得很深,战争快结束时,罗斯福总统让物理学家范内瓦·布什(Vannevar Bush)研究政府与科学家合作的未来形式,这实际上相当于让布什来制定美国的科技政策。这使得二战后期的物理学家不仅在科技领域影响力越来越大,也在政府和社会中扮演关键角色。如果能持续获得政府资助,物理学家的影响力也将得以继续保持和壮大。

  但布什知道,国会和政府很难答应在非战争时期继续庞大的资助计划,于是借用了农业部之前提出的“基础研究”的概念,并提出一个“布什信条”,即基础研究是不以应用为目的的,但是基础研究之后就会带来技术,有一个很好的应用前景。于是,从基础研究到技术进步,再到产业应用,布什搭了一个线性的解释逻辑。

  但是,这个报告当时并没有得到美国时任总统杜鲁门和国会的认可,也就没有发挥出很大作用。后来随着“冷战”愈演愈烈,特别是1957年,苏联率先发射了人造卫星,即“斯普特尼克”时刻,严重冲击了美国社会舆论,并进而影响到政府决策,“布什信条” 才真正发挥作用,美国国家科学基金会也才得以成立。

  不过,即便如此,美国国家科学基金会成立后也没有完全遵循布什报告。很多政府部门,比如农业部、能源部、NASA、国防部的负责人都认为,专门设个部门做基础研究是有问题的,跟实际需求不匹配。所以,美国的基础研究大部分都在政府各个部门支持下进行,而美国国家科学基金会支持的基础研究只是其中的一小部分,占比约六分之一。

  此外,这些部门支持的研究虽然也叫基础研究,但跟布什所说的基础研究是有差异的,布什所定义的基础研究是不考虑任何应用的,自然而然地做出来成果了,后面就会带来技术。但放在那些部门,它们所谓的基础研究肯定跟这个领域将来的应用是密切关联的。所以实际上美国政府的政策没有完全按照布什的建议来。

  在实践中,布什报告也是行不通的,只能按照美国的历史路径来。但是政策界可以拿布什这个线性模式来说事,影响政策领域、影响决策领域、影响国会拨款、影响政府的行为。

  但是这个报告影响力很大,超出了美国的范围,溢出到了全世界。结果是,全世界其它地方的人、其它地方的国家反倒信了这个报告,尤其是在后发国家,如日本、韩国。但实际上,日韩和中国很像,都是先把产业慢慢做大,然后才获得了比较多的技术突破。比如日本从2000年以后才开始连续拿诺奖,这时候日本经济已经腾飞了,甚至都开始下滑了。在中国,拿这套话语的人群,跟制定科技政策的人群重合度很高,从而造成了认知上的正反馈。

  实际上,“基础研究”并不是一个严谨的科学的概念,更准确的提法应该是理论研究或纯科学研究,对应的是“应用研究”。如果按照这个逻辑定义“基础研究”,那么基础研究很少,而且发挥的作用也不大。历史上第一次和第二次产业革命跟纯理论或者科学的关系并不大,关联度也不高;第三次产业革命里的微电子技术革命跟量子力学、原子方面的微观世界的这些理论研究是有关联度的。

  从这个角度来说,理论上的突破其实已经完成了。现在我们正在经历的产业革命,其实在科学理论层面没有什么根本的变化,并没有什么新的像量子力学、相对论这些突破性的理论出来。比如物理学差不多上百年没有大的理论突破了,要说这些现代技术的新发展都是靠基础研究作为前提,逻辑上很难成立。

  基础研究和应用研究并不是简单的线性关系,斯托克斯(Donald E.Stokes)写过一本《基础科学与技术创新:巴斯德象限》,将研究分为四个象限:“巴斯德象限(Pasteurs Quadrant)”,他认为基础与应用是结合的;纯基础研究是波尔象限,就是纯理论的;还有爱迪生象限,是纯应用的;还有一个叫皮特森象限,他的目标既不是想有理论上的突破,也不是想应用,完全是纯的自由自在的研究,但是他也是在研究。

  《基础科学与技术创新 : 巴斯德象限》于1999年10月由科学出版社出版

  像波尔的研究,虽然不以应用为目的,但他的目标是追求有更深的科学认识、有理论突破。皮特森是搞鸟类指南,收集整理各种鸟类的标准,目标也不是理论突破,也不是拿来用,就是他的兴趣,但这个东西也可能对将来的科学发展会有作用。

  这几个象限的研究都会有可能对技术进步发挥作用,并不是简单的按照基础研究定义的研究才能推动技术进步。科学技术的进步不是无中生有地创造了全新的知识,任何再复杂的知识都是最基本的知识的组合,只不过组合的复杂程度不一样。所有有意义的科学技术成果都是产生了有价值的新组合,而大部分的新组合可能是没有意义的。产生有意义的新组合就是个概率问题,一定要产生的新组合足够多,才会有足够多的有意义的新组合。

  所以支持研究的人多,就多产生新组合,产生了新组合,就会更多产生有意义的新组合。所以只要企业多支持、政府也支持、社会其他力量也支持,多支持研究,那么就会有更多的人去做这个事,产生更多的有价值成果。

  因此,对政府而言,应该大力支持研究,但不应该区分基础研究和应用研究,因为实际上根本区分不开。也不需要区分政府力量,还是企业力量、个人力量,因为只要这个国家里搞研究的人数量足够多,出现好成果的概率就要大得多。国家资源投入是有限的,无论任何一个国家财政收入占GDP的比重一定是有一定的范围。典型的就是前苏联,全是国家在投入。当然它的科技实力也很强,但是它为什么在“冷战”跟美国的竞争中失败,就是因为投入参与的资源单一,全靠政府;而美国是全社会的投入,除了联邦政府,州政府、企业、私立大学和研究机构、公益基金、个人,各种力量都在投入。

  中国过去45年里,民营企业的投入规模和比重都在增加,一方面推动中国的科技力量壮大,另一方面也融入了全球的产业链,这使得中国在应对外部压力时,有了更足的底气,相对俄罗斯,我们在反卡脖子方面,反制工具也更多。

  按照统计来说,我们的民营企业所投入的绝大部分,都叫“试验发展”,统计口径上分为基础研究、应用研究、试验发展。企业部分,连应用研究都很少。因为严格按照定义的话,应用研究和基础研究一样,都是要创造新知识,现在企业的研究基本都是试验发展,应用研究占比不到3%。

  但是,这个过程是必须要经历的,中国绝大多数知名企业成立的时间都只有二三十年,有的甚至只是10年左右,像华为这种成立快40年、发展情况又比较好的企业,就会很自然走向应用研究,2000年前后涌现的一批互联网企业,像腾讯、阿里、百度成立至今也在25年左右了,他们的科研投入也在进行转型。

  相信只要我们的市场持续发展壮大,有实力的企业数量多了,就会逐渐从试验发展向基础研究、应用研究迈进,二者在创造新的知识上是一体的,不用做具体区分,让企业自己去判断就好。



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