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2.5 基础科研值得重视、但是应用科研更需要策励追赶

已有 5179 次阅读 2019-12-30 15:36 |个人分类:科技1|系统分类:观点评述


在分析我国的研发水平时,诺贝尔奖获奖数量的稀缺的事实,经常被用来强调基础科研的不足。但是实际上、并没有诺贝尔奖这么直观的统计数据的应用科研领域,我们也与发达国家有不少的差距。远的如2000年左右的DVD专利收费,对中国DVD制造厂商的重击[1];近的有中美的芯片摩擦、展现了芯片设计与制造业的差距[2],而软件行业的安卓、视窗操作系统出口限制造成了华为的海外智能手机与笔记本电脑销量的影响[3]。这些受制于人的应用科研,很大程度上影响了公司的营收,影响税收,而影响最后基础科研的投入。我们需要更加合理与平衡地来规划基础与应用科研的投入。

《自然》杂志2017年有一个主编的社论(Editorial),讨论如何让科学得到更多大众的支持,科研工作者过去给出的简单说辞,研发的投入可以产生创新,提高经济增长率,已经无法那么好地说服大众了[4]。在美国科学促进会(AAAS)的年会讨论中,有一个演讲者给出了一个非常犀利的提问:“世界上有两种缴税的人,一种自愿缴税,因为他们相信钱可以用来产生对公众有益的事务;另一种人缴税的原因只是不为了被送进监狱。有多少科学家,可以很自信地说,他们的研究项目是如此重要,以至于不支持它的人应该被送进监狱?[4]。你的科研真的有那么重要吗?

涉及到重要性的讨论,进而用于对不同的科研项目评定,决定项目的优先度时,那么科学研究便不再是只讨论事实”(factual),而且还要讨论价值”(value)[5]。用中文的俗语来说,决定事务的轻重缓急之时,我们不仅需要考虑是非黑白,也需要考虑高低贵贱

什么是重要的科研?我们往往觉得基础科研是重要的,由于语义的指向性,基础科研(basic/fundamental research,或基本科研,下文中不再区分基本与基础两词)一词让人产生一种是一切科研的基础的印象,做不好基础科研,就做不好应用、或者工业科研。但是这个观点有待商榷。

首先,基础科研的发展水平并不是应用科研的发展水平的决定性因素。自然科学的研究中,基础的概念与知识还原论(epistemological reductionism)这个哲学思想有很重要的联系。还原论的哲学思想,追求将复杂的系统、事务与现象,简化为更加基本的规律与现象。这种还原论的哲学思想体现在自然科学研究的不同方面,对物理学的进展产生了尤为重大的影响,比如物理学家对基本理论的追求,对于普遍适用理论的追求,对大统一理论的审美上的倾向,等等。但是即便在物理研究领域,也有对还原论局限性的批评意见:即便科学大致可以有一个线性的等级层次(linear hierarchy),粒子物理,固态物理,化学,分子生物学,细胞生物学,...,生理学,心理学,社会科学;高层的科学需要遵循低层科学的规律,但是这并不意味着,高层的科学仅仅是低一层科学的应用版本,..., 在每一个阶段,(我们)需要完全崭新的定律、概念与推广,需要付出与低一层科学同样程度的灵感与创造力,心理学并不是应用生物学,而生物学也不是应用化学[6]。而这一关于基础研究的争论更是在1990年代的超导超级对撞机的争论中达到了一个小高潮:支持对撞机的温伯格认为基本粒子物理更加基础,所以在研究经费的分配中需要得到特别优待;而安德森则认为其他领域的物理在对自然的认知和应用的探索方面也是同等重要,所以同样值得研究经费的支持,而不应该因为投入到基本粒子物理的研究而受到挤压[7]。对还原论的一些批判提示我们,不可以武断地说基础科研是应用科研之母;而且即便基础科研真的是应用科研之母,对母亲了解甚多,也不代表对其子女的了解,便学者掌握了所谓的基础研究,依然不代表我们便掌握了应用研究。

其次,历史告诉我们要把基本原理、知识于技术进行应用与拓展,不然基础研究发展再快再好也是为他人做铺垫。从小学历史课本到中学历史课本有一个巨大的转折,连接着中国辉煌灿烂的古代史与屈辱落后的近代史,学生们也因为历史教育而更加奋发图强。在四大发明的应用上,有一个戏谑的说法,展现了中国在近代科技发展的落后的缘由:古代中国用黑火药来制作烟花,西方则用来发展热兵器建立强大军事实力;古代中国用指南针用来巫术占卜,西方则用来指导航行推进贸易与殖民;古代中国用造纸印刷术生产祭祀纸钱,西方则用来印刷科研论文加强学术交流。当然这种说法有失偏颇,因为古中国也用火药制造火铳、印刷术也用于银票等其他用途,并不只是巫术占卜。但是更加严肃的学术刊物,也问出了一个同样的问题,为什么古代中国的造船技术领先于欧洲,却没有用于更广泛的航海探索呢?[8] 所以,对于一个国家而言,还是要鼓励推动应用科研,才能整体上提高在世界中的竞争力。

在讨论基础科研与应用科研的时候,我们其实回避了一个问题,如何区分基础与应用科研,实际上的确很难定义何为基础科研[9]。一个大致的划分是:基础科研主要为了发展科学理论,从而促进我们对自然及其他现象的理解或预测;应用科研利用科学的理论去发展技术与手段来利用或改变自然及其他现象。但是现实中,基础与应用科研互相纠缠,难以区分。诺贝尔奖的生理学或医学奖的命名就是一个重要的例子,生理学研究主要寻找生物学中的机理与规律,而医学则寻找治疗手段来改变致病机理;但是历史中不乏先发现治疗药物后理解致病机理的记载。

比较容易的科研划分方式反而是通过研究主体分成学术界(大学与研究院所)和工业界(公司与其他法人)。公司也可以做基础科研,比如锂电池导电机理的深入探索以提高电池产品的品质;大学也可以做应用科研,比如特殊癌症药物的研发。这样的划分也对应于不同的负责任的实体:工业界的研发主要由各公司的营收与利润和长远规划所决定,而学术界的研发经费来源于纳税人的税收,需要对公众负责。学术界的科研要对纳税人有用。当然、有用的定义并不一定是转化成金钱与收入,可以是教育的机会、知识的传播(免费的博物馆的讲座),大众讨论的科普话题(对撞机是否该建、黑洞的第一张照片),等等都是有用、有意义的事。从人才的角度而言,学术界主要是培养人才,而工业界主要是收获人才。

中国的一些学术界的科研已经追赶上发达国家的水平,那么便应该考虑如何更好地与工业界接轨。中国的材料科学与化学的研究与美国已经接近甚至有赶超的趋势。材料科学论文发表的数量上讲,2018SJR统计的中国论文已经是美国的两倍了[10]高端论文自然指数索引的化学论文,中国也超过了美国[11]。但是与之对比的,世界上比较大的化学化工企业(包括农业化学与种子公司)依然是巴斯夫,陶氏化学,杜邦,科迪华(corteva,从陶氏杜邦分拆的农业子公司),拜耳,而日化企业则是宝洁,联合利华和花王等等,还是没有比较著名的中国企业。中国的纳米专利以学校为主,而其他国家都是公司为主,论文多,技术转化少是中国材料科学与化学研究的一个现状[12]。我们是不是可以停一停论文增长的脚步,换挡也追求一点更加“有用”的材料科学的研究,解决一些高级碳纤维材料依旧被禁运的实际问题?学术界培养的硕士博士大多数都会最后进入社会就业,如果能够产生更多学术界与工业界的联系,对于他们的就业与掌握技术的延拓都是很有好处的,而且更加广阔的就业前景,也可以让学生读研时更加专注。

基础科研与应用工业科研之间有一个平衡。如果过于强调基础科研,中国发表了世界上最多的论文,让其他发达国家工业界免费使用,那么工业研发水平的差距就更大了。反过来如果我们工业界科研研究发展了,研发了油耗更低的汽车,电动车,风电设备,太阳能电池等各种材料设备,制药医学等治疗手段等等,那么税收提高了,会推动更多一些基础科研的研究。这样基础科研的突破或许可以反哺工业界的研发,那么会有更加可持续的工业界资金的流入,形成良性循环。


引用文献:

[1] 前有杜比后有DTS赶来收费 DVD专利费纷争何时休?南方日报,20033月,

http://tech.sina.com.cn/it/e/2003-03-05/1124169680.shtml 20191230日最后访问

[2]“芯痛”背后国产芯片征途漫漫 “中国芯”短板何在,新京报,2018年4月19日。

http://www.xinhuanet.com/2018-04/19/c_1122704497.htm 20191230日最后访问

[3] 谷歌“断供”华为,影响全球厂商信任安卓,2019年5月21日,新京报,编辑李冰冰http://www.bjnews.com.cn/opinion/2019/05/21/581308.html 20191230日最后访问

[4] 超越科学的泡沫,《自然》,542卷,391页,2017年,Beyond the science bubble. Nature 542, p.391 (2017). 

[5] 司马贺,管理行为,第四版,自由出版社,1997年。Herbert A. Simon, Administrative behavior, fourth edition, the Free Press (New York), 1997,

[6] 菲利普·安德森,更多是不同的,科学,177卷,393页,1972年。P. W. Anderson, More is different, Science 177, p. 393 (1972).

[7]罗伯特·毕肖普,物理的涌现(演生),第一章1-10, 摩根和克雷普尔出版社,2019年,Robert C. bishop, The physics of emergence , Chapter 1, Brief history of the debate, page 1-10, Morgan & Claypool Publishers2019

[8]费正清主编,《剑桥中华民国史1912-1949年,上卷》,15-16页,中国社会科学出版社,1998年。

[9] 西奥多·舒尔茨,《教育的经济价值》,哥伦比亚大学出版社,1963年,第16页。Theodore Schultz, The economic value of education, Columbia University press, 1963 ,Page 16. 

[10] 期刊与国家排名,材料科学领域2018年,SJR: Scimago Journal & Country Rank, Country rank in materials science of 2018, https://www.scimagojr.com/countryrank.php?year=2018&area=2500, 20191230日最后访问

[11] 自然指数,2018年化学论文的国家排名,Nature Index, https://www.natureindex.com/annual-tables/2019/country/chemistry, 20191230日最后访问

[12] 斯普林格-自然集团,国之大器,始于毫末,17页,2017, http://www.naturechina.com/public/upload/pdf/small_science_in_big_china_-_ch.pdf 20191230日最后访问




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