李國杰院士：新時期呼喚新的科研模式

　　中國信息科技70年發(fā)展成就輝煌


　　70年前，我國信息領(lǐng)域是一張白紙，如今中國是舉世公認(rèn)的信息產(chǎn)業(yè)大國。2018年我國數(shù)字經(jīng)濟規(guī)模已達31.3萬億元人民幣，網(wǎng)民達8.29億，互聯(lián)網(wǎng)普及率59.6%。信息技術(shù)已經(jīng)滲透到各行各業(yè)，普惠大眾，真是斗轉(zhuǎn)星移，換了人間！

　　評價70年的科技成就，媒體上最常引用的數(shù)據(jù)是，全國研發(fā)人員總數(shù)增長了多少倍，科研經(jīng)費投入增長了多少倍，文章發(fā)表了多少，專利申請了多少……其實，科技人員數(shù)和經(jīng)費投入都是成本，不是產(chǎn)出；文章發(fā)表數(shù)和專利申請數(shù)是科研的中間結(jié)果，不是最終影響。評價科技發(fā)展的成就應(yīng)該看老百姓獲得的實惠、企業(yè)競爭力的提升和國防實力的增強。

　　微信和網(wǎng)上支付的普及是中國民眾引以為自豪的先進信息技術(shù)應(yīng)用；

　　“東風(fēng)”導(dǎo)彈、“遼寧號”航母等“撒手锏”中隱含著我國掌握的信息技術(shù)的威力；

　　自2015年以來華為公司獲得交叉許可后的知識產(chǎn)權(quán)凈收入超過14億美元，在橫遭美國政府打壓時，華為公司宣布向美國最大電信運營商Verizon征收超過10億美元的專利費，彰顯了中國龍頭企業(yè)在信息技術(shù)知識產(chǎn)權(quán)上的實力。

　　上面隨手捻來的幾個案例就能看出我國信息技術(shù)的貢獻與進步，我們?yōu)?0年來中國信息技術(shù)和產(chǎn)業(yè)的突飛猛進感到無比自豪！

　　衡量我國信息技術(shù)進步的另一個指標(biāo)是看我國與發(fā)達國家的差距是否縮小。例如，無線通信技術(shù)，我們第一代引進，第二代跟進，第三代參與，第四代自主開發(fā)，第五代已開始引領(lǐng)全球。

　　新中國的70年與數(shù)字電子計算機的73年歷史幾乎同步。以國內(nèi)外推出各代第一臺計算機的時間差距來衡量，第一代電子管計算機的差距是12年，第二代晶體管計算機差距是6年，由于“文革”的干擾，第三代集成電路計算機的差距擴大到9年，向量計算機的差距是7年，大規(guī)模并行機是5年，機群系統(tǒng)是4年，差距逐漸縮小。2010年“曙光·星云”千萬億次計算機第一次排名全球超級計算機性能第二，開啟了我國高性能計算機向世界頂峰沖刺的征程，后來“天河”和“神威·太湖之光”超級計算機相繼“登頂”，我國超級計算機的研制水平已與美國并駕齊驅(qū)。

　　我們已經(jīng)取得驕人的進步，現(xiàn)在比歷史上任何時候離實現(xiàn)科技強國的目標(biāo)更近。但必須清醒地認(rèn)識到，我國的科研投入不斷增加，但科研的產(chǎn)出并沒有成比例地增加。

　　在信息領(lǐng)域的知識寶庫中，中國人發(fā)現(xiàn)、發(fā)明的知識還不多；

　　信息領(lǐng)域的國際標(biāo)準(zhǔn)中，以中國人的新發(fā)現(xiàn)和發(fā)明專利為基礎(chǔ)的標(biāo)準(zhǔn)也很少；

　　國際上流行的信息技術(shù)教科書上，還很少出現(xiàn)中國人的名字。

　　盡管國際局勢波譎云詭，我國仍然處在發(fā)展的重要戰(zhàn)略機遇期，但其內(nèi)涵和條件發(fā)生了變化。主要的變化是發(fā)展的動力從資本和勞動力轉(zhuǎn)向科技自主創(chuàng)新的能力，技術(shù)發(fā)展的源頭從國外引進轉(zhuǎn)向以國內(nèi)自主研發(fā)為主。中國幾千年的歷史上從未像今天這樣給予科學(xué)技術(shù)這么高的期盼。

　　當(dāng)今世界百年未有之大變局給中華民族偉大復(fù)興帶來重大機遇，也逼迫我們面對從未有過的巨大挑戰(zhàn)。我們必須臥薪嘗膽，發(fā)憤圖強，才能從跟蹤走向引領(lǐng)，從信息產(chǎn)業(yè)的中低端走向高端。不管未來的道路上有多少坎坷，我們一定能為人類文明作出與“中國人”這個響當(dāng)當(dāng)?shù)拿窒喾Q的貢獻。

　　為了提高科研效率，過去我們一直在討論科技體制機制改革，中國科學(xué)院考慮較多的是院內(nèi)機構(gòu)的拆分合并、研究所的內(nèi)部管理機制和科研布局等。作為對過去70年科研工作的回顧和思考，本文換一個角度，重點討論科研模式的調(diào)整和改變。所謂“科研模式”（或者稱為“科研范式”）是指如何開展科研工作，是強調(diào)“有序”還是“無序”，強調(diào)“線性”還是“并行”，強調(diào)“成果轉(zhuǎn)化”還是“市場牽引”等。70年來我國已形成較為固定的科研模式，包括任務(wù)帶學(xué)科的“兩彈一星”模式，從基礎(chǔ)研究、應(yīng)用研究到成果轉(zhuǎn)化的“線性模式”等。我們需要通過認(rèn)真梳理，厘清哪些需要繼承，哪些需要補充，哪些需要揚棄。

　　新時期呼喚新的科研模式，我相信，新的科研模式會使我們的科研工作進入新的天地。

　　科技強國需要新的科研模式

　　踐行“兩條腿走路”的基本科研模式

　　新中國成立初期，我國明確提出“兩條腿走路”的發(fā)展方針，后來在經(jīng)濟工作中也經(jīng)常提到各種“同時并舉”的方針，但在科技工作中，很少強調(diào)“兩條腿走路”。其實，“兩條腿走路”應(yīng)該是基本的科研模式，必須努力踐行?？萍脊ぷ髦械?ldquo;兩條腿”包括：有序模式與無序模式，舉國體制與自由探索，任務(wù)帶學(xué)科與學(xué)科引任務(wù)，自主創(chuàng)新與開放創(chuàng)新……

　　所謂“兩條腿走路”或“同時并舉”不是指不同的科研模式必須投入相同的人力和經(jīng)費，而是在思想認(rèn)識、科技布局和成果評價上必須置于同等重要的高度。更重要的是，要分清“兩條腿”的不同功能，不要擰著來——不能用自由探索的科研模式做工程任務(wù)，也不能用管理工程任務(wù)的辦法來管基礎(chǔ)研究。我國設(shè)立的某些重大科技專項或重點科技項目，如大數(shù)據(jù)和人工智能等，目前的主要科研工作是探索新的算法、新的器件和新的解決方案，重大工程目標(biāo)還不太明確，因此不宜采用兵團作戰(zhàn)的方式。表面上將許多不同方向的基礎(chǔ)研究拼成一個大課題，只起到一個“大口袋”的作用。相反，現(xiàn)在當(dāng)成基礎(chǔ)研究的工業(yè)軟件可以看成新時期的“兩彈一星”任務(wù)，應(yīng)該采取兵團作戰(zhàn)的方式集中力量攻關(guān)。

　　“兩彈一星”的集中攻關(guān)模式是我國的成功經(jīng)驗，有利于發(fā)揮我國的制度優(yōu)勢，應(yīng)該繼承和發(fā)揚。一般而言，采用兵團作戰(zhàn)的集中攻關(guān)模式需要滿足4個條件：

　　原理已基本清楚，任務(wù)目標(biāo)明確，有可能在預(yù)定的時間內(nèi)完成；

　　屬于受制于人的短板，國外已經(jīng)有成功的案例，多數(shù)是跟蹤和追趕型的科研任務(wù)；

　　國家的重大戰(zhàn)略需求，需要舉全國之力突破關(guān)鍵技術(shù)；

　　國內(nèi)有一定技術(shù)基礎(chǔ)，找到了敢于并善于“啃硬骨頭”的科研團隊。

　　我國國防科研有許多集中攻關(guān)成功的案例，已形成較為成熟的重大科研任務(wù)管理模式。但在民口，特別是如何在市場經(jīng)濟條件下采用舉國體制集中攻關(guān)還少有成功案例。

　　近年來，京東方公司和長江存儲公司分別牽頭突破液晶顯示和閃存技術(shù)，為激烈市場競爭條件下集中攻關(guān)樹立了樣板。這兩家公司投入達數(shù)千億元人民幣之巨，突破了國外的知識產(chǎn)權(quán)壁壘。

　　在建國初期學(xué)科薄弱的時候，“任務(wù)帶學(xué)科”是推動科技進步的有效范式。但“任務(wù)帶學(xué)科”只是科研工作中的“一條腿”，如果所有的科技活動都采取“任務(wù)帶學(xué)科”的做法，就難以擺脫跟蹤別人的局面。科技進步有其內(nèi)在的邏輯和機制，知識的積累會把科學(xué)技術(shù)自身推向前進，這種進步就體現(xiàn)在學(xué)科的發(fā)展上。對自由探索性的科研，個人興趣也是重要的驅(qū)動力，要尊重基礎(chǔ)研究的靈感瞬時性、方式隨意性和路徑不確定性的特點。但是，信息科技是研究人造世界中信息的獲取、處理、傳輸和存儲，人造物總是有某種目的性。信息技術(shù)的重大發(fā)明，如計算機、晶體管、集成電路、光纖通信、互聯(lián)網(wǎng)等都是為了滿足人類的需求。特別是在國外反華勢力千方百計阻撓中國高技術(shù)發(fā)展的時候，科技人員更應(yīng)為國分憂，更有目標(biāo)地開展科研工作。個人興趣應(yīng)當(dāng)與國家需求結(jié)合起來，潛在的市場需求才是發(fā)展信息技術(shù)的主要動力。

　　應(yīng)強調(diào)自主創(chuàng)新還是開放創(chuàng)新，一直存在爭議。其實這也是“兩條腿”，必須同時發(fā)力。華為公司就是兩條腿跑步前進，走到了國際前列。即使是發(fā)展CPU這樣的核心技術(shù)，也要“兩條腿走路”：

　　一條是從內(nèi)向外發(fā)展，另起爐灶自主設(shè)計CPU芯片，先在國防和安全應(yīng)用領(lǐng)域形成“根據(jù)地”，再逐步向民口市場擴展；

　　另一條是由外向內(nèi)發(fā)展，先融入國際主流，在引進消化吸收的基礎(chǔ)上逐步掌握高端?CPU?的設(shè)計技術(shù)，提高安全可控水平。

　　在民口市場上完全擺脫國外技術(shù)另起爐灶，就上了“想整我們的人”設(shè)下的“技術(shù)脫鉤”的圈套。信息技術(shù)已經(jīng)是全球化的技術(shù)，閉關(guān)自守一定會落后于時代。

　　轉(zhuǎn)變線性科研模式，更加重視技術(shù)科學(xué)

　　二戰(zhàn)以后，時任美國科學(xué)研究發(fā)展局主任的萬尼瓦爾·布什撰寫了一篇報告——《科學(xué)：無止境的前沿》，將研究工作區(qū)分為“基礎(chǔ)研究”和“應(yīng)用研究”，提出“基礎(chǔ)研究—應(yīng)用研究—產(chǎn)品開發(fā)”的線性科研模型。這一模型后來成為全球科研的基本模式，中國更是全面實行了這一模式，而且增添了“成果轉(zhuǎn)化”的環(huán)節(jié)，現(xiàn)在是反思和消除這一模式負(fù)面影響的時候了。

　　線性科研模型的依據(jù)是科學(xué)一定先于技術(shù)和工程，只有基礎(chǔ)研究才能發(fā)現(xiàn)新知識，而應(yīng)用研究只是知識的應(yīng)用，然而事實并非如此?？茖W(xué)、技術(shù)與工程是平行發(fā)展的，并無絕對先后。

　　熱力學(xué)的形成主要得益于蒸汽機的發(fā)明和改進；雷達技術(shù)主要歸功于諧振腔磁控管的發(fā)明；計算機領(lǐng)域的進步也主要取決于數(shù)字電路、晶體管、集成電路、互聯(lián)網(wǎng)等重大發(fā)明。

　　諾貝爾獎得主中有許多傳統(tǒng)意義上的工程師，而工程界的諾貝爾獎——德雷珀獎的得主中也不乏專注于基礎(chǔ)研究的科學(xué)家。

　　實際上，發(fā)明與發(fā)現(xiàn)是一個有機整體，新發(fā)現(xiàn)可能產(chǎn)生新發(fā)明，新發(fā)明也可能導(dǎo)致新發(fā)現(xiàn)，有些重大發(fā)明本身就包含新發(fā)現(xiàn)。因此，將基礎(chǔ)研究和應(yīng)用研究拆分為上下游關(guān)系不利于科學(xué)技術(shù)的發(fā)展。

　　2018年清華大學(xué)出版社翻譯出版了一本重要著作——《發(fā)明與發(fā)現(xiàn)：反思無止境的前沿》。該書的作者文卡特希·那拉亞那穆提曾任突飛猛進的美國加州大學(xué)圣芭芭拉分校工學(xué)院院長，他對線性科研模式做了深入的批判，提出了新的“發(fā)現(xiàn)—發(fā)明循環(huán)模型”，這一新的科研模式值得我們重視。

　　我國基礎(chǔ)研究投入占研究與試驗發(fā)展（R&D）總投入的比例長期徘徊在5%左右，學(xué)術(shù)界反映強烈。但近幾年我國應(yīng)用研究的投入比例一直在下降，已從20世紀(jì)的20%降到10%左右，遠低于發(fā)達國家20%—50%的投入強度，卻很少聽到呼吁增加的聲音，豈非咄咄怪事。我國是一個發(fā)展中國家，應(yīng)更加重視技術(shù)科學(xué)和應(yīng)用研究。錢學(xué)森、楊振寧等科學(xué)家都曾建議我國成立技術(shù)科學(xué)院，但沒有引起足夠的重視。

　　我國正在籌建國家實驗室，一些省市也在投入上百億元的經(jīng)費，爭取進入國家實驗室行列。國家實驗室要按什么模式建設(shè)，值得我們深思。計算機界已有70人獲得過圖靈獎，但只有萬維網(wǎng)的發(fā)明者伯納斯·李一人來自國家實驗室——歐洲原子核研究所（CERN），其他得主都來自大學(xué)和企業(yè)。信息領(lǐng)域的許多重大發(fā)明都出自企業(yè)實驗室。

　　例如，美國貝爾實驗室就發(fā)明了晶體管、激光技術(shù)、電荷耦合器（CCD）、UNIX操作系統(tǒng)、數(shù)字交換機、衛(wèi)星通信等基礎(chǔ)技術(shù)。貝爾實驗室是發(fā)現(xiàn)與發(fā)明結(jié)合得最好的實驗室之一，我國應(yīng)吸取其成功的經(jīng)驗。

　　改變線性科研模式，就是要打破基礎(chǔ)研究和應(yīng)用研究的界限，不是按所謂一級學(xué)科的框架以發(fā)表更多的學(xué)術(shù)論文為目標(biāo)，而是要以探索未知世界、讓人類生活更美好為目標(biāo)，圍繞要解決的科學(xué)問題和國家及社會的需求，跨學(xué)科地開展科研工作。信息領(lǐng)域應(yīng)側(cè)重于基礎(chǔ)性的重大發(fā)明，以需求驅(qū)動科研。所謂“跨學(xué)科”研究不是單學(xué)科研究的補充，而應(yīng)該是科學(xué)研究的主流。

　　令人不解的是，近幾年我國走了一條相反的學(xué)科發(fā)展道路，不斷地拆分學(xué)科，另建了好幾個獨立構(gòu)成上下游的新一級學(xué)科，如軟件工程、網(wǎng)絡(luò)安全、人工智能等，這種“占山頭”的方式難以做出基礎(chǔ)性的重大發(fā)明。

　　改變成果轉(zhuǎn)化模式，推動企業(yè)真正成為創(chuàng)新主體

　　許多人認(rèn)為我國科技和經(jīng)濟是相互脫離的“兩張皮”，科技成果很多，但成果轉(zhuǎn)化不暢，只要做好科技成果轉(zhuǎn)化，經(jīng)濟就會高速發(fā)展。這樣的判斷不符合實情。而且，隨著企業(yè)的創(chuàng)新能力提高，所謂“成果轉(zhuǎn)化”的神話會越來越落空。

　　1985年，中國科學(xué)院就與深圳市合作，建立了國內(nèi)最早的成果轉(zhuǎn)化“科技工業(yè)園”，實施了許多優(yōu)惠政策；但到1993年底，深圳市符合高新技術(shù)企業(yè)認(rèn)定標(biāo)準(zhǔn)的44家高科技公司都在科技園外，“深圳科技工業(yè)園”的發(fā)展并不成功。時任中國科學(xué)院院長周光召為此專門召開了一次座談會，了解情況后頗有感慨地總結(jié)：“看來技術(shù)不是問題的關(guān)鍵，是制度。”

　　周光召看到了問題的本質(zhì)。所謂“成果轉(zhuǎn)化”不是技術(shù)發(fā)展的客觀規(guī)律，國外一般只講技術(shù)轉(zhuǎn)移，不提成果轉(zhuǎn)化，更沒有所謂“成果轉(zhuǎn)化率”一說。我國信息領(lǐng)域也沒有一個成功的企業(yè)是靠成果轉(zhuǎn)化做大做強的?？蒲行枰粋€“報獎”的“成果”，而所謂“成果”需要從大學(xué)和科研機構(gòu)轉(zhuǎn)移到企業(yè)，這是中國的科技發(fā)展歷史和制度造成的。

　　改革開放以前，我國的國有企業(yè)基本上都是加工車間，制度上就不允許做研究開發(fā)。目前，我國科研隊伍的精兵強將集中在大學(xué)和科研機構(gòu)的國家重點實驗室，一半以上的中國科學(xué)院院士、40%以上的“杰青”工作在國家重點實驗室。與之對照的是，截至2016年，全國177個企業(yè)國家重點實驗室只有9名“杰青”、71名“千人計劃”入選者。從人力資源上看，企業(yè)還沒有真正成為創(chuàng)新的主體。

　　這種局面不改變，科技和產(chǎn)業(yè)的關(guān)系就一定是扭曲的。“成果轉(zhuǎn)化”的基本思路是從技術(shù)出發(fā)找市場，這是違背企業(yè)發(fā)展規(guī)律的做法——成功的企業(yè)幾乎都是根據(jù)市場找技術(shù)。一旦企業(yè)真正有了對技術(shù)的需求，一定會千方百計吸收有價值的技術(shù)，不需要大學(xué)和科研機構(gòu)漫無目的地做“成果轉(zhuǎn)化”。

　　如果把關(guān)鍵技術(shù)比喻成一頭牛，它的四條腿就是大學(xué)和科研機構(gòu)的基礎(chǔ)研究。要想讓一頭牛邁步向前走，動員再多的人來抬牛腿是無濟于事的，只有牽著牛鼻子，牛才會邁步，牽引關(guān)鍵技術(shù)“牛鼻子”的力量就是市場。市場驅(qū)動的關(guān)鍵技術(shù)突破是我國的明顯短板。不管是過去的“863”計劃，還是近幾年的重點研發(fā)計劃，鮮有產(chǎn)生核心知識產(chǎn)權(quán)從而占領(lǐng)國際市場的成功商業(yè)案例。工程性的技術(shù)創(chuàng)新是在成本、時間、兼容性、標(biāo)準(zhǔn)、人力等強約束條件下的創(chuàng)新，沒有走出實驗室的科研人員不可能理解這些約束條件。

　　長期以來，我國科技計劃的操作模式基本上是，由大學(xué)和科研機構(gòu)的專家根據(jù)技術(shù)發(fā)展趨勢決定做什么，企業(yè)的實際需求很難反映到課題指南上。最近大家都在討論我國技術(shù)的“短板”，但真正感受到“卡脖子”痛苦的是企業(yè)。對于“補短板”技術(shù)，我們應(yīng)當(dāng)改變科技立項的傳統(tǒng)做法，采取骨干企業(yè)出題，真正有能力的科技人員揭榜應(yīng)答的方式，將人力物力花在最該花的地方。

　　令人高興的是，我國企業(yè)的研發(fā)投入正在迅速提高。2018年入選全球創(chuàng)新1000強的中國企業(yè)研發(fā)支出達到600.8億美元，同比增長34.4%。信息領(lǐng)域已經(jīng)冒出一批有技術(shù)實力的龍頭企業(yè)，企業(yè)實力的增強將使我國的技術(shù)轉(zhuǎn)移走上良性發(fā)展軌道，推動大學(xué)和科研機構(gòu)往高處走，向源頭創(chuàng)新方向發(fā)展。

　　但總體來講，我國企業(yè)的科技實力還不強。美國科技類上市公司總市值約為7.72萬億美元；而中國科技類上市公司總市值只有2.08萬億美元。我國企業(yè)向高端發(fā)展的主要困難是，真正對企業(yè)有價值的技術(shù)供給不足，企業(yè)的技術(shù)創(chuàng)新能力薄弱。

　　我們必須從思想上認(rèn)識到這一問題的嚴(yán)重性和緊迫性，從國家經(jīng)濟轉(zhuǎn)型的高度重視這一涉及高質(zhì)量發(fā)展全局的戰(zhàn)略問題，制定有力度的政策，切實提高企業(yè)的創(chuàng)新能力，使企業(yè)真正成為創(chuàng)新主體。(李國杰 院士)

　　【注】李國杰 中國工程院院士、發(fā)展中國家科學(xué)院（TWAS）院士。中國科學(xué)院計算技術(shù)研究所原所長、研究員，兼任中國科學(xué)院科技戰(zhàn)略咨詢研究院科技智庫特聘研究員。主要從事并行算法、高性能計算機、互聯(lián)網(wǎng)、人工智能等領(lǐng)域的研究。主持研制“曙光-1000”等計算機，獲國家科技進步獎一等獎等獎勵。

　　轉(zhuǎn)自：中國科學(xué)院院刊

　　【版權(quán)及免責(zé)聲明】凡本網(wǎng)所屬版權(quán)作品，轉(zhuǎn)載時須獲得授權(quán)并注明來源“中國產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟信息網(wǎng)”，違者本網(wǎng)將保留追究其相關(guān)法律責(zé)任的權(quán)力。凡轉(zhuǎn)載文章及企業(yè)宣傳資訊，僅代表作者個人觀點，不代表本網(wǎng)觀點和立場。版權(quán)事宜請聯(lián)系：010-65367254。

延伸閱讀