探索知识体系的逻辑与架构,专家论道科技强国

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2015年世界经济论坛夏季年会“2015年新领军者年”于9月9日至11日在大连召开。中国科学院副院长李静海受邀参加了9月10日举行的以“合作推动科学进步”为主题的互动式会议并发言。

李静海:共同利益,共享责任

现代科学技术自20世纪以来取得了突飞猛进的进步,人类对自然界的认识和改造自然的能力不断提升,一些重要科学问题取得了新的突破,多学科交叉融合也催生了许多新技术,新的科研模式正在形成,科学的开放性和全球性已成为当代科技的潮流,在不远的未来,全球即将迎来新一轮科技革命和产业变革。

院士、专家论道科技强国

李静海以《共同利益,共享责任》为题,围绕科技界与政府、企业之间的投入与效率之间的关系阐述了看法。他认为,面对全球性挑战和可能发生的新科技革命,科技界总是呼吁政府和企业增加投入,而政府和企业又期望科技界尽快对投入予以回馈。一般而言,在任何国家,这两方面均难以完全满足对方的期望。事实上,比投资和回馈更为重要的是如何提升科研的效率,这是两方面共同的利益,大家也需要共享责任。对科技界而言,应重新审视科学技术的布局和科学知识之间的逻辑。现有的布局是在人们认识局限的情况下受人为影响和一些偶然因素而形成的,有定义的学科名称就有几千个,缺乏系统的结构和逻辑,在这样的布局下组织机构和部署科研,效率低下。科技界应当根据研究对象的层次结构和逻辑关系,构建新时期的科学技术布局。希望这一问题能够引起足够重视。

2015年夏季达沃斯年会“2015年新领军者年”于9月9
日至11日在大连召开。中国科学院副院长李静海受邀参加了9月10日举行的“以合作推动科学进步”为主题的互动式会议并发言。

为了推动科学技术的发展,科技界往往呼吁政府增加科技投入,而各国政府无一例外也比以往任何时候更期待科技界能够对科技投入予以更多更快回馈。一般而言,在任何国家,这两方面均难以完全满足对方的期望。与此相关的政产学研的关系也越来越成为各方面关注的问题。争论投入和回馈,解决产学研各方面的关系,当然十分重要,但是,在这些议题之外,还有什么问题更为重要而还尚未引起重视呢?我们认为,可能确实存在着忽视科学技术自身发展的问题,而这些问题或许更为关键。

编者按
在全国科技创新大会、两院院士大会、中国科协第九次全国代表大会上,习近平总书记都曾明确提出到新中国成立100年时成为世界科技强国的目标。如何实现中国的科技强国梦?在9月12日召开的第五届中国科技政策论坛上,专家们就科学界的开放性、战略新兴材料、大科学装置及国家实验室、科技体制改革等热点问题各抒己见,智慧的火花闪烁科技强国希冀。

李静海表示,对政府而言,应当承担起提升国家创新体系效率的责任。多方面的统计表明,各国创新体系效率低下是一个共性问题,创新体系的效率提升潜力巨大。政府可通过制定政策、明确各方面定位、合理配置资源及优化评价体系等,促进创新体系的几部分之间的有效合作。这对于激发创新活力,提升效率十分关键。对企业而言,往往注重眼前,想用最小的投入取得最大效益。但事实上,往往事与愿违。针对企业的核心业务,提炼关键的科学问题持续支持,予以突破,发展成为方法并形成研发能力,将显著提升核心竞争能力,比短期增加投入更加有效。这方面还需要有政策引导。

该互动会议由《自然》杂志主编主持,美国国立卫生研究院院长,伦敦帝国理工学院校长,阿联酋内阁事务部部长,欧盟委员会研究、科学和创新专员以及日本文部科学大臣也应邀参加会议。

对科技界而言,理清知识体系自身的结构和逻辑及其与应用技术领域的结构与逻辑的相互关系,并以此为依据对科学技术各学科和领域进行布局,才能有效促进学科交叉融合,提升科研效率,加快科学技术进步的进程。

探索知识体系的逻辑与架构

李静海最后总结说,随着信息技术的发展和大数据的兴起,新的科研范式也正在孕育之中。在应对全球挑战,迎接科技革命,发展新的科研范式的交汇点上,机遇应当大于挑战,这是各方面共同的利益,需要各方面共享责任,共同行动。

此次夏季达沃斯论坛的会议主题为描绘增长新蓝图,围绕科学的变革、被颠覆的行业、经济不确定性、中国新常态、环境界限、人的意义六大主题开展了150余场各类分论坛活动。

物质世界和人类自身的结构和其中的逻辑关系表现为多层次结构,每一层次又表现为多尺度的结构,建立每一层次多尺度之间的关系和不同层次之间的关联是现代科学的中心任务,其中,每一层次的介尺度结构是实现这一中心任务的关键。因此,多层次、多尺度和介尺度复杂性将是一个完整合理的知识体系的显著特征。

李静海 中国科学院副院长

该互动会议由《自然》杂志主编主持,美国国立卫生研究院院长、伦敦帝国理工学院校长、阿联酋内阁事务部部长、欧盟委员会研究、科学和创新专员以及日本文部科学大臣也应邀参加会议。

李静海以《共同利益,共享责任》为题,围绕科技界与政府、企业之间的投入与效率之间的关系阐述了看法。以下是发言全文,以飨读者。

广义讲,所有应用技术领域的结构和逻辑所涉及的科学知识范畴都是相同的,区别只是用这些知识解决的具体问题表现方式不同而已,因而也呈现多层次、多尺度和介尺度的特征,可与知识体系融为一体。

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此次夏季达沃斯论坛的会议主题为“描绘增长新蓝图”,围绕“科学的变革”、“被颠覆的行业”、“经济不确定性”、“中国新常态”、“环境界限”、“人的意义”六大主题开展了150余场各类分论坛活动。

面对全球性挑战和可能发生的新的科技革命,科技界总是呼吁政府和企业增加投入,而政府和企业又期望科技界尽快对投入予以回馈。一般而言,在任何国家,这两方面均难以完全满足对方的期望。

各层次的介尺度问题是知识和技术体系共同缺失的环节,而不同层次的介尺度问题又可能具有共同的规律,受统一的原理支配,弥补这一原理将可能引发科学和技术整体的变革性进步。

现代科学技术自20世纪以来取得了突飞猛进的进步,人类对自然界的认识和改造自然的能力不断提升,一些重要科学问题取得了新的突破,多学科交叉融合也催生了许多新技术,新的科研模式正在形成,科学的开放性和全球性已成为当代科技的潮流,在不远的未来,全球即将迎来新一轮科技革命和产业变革。

争论投入和回馈的多少,当然是可以理解的,但我认为比投资和回馈更为重要的是如何提升科研的效率,这是两方面共同的利益,大家也需要共享责任。

知识结构和逻辑的演化,将导致理论、方法、工具和思维方式的变革,再加上信息技术和数据科学的推动,未来的科研模式将发生根本性的变化,如何应对这一变化,也是实现科技跨越发展的另一关键问题。

为了推动科学技术的发展,科技界往往呼吁政府增加科技投入,而各国政府无一例外也比以往任何时候更期待科技界能够对科技投入予以更多更快回馈。一般而言,在任何国家,这两方面均难以完全满足对方的期望。与此相关的政产学研的关系也越来越成为各方面关注的问题。争论投入和回馈,解决产学研各方面的关系,当然十分重要,但是,在这些议题之外,还有什么问题更为重要而还尚未引起重视呢?我们认为,可能确实存在着忽视科学技术自身发展的问题,而这些问题或许更为关键。

对科技界而言,应重新审视科学技术的布局和科学知识之间的逻辑。现有的布局是在人们认识局限的情况下受人为影响而形成的,有定义的学科名称就有几千个,缺乏系统的结构和逻辑,在这样的布局下部署科研,效率十分低下。科技界应当根据研究对象的层次结构和逻辑关系,构建新时期的科学技术布局。十分遗憾的是,这一问题没有引起足够重视!

知识体系结构和逻辑的完整认识和科研环境的变化将导致新的科学技术布局和新的科研模式的逐步形成,这将是21世纪科学技术的特征之一。对这一进程的认识关注和推动,对一个国家科学技术发展的进程十分关键,需要各学科共同的努力,更需要政府坚定的支持。学科界限的打破并逐步融合,新思想的出现并得到及时支持,都需要学术界采取一种开放的心态,也需要科技界、政府、所有国际科学组织积极地推动。各方面对这些变化和发展的态度,会很大程度上决定新的科技革命发生和新的科研模式形成的进程。这也是科学的开放性和全球性的应有之意。各方面应对此有充分的认识,这是全球共同的利益,需要共享责任,共同行动。只有这样,人类才能更有效地应对全球性的挑战。

对科技界而言,理清知识体系自身的结构和逻辑及其与应用技术领域的结构与逻辑的相互关系,并以此为依据对科学技术各学科和领域进行布局,才能有效促进学科交叉融合,提升科研效率,加快科学技术进步的进程。

对政府而言,应当承担起提升国家创新体系的效率的责任。多方面的统计表明,各国创新体系效率低下是一个共性问题,创新体系的效率提升潜力巨大。政府可通过制定政策、明确各方面定位、合理配置资源及优化评价体系等,促进创新体系的几部分之间的有效合作。这对于激发创新活力,提升效率十分关键。

此外,这些变化必然引发各国国家创新体系和科研管理模式的变化,各国政府均应主动地去适应这些变化,对国家创新体系做出必要的调整,对科技队伍的规模和结构进行优化。在全球层面,国际科学组织应当考虑各国创新体系之间的关系,甚至如何促进全球创新体系的建立,至少是各国之间的合作,这样才能有效提升创新体系的效率和能力,并在科研投入增加有限的背景下,确保科学技术仍能高速发展,这可能比要求投入和追求回馈更为重要。

物质世界和人类自身的结构和其中的逻辑关系表现为多层次结构,每一层次又表现为多尺度的结构,建立每一层次多尺度之间的关系和不同层次之间的关联是现代科学的中心任务,其中,每一层次的介尺度结构是实现这一中心任务的关键。因此,多层次、多尺度和介尺度复杂性将是一个完整合理的知识体系的显著特征。

对企业而言,往往注重眼前,想用最小的投入取得最大效益。但事实上,往往事与愿违。我认为针对企业的核心业务,提炼关键的科学问题持续支持,予以突破,发展成为方法并形成研发能力,将显著提升核心竞争能力,比短期增加投入更加有效。当然,这需要有政策引导。

(李静海,中国科学院副院长)

广义讲,所有应用技术领域的结构和逻辑所涉及的科学知识范畴都是相同的,区别只是用这些知识解决的具体问题表现方式不同而已,因而也呈现多层次、多尺度和介尺度的特征,可与知识体系融为一体。

随着信息技术的发展和大数据的兴起,新的科研范式也正在孕育之中。在应对全球挑战,迎接科技革命,发展新的科研范式的交汇点上,机遇应当大于挑战,这是各方面共同的利益,需要各方面共享责任,共同行动。这才是在Open
Science,Global Science的背景下,大家应当做的大事!

各层次的介尺度问题是知识和技术体系共同缺失的环节,而不同层次的介尺度问题又可能具有共同的规律,受统一的原理支配,弥补这一原理将可能引发科学和技术整体的变革性进步。

《中国科学报》 (2015-09-21 第7版 学人)

知识结构和逻辑的演化,将导致理论、方法、工具和思维方式的变革,再加上信息技术和数据科学的推动,未来的科研模式将发生根本性的变化,如何应对这一变化,也是实现科技跨越发展的另一关键问题。

知识体系结构和逻辑的完整认识和科研环境的变化将导致新的科学技术布局和新的科研模式的逐步形成,这将是21世纪科学技术的特征之一。对这一进程的认识关注和推动,对一个国家科学技术发展的进程十分关键,需要各学科共同的努力,更需要政府坚定的支持。学科界限的打破并逐步融合,新思想的出现并得到及时支持,都需要学术界采取一种开放的心态,也需要科技界、政府、所有国际科学组织积极地推动。各方面对这些变化和发展的态度,会很大程度上决定新的科技革命发生和新的科研模式形成的进程。这也是科学的开放性和全球性的应有之意。各方面应对此有充分的认识,这是全球共同的利益,需要共享责任,共同行动。只有这样,人类才能更有效地应对全球性的挑战。

此外,这些变化必然引发各国国家创新体系和科研管理模式的变化,各国政府均应主动地去适应这些变化,对国家创新体系做出必要的调整,对科技队伍的规模和结构进行优化。在全球层面,国际科学组织应当考虑各国创新体系之间的关系,甚至如何促进全球创新体系的建立,至少是各国之间的合作,这样才能有效提升创新体系的效率和能力,并在科研投入增加有限的背景下,确保科学技术仍能高速发展,这可能比要求投入和追求回馈更为重要。

科技强国能力建设的政策思考

穆荣平 中国科学学与科技政策研究会理事长

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《国家创新驱动发展战略纲要》提出“到2020年进入创新型国家行列,到2030年跻身创新型国家前列,到2050年建成世界科技创新强国”的创新驱动发展“三步走”战略目标。科技强国建设是中国服务世界能力提升的历史过程。建成世界科技强国不仅意味着中国能够不断涌现出原创性科学思想和前沿技术,而且体现在中国原创性科学思想和前沿技术在世界科学技术领域影响的广度和深度,标志着中国成为世界主要科学中心和创新枢纽。从这个意义上讲,“世界科技强国”比“创新型国家”的标准更高,不仅强调科学技术发展质量和数量,还强调对世界科学和技术发展的贡献。

世界顶尖人才、研究机构和重大科技基础设施是世界科技强国的重要支柱。从诺贝尔奖获奖机构数统计数据排名看,美国拥有128个机构,名列第一;德国、英国、法国、日本、瑞士、澳大利亚、荷兰等名列第二至第十。从2004年至2015年诺贝尔科学奖分布看,美国43人次,日本和英国各8人次,法国、德国分别为6和5人次,充分显示出一流科学人才和研究机构数量的正相关特征。

建设世界科技强国必须破解人才政策四大难点问题。一是人才选拔政策的公正性问题。人才选拔标准、选拔程序、评审机制、聘任方式等方面存在许多需要厘清的问题,例如,高层次人才引进应该与重大创新任务和工程紧密结合,应该有明确而严格的标准,应该注重其工作能力和创新绩效,而不仅仅是个人求学和工作经历,宁缺毋滥。二是人才培养政策的短视化现象。人才培养政策有悖于人才成长规律,关注“显人才”、忽视“潜人才”,关注“少数人”、忽视“多数人”,关注“结果”、忽视“过程”。三是人才使用政策的功利化倾向。人才使用政策与人才称号、报奖、提职挂钩过紧,不仅导致科技人员聚焦可发表、可评奖和可申报人才计划的研究工作,也耗费了科技人员大量的时间精力,最终将使科技创新活动越来越偏离其价值(无论是科学、技术、经济、社会和文化价值)创造的轨道,偏离了经济社会发展的需要。四是人才激励政策的物质化导向。目前人才激励政策实施过程中存在大量政策叠加现象,使得个人提职提薪和获得人才计划称号成为科研的主要驱动力,忽视了科研的本质。

建设世界科技强国必须持续加大投入,统筹部署3类重大科技基础设施,推动设施集群化、规模化发展。平台型设施要着眼于基础科学和前沿技术重大突破,力图把握新一轮科技革命重大机遇,组织方式上应鼓励国际合作,建成后应面向全球开放,能够代表国家参与高水平国际科技竞争与合作。战略导向型设施应聚焦国家战略需求,着眼于突破深海、深地、深空、信息安全等领域的关键技术,有效保障国家安全,组织方式上应强调自主发展,建成后成为国家实验室等国家研究机构的重要组成部分。应用导向型设施应面向国民经济主战场和重大民生需求,着眼于破解产业发展、生态保护、医疗健康等领域科技难题,推动产业和产品向价值链中高端跃升,组织方式上应探索引入公私合作模式,引导社会资本投入。完善基础设施全生命周期管理体系,建设世界级重大科技基础设施集群,依托设施集群布局建设国家科学中心或国家实验室,集聚全球高水平科研人才和创新团队,开展多领域、多学科、多主体交叉研究,充分发挥重大科技基础设施在基础前沿研究和重大颠覆性技术开发方面的支撑作用。

从石墨烯热到科技强国梦

刘忠范 中国科学院院士、北京大学纳米科学与技术研究中心主任

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中国正处在石墨烯淘金热之中。全国各地都在建设石墨烯产业园。据不完全统计,这种打着石墨烯旗号的产业园接近20个,有发达地区,也有欠发达地区,堪称一场石墨烯产业化运动,让人联想起1958年的大炼钢铁运动。

石墨烯号称新材料之王,其无与伦比的特性吸引了全世界的眼球。中国拥有最庞大的石墨烯研究队伍,从2011年起,中国学者发表的石墨烯相关学术论文已居世界首位,中国申请的石墨烯专利已占到全球总数的40%。同时,中国也在引领着石墨烯材料的产业化运动,据不完全统计,目前国内有300余家企业从事石墨烯产品和生产设备开发,主要集中在石墨烯原材料、锂离子电池导电添加剂、超级电容器、防腐涂料、电加热和健康器材、触摸屏等领域。

毋庸置疑,中国的石墨烯基础研究和产业化研发都取得了巨大的进步,在国际上应位列第一方队。但是,也暴露出制约石墨烯产业健康发展的诸多问题。第一,很多人误认为进入石墨烯行当的门槛很低,并且误以为石墨烯时代就在眼前。实际上,从安德烈海姆等人发表第一篇石墨烯文章至今,只有短短的12年时间,石墨烯相关基础研究的热潮刚刚退去,石墨烯原材料的规模化生产才刚刚开始,应用研究也只能说逐渐走出实验室。就现状而言,我们仍处在产业化前夜,至多是起步阶段。这种认识上的误区导致很多人盲目乐观,盲目进入石墨烯领域。第二,目前的产业园建设过于盲目、分散,且简单重复,特色不清晰,所从事的大多属于门槛很低的低端产品研发,必然导致低水平的恶性竞争。第三,急功近利倾向非常严重,只关注明天获利的初级产品,轻视甚至忽视对未来石墨烯产业核心技术的关注和投入。

我对石墨烯的未来充满信心,未来的石墨烯产业将是一块巨大的蛋糕,人们自然希望能够在这块蛋糕中多切到一些。中国能够切到多少呢?我并不十分乐观。石墨烯作为一种战略新兴材料,国家应该积极谋划布局,充分体现国家意志。我们不能过于急功近利,既要关注今天的产品,更要关注未来的核心技术。只有拥有这些核心技术,才能拥有石墨烯产业的未来。

改革开放之初,诺贝尔奖获得者杨振宁先生曾经给邓小平写过一封信,信中指出:中国的科学研究倾向于走两个极端,或者注重原理的研究,或者注重产品的研究,反过来对这两种研究之间的发展性研究似乎没有被注重。发展性研究是一种中期的投资,希望5年、10年或20年,成果能增强社会生产力。这种投资是中国十分脆弱的环节。杨振宁先生的这段话仍然具有现实意义,值得我们深思。

石墨烯产业化呼唤“工匠精神”。当年碳纤维的研发历史是一个很好的例子。日本东丽公司花费了近半个世纪,投入了1400亿日元,才推开了碳纤维在航空航天领域应用的大门,开启了碳纤维应用新时代。石墨烯拥有光明的未来,但需要耐心和坚持,需要踏踏实实的努力。

积极发起国际大科学计划 建设国家实验室

王贻芳 中国科学院院士、中国科学院高能物理研究所所长

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党的十八届五中全会公报指出:“深入实施创新驱动发展战略,发挥科技创新在全面创新中的引领作用,实施一批国家重大科技项目,在重大创新领域组建一批国家实验室,积极提出并牵头组织国际大科学计划和大科学工程。”

国家实验室承担重大科技项目、国际大科学计划和大科学工程,重大科技项目与国际大科学计划和大科学工程衔接,并互相借鉴管理方式,它们互为补充,缺一不可,成为未来科技发展与改革的重要方向。我国发起的国际大科学工程和计划与国家实验室,两者有相同的终极目标,国家实验室可以是中国发起的国际大科学工程的牵头单位,重大技术攻关需要国家实验室来组织。

这不是简单地、渐进地对科学事业的推进,而是通过建设国家实验室这一重大改革措施,利用对外开放和国际合作,结合中国特色和优势,实现对新的科技发展的引领。这将改变科研发展的组织形式和内容。过去我们的组织模式大多小而全、分散且独立,仅仅依靠小课题组、小研究单位来推动科学事业发展是远远不够的。如今从物理、工程到生物、医学、环境等等,大团队作战已经成为国际发展趋势之一。

参考国际上大型研究中心的成功经验与核心科研能力对比,国家实验室需要具备五大特点。一是要体现国家意志、代表国家水平、解决国家重大需求,有能力承担周期长、成本高、风险大、需大团队合作的研究项目。二是管理严密,有较强执行力的法人单位,松散的结合方式对周期长、成本高、风险大且有时效性的科研工作来说是不利的。三是有自己长远核心能力,并能跟随国家战略变化调整研究方向,能兼顾基础研究和应用研究、当前和长远任务的平衡。四是具有重大国际影响力,要有基础科学研究的引领能力和国际大科学工程和计划的组织能力,并产生标志性科学技术成果。五是具备开放性的设施和开放性的管理。大团队合作是未来科学研究的一个趋势,而对外开放和国际合作则是其中的关键。

大型高能物理实验装置的人员、设备及建造费用规模巨大,广泛的国际合作成为大型高能物理实验的主要方式。分担经费投入,合作开展研究,共享研究成果。依托大科学装置,我国在粒子物理国际合作方面成果显著,如北京谱仪III、大亚湾中微子实验、江门中微子实验,从易到难,从逐步建立信任,吸引国际合作者,到按照国际管理建立成熟的国际合作组管理体系。经过多年积累,现在我们已经有能力发起真正的、具有重大国际影响的、可以成为国家标志的国际大科学工程和计划。

根据国家的战略发展目标,我国科学家也及时提出了一些面向国际科技前沿、以我为主的国际科技合作大科学计划,在高能物理领域的大型环形对撞机CEPC-SppC正是其中之一。CEPC是我国高能物理乃至整个科学发展的一个重大机遇。该项目的物理目标明确,意义影响深远,世界各大高能实验室均已表示愿意参加合作研制。它将采用国际化的方式运作、管理,吸引国内外千余名科学家与工程师参与,聚集一批高新技术企业,推动相关技术得到巨大发展,形成一个大型科学研究中心和国际科学城。该项目将有力地推动地方的社会与经济发展,它将成为国际科学技术研究中心,人才引进和培养基地,有利于国际化的科研体制建设,是我国科技外交与中国软实力的体现。

以国家实验室为依托,积极发起组织国际大科学计划与工程,集世界的力量为中国主导的大科学计划服务,是缩小差距、迈向科技强国的必经之路。

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