基礎研究：科技創(chuàng)新的無盡前沿

如果將全球的科技創(chuàng)新生態(tài)拆解，其可以分為產(chǎn)品化階段和產(chǎn)業(yè) 化階段兩個階段。產(chǎn)品化階段包括基礎研究，以及基礎研究成果從實 驗室出來后的研發(fā)過程；產(chǎn)業(yè)化階段是新科技量產(chǎn)后，實現(xiàn)了大規(guī)模 應用，在社會各個層面的廣泛覆蓋階段。也就是說，科技產(chǎn)品要大規(guī) 模普及，需要經(jīng)歷基礎研究、產(chǎn)品研發(fā)、制造量產(chǎn)、市場覆蓋 4 個過 程。其中，基礎研究構成了科技生態(tài)存在和發(fā)展的基礎，也是我們攻 關“卡脖子”問題的起點。本節(jié)我們重點討論這一環(huán)節(jié)，看看美國的 基礎研究是如何發(fā)展起來的，這段歷史能給我們帶來什么樣的啟發(fā)。

其實，在美國歷史上，早期的人們并不重視科研，技術實力也 落后于歐洲國家。從 18 世紀 70 年代到接下來的半個世紀，美國的工 程能力，包括水運、鐵路等基礎設施的建設能力全面落后于英國。比如英國的鐵路規(guī)模比美國大得多，而英國的陸地面積比美國小很多。 美國雖然在工程領域追趕得很快，但整體研發(fā)方向更偏向?qū)嵱每茖W， 并不重視基礎研究。

到了 19 世紀七十至八十年代，隨著電力普及，美國涌現(xiàn)出很多電力專家，比如燈泡的發(fā)明者愛迪生，但電力的基礎理論專家基本都來自以德國和英國為主的歐洲國家。在第二次世界大戰(zhàn)之前，美國的大學校園的規(guī)模也很小，教師更注重教學而不是基礎科研。 1932年之前，美國只有兩位科學家獲得過諾貝爾化學獎，而歐洲有 29 位科學家獲獎。除了化學，美國在生物、物理等基礎科研領域的諾貝爾獎

得主數(shù)量也遠低于歐洲。

直到 1945 年，美國才開始重視基礎研究。第二次世界大戰(zhàn)剛結束時，范內(nèi)瓦 · 布什( Vannevar Bush)給時任總統(tǒng)羅斯福提交了一份報告，題為《科學：無盡的前沿》( Science, The Endless Frontier )。

布什是位真正的傳奇人物，他是麻省理工學院的教授、副院長， 資深科學家。他的研究奠定了今天數(shù)字集成電路的設計基礎，他在 1945 年就提出了類似今天的互聯(lián)網(wǎng)、超文本鏈接搜索引擎、數(shù)字圖書 館這樣的設想，影響了整整一代的計算機科學家。信息論的奠基人克 勞德 · 香農(nóng)(Claude Shannon)就曾是他的碩士研究生。第二次世界大戰(zhàn)期間，布什出任美國政府的科學研究與發(fā)展辦公 室主任，領導了美國戰(zhàn)時的所有科學研究項目，包括鼎鼎大名的“曼 哈頓計劃”。很多人認為，由布什領導的美國科學研究是盟軍最終取 得勝利的關鍵因素之一。

然而，就在布什提交《科學：無盡的前沿》的五年前，第二次世 界大戰(zhàn)剛爆發(fā)時，美國的科技水平還是另一番景象。

20 世紀 40 年代之前，美國的軍事技術并不強，甚至可以說是嚴 重落后的，比如魚雷的探測技術很不成熟，導致沒有辦法準確探測敵 軍的潛艇。根據(jù)經(jīng)濟學家喬納森 · 格魯伯在《美國創(chuàng)新簡史》中的描 述，美國在 1939 年全年僅僅造出 6 輛中型坦克。

但是美國政府迅速發(fā)現(xiàn)了問題，并調(diào)整了自己的研發(fā)重心，將大 量科研人員投入軍事技術的研發(fā)中，美國政府用于基礎研究的經(jīng)費在 國民生產(chǎn)總值(GDP)的占比，從 1938 年0.076% 提升到了 1944 年 的 0.5%，其中大部分投給了由布什領導的科研機構國防研究委員會 ( National Defense ResearchCommittee， NDRC)。這個機構是當時最 龐大的科研體系，項目的巔峰期有多達 3 萬名工作人員，其中 6000 人 是科學家，美國 2/3 的物理學家都參與了這個項目。后來一系列的科 技突破，奠定了戰(zhàn)爭勝利的基礎，包括先進的雷達、戰(zhàn)艦、戰(zhàn)機以及精準的無線電探測技術。

美國對基礎研究的投入收獲了極好的效果，這也讓布什確信：如果沒有基礎研究，美國的科技進步不可能快，在全球的競爭力不可能強 1。基礎研究要做沒有應用目的的實驗，而工程實踐(也就是產(chǎn)業(yè) 化)則是根據(jù)問題找到解決的辦法。比如，雷達雖然是美國開發(fā)的， 但背后至少有來自 13 個國家的科學家做出的基礎研究支撐。無線電波 的基礎研究最早可以追溯到 19 世紀的歐洲，而基于無線電技術的收音 機實現(xiàn)大規(guī)模商業(yè)化是在 20 世紀 20 年代。

商業(yè)界和工業(yè)界沒有耐心和長遠的眼光來支持純粹的科學研究， 但無論是工業(yè)還是軍事，都需要基礎研究來推動產(chǎn)業(yè)進步。因此布什 認為，政府必須承擔起支持基礎研究的角色。

1944 年 11 月，時任美國總統(tǒng)的羅斯福給布什寫了一封信，要求他 寫一份報告，來說明如何把戰(zhàn)時的研究經(jīng)驗“用在未來和平的日子里， 以改善國家的衛(wèi)生，建立新的事業(yè)并帶來就業(yè)，提高人民的生活水平”。

為了完成這份報告，布什組織了 4 個委員會，每個委員會有 18名成員，他們分別是名校的教授、公司高層管理者、基金會的領袖。 在布什的主導下，這些專家共同撰寫了這份著名的報告 —— 《科學： 無盡的前沿》，并在 1945 年提交給了羅斯�？偨y(tǒng)。

這份報告主要的論點是：政府必須資助基礎研究，且資助的水平 要大大超過戰(zhàn)前。

即使是今天，其中的很多基本觀點和思想也有重要的參考價值， 比如：

1. 基礎研究是一切知識的來源，聯(lián)邦政府有責任建立新的 機構(國家科學基金會) ，以保持科學的進步和培養(yǎng)新 生的科研力量。

2. 生物技術的基礎研究非常重要，但是容易被忽略。心血 管疾病、腎病、癌癥以及類似疑難雜癥的基礎研究看似 與疾病本身毫不相關，但突破性的進展甚至完全出乎研 究者的意料。

3. 基礎研究對工業(yè)產(chǎn)業(yè)非常重要。不管這個國家的機械工 藝多么嫻熟，如果基礎科學知識依靠他國，其在全球的 競爭不可能占有優(yōu)勢。4. 教育培訓能夠提高科學家人才的數(shù)量，若要培育更多的 科學家，應擴大高等教育的招生量。

5. 如果要讓大學和研究所滿足工業(yè)界對科學知識的要求， 那么政府應該給學院、大學和研究所提供更多的資金用 于基礎研究。