科技中国杂志

多措并举,促进基础研究转化为原始创新能力

来源:《科技中国》2018年第二期p1-5

日期:2018-02-07

吕薇(国务院发展研究中心研究员)

       国家创新驱动发展战略纲要提出建设世界科技强国。党的十九大报告提出瞄准世界科技前沿,强化基础研究;围绕国家重大战略需求,加强应用基础研究。如何加强基础研究,并使其转化为原始创新能力,支撑创新驱动发展,成为亟待解决的问题。本文分析了基础研究对重大创新的支撑作用和应用转化的主要途径,重点介绍了国际上采取多种方式,推动大学和政府科研机构科研成果向应用转化的主要做法和经验,结合我国实际提出了相关建议。提高原始创新能力,不仅要加大基础研究投入,还要建立相互配套的法律、政策体系,努力营造有利于基础研究的法治、政策和文化环境。要优化基础研究支出结构,完善选题机制,改进评价机制和科研成果管理体制,注意发挥企业作用,多措并举促进基础研究的转化应用。

       国家创新驱动发展战略纲要提出建设世界科技强国的目标。科技强国的一个重要特征是,“拥有一批世界一流的科研机构、研究型大学和创新型企业,涌现出一批重大原创性科学成果和国际顶尖水平的科学大师”,依靠科技进步和全面创新提高劳动生产率、社会生产力和经济发展质量。目前,我国经济已由高速增长阶段转向高质量发展阶段,科技发展进入由量的增长向质的提升阶段,技术创新能力也正处于从跟跑为主转向跟跑、并跑和领跑并存,一些企业已经进入技术前沿。但与世界主要科技大国相比,我国的基础研究投入强度偏低,投入来源单一,缺乏具有影响力的科学成果,原始创新能力薄弱,技术供给难以满足企业前沿技术创新需求。因此,迫切需要加强基础研究,提高原始创新能力。党的十九大报告提出要瞄准世界科技前沿,强化基础研究,实现前瞻性基础研究、引领性原创成果重大突破;围绕国家重大战略需求,加强应用基础研究,突出关键共性技术、前沿引领技术、现代工程技术、颠覆性技术创新。新的形势下,如何加强基础研究,并使其转化为原始创新能力,支撑创新驱动发展,成为亟待解决的问题。
一、基础研究是创新的重要源泉
       基础研究是应用研究和重大创新的源头。从理论上来说,完整的创新链是从基础研究、应用研究到技术开发和产业化应用、规模化发展的全过程。其中,基础研究不以特定应用方向为目标,主要探索自然规律和科学方法;应用研究以实现特定用途为目标,利用已有知识,提出解决问题的整体思路和方案,但不是产业化和商业化的技术开发;试验开发是为满足特定市场需求,以盈利为目标,进行产品、工艺技术的开发;产业化则是进行市场应用和推广,实现商业化和规模化运营。由于基础研究和应用研究都不是以直接商业化为目的,特别是随着科学和技术进步加快,许多领域的基础研究与应用研究界线越来越模糊,基础研究和应用研究又被统称为科学研究。在实践中,创新链条各环节在时空上往往是不连续的,创新可以从其中某个环节开始。
       基础研究成果是公共品,具有更广泛的扩散效应和放大作用。实践证明,以科学发现为导向的基础研究是重大的、经济效益最高的技术创新不可或缺的基础(美国总统科技顾问委员会,2012)。尽管基础研究不提供新产品、新工艺和解决技术问题的具体方案,但基础研究向社会提供新知识、新原理、新方法,其效益不只限于某一领域的应用研究和产品开发,其重要价值在于能以不可预知的方式催生新产业生态系统。如,纯数学和计算机科学领域的基础研究催生出互联网和一些大规模的科技公司(美国总统科技顾问委员会,2012)。据美国科学基金(简称NSF)公布的信息,当今世界上60个最具影响力的技术发明,早期都曾接受过NSF的资助,其中包括互联网、3D打印、现代药物、量子计算机、移动通信、气象卫星、全球定位系统、数码相机和人类基因组知识等。由此可见,基础研究是重大技术创新的重要基础,其最大效益是通过突破性的科学发现,并经过长期演进,形成新产业,改变世界。
       从基础研究到创新需要长期过程。由于科学研究及其成果的应用发展方向具有不确定性,从基础研究成果到商业化应用还需要大量的研究和投入。根据NSF的统计,从提出基础研究的发现到实现商业化,往往要经过20~30年。如,美国的人工智能技术研究开始于上个世纪70年代早期,直到1997年才研制出能够成功识别持续性语音的个人电脑;三维图像的基础性系统研究从上个世纪60年代开始,到90年代才形成消费产品(美国总统科技顾问委员会,2012)。
       通常,基础研究成果的应用主要有几种途径。一是知识扩散。通过发表科研论文和公开成果,供社会借鉴、深化研究和开发。基础研究对创新的贡献可以用科学论文对发明专利的影响来反映。世界知名的知识产权咨询公司——CHI研究公司的研究人员对专利文献引用科学论文进行计量分析,解释了科学研究对技术创新的贡献。如,1987—1988年美国授权的发明专利共引用了40000篇次发表于1975—1981 年间的SCI论文;1993—1994年授权的美国发明专利共引用了104000篇次发表于1981—1991年的SCI论文。这144000篇论文占全部专利引用的SCI论文的80%(刘立、王耀德,2003)。
       二是科研机构继续进行应用研究开发。如,美国联邦卫生研究院(简称NIH)将其研究成果的转化分为应用转化研究和技术转让两部分。对于共性技术等外部性较强的成果,采取应用转化研究的方式,推进基础研究的应用。因这一阶段的不确定性较大,应用转化研究大都以科研机构为主,企业为辅。
       三是由科研人员和企业家对科学研究成果进行商业化应用。对商业化潜力较大的研究成果,科研机构通常采取技术转移的方式,许可给个人或私营部门进行新产品开发和测试,将创新成果推向市场。如,当今美国的许多领先高技术产品和产业都应用了政府资助的基础研究成果。以苹果公司的产品为例,第一代苹果ipad(2001)和iphone(2007)、ipad(2010)均应用了诸多美国联邦机构资助的科研成果。
       四是人才培养与流动提高研究水平和促进知识扩散。培养人才是基础研究对创新的又一重大贡献。政府支持基础研究的重要目的之一是培养人才,只有不断吸引年轻科学家全身心投入研究,基础研究才能有持续发展的生命力。据统计,自NSF成立以来,其资助的科学家中产生了223位诺贝尔奖获得者。NSF在进行基础研究项目绩效评估时,将培养人才和合作研究作为重要指标。
二、国外促进基础研究转化为创新的主要做法
       重要创新型国家政府不仅重视基础研究,而且重视基础研究成果向应用转化。美国总统科技顾问委员会2012年的报告指出,美国一方面要确保基础研究的地位,另一方面要将研究成果转化成为产品、工艺和新产业的平台。由于从基础研究到产业化应用之间的不确定性大、周期长,需要的投入多,各国都采取多种方式,推动大学和政府科研机构的科研成果向应用转化。
       1.国家立法推动大学、科研院所的科研成果转移转化
       美国出台了一系列法律促进联邦政府科学技术资源的开发利用和技术转移。1980年美国国会通过了《史蒂文森-怀勒技术创新法案》(简称史蒂文森法),明确联邦政府有关部门下属机构和联邦实验室的技术转让职责,要求成立专业技术转移机构,促进大学和科研机构的成果,特别是政府资助形成的科技成果转移和应用。同年,出台了《拜耶-杜尔专利商标法案》(简称拜杜法),允许大学和小企业保留联邦政府资助科研项目形成的知识产权,并可以进行技术许可与转让,以此促进国家实验室科研成果的转化应用。1986年和1989年美国国会又两次修改史蒂文森法案,出台《联邦技术转移法案》和《国家竞争力技术转移法案》,进一步开放联邦实验室,允许联邦实验室与大学及企业开展科研合作;实验室负责人有权与企业签订合作协议,建立合资企业,推广实验室的技术;除了小型企业和非营利机构,私营企业也可以取得合作研发形成的知识产权;为调动联邦实验室人员参与技术转移的积极性,可以向技术发明人发放奖金等。1982年美国国会通过《小企业创新法案》,批准建立小企业创新研究计划(简称SBIR),促进政府赞助小型高技术公司参与联邦政府有商业化潜力的研发项目;1996年美国会又修订《小企业创新法案》,增设了小企业技术转移计划(简称STTR),要求部分联邦政府机构与小企业和非营利机构合作研发有商业化前景的项目。我国也制定了科学技术进步法和科技成果转化法,又借鉴拜杜法案等经验,分别于2011和2015年进行了修订,进一步促进政府资助的科研成果的转移转化,调动大学和政府科研机构科研人员参与转移转化的积极性。
       2.通过政府科技计划,支持基于基础研究的应用研究,促进基础研究成果向应用转化
       如,为了提高基础研究成果的利用效率,美国的NIH提出发展“转化科学”(Translational Science),专门设立了推进转化应用研究的机构——先进转化科学国家研究中心,并通过临床和转化科学奖励计划(简称CTSA计划),支持转化科学研究机构建设,帮助研究机构与医药企业建立联系,在基础研究成果中筛选可转化利用的成果。自2006年以来,CTSA计划已支持在30多个州建立了约60家依托大学的转化科学研究中心,在实验室和临床间架起通畅的桥梁,加速了实验室发现向临床应用转化。NIH还成立了转化科学研究联盟,将研究机构和企业联合起来,促进产学研结合,增强资源共享,为转化科学制定标准和规范。
       3.设立政府技术转移资金,促进国家实验室的研究成果向小企业转移和扩散
       SBIR计划规定,凡是使用政府科技预算经费超过1亿美元的联邦部门,都要按比例提出部分经费支持小企业参与具有商业应用潜力的联邦研发项目(提取比例从2011年的2.5%增加到2017年的3.2%,数据来源于美国小企业局网站)。每年至少一次向公众公开招标,提出本部门最急需解决的科研课题。STTR是SBIR的姐妹计划,凡是使用政府科技预算经费超过10亿美元的联邦部门,都要提取0.4%(2017年提高为0.45%)的经费支持小企业与美国研究机构开展具有商业化潜力的合作研发项目。这些计划对促进科学研究成果转化发挥了积极作用。如,美国的知名高技术企业Google和高通在创业初期均曾获得过SBIR的资助。尤其是Google的核心技术来源于NSF资助的研究成果,其创始人在斯坦福大学读书时参与了国家数字图书馆计划,在研究生论文基础上,开发了搜索引擎软件,并以此为创业的技术基础。
       4.开放国家实验室,促进大学和研究机构与产业界的人员和知识交流
       开放实验室的目的是加强与企业联合研究开发,提高企业研发水平和国家实验室资源的利用效率。如,美国联邦政府鼓励多种形式开放联邦实验室。一是允许企业以合同研究、合作研究、资助研究等各种形式参与联邦实验室的研究;二是向产业界开放大型科研设施;三是促进人员交流。在多种形式的交流与合作中,产业界深入了解研究机构的研究成果,加快了科学研究成果的产业化应用,降低了成果转化成本。又如,中国台湾地区的台湾工研院将开放实验室与孵化企业相结合,工研院与企业签订合作研究合同,不仅为创新创业企业提供研究空间、设备和人员,还成立创投公司,为其提供资金投入、商业计划援助、管理咨询和培训、技术支持等服务,加快成果转化。
       5.实施战略目标导向的一体化科技计划,促进基础研究成果直接转化应用
       国际上,许多国家政府设立了一些以应用目标为导向,集科学研究、技术开发和应用示范为一体的大科技计划(简称为RD&D计划)。这类以战略需求为导向的RD&D计划使部分基础研究成果在项目中直接转化应用。如,美国联邦政府的国家数字图书馆计划、纳米计划、先进制造计划、精准医学计划等都是以战略需求为导向,产学研紧密结合的RD&D计划。我国《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006—2020)》设立了17个重大科技专项,都围绕国家战略需求,设立了产业化目标,以突破核心关键技术和产业化为重点,组织产学研联合攻关。目前,有些已经形成了生产力。
三、启示和建议
       综上所述,发展基础研究和提高原始创新能力,需要建立一套相互配套的法律、政策体系,分工明确的科研体系,以及促进基础研究转化为原始创新能力的体制机制。建设科技强国,不仅要加大基础研究投入,还要进一步完善体制机制,努力营造一个有利于基础研究的法治、政策和文化环境。
       1.优化基础研究支出结构,完善选题机制,提高基础研究质量
       要形成具有高水平的原始创新的能力,必须提高基础研究的质量。与发达的创新型国家相比,我国基础研究支出强度过低,真正具有引领作用的成果较少。因此,一方面,拓宽基础研究投入渠道,要发挥中央与地方政府、企业和社会等各方面的作用,增加基础研究投入;另一方面,要改进科学研究的组织机制,进一步提高研究质量,增强原始创新和引领创新的能力。改进基础研究的选题机制,实行战略需求导向与自由探索相结合,自上而下与自下而上相结合,提高从实践中凝练和解决科学问题的能力,增加面向需求的基础研究支出,增强基础研究对创新的支撑作用。根据NSF的经验,在选题时主要坚持两个基本标准:一是要有智力优势(Intellectual Merit),即是否有原创性和知识的先进优势;二是影响力(Broader Impacts),即是否有利于社会进步,以及有助于产生具体而理想的社会成果。
       2.多措并举促进基础研究的转化应用
       基础研究成果向应用转化涉及多个环节和多个创新主体,是一个系统工程,需要分阶段和采取多种方式。从国内外经验看,促进基础研究转化为原始创新能力,必须采取包括论文、应用转化、合作研发、孵化可商业化技术等多种方式。既要发挥政府科技计划的作用,又要发挥资本市场的作用,依靠政府、产学研和市场的力量,调动各方面的积极性。加强各类科技计划的衔接,促进基础研究成果的进一步开发和利用。建立针对基础研究的应用转化类的科技计划,加强基于基础研究的应用研究,促进基础研究成果的开发利用。
       3.发挥企业在基础研究及其转化中的作用
       基础研究成果并不都能转换为应用,只有少数通过市场发现应用价值才能转化为原始创新能力。因此,要发挥政府和市场的作用,建立有效的市场发现机制,促进成果转化和利用。一是鼓励有能力的企业自主开展需求导向的应用基础研究,支持企业参与国家基础研究项目,增加企业的基础研究投入和能力。二是吸引处于行业技术前沿的企业参与国家基础研究计划项目指南编制,凝练反映产业发展需求导向的基础研究问题。三是进一步开放大学和科研机构的国家实验室,加强研究机构与企业的研究合作和人员交流。四是建立种子基金,发挥创新创业对转移转化科研成果的作用。加强国家财政科研项目承担单位技术转移和转化的责任,要求提取相应比例的转化资金,用于孵化利用成果的小企业。国家建立小企业创新投资基金,鼓励科研人员和企业家利用有商业价值的科研成果,通过创办新技术企业实现产业化。
       4.改革国家资助科研成果的管理体制
       公共资金资助的科研成果转移转化的目标不是获取收入,而是提高政府公共财政的支出效率,实现财政科技投资社会效益最大化。一是改革国有无形资产的管理办法,切实落实科研成果的“三权”下放。由于科技成果转化受实施者能力和市场变化的影响,其保值增值具有不确定性和不稳定性,因此,知识产权的价值评估不同于固定资产的评估,要坚持市场定价的原则,允许动态变化。二是大学和科研院所的科研成果转化应多发挥专业技术转移机构的作用。加大培育专业技术转移机构的力度,探索适合的运行机制,引进和培养相关人才,有效发挥专业机构的作用,提高转移转化效率,使科研人员能够术有专攻,潜心搞好研究。三是调动研究人员参与成果转化的积极性。进一步完善科研成果转化收益分配的配套政策,提高科研人员的获得感。四是尽快健全和完善国家科技管理信息系统,及时公布科研成果的相关信息。
       5.建立符合科学规律的评价体系,助推基础研究质量
       基础研究成果距商业化应用有较大距离,需要大量投入,风险较大。因此,基础研究项目成果的评价应实行直接产出与社会效果并举,更重视社会效果;近期效果与中长期效果并举,更重视中长期效果;数量与质量相结合,更重视质量及其对未来创新的影响和带动作用。
       首先,根据基础研究项目来源进行分类评价。自由探索的基础研究以同行评议为主。重点评价研究方向是否符合国家战略、社会需求;研究成果对学科发展有哪些推动和带动作用,是否在科学和工程前沿有新发现和新突破;培养人才和合作研究的效果,以及论文的被引用率等。对国家战略目标导向的基础研究,除了上述评价内容外,还要重点评估设定目标的完成程度。同时,还要进行长期效果跟踪,包括论文被引用情况和成果的产业化应用情况等。如NSF通过总结60年来资助过的研究成果所产生的重要社会影响来说明计划执行效果。
       其次,对基础研究人员的评价不能过度强调成果数量和成果转化,否则将会迫使科学家更多关注短期结果而难以进行突破性创新。基础研究需要厚积薄发,一项科学发现和理论的提出,往往需要长期时间积累才有成果。如,爱因斯坦提出相对论,前后思考和论证了16年;居里夫人做了5000多次结晶试验,才从8吨的铀矿石中提炼出0.1毫克的镭元素。因此,要加强对基础研究人员的稳定支持,建立以质量为主的评价指标,加强科研诚信体系建设,严格打击学术不端行为,营造风清气正的学术环境,引导研究人员心无旁骛地进行扎实研究,培养一批具有国际水平的科学家。