研究基础

【科学随笔】最近，重视基础研究，并加大基础研究已经形成一种共识。这种思路的理论基础是美国科技政策专家万·布什（Wannevar Bush，1890-1974）早在七十年前提出的线性模型的体现，即基础研究成果有助于应用研究成果的产出以及最终大规模商业化发展的潜力。因此，基础研究被看作是一个国家的知识储备池，如果知识储备不丰富，其他的都成为无源之水、无本之木。在国际形势波诡云谲的当下，为了不受制于人，加大基础研究的紧迫形势已处于箭在弦上不得不发的状态，尤其是在当下很多产业遭遇“卡脖子”技术约束的背景下，提升基础研究能力已成突破发展瓶颈的最佳出路。为了防止出现基础研究的泡沫现象，从而影响科技发展的正常节奏。那么在推进基础研究的战略安排中，我们需要注意哪些问题呢？科技界对研究类型进行分类是很晚近的事情，我们非常熟悉的R&D（研究与发展）分类标准，来自经合组织（OECD）于1963年在意大利小镇弗拉卡蒂召开的一次会议，在那次会议上，专家们提出把研究的类型分为：基础研究、应用研究与试验发展研究。这就是当下全世界都在采用的指标。客观地说，这个分类标准在今天看来还是有些粗糙，尤其是在基础研究的分类上，后来美国学者斯托克斯（Donald E. Stokes，1927-1997）在1997年对于基础研究提出新的划分，即纯粹基础研究（玻尔象限）与“由应用引发的”基础研究（巴斯德象限），他的分类原则是基于对基本问题的理解与应用两个维度来划分的，所谓的巴斯德象限，是借用法国微生物学家巴斯德（Louis Pasteur，1822-1895）的工作类型所引出分类方法，意指原本是为了解决现实的应用问题而开展的基础研究，最后完成由应用向理解本质的转变，这个标准比弗拉卡蒂标准更为切合实际。随着我们对于科学活动理解的逐渐加深，未知世界的更丰富内涵与更多元化的展开方式也得以显现，在此基础上，可以把基础研究划分为：表层基础研究，仅涉及难度较小、动用资源较少的研究；中层基础研究，涉及难度适中、动用资源中等的研究；深层基础研究，是指难度较大、持续时间不确定、需要动用巨大资源的研究。按照这个分类标准，巴斯德象限类的基础研究就属于中层基础研究。基于这种简单结构分析，当一个国家决定从战略层面加速推进基础研究时，需要考虑如下三个条件是否具备，否则很容易出现政策失灵现象。首先，准确研判当下的科学发展现状。按照科学哲学家托马斯·库恩的说法，科学发展的历程通常是在常规科学时期与危机时期交替中完成的，二战以后，鲜有改变世界的重大理论突破出现，很多学者甚至认为科学在基础理论方面已处于显性停滞状态，当下的发展更多是技术的横向扩散。据此不难理解，我们当下的科学发展阶段仍处于常规科学时期，此时最该做的工作就是利用现有理论去解决问题，而不是挑战现有的主流理论。其次，开展深层基础研究需要具备雄厚的物质基础支撑条件，主要包括人、财、物的存量状况与基本科研制度的保障。从这点来看，我们真正在世界上处于科学前沿的人才数量有限、基础研究投入多年维持在占R&D的5%的投入强度，短期内难有大的改变，而适合基础研究的评价体系与相关制度安排尚不完善；最后，科研发展的路线图可以有多种选择模式。对于我们这样的发展中国家来说，路径的正确选择往往比决心和热情更重要，这点尤为值得警惕，否则，非理性的盲目投资基础研究就是一场以牺牲未来为代价的豪赌，这个代价我们付不起。由是观之，限于各种基础支撑条件的硬性约束，一段时间内我们的基础研究战略主体适合选择表层与中层这个级别的基础研究，这类基础研究与我们现有的科技能力比较匹配。比如我们最近两年遭遇到严重的非洲猪瘟疫情，以及近在眼前的新冠肺炎疫情等，都急需基础研究来解决。对于中国这样的发展中国家而言，合适的基础研究路径选择对于创新驱动发展战略的落地至关重要。如果布什线性模型正确的话，那么没有合适的基础研究成果，就没有原始创新的涌现，也就无法形成累积性创新。当下累积性创新的困境在于，缺少基于知识的初始创新，导致后续创新乏力。英国经济学家凯瑟琳·洛基（Katharine Rockett）认为：初始创新为其自身的后续发展奠定了基础，也就意味着从初始创新到二次创新阶段具有正外部性。从社会角度来看，初始创新为一系列后续创新创造了可能，而其全部收益则主要来自后续创新累积获得的利润，并最终为消费者带来福音。至于中层基础研究与深层基础研究之间的划界问题，这倒是需要学界来加以仔细论证的一个技术性问题。也许更为重要的是，这种安排可以最大限度布局基础研究的范围，从而避免出现基础研究的空白领域。无数科学史案例的研究已经表明：基础研究不是越基础越好，只有适合自身条件的基础研究才是最有效的，也是最好的。当下切记不可盲目跟风。（作者：李侠，系上海交通大学科学史与科学文化研究院院长、教授）来源：《光明日报》

中国国际医疗器械博览会上展示一款X光机产品。新华社发“天问一号”探测器首次深空“自拍”。新华社发观众体验AR游戏。 新华社发十九届五中全会提出，坚持创新在我国现代化建设全局中的核心地位，把科技自立自强作为国家发展的战略支撑，面向世界科技前沿、面向经济主战场、面向国家重大需求、面向人民生命健康，深入实施科教兴国战略、人才强国战略、创新驱动发展战略，完善国家创新体系，加快建设科技强国。习近平总书记在科学家座谈会上指出，持之以恒加强基础研究。基础研究是科技创新的源头。如今，人们对于基础研究重要性的认识已经有了一定共识，但放到具体的语境中，仍然有不少人认为基础研究短时间内很难直接转化为生产力，无法带来实实在在的收益，以至于“为什么投入那么多钱搞基础研究，而不是做扶贫”之类的问题，时不时就要放诸公共舆论场进行探讨。其实不只是“卡脖子”技术问题需要通过基础研究来解决，它也是保障民生和攀登科学高峰基石——没有坚实的基础研究，这一切都将是空中楼阁。在根本上解决“卡脖子”问题从传统互联网时代到移动互联网时代，新一代信息技术飞跃发展，物联网、5G、人工智能……它们都离不开一个硬件支撑——芯片。然而，这两个字很长一段时间是中国人心中的隐痛。无论是计算机还是手机，我们的芯片严重依赖国外，受制于人。“卡脖子”的背后，是基础研究能力的不足。几年前，中国科学院孵化企业、寒武纪科技研发出新一代人工智能芯片，使得中国在智能手机、无人机、智能摄像头、智能驾驶等领域有了自己的芯片。“寒武纪”芯片并非横空出世，而是基于中国科学院多年相关基础研究而设计，并实现产业化。经过长期努力，科研团队优化深度学习算法，并提出了一种与通用计算完全不同的指令集。所谓指令集，就是电脑硬件与软件之间互相“对话”的语言。与传统的通用计算指令集相比，这种新的指令集更类似人类大脑的学习方式。在这些研究的基础上，他们设计了“寒武纪”芯片。执行这个指令集的“寒武纪”芯片可以模拟人类大脑的神经元和突触，一条指令即可完成一组神经元的处理。这种计算模式在做智能处理时，比如识别图像，效率比传统芯片高几百倍。“中国原来在这方面几乎没有发言权，但智能时代给了我们机会。”“寒武纪”芯片主要研发者之一、中国科学院计算研究所研究员陈云霁在回首这段科研经历时曾说，他们抓住了机会，“迈出第一步”，但芯片研发是一个日新月异的领域，必须要特别努力，才能在竞争中最终胜出。后面的路还很长，要持续研究，不能松懈。孙丹阳（西安电子科技大学助理教授）“卡脖子”问题的表层原因在于缺乏关键核心技术所导致的产业升级和发展的困难。而核心技术又来自哪里呢？这一路下来，就回到了知识生产的原点：基础知识的供给状况。由此，人们形成一种线性共识：“卡脖子”现象的深层原因在于基础知识的短缺。一切看似顺理成章，然后就乐观地认为：加强基础研究就可以彻底地解决“卡脖子”问题。客观地说，基本方向没错，但是如果依此贸然决策则充满了太多的不确定性，而且基础研究的远水也解决不了“卡脖子”的近渴。现在研究已经证明，从基础研究成果到具体生产技术期间要经历三次转换：第一次转换，基础研究成果加上目的性转化成技术原理；第二次转换，技术原理加上功效性转化成技术发明；第三次转换，技术发明加上经济性与社会性考虑转化成具体生产技术。从这个漫长的转化链条上，任何一个环节出现问题，都会影响从基础知识到具体技术的转化效率。虽然现代科技体系的协同性在加强，整体转化效率有所提高，但是，这种不确定性仍然是普遍存在的。为了减少这种不确定性，一个合理的做法就是缩短这个转化链条的长度，这样就能达到事半功倍的效果，如从技术原理切入，而不是直接从基础研究切入，这样选择效率会更高，目标更明确。现在需要明确两个问题：首先，基础研究成果是全球共享的。任何国家都不能包打天下，提供所有的基础研究成果，也没有这个必要。其次，中国是一个发展中国家，科技资源要素的投入（人、财、物）都是有限的，即便要加强基础研究，也只适合小步快跑模式。再有，从事基础研究的人才也不会短期内快速涌现，这一切硬性约束都需要我们按照科技发展规律行事，不能采取冲动型决策。基础研究应该加强，但是不能搞大跃进，渐进式的提升基础研究在科研中的权重才是最务实的发展路径。痛定思痛，如果说“卡脖子”问题的远端原因在于前沿知识的匮乏，那么借此契机，凝聚全社会重视基础研究的共识，营造适合基础研究的氛围，以及构建相应的制度安排则是当下更为重要的基础性工作。基础研究成果不仅是一个社会的知识蓄水池，更为重要的是，通过推进基础研究能够培养人才，重塑科技生态，使科技共同体去除浮躁，毕竟基础研究是探索未知的过程，它需要耐心、毅力与热爱，以此增加对周围世界的理解与认知，它产出的是新的科学理论、规律与方法等，而这一切都是非功利性的。假以时日，这种努力就会重塑中国科技界的精神气质，也才能做出真正重要的知识成果。哲学家波普尔曾提出世界3理论，即客观知识的世界，只有客观知识丰富的地方，人的精神世界（世界2）才能更丰富，改造物理世界（世界1）的能力才能更强，而这种能力又能形成更多的客观知识（世界3），由此形成正反馈，反之亦然。从这个意义上说，加强基础研究，虽然短期内无法解决“卡脖子”问题，但能丰富我们的客观知识。从长远来看，则是避免再次出现严重“卡脖子”、“卡脑袋”问题的根本解决之道。因此只有夯实基础研究之根，潜在的技术创新才可能“枝繁叶茂”。让人民生活更美好龙龙今年3岁4个月，本该活泼好动的年纪，却因为患上科凯恩氏综合征造成了生长迟缓、甚至停滞。科凯恩氏综合征又称早衰症，是一种罕见病。患者出生时表现正常，1岁左右开始出现发育迟缓等症状，表现为多组织器官的功能加速衰退，从而过早地进入全身系统性衰老状态，患者寿命在7到20岁。早衰症是一种基因变异导致的疾病，常规方法无法治疗。但基础研究的进展，正给患者带来希望。中国科学院动物研究所刘光慧研究员是中国细胞生物学学会衰老细胞生物学分会会长。他介绍，近年来，基础生物学家对早衰症的了解日渐加深，在早衰症的遗传学基础、衰老的分子机理研究、早衰症表观遗传学调控等方面都有进展，也建立了相关的灵长类动物模型，在微观水平对早衰症的发病机制和治疗靶点有了更多认识。基础研究的突破带动了临床发展。刘光慧领导的科研团队与中国人民解放军总医院、北京大学等单位进行合作，正在对小分子药物治疗科凯恩氏综合征进行探索和尝试。期待通过他们的努力，这些患儿可以早日减轻病痛、恢复健康。王小宁（中国科协生命科学学会联合体秘书长）无论是罕见病药物，还是高铁、智能手机、移动支付、无人驾驶等我们种种生活改善的背后，都有着基础研究的功劳。基础研究看似离我们的生活很远，但对保障和改善民生有着重要作用。比如，新冠肺炎疫情期间，我国多条技术路线并行研发新冠疫苗，如果没有相关基础研究的积累，这是不可能做到的。基础研究对民生的改善，在生命科学领域有着许多成功案例。笔者最感同身受的就是“人类基因组计划”。人类基因组计划被誉为生命科学的“登月计划”，旨在测定组成人类染色体中全部30亿个碱基对组成的核苷酸序列，从而绘制人类基因组图谱，达到破译人类遗传信息的最终目的。人类基因组计划的顺利实施让人类可以更为精准地认识生命，大幅度提高疾病诊断和精准治疗的效率，也带动了农业和环境生物技术的发展。这项计划还催生出一个全新的生命科学研究模式——“工厂化研究模式”，即利用工程化的集成技术去获得海量的数据，并依赖信息技术找到有用的信息。中国科学家也参与了这一浩大工程，也由此催生出了国家人类基因组南方研究中心、国家人类基因组北方研究中心等研究机构。短短十年间，中国基因组研究就实现了由跟跑到领跑的跨越，并催生出巨大的生物技术产业。人类基因组计划完成以后，生命科学进入“后基因组时代”，国内基因组研究的重点集中在破解各类物种和个体的全基因组图谱上，也正是这一旺盛的需求和潜在的产业价值，推动了基因组技术本身的发展。毫不夸张地说，没有基因组研究的基础，就不可能有我国SARS、禽流感和新冠肺炎疫情防控的伟大成就。基因组计划的完成是对人类自身生命密码认识的开始，它给人类带来了更为神秘莫测的问题：人类的功能基因远少于预期，但为何有如此复杂的功能？各类物种间的基因组差异可以非常小，但表型差异却如此之大，是如何实现的？科学家通过对这类问题的深入研究，发现了各种蛋白质翻译前后的剪切体，非编码区域的基因调控机制，三链DNA和新型DNA密码子形态，以及发展出革命性的基因编辑技术。期待我国科学家在基因组等生命科学领域继续加强基础研究，产出更多成果，为保障人民健康提供更多科技支撑。攀登科学高峰的基石 万劲波（中科院战略咨询研究院研究员）随着科研投入持续快速增加，我国的科研基础设施和实验条件平台有了极大改进，科研产出、科研水平及其在国际上的影响力大幅提升，在部分学科方向上已达到国际前列，越来越多领域、行业的科技创新正在进入“无人区”状态，一些重要方向具备了“攀登科学高峰”的厚实基础。2019年，我国研发经费2.2万亿，连续4年保持两位数增长，总量位居世界第2位；研发经费投入强度稳步提升，已接近欧盟15国平均水平；研发人员总量450万人年，连续7年稳居世界第一；高等教育毛入学率达到51.6%，迈入普及化发展阶段。在高的历史起点上，要坚持把发展作为第一要务，将“科技创新立国”作为基本国策，打通从教育强、人才强到科技强、产业强、经济强、国家强的战略通道。未来15年，我国将跨越中等收入陷阱，向高收入经济体迈进。只有实现从“创新型国家行列”向“创新型国家前列”迈进的历史性跨越，才能为“实现由大国到强国的历史性飞跃”奠定坚实的基础。相应地，科技创新支撑引领高质量发展的能力也需要迈上新台阶。“攀登科学高峰”要坚定创新自信，坚持走中国特色自主创新道路。自主创新是开放环境下的创新。与发达国家相比，我国在事关引领未来发展的基础前沿领域以及数学、天文等基础学科和关键核心技术攻关等方面存在不少薄弱环节。加之科研仪器自主研发能力薄弱，已成为制约我国原创性科研成果产出的基础瓶颈。要实现从跟踪模仿向创新引领的根本性转变，必须打造更加高效灵活的创新生态系统，把弘扬勇攀高峰、敢为人先的创新精神和增强创新自信作为推动重要科技领域跻身世界领先行列的重要基础。面对知识、技术、人才、数据、信息等要素的全球流动，我国要主动融入全球创新网络，加快构建新发展格局，在更高历史起点上推进科技创新和开放创新，把创新的主动权、发展的主动权牢牢掌握在自己手中。“攀登科学高峰”要爱惜青年才俊，从过度竞争择优转向普惠支持。好奇心是人的天性，对科学兴趣的引导和培养要从娃娃抓起，使他们更多了解科学知识，掌握科学方法，形成一大批具备科学家潜质的青少年群体。鼓励优秀青年人才勇挑重担，包容失败，营造脱颖而出的人才发展环境。长周期普惠支持处于创新黄金期的优秀青年人才潜心专注于前沿科学问题研究，避免科研布局“短平快”路径依赖。建立以信任为前提的顶尖科学家负责制，保障其充分的人财物自主权和技术路线决定权，发现一批创新思维活跃、敢闯“无人区”的青年才俊和顶尖人才。来源：《光明日报》

来源：科学大院（ID：kexuedayuan）作者：王贻芳近几年，“基础科学”被提得越来越多，不仅国务院发布了《关于全面加强基础科学研究的若干意见》，华为、阿里、腾讯等知名企业也纷纷加大了对基础科学研究的投入。（图片来源：央视、澎湃等网络截图）随着中国载人飞船、月球探测、量子通信等科技成果的逐渐显现，很多人逐渐认识到加强基础科学研究对国家发展的重大意义。当然，对基础科学缺乏了解、认为其没什么实际用处的也大有人在。中国基础科学研究在世界上到底处于什么水平？我们耗时耗力研究基础科学真的值得吗？大院er就此专访了中国科学院院士、中国科学院高能物理所所长王贻芳。中国科学院院士、中科院高能物理所所长王贻芳（图片来源：必应图库）王贻芳院士是首位获得“基础物理学突破奖”的中国科学家，2012年，他领导的大亚湾反应堆中微子实验发现新的中微子振荡模式，被《科学》杂志列为当年全球十大科学突破。本文根据访谈内容综合整理。中国曾因不重视基础科学吃了大亏什么是基础科学？我认为基础科学应该具有三方面的特征：1.有一定的规律性，反映了自然界的基本规律；2.不能直接应用到实际中，但是它是解决实际问题的基本原理，比如牛顿力学并不能教你怎么盖房子，这是土木工程需要解决的问题，但是牛顿力学是土木工程的基础；3.基础科学内部还有层次性，比如很多领域里虽然有独有的基础研究，但是都离不开数学，所以数学在基础研究里更为基础。（图片来源：veer图库）很多人经常问“基础科学看起来离我们生活非常远，好像没什么实际用处”，这种想法有些急功近利。我们无法说出某个方程、某个定律有什么具体的用途，但是整个科学体系是自洽的，基础研究就像盖房子所需的一块块砖头，虽然你不知道某一块砖有什么用，但如果把这块砖抽掉，房子就会坍塌。包括物理学在内的基础研究是为了让我们认识自然界，如果我们不了解自然，就没有办法发展和利用它。换句话说，基础研究是社会发展的最根本动力。当然，这些是不能即刻带来经济效益的。它带来的更多是短时间不能见效的东西，包括科研水平的提高，即创新能力的提高、人才的培养、对技术的推动和发展等。中国古代虽有四大发明、也有 “勾股定理”等发现，但我们只停在了“发现”阶段，并没有进一步发展出抽象的、纯粹的科学。而早在古希腊时期，西方就出现了几何学、逻辑学等科学，然后通过逻辑推理发展出一整套科学体系。鸦片战争失败后，中国打开大门向西方学习，引进了大量西方技术，购买枪炮，但北洋舰队还是在甲午战争中失败了，为什么?如果没有掌握科学规律，人们就不能举一反三，只能单纯就事论事，那么就永远摆脱不了落后的命运。当时我们只认为学习西方的技术才是有用的，而没有把西方的科学体系引进到中国来。相比之下，日本在明治维新时期不仅买枪、买炮，同时还引进了西方的科学，比中国早几十年建立起了完整的科学体系，以至于中国很多科学名词都是从日本传来的。所以从根本上来说，科学应该是主干，技术是主干上发展出来的枝叶，没有科学只去做技术，最终可能什么也得不到。基础科学水平提升 欧美国家的崛起回看世界历史，欧美国家的崛起也无不与其基础科学水平的提高有关。没有热力学、牛顿力学以及麦克斯韦的电磁学等科学作为基础，两次工业革命根本无从谈起。只知道烧煤的人是没法做出蒸汽机的，必须要有热力学理论的支撑。不把电磁学搞清楚，也不可能有电的应用，如果你去问麦克斯韦他的电磁学方程有什么用，他可能没法想到我们今天享受的科技成就与此有关，包括电和电器都是他奠定的基础。拿高能物理领域来说，在研究过程中产生过很多意想不到的新技术。比如上一代美国最大的加速器“Tevatron”，给我们带来了超导磁铁技术的突破与普及，现在，医院临床所用核磁共振设备中就采用了超导磁铁。Tevatron粒子加速器（图片来源：必应图库）还有伴随我们生活的万维网，很少有人知道，它是谁发明的，实际上万维网也是在高能物理研究过程中产生的。1989年，欧洲的物理学家建设了大型强子对撞机来寻找希格斯粒子，而科学家之间需要相互交流大量的数据和程序，这成为了一个重大的问题。过去，交流依靠的是美国军方发明的E-mail（电子邮件），显然它已经不能满足科学家频繁交流的需求了，于是，欧洲核子研究中心的计算机科学家Tim·Berners-Lee开发出了世界上第一个网页浏览器，架设了第一个网页服务器，推动了万维网的产生，促进了互联网应用的迅速发展。欧洲核子研究中心（图片来源：https://news.cnblogs.com/n/180532/）不仅如此，基础科学还给西方带来了科学的方法论。科学的方法论有两个：一是逻辑推理，二是归纳。古希腊以来，人们总结出一整套推理的方法，而弗朗西斯·培根之后又有了实证科学，西方的科学体系就是建立在归纳推理以及实证等根本支柱上。目前，在我国社会缺乏科学的方法论，所以经常会出现一些违背科学的言论与事件。比如很多人相信各种“大师”们的言论，却没有用科学的思维问一下是不是真的合理、有没有证据支持。如果能通过发展基础科学，让更多人掌握科学的方法论，整个社会将更进一步。除此之外，还有很重要的一点是，基础科学研究是文明的一部分。国家经济发展起来并有一定的基础后，就会发展艺术、音乐、文学以及科学，人们这时就会仰望天空，探索世界是怎么回事、宇宙的根本构成，我们为什么来、将来到什么地方去？这些探索让我们永远有动力追求未知。中国的基础科学在世界上是什么水平？1. 怎么评价一个国家基础科学水平的高低呢？基础科学研究的重要性就体现在它对整个科学领域的影响，一个国家有影响力的基础研究成果越多，这个国家的基础科学水平就越高。如何判断基础研究的成果有没有影响力？看看我们的教科书就会明白。无论学的是数学、物理还是化学，无论是在中学、大学还是研究生阶段，教科书里都会写到一些用科学家名字命名的基础研究成果，这些就是最经典的基础研究，它们会永远流传下去，比如，现代物理学绕不开爱因斯坦的相对论，不可能不用量子力学。当然，还有一些研究成果是被论文引用较多的，虽然也有较强的影响力，但跟写进教科书相比还是差点。到目前为止，我国已有的这些重大科学成果能够写进教科书的几乎没有。2. 中国古往今来的基础科学的水平前面也提到，中国古代没有建立起基础科学的体系，所以中国的基础科学基本就是从“零”开始，经过多年努力，中国的科技水平如今已经在世界高科技领域占有一席之地了。但因为起步较晚，中国基础科学研究跟欧美的发达国家还存在一定差距，教科书中也很少有用中国人名字命名的公式、定理等。近几年有媒体报道说，在国际上，中国的科技论文被引用数排到了第二。这是科技进步的反映，毕竟30多年前中国在国际上有一定影响力的基础科学研究很少，现在能被国际同行认可并引用，算是跨越了一个很大台阶。我们国家善于集中力量办大事，所以我们能够看到某个领域突然冒头，但总体看来依旧是薄弱的。像高能物理领域，其中北京正负电子对撞机，大亚湾中微子实验、江门中微子实验这些成绩，无论是科学还是技术的，使得我们基本上站在国际的平均水平。但我们还要清醒地认识到，中国基础科学研究还有很长的路要走，我们只是某个项目在国际上取得了领先的地位，但若要说整个高能物理，从规模和人员上，我们跟国际上还有相当差距。我们国家必须产生更多的重大成果，而不仅仅是一般成果，这才是质的转变！而质的转变不可能一蹴而就，必然要经历这样一个路径：从几乎为“零”开始到出现大批一般成果，然后才是重大成果。3. 怎样实现从“零”到有的转变呢？首先要摆正心态，不能急功近利，更不能揠苗助长。基础科学具有规律性，需要经过几代、十几代甚至几十代人的共同努力，我们要遵循其发展规律。很多搞基础科学研究的科学家，随着年龄增长可能很难再出新成果，这就需要下一代人才的继续接力。值得开心的是，现在中国做基础科学研究的人才队伍更加壮大，国际交流更加密切，与老一辈科学家相比，年轻一代科学家在国际上的影响力有了很大提升。其次就是人才，基础科学的发展离不开人才。人才怎么来呢？先从教育开始。一所好大学一定有非常强的基础科学实力，无论清华、北大等国内名校，还是国外名校，都是如此。很多大学实力不强，说到底还是基础研究能力不足。很多大学老师只会教学生基本的知识，但有了知识并不代表就有创新能力，创新需要有方法并在实践中锻炼，大学老师不但要教给学生知识，更重要的是教授方法并给学生“练”的机会，知识会过时，但方法永远不会！对于基础科学，最需要的就是培养学生“从无到有”的方法论，要让他们学会做前人未做过的事，这跟培养工程师的思路是不一样的。基础科学承担的任务基本处在“无人区”，都是需要思考别人没解决的问题。有了更多掌握“从无到有”方法论的人，我们社会的整体创新性才能提高。除此之外，基础科学发展也离不开国家的经费投入。在我国的研发经费里面，基础研究的经费比例偏低，只占5%左右，其中包括基础性研究和应用基础研究，和美国相比，我们国家过去三十年真正用于基础科学研究的经费实在是少的可怜。现在我国一些重点研究所、重点大学的基础研究经费已经能达到国际水平，而在10多年前，这可能连发达国家的十分之一都不到，40多年前，大概只有发达国家的百分之一。用别人百分之一的钱，还要做得比别人好，这根本不可能。所以，之前的很多年，我国的基础科学研究落后于发达国家，而现在5%的水平，只能够维持跟跑世界先进水平，但如果我国有未来引领基础科学研究的雄心，就必须加大经费投入。只有大幅度增加基础研究的投入，才能在根本上解决这个问题。到了我们成为了能够产生科学知识、而不只是消费西方产生的科学知识的时候，我们的原始性创新、颠覆性创新，就会源源不断地产生出来了。均衡支持基础研究 发展大科学装置谈到经费投入，很多人可能会问：基础研究领域众多，对国家来说，怎么判断在哪些项目上投得多一点，哪些投得少一点？其实最基本的原则就是要均衡支持，不能因为某个领域是冷门就不支持，某个领域是热门就死命支持，从而影响了全面发展。对于一个国家特别是大国来说，在基础科学方面一定要均衡发展，每个领域都要得到持续的支持。经费投入的研究很复杂，一般需要政府管理部门进行非常精准的专门研究，组织各领域的专家进行研讨，参照国际做法及整个国家基础科学发展的历史来敲定。而均衡支持要注意两个问题。一是不要以“是否有用”来判断。基础科学的领域，一个都不能废弃。20多年前，没人会想到统计学这样一门学科会对今天的人工智能发展起到大作用，如果当时觉得没用就不发展统计学，那今天别人都在发展人工智能时，我们就傻眼了。还有很多年前，有些人认为动物学、植物学是“死掉的科学”，但现在的基因科学都跟这些学科有关。热点过段时间后可能就过时了，盲目地集中投入研究资金也会造成过剩。二是不能盲目跟风。现在美国一大半的科研经费都用于生命科学的研究，超过一半的院士都在从事生命科学研究，所以有的人觉得我们也应该大力发展生命科学，而不是发展物质科学。（图片来源：人民网）这种想法存在很大问题。在基础科学研究方面，国外已经走过的路，我们是很难避开或绕过去的。虽然美国现在大部分的精力在做生命科学，但他们是从探索物质科学的路上走过来的，如果我们跳过了物质科学阶段，直接参与到生命科学的竞争中，就会带来一个很严重的结果：只能买国外的仪器设备。无论哪个学科，研究过程中都离不开各种仪器。这些仪器的基础是物质科学。而我国目前各种科学仪器主要依靠进口，反映了物质科学研究水平及人才不足的缺陷，需要大大加强。为什么物质科学的研究会跟仪器设备有关系呢？在美国，很多仪器设备是商业公司研制出来的。在研制仪器的过程当中需要两个条件，一个是需求，一个是人才。这其中人才尤为重要，但仪器创新方面的人才，学校是很难培养，必须要在科学仪器设备的研制过程中培养。而进行物质科学研究，关注自研设备包括大科学装置的建设，就是培养设备研制人才的一种最好途径。从上世纪五十年代开始，美国就开始研制大科学装置，如今五六十年过去了，在这个过程中孵化了很多仪器设备企业，比如说著名的示波器公司LeCroy（力科），其创始人LeCroy之前是一位高能物理的工程师，长期研发高能物理专用的读出电子学。最后他成立了自己的公司，专注于高速和复杂信号测试设备。现在世界上最好的仪器设备都是国外企业做的，所以他们研究生命科学的条件很优越。但我们中国很多实验室的设备基本都是进口的，说明我们物质科学的基础还很薄弱。如果我们只做生命科学的研究，就要大量进口仪器设备，导致资金外流，对国内的工业发展并无助益，同时还会受制于人。所以中国现在应该大力发展物质科学，特别要关注自研设备，包括大科学装置（注：大科学装置是指通过较大规模投入和工程建设来完成，建成后通过长期的稳定运行和持续的科学技术活动，实现重要科学技术目标的大型设施），我们需要在技术和科学目标上都领先的大科学装置，而不是跟随美国的脚步。北京正负电子对撞机（图片来源：https://ke.sogou.com/v224241.htm）大科学装置中的基础科学专用装置，比如我国的正负电子对撞机、聚变堆、专用空间科学卫星、天文望远镜等，具有确定的科学目标，应用范围广泛，投入规模大，技术先进，可以产出重大成果，对学科发展具有重大的引领和带动作用，还有一些溢出效应如重大技术的积累、突破和推广应用，国际合作与技术引进，关键技术人才的培养，企业技术水平与研发能力的提高等，因此在国家创新体系的建设中占有突出的位置。基础科学的竞争也是国力的竞争基础科学的竞争也是国力的竞争，这在高能物理领域表现得尤为明显。单就高能物理领域来说，与发达国家相比，我们总体上处于“并跑”和“跟跑”的水平，与美国、欧洲、日本等相比都有一定的差距。这一点从研究人数对比上也能看出来，我们的研究人员人数与美国相比大概只是其十分之一，跟欧洲比大概是其五分之一，跟日本比可能是其二分之一到三分之一。美国的大科学装置总体来说是从上世纪50年代开始建设，高峰在2000年左右，这50多年的投入、建设、运行等，给他们带来了巨大收益，很多非常重要的技术成果在社会上得到了广泛应用。跟他们相比，我们的北京正负电子对撞机起步较晚，技术上也不是国际领先，基本上是采用国际已有的成熟技术。可以想象，一个科学上、技术上不是最领先的装置，自然在技术的辐射能力方面会有相当的限制。20世纪80年代，建设中的北京正负电子对撞机（图片来源：http://news.sciencenet.cn/htmlnews/2018/11/420228.shtm）所以，如果要想有所谓国际领先的、重大的技术突破，能够辐射到社会、对国民经济有重大作用，科学装置本身必须是先进的、别人没有的，否则早就被别人辐射完了。我们希望未来有一个高能物理的装置走在欧美前面，这也是我们提出建立“超级对撞机”的原因。如果最终建成，其规模将数倍于目前世界上最大、能量最高的粒子对撞机——建于欧洲核子研究中心的大型强子对撞机LHC，科学目标和技术创新性自然可以实现。（图源片来：中青在线）2012年希格斯粒子的发现，是国际高能物理发展的转折点，使我们有可能规划这样一个加速器。这是科学上的时机，技术上的时机，也是国家经济实力发展的时机。二十年前，这样大规模的装置想都不敢想，更不可能有钱来做。高能物理这个系统比较庞大，要想做到国际领先首先要有高远的科学目标，这样的目标很多国家都有，但是都会面临重重困难。所以接下来比拼的就是实现这些目标的能力，这里面至少会涉及二三十个技术门类，最后哪怕有一个螺丝钉没拧好，整个系统就可能出问题。加速器转起来还要放探测器，就像显微镜的镜头一样，可以看到整个过程，从而进行数据分析，所以又有人工智能、大数据、计算机、网络等领域参与进来，更不用说背后还有财务、计划、管理、采购等一整套的后勤保障系统。要把整个团队凝合起来，奔向同一个目标，这是包含成百上千人的“团队作战”，这种规模的科学研究体现的就是国力。建这样一个大型设备，能培养出机械、电子、真空、微波等各个领域的创新人才，这里面会有大批科学家、工程师解决大量的技术需求，这些需求很多都是从未出现的，如果能解决，这些人才就是“从无到有”的创新人才。所有的技术发明和科学成果，最先发现的人肯定是有一定的优势。如果只是享受别人的成果，那你就是一个“土豪”，既不能得到大家尊重，也不会很好地掌握知识，也很容易就被别人逐出圈外，夺走财富。而掌握了最前沿的基础科学知识，自然就会有最前沿的技术，从而成为引领全球科技发展的大国。

主要有:①漳州作者对刊物的反应，说名家文章发得太多了;②我的厦门植物园特写《艺园流连》，想请贾老审阅;③《科学与文化》第二期的编辑情况。告贾老对《科学与文化》的内容，提了一些意见:①是否可以考虑闽西革命根据地的内容，这也是一个特色。2“地县科普作品选”栏目也是一个特色，要坚持，但缺一个接语《首次要有按语》，目的在于鼓励地县作者，在全国也显出其特点。①对科学与文化》上刊登的我采写的《在天空电影院里》《现习作2》,他笑着说:“那篇还写得查好但题目不甚好应是‘天空电影’更确切，但问题也不大。”我说本刊发表的篇纪念达尔文的文章，却用了方宗黑先生的头像，文不对题，感谢您为我们指出这个错误。他笑了笑说:“不过，那张照片还照得不错。”《1982年3月8日记》《3》“给你们看稿是应该的”贾老是我们刊物的总顾问。《科学与文化》创刊两年多来，贾老不仅给我们撰写了许多有价值、高水平的文章，而且每期给我们审稿、看清样。他看清样是那样认真，那样快，往往一个晚上七八万字的稿子他都可以看完，这对一位80多岁的老人来讲多么不容易啊!他经常发现稿件中的问题，连一个标点都不放过，不少错误都是贾老看出来的。《科学与文化》能少出差错，在读者中留下好印象，跟贾老的严格把关分不开。为此，春节之际，我们想给他老人家送点东西，表表心意。因为他从来不要审稿费，有一次开给他100元，他坚决不要，退了回来。所以我们只好买点东西给他。我跟尤廉一道上街，在八一七路南街食杂店给他买了4瓶酒《两瓶竹叶青，两瓶厦门丹凤高梁》，老人家很客气，说:“给你们看稿是应该的。”于是反而送我们两袋红枣，要我们非拿不可。《1983年2月10日记》《4》“这篇写得蛮好!我去福建日今天上午天气非常炎热，室内温度高达32C。路过贾老家，报社处理《科学与文化》1983年第4期广告事宜，就去找他并还他几本书。我每回借书时都主动留有借阅登记，我帮他找到登记本后，他就划掉了这几本书的书名。前两天《科学与文化》1983年第4期清样已送贾老审阅，我问及他对本期的意见。他问:“银耳篇[指《徐碧如和银耳》，见习作《3》》是你写的?”“是的。”他高兴地说:“这篇写得蛮好唉，但如果把徐碧如研究白木耳的事与古田县推广发展白木耳联系起来讲，就更好些。这说明基础理论研究的重要性。以后还可以再写一篇古田的专访。”这篇文章受到好评我很高兴，因为贾老从不轻易夸奖人，我的文章给他看过的有好多篇，得到好评的一篇是，1979年8月12日发表在《福建日报》副刊上的《动物世界之囱》《见习作《》》,后来这篇文章被《新华月报》《文摘版全文转载。现在这篇名为《徐碧如与银耳的文章，是我去三变争和香慈新品种塞定会时写的。再长植同志陪间来访，并做些文字修正工作。接着，贾老对清样中《仿生经经济学趣谈》一文提出批评，认为就文章观点有销把生物间的竞争套到人人类社会中，这是牵他提议册联制会的，是机械唯物主义，是早裁删掉这篇文章。有大马列主义批判过的东西。但格他老人家还问及作者其人，我日记》自精神很好，身体仍很健来，的始终笔不缓耕。我略作介绍。贾老层已83岁《1983年6月25《5》“可请好婷写文章”我们谈到一是改成《科学与文化》《花鸟虫鱼》;二是改名为一的成问现我据了两个看法，120版社原来办了了一个青《科学家》。他老人家对年科学家的杂去后来停办了。他主张刊名不要改。具体如何改革，他说自己考虑的不多，不过有几点想法:①文化内容要增加;②可以请舒婷给《《科学与文化》写文章;③最好改成月刊，这样可使读者有新鲜感。出接着，我又问了贾老1939年在广西桂林办《中学生》杂志的做法。他说，他办《中学生》《战时半月刊》一年多时间，主要找十几位作者写文章，一年12期，一人一期写1篇，一年就有12篇，合起来就是一本书。因为这些作者写作文平较高，所以来稿并不需要怎样修改!当然也有一些中学生来稿，那是需要修改的。发行量几千份。我告诉贾老上期已经把周家俊写的《仿生经济学趣谈》撤下来了，贾老问及作者有何看法，我说没有什么大意见。11时许告辞，老人家仍然像往常一样送我到楼梯口。《1983年9月25日记》小中个J《6》“《科学与文化》还比较正派”今天上午去省科协遇到王恭同志，谈到贾老赴京开民进大会已经返回，决定一齐去看望他。商团三句不离本行，我又谈及《科学与文化》及〈花鸟世界》的事。对再办一个刊物，贾老以为不妥。他说:“《科学与文化》还比较正派，没有什么精神污染，可改成月刊。”他问办《花鸟世界》为了什么?我说有两个原因:一是《科学与文化》内容太泛、太散;二是可以扩大发行，增加销路。贾老说，如果不会增加销路呢?他认为人力不足，且已有一个《学艺》《林珊办的》，他坚持还是集中力量办一个刊物好。《1983年12月1日记》还是办《科学与文化》好”今天登「门拜访是专门向贾老请教如何继续办好《科学与文化》的。因贾柏松调走《调至福建人民出版社政治编辑室》，冯度同志退休，胡善美同志升任副总编辑，其他同志又去办别的刊物《科学与文化仅剩下我一个人了。

【对科学本身研究的基础】对科学本身的研究也需要基础，也需要有一定的条件，没有这些条件，即使是有专门的研究也得不出结果。这一栏目是对这一问题的叙述。前提研究，由这一研究可以进入科学，以此形成对科学本身的研究。四个基本概念仍属于围绕科学的基本研究，是基于人性、事理等研究以后所作的继续。a、人的需要（科学的目的，经由行为科学研究得出的结果）b、系统（指世界、宇宙，包括社会，精神和物质等，一体概念）c、管理（对思想、行为、行政和科学本身等所有一切的管理）d、科学（指对科学本身的研究，科学学、科学性等，与母体同名）以上研究的过程人的需要、系统、管理、科学，是科学的四个基本概念，由以上可形成对科学本身的研究。这些概念是从哪里来的呢？由更为基础的研究而得来，首先是对人性、事理的研究，以此形成对人性、事理的初步认识，然后是对世界的研究，以此对社会进行观察，发现社会的一切就两点，一是人，二是事，由此确定人性、事理是科学和社会研究的基础。循环，从懵懂到清晰，一个思想和认识逐渐抬高的循环——螺旋。然后再以此寻找与人性、事理对应的研究，确认行为科学、系统科学、管理科学和科学学为科学的基础学科，当确认了以上以后，对每一学科作继续研究，经以上的系列，确认了科学以上的四个基本概念。对科学四个基本概念的确认过程以上是一个经由多学科、多要素、许多问题相互交织，相互作用，反复研究的结果，经过许多循环，由此可以使人的认识得不断的提高。以上较为抽象，这里不做详细的叙述。以上是科学的最基础内容，由此，可形成对科学本身的研究，接着继续，可形成对科学的一步步的认识。关系说明以上有几个维度的思考，在对整个科学研究以前，还需要对以上概念的关系做一个说明。人的需要、系统、管理、科学，是科学本身的概念，在以上的概念中，人的需要是科学的目的，所有科学的活动，目的都是为了人的需要，由此形成了研究的基点；系统、管理、科学，则是为完成目的对科学的要求。以上涵盖几个维度，可以认为，科学就是由以上几个概念，或由以上几个不同维度的思考形成的。经系列的研究确定，科学就是由以上几个概念，或由以上几个不同维度的思考形成的。世界是一个人的世界，人的行为，一切都是为了人的需要，包括科学以及对科学本身的研究和认识都是人的需要，所以，确认人的需要是科学研究的基点。世界是一个人的世界，人的行为及一切都是为了人的需要，所以，确认人的需要是科学研究的基点。关于人的需要人的需要有感性、理性和实际的需要三种情况，对科学本身的研究，是一种实际需要，而且没有什么比它更为重要，因此对它必须有科学和理性的认识。但是由于人往往没有理性思维，缺乏一定的条理性，所以并未能从科学的角度确定以上是人的需要，也因此才有了对这一研究的忽略。只是原因之一。关于系统、管理、科学另外三个概念，系统、管理、科学，a可视为是为完成目的对科学的要求；b科学本身的需要；c科学本来的状况；d或是人对问题的研究必须达到的一种状态。由此可形成对科学的组织，形成对所有研究的指导。系统、管理、科学：a 可视为是为完成目的对科学的要求；b 科学本身的需要；c 科学本来的状况；d 或是人对问题的研究必须达到的一种状态。由此可形成对科学的组织，形成对所有研究的指导。下面对系统、管理、科学三个概念做一个解释。对系统、管理、科学的解释a 系统。这是对科学的第一个要求。在2-4-1有一个“一体论”，该理论阐述了世界一体的状况，一切都属于世界，包括国家、社会，精神、物质，与世界都是一体的；科学是社会的组成部分，因此，科学也是世界的一个存在。以上的所有一切又都是一个个独立的系统，因此，科学也是一个系统。科学的职责是对所有一切的研究，包括物质、生命、社会、思想、文化、国家和行政等所有的一切，由此构成一个体系。对世界的研究，不但要有系统思维，不但要有整体研究，还需要有对世界一切的一个个研究，而且都必须有将它们视为是系统的系统研究。因此，人在以科学对问题的研究以前，首先应是将科学作为一个系统作系统的研究，探知科学本身的系统状况，探知它的产生、发展的规律。有点拗口。系统是科学本身的一个概念，是一种思想，由此可形成对所有研究的指导，因此，在对科学研究之前，还必须有对系统的研究，需建立系统的学科，形成学科体系，必须明确系统的内涵、概念和构造。这里指的是思想，是对思想的研究，不是对子系统、母系统，系统与系统，系统与要素等的描述。对系统的研究就是对科学的研究，这里是一个强调。这里只是一个概述，暂时作这么多叙述。b 管理。也是对科学的要求。重要性不亚于系统的概念。管理，首先指的也是思想，这个思想首先指的是对思想的梳理、整理和管理，问题的研究，从思想开始就必须有管理，包括对科学本身的研究，以及对所有一切的梳理、整理，以此弄清所有一切的来龙去脉。由此延伸到行为，继续向下，会一步步走到所有方面，进入所有的组织，走到行政，由此可形成对所有组织的管理。进入国家，可形成对政治、经济等所有一切的管理。以上是一个从思想开始，从基础一直到行政——对科学的全程要求。 与系统一样，管理也是一种思想，一个理论。以上思想可用于所有的研究，用于所有研究的指导，所以在以管理思维对所有问题的研究之前，也必须有对管理本身的研究，对它的研究就是对科学本身的研究。这里是对管理也是对科学的一个强调。c 科学。科学的又一概念。这一概念与母体重名，讲的是对科学本身的研究和审视，讲的实际是“科学学”和“科学性”的问题，既是对问题研究科学性、有效性的研究，也是对科学本身的研究和审视，首先是对科学本身的研究。由此可形成一个专门的学科，以科学的科学，科学的科学的科学对科学作专门的研究。具体的方法：将科学的最基础内容——人性、人的需要、系统、管理，以及上述内容放在一起，将它们融会贯通，然后对科学的本身、本来，以及科学各方面的概念和问题作反复研究，由此形成对科学本身的系统研究和系统认识。经以上的反复，可形成以管理思维、管理理论和系统论，对科学和科学研究的科学管理，以此使科学形成一种系统的运作，接着进入应用。经过以上，可以使没有进入科学的研究进入科学，使已经进入科学的研究，变得更加科学（主要指方法和思维方式），由此，可以使所有的科学形成加速。 整理以上高度抽象。对以上现在只是简介，在全部的资料中有对以上的不断解释和叙述。对科学四个基本概念的研究，最后可形成行为科学、系统科学、管理科学和科学学四个学科，以上几个学科的研究相互交织，全部属于横断研究，由此可代表科学的四个方面。科学与社会本为一体，以上四个概念，既是对科学本身的研究基础，也是社会研究的基础，因此，以上概念会随着问题的研究一直走到最后，对所有的研究都会发生作用

所有研究都需要有一个切入点。所有研究都要基础，有一个问题，在对科学的本身没有研究以前，没有人知道什么是它的基础，这时我们又从哪里开始呢？所以这时要有一个切入点，这也是基础。不知道基础怎么开始“已知”就是基础其实也很简单，那就从已知开始，“已知”就是基础，已知属于最先开始研究的内容。由此确定研究的起点，然后向外延伸，再后是一步步扩大研究和认识的范围。我们的研究就是这样的一个研究，由此找到了问题研究的切入点。从已知开始，“已知”就是基础，由此切入，然后向未知作不断的追溯，以上是对科学本身研究最初的一个方法。 以此——先做出一个假定从已知开始对科学先做出一个假定：“科学是一种以特定的方法对问题的研究”，这是对科学的一个初步认识，属于整体认识，由此将科学分成了两块，一是方法，二是问题的研究。唯有方法才能有对问题的研究，由此确定方法是科学的基础。以上只是一个最初的假定，接着是继续。科学有哪些方法？它们的作用各是什么？所有的方法又是怎么来的？沿这样的思想，经系列研究，最后确定人性、事理是科学研究的基础。a 方法经思想而来；b 思想是由人性和思维的方式决定的；c 由思想对事理作不断的梳理，经这样一个渠道产生了方法。对科学的步步切入以上是方法的形成过程，由此可形成科学的思想、理论、方法、技术和手段。与人性研究对应的是什么呢？是行为科学；与事理研究对应的是哪些呢？是系统科学、管理科学、科学学。以上属于横断研究，由这些研究可以为科学提供基本的方法和基本的思维方式，由此确定以上为科学的基础学科。以上相对抽象，需要看详细的资料。以上是对科学的一步步的切入。

共青团中央有态度 有温度 全网青年都在关注近几年，“基础科学”被提得越来越多，不仅国务院发布了《关于全面加强基础科学研究的若干意见》，各企业也纷纷加大了对基础科学研究的投入。（图片来源：央视、澎湃等网络截图）随着中国载人飞船、月球探测、量子通信等科技成果的逐渐显现，很多人逐渐认识到加强基础科学研究对国家发展的重大意义。当然，对基础科学缺乏了解、认为其没什么实际用处的也大有人在。中国基础科学研究在世界上到底处于什么水平？我们耗时耗力研究基础科学真的值得吗？我们就此专访了中国科学院院士、中国科学院高能物理所所长王贻芳。中国科学院院士、中科院高能物理所所长王贻芳（图片来源：必应图库）王贻芳院士是首位获得“基础物理学突破奖”的中国科学家，2012年，他领导的大亚湾反应堆中微子实验发现新的中微子振荡模式，被《科学》杂志列为当年全球十大科学突破。（本文根据访谈内容综合整理。）中国曾因不重视基础科学吃了大亏什么是基础科学？我认为基础科学应该具有三方面的特征：1.有一定的规律性，反映了自然界的基本规律；2.不能直接应用到实际中，但是它是解决实际问题的基本原理，比如牛顿力学并不能教你怎么盖房子，这是土木工程需要解决的问题，但是牛顿力学是土木工程的基础；3.基础科学内部还有层次性，比如很多领域里虽然有独有的基础研究，但是都离不开数学，所以数学在基础研究里更为基础。（图片来源：veer图库）很多人经常问“基础科学看起来离我们生活非常远，好像没什么实际用处”，这种想法有些急功近利。我们无法说出某个方程、某个定律有什么具体的用途，但是整个科学体系是自洽的，基础研究就像盖房子所需的一块块砖头，虽然你不知道某一块砖有什么用，但如果把这块砖抽掉，房子就会坍塌。包括物理学在内的基础研究是为了让我们认识自然界，如果我们不了解自然，就没有办法发展和利用它。换句话说，基础研究是社会发展的最根本动力。当然，这些是不能即刻带来经济效益的。它带来的更多是短时间不能见效的东西，包括科研水平的提高，即创新能力的提高、人才的培养、对技术的推动和发展等。中国古代虽有四大发明、也有 “勾股定理”等发现，但我们只停在了“发现”阶段，并没有进一步发展出抽象的、纯粹的科学。鸦片战争失败后，中国打开大门向西方学习，引进了大量西方技术，购买枪炮，但北洋舰队还是在甲午战争中失败了，为什么?如果没有掌握科学规律，人们就不能举一反三，只能单纯就事论事，那么就永远摆脱不了落后的命运。当时我们只认为学习西方的技术才是有用的，而没有把科学体系引进到中国来。相比之下，日本在明治维新时期不仅买枪、买炮，同时还引进了西方的科学，比中国早几十年建立起了完整的科学体系，以至于中国很多科学名词都是从日本传来的。所以从根本上来说，科学应该是主干，技术是主干上发展出来的枝叶，没有科学只去做技术，最终可能什么也得不到。基础科学水平提升 欧美国家的崛起回看世界历史，欧美国家的崛起也无不与其基础科学水平的提高有关。没有热力学、牛顿力学以及麦克斯韦的电磁学等科学作为基础，两次工业革命根本无从谈起。只知道烧煤的人是没法做出蒸汽机的，必须要有热力学理论的支撑。不把电磁学搞清楚，也不可能有电的应用，如果你去问麦克斯韦他的电磁学方程有什么用，他可能没法想到我们今天享受的科技成就与此有关，包括电和电器都是他奠定的基础。拿高能物理领域来说，在研究过程中产生过很多意想不到的新技术。比如上一代美国最大的加速器“Tevatron”，给我们带来了超导磁铁技术的突破与普及，现在，医院临床所用核磁共振设备中就采用了超导磁铁。Tevatron粒子加速器（图片来源：必应图库）还有伴随我们生活的万维网，很少有人知道，它是谁发明的，实际上万维网也是在高能物理研究过程中产生的。1989年，欧洲的物理学家建设了大型强子对撞机来寻找希格斯粒子，而科学家之间需要相互交流大量的数据和程序，这成为了一个重大的问题。过去，交流依靠的是美国军方发明的E-mail（电子邮件），显然它已经不能满足科学家频繁交流的需求了，于是，欧洲核子研究中心的计算机科学家Tim·Berners-Lee开发出了世界上第一个网页浏览器，架设了第一个网页服务器，推动了万维网的产生，促进了互联网应用的迅速发展。欧洲核子研究中心（图片来源：https://news.cnblogs.com/n/180532/）不仅如此，基础科学还带来了科学的方法论。科学的方法论有两个：一是逻辑推理，二是归纳。古希腊以来，人们总结出一整套推理的方法，而弗朗西斯培根之后又有了实证科学，科学体系就是建立在归纳推理以及实证等根本支柱上。目前，在我国经常会出现一些违背科学的言论与事件。比如很多人相信各种“大师”们的言论，却没有用科学的思维问一下是不是真的合理、有没有证据支持。如果能通过发展基础科学，让更多人掌握科学的方法论，整个社会将更进一步。除此之外，还有很重要的一点是，基础科学研究是文明的一部分。国家经济发展起来并有一定的基础后，就会发展艺术、音乐、文学以及科学，人们这时就会仰望天空，探索世界是怎么回事、宇宙的根本构成，我们为什么来、将来到什么地方去？这些探索让我们永远有动力追求未知。中国的基础科学在世界上是什么水平？1.怎么评价一个国家基础科学水平的高低呢？基础科学研究的重要性就体现在它对整个科学领域的影响，一个国家有影响力的基础研究成果越多，这个国家的基础科学水平就越高。如何判断基础研究的成果有没有影响力？看看我们的教科书就会明白。无论学的是数学、物理还是化学，无论是在中学、大学还是研究生阶段，教科书里都会写到一些用科学家名字命名的基础研究成果，这些就是最经典的基础研究，它们会永远流传下去，比如，现代物理学绕不开爱因斯坦的相对论，不可能不用量子力学。当然，还有一些研究成果是被论文引用较多的，虽然也有较强的影响力，但跟写进教科书相比还是差点。到目前为止，我国已有的这些重大科学成果能够写进教科书的几乎没有。2. 中国古往今来的基础科学的水平前面也提到，中国古代没有建立起基础科学的体系，所以中国的基础科学基本就是从“零”开始，经过多年努力，中国的科技水平如今已经在世界高科技领域占有一席之地了。但因为起步较晚，中国基础科学研究跟欧美的发达国家还存在一定差距，教科书中也很少有用中国人名字命名的公式、定理等。近几年有媒体报道说，在国际上，中国的科技论文被引用数排到了第二。这是科技进步的反映，毕竟30多年前中国在国际上有一定影响力的基础科学研究很少，现在能被国际同行认可并引用，算是跨越了一个很大台阶。我们国家善于集中力量办大事，所以我们能够看到某个领域突然冒头，但总体看来依旧是薄弱的。像高能物理领域，其中北京正负电子对撞机，大亚湾中微子实验、江门中微子实验这些成绩，无论是科学还是技术的，使得我们基本上站在国际的平均水平。中国基础科学研究还有很长的路要走，我们只是某个项目在国际上取得了领先的地位，但若要说整个高能物理，从规模和人员上，我们跟国际上还有相当差距。我们国家必须产生更多的重大成果，而不仅仅是一般成果，这才是质的转变！而质的转变不可能一蹴而就，必然要经历这样一个路径：从几乎为“零”开始到出现大批一般成果，然后才是重大成果。3. 怎样实现从“零”到有的转变呢？首先要摆正心态，不能急功近利，更不能揠苗助长。基础科学具有规律性，需要经过几代、十几代甚至几十代人的共同努力，我们要遵循其发展规律。很多搞基础科学研究的科学家，随着年龄增长可能很难再出新成果，这就需要下一代人才的继续接力。值得开心的是，现在中国做基础科学研究的人才队伍更加壮大，国际交流更加密切，与老一辈科学家相比，年轻一代科学家在国际上的影响力有了很大提升。其次就是人才，基础科学的发展离不开人才。人才怎么来呢？先从教育开始。一所好大学一定有非常强的基础科学实力，无论清华、北大等国内名校，还是国外名校，都是如此。很多大学实力不强，说到底还是基础研究能力不足。很多大学老师只会教学生基本的知识，但有了知识并不代表就有创新能力，创新需要有方法并在实践中锻炼，大学老师不但要教给学生知识，更重要的是教授方法并给学生“练”的机会，知识会过时，但方法永远不会！对于基础科学，最需要的就是培养学生“从无到有”的方法论，要让他们学会做前人未做过的事，这跟培养工程师的思路是不一样的。基础科学承担的任务基本处在“无人区”，都是需要思考别人没解决的问题。有了更多掌握“从无到有”方法论的人，我们社会的整体创新性才能提高。除此之外，基础科学发展也离不开国家的经费投入。在我国的研发经费里面，基础研究的经费比例偏低，只占5%左右，其中包括基础性研究和应用基础研究，和美国相比，我们国家过去三十年真正用于基础科学研究的经费实在是少的可怜。现在我国一些重点研究所、重点大学的基础研究经费已经能达到国际水平，而在10多年前，这可能连发达国家的十分之一都不到，40多年前，大概只有发达国家的百分之一。用别人百分之一的钱，还要做得比别人好，这根本不可能。所以，之前的很多年，我国的基础科学研究落后于发达国家，而现在5%的水平，只能够维持跟跑世界先进水平，但如果我国有未来引领基础科学研究的雄心，就必须加大经费投入。只有大幅度增加基础研究的投入，才能在根本上解决这个问题。到了我们成为了能够产生科学知识、而不只是消费西方产生的科学知识的时候，我们的原始性创新、颠覆性创新，就会源源不断地产生出来了。均衡支持基础研究 发展大科学装置谈到经费投入，很多人可能会问：基础研究领域众多，对国家来说，怎么判断在哪些项目上投得多一点，哪些投得少一点？其实最基本的原则就是要均衡支持，不能因为某个领域是冷门就不支持，某个领域是热门就死命支持，从而影响了全面发展。对于一个国家特别是大国来说，在基础科学方面一定要均衡发展，每个领域都要得到持续的支持。经费投入的研究很复杂，一般需要政府管理部门进行非常精准的专门研究，组织各领域的专家进行研讨，参照国际做法及整个国家基础科学发展的历史来敲定。而均衡支持要注意两个问题。一是不要以“是否有用”来判断。基础科学的领域，一个都不能废弃。20多年前，没人会想到统计学这样一门学科会对今天的人工智能发展起到大作用，如果当时觉得没用就不发展统计学，那今天别人都在发展人工智能时，我们就傻眼了。还有很多年前，有些人认为动物学、植物学是“死掉的科学”，但现在的基因科学都跟这些学科有关。热点过段时间后可能就过时了，盲目地集中投入研究资金也会造成过剩。二是不能盲目跟风。现在美国一大半的科研经费都用于生命科学的研究，超过一半的院士都在从事生命科学研究，所以有的人觉得我们也应该大力发展生命科学，而不是发展物质科学。（图片来源：人民网）这种想法存在很大问题。在基础科学研究方面，国外已经走过的路，我们是很难避开或绕过去的。虽然美国现在大部分的精力在做生命科学，但他们是从探索物质科学的路上走过来的，如果我们跳过了物质科学阶段，直接参与到生命科学的竞争中，就会带来一个很严重的结果：只能买国外的仪器设备。无论哪个学科，研究过程中都离不开各种仪器。这些仪器的基础是物质科学。而我国目前各种科学仪器主要依靠进口，反映了物质科学研究水平及人才不足的缺陷，需要大大加强。为什么物质科学的研究会跟仪器设备有关系呢？在美国，很多仪器设备是商业公司研制出来的。在研制仪器的过程当中需要两个条件，一个是需求，一个是人才。这其中人才尤为重要，但仪器创新方面的人才，学校是很难培养，必须要在科学仪器设备的研制过程中培养。而进行物质科学研究，关注自研设备包括大科学装置的建设，就是培养设备研制人才的一种最好途径。从上世纪五十年代开始，美国就开始研制大科学装置，如今五六十年过去了，在这个过程中孵化了很多仪器设备企业，比如说著名的示波器公司LeCroy（力科），其创始人LeCroy之前是一位高能物理的工程师，长期研发高能物理专用的读出电子学。最后他成立了自己的公司，专注于高速和复杂信号测试设备。现在世界上最好的仪器设备都是国外企业做的，所以他们研究生命科学的条件很优越。但我们中国很多实验室的设备基本都是进口的，说明我们物质科学的基础还很薄弱。如果我们只做生命科学的研究，就要大量进口仪器设备，导致资金外流，对国内的工业发展并无助益，同时还会受制于人。所以中国现在应该大力发展物质科学，特别要关注自研设备，包括大科学装置（注：大科学装置是指通过较大规模投入和工程建设来完成，建成后通过长期的稳定运行和持续的科学技术活动，实现重要科学技术目标的大型设施），我们需要在技术和科学目标上都领先的大科学装置，而不是跟随美国的脚步。北京正负电子对撞机（图片来源：https://ke.sogou.com/v224241.htm）大科学装置中的基础科学专用装置，比如我国的正负电子对撞机、聚变堆、专用空间科学卫星、天文望远镜等，具有确定的科学目标，应用范围广泛，投入规模大，技术先进，可以产出重大成果，对学科发展具有重大的引领和带动作用，还有一些溢出效应如重大技术的积累、突破和推广应用，国际合作与技术引进，关键技术人才的培养，企业技术水平与研发能力的提高等，因此在国家创新体系的建设中占有突出的位置。基础科学的竞争也是国力的竞争基础科学的竞争也是国力的竞争，这在高能物理领域表现得尤为明显。单就高能物理领域来说，与发达国家相比，我们总体上处于“并跑”和“跟跑”的水平，与美国、欧洲、日本等相比都有一定的差距。这一点从研究人数对比上也能看出来，我们的研究人员人数与美国相比大概只是其十分之一，跟欧洲比大概是其五分之一，跟日本比可能是其二分之一到三分之一。美国的大科学装置总体来说是从上世纪50年代开始建设，高峰在2000年左右，这50多年的投入、建设、运行等，给他们带来了巨大收益，很多非常重要的技术成果在社会上得到了广泛应用。跟他们相比，我们的北京正负电子对撞机起步较晚，技术上也不是国际领先，基本上是采用国际已有的成熟技术。可以想象，一个科学上、技术上不是最领先的装置，自然在技术的辐射能力方面会有相当的限制。20世纪80年代，建设中的北京正负电子对撞机（图片来源：http://news.sciencenet.cn/htmlnews/2018/11/420228.shtm）所以，如果要想有所谓国际领先的、重大的技术突破，能够辐射到社会、对国民经济有重大作用，科学装置本身必须是先进的、别人没有的，否则早就被别人辐射完了。我们希望未来有一个高能物理的装置走在欧美前面，这也是我们提出建立“超级对撞机”的原因。如果最终建成，其规模将数倍于目前世界上最大、能量最高的粒子对撞机——建于欧洲核子研究中心的大型强子对撞机LHC，科学目标和技术创新性自然可以实现。（图源片来：中青在线）2012年希格斯粒子的发现，是国际高能物理发展的转折点，使我们有可能规划这样一个加速器。这是科学上的时机，技术上的时机，也是国家经济实力发展的时机。二十年前，这样大规模的装置想都不敢想，更不可能有钱来做。高能物理这个系统比较庞大，要想做到国际领先首先要有高远的科学目标，这样的目标很多国家都有，但是都会面临重重困难。所以接下来比拼的就是实现这些目标的能力，这里面至少会涉及二三十个技术门类，最后哪怕有一个螺丝钉没拧好，整个系统就可能出问题。加速器转起来还要放探测器，就像显微镜的镜头一样，可以看到整个过程，从而进行数据分析，所以又有人工智能、大数据、计算机、网络等领域参与进来，更不用说背后还有财务、计划、管理、采购等一整套的后勤保障系统。要把整个团队凝合起来，奔向同一个目标，这是包含成百上千人的“团队作战”，这种规模的科学研究体现的就是国力。建这样一个大型设备，能培养出机械、电子、真空、微波等各个领域的创新人才，这里面会有大批科学家、工程师解决大量的技术需求，这些需求很多都是从未出现的，如果能解决，这些人才就是“从无到有”的创新人才。所有的技术发明和科学成果，最先发现的人肯定是有一定的优势。如果只是享受别人的成果，那你就是一个“土豪”，既不能得到大家尊重，也不会很好地掌握知识，也很容易就被别人逐出圈外，夺走财富。而掌握了最前沿的基础科学知识，自然就会有最前沿的技术，从而成为引领全球科技发展的大国。

基础研究该基础到什么程度【科学随笔】最近，重视基础研究并加大基础研究已经形成一种共识。这种思路的理论基础是美国科技政策专家万·布什（Wannevar Bush，1890-1974）早在七十年前提出的线性模型的体现，即基础研究成果有助于应用研究成果的产出以及最终大规模商业化发展的潜力。因此，基础研究被看作是一个国家的知识储备池，如果知识储备不丰富，其他的都成为无源之水、无本之木。在国际形势波诡云谲的当下，为了不受制于人，加大基础研究的紧迫形势已处于箭在弦上不得不发的状态，尤其是在当下很多产业遭遇“卡脖子”技术约束的背景下，提升基础研究能力已成突破发展瓶颈的最佳出路。为了防止出现基础研究的泡沫现象，从而影响科技发展的正常节奏。那么在推进基础研究的战略安排中，我们需要注意哪些问题呢？科技界对研究类型进行分类是很晚近的事情，我们非常熟悉的R&D（研究与发展）分类标准，来自经合组织（OECD）于1963年在意大利小镇弗拉卡蒂召开的一次会议，在那次会议上，专家们提出把研究的类型分为：基础研究、应用研究与试验发展研究。这就是当下全世界都在采用的指标。客观地说，这个分类标准在今天看来还是有些粗糙，尤其是在基础研究的分类上，后来美国学者斯托克斯（Donald E. Stokes，1927-1997）在1997年对于基础研究提出新的划分，即纯粹基础研究（玻尔象限）与“由应用引发的”基础研究（巴斯德象限），他的分类原则是基于对基本问题的理解与应用两个维度来划分的，所谓的巴斯德象限，是借用法国微生物学家巴斯德（Louis Pasteur，1822-1895）的工作类型所引出分类方法，意指原本是为了解决现实的应用问题而开展的基础研究，最后完成由应用向理解本质的转变，这个标准比弗拉卡蒂标准更为切合实际。随着我们对于科学活动理解的逐渐加深，未知世界的更丰富内涵与更多元化的展开方式也得以显现，在此基础上，可以把基础研究划分为：表层基础研究，仅涉及难度较小、动用资源较少的研究；中层基础研究，涉及难度适中、动用资源中等的研究；深层基础研究，是指难度较大、持续时间不确定、需要动用巨大资源的研究。按照这个分类标准，巴斯德象限类的基础研究就属于中层基础研究。基于这种简单结构分析，当一个国家决定从战略层面加速推进基础研究时，需要考虑如下三个条件是否具备，否则很容易出现政策失灵现象。首先，准确研判当下的科学发展现状。按照科学哲学家托马斯·库恩的说法，科学发展的历程通常是在常规科学时期与危机时期交替中完成的，二战以后，鲜有改变世界的重大理论突破出现，很多学者甚至认为科学在基础理论方面已处于显性停滞状态，当下的发展更多是技术的横向扩散。据此不难理解，我们当下的科学发展阶段仍处于常规科学时期，此时最该做的工作就是利用现有理论去解决问题，而不是挑战现有的主流理论。其次，开展深层基础研究需要具备雄厚的物质基础支撑条件，主要包括人、财、物的存量状况与基本科研制度的保障。从这点来看，我们真正在世界上处于科学前沿的人才数量有限、基础研究投入多年维持在占R&D的5%的投入强度，短期内难有大的改变，而适合基础研究的评价体系与相关制度安排尚不完善；最后，科研发展的路线图可以有多种选择模式。对于我们这样的发展中国家来说，路径的正确选择往往比决心和热情更重要，这点尤为值得警惕，否则，非理性的盲目投资基础研究就是一场以牺牲未来为代价的豪赌，这个代价我们付不起。由是观之，限于各种基础支撑条件的硬性约束，一段时间内我们的基础研究战略主体适合选择表层与中层这个级别的基础研究，这类基础研究与我们现有的科技能力比较匹配。比如我们最近两年遭遇到严重的非洲猪瘟疫情，以及近在眼前的新冠肺炎疫情等，都急需基础研究来解决。对于中国这样的发展中国家而言，合适的基础研究路径选择对于创新驱动发展战略的落地至关重要。如果布什线性模型正确的话，那么没有合适的基础研究成果，就没有原始创新的涌现，也就无法形成累积性创新。当下累积性创新的困境在于，缺少基于知识的初始创新，导致后续创新乏力。英国经济学家凯瑟琳·洛基（Katharine Rockett）认为：初始创新为其自身的后续发展奠定了基础，也就意味着从初始创新到二次创新阶段具有正外部性。从社会角度来看，初始创新为一系列后续创新创造了可能，而其全部收益则主要来自后续创新累积获得的利润，并最终为消费者带来福音。至于中层基础研究与深层基础研究之间的划界问题，这倒是需要学界来加以仔细论证的一个技术性问题。也许更为重要的是，这种安排可以最大限度布局基础研究的范围，从而避免出现基础研究的空白领域。无数科学史案例的研究已经表明：基础研究不是越基础越好，只有适合自身条件的基础研究才是最有效的，也是最好的。当下切记不可盲目跟风。（作者：李侠，系上海交通大学科学史与科学文化研究院院长、教授）《光明日报》（2020年11月05日16版）来源：光明日报

习近平总书记在科学家座谈会上纵论新发展阶段加快科技创新的重大战略意义。其中就加强基础研究总书记说了许多生动中肯、接地气的话，给“长期坐冷板凳”的基础科技研究者以巨大鼓舞。习近平总书记讲，加强基础研究要持之以恒、久久为功，不断坚持；要以探索世界奥秘的好奇心来驱动基础研究；要创造有利于基础研究的良好科研生态。在加强创新人才教育培养方面，总书记还特别强调，要加强数学、物理、化学、生物等基础学科建设和本科生培养，在数理化生等学科建设一批基地，吸引最优秀的学生投身基础研究，等等。总书记如此浓墨重彩地强调基础研究和基础学科建设的重要性，其实是抓住了我国加快科技创新的源头活水。我们在过去常讲，“学好数理化、走遍天下都不怕”。在改革开放之初，中学时代的许多最拔尖学生大抵报考的都是著名大学的数理化基础学科。曾经享誉一时的中国科学技术大学少年班的诸多“小天才们”学的也是数理化生专业。在80年代陈景润的“哥德巴赫猜想”的故事还曾激发了不少青少年的好奇心，放飞追逐科学的梦想……。而进入新世纪以来，科技发展日新月异，科技创新大行其道，应用学科不仅直接体现现实生产力，科技创新转化成果又能与科技工作者的个人价值、现实利益紧密相连。因此，甘坐十年冷板凳，为科技创新做基础学术支撑的人变得越来越少了，优秀学子选择报考专业和确定未来从业方向也大都是计算机专业、生物工程、金融科技等等。此并无他，顺乎时势也，现实考量和价值导向也！改革开放以来，我国科技事业取得历史性成就。重大创新成果竞相涌现，在一些前沿领域开始进入并跑、领跑阶段，科技实力正在从量的积累迈向质的提升，从点的突破迈向系统能力的赶超。同时我们也必须看到，我国基础研究同国际先进水平的差距还是十分明显的。有研究报告显示，我国在应用科技领域处于突飞猛进阶段，每年的技术专利申报数和科技论文发表量在世界位列前茅，但在基础研究能力和基础学科取得的成果与美国科学家具有明显差距。作为一个古老的科技文明大国，我们在当代对世界科技的原创性贡献也是屈指可数，这与目前我国经济大国和科技大国地位是不相称的。近些年来，习近平总书记面对某些国家对我国科技发展的种种打压、遏制和封锁时多次告诫：核心技术是买不来、换不来的，我们必须依靠自主创新，必须在前瞻性基础研究、引领性原创成果上掌握主动权。这就必须要求我们瞄准世界科技前沿，强化基础研究，加强应用基础研究。目前，我国面临的很多“卡脖子”技术问题，根子也是基础理论研究跟不上，源头和底层的东西没有搞清楚。这说明，我国基础研究存在的问题是制约我国科技创新发展的一块致命短板，需要广大科技工作者切实认识到紧迫感，担负起强化基础研究的使命和责任。基础研究是科技创新的源头。发达国家科技发展史说明：没有扎实的基础研究，科技创新不会走多远。不依靠独立的基础研究掌握原创性科学技术知识成果，就总会受制于人、被别人牵着鼻子走，也不可能产生一大批具有国际水准的战略领军人才。在激烈的国际竞争面前，在单边主义、保护主义上升的大背景下，总书记站在战略高度要求，我们必须走出适合国情的创新路子，特别是要把原始创新能力的提升摆在更加突出的位置，努力实现更多“从0到1”的突破。实现“从0到1”的突破，是从基础研究迈向科技创新、实现科技成果转化为现实生产力的巨大飞跃。“从0到1”是一个质变，其中凝聚着无数科学家和科研工作者在图书馆和实验室里艰苦的知识探索。当然在今天，在党和政府高度重视科技创新的新时代，要让广大科学家和科技工作者心血不白费，投入有回报，就需要整个国家在基础研究上进行大量的资金投入和予以长期的政策支持；需要不断创造有利于基础研究的良好科研生态，建立健全科学评价体系和激励机制，鼓励广大科研人员解放思想、大胆创新，让科学家潜心搞研究；需要鼓励和激发大量有为青年和拔尖人才甘做基础研究的“孺子牛”；需要在全社会营造鼓励基础研究、崇尚科学、探索真理的浓厚社会氛围。尤其是总书记强调的，要激发出人们探究自然奥秘的好奇心，这是科学研究特别是基础研究的出发点。好奇心是人的天性，因此，全社会要把对科学兴趣的引导和培养从娃娃抓起，使孩子们更多了解科学知识，掌握科学方法，形成一大批具备科学家潜质的青少年群体，这样我国科学发展和科技创新未来就后继有人。记得上世纪80年初，我们迎来“科学的春天”，全社会激发出“科学有险阻，只要肯登攀”的锐气。那么40年后，我们又迎来“创新的时代”。今天我们也可以大声喊出：复兴在召唤，创新有未来。【胡敏 中央党校（国家行政学院）研究员】来源：中国网