牢牢掌握主动权走中国特色原始创新之路

2019-04-22 11:14 经济参考报

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来源标题:牢牢掌握主动权走中国特色原始创新之路

2019年政府工作报告提出,要“提升科技支撑能力。加大基础研究和应用基础研究支持力度,强化原始创新,加强关键核心技术攻关”。原始创新再次成为舆论热议的话题之一,进入公众视野。近年来,我国科研水平与创新能力都取得了长足的发展,但是原始创新能力依旧不足,重大原创性成果缺乏,关键核心技术受制于人的局面没有得到根本性改变。因此,在新一轮科技革命及产业变革同我国转变发展方式的历史性交汇期,要实现建设世界科技强国的目标,就必须走出一条中国特色的原始创新之路。

本文在广泛调研的基础上,结合航天领域原始性技术创新的实践,研究了原始创新的分类,分析了原始性技术创新面临的挑战和要素,旨在为促进我国科技硬实力的发展,走出一条中国特色原始创新之路提供参考。

原始创新的分类

“创新”一词最早是由奥地利经济学家熊彼特提出和使用,他认为创新是建立一种新的生产函数,也就是将一种从未有过的生产要素和生产条件的新组合引入生产体系,这种新组合包括5种情况:引进新产品、采用新生产方法、开辟新市场、获得原材料或半成品新供应来源、建立企业新组织,创新的主体是企业。我国对原始创新的提出始于上世纪90年代末,对于原始创新内涵的研究文献多有报道,但是目前,尚未形成统一的原始创新定义。

通过对国内外高校、科研院所、高新企业等进行广泛调研,并对我国航天60多年创新历程进行深入研究,可以总结出,原始创新包含两方面的内容:一是理论层面,包括新理论新概念新方法等的发现,二是技术层面,即新技术的突破或重大发明。因此,我们将原始创新归结为原始性创新和原始性技术创新两类,即:围绕人民日益增长的美好生活需要和引领国家可持续发展的需求,针对未来科技前沿和颠覆性技术的重大科学难题,原始性创新主要关注理论上的创新,包括在数学、物理学、化学、天文学、地球科学、生命科学等基础研究领域,阐明自然现象、特征和规律、做出重大科学发现,开拓新领域或者形成新的理论体系;原始性技术创新关注技术上的创新,包括在信息技术、生命技术、新能源技术、新材料技术、空间技术、海洋技术等技术研究领域,在广泛吸纳、消化原始性创新理论、方法以及联合队伍的基础上,第一次系统地提出开发新技术的设想,第一次完成新技术开发的可行性验证,并且第一次成功实现新技术开发的过程。

由此可见,原始性创新和原始性技术创新既有区别也有联系:一般而言,原始性创新学科性更浓厚,研究结果通用性比较强,而原始性技术创新学科交叉性更明显,应用更侧重于某一领域;原始性创新是实现原始性技术创新的源泉,原始性技术创新是实现原始性创新价值和目标的重要过程和手段;原始性创新产生的社会效益大于经济效益,而原始性技术创新主要提高了技术产品和产业的经济效益。

为了促进科学技术研究及创新活动的开展,我国逐步建立了比较完善的科技计划体系。“十三五”阶段形成了新五类国家科技计划,其中,国家自然科学基金主要支持基础研究和科学前沿探索项目;国家科技重大专项支持重大战略产品和产业化项目;国家重点研发计划侧重支持基础前沿、重大共性关键技术、应用示范项目等技术研究类项目;技术创新引导专项(基金)重点支持企业技术创新活动不同阶段的需求;基础和人才专项主要支持基础设施和人才队伍的建设。

可以发现,从计划分布看,国家自然科学基金重点支持基础研究,国家科技重大专项、国家重点研发计划、技术创新引导专项(基金)三类计划侧重对技术创新的支持;从资金投入看,国家自然科学基金每年的支持金额大致保持在190亿元左右,国家科技重大专项每年的投入超过100亿元,国家重点研发计划的支持金额超过250亿元;从从事人员看,国家自然科学基金的科研人员主要集中在高校和科研院所,国家科技重大专项、国家重点研发计划的科研人员来自高校、科研院所和企业,技术创新引导专项(基金)的科研人员主要分布在企业;从科研条件看,国家支持对科研基地的建设,包括国家(重点)实验室、国家工程技术中心、科技基础条件平台、国家工程实验室、国家工程研究中心、国家认定企业技术中心等,技术基础设施条件逐步完善。

总体而言,国家对原始创新重视程度高,在资金投入、人员投入以及基础设施投入等方面有完善的计划支持,原始性创新和原始性技术创新资源较为丰富。在此基础上,我们须将原始性创新与原始性技术创新研究聚焦到世界科技前沿、国家重大需求以及满足人民日益增长的美好生活需要上,加强原始性创新和原始性技术创新的融合,实现原始性创新瓶颈的突破,走出一条中国特色的原始创新之路。

航天领域原始性技术创新实践

自1957年世界上第一颗人造地球卫星发射成功后,世界航天发展进入新时代。在航天发展的历程中,原始性技术创新是最重要的手段与途径。围绕国家重大需求和航天关键核心技术的突破,通过广泛吸纳原始性创新理论、方法,从第一次提出开发新技术设想到第一次进行新技术开发可行性验证,再到第一次完成新技术开发的实践,航天领域在原始性技术创新方面积累了丰富的实践经验。

GPS系统能为全球用户提供低成本、高精度的三维位置、速度和精确定时等导航信息,是卫星通信技术在导航领域的应用典范。它的开发源于一次偶然的发现。1957年,苏联第一颗人造卫星发射,美国霍普金斯应用物理实验室科学家在观测卫星的过程中,发现了通过测算空间传播信号的多普勒频移效应,可以连续追踪物体位置。基于这一重大理论发现,联系到解决北极星核潜艇在深海航行和执行军事任务而需要精确定位的问题,1958年至1964年,DARPA和海军成功研制了海军卫星导航系统(又称子午仪卫星导航系统,GPS的前身),在其基础上,上世纪70年代,美国陆海空三军联合研制了新一代卫星定位系统GPS,1994年,24颗GPS卫星星座布设完成,全球覆盖率高达98%。

实现火箭和飞船的可重复使用,从而降低航天发射成本,是世界航天的不懈追求。上世纪美国和苏联在太空竞赛的背景下提出了利用可回收的优势发展航天飞机,但是由于系统过于复杂、发射成本极其高昂,航天飞机项目失败了。21世纪初,美国太空探索技术公司(SpaceX)成立初就将目光聚焦在可重复使用技术的开发上。可重复使用技术开发的关键在于发动机的设计,SpaceX在经典的燃气发生器循环理论和阿波罗计划中登月舱下降级发动机中标志性的针栓式喷注器的基础上,开启了Merlin系列发动机的自主研制。2006年,Merlin-1A在猎鹰-1火箭上首次投入飞行,在之后衍生了Meilin-1B、1C、1C真空版、1D、1D真空版等多个发动机型号。得益于Merlin发动机的改进,2016年4月,“猎鹰9号”火箭成功实现一级海上平台回收,验证了可重复使用运载火箭的关键技术。

“中国航天之父”钱学森在应用力学、物理力学、航天与喷气、系统科学等很多基础研究领域都有开创性的成就。在空气动力学方面提出跨声速流动相似律,与冯·卡门一起,最早提出高超声速流概念,为飞机在早期克服热障、声障提供了理论依据;在上世纪40年代,提出一种助推—滑翔的导弹弹道设想,外国人将之称为“钱学森弹道”,这一设想提出数十年之后,一批新型尖端导弹在此理论的指导下陆续诞生;上世纪50年代,首先提出物理力学概念,主张从物质的微观规律确定其宏观力学特性,改变过去只靠实验测定力学性质的方法,大大节约了人力物力,并开拓了高温高压的新领域;在航天系统工程实践的基础上,提炼出系统工程理论与方法,实现了航天总体设计的合理性,开创性地提出“开放的复杂巨系统”概念和“从定性到定量的综合集成方法”,并应用于国民经济建设。

回顾我国航天事业60多年的发展,之所以能取得以“两弹一星”、载人航天、月球探测为代表的一系列辉煌成就,并在很多领域达到世界领先水平,正是在钱学森同志等老一辈航天人的带领下,由一代代航天人筚路蓝缕、顽强拼搏,攻克了一系列关键核心技术,走出了一条适合中国国情的原始性技术创新之路。但是,从世界范围来看,近几十年来,国际航天强国在航天原始性技术创新领域取得了巨大的成就,从上世纪60年代的阿波罗计划以及80年代的航天飞机,再到21世纪初蓬勃发展的以SpaceX为代表的商业航天,以及目前的小行星着陆任务,原始性技术创新层出不穷,围绕航天强国目标的实现,中国航天未来的发展仍面临很大的挑战。

我国原始性技术创新面临的挑战与要素分析

近年来,随着我国经济社会快速发展,原始性技术创新能力得到了显著增长,也取得了一批有代表性的原始创新成果。但是,总体看来,我国原始性技术创新能力依旧不足,重大原始创新成果缺乏。分析原因,其中既有科技基础、工业及经济水平积累等历史因素,有体制和机制等现实因素,也有创新文化缺位、创新意识淡薄、学风浮躁等人文因素。在新时代、新要求下,我国原始性技术创新仍面临挑战。

首先是对原始性创新和原始性技术创新认识不足。一是目前我国并未明确对原始性创新和原始性技术创新进行分类,人们普遍认为原始创新就是在学科领域发现新方法、形成新理论,或者从理论发现到技术实现的一个全链条的过程,周期长、难度大;二是我国基础研究领域范围很广,没有强烈的需求和牵引,无法保证资源的集中分配;三是原始性创新和原始性技术创新结合不够,创新链条建设不完备,创新信息量不足。

其次是对原始性技术创新的供给不足。国家对原始性创新基础研究资源开放力度不足,很多项目、基础设施等资源并未对作为创新主体的企业开放,同时部分优秀的原始性创新工作沉淀在论文中,缺乏对其从理论方法到实践过程等的探讨以及相应的培育支持。此外,目前我国出现带动产品研发的需求过多,而带动技术发展的需求不足的现象,技术敏感性不强,创新发展趋于短视,容易导致失去未来技术发展的先机。

第三是对原始性技术创新知识产权保护力度不足。当前我国知识产权保护难,创新侵权时有发生,存在侵权举证难、维权成本高等问题;而且,对于很多项目、论文、奖项署名可能是并没有实际贡献的“XX领导”、“XX专家”,真正进行创新活动的科技工作者反而得不到体现,科研活动缺乏成就感;同时,由于原始性技术创新周期相对较长,出成果慢,受现行评价体系和激励政策等的影响,科技工作者存在“急功近利”的现象,导致原始性技术创新活动很难出现。

最后是对原始性技术创新的开放与交流不足。我国的原始性技术创新底子薄、积累少,在国际上处于比较弱势的地位,而且,受技术封锁及开放限制等的影响,我国一些高技术领域,如能源、交通、国防等的国际技术交流严重缺失,开放的交流平台少,在原始性技术创新领域无法形成国内外的良性互动交流。存在“新技术、新产品已然落后”的现象。因此,与世界发达国家相比,我国的原始性技术创新不足,重大技术突破比较少,面临的竞争形势严峻。

在借鉴世界航天原始性技术创新的丰富经验,开展深入的文献调研以及实地调研多家高校及科研院所的基础上,我们分析了原始性技术创新的要素,将其归纳为创新环境和创新人才两大类,在此基础上进一步细化为21项子要素,包括:研究方向、人力投入、财力投入、物力投入、政策制订、落地效果、管理机制、用人机制、评价机制、激励机制、科研兴趣、技术能力、自主探索性、偏执精神、包容力、组织管理能力、个人担当、团队构成、创新价值观、创新氛围、对外交流等。这些要素是实现原始性技术创新的重要前提与基本保障。

对如何实现中国特色原始性技术创新发展的建议

基于原始性技术创新面临的挑战和要素分析,结合航天原始性技术创新实践经验,本文从开放创新资源、精准培育创新、建立创新特区、成立中介机构四个方面出发,初步提出了如何实现中国特色原始性技术创新发展的建议。

首先,树立开放观念,向全社会开放原始性创新资源。

一是建议国家鼓励高校、科研院所等科研机构向全社会开放原始性创新研究成果,不仅包括论文等文献资料的开放,还包括实验设施、人才队伍等的开放,使基础性研究成果与原始性技术创新研究能够实现真正的衔接。二是国家向全社会进一步开放原始性技术创新基金、计划以及专项等,使原始性技术创新资源能够得到有效配置。三是搭建国际一体化的开放交流平台,实现国际高技术领域的交流探讨,为我国高技术领域原始性技术创新达到并超越国际先进水平创造条件。

其次,保持战略定力,对原始性技术创新进行精准培育扶持。

建议国家对基于高校、科研院所等原始性创新的原始性技术创新进行精准培育和扶持,保持战略定力,从人、财、物三个方面进行持续投入,使得原始性技术创新能更快地产生,提高创新的效率和成功率。在人力投入方面,加强对人才培养的投入以及对某方面具有显著优势的“能人”的引进,保证能有一个稳定的原始性技术创新团队进行创新研究工作;在财力投入方面,保障原始性技术创新不因为资金短缺而中断;在物力投入方面,加强对原始性技术创新实验设施、硬件平台等的开放和支持。

第三,优化机构设置,建立独立的原始性技术创新平台。

国家鼓励企业建立独立的原始性技术创新平台,提供原始性技术创新的环境。创新平台紧密围绕当前国家重大需求和未来发展需求设置研究领域,同时设置灵活的运行机制,例如创新人才自由进出的机制、按照兴趣目标等设置的考核机制、对创新失败者有足够宽容度的评价机制等。此外,创新平台要充分吸纳网罗创新人才,即吸引科研“大拿”、“领头羊”、“偏执狂”、“疯子”、“钉子”加入到创新平台,促进原始性技术创新的产生。

最后,加大培育力度,成立国家原始性技术创新中介机构。

中介机构的职能主要包括以下两个方面:一是依据原始性技术创新的特征和规律设计有利于创新的体制机制,包括管理、用人、评价、激励等方面,核心目的在于激发科研人员的创新创造活力,营造原始性技术创新的环境氛围;二是进行原始性技术创新的评价,通过建立评价指标、评价方法和评价程序等,对原始性技术创新是否可以转化、是否对其进行培育支持进行科学合理、公平公正的评价,同时,围绕国家需求建立原始性技术创新评价的数据库,为原始性技术创新方向提供参考。

总之,为改变我国关键核心技术受制于人的局面,实现引领性原创成果重大突破,我们必须贯彻习近平新时代中国特色社会主义思想,大力发展原始创新。本文通过广泛调研和深入研究,阐明了原始创新的分类,说明了原始创新研究需瞄准世界科技前沿和国家重大需求,并满足人民日益增长的美好生活需要,证明了只有原始性创新和原始性技术创新融合,才能推动我国早日实现建设世界科技强国的目标。时不我待,面对世界新一轮科技革命和产业变革的形势,我们必须尽快形成有利于原始性技术创新的环境,精准培育和扶持原始性技术创新,加快建立原始性技术创新平台和中介机构的步伐,破解创新发展的难题,走出一条中国特色的原始创新之路。

(稿件由中国航天科技集团有限公司科技委原始创新研究课题组撰写)

责任编辑:郝帅(QF0020)