摘 要:科学和技术是创新的源头，在未来，科学和技术进步将是国家获得优势的关键途径，能够利用科技提高生产率的国家将拥有更多的经济机会，并能够更有效地解决发展和社会问题。面对世界百年未有之大变局，要有全球视野和开放心态，广泛汲取国内外科学研究与创新范式的营养，建立适合中国科技发展的科学研究与创新范式。在新发展阶段，建设科技强国最重要的是全力打造世界级科学研究和技术创新中心。
关键词:科学研究与创新范式 科技强国 基础研究 技术科学
【中图分类号】G322 【文献标识码】A
科学技术是现代经济增长最主要的推动力，研发则是科技进步的直接源泉。当今世界正处于百年未有之大变局，大国在经济、科技和政治方面的竞争与博弈日益加剧。在这样一个充满不确定性、不稳定性的时代，一个国家要成为真正的世界大国和强国，不仅需要有比竞争对手更加坚实的经济基础，还需要有更加强大的科学和技术基础以及卓越的创新能力。需要建立一个充满活力且有卓越创新能力的国家创新体系，打造具有全球影响力和竞争力的科学研究和创新中心，建设现代化科技强国。
强化科技创新在我国现代化强国建设全局中的核心地位
著名经济学家熊彼特在1912年出版的《经济发展理论》中首次提出“创新”。他认为创新是建立一种新的生产函数，即：把一种新的生产要素和生产条件的“新结合”引入生产体系。如：引入一种新产品，引入一种新的生产方法，开辟一个新的市场，获得原材料或半成品的一种新的供应来源，新的组织形式。创新不同于发明，创新要实际应用，是一种市场行为。在他的经济思想中，发展是创新的结果，是创新的函数，是创新诞生了新的产业，打破了旧有的均衡，这一过程循环往复，推动经济高质量发展。熊彼特的“创新”不仅包括技术创新，也包括组织创新。熊彼特去世之后，创新在学术界才受到广泛关注。过去几十年来，经济学家在大量的研究中证实，技术变革是推动经济长期增长的唯一最重要的力量。
在当今世界，“技术创新”已经成为各国政府政策制定中的一个重要出发点。在具体实践中，技术创新已成为经济政策制定的中心议题，人们还认识到创新的实现需要“全体政府部门”协调一致的行动。决策者越来越认识到，创新活动是经济进步和福祉的主要动力，也是应对环境和健康等领域的全球挑战的一个潜在因素。创新能力和将创新成功地推向市场的能力将是未来各国全球竞争力的关键决定因素。许多国家都以促进创新，增强其经济影响作为国家战略。即使是一些通常不采取积极产业政策的国家，现在也在寻求新的方法来改善创新环境，以促进生产力的增长。美国在2005年提出了“创新美国”战略，2015年版《美国创新战略》认为，创新是美国经济增长的源泉，是保障美国在更长时间内领导世界、创造高质量就业岗位和未来几十年持续繁荣的强有力手段。新版创新战略更加强调政府对科技创新的促进作用，认为良好的联邦政府政策和监管环境，是刺激私营部门投资创新的关键。欧盟在2000年提出的“里斯本议程”现已得到更新和加强。2010年6月，欧盟通过了“欧洲2020战略”。其中两个重点是，以知识和创新为基础的“智能增长”，以发展绿色经济、强化竞争力为内容的“可持续增长”。
改革开放以来，我国社会主义现代化建设取得了举世瞩目的伟大成就，但科技创新能力不足制约着我国经济社会的发展，同时还面临着来自发达国家科技领先优势的巨大压力。2006年，中国全国科技大会提出自主创新、建设创新型国家战略。2016年5月，中共中央、国务院印发了《国家创新驱动发展战略纲要》，强调创新驱动是国家命运所系。创新驱动就是创新成为引领发展的第一动力，科技创新与制度创新、管理创新、商业模式创新、业态创新和文化创新相结合，推动发展方式向依靠持续的知识积累、技术进步和劳动力素质提升转变，促进经济向形态更高级、分工更精细、结构更合理的阶段演进。
当前，中国发展的国内外环境都出现明显的变化。从国际层面看，世界经济增长低迷，新冠肺炎疫情全球大流行，产业链和供应链重构呼声日盛，地缘政治博弈和大国竞争加剧，在高科技产业以及基础前沿技术领域的脱钩已成为美国的重要选择和现实做法；电子信息、人工智能、高端芯片元器件、能源等成为美国对我国封锁管制的重点领域。从国内层面看，社会主要矛盾发生根本性变化，经济发展理念、发展方式和发展模式的变革迫在眉睫，建设科技强国，实现科技自立自强刻不容缓。为此，“十四五”规划《纲要》明确提出，“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。”
科技强国建设和创新驱动需要正确的科学研究和创新范式引领
科学和技术是创新的源头，在未来，科学和技术进步将是国家获得优势的关键途径，能够利用科技提高生产率的国家将拥有更多的经济机会，并能够更有效地解决发展和社会问题。在一个全球化趋势日益明显的世界里，无论是对经济竞争力，还是在医疗保健和环境技术等领域对研究和创新的高水平投资都至关重要。过去几十年来，围绕科学、技术和创新的关系提出了一些著名的科学研究与创新范式。如，万尼瓦尔·布什的线性模型、司托克斯的二维四限模型、钱学森的三层次结构模型和国家创新系统等。这些模型为各国的科学和创新政策制订提供了重要的理论支持，并推动了世界科学和技术进步，以及新兴产业的发展。
布什倡导的科学研究和创新范式：基础研究是创新的来源，支持基础研究的自由探索是政府义不容辞的责任
万尼瓦尔·布什（Vannevar Bush）是二战时期美国科学研究与发展办公室主任。1944年，美国时任总统罗斯福委托其探索和平时期科学的作用。1945年布什向肯尼迪总统提交了一份《科学：无尽的前沿》研究报告，开启了政府与科学之间的关系的一个新时代。在报告中，布什强调了科学的重要性和政府的责任。布什认为，基础研究是技术进步的先行官，基础研究催生新知识的产生，提供科学上的资本，创造出知识实际应用所必需的储备。他指出：因为未来科学应用比以往任何时候更依赖于知识创造，联邦政府有责任支持科学研究。这不仅因为科学进步将促进经济繁荣、国民健康、国家安全和公共福祉，而且战后的美国不能再指望把受战争破坏的欧洲作为基础知识的来源。从事基础研究的科学家可能对他的工作的实际应用完全不感兴趣，但如果一个国家长期忽视基础科学研究，工业的进一步发展最终会停滞不前，在世界贸易的竞争中将处于劣势地位。由于科学知识是公共品，具有溢出效应，导致私人部门对基础研究投资不足，因此，必须由政府进行投资。
在科学研究上，基础研究第一次作为科学政策术语出现是在布什报告里。战后美国将基础研究置于国家科技发展政策重要位置。布什定义基础研究是基于研究者的好奇心，不考虑实际目的而实现的对自然规律发现的一般知识。基础研究推动科学的进步，是各项重大创新的来源。应用研究的功能需要提供解决具体应用问题完整的答案，并形成相应技术方案。然而，如果缺少对基础研究的相应支持，那么致力于应用研究的发展也将失败。基础和应用研究本质上讲是科学和技术的问题，作为布什报告产物的国家科学基金会（NSF）拓展总结了布什的思想，将基础研究、应用研究和发展这三个阶段的活动统称为“研究与发展”（R&D），强调这三个阶段的“每个后续阶段都依赖于前一阶段”。在此基础上形成了后来著名的研发活动的线性模型，即研发活动的“基础研究→应用研究→开发→生产经营”线性模型。这一范式既表达了基础研究和应用研究是相互独立的概念，它们是由“有不同天赋和不同利益”的人所追求，也表达了对基础科学发现时间优先地位的信念。布什强调基础研究在技术创新中的作用，且政府有支持责任而没有控制基础研究权力思想被融入到二战后科学和政策界的思想中，并开创了美国科学研究的黄金时代。
司托克斯科学研究和创新范式：好奇心不是基础研究唯一动机，基本理解和应用需求可同时并存
布什关于科学研究和创新的线性范式在获得广泛声誉的同时，质疑也相伴而生，尤其是对于基础研究和应用研究的二分法。在1950年，哈佛大学校长J.B.考南特在美国国家科学基金会的年度报告前言中以个人名义指出，在基础研究和应用研究之间无法划出一条清晰边界。科学与技术间的互动并非单向地从科学发现到技术创新，相反，基础研究与技术创新的关系具有复杂性、双向互动、动态性、系统性等特征。1997年，美国普林斯顿大学司托克斯教授（Donald E. Stokes）从科学研发动机角度，在《基础科学与技术创新：巴斯德象限》一书中建立了“二维四象限”模型，提出了巴斯德科学研究和创新范式。
司托克斯从科学研究的基本理解和应用考虑二维视角，创立了“二维四象限”模型。司托克斯的模型包括四个象限，每个象限都由一个科学技术领域的历史人物作为例证。以玻尔（Niels Bohr）为例的“纯基础研究”象限代表了传统观点认为科学研究主要是受到扩展基本理解的欲望的启发；以托马斯·爱迪生（Thomas Edison）为代表的“纯应用研究”象限代表了经典的发明家，他被驱使着去解决实际问题；第三个，巴斯德象限，以路易斯·巴斯德（Louis Pasteur）为例，代表了两者的完美结合，发明家和科学家的结合，在追求实际问题的过程中扩展了知识。司托克斯将这个象限描述为“应用启发的基础研究”（use-inspired basic research）。司托克斯的主要贡献是将线性模型扩展到二维平面，力图将纯粹的求知与解决实际问题的愿望结合起来。
总而言之，创新是一个复杂的非线性过程。司托克斯的研究显示科学发现和新技术之间的路径是多重、节奏不均匀和非线性的。这就是说二战后的科学和技术范式对基础研究和技术创新之间的实际关系的描述具有不完整性。这种不完整将损害科学界和政策界之间的沟通，并阻碍在科学界和政府之间建立科学的契约。因此，需要更清楚地理解受使用启发的基础研究的作用，在科学和政府之间建立新的契约。
钱学森的三层次结构理论：技术科学是连接基础科学与工程技术的桥梁，存在双向互动功能
钱学森院士是我国著名空气动力学家、系统科学家，工程控制论创始人之一。早在上世纪，钱学森于1947年在《工程和工程科学》一文中提出“工程科学”概念，于1957年在《论技术科学》一文中提出“技术科学”概念。钱学森的技术科学思想可以追溯到19世纪末20世纪初的德国哥廷根大学。在钱学森概念体系中，工程科学和技术科学是等价的或者说是同一的概念。相比布什和司托克斯的研究，钱学森更多从科学、技术和工程之间关系的角度，探讨技术科学的内涵，科学技术层次结构和技术科学人才的培养机制。总体上，钱学森把现代科学技术分成11大部门：自然科学、社会科学、数学科学、系统科学、思维科学、人体科学、文艺理论、军事科学、行为科学、地理科学、建筑科学。其中每一个部门又按照直接改造世界还是比较间接地改造世界的原则，划分为“基础科学——技术科学——工程技术”三个层次结构模型，从而引申出整个自然科学的知识体系。
随着世界科学和技术的发展，科学和技术之间存在两个紧密交织的趋势，即一方面是越来越多的技术将以科学为基础，另一方面是越来越多的科学将以技术为基础。钱学森认为，在人们从事生产的过程中，他们必然积累了许多对自然界事物的经验和知识。这些经验和知识可以直接应用到生产上去，也可以先通过分析、整理和总结， 然后再应用到生产上去。直接应用是工艺的改进，通过经验来分析、整理和总结就是工程技术。他认为：技术科学是自然科学和工程技术的综合，它不同于自然科学，也有不同于工程技术的地方。在钱学森看来，“自然科学”“技术科学”和“工程技术”构成一个体系，它们之间存在紧密的反馈关系。一方面，要看到自然科学作为技术科学的基础的一面；另一方面也要看到技术科学对自然科学的贡献。技术科学既包含了工程技术中的实践经验向理论层次的转化，又包含了自然科学基础理论向工程技术的延伸。钱学森的技术科学就是要在自然科学和工程技术之间搭建一个桥梁，加快自然科学成果向工程技术转化。在这里，自然科学研究属于典型的公共产品，需要政府支持，而技术科学则兼具有公共产品和私人产品的属性，具体取决于技术科学研究的技术是共性（通用）技术还是专有商业技术。如果是共性技术则属于竞争前技术，需要政府支持，相反，则由私人机构完成。
科学是人类认识世界活动中获得的知识体系，技术是基于知识的手段和方法，工程是人类有目的有组织地改造世界的活动。技术又可分为通用技术和专门技术。技术科学就是运用还原论方法从工程中抽象出共性技术问题进行研究的科学。因此，技术科学本质上关于通用技术的科学。这一特点，使得技术科学研究对于解决我国当今一些共性技术发展面临的困难具有重要的现实意义。至于技术科学人才，钱学森认为，纯科学家与从事实用工作的工程师间密切合作的需要，产生了一个新的职业——工程研究者或工程科学家，他们是纯科学和工程之间的桥梁，是将基础科学知识应用于工程问题的那些人，培养一名有能力的工程科学家是个历时七到八年的漫长过程。
上述三种具有代表性的科学研究和创新范式均是在对科学研究和创新实践经验的总结基础上形成的，它们在国家科学和技术政策的制定中均发挥过重要作用。如，布什的科学研究和创新范式在战后美国国家科学政策中处于主导地位，其对西方国家科学政策制定的影响至今犹在。司托克斯的科学研究和创新范式在基础/应用研究二分的基础发现了应用基础研究的巴斯德研究范式。钱学森的三层次结构理论（技术科学是科学原理和产业发展、工程研制之间不可缺少的桥梁），弥补了从科学发现到产品设计之间的缺口，建立了一个有科学理论基础的工程设计理论体系，在新中国国防军工产业的建设和发展中发挥过重要作用。面对世界百年未有之大变局，在新发展阶段，需要有全球视野和开放包容的心态，广泛汲取国内外科学研究与创新范式的营养，推动科学研究与创新范式的融合，建立适合新时代中国科技发展的科学研究和创新范式，引领科技强国建设。
基于科学研究和创新范式融合创新建设现代化科技强国的政府行动方略
目前我国虽然是全球第二大经济体，是制造业和科技大国，但还不是制造业和科技强国。在新发展阶段，建设科技强国最重要的是全力打造世界级科学研究和技术创新中心。
强化基础研究，优化科学研究空间布局，建设国家综合性科学研究中心体系，建设现代化科技强国
抓住科技革命和产业变革的历史机遇，打造世界科学研究中心，建设现代化科技强国是我国国家科技发展战略的重要任务。当前全球范围内新一轮科技革命和产业变革加速推进，科学领域的一些基础性问题也孕育着重大突破，基础研究产业化的周期大大缩短，国际竞争已经呈现出从科技竞争向基础研究竞争前移的态势。改革开放以来，中国经济快速发展，已成为世界第二大经济体，具备了建设世界科技中心的经济条件和物质基础。
为了支持基础研究和原始创新，目前，已经批准设立四大综合性国家科学中心：上海张江综合性国家科学中心、合肥综合性国家科学中心、北京怀柔综合性国家科学中心、深圳综合性国家科学中心，其核心载体分别是上海张江科学城、合肥滨湖科学城、北京怀柔科学城、深圳光明科学城。当前我国建设现代化科技强国最重要的工作是在新型科学研究与创新范式的引领下，深化科技管理体制改革，强化基础研究，广聚天下英才而用之，推动长三角的上海张江和合肥、北京怀柔和粤港澳大湾区综合性国家科学中心对标世界科学研究中心，努力建成世界科学研究中心。与此同时，为了充分利用国内的科教资源，在条件成熟的基础上，建议在以武汉为中心的长江中游（武汉、长沙、南昌）构建中部综合性国家科学研究中心，以长江上游的成渝都市圈和以西安为依托的西三角区域建设跨区域的西部综合性区域科学研究中心。
强化技术科学教育和研究，建设国家技术科学研究中心，打造共性技术开发平台
共性技术（通用技术）主要包括：第一，战略共性技术。处于竞争前阶段的，具有广泛应用领域和前景的，有可能在一个或多个行业中得以广泛应用的技术领域，如信息、生物、新材料等领域的基础研究及应用基础研究所形成的技术。第二，关键共性技术。关系到某一行业技术发展和技术升级的关键技术。第三，基础共性技术。能够为某一领域技术发展或竞争技术开发作支撑的，有关测量、测试和标准等技术。
产业共性技术对一个乃至多个产业的发展都具有十分重要的推动作用，且具有正外部性及较强的公共属性，因此，政府的主导和支持才是产业关键共性技术有效创新的关键。在解决产业关键共性技术问题上，技术科学具有不可替代的作用，为此，一方面需要在大学设立相关技术科学教育单元，培养技术科学人才，另一方面借鉴国外经验，在我国制造业相对集中的区域，瞄准当前和未来的核心关键产业，设立政府支持、多方参与的国家技术科学研究中心，打造关键共性技术开发平台，同时在长江经济带、粤港澳大湾区、京津冀等地区设立不同技术类别的产业关键共性技术研究中心。
建立全新型研究机构，加强应用导向基础研究，突破核心技术的“卡脖子”瓶颈
改革开放四十多年来，中国实现经济的快速增长，同世界科技强国的差距在缩小。在载人航天、探月工程、深海工程、超级计算、量子信息、“复兴号”高速列车、大飞机制造等领域取得一批重大科技成果。与此同时，产业底层基础技术、基础工艺能力不足，工业母机、高端芯片、基础软硬件、开发平台、基本算法、基础元器件、基础材料等核心关键技术“卡脖子”问题突出。
核心关键技术是买不来、要不来和讨不来的。解决核心关键技术“卡脖子”问题唯有靠自主创新。当前，我国许多“卡脖子”问题与基础研究落后存在密切关系，因此，解决这些问题的关键在于强化任务导向的基础研究，推动政府、研究型大学、行业协会和核心企业在核心关键技术上联合攻关。为此需要依托国家战略科技力量，聚焦核心关键技术攻关，强化国家科技创新能力，建立行业性和区域性的新型联合研究机构。这些行业包括：高端芯片、高端医疗设备、航空动力装置、数控制造、高端专业制造装备、特种材料、电子化学品、基础软件系统和科学仪器等为代表的诸多战略性产业。在区域上，重点可选择长三角、粤港澳大湾区、京津冀、长江上游的成渝双城都市圈、以武汉为代表的长江中游城市群等。
【本文作者为中国人民大学长江经济带研究院高级研究员】
责编：蔡圣楠
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