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21世纪科学前沿与中国的机遇

http://cn.newmaker.com 5/30/2006 10:10:00 AM 佳工机电网

5月25日至26日，由国家自然科学基金委员会举办的“21世纪科学前沿与中国的机遇”高层论坛在北京举行。包括7位诺贝尔科学奖获得者在内的国际科学大师，国内有关学科领域的科学家，国务委员陈至立、国家自然科学基金委员会主任陈宜瑜，以及美国、德国、日本、俄罗斯等7个国家科学资助机构的领导人共200余人出席会议，共同分析和审视21世纪科学技术前沿，探讨中国科学技术发展的机遇与对策。

21世纪科学前沿

“科学以人为本。”美国得克萨斯大学教授、诺贝尔奖获得者Alan G. MacDiarmid解释说，“科学技术的发展依赖很多因素，但其中最重要的就是人。”

21世纪，科学技术的发展不仅和人类的经济活动关系密切，而且也渗透到人们生活的各个角落。今天人类所面临的人口增长、能源短缺、环境污染、贫富差距加剧等许多重大问题，都向科学提出了严峻挑战，而科学发展将为解决或减缓这些问题作出贡献。特别是以科学为基础的技术，成为世界各国提升综合国力的动力。

Alan G. MacDiarmid教授说：“我们可以预见，未来50年世界人口将从当前的63亿增加到100亿。而且，人类每天还会消耗掉越来越多的能源，总有一天，人类会用完地球上所有的化石燃料。所以今天，不仅仅是中国，全世界都面临一个重要的话题：能源。”

MacDiarmid说，经济是人们选择能源形态的重要因素之一，国际石油价格的不断飙升，使能源问题越来越引起人们的关注。“今天，对于我们来说，生物燃料领域也是一个新兴的、非常有潜力的产业机会。由于不同的气候、土壤、地形等条件，会形成几个不同的可再生能源类型。如巴西的大豆制油、中国吉林用高粱发酵制取生物乙醇燃料等。如果有一种新型的作物能生产能源，又能带来不错的经济效益，对还不算富裕的中国西部农民来说会是个不错的选择。”

诺贝尔奖得主、瑞士的Heinrich Rohrer博士将生物技术、信息技术、机器人技术、纳米技术列为影响21世纪的关键技术，他认为纳米技术不仅带来新的技术革命和形成新兴产业，而且对科学发展本身提出了根本性挑战——人们对纳米材料的关注将从“更小、更快、更便宜”转变到“更聪明、更复杂、更强大”，对智能系统的关注将从外部中心处理转移到局部处理与自动控制。

诺贝尔经济学奖获得者、美国斯坦福大学教授Michael Spence指出，技术和投资是经济发展的两个重要因素，其中投资包括有形和无形资产方面的投入，如人力资本、教育、知识等方面的投入。经济的发展都要有足够的人才，而中国和印度的优势是就人力资源丰富。对中国来说，重要的是发现自己的优势，并发展自己的优势。

日本理化学研究所理事长、诺贝尔奖得主野依良治说，环境问题和能源危机给世界各国政府和科学家提出了许多前沿科学问题。我们必须重新认识我们生存的这个地球，很多问题必须全世界联合起来才能解决，在人类和自然关系方面，中国古代天人合一的整体论思想应该受到重视。

美国卡内基研究所教授毛河光认为，在一些材料和工业应用领域，世界各国的研究都处在同一起跑线上，中国可以利用人力资源富足和设备良好的条件，进行跨学科的理解和合作，取得突破。

正如爱因斯坦所说的，未来科学的发展无非是继续向宏观世界和微观世界进军。从基本粒子的微观世界、纳米尺度的介观世界到星系的宇观世界，从飞秒瞬间到宇宙时标，从生命起源到人类的自我认识。

“自然科学在不断分化的同时，又不断走向综合。”国家自然科学基金委员会主任陈宜瑜说，在各门科学之间，不断发生研究方法与知识体系的交叉，并由此产生了新的科学前沿和充满活力的新兴学科。生命科学与物质科学、信息科学、认知科学、复杂性科学的融合，将不断提升人类重新认识世界和人类自身的能力。国家自然科学基金应坚持促进学科均衡协调发展，推动学科交叉研究和新兴学科发展。大力支持一些新兴学科和研究领域，如基因组学、纳米科技、量子光学等。

MacDiarmid认为，中国需要一种“种子基金”，吸引在海外受到良好教育的人回到中国，或作短期回国交流，和中国大学进行合作研究，以提高中国国家科研的整体水平，使中国在一些重要领域赶上或保持世界领先水平。

中国融入世界

今天，推进创新文化建设，弘扬科学基金文化，包括怎样理解基础研究和应用技术、工程项目的关系，怎样看待国际水平上的跨学科交流协作等等，已经成为大家共同关注的话题。

基础研究

“一个国家如果把精力放在技术转让上，那么用不了多久这个国家就会没有技术可转让。”诺贝尔奖得主丁肇中说，“我们常常听到这样的争议，是支持‘无用的’基础科学呢，还是将资源集中于技术转化。从历史的观点看，后面的观点是一种短视。”

基础研究是知识和技术发展的基础，而基础研究需要大量的资源和长远的眼光，政府的决策在其中非常重要。基础研究是新技术和工业发展的原动力，因此基础研究应该得到有力的支持。

MacDiarmid认为，在中国当前所处的发展阶段，虽然表面上看来中国似乎应该在技术和工程上花更多的钱，以便在某些专业技术领域赶上西方发达国家。但今天，为我们生活带来极大便利的应用技术，在几十年前可能还处在摸索阶段，还算是基础研究，这就是应用技术和基础研究的关系。因此，中国政府当前应该在基础研究上有更多的投入。

诺贝尔奖得主、美国耶鲁大学教授Sidney Altman说，国家的整体科学实力并不是仅靠几个大项目或几位大科学家就能提高或体现的，科学事业进步需要许许多多向权威挑战的科学家。大学科也不一定体现在人数上，在物理学领域，可能会出现几百人参与的大项目，但在生物学领域，10到15人的实验室就算是较大的了。国家要特别注意支持研究人员的独立探索。

丁肇中教授也以20世纪物理学发展史上的典型案例分析指出，科学发展最直接的动力是好奇心，而不是经济动力。“技术不是在真空中产生的，要产生更多的创新，必须投入更多的研究费用”，清华大学教授姚期智说。Rohrer博士也认为，科学家的任务是质疑被公认的知识、思想、信念和方法，解决不可能解决的问题，不断向前沿挑战。这就需要科学家始终保持自由的心灵，而国家和社会则有责任为科学家营造自由探索的良好环境，甚至应当允许科学家在探索中的失败。他们一致认为，中国政府应该通过国家自然科学基金委员会，更多地支持科学家出于个人兴趣的自由研究。因为正是这类研究，探究的往往才是科学中最基本的重要问题，才是真正具有原创性的前沿研究。

国际合作

“国际科学技术合作不是奢侈品，而是一种必需品，是未来发展的基石。”美国国家基金会主任Aden Bement说。

德国研究联合会主席Winnacker认为，国际合作与竞争促进科学进步。很多大的科研计划，如天气预测、基因组研究、地球生态系统，火星探测需要国际水平上的合作。世界各国的科学家在解决科学问题时需要有共同的“语言”。国际合作能够获得国际标准，让科学家们在解决问题时达成一致。而且，国际合作有利于提高透明度、规范科学行为。

日本学术振兴会理事长小野元之介绍说，在人们的印象中，日本是一个善于模仿并消化吸收的国家。这让很多人认为日本是个应用技术强、基础科学弱的国家。在以前，这样的看法或许是正确的，但在金融危机和IT技术兴起后，“日本已经由模仿、改良转向了自主、创新”。

上世纪90年代，日本政府就提出“科学技术创新立国”的战略目标及相应的政策措施。在创新方面，日本既重视集体创新、强调团队精神与合作，也开始重视个人创新，特别强调培养年轻人的创新精神与尊重年轻人的创新设想。“近几年日本的科研经费也一直维持在国内生产总值的3％以上，比率居世界发达国家首位。”小野元之说，“日本希望通过国际合作项目来推动年轻的科研人员、学生和诺贝尔奖得主一起讨论问题来加快年轻人的成长。”

“中国科学基金会是日本学术振兴会最亲密的合作者。”小野说。他甚至迫切地建议亚洲各国基金负责人加强合作，每年召开一次高峰会议，一起讨论面临的问题。

制度创新

俄罗斯基础研究基金会副主席Konov博士介绍说，俄罗斯有个很好的信息系统，基金会每年会收到1.8万份新的申请，包括100多个国际合作项目。同时也和工业、农业、医学院等机构和各种国际组织展开合作。虽然俄罗斯基础研究基金会的管理人员只有100多人，但借助这一系统，他们可以很好地支持研究项目，非常高效地完成工作。

韩国自上世纪60年代以来，用了短短40年时间，成功实现了人均GDP由不足100美元向1万美元的跨越，一举跻身世界中等发达国家的行列。在韩国经济腾飞的过程中，科技起着重要的引领和支撑作用。韩国科学与工程基金会主席和首席执行官权五甲说，韩国自1967年将原隶属于经济企划院的技术局扩展成为独立的科学技术处（副部级）以来，韩国科技主管部门经历了多次的调整，科技主管部门的地位和管理权限得到了大大加强。政府建立有关部长参加的科技联席会议制度，进一步强化了科技部对跨部门科技政策的综合协调功能。

“韩国基金会正在建立全面系统的数据库，面向公众宣传科研成果，建立以客户为中心的观念，加强透明度，保证客户投诉能公正地解决。”权五甲说，“韩国正在推行系列创新活动，旨在营造创新氛围、提高行政效率。”

清华大学教授、经济学家胡鞍钢在研究了多个国家经济发展规律后认为，中国现在正处在这一生命周期的第二阶段，也就是经济起飞阶段和迅速崛起阶段。而一个国家经济崛起的背后动因就是“不断创新和鼓励创新”，当然这里的创新不只是技术创新，还包括制度创新、组织创新、文化创新、观念创新、理论创新，从经济角度说还包括市场创新等等。

澳大利亚研究理事会首席执行官peter H Φj介绍说，2005年至2006年度澳大利亚支持科研和创新的经费，各种形式总计将达到55亿澳元。澳大利亚已经形成一种支持科学和创新的体系，支持公司或其他组织付出现金或以实物的形式支持科学创新。近几年中，澳大利亚的公司逐渐在研发中有投入，企业甚至会出资支持一个跨十几年的研究项目。

学科前沿思辨

刘东生：地球系统科学的发展机遇

如何发展地球系统科学，是一个有待讨论的重大课题。地球科学的发展目前已经从地球科学的系统阶段、系统的地球科学阶段发展到地球系统的科学阶段。目前地球系统科学的学科和学术构架还没有清晰呈现，我们所考虑的是：从当前面临的一些学术难题入手，通过深入研究问题，达到对地球系统的更深了解和对地球系统科学的渐趋完整的认识。地球系统科学的思想和学术难题为我们提供了重要的研究机遇。

面对这个机遇，国家自然科学基金委员会应该敏感意识到地球系统科学发展的脉络和进程，组织和支持研究力量，积极进行学科布局，就一些地球系统科学重大问题进行深入研究，以作出我们应有的贡献。

地质学和物理学、化学的结合造就了地球物理学和地球化学，地球化学和生物学的结合形成了生物地球化学，这些交叉学科都已经发展成为极具生命力的学科。可以预见的是地学和生物学的进一步结合，地学和工程科学的结合，将成为未来富有活力和创造力的新兴学科。对此我们要有敏感的认识，积极引导和鼓励学科之间的合作交流，尤其是地学和生物学的交叉研究。

张杰：科研装置大有可为

超短超强激光与物质的相互作用研究是目前国际上非常活跃的前沿研究领域之一。在国家杰出青年基金、中科院百人计划等项目的支持下，中科院物理研究所张杰以国产元件为主，先后研制成功“极光一号”和“极光二号”超短超强激光装置和物理实验诊断设备。利用这些实验条件，在强场物理、快点火激光核聚变物理、实验室天体物理等前沿交叉学科做出了一系列创新性的研究成果，引起了国际同行的高度关注和重视。

性能优良的超短超强激光是进行强场物理实验的必要条件和保障。过去中国的实验装置上基础较弱，很多人将取得精准的实验数据的希望寄托在进口装置上，但事实证明，中国可以自己制备性能优良的装置。

戴立信：让创新有更好的发展

聚烯烃制品也应用到我们生活的各个方面。2004年，全球聚烯烃的总产量接近1亿吨，这是个非常大的数字。在中国聚烯烃最近几年的产量增长很快，但我们的自给率还不到消费量的一半。而且我们聚烯烃的消费水平也不到世界平均水平的一半。因此中国聚烯烃的需求量是非常大，也有个非常大的市场。

在聚烯烃生产和产品性能控制方面，最核心的问题是催化剂的问题。湖南大学化学化工学院有一个“从仿生催化氧化到尼龙”的国家自然科学基金面上项目，这一项目从1989年至今共得到国家自然科学基金五次支持。他们将金属卟啉应用到尼龙生产使转化率从原来的小于4%增加到8%，这一工艺已在年产7万吨的装置上运行10个月，中石化已将现有的7万吨装置改为12.5万吨。

这是一个很好的例子，学术单位与企业应建立双赢的合作关系，一方面科研单位应充分尊重和重视企业在科研成果工业化中的技术创新。另一方面，企业也要重视科研人员的原创成果。这样，科技创新才会有更好的发展前景。

侯建国：实现对分子内部结构的“透视”

在科学技术飞速发展的今天，无论是电子器件的发展、化学反应机理的研究还是对生命过程的认识，越来越需要在单分子、单原子层次上研究其独特的物理学、化学和生物学或材料特性。

在红外成像技术原理的启发下，我们就很自然地想到，如果能将扫描隧道显微镜所探测到的隧穿电流信号中属于分子内部结构和相互作用的成分“提取”出来，而将其他的成分滤去，我们也应该可以得到分子内部结构的信息。扫描隧道显微成像是利用隧穿电流成像的，而隧穿电流可以看成是由不同能量的隧穿电子的分电流所组成，这与普通的光学摄影非常类似，光学摄影从物理原理上讲就是利用不同能量的光子成像。因此，只需要像红外成像那样，将属于分子内部结构和相互作用的特定能量的电流提取出来，就能够实现对分子内部结构的“透视”。

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