近日,由北京弘創(chuàng)資管信息科學(xué)研究院主辦、灃沅弘(北京)控股集團(tuán)有限公司承辦的“新時(shí)代:創(chuàng)新永續(xù)傳承”第四屆創(chuàng)富共榮高灃論壇在海南三亞召開(kāi)。會(huì)上,國(guó)家科技部基礎(chǔ)研究司原司長(zhǎng),中科院生物物理所研究員張先恩先生發(fā)表了題為“科技支撐強(qiáng)國(guó)建設(shè)”的主題演講,演講內(nèi)容如下:

感謝論壇組委會(huì)的邀請(qǐng),我試圖從科學(xué)研究和科研管理經(jīng)歷角度談?wù)勎业恼J(rèn)識(shí)。
科學(xué)技術(shù)對(duì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的影響,可以長(zhǎng)周期地考察。500年以來(lái),人類社會(huì)經(jīng)歷了三次科學(xué)革命、三次技術(shù)革命及其產(chǎn)業(yè)革命,世界經(jīng)濟(jì)也由此經(jīng)歷了農(nóng)耕經(jīng)濟(jì)和工業(yè)經(jīng)濟(jì)并正在鍛造信息經(jīng)濟(jì)。其間,隨著科學(xué)中心的轉(zhuǎn)移,世界強(qiáng)國(guó)也發(fā)生更替。
中國(guó)有輝煌的科技?xì)v史。四大發(fā)明是中國(guó)對(duì)世界文明的歷史性貢獻(xiàn)。還有中醫(yī),是數(shù)千年傳承下來(lái)具有代表性的傳統(tǒng)知識(shí)體系,不僅是對(duì)中國(guó),也是對(duì)世界的貢獻(xiàn)。然而,盡管中國(guó)古代科技發(fā)展輝煌,但為什么科學(xué)和工業(yè)革命沒(méi)有在中國(guó)發(fā)生?這是著名的李約瑟難題。中國(guó)近幾百年落后的歷史原因不過(guò)多討論。今天談傳承,就是要再現(xiàn)科技輝煌,實(shí)現(xiàn)強(qiáng)國(guó)夢(mèng)。
研發(fā)投入:中國(guó)已經(jīng)成為世界第二
投入是保障。上世紀(jì)80年代,處于改革開(kāi)放初期,百?gòu)U待興,科技投入捉襟見(jiàn)肘。90年代,人大通過(guò)立法,促研發(fā)投入(R&D)在上世紀(jì)末達(dá)到GDP的1%。本世紀(jì)以來(lái),中國(guó)R&D持續(xù)保持兩位數(shù)的高速增長(zhǎng),2013年超過(guò)日本達(dá)世界第二位,2016年R&D支出為1.54萬(wàn)億,占GDP的比重約為2.1%。這當(dāng)中,大約25%來(lái)自于公共財(cái)政資金,75%來(lái)自于企業(yè)的研發(fā)投入。所以也要感謝在座的金融界的支持。
當(dāng)然,中國(guó)的R&D/GDP目前還低于世界經(jīng)合組織(OECD)的平均水平(2.38%)。一些國(guó)家和經(jīng)濟(jì)體的R&D/GDP高達(dá)4%,其中以色列為首。我問(wèn)以色列人,一個(gè)自然資源匱乏的小片疆域,且周邊都是敵對(duì)國(guó)家,為什么能長(zhǎng)期自強(qiáng)而立。他們答曰,強(qiáng)有力的科技和軍事實(shí)力是重要原因。
中國(guó)雖然科技投入快速增長(zhǎng),但還有提升空間。有三點(diǎn)理由:第一,大規(guī)模科技投入,在中國(guó)是近十多年的事,而發(fā)達(dá)國(guó)家已經(jīng)經(jīng)歷了數(shù)十年、數(shù)百年,因此,我們的積累還是不夠的;第二,中國(guó)研發(fā)人數(shù)高達(dá)400萬(wàn),遠(yuǎn)超其他國(guó)家,人均R&D低于許多國(guó)家,因此還要提升科技投入人均強(qiáng)度;第三,如前所述,中國(guó)的R&D/GDP要達(dá)到OECD的平均水平,還有很大的提升空間。
科技投入的效果如何?這是許多人關(guān)心的問(wèn)題。下面我從三個(gè)方面談?wù)効萍纪度氲漠a(chǎn)出,包括專利、國(guó)際論文和高技術(shù)產(chǎn)業(yè)。
PCT專利:預(yù)計(jì)中國(guó)兩年內(nèi)成為第一申請(qǐng)大國(guó)
中國(guó)的專利體系在文革中遭摧毀,上世紀(jì)80年代后期恢復(fù)重建。到2013年,一躍成為頭號(hào)申請(qǐng)大國(guó)。有人說(shuō),國(guó)內(nèi)專利的含金量與發(fā)達(dá)國(guó)家不一樣,那我們看看PCT專利。2012年,中國(guó)PCT專利申請(qǐng)上升到第四位,幾乎追上德國(guó),而我們的增長(zhǎng)率是13.4%,德國(guó)為0增長(zhǎng)。據(jù)此我預(yù)計(jì),2013年中國(guó)將超過(guò)德國(guó)成為第三位,此預(yù)言后來(lái)被印證。根據(jù)世界知識(shí)產(chǎn)權(quán)組織(WIPO)的最新報(bào)告,2016年,中國(guó)申請(qǐng)的PCT專利數(shù)已經(jīng)接近日本,增長(zhǎng)率為44.7%,而日本和美國(guó)同期的增長(zhǎng)分別為2.7%和0.9%(圖1)。據(jù)此,可以再度預(yù)言,2018年和2019年,中國(guó)的PCT專利申請(qǐng)量將依次超過(guò)日本和美國(guó),成為PCT專利申請(qǐng)第一大國(guó)。
中國(guó)的企業(yè),過(guò)去絕大部分沒(méi)有專利,現(xiàn)在發(fā)生專利井噴。近些年,PCT專利申請(qǐng)的全球前8大企業(yè)中,中興和華為交替排名第一。2016年,以顯示屏技術(shù)為主業(yè)的京東方集團(tuán)(BOE)也跨入前8強(qiáng)排名第6位,而且增長(zhǎng)率高達(dá)36%,照此速度發(fā)展,可能很快就會(huì)與中興和華為并列前3位。
在5大類專利技術(shù)中,依次為數(shù)據(jù)技術(shù)、計(jì)算機(jī)信息技術(shù)、制造技術(shù)、醫(yī)療技術(shù)和測(cè)量技術(shù)。與其他發(fā)達(dá)經(jīng)濟(jì)體相比,中國(guó)的醫(yī)療技術(shù)專利比重比較小,所以我們醫(yī)院高端設(shè)備絕大部分都是進(jìn)口產(chǎn)品,這值得我們思考。

圖1 中國(guó)制造,正在邁向質(zhì)量和高端
中國(guó)制造曾經(jīng)是廉價(jià)產(chǎn)品的代名詞,這個(gè)帽子還沒(méi)有完全摘掉,但已經(jīng)悄然地向質(zhì)量制造、高端制造發(fā)展。自從2000年以來(lái),中國(guó)的高技術(shù)產(chǎn)品出口額就超過(guò)了進(jìn)口額。2015年,中國(guó)高技術(shù)產(chǎn)業(yè)主營(yíng)業(yè)務(wù)收入規(guī)模繼續(xù)擴(kuò)大,突破了13萬(wàn)億元,占制造業(yè)比重達(dá)14.1%。中國(guó)的高鐵是制造業(yè)中高技術(shù)集成的經(jīng)典,外國(guó)人到中國(guó)來(lái)訪問(wèn)和旅游,都愿意體驗(yàn)一下高鐵,其心情就像我們過(guò)去在歐洲和日本乘坐高鐵。超級(jí)計(jì)算機(jī)是一個(gè)國(guó)家科研實(shí)力的體現(xiàn),能進(jìn)行人腦難以完成的復(fù)雜計(jì)算,對(duì)國(guó)家安全,經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展具有舉足輕重的意義,上世紀(jì)80年代被美國(guó)列為國(guó)家戰(zhàn)略。中國(guó)從零開(kāi)始,經(jīng)過(guò)30年發(fā)展,計(jì)算機(jī)的浮點(diǎn)運(yùn)算速度連年位居榜首,了不起的進(jìn)步!這方面的例子很多,在座各位都是企業(yè)家和投資人,比我更了解。這里就不贅述了。
知識(shí)產(chǎn)出:中國(guó)的高影響力科學(xué)論文數(shù)量居前列
知識(shí)產(chǎn)出的主要形式是科學(xué)論文。這里我們暫不討論國(guó)內(nèi)發(fā)表的科學(xué)論文,先只討論國(guó)際科學(xué)論文。上世紀(jì)90年代,中國(guó)的國(guó)際科學(xué)論文產(chǎn)出很少,排名靠后。本世紀(jì)以來(lái)快速增長(zhǎng),大約在2009年,中國(guó)成為第二大科學(xué)論文產(chǎn)出國(guó),并持續(xù)兩位數(shù)上升。如果我們把GDP和國(guó)際論文的數(shù)量放在一起比,兩條曲線合成一條曲線,這是一個(gè)很有趣的證據(jù),說(shuō)明中國(guó)的科技和經(jīng)濟(jì)同步發(fā)展。
中國(guó)發(fā)表的科學(xué)論文數(shù)量巨大,質(zhì)量如何?有一個(gè)評(píng)價(jià)辦法,就是看所發(fā)表的論文有多少人引用。下圖顯示中國(guó)各主要學(xué)科領(lǐng)域的中國(guó)論文被引用總數(shù),有兩個(gè)曲線,分別表示2003年前10年和2015年前10年的論文總引用數(shù)。在2003年以前,中國(guó)各學(xué)科領(lǐng)域的論文總引用數(shù)排位很后。而現(xiàn)在,形勢(shì)發(fā)生很大變化,中國(guó)發(fā)表的論文被引用總數(shù)已經(jīng)排名世界第二,多個(gè)學(xué)科領(lǐng)域排位進(jìn)入世界第2、3(圖2)。此外,高影響力論文(引用率前1%的論文和熱點(diǎn)論文)也排名第2。
還有一個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo),叫“自然指數(shù)”,是指在自然科學(xué)主要學(xué)科領(lǐng)域頂尖雜志上發(fā)表論文的數(shù)量,中國(guó)也排名世界第2。其中,中科院在化學(xué)、物質(zhì)科學(xué)和地球與環(huán)境科學(xué)方面均排名世界第1,生命科學(xué)排名第5?;瘜W(xué)領(lǐng)域中,北大、南大、中科大和清華都進(jìn)入前十名,這是我們?cè)诳茖W(xué)上的現(xiàn)狀。說(shuō)明中國(guó)大量的研究已經(jīng)處在世界一流水平,當(dāng)然,要實(shí)現(xiàn)卓越和引領(lǐng),還需持續(xù)努力。

圖2 科技熱詞:顛覆性技術(shù)備受關(guān)注
通過(guò)百度搜索科技熱詞,大數(shù)據(jù)、合成生物學(xué)、量子、移動(dòng)通訊和人工智能名列前五位,它們都正在成為顛覆性技術(shù)。什么是顛覆性技術(shù)?網(wǎng)絡(luò)媒體說(shuō),它是一種顛覆了某一行業(yè)主流產(chǎn)品和市場(chǎng)格局的技術(shù)。有很多我們熟知的例子。30多年前我到加拿大,第一次見(jiàn)到微波爐,頃刻顛覆了我的廚房觀念。數(shù)碼相機(jī)取代了膠片相機(jī),也是活生生的例子。
在5大科技熱詞中,大數(shù)據(jù)高居榜首。數(shù)據(jù)是一種不同于其他物質(zhì)的特殊財(cái)富。比如,PPT遙控器,我有了這個(gè)遙控器,你就沒(méi)有了。而數(shù)據(jù),你擁有,我也能擁有,它是一種共享形式的財(cái)富,而且它與移動(dòng)通訊、互聯(lián)網(wǎng)、計(jì)算機(jī)、人工智能技術(shù)廣泛結(jié)合,使其內(nèi)涵極其豐富、數(shù)據(jù)量增長(zhǎng)無(wú)限。誰(shuí)在大數(shù)據(jù)科學(xué)、大數(shù)據(jù)技術(shù)和大數(shù)據(jù)發(fā)掘方面成功,誰(shuí)就執(zhí)未來(lái)之牛耳。
合成生物學(xué)也正在引起對(duì)生命屬性的討論。本世紀(jì)以來(lái),通過(guò)人工合成基因組,科學(xué)家先后獲得能夠行使其原有生命功能的病毒、細(xì)菌和酵母??茖W(xué)家正在試圖合成更高等級(jí)的生物基因組,這在原理上已經(jīng)不是問(wèn)題。“建物致知”,通過(guò)建造生物來(lái)了解生命,將是生命科學(xué)性的方向。同時(shí),也將推動(dòng)生物技術(shù)實(shí)現(xiàn)跨越,今后,我們所賴以生存的各種物資,如生物能源、生物材料、藥品、食品等都可能通過(guò)合成生物學(xué)規(guī)?;厣a(chǎn)出來(lái)。美國(guó)MIT搞了一個(gè)合成生物學(xué)的大學(xué)生大賽,叫iGEM,中國(guó)許多大學(xué)去參賽,獲得很好的成績(jī),在100多枚金牌中,中國(guó)學(xué)生拿了1/3,這個(gè)記錄保持了幾年。說(shuō)明我們后生可畏,后繼有人。
中國(guó)科學(xué)家率先將極其高深的量子力學(xué)理論應(yīng)用于保密通訊,不僅實(shí)現(xiàn)了百公里級(jí)別的光纖載體通量子秘鑰傳輸,還發(fā)射了量子科學(xué)衛(wèi)星(墨子衛(wèi)星),實(shí)現(xiàn)了千公里級(jí)別的衛(wèi)星與地面的信息保密傳輸。2017年底,就在本周,量子衛(wèi)星首席科學(xué)家、中國(guó)科技大學(xué)潘建偉教授被國(guó)際頂尖科學(xué)雜志之一《自然》評(píng)為年度十大科技人物之一,表明中國(guó)已經(jīng)成為量子通訊的領(lǐng)導(dǎo)者。當(dāng)然,量子通訊還要解決帶寬問(wèn)題和中繼放大問(wèn)題,但在保密通訊方面,已經(jīng)證明其功能。
如同當(dāng)年的計(jì)算機(jī),無(wú)線移動(dòng)通訊正在改變我們的工作方式和生活方式,對(duì)此我們感受頗深。中國(guó)在5G標(biāo)準(zhǔn)制定方面已經(jīng)擁有相當(dāng)?shù)陌l(fā)言權(quán)。還有智能制造,大家討論很多,這里就不展開(kāi)了。
納米科學(xué)經(jīng)過(guò)20年發(fā)展,已經(jīng)走下象牙塔,形成許多實(shí)用技術(shù),例如納米制版印刷。剛才說(shuō)了中國(guó)古代的四大發(fā)明,其中包括活字印刷。千年后,北京大學(xué)的王選教授發(fā)明了激光照排,使制版告別了污染的“鉛與火”時(shí)代。如今,中科院化學(xué)所專家,用打印納米制板的技術(shù),解決了化學(xué)顯影的污染問(wèn)題。若產(chǎn)業(yè)化推廣,將是中國(guó)在印刷技術(shù)方面對(duì)世界的新貢獻(xiàn)。
能源技術(shù)也備受關(guān)注。中國(guó)的一次性消費(fèi)能源一直是以煤為主,是霧霾的主要成因,而且熱效率也不夠高。按照國(guó)家能源規(guī)劃,到本世紀(jì)中葉,將形成能源多元化局面,其中一個(gè)就是核能。中國(guó)的核能發(fā)展空間很大,但目前的核能技術(shù)都是核裂變?cè)?,核廢料的處置和核資源的有限性等都將是問(wèn)題。另外一個(gè)途徑是核聚變。來(lái)自太陽(yáng)的光和熱即源自核聚變。人類已經(jīng)依據(jù)核聚變?cè)砩a(chǎn)出最厲害的武器-氫彈。現(xiàn)在要將這個(gè)原理用于能源發(fā)展,稱為聚變能。原理上,聚變能有三個(gè)優(yōu)勢(shì),一是原料無(wú)限,來(lái)自海水(氘);二是沒(méi)有核污染,產(chǎn)生的中子內(nèi)部循環(huán);三是固有的安全,聚變反應(yīng)條件是成千萬(wàn)乃至上億度的高溫,一旦系統(tǒng)破壞,溫度會(huì)下降,聚變難以維持。目前,世界上主要國(guó)家正在一起努力,建造一個(gè)全超導(dǎo)托科馬克的核聚變裝置(ITER),希望在本世紀(jì)中葉闡明其作為能源的可能性,一旦成功,核聚變可能成為人類的終極能源。中國(guó)科學(xué)家團(tuán)隊(duì)率先在合肥等離子體所建造了全超導(dǎo)托科馬克裝置,并領(lǐng)先于世界產(chǎn)生出等離子體,為中國(guó)在ITER計(jì)劃中做出了示范性研究。
特殊的國(guó)情和世情,決定了中國(guó)科技要全面夯實(shí)發(fā)展
雖然中國(guó)進(jìn)步顯著,世界矚目,但由于人口眾多,人均資源水平低,近幾百年發(fā)展滯后,因而有特殊的國(guó)情和國(guó)際環(huán)境。
差距表現(xiàn)在幾個(gè)方面。半世紀(jì)以前,全球生態(tài)環(huán)境大部分是綠色的、可持續(xù)的,經(jīng)過(guò)短短幾十年,許多區(qū)域已經(jīng)難以持續(xù)了,中國(guó)屬于主要的生態(tài)負(fù)債地區(qū)之一。人均醫(yī)療開(kāi)支,美國(guó)是8000美元,我們不到世界平均水平。聯(lián)合國(guó)人類發(fā)展報(bào)告(HDR)顯示,按照幾大指數(shù)(健康與壽命,受教育程度和富裕程度即人均GDP),中國(guó)還屬于中等發(fā)展水平,排在世界第80-90位。另根據(jù)全球競(jìng)爭(zhēng)力報(bào)告(GCR),全球各經(jīng)濟(jì)體的發(fā)展水平可以分成三個(gè)發(fā)展階段:因子驅(qū)動(dòng),效率驅(qū)動(dòng)和創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)。中國(guó)處在從效率驅(qū)動(dòng)到創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)的轉(zhuǎn)型期。與美國(guó)相比,我們?cè)诤暧^經(jīng)濟(jì)環(huán)境比美國(guó)好,我們的市場(chǎng)規(guī)模跟美國(guó)差不多,很了不起,但最大的差距還是創(chuàng)新、技術(shù)這兩個(gè)方面。
所以,在高速經(jīng)濟(jì)發(fā)展階段之后,要強(qiáng)調(diào)可持續(xù)。一個(gè)曾經(jīng)獲諾獎(jiǎng)的俄國(guó)人Kuznets的一項(xiàng)研究結(jié)果顯示,傳統(tǒng)工業(yè)化過(guò)程中,隨經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,環(huán)境會(huì)惡化,大概到了人均5000到9000美元的時(shí)候,環(huán)境逐步改善。而我們現(xiàn)在就正處在這個(gè)階段,希望不要等到環(huán)境污染得不可收拾再去治理,要走新型工業(yè)化、可持續(xù)發(fā)展道路。
綜上,中國(guó)要解決的問(wèn)題眾多,需要科技的全面支撐,科技自身必須全面夯實(shí)基礎(chǔ)。
傳承與創(chuàng)新,建設(shè)科技強(qiáng)國(guó)
中國(guó)輝煌的科技史,凝聚了中國(guó)人的智慧、勤奮和探索精神,需要傳承;中國(guó)近30年科技與經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展,已經(jīng)開(kāi)始對(duì)世界產(chǎn)生重要影響,奠定了進(jìn)一步發(fā)展的基礎(chǔ)。
中國(guó)科技高速發(fā)展,引起多方關(guān)注。2007年,英國(guó)DEMOS組織發(fā)布了關(guān)于中國(guó)、印度和韓國(guó)及亞洲的科技發(fā)展調(diào)研報(bào)告,并在倫敦主辦了一個(gè)高層科技論壇。我赴會(huì)并介紹了中國(guó)的科技發(fā)展?fàn)顩r。會(huì)場(chǎng)上,一位先生提問(wèn),你們中國(guó)古代科技文明程度很高,為什么科技革命沒(méi)有出現(xiàn)在中國(guó)?我說(shuō),據(jù)我所知,這是李約瑟難題,中文解釋起來(lái)很復(fù)雜,用英文解釋就更難了,建議下去后看看相關(guān)資料。沒(méi)想到他說(shuō),我就是現(xiàn)任李約瑟研究所的所長(zhǎng),這引得會(huì)場(chǎng)大笑(學(xué)者們常常這樣善意地明知故問(wèn))。然后他提出第二個(gè)問(wèn)題:你們現(xiàn)在發(fā)展很快,在下一輪科技革命中你們有沒(méi)有機(jī)會(huì)?我說(shuō)你這個(gè)問(wèn)題提得很好,我們可以做合作研究探討一下。于是,我將他介紹給中國(guó)科技發(fā)展戰(zhàn)略研究院。我自己寫了一篇小文章,叫《新李約瑟命題》,發(fā)表在2009年的《瞭望》雜志上。應(yīng)該看到,中國(guó)的科技水平提升了,但積累還是不太夠,現(xiàn)代科學(xué)理論體系主要是西方學(xué)者建立的。而今中國(guó)的科技水平提升了,但還需要大量積累,同時(shí)也需要跨越式發(fā)展。最近中科院發(fā)了四顆科學(xué)衛(wèi)星:暗物資探測(cè)衛(wèi)星(悟空衛(wèi)星)、微重力衛(wèi)星、量子科學(xué)和硬X射線望遠(yuǎn)鏡,其中量子衛(wèi)星前面已經(jīng)提到。這些科學(xué)衛(wèi)星都具有特色,能產(chǎn)生領(lǐng)先科學(xué)成果(例如前面提到的量子衛(wèi)星),是彎道超車的實(shí)例??茖W(xué)精神與科學(xué)知識(shí)的積累、傳承,加上大量的原始性研究和“彎道超車”,中國(guó)在2020年進(jìn)入創(chuàng)新性國(guó)家、2035年成為創(chuàng)新性強(qiáng)國(guó),可以預(yù)期。
為此,近幾年,國(guó)家密集出臺(tái)各種鼓勵(lì)創(chuàng)新的新政策,如《大眾創(chuàng)新、萬(wàn)眾創(chuàng)業(yè)指導(dǎo)意見(jiàn)”(2015)、《國(guó)家十三五科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新發(fā)展規(guī)劃(2016-2020)》、《國(guó)家創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展戰(zhàn)略綱要》(2016)等,中共十九大更是提出“創(chuàng)新是引領(lǐng)發(fā)展的第一動(dòng)力”,賦予中國(guó)科技創(chuàng)新重任。
大約在2011年,我依據(jù)聯(lián)合國(guó)的人類發(fā)展報(bào)告數(shù)據(jù),做了一個(gè)模型推演。從各國(guó)過(guò)去30年的發(fā)展軌跡,衍生出未來(lái)中國(guó)與發(fā)達(dá)國(guó)家發(fā)展水平的交匯點(diǎn),再加上時(shí)間軸,結(jié)果顯示,中國(guó)將在本世界中葉之前進(jìn)入非常高的人類發(fā)展水平行列,這說(shuō)明中國(guó)的建國(guó)百年發(fā)展目標(biāo)有依據(jù)、可信。
人物簡(jiǎn)介:
張先恩,國(guó)家科技部基礎(chǔ)研究司原司長(zhǎng),中科院生物物理所研究員,兼任亞太經(jīng)合組織(APEC)首席科學(xué)顧問(wèn)組織(CSAE)中國(guó)代表,國(guó)家973計(jì)劃專家顧問(wèn)組副組長(zhǎng),中國(guó)生物工程學(xué)會(huì)副理事長(zhǎng),世界生物傳感學(xué)術(shù)大會(huì)中國(guó)組委,亞洲生物技術(shù)協(xié)會(huì)納米生物技術(shù)、生物傳感與生物芯片分會(huì)主席,倫敦納米中心顧問(wèn),《中國(guó)生物工程學(xué)報(bào)》執(zhí)行主編,6種中外科技刊物編委或顧問(wèn),Alberta大學(xué)博士授予榮譽(yù)科學(xué)博士學(xué)位。