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基礎研究,於無人處更進一步(一線調研·加強基礎研究)

本報記者 管璇悅 黃曉慧
2023年04月07日09:05 | 來源:人民網-《人民日報》
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  數據來源:科技部、國家統計局

  習近平總書記在中共中央政治局第三次集體學習時強調:“加強基礎研究,是實現高水平科技自立自強的迫切要求,是建設世界科技強國的必由之路。”

  基礎研究處於從研究到應用、再到生產的科研鏈條起始端。目標導向和自由探索是基礎研究的“兩條腿”。如何把世界科技前沿同國家重大戰略需求和經濟社會發展目標結合起來,凝練基礎研究關鍵科學問題?怎樣更好地尊重科研人員好奇心,鼓勵自由探索式研究?本版今起推出策劃“一線調研·加強基礎研究”,傾聽一線科研人員的心聲,解碼目標導向和自由探索如何支撐基礎研究。

  ——編  者 

  

  自己到底適不適合研究數學?劉鋼動搖過,沮喪過。

  攻讀博士期間,在一個數學問題上耗費18個月,毫無進展﹔正式進入學術圈前,怎麼找到有興趣且有意義的項目,又掙扎許久……

  如今再回首,這位華東師范大學80后數學教授雲淡風輕,“做科研,一定會經歷這些事情。有些成果需要走很長一段荒蕪之路才能得到。”

  劉鋼的研究方向是微分幾何和復幾何,很難用幾句話解釋清楚。那些看起來無比枯燥的數與形,是他樂此不疲的追逐與享受。越鑽研,越美妙。

  2022年,他和十幾位中國數學家受邀在國際數學家大會上作學術報告。如此規模的中國“群星”閃耀“數學奧運會”,還是首次。

  數學被視為基礎科學中的基礎,看似“無用”,卻堪大用。不管是醫學、物理學、天文學,還是人工智能、量子計算,無一離得開數學。既基礎又前沿,既嚴謹又純粹,遨游此間,尤需自由。

  正是這樣的自由探索,與目標導向共同構成我國基礎研究的重要組成部分。雙輪驅動,行穩致遠。

  自由暢想

  不預設、不確定,“腦洞大開”造就從無到有

  時針回撥到2002年,數學家田剛登上國際數學家大會的演講台,作為中國大陸首位“一小時報告人”,受邀分享最新研究成果。

  一樣的舞台,不一樣的光景。歲月的腳步走過20多個年頭,田剛也見証了我國數學領域的長足進步。一批中青年人才活躍在國際前沿,一批高水平成果產生不小影響力。

  現在,他是中科院院士、北京國際數學研究中心主任,既研究數學,也培養人才。但自由探索的起點沒有改變:基於自己的興趣,從問題本身出發,沒有直接功利性的目的。“數學仍然有許多關鍵問題有待研究。解決的思路在哪兒?需要數學家積極思考,發現新的路。”田剛說。

  無用、自由、純粹,曾被古希臘人視作科學真正的精神。回首科學史上的重大發現,從元素周期表到細胞,從青霉素到DNA雙螺旋結構,不少科學家的“腦洞大開”,在螺旋式上升中釋放意想不到的勢能,影響科學界,也改變世界,擦出人類文明的火花。

  據說,古希臘物理學家阿基米德洗澡時靈光乍現,想出測量皇冠體積的方法,驚喜地大喊“尤裡卡”(古希臘語“我發現了”之意)。

  自由探索中不乏類似的“尤裡卡”時刻。

  北京大學教授陳鵬,錨定化學與生命科學的交叉前沿領域。生物正交反應,是能夠在生物體系中進行的一類“外源”化學反應。“為什麼大家都在做兩個官能團連接在一起的成鍵反應?化學家同樣擅長把化學鍵切開。”靈感突至,他和學生逆向突圍,提出基於化學鍵斷裂的生物正交剪切反應。就像電腦程序突然按下回車鍵——一條新路,跑通了。

  “真正的原創突破,‘從0到1’,我認為是突發奇想,不能計劃,一定是訓練有素的科學家在融會貫通之后,也許是吃飯、走路的時候,也許是跟朋友聊天的一瞬間,也許是像我一樣在講課時突然想到了一個主意。”中科院院士、西湖大學校長施一公深有感觸。

  靈感瞬間性、方式隨意性、路徑不確定性,注定了自由探索是無垠的拓荒。仿佛千山獨行,於無人處更進一步,需要無窮的好奇心,無限的熱愛與堅持。

  對科學家而言,這卻構成了科研的無盡魅力。提出問題,發現前人未及的蛛絲馬跡﹔靈光一現,收獲意料之外的豁然開朗﹔同台競技,找到獨特的研究道路……“非常有價值,不僅自己的好奇心得到滿足,對人類文明也有所貢獻,不管大或者小。”中科院院士、上海交通大學醫學院教授董晨說。

  隻不過,每個看得見的“尤裡卡”時刻背后,是看不見的漫長蓄勢。陳鵬的成果,從有想法到實施隻用了半年,但積累花了5年,失敗每天上演。劉鋼發現,有時靈感的到來並不能解決問題,仍要繼續“爆破”。不管是借助精密儀器的實驗研究,還是大腦之內的理論推理,靈感,都是必然中的偶然。

  自由探索難免“迷途”,但薛其坤不願把這些“迷途”定義為失敗。這位中科院院士、南方科技大學校長,深耕物理領域數十年,“想要登上頂峰,可能有10條路可以走,証明一條路走不通,也是了不起的事。”

  這同樣是自由探索的應有之義。接受不確定性,避免急功近利,才有可能創造更多“從0到1”,再到無窮大。

  大膽假設

  不功利、不打擾,讓治學環境再“沉浸”一些

  重視,進步。許多科學家這樣形容近年來我國的基礎研究。

  全國基礎研究經費5年增長1倍﹔加快建設國家實驗室、全國重點實驗室等創新平台﹔發布基礎研究十年規劃……從政策到投入,從硬件到軟環境,變化顯而易見。

  然而,放眼世界,我們的基礎研究水平整體上還沒有達到領先水平,原始創新還遠遠不足。地基不穩,高樓難以拔地而起。夯實基礎,迫在眉睫。

  山有小口,仿佛若有光。便舍船,從口入。初極狹,才通人。復行數十步,豁然開朗……《桃花源記》中,寥寥幾筆,漁人便得見世外桃源。而對科研人員來說,想要抵達自由探索的“桃花源”並不容易。天分、努力、支持、運氣……是“幫手”,也可能是“對手”。

  在諸多不確定性中,一些確定的痛點亟待解決。

  “外在的、盡快出成果的壓力,各種‘帽子’和項目的評比,使得年輕人很難沉下心來開展研究,這實際上是干擾科研的,因為基礎研究很需要時間。”田剛表示。

  曾有數學家比喻,數學中絕大多數影響深遠的貢獻,往往出於“慢功”而非“快功”。快時代,基礎研究卻急不得,不能用發表了多少篇論文、產生多少效益來衡量。把好度,讓功利性的傾向再減少一些﹔不打擾,讓治學環境再“沉浸”一些。

  近年來,科技減負專項行動等相關政策的出台為科研人員鬆了鬆綁,但科研配套服務仍有待完善。科研工作之外的忙忙碌碌可以再少些,切實有效的支持保障可以再多些。

  “科學家應該經常坐在蘋果樹下‘胡思亂想’,科研的果實才有可能掉落。”董晨認為,要發現有才能的人,給予充足的科研經費,使他們能夠專注於自己最擅長的事。

  薛其坤關注生活層面的保障。基礎研究難度大、風險高、耗時長。部分年輕人可能出於現實考慮,轉而做其他工作。為此,既需要創造好的科研平台,提供展示才能的舞台,也呼喚更有針對性的舉措,減少后顧之憂。薛其坤認為:“既有遠大理想,又有生活保障,才能全身心長期投入科研。”

  科學前沿無盡,探索未有窮期。人,是科技創新的第一要素。很多基礎研究的重大突破,往往非常依靠科研人員的品位和判斷力。也正因如此,腳踏實地的保障、支持試錯的環境、鼓勵探索的氛圍,對“打地基”的人尤為重要。

  將視線放長遠,從科研生態到創新文化再到社會氛圍,同樣需要更大范圍、更長周期的培育。

  “更多基礎研究在做默默無聞的奉獻。提高公眾對科學的認知,提高社會對基礎研究的認知,還需要做很多工作。”田剛說。

  不少專家學者利用新媒體進行科學普及、弘揚科學精神。神秘如宇宙起源,精微如物質粒子,越來越貼近公眾生活。

  社會的合力也不可小覷。不管是科普場所的建立、教育階段的啟蒙,還是科學思想的培養、社會力量的參與,都能以更多元的方式提升關注、助推發展。

  厚培科學土壤,靜待創新花開。

  認真求証

  更多元、更靈活,支持科學家大膽去闖

  今年1月,首批新基石研究員揭曉。來自數學與物質科學、生物與醫學科學兩大領域的58位科學家,將連續5年,每人每年獲得最多500萬元的社會資助。陳鵬、劉鋼也獲評入選。

  10年,100億元。新基石科學基金會由騰訊出資成立,希望通過長期穩定的支持,尋找原始創新的“基石”。不設置明確的研究任務、不考核論文數量、不限定拿出成果的期限,選人不選項目的“新基石”,在科學圈引起廣泛關注。

  當有創造力的科學家得以放手“天馬行空”,研究計劃精彩且富有前瞻性。理解混沌現象,探究中微子質量奧秘,拓展植物遠緣雜交,激活腫瘤免疫……評審“新基石”人選時,施一公印象深刻,“一些科學家絞盡腦汁在想,怎麼樣基於研究現狀進入我們從來沒有想象過的一些學科,很不可思議的想法躍然紙上。”

  陳鵬覺得,自己靠“基礎加創新”打動了評審,不是在之前工作上的簡單延伸,而是嘗試提出一個全新的方向,嘗試為解決一個關鍵科學問題發展新的技術。

  在中科院院士、物理學家朱邦芬看來,財政經費資助的模式更具計劃性,更加考慮學科的全面布局,而“新基石”這樣的模式可以起到很好的補充作用,“比較靈活,更有利於創造力強的科學家大膽去闖。”

  我國基礎研究經費絕大部分來自國家財政,如何完善多元支持機制,成為擺在眼前的課題。“社會多元化投入很重要,這也是科技發達國家推動科技創新發展的經驗。”科技部基礎研究司副司長鄭健表示,這不僅是經費投入的一個渠道,更是社會、企業關注和參與基礎研究的重要體現,代表全社會重視基礎研究的氛圍正在形成。

  事實確實如此。阿裡成立達摩院,華為成立戰略研究院,未來科學大獎、科學探索獎等民間科學獎項設立,越來越多社會力量的身影活躍於基礎研究。近日,科技部印發《社會力量設立科學技術獎管理辦法》,鼓勵國內外的組織或者個人設立科學技術獎項,對科學技術進步活動中作出貢獻的組織和個人給予獎勵。

  在上海,一個基礎研究“特區”引人好奇。“特”在哪?允許自由選題、自行組織科研、自主使用經費,並在科研組織模式和管理體制機制上給予充分的改革探索空間。

  2021年10月,上海市在首批試點單位復旦大學、上海交通大學、中科院上海分院實施“基礎研究特區計劃”。3家單位主要負責人挂帥“區長”,第一年資助經費為每家單位各2000萬元,試點單位以不少於1︰1的經費比例共同投入。2022年,又擴充了同濟大學、華東師范大學、華東理工大學3家試點高校。

  周斌,中科院上海分院首批入選該計劃的37位科學家之一。他潛心研究“遺傳譜系示蹤技術”十余年。這好比在人體體內的微環境破譯細胞之間的“接頭暗號”,揭示細胞的“前世今生”,是生命科學中基礎又前沿的領域。

  “‘特區’沒有硬性要求我們做什麼、匯報什麼,沒有工程化的指標盯著,也不需要每年都撰寫研究進展報告,我感受到了寬鬆和自由,可以專注於自己喜歡、擅長的領域探索研究。”

  基礎研究主要靠縱向科研經費,一些重點課題頻繁、多頭的進展匯報和成果總結,容易打亂正常的科研時序。瞄准痛點,“基礎研究特區計劃”以5年為周期,減少各類申報所耗費的時間精力,給予充分穩定的經費保障。

  這股新風也給基層科研帶來機制之變。復旦大學首批“特區計劃”入選者平均年齡37歲,最年輕的入選者是一位剛結束博士后工作、入職復旦大學的青年科研人員。在過去,這樣剛剛邁入獨立研究階段、科研基礎不太強的科研人員,很難競爭到數百萬元額度的項目。“在支持鼓勵青年科研人員勇闖基礎研究‘無人區’上,‘基礎研究特區計劃’起到了指導性、風向標的作用。”復旦大學科學技術研究院基礎研究處處長王浩說。

  讓不敢想變成敢去做,讓有能力、願意做得以放手做。從這個角度看,不管是社會力量的參與,還是“特區”的試水,抑或是國家自然科學基金委對自由探索一如既往的支持,都指向同一個目標——期待更多的“從0到1”。

  舉步入荒徑,隻為少人行。

  面對自然和世界,我們依然有太多未知。從未知到已知,從不確定到確定,基礎研究是必由之路,自由探索是硬核驅動。許多幾十年甚至數百年前的自由探索,直至今日,依然影響著我們。從無到有,一定不是坦途。但無論時光如何流轉,這條路上,一定有人在前行。他們錨定目標,心存熱愛﹔他們遙遙相伴,孜孜以求。


  《 人民日報 》( 2023年04月07日 11 版)
(責編:沐一帆、軒召強)

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