基礎研究,于無人處更進一步(一線調研·加強基礎研究)
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。”
基礎研究處于從研究到應用、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(zhàn)略需求和經濟社會發(fā)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,怎么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后數學教授云淡風輕,“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?!?/p>
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。越鉆研,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(guī)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(yī)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(wěn)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臺,作為中國大陸首位“一小時報告人”,受邀分享最新研究成果。
一樣的舞臺,不一樣的光景。歲月的腳步走過20多個年頭,田剛也見證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(yǎng)人才。但自由探索的起點沒有改變:基于自己的興趣,從問題本身出發(fā),沒有直接功利性的目的?!皵祵W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(fā)現新的路?!碧飫傉f。
無用、自由、純粹,曾被古希臘人視作科學真正的精神?;厥卓茖W史上的重大發(fā)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“尤里卡”(古希臘語“我發(fā)現了”之意)。
自由探索中不乏類似的“尤里卡”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?!盀槭裁创蠹叶荚谧鰞蓚€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?!膘`感突至,他和學生逆向突圍,提出基于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(chuàng)突破,‘從0到1’,我認為是突發(fā)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?!敝锌圃涸菏?、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,于無人處更進一步,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(fā)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;同臺競技,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?!敝锌圃涸菏俊⑸虾=煌ù髮W醫(yī)學院教授董晨說。
只不過,每個看得見的“尤里卡”時刻背后,是看不見的漫長蓄勢。陳鵬的成果,從有想法到實施只用了半年,但積累花了5年,失敗每天上演。劉鋼發(fā)現,有時靈感的到來并不能解決問題,仍要繼續(xù)“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”,但薛其坤不愿把這些“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,證明一條路走不通,也是了不起的事?!?/p>
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(chuàng)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(huán)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(chuàng)新平臺;發(fā)布基礎研究十年規(guī)劃……從政策到投入,從硬件到軟環(huán)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(chuàng)新還遠遠不足。地基不穩(wěn),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”并不容易。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,往往出于“慢功”而非“快功”??鞎r代,基礎研究卻急不得,不能用發(fā)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(huán)境再“沉浸”一些。
近年來,科技減負專項行動等相關政策的出臺為科研人員松了松綁,但科研配套服務仍有待完善??蒲泄ぷ髦獾拿γβ德悼梢栽偕傩袑嵱行У闹С直U峡梢栽俣嘈?。
“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(fā)現有才能的人,給予充足的科研經費,使他們能夠專注于自己最擅長的事。
薛其坤關注生活層面的保障?;A研究難度大、風險高、耗時長。部分年輕人可能出于現實考慮,轉而做其他工作。為此,既需要創(chuàng)造好的科研平臺,提供展示才能的舞臺,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(chuàng)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(huán)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(tài)到創(chuàng)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?!碧飫傉f。
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(yǎng)、社會力量的參與,都能以更多元的方式提升關注、助推發(fā)展。
厚培科學土壤,靜待創(chuàng)新花開。
認真求證
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(yī)學科學兩大領域的58位科學家,將連續(xù)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(wěn)定的支持,尋找原始創(chuàng)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(chuàng)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,怎么樣基于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?!?/p>
陳鵬覺得,自己靠“基礎加創(chuàng)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(fā)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,更有利于創(chuàng)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(fā)達國家推動科技創(chuàng)新發(fā)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(yè)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。阿里成立達摩院,華為成立戰(zhàn)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于基礎研究。近日,科技部印發(fā)《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(qū)”引人好奇?!疤亍痹谀模吭试S自由選題、自行組織科研、自主使用經費,并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(qū)計劃”。3家單位主要負責人掛帥“區(qū)長”,第一年資助經費為每家單位各2000萬元,試點單位以不少于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(huán)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(qū)’沒有硬性要求我們做什么、匯報什么,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,我感受到了寬松和自由,可以專注于自己喜歡、擅長的領域探索研究?!?/p>
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。瞄準痛點,“基礎研究特區(qū)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(wěn)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(qū)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?!霸谥С止膭钋嗄昕蒲腥藛T勇闖基礎研究‘無人區(qū)’上,‘基礎研究特區(qū)計劃’起到了指導性、風向標的作用?!睆偷┐髮W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、愿意做得以放手做。從這個角度看,不管是社會力量的參與,還是“特區(qū)”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,只為少人行。
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。
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