什么是基础科学研究？

这可以有很多定义，其中一个非常简单的定义就是——基础科学研究是人们认识自然、揭示规律的一种活动。狭义地说，我们在学校里学的数理化天地生就是一种基础科学研究，稍微广义一点的，就包括各门类的基础性研究。一般来说，基础科学研究不会直接产生有用的价值，也就是说不会立刻对我们的 GDP 产生作用。同时，基础科学研究的成果是公开的，所有的成果最后都通过文章、报告等方式让社会广为知晓。而且它的研究过程也是共享的，甚至很多情况下也是通过多方甚至国际合作实现的。那在这种情况下，我们要不要做基础科学研究？是不是让别人（外国）去做，我们拿来就行了？或者让国家或者中央去做，我们地方去做“立竿见影”、“有用的”研究？其实经常有人问，我们为什么要做基础研究？

应该从基础科学研究的特点和作用来理解这个问题。

首先基础科学研究是研究，不是基础科学的学习，大家在学习当中可能都会有这种体会，如果我们不通过自己的实践，这个学习恐怕不会理解得很深刻。所以首先我们必须要通过研究，才能深刻掌握人类已经有的全部知识。第二，只有通过自己的研究，才能首先掌握知识。你要是学习的话，就会比人家至少晚一点，别人已经搞清楚了，你才慢慢开始学。第三，只有在研究的过程当中，自己的创新想法与手段、技术才会不断涌现出来。

基础科学研究是最好的创新平台。基础研究没有第二，只有第一，我们必须用别人没有用过的方法和技术来做别人没有做过的事情，得到别人不知道的知识、规律。

基础研究是最好的人才培养方式。只有经历创新的过程和实践，掌握最新的方法和技术，才能培养最好的创新型人才。今天大家都说我们创新能力不强，不强的最根本原因就是缺乏人才。缺乏人才的一个原因，就是我们对基础科学研究投入不足。

基础科学研究也给我们提出了一个最好的技术需求。要想在基础科学研究当中领先国际，要想有突破，你的技术一定要是先进的，别人没有或者不会的，否则很有可能别人在你前面先做了。这个技术常常会有一定的规模，企业愿意做。同时，这个研究过程也是国际化的，对我们整个科学发展和人才的成长，都有非常重要的作用和意义。

总之基础科学研究会给我们带来重大的科学发现，这些重大的科学发现经常导致革命性的技术突破。基础科学研究在很大程度上体现了我们最核心的竞争力，从科学到技术，到人才。基础科学研究是我们前沿技术发展的一个核心推动力，人类社会发展到今天，能够有现代科学，在很大程度上依赖于我们基础科学研究的突破。同时，基础科学研究在国际领先的国家，在国际上是有号召力的，这是软实力的标志。

所以当我们考虑对资源的投入，考虑如何建设一个创新型的国家和地区的时候，要看得稍微长远一点，少一些功利心，这样才能使我们走得更远、走得更稳。

基础科学研究和工业界的结合，应该是我国未来发展的一个非常重要的方面。

这里列举几个在基础研究中我们与江苏企业合作的例子。

南京华东电子管厂曾生产过小光电倍增管【编注：光电倍增管（Photomultiplier，简称 PMT），是一种对紫外光、可见光和近红外光极其敏感的特殊真空管。它能使进入的微弱光信号增强至原本的 10⁸ 倍，使光信号能被测量。——维基百科】，后基本被日本滨松公司垄断。为满足江门中微子实验“世界最高探测效率”的要求，中科院高能所与北方夜视、中科院西安光学精密机械研究所成立联合体，研制 20 吋光电倍增管，经过 6 年努力，成功达到技术要求，实现批量生产，合同额 2.7 亿元，现在该技术已应用于其它实验。光电倍增管的国产化，打破了国际独家垄断。目前，北方夜视南京分公司新成立了研发中心，和高能所一起建立了院士工作站，致力于研制高速光电器件，该项成果将广泛用于航天、医疗、科研等。

20 吋微通道板型光电倍增管

同样是江门中微子实验，我们需要建造一个巨大的有机玻璃球体，其直径（35 米）相当于 12 层楼高。其寿命、透明度、建造速度等都要满足极高的要求，比 2015 年获得诺贝尔奖的 SNO 实验【编注：萨德伯里中微子观测站（Sudbury Neutrino Observatory，简称 SNO）是位于加拿大安大略省萨德伯里2100米深的镍矿中的中微子观测站。因为对于中微子振荡的发现做出重大贡献，SNO 实验主任阿瑟·麦克唐纳（Arthur McDonald）荣获 2015 年诺贝尔物理学奖。——维基百科】的 12 米直径有机玻璃球要难得多。高能所和江苏泰兴汤臣公司成立了院士工作站开展亚克力研究，正在冲击这个世界之最，共同打造世界最大、技术最先进的亚克力企业。

有机玻璃球效果图

同样的例子还有高能所与南京烷基苯厂合作研制液体闪烁体，生产了 320 吨世界上最透明的烷基苯，为大亚湾中微子实验的成功做出了重大贡献。接下来的江门中微子实验将需要 20000 吨、透明度再高一倍的烷基苯（合同额至少2亿），相关技术正在攻关中。

大亚湾反应堆中微子实验

江门中微子实验

我们正在与昆山国立联合研制速调管。速调管是大功率微波器件，在广播、通讯、雷达及其它民用产业有广泛应用。国内目前的水平跟国际上差一个量级，大型环形正负电子对撞机要求的指标为世界最高（将来的合同至少十几亿），高能所与昆山国立、中科院电子所联合，成立了院士工作站，开展研发。我们的目标是打造一个世界级的真空微波器件企业。

从以上几个例子可以看出，工业水平的提高，很大程度上帮助了我们基础科学研究，基础科学研究的需求又带动了工业水平的提高。基础科学研究与工业界的合作，提高了工业界的创新与研发能力；培养了创新型研发人才；企业得到了发展壮大的机会，也获得了进入相关国际市场的门票。同时，国家整体的“硬实力”也得到提高。科学家的创新能力、创新要求和工程师的严谨相结合，是最终提高我们整个国家创新能力的一个最佳途径。

未来，建造大型对撞机将带给我们新的机会，推动已有的技术如精密机械、超高真空、高速电子学、自动控制、计算机与网络等更上一层楼；培育一批国际化企业，将低温制冷、微波功率源、超导磁铁、超导高频腔、抗辐照集成电路芯片等关键技术实现国产化并领先国际；实现高温超导、等离子体加速等变革性的关键技术突破。

CEPC 模拟图

现阶段，我国基础研究处于什么水平？

从图 1-3（数据来自OECD）可以看出，2017 年我国研发经费占 GDP 的 2.13%，基本达到了中等发达国家水平。基础研究经费占研发经费的 5.2%，与发达国家的(15%-20%)相比，有较大差距，且近 20 年基本没有变化。经过近十年的投入，我国基础研究经费总量已有大幅增长（约 1000 亿），但仅占美国的 1/6。显然我国对基础科学研究的投入是非常不足的。

图 1. 世界各国 R&D 经费投入强度

图 2. 近 20 年我国基础研究占研发经费的比例（%）

图 3. 2016 年国际基础研究占 R&D 比重对比（%）

中央也看到了这个问题，2018 年 1 月 31 日国务院发布《关于全面加强基础科学研究的若干意见》，提出要“建立基础研究多元化投入机制”、“加大中央财政对基础研究的支持力度”、“地方政府要结合本地区经济社会发展需要，加大对基础研究的支持力度。”

从全国省（自治区、直辖市）基础研究投入和产出数据来看，我国基础研究实力较强的地区也是基础研究经费投入较大的地区。基础研究经费投入金额排名前列的省（自治区、直辖市）总体上拥有较多 SCI 论文、创新领军人才和重大创新平台。

表：全国位居前列的部分省（自治区、直辖市）基础研究投入和产出（数据来自《中国科技统计年鉴2018》）

从这个表上可以看到，江苏省底蕴很好，GDP 位于全国前列，除北京上海之外，论文产出和院士队伍在全国名列前茅。但从基础研究支出占比中可以看到，江苏省基础研究经费占研发经费支出的比例约为 3%，远低于全国平均，也低于广东、四川等省。而与 GDP 相当的韩国相比，基础研究投入差距巨大。基础研究投入的不足，会影响长远发展，近年来广东在承接国家大科学装置、建设省级实验室、积极支持重点大学发展方面，支持力度很大，值得学习。

表：江苏与韩国对比

以江苏的经济总量、历史人文基础、基础研究的底蕴和人才队伍状况应该说都是不错的，跟国内其他省份相比有很大优势。但是最大的问题是投入不足。地方的长远发展，特别是创新发展主要依赖于人才，依赖于大学。大学是基础研究的主要基地，也是基础研究水平和创新能力的标志。南京大学和东南大学的经费总量和研发经费与全国同水平院校相比，显然偏低，与江苏这样一个经济和人才大省的地位不相匹配。

表：我国部分高校经费总量排名（数据来源《中国教育经费统计年鉴(2018)》）

为解决这些问题，在此提几个建议。

第一，应该积极争取国家项目，特别是大科学装置落户江苏。有国际一流的科研项目，我们的人才参与其中，就可以成为国际一流人才。

第二是积极支持大学，特别是研究型大学。首先要增加对人才的投入，稳定现有人才，招聘新人才；二是增加对科研平台的投入，建设一流的科研基地，争取有国际一流的成果；三是建设一批一流的科研院所，可以学习广东的经验，包括新建或改扩建。广东近年来建设省重点实验室，手笔巨大，值得学习。

最后希望能改革高考内容与方式，采取各种措施，使得我们的孩子能够爱科学，特别是热爱“硬科技”。希望我们的未来能够有更多的基础科学研究成果，有更多的跟基础科学相结合的应用科技的成果，也使得我们有更多的世界一流人才。