引领新科技革命需关注三方面变革
添加时间：2023-06-12 点击次数：207
科学革命催生技术革命，技术革命引发产业变革（工业革命），这是历史发展规律。当前世界正处于新一轮科技革命与产业变革的酝酿演变期，未来三十年可能取得重大突破，进入新一轮增长周期，能否在新周期中取得领先地位，关键取决于能否引领新的科技革命。如何多措并举追踪科技变革，率先实现重大突破，对中国建成科技强国和实现民族复兴至关重要。
一 新科技革命与三方面变化密切相关
1、从世界科学中心演进的角度来看，科研范式和科研组织方式变革是其根本推动力量
在世界发展史上，意大利因首先爆发科学革命而成为第一个科学中心，之后英国相继代替意大利，德国代替英国，美国又代替德国，成为新的世界主要科学中心。这种演进背后的根本原因，在于科研范式和科研组织方式的变革。在意大利之前，人们对世界规律性的认识主要采用推理和思辨的方式，16-17世纪意大利爆发天文学革命，哥白尼、开普勒、伽利略等人提出实验方法，主张用实验来检验一种假设正确与否，以及通过实验来归纳提出新的理论，实验科学逐渐代替了推理和思辨，成为新的科学研究范式。17世纪英国爆发经典力学革命，牛顿及其继承者，把实验科学方法加以普及和巩固，形成经典研究模式，并将数学推演与实验科学完美结合，突出精确性和实验的可重复性，力学、物理学以至于整个近代科学真正开始发展为精密科学。18世纪法国爆发化学革命，一方面，法国继承了实验科学方法；另一方面，拉瓦锡等人的研究又强调定量分析，通过量化研究来探究事物背后的质性原理，推动实验科学又向前迈进了一小步。到了19世纪，德国的有机化学研究将定量分析的实验方法推向高潮，掀起新一轮化学革命，人类首次能够大规模合成有机物并加以利用，工农业生产也因此受惠；同时，德国开发的实验室教学法，改变了科研组织方式，把实验方法从个人做成了团体，形成了有组织、有规模的研究，极大地提高了科研效率。20世纪的美国，在研究方法和科研组织方式上取得进一步突破，一方面，美国大力创办工业实验室，发展基于工业应用的科学研究，形成技术科学研究范式；另一方面，发展大科学，创办国家实验室，形成规模化、建制化科研组织方式，推动人类科技发展迈上新的台阶。由此可见，每当一种看似“不起眼”的科研范式或科研组织方式诞生并被长期使用，最终总能引起颠覆性效果，导致科学中心转移，引发新的科技周期。
2、从工业革命发展史来看，对能源的开发利用贯穿工业革命和“技术-经济”周期始终
工业革命（产业变革）指的是工业化范式发生变化的过程，包括工业生产方式、组织管理模式的变化等。从历史规律来看，每次工业革命包含两个“技术-经济”周期，每个周期都有能源的开发利用贯穿底层逻辑，第一周期消耗既有能源扩充新的产业，第二周期开发自然界新的能源孕育新的产业，“技术-经济”周期就这样在能量耗散类技术革命和能量供应类技术革命之间进行转换，推动工业文明路径持续演化（如表1所示）。第一次工业革命以纺织机为工具，以蒸汽机为动力，水能和煤炭先后作为能源基础，实现了手工作坊向工厂制的转变，人类由此迈入机械化时代，机械化生产成为主流工业生产范式；第二次工业革命以发电机为工具，以内燃机为动力，煤炭和石油先后作为能源基础，实现了工厂制向公司制的转变，人类由此进入电气化时代，大规模标准化流水线生产成为主流工业生产范式；当前，世界正处于第三次工业革命的前半段周期内，预计将在2040年左右完成并进入后半段。目前已经看到的是计算机成为主要生产工具，但新的动力基础还不明朗，出现化石能源与新能源并存和转化的现象，由此人类从电气化时代迈入信息化时代，并越来越向智能化的方向发展，工业生产方式由标准化流水线作业向大规模定制和个性化生产的范式转变，工业经济将逐步演化为数字经济。
3、从颠覆性根技术开发经验来看，军民融合发展是技术革新和社会变革的触发因素
新科学革命和技术革命的引发，往往需要出现颠覆性科学理论和颠覆性根技术，这些理论和技术的出现，总是与军事需求密可不分，从人类进入热战以来便一直如此。12-13世纪，“火药”传入欧洲后，热兵器战争引爆欧洲版“春秋战国”，各国陷入激烈军备竞赛，为了取得战争制胜权，火药和炮弹的科学原理研究被推上一个高峰，分别引发了17世纪的“炮弹力学”革命和18世纪的“火药化学”革命。在意大利，伽利略长期受威尼斯兵工厂资助，研究战舰对重炮的受力作用和炮弹本身的运动轨迹，创立了材料力学和运动力学；拉瓦锡则在法国兵工厂的实验室里从事化学实验，最终发现了火药爆炸的氧化燃烧原理，这对如何控制和提高炮弹威力至关重要。进入20世纪，人类生产生活节奏明显加快，军事需求驱动科学研究和颠覆性技术开发的趋势更加明显，并在军事研发中逐渐走出了一条军民融合和军民一体化发展道路。二战期间，为对抗德国，美国实施“曼哈顿计划”，开启了大科学研究模式，成功研制出原子弹，彻底改变了人类对战争的认识；冷战期间，为对抗苏联，美国成立航空航天局、高级研究计划局等机构，关注并发展尖端应用技术，成为民用航空、卫星导航、计算机、互联网等领域的开拓者，彼时开发的诸多根技术让美国至今仍然受益。冷战结束后，美国推动军转民、民参军和军民科技一体化发展，不仅维持了其军事领先地位，还催生了大批高科技民营企业，占据产业制高点。由此可见，军事目的驱动下的技术研发和科学原理发现，往往会加速科技取得新突破并引发一场革命，军民两用技术开发和军民技术一体化发展，将越来越成为引发新科技革命的推动力量。
二 思考与建议
1、鼓励和推动科研范式及科研组织方式创新
科研范式的变化基本上都是由独立的个体逐渐探索而出，而科研组织方式的变化随着有组织的科研及科学队伍建制化的发展，慢慢地介入更多国家因素。因此，对于范式的变革，应更加注重科研人员本身的能动性，鼓励个体的探索，而对于科研组织方式，则可加入更多制度设计。未来的科研范式，实验与量化研究可能会向大数据模拟、人工智能辅助以及思维科学引领等方向演进，而相应的科研组织方式则会与虚拟组织、网络组织、敏捷组织、使命共同体等密切相关，追踪和探索这些变化，对我国建成世界主要科学中心并引发新科学革命至关重要。建议①在易引发科学革命的人类自身、地球、宇宙、生命领域开展大科学研究，持续探索物质与能量、能量与意识、引力与时空、宇宙本源、生命本质等前沿问题，攀登科学高峰、勇闯无人区；②下放科研单位包括经费使用在内的自主权，建立用人单位鼓励科研创新的责任豁免制，对于能够解决科研难题、提高科研效率的方式，不拘一格给予大胆鼓励和充分支持，尽量减少“合规”限制；③重视青年科研人员奇思妙想，鼓励和包容“非常规”科学观念，鼓励各单位根据科研需求采用多样化、新颖的工作模式，提倡自主迭代升级；④实施学术期刊再造工程，扭转学术研究“唯方法论”倾向和“模型至上”风气，创办更多具有中国特色和世界影响力的顶级学术刊物，探索新型学术成果交流方式和载体；⑤重视社会科学研究在改善科技管理和推动组织模式创新中的作用，加大科技发展的哲学反思，以更加思辨的、非标准化的思维模式引领科学研究。
2、重视新能源技术及动力工具的开发和利用
能源的使用贯穿人类社会始终，通过能源革命可以推动工业生产革命和社会变革，其先行突破点一般在于新能源技术开发，继而配套使用该能源的动力工具，以及使用该动力的新生产工具，这种“能源-动力机-生产工具”所组成的“动力三角”对基础设施提出需求，拉动新基建，孕育新产业，如此改变社会。因此抢抓新科技革命和产业变革机遇，就要在“动力三角”和“基础设施”建设上做文章。建议①加大风能、光伏等可再生能源开发利用，重点研发先进光伏利用技术，促进技术迭代升级，推动风电产业尤其是海上风电做大做强；②持续推动核裂变发电技术研发，推动核电生产产能灵活可控，提高发电效率。积极参加国际热核聚变实验堆计划（ITER），持续追踪乃至引领相关前沿技术，同时依托国内聚变装置，在成本可控的前提下探索突破关键核心技术；③围绕风电、光伏、核电站、适配清洁能源的新型电力系统、分布式智慧发电用电设备、智慧电力交易系统、新型数据传输工具（5G/6G）、充电站、储能等新能源应用场景，加大新型基础设施建设，打造未来软硬件基础设施体系；④推动煤炭绿色开采和清洁高效利用技术开发，探索煤炭等传统能源在工业原料等方面的使用，发展石油、天然气勘探、页岩气开发技术，提升油气使用效率，确保传统能源安全可靠、高效发展。
3、加大军民融合技术研发及军民一体化发展