作者:张泽 陈云敏 严建华 朱敏洁 来源:光明日报 发布时间:2020/10/27 9:03:07
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新形势下一流学科如何建——
学科建设与产业创新良性互动

 

长期以来我国大学开展的科研工作,很大程度上存在“不那么基础的基础研究”和“不那么应用的应用研究”的问题,也就是说基础研究不够前沿,应用研究又不够接地气,科研工作的定位和方向不够清晰,研究成果偏重于追求发表论文等,大学对产业界关键技术创新的支撑能力亟须进一步提高。

2020年9月11日,近平书记在科学家座谈会上强调,当今世界正经历百年未有之大变局,我国发展面临的国内外环境发生深刻复杂变化,我国“十四五”时期以及更长时期的发展对加快科技创新提出了更为迫切的要求;我国经济社会发展和民生改善比过去任何时候都更加需要科学技术解决方案,都更加需要增强创新这个第一动力。解决国家重大急需和“卡脖子”关键技术,成为学科和学者面临的挑战,我们有责任为国分忧,勇于担当。

学科是大学的基本单元,建设高水平的学科是一流大学的基础。欧美国家大学的科研工作以基础研究为主,而基础研究又分为“仰望星空”和“脚踏实地”两类。“仰望星空”是对科学前沿的探索性研究,而“脚踏实地”则是针对技术创新背后的科学问题开展基础性研究。国外大部分企业,其自身有较强的创新研发能力,能在研发过程中发现其中的科学问题,并主动与大学相关学科领域对接,针对其中的科学问题、关键技术开展基础性研究。国际龙头企业与大学共建实验室、设立研究课题等情况屡见不鲜。例如德国著名的巴斯夫公司在海德堡大学建立了联合实验室;美国麻省理工学院则几乎与60%的全球500强企业都有联合实验室。因此,国际一流大学的大部分基础研究方向是源于技术创新需求,是与产业创新紧密结合的。

我国产业界现阶段创新人才不足、创新平台水平不高,自身技术研发能力还不够强劲。一方面,这与产业界对解决关键技术背后存在的科学问题认识不够,与大学或科研院所主动对接的能力不足直接相关,造成研发能力难以满足市场需求;另一方面,长期以来我国大学开展的科研工作,很大程度上存在“不那么基础的基础研究”和“不那么应用的应用研究”的问题,也就是说基础研究不够前沿,应用研究又不够接地气,科研工作的定位和方向不够清晰,研究成果偏重于追求发表论文等,大学对产业界关键技术创新的支撑能力亟须进一步提高。

可见,推动学科建设与产业创新互动,是新时代中国特色社会主义建设的需要,是产业创新发展的需要,更是新形势下中国特色一流学科建设的需要。基于此,浙江大学学术委员会对校外十一个学科带头人主导的学科基地进行了调研,通过调研形成了以下共识,以期探索新形势下中国特色一流学科建设的新模式。

1.用基础研究推动颠覆式技术创新

我国面临的很多“卡脖子”技术问题,根子是基础理论研究跟不上,源头和底层的东西没有搞清楚。

浙江大学前校长杨卫院士曾经将创新分为四个层次:(1)效率式创新,由提高管理和产销效率而产生;(2)开发式创新,由已有技术通过引进、消化、吸收和再创新或集成创新转化而来;(3)高新技术创新,建立在已有科学知识和原理基础上转化而成、具有重要应用价值的新技术创新,如核技术;(4)颠覆式技术创新,是建立在基础研究或应用基础研究的新成果基础上转化而成、具有突破性应用价值的新技术创新,是最高阶的创新,如原子弹、图灵机等。目前,国家“卡脖子”技术、重大急需技术主要是高新技术创新和颠覆式技术创新。所有“卡脖子”关键技术难题,根本上是其背后的科学原理没有得到阐明。只有从基础性研究着手,知其然并知其所以然,才能有效解决这些关键技术难题。

例如,航空发动机被誉为现代工业皇冠上的明珠,其涡轮叶片关键材料的研发关系国家战略驱动发展,长期以来投入了国家大量的资源,成效并不尽人意。浙江大学相关团队聚焦产学研融合,依托浙江大学高温合金有关学科研究基地,聚焦涡轮叶片关键难题,组建显微结构表征与合金制备的交叉合作研究团队,基于组织结构调控及材料性能关系基础理论,开展服役条件下高代次单晶合金材料结构与性能关系的基础性研究,使涡轮叶片关键材料在温度、应力以及稳定性等参数指标在短时间内达到国内领先水平,为航空发动机涡轮叶片关键技术研发提供了基础理论支撑及技术转换突破。

2.校外科技基础设施架起学科和产业创新互动的桥梁

从基础研究到产业化一般要经历基础研究—技术研发—技术评价—示范应用—产业化五个阶段,如图一所示。欧美大学一般以基础研究为主,后面的四个阶段基本上由产业界来完成。中国的情况不同,由于产业界的研发能力不足,技术研发、技术评价和示范应用尚需要大学和科研院所等为主导或者共同参与来实现。因此,需要学科从基础研究向技术研发和产业化方向延伸,同时也需要培养产业界向技术研发和基础研究方向延伸的能力。这需要我们在学科建设时凸显这一特点,尤其是工程学科。

学科建设与产业创新互动的难点是如何保证关键技术创新过程“基础研究—技术研发—技术评价—示范应用—产业化”这根链条不断,科技基础设施在这方面起到了关键性作用。

从功能定位来看,我国大学的学科在高科技产品研发中应以基础性研究为主,同时尽量向技术研发、系统测试、示范应用以及产业化延伸。产业界则应该努力向应用示范、系统测试、技术研发与基础研究延伸,而科技基础设施平台则架起了大学与产业界互动的桥梁,填平了从基础研究到产业化的“死亡谷”。从需求或者获益角度看,学科发展需要科技基础设施支撑,而学校本身没有充足的物理空间和资金建设大型的科技基础设施。产业的发展壮大则需要科技基础设施支撑技术研发、技术评估和示范应用,而企业没有足够的科技能力建设科技基础设施。地方政府期盼产业的转型、积聚人才和经济可持续发展,科技基础设施建设提升了城市的竞争力。三方的诉求虽然各不相同,但可以通过科技基础设施建设建立良性互动关系,从而使各方获益。例如,我们这次调研的十一个校外学科基地,在校外建设了三十多台大型科技基础设施,获得了建筑面积28.6万平方米的物理空间和建设这些科技基础设施以及人才的配套资金约14亿元,这有力地促进了学科解决工程问题的能力、当地城市的科技竞争力和企业的创新能力。

3.学科带头人主导 全链条过程更具活力

人才是核心,队伍组建是关键。如图二所示,从研究所、科技基础设施平台和产业化公司的互动关系来看,基础研究主要由大学研究所或学科教师承担,基础研究支撑技术研发;技术研发则需要由从事基础研究的部分教师、平台的工程技术人员以及公司的部分技术骨干共同组成研发队伍,相应的技术支撑产业化;产业化工作中,同样需要从事基础研究的部分教师、部分平台的工程技术研发人员直接参与到产业化工作中,为产业化保驾护航。同时及时发现存在的问题和需求,再从基础研究出发,进行技术改良和提升,实现全链条创新并形成良性循环。

例如,面对西方发达国家对飞机装配技术一贯的封锁政策,浙江大学有关教授团队原创性地解决了飞机装配领域的一系列复杂数学、力学和工艺问题,建立了一套全新的飞机数字化装配理论和方法;提出了数控定位器适度刚度设计理论,系统掌握了数控定位器的系列化、模块化设计方法,成功开发了一系列数控定位器产品,为独立自主发展我国飞机数字化装配技术提供了重要的装备保障;建立了一整套飞机数字化装配核心技术体系和规范,开发了开放式、网络化、组件化飞机数字化装配大系统集成框架,为我国飞机数字化装配系统的创新设计提供了先进、可靠的软件平台。

通过调研发现,这三个机构(图二),既相互独立、有各自的职能,又交叉融合、形成一个交集。这个交集就是以学术带头人为首的核心人员:学术带头人全链条参与是实现全链条创新的关键因素;学术带头人通常学术底蕴深厚、学术活力强劲,在学术界和产业界影响力大;他们有能力从基础研究出发,开展技术研发、技术评估和应用示范,并主导或参与相关技术的产业化,从而实现全链条创新。这种全链条创新模式具有很强的生命力和可持续发展的活力。

4.学科建设与产业创新互动

我们通过调研,发现在学科建设与产业创新互动过程中,传统的学科建设模式正在发生转变,浙江大学的学术带头人正在探索具有中国特色的一流学科建设新模式。

第一,团队组建。依托研究所或者二级学科,由学科带头人领衔,围绕国家重大急需,开展全链条创新。这样的转变有利于某一时期从事产业创新的教授不脱离学科,反而形成学科合力,在一定程度上实现了学科建设在人才队伍和建设经费方面的可持续发展。

第二,平台建设。科技基础设施平台作为学科的校外基地,为学科发展提供充足物理空间和科技基础设施,为学科由基础研究向技术研发以及产业化延伸创造了条件。

第三,方向凝练。进一步明晰了学科发展方向,将学科发展与国家重大需求、解决关键难题结合起来,将学科发展与地方经济的发展需求、企业的前瞻发展需求紧密结合起来,形成了一流学科建设的内生驱动力。

第四,任务导向。进一步明确了当前学科的主要任务,即一方面加强面向国家重大需求的基础性研究,推动颠覆式技术创新,另一方面,围绕关键技术,推进全链条创新。

第五,人才培养。培养和锻炼了一批有能力开展全链条创新的学科带头人和学术骨干;创新了人才培养范式,注重培养学生创新意识和创新能力,培养基础理论扎实、技术研发能力强劲的创新人才。

“致天下之治者在人才,成天下之才者在教化”。在加快实现中华民族伟大复兴的征程中,面向育人与创新高度融合的未来,高水平大学必须率先抢占大变局下的发展机遇,面向世界科技前沿、面向经济主战场、面向国家重大需求、面向人民生命健康,瞄准国家重大亟须及关键核心领域,持续拓宽科学技术的广度和深度,让学科建设与产业创新互动,形成科学研究与产业创新的全链条,使大学主动肩负起培育时代英才、打造国之重器、竞争世界科技之林、实现中华民族伟大复兴的使命,为早日建成中国特色世界一流大学而奋斗,为建成教育强国、实现“两个一百年”奋斗目标提供坚强有力的人才支撑。

(作者:张泽,系科院院士、浙江大学学术委员会主任;陈云敏,系科院院士、浙江大学学术委员委员;严建华,系浙江大学副校长、长江学者奖励计划特聘教授;朱敏洁,系浙江大学学术委员会专职副秘书长)

 

完成重大科技攻关、破解“卡脖子”关键技术——大团队、大成果为何难以形成

访谈人:本报记者 柴如瑾

访谈嘉宾:科院院士、浙江大学学术委员会主任 张泽 科院院士、浙江大学学术委员委员 陈云敏

记者:围绕解决“卡脖子”关键技术,浙江大学学术委员会对校外11个学科基地进行调研的目的是什么?

张泽:2019年3月初,在浙江大学学术委员会关于学校学术发展的一次务虚座谈会上,大家认为当前工科存在理科化的倾向,应用基础或应用技术方面的研究工作没有很好地结合国家和地方的重大需求,因此难以形成完成重大科技攻关所需的大团队,难以形成解决“卡脖子”关键技术的大成果等,这不利于学科内涵发展和“双一流”建设。浙江大学应该怎样围绕标志性的大科学装置、关键“卡脖子”问题,结合地方经济特色,与地方开展长远、实质性的合作逐渐成为亟须探讨的问题。

结合国家战略布局及社情民情,我校学术委员会深入调研了以学科带头人主导的产学研合作基地。从基地类型来看,产学研结合基地有多种类型,如国家主导的基地、企业主导的校企合作基地、学科带头人主导的产学研合作基地等,其中学科带头人主导的产学研合作基地是品类最普遍、分布最广泛的基地。从地域分布来看,浙江大学地处经济发展充满活力的长三角地区,教师在服务产业发展方面一直很活跃,他们在产业界获得认可和激励,更大程度实现了人生价值。如何调动这个群体的积极性,使他们始终不脱离学科这个源,既保持持久的产业创新活力,又同时为学科发展贡献力量,是长期未能很好解决的问题。伴随着国家和地方经济的高速发展,企业技术创新的需求和难度越来越大,迫切需要与学科和团队的合作。在这样的背景下,近几年依托研究所或者二级学科,由学科带头人领衔、围绕行业或地方经济重大急需、发展从基础研究到产业化的全链条创新的学科基地不断涌现。我们希望通过此次调研探索这类学科基地的学科建设与产业创新互动的内在规律,同时向有关部门提出促进良性循环“互动”健康发展的一些建议。

我们一共调研了11个基地,这些基地的设置都有一些共同的背景。对于学科来讲,都面临着两方面的问题:一是学校的物理空间难以支撑学科的进一步发展,如大型科技基础设施建设等;二是工程技术人才缺乏限制了学科解决工程能力的提升,特别是工程学科。这两个方面对大学来说,往往是难以解决的,因此需要向校外拓展。对于地方政府或者龙头企业来讲,他们看重的是这些学科的研究成果或是解决国家“卡脖子”难题和重大民生问题的能力,渴望能有力促进地方产业群的转型和发展。

记者:学科建设与产业创新有什么样的关系?为什么说学科建设与产业创新互动是新形势下中国特色一流学科建设的一种新模式?

陈云敏:学科建设是国内特有的一个名词,涵盖的内容比较广,但主要包涵科学研究、队伍建设、人才培养、社会服务四个方面。学科建设的主要目的就是提升学科教育、人才培养的能力,以及科学研究的能力,而科学研究也是教师提升自身创新能力不可或缺的途径。教师追求高水平学术研究,除了要有家国情怀,激发教书育人与科学研究的内在动力非常重要,这主要有两个方面:一是国内外同行的学术交流,包括参与国际会议和国际合作、发表学术论文,获得国内外同行认可;二是将科学研究与国家和地方重大需求、企业的前瞻发展需求紧密结合,通过解决实际问题或其背后的关键科学问题,实现自我价值。在新形势下,前者依然重要,坚持开放互通,获得学科发展的外驱动力;而后者解决国家重大需求和“卡脖子”关键技术,是学科发展的内驱动力,更是学科和学者面临的新挑战。

在国外,大学科研工作一般以基础研究或应用基础研究为主,技术研发、应用测试再到产业化是由企业来完成。但是,我国由于历史的原因,大部分企业的创新平台水平不高,创新人才缺乏。特别是近期,与国内一些龙头企业相关工作人员交流时发现,研发人员对自己行业“卡脖子”难题的科学原理理解不够、技术关键认识不足,需要大学从基础研究——技术研发——应用测试——产业化全链条参与。

学科积极拓展校外基地,将科学研究、技术研发和人才培养的阵地迁移至国家重大急需的主战场,同时获得了更大的物理空间、更多的科技基础设施、更强的工程技术人才资源,进一步提升了面向国家和地方重大需求的基础研究和技术研发能力,为实现颠覆式技术创新创造了有利条件,并与校内基础研究为主的格局形成互补,促进学科内涵发展,形成了学科建设的内生驱动力。“卡脖子”技术难点也对学科知识体系提出了新的挑战,可能会形成学科新的成长点和发展方向,如人工智能、大数据、机器学习等新技术在新材料、高端制造、智能建造等方面的应用。

总体而言,产业创新对学科建设的重要性主要体现在:一是将学科发展与国家战略、地方需求、重大民生紧密结合起来,形成学科新的成长点;二是通过产业创新互动,实现一流学科做一流事的目标,真正实现学科学术有水平,行业有地位。

记者:面对百年未有之大变局,面对国内外环境深刻复杂的变化,面对我国经济社会发展的新需求,我国科学家应当承担起怎样的责任?如何才能更好承担使命?

张泽:在当今科技飞速发展的时代,面对正在发生深刻变化的国际局势,我国对科技的需求、对成为科技强国的需求日益迫切。我们科技工作者应该针对国家“卡脖子”难题,利用所学、所长、所积累的学术储备,解决民生问题、解决行业难题、解决国家重大急需。所谓“养兵千日,用兵一时”,科学家更应该勇挑重担、为国分忧。

在这百年未有之大变局中,一方面,大学要充分发挥学科门类齐全的综合优势,充分发挥学科带头人的作用,进一步推进学科与地方政府或龙头企业建立长期的合作关系,将学科建设与产业创新融合、互动;另一方面,要鼓励大学的专家学者参与全链条创新,因为我们并不是把专利转让给企业,企业就可以自动转化为现成生产力,其中还有很长的一段路要走。而这段路如果离开专利发明者的实施和指导,实际上是走不下去的。特别是关键重大技术问题,涉及实质性的“知其然,并知其所以然”,靠企业目前自身的技术力量和知识储备是难以完成的,即所谓的“掉链子”。学术带头人参与全链条开发研究,既可以使学科在重大工程问题挑战下得到锻炼和发展,又可以为解决关键“卡脖子”问题提供基础性的支撑,可谓“一举两得”。

在推动学科建设与产业创新互动的过程中,应进一步厘清校内学科、校外学科基地和产业化公司各方关系,维护各方权益;应维护致力于全链条创新的专家学者的利益,同时建立不可逾越的底线和切实有效的规章制度,构建“防火墙”,保证学科的健康发展。

 
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