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沣沅资本

张先恩

2017.12.16


传承与创新:科技支撑强国建设



      感谢论坛组委会的邀请和命题。我试图从科学研究和科研管理经历角度谈谈我的认识。


      科学技术对经济发展的影响,可以长周期地考察。500年以来,人类社会经历了三次科学革命、三次技术革命及其产业革命,世界经济也由此经历了农耕经济和工业经济并正在锻造信息经济。其间,随着科学中心的转移,世界强国也发生更替。


      中国有辉煌的科技历史。四大发明,是中国对世界文明的历史性贡献。还有中医,是数千年传承下来具有代表性的传统知识体系,不仅是对中国,也是对世界的贡献。然而,尽管中国古代科技发展辉煌,但为什么科学和工业革命没有在中国发生?这是著名的李约瑟难题。中国近几百年的落后,历史的原因,不过多讨论。今天谈传承,就是要再现科技辉煌,实现强国梦。


      研发投入:中国已经成为世界第二

      投入是保障。上世纪80年代,处于改革开放初期,百废待兴,科技投入捉襟见肘。90年代,人大通过立法,促研发投入(R&D)在上世纪末达到GDP的1%。本世纪以来,中国R&D持续保持两位数的高速增长,2013年超过日本达世界第二位,2016年R&D支出为1.54万亿,占GDP的比重约为2.1%。这当中,大约25%来自于公共财政资金,75%来自于企业的研发投入。所以也要感谢在座的金融界的支持。


      当然,中国的R&D/GDP目前还低于世界经合组织(OECD)的平均水平(2.38%)。一些国家和经济体的R&D/GDP高达4%,其中以色列为首。我问以色列人,一个自然资源匮乏的小片疆域,且周边都是敌对国家,为什么能长期自强而立。他们答曰,强有力的科技和军事实力,是重要原因。


      中国虽然科技投入快速增长,但还有提升空间。有三点理由:1)大规模科技投入,在中国是近十多年的事,而发达国家已经经历了数十年、数百年,因此,我们的积累还是不够的;2)中国全时当量研发人数高达400万,远超其他国家,人均R&D低于许多国家,因此还要提升科技投入人均强度;3)如前所述,中国的R&D/GDP要达到OECD的平均水平,还有很大的提升空间。


      科技投入的效果如何?这是许多人关心的问题。下面我从三个方面谈谈科技投入的产出,包括专利、国际论文和高技术产业。


      PCT专利:预计中国两年内成为第一申请大国

      中国的专利体系在文革中遭摧毁,上世纪80年代后期恢复重建。到2013年,一跃成为头号申请大国。有人说,你国内专利含金量不一样,那我们看看PCT专利。2012年,中国PCT专利申请上升到第四位,几乎追上德国,而我们的增长率是13.4%,德国为0增长。据此我预计,2013年中国将超过德国成为第三位,此预言后来被印证。根据世界知识产权组织(WIPO)的最新报告,2016年,中国申请的PCT专利数已经接近日本,增长率为44.7%,而日本和美国同期的增长分别为2.7%和0.9%(图1)。据此,可以再度预言,2018年和2019年,中国的PCT专利申请量将依次超过日本和美国,成为PCT专利申请第一大国。


      中国的企业,过去绝大部分没有专利,现在发生专利井喷。近些年,PCT专利申请的全球前8大企业中,中兴和华为交替排名第一。2016年,以显示屏技术为主页的京东方集团(BOE)也跨入前8强排名第6位,而且增长率高达36%,照此速度发展,可能很快就会与中兴和华为并列前3位。

在5大类专利技术中,依次为数据技术、计算机信息技术、制造技术、医疗技术和测量技术。与其他发达经济体相比,中国的医疗技术专利比重比较小,所以我们医院高端设备绝大部分都是进口产品,这值得我们思考。





      中国制造,正在迈向质量和高端

      中国制造曾经是廉价产品的代名词,这个帽子还没有完全摘掉,但已经悄然地向质量制造、高端制造发展。自从2000年以来,中国的高技术产品出口额就超过了进口额。2015年,中国高技术产业主营业务收入规模继续扩大,突破了13万亿元,占制造业比重达到14.1%。中国的高铁是制造业中高技术集成的经典,外国人到中国来访问和旅游,都愿意体验一下高铁,其心情就像我们过去在欧洲和日本乘坐高铁。超级计算机是一个国家科研实力的体现,能进行人脑难以完成的复杂计算,对国家安全,经济和社会发展具有举足轻重的意义,上世纪80年代被美国列为国家战略。中国从零开始,经过30年发展,计算机的浮点运算速度连年位居榜首,了不起的进步!这方面的例子很多,在座各位都是企业家和投资人,比我更了解。这里就不赘述了。


      知识产出:中国的高影响力科学论文数量居前列

      知识产出的主要形式是科学论文。这里我们暂不讨论国内发表的科学论文,先只讨论国际科学论文。上世纪90年代,中国的国际科学论文产出很少,排名靠后。本世纪以来快速增长,大约在2009年,中国成为第二大科学论文产出国,并持续两位数上升。如果我们把GDP和国际论文的数量放在一起比,两条曲线合成一条曲线,这是一个很有趣的证据,说明中国的科技和经济同步发展。


      中国发表的科学论文数量巨大,质量如何?有一个评价办法,就是看所发表的论文有多少人引用。下图显示中国各主要学科领域的中国论文被引用总数,有两个曲线,分别表示2003年前10年和2015年前10年的论文总引用数。在2003年以前,中国各学科领域的论文总引用数排位很后。而现在,形势发生很大变化,中国发表的论文被引用总数已经排名世界第二,多个学科领域排位进入世界第2、3(图2)。此外,高影响力论文(引用率前1%的论文和热点论文)也排名第2。


      还有一个评价指标,叫“自然指数”,是指在自然科学主要学科领域顶尖杂志上发表论文的数量,中国也排名世界第2。其中,中科院在化学、物质科学和地球与环境科学方面均排名世界第1,生命科学排名第5。化学领域中,北大、南大、中科大和清华都进入前十名,这是我们在科学上的现状。说明中国大量的研究已经处在世界一流水平,当然,要实现卓越和引领,还需持续努力。


       科技热词:颠覆性技术备受关注

       通过百度搜索科技热词,大数据、合成生物学、量子、移动通讯和人工智能名列前5位,它们都正在成为颠覆性技术。什么是颠覆性技术?网络媒体说,它是一种颠覆了某一行业主流产品和市场格局的技术。有很多我们熟知的例子。30多年前我到加拿大,第一次见到微波炉,顷刻颠覆了我的厨房观念。数码相机取代了胶片相机,也是活生生的例子。


       在5大科技热词中,大数据高居榜首。数据是一种不同于其他物质的特殊财富。比如,PPT遥控器,我有了这个遥控器,你就没有了。而数据,你拥有,我也能拥有,像乔将军刚才讲的,它是一种共享形式的财富,而且它与移动通讯、互联网、计算机、人工智能技术广泛结合,使其内涵极其丰富、数据量增长无限。谁在大数据科学、大数据技术和大数据发掘方面成功,谁就执未来之牛耳。


      合成生物学也正在引起对生命属性的讨论。本世纪以来,通过人工合成基因组,科学家先后获得能够行使其原有生命功能的病毒、细菌和酵母。科学家正在试图合成更高等级的生物基因组,这在原理上已经不是问题。“建物致知”,通过建造生物来了解生命,将是生命科学性的方向。同时,也将推动生物技术实现跨越,今后,我们所赖以生存的各种物资,如生物能源、生物材料、药品、食品等都可能通过合成生物学规模化地生产出来。美国MIT搞了一个合成生物学的大学生大赛,叫iGEM,中国许多大学去参赛,获得很好的成绩,在100多枚金牌中,中国学生拿了1/3,这个记录保持了几年。说明我们后生可畏,后继有人。


      中国科学家率先将及其高深的量子力学理论应用于保密通讯,不仅实现了百公里级别的光纤载体通量子秘钥传输,还发射了量子科学卫星(墨子卫星),实现了千公里级别的卫星与地面的信息保密传输。2017年底,就在本周,量子卫星首席科学家、中国科技大学潘建伟教授被国际顶尖科学杂志之一《自然》评为年度十大科技人物之一,表明中国已经成为量子通讯的领导者。当然,量子通讯还要解决带宽问题和中继放大问题,但在保密通讯方面,已经证明其功能。


      如同当年的计算机,无线移动通讯正在改变我们的工作方式和生活方式,对此我们感受颇深。中国在5G标准制定方面已经拥有相当的发言权。还有智能制造,大家讨论很多,这里就不展开了。


      纳米科学经过20年发展,已经走下象牙塔,形成许多实用技术,例如纳米制版印刷。刚才说了中国古代的四大发明,其中包括活字印刷。千年后,北京大学的王选教授发明了激光照排,使制版告别了污染的“铅与火”时代。如今,中科院化学所专家,用打印纳米制板的技术,解决了化学显影的污染问题。若产业化,将是中国在印刷技术方面对世界新的贡献。


      能源技术也备受关注。中国的一次性消费能源一直是以煤为主,是雾霾的主要成因,而且热效率也不够高。按照国家能源规划,到本世纪中叶,将形成能源多元化局面,其中一个就是核能。中国的核能发展空间很大,但目前的核能技术都是核裂变原理,核废料的处置和核资源的有限性等都将是问题。另外一个途径是核聚变。来自太阳的光和热即源自核聚变。人类已经依据核聚变原理生产出最厉害的武器-氢弹。现在要将这个原理用于能源发展,称为聚变能。原理上,聚变能有三个优势,一是原料无限,来自海水(氘);二是没有核污染,产生的中子内部循环;三是固有的安全,聚变反应条件是成千万乃至上亿度的高温,一旦系统破坏,温度会下降,聚变难以维持。目前,世界上主要国家正在一起努力,建造一个全超导托科马克的核聚变装置(ITER),希望在本世纪中叶阐明其作为能源的可能性,一旦成功,核聚变可能成为人类的终极能源。中国科学家团队率先在合肥等离子体所建造了全超导托科马克装置,并领先于世界产生出等离子体,为中国在ITER计划中做出了示范性研究。


      特殊的国情和世情,决定了中国科技要全面夯实发展

      虽然中国进步显著,世界瞩目,但由于人口众多,人均资源水平低,近几百年发展滞后,因而有特殊的国情和国际环境。


      差距表现在几个方面。半世纪以前,全球生态环境大部分是绿色的、可持续的,经过短短几十年,许多区域已经难以持续了,中国属于主要的生态负债地区之一。人均医疗开支,美国是8000美元,我们不到世界平均水平。联合国人类发展报告(HDR)显示,按照几大指数(健康与寿命,受教育程度和富裕程度即人均GDP),中国还属于中等发展水平,排在世界第80-90位。另根据全球竞争力报告(GCR),全球各经济体的发展水平可以分成三个发展阶段:因子驱动,效率驱动和创新驱动。中国处在从效率驱动到创新驱动的转型期。与美国相比,我们在宏观经济环境比美国好,我们的市场规模跟美国差不多,很了不起,但最大的差距还是创新、技术这两个方面。


      所以,在高速经济发展阶段之后,要强调可持续。这条曲线是环境经济曲线,俄国人Kuznets的研究结果,曾获得诺奖。它显示,传统工业化过程中,随经济的发展,环境会恶化,大概到了人均5000到9000美元的时候,环境逐步改善。我们现在处在这个阶段。这第二条曲线是我画的,意思是,希望不要等到环境污染得不可收拾再去治理,要走新型工业化、可持续发展道路。


      综上,中国要解决的问题众多,需要科技的全面支撑,科技自身必须全面夯实基础。  


      传承与创新,建设科技强国

      中国辉煌的科技史,凝聚了中国人的智慧、勤奋和探索精神,需要传承;中国近30年科技与经济的告诉发展,已经开始对世界产生重要影响,奠定了进一步发展的基础。


      中国科技高速发展,引起多方关注。2007年,英国DEMOS组织发布了关于中国、印度和韩国及亚洲的科技发展调研报告,并在伦敦主办了一个高层科技论坛。我赴会并介绍了中国的科技发展状况。会场上,一位先生提问,你们中国古代科技文明程度很高,为什么科技革命没有出现在中国?我说,据我所知,这是李约瑟难题,中文解释起来很复杂,用英文解释就更难了,建议下去后看看相关资料。没想到他说,我就是现任李约瑟研究所的所长,这引得会场大笑(学者们常常这样善意地明知故问)。然后他提出第二个问题:你们现在发展很快,在下一轮科技革命中你们有没有机会?我说你这个问题提得很好,我们可以做合作研究探讨一下。于是,我将他介绍给中国科技发展战略研究院。我自己写了一篇小文章,叫《新李约瑟命题》,发表在2009年的《瞭望》杂志上。应该看到,中国的科技水平提升了,但积累还是不太够,现代科学理论体系主要是西方学者建立的。而今中国的科技水平提升了,但还需要大量积累,同时也需要跨越式发展。最近中科院发了四颗科学卫星:暗物资探测卫星(悟空卫星)、微重力卫星、量子科学和硬X射线望远镜,其中量子卫星前面已经提到。这些科学卫星都具有特色,能产生领先科学成果(例如前面提到的量子卫星),是弯道超车的实例。科学精神与科学知识的积累、传承,加上大量的原始性研究和“弯道超车”,中国在2020年进入创新性国家、2035年成为创新性强国,可以预期。


      为此,近几年,国家密集出台各种鼓励创新的新政策,如《大众创新、万众创业指导意见”(2015)、《国家十三五科学技术创新发展规划(2016-2020)》、《国家创新驱动发展战略纲要》(2016)等,中共十九大更是提出“创新是引领发展的第一动力”,赋予中国科技创新重任。


      大约在2011年,我依据联合国的人类发展报告数据,做了一个模型推演。从各国过去30年的发展轨迹,衍生出未来中国与发达国家发展水平的交汇点,再加上时间轴,结果显示,中国将在本世界中叶之前进入非常高的人类发展水平行列,这说明中国的建国百年发展目标有依据、可信。