加強企業(yè)基礎研究能力,彌補國家創(chuàng)新體系短板
中國網(wǎng)/中國發(fā)展門戶網(wǎng)訊 2023?年?2?月?21?日,習近平總書記在主持二十屆中央政治局第三次集體學習時強調,加強基礎研究,是實現(xiàn)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。基礎研究不僅是原始創(chuàng)新的重要來源,也是實現(xiàn)關鍵核心技術突破的源頭。基礎研究為產業(yè)發(fā)展起到引領作用,必須切實改善我國基礎研究能力薄弱的現(xiàn)狀,解決原創(chuàng)性成果欠缺的問題?。
基礎研究或是科學研究,究其來源,可以分為兩大類:一類是好奇心驅動提出的科學問題,另一類是基于實際需求提出的科學問題。前者是科學家以認識新事物、揭示新規(guī)律為出發(fā)點的基礎研究;后者則通常緊密聯(lián)系產業(yè)趨勢和市場需求,是企業(yè)產品和工藝創(chuàng)新的支撐。西方國家很便早就意識到企業(yè)在第二類基礎研究中的關鍵作用。但是,在我國,科研院所和大學是基礎研究的主力軍,基礎研究的成果通常以論文的形式呈現(xiàn),具有公共產品的屬性。由于科研任務的分工模式,我國企業(yè)對產業(yè)安全和突破性創(chuàng)新的貢獻十分有限。對比日本和韓國的發(fā)展經驗,盡管科研院所和大學可以在好奇心驅動的創(chuàng)造與發(fā)展中發(fā)揮重要作用,但需求驅動的科學問題最終仍需要依靠企業(yè)。
目前,我國科研院所和大學的科技創(chuàng)新能力持續(xù)提升,研究成果數(shù)量位居全球前列,我國的國際創(chuàng)新排名和大學世界排名都在穩(wěn)步提升;同時,在一系列研發(fā)補貼政策支持下,企業(yè)的創(chuàng)新能力也在提高。但是,我國仍然在諸多關鍵核心技術領域被西方國家“卡脖子”,其中是芯片領域尤其依賴國外。產業(yè)競爭力薄弱的背后,更深層的原因是需求驅動的基礎研究能力不足,大企業(yè)在基礎研究中的主體作用仍然欠缺,這也是國家創(chuàng)新體系短板的體現(xiàn)。由此,提高產業(yè)競爭力,完善國家創(chuàng)新體系,關鍵還是在于攻堅需求驅動的基礎研究,而推動大企業(yè)關注與投入基礎研究是破局的關鍵。
為解決以上困境和難題,本文在回顧基礎研究分類的基礎上,總結了大企業(yè)在組織形式、市場需求鏈接和產業(yè)競爭力提升方面的不可替代的作用,發(fā)現(xiàn)大企業(yè)是提升需求驅動的基礎研究能力的關鍵主體。通過分析美國的經驗做法,結合我國在需求驅動的基礎研究方面的現(xiàn)狀,本文建議從人才激勵、體系建設和機制完善等方面布局,切實改善我國科學與產業(yè)間的鴻溝、大企業(yè)投入基礎研究的積極性低和“拿來主義”慣性思維的現(xiàn)狀。
線性模型與需求驅動的基礎研究
1945?年?7?月,萬尼瓦爾?·?布什(Vannevar Bush)在報告《科學——沒有止境的前沿》中,首次提出了“科學研究應遵循的線性模型”;該模型將基礎研究看作是一個知識儲備池,是技術進步的源泉。在這種定義下,基礎研究的作用是產生知識,不需要考慮和具體技術的關系。基于科學的線性觀,衍生出以論文發(fā)表成果和期刊影響因子為主導的評價體系。科研院所和大學發(fā)表頂級學術期刊作為科學成功的標志,純科學的投入與論文產出呈現(xiàn)指數(shù)型上漲的趨勢。
但是,在線性思維下,科學能力的上升與產業(yè)競爭力和國家經濟發(fā)展沒有表現(xiàn)出高度的正相關關系。因此,理解不同類型的基礎研究的作用和不同創(chuàng)新主體的科學能力配置是有效提升國家創(chuàng)新能力的關鍵。
美國普林斯頓大學的唐納德?·?斯托克斯(Donald E. Stokes)通過?4?個象限定義了不同的研究類型,其中基礎研究包括純基礎研究(波爾象限)與由應用驅動的基礎研究(巴斯德象限)(圖?1)。在實施層面,波爾象限和線性模型下的基礎研究基本一致,代表由科學家好奇心驅動的基礎研究,具有研發(fā)周期長、探索科學真相的特點。但是,在巴斯德象限中,基礎研究具有通過尖端的基礎科學研究來解決迫切、強烈且巨大的產業(yè)需求的特征。在實踐時,需求驅動的基礎研究致力于探索面向應用問題的科學底層原理,通過解決現(xiàn)實問題“倒逼”基礎研究。其中,巴斯德象限屬于應用驅動的基礎研究,而愛迪生象限則屬于純需求驅動的應用研究。
隨著科研投入水平持續(xù)增加,我國的科研基礎設施和實驗條件有了極大改進,部分領域的科研產出和科研水平進入國際前列,在國際上的影響力大幅提升。《2022?年中國科技論文統(tǒng)計報告》顯示,2021?年我國高水平國際期刊論文超過?8?萬篇,占世界份額為?35.25%,發(fā)文數(shù)量排名保持在世界首位;美國的高水平國際期刊論文超過數(shù)量為?4.1?萬余篇,占世界份額為?18.02%,位居第?2?位(表?1)。但是,在需求驅動的基礎研究方面,西方國家則有更多的成功經驗。例如,自?1927?年,美國杜邦公司每年撥款?50?萬美元用于基礎研發(fā);為了避免“離市場太遠就毫無價值”,其實驗室工業(yè)和基礎研究結合在一起,致力于研發(fā)產業(yè)化技術——尼龍絲襪的創(chuàng)新就是得益于需求驅動的基礎研究。
大企業(yè)是需求驅動的基礎研究的主體
需求驅動的基礎研究加強了科學與產業(yè)的協(xié)同性:從具體需求切入,知識的選擇效率會更高,創(chuàng)新目標更明確,可以提高科學知識的產業(yè)轉化效率。但是,創(chuàng)新的不確定性仍然是普遍存在的。為了降低這種不確定性,一個有效的做法是發(fā)揮大企業(yè)在需求驅動的基礎研究中的主體作用。
需求驅動的基礎研究需要有組織的科研
需求驅動的基礎研究是以具體問題為中心的綜合性研究過程,通常從具體的產業(yè)需求出發(fā),是跨越多個基礎學科的整合性研究。有組織的科研旨在強調從需求端建設科技強國,夯實我國產業(yè)發(fā)展的核心競爭力。跨學科的需求驅動基礎研究,除了需要具備專業(yè)科學知識基礎外,還需要有組織、有規(guī)模地開展研究開發(fā)活動。
大企業(yè)通常具有大規(guī)模的資本投資和生產活動,積累了一定的研發(fā)和創(chuàng)新能力,更適合集成式的知識創(chuàng)新活動。例如,荷蘭阿斯麥公司(ASML)研發(fā)的極紫外光刻機(EUV),涉及光學、機械加工、電子電路、化學等多個領域的科學知識,需要眾多頂尖技術的集成突破。而且,大企業(yè)擁有大量的員工和客戶,跨越多個國家和地區(qū),通常具有強大的市場競爭力,占據(jù)生態(tài)系統(tǒng)核心地位。面向非常龐大的研究開發(fā)活動,很難通過科學家在實驗室的獨立研究實現(xiàn),而是需要在科學和工程之間形成互動機制,甚至構建面向產業(yè)核心技術突破的創(chuàng)新生態(tài)系統(tǒng)。因此,面向產業(yè)需求的基礎研究問題,了解市場需求,具有組織規(guī)模的核心企業(yè)才是更加合適的創(chuàng)新主體。
布局需求驅動的基礎研究可以提高大企業(yè)科學能力
已有研究表明,企業(yè)從基礎研究中獲得的收益可以顯著地超過企業(yè)投入成本。因為,大企業(yè)投入基礎研究可以顯著提高企業(yè)的知識吸收能力。Cohen?和?Levinthal的吸收能力理論表明,企業(yè)需要通過提高內部研發(fā)水平來構建吸收能力,從而將外部知識整合到新產品/工藝開發(fā)中。他們強調,基礎研究投入水平對企業(yè)學習能力具有直接作用,是企業(yè)消化和利用外部新知識的能力的基礎。一些研究還表明,基礎研究投入水平高的企業(yè)更愿意也更有能力從外部知識溢出中受益。如果企業(yè)缺乏基礎研究能力基礎,則難以吸收、轉換來自大學和科研院所的基礎研究成果。目前,部分大企業(yè)已經積累了一定的創(chuàng)新基礎,也了解產業(yè)需求。若能加大力度布局基礎研究,則可以進一步從大學和科研院所產生的基礎科學知識中獲益,最終從產業(yè)化的成果中實現(xiàn)經濟收益。
需求驅動的基礎研究是大企業(yè)提高產業(yè)競爭力的關鍵
企業(yè)可以針對符合產業(yè)發(fā)展方向和未來市場需求設計基礎研究項目,這種經過精心篩選和前景預測的產業(yè)驅動型項目,其產出成果可以直接貢獻于產業(yè)競爭力和經濟績效。Jung?和?Liu的研究通過分析經濟合作與發(fā)展組織(OECD)和世界銀行的相關數(shù)據(jù),發(fā)現(xiàn)那些與商業(yè)化較為接近的基礎研究成果能夠直接促進經濟增長。韓國學者?Hong則通過研究信息與通信技術(ICT)研發(fā)投資總額和?ICT?增值之間的雙向因果關系,發(fā)現(xiàn)公共?ICT?研發(fā)投入與私營部門?ICT?開發(fā)投入之間存在雙向因果關系,后者對這種關系的影響更大。因此,只有那些能夠商業(yè)化的研究成果才能夠直接促進經濟增長。即便公共研發(fā)主體能有效替代企業(yè)內部基礎研究,但是,論文成果既不能輕易地轉移到產業(yè)中去,也難以內化為單個企業(yè)的科技能力。因此,要解決產業(yè)創(chuàng)新問題的關鍵還是要發(fā)揮企業(yè)的主體作用,通過提高企業(yè)對需求驅動的基礎研究的投入,夯實企業(yè)自身研發(fā)能力,最終貢獻于經濟效益。
美國經驗
從國外經驗來看,大企業(yè)是更早注重基礎研究作用的主體,國際上大量的大企業(yè)布局基礎研究的案例諸多源自于美國。美國在科學領域也取得了杰出的成果,基礎研究能力是確保美國在諸多行業(yè)領先地位的關鍵。雖然,目前政府已經成為基礎研究最主要的資助者,大企業(yè)的創(chuàng)新能力建設逐步從科學能力向技術能力轉變。但是,目前國際上大企業(yè)仍然保持較大比重的研究開發(fā)投入,致力于解決需求驅動的基礎研究問題。
大企業(yè)重視基礎研究作用
在美國,企業(yè)比政府更早重視到基礎研究的作用。1900?年,美國通用電氣公司建立了美國第一個企業(yè)實驗室。至?1913?年,美國?50?家大公司每年均撥出大量預算以支持各自公司的工程師和科學家進行基礎研發(fā)。這使得企業(yè)研究實驗室成為美國的創(chuàng)新主體;企業(yè)在關鍵技術領域積累了重要基礎研究成果,奠定了美國在部分產業(yè)的霸權地位,以半導體產業(yè)、集成電路產業(yè)為代表。1925?年成立的貝爾實驗室,在近?100?年的歷程中一直致力于企業(yè)產品相關的需求驅動的基礎研究開發(fā)工作,已經取得輝煌成就;其中,最具影響力的是諾貝爾獎和圖靈獎——該實驗室有?15?人獲?9?項諾貝爾獎(8?項物理學獎,1?項化學獎),7?人獲圖靈獎。
1919—1980?年,美國大企業(yè)創(chuàng)建了一個進行基礎研究的黃金時期。當時,美國大企業(yè)成立超?1?100?個企業(yè)內部實驗室;大量科學家在大企業(yè)工作,將基礎研究與企業(yè)生產結合的日益緊密。基礎研究推動大企業(yè)解決實際問題,也是企業(yè)保持核心競爭力的關鍵。因此,在很長時間,大企業(yè)在美國是基礎研究的一個重要的而且是核心的主體,并不是一個邊緣者。
線性模型鼓勵政府支持基礎研究
在不同發(fā)展階段,國家基礎研究范式和戰(zhàn)略也會相應變化。布什提出“線性模型”后,美國聯(lián)邦政府在基礎研究體系中作用逐漸凸顯,發(fā)揮了政府投資基礎研究的引領和催化作用。同時,美國各個聯(lián)邦機構為特定的科學領域提供資金,系統(tǒng)開展有方向性和目標導向的基礎研究。美國聯(lián)邦政府機構強調前沿關鍵技術的知識拓展,探索理論知識向應用成果轉化的可能性,側重以國家戰(zhàn)略需求和問題為導向的基礎研究,以更廣泛地服務社會發(fā)展。美國聯(lián)邦政府的重視加速了基礎研究向產業(yè)實際應用的轉化,也吸引了各創(chuàng)新主體聯(lián)合推進創(chuàng)新鏈的整體性研究。這種以國家戰(zhàn)略目標為導向的資助更多傾向于科學共同體,即科研院所和大學;而大企業(yè)可以從其他創(chuàng)新主體中獲得具有公共屬性的成果,從科學發(fā)展中全面獲益。此后,受日本競爭的挑戰(zhàn),以及強調核心能力的戰(zhàn)略思維和硅谷模式的影響,美國企業(yè)研究院的數(shù)量也逐漸呈現(xiàn)下降的趨勢。
大企業(yè)的基礎研究投入面向產業(yè)需求
政府資助的基礎研究仍然以好奇心驅動的為主;因此,大企業(yè)仍然需要保持一定水平基礎研究投入,致力于需求驅動的基礎研究。2022?年?12?月?13?日,歐盟委員會發(fā)布《2022?年歐盟工業(yè)研發(fā)投資記分牌》。數(shù)據(jù)顯示,全球企業(yè)研發(fā)投入額排名前?30?名企業(yè)中,美國企業(yè)有?16?家,總投資額?1?904.99?億歐元,并且前?3?名全部是美國信息和通信技術服務行業(yè)的科技巨頭企業(yè);其次是德國(4?家)、中國(3?家),而日本和瑞士各有?2?家(表?2)。
據(jù)?2022?年自然指數(shù)(Nature Index)報告對發(fā)表在自然科學領域的論文質量分析發(fā)現(xiàn),在高水平論文占比排名前?20?名企業(yè)中,有?10?家企業(yè)來自美國,包括默克美國、輝瑞、百時美施貴寶等?7?家生物制藥領域公司和?IBM、Alphabet、賽默飛世爾等?3?家信息和通信技術領域公司(表?3)。以上數(shù)據(jù)與美國在諾貝爾獎成果中所呈現(xiàn)的生命醫(yī)藥科學領域的優(yōu)勢相一致。雖然,美國的科研院所和大學在基礎研究中有豐富的積累和科學成果,但是,國家的公共研發(fā)不能替代企業(yè)在基礎研究中的地位。對于解決需求驅動的科學問題,企業(yè)資源配置的效率更高。原因在于,企業(yè)對產業(yè)需求的把握更準確,比公共研發(fā)能夠更有效地將需求與科學直接關聯(lián)起來。相較于企業(yè),科研院所和大學與市場之間仍存在距離。
我國需求驅動的基礎研究的現(xiàn)狀
自強調科教興國以來,我國不斷加大對基礎研究的投入,用財政資金資助基礎研究,主要資助對象是公共科研主體。但公共研發(fā)主體與市場距離較遠,科技成果轉移轉化的速度仍較慢。此外,政府主導的基礎研究財力通常有限,而我國大企業(yè)在需求驅動的基礎研究方面仍然沒有發(fā)揮主體作用。
科學影響力與產業(yè)競爭力間存在鴻溝
為了提高我國產業(yè)競爭力,我國政府非常注重自主創(chuàng)新,強調通過國家科技計劃來推動科技進步。基礎研究為科技創(chuàng)新提供理論支撐,屬于公共品或公共服務,通常由科研院所和大學等公共研發(fā)主體提供。在公共財政的支持下,我國科學成果取得顯著成績,科學影響力穩(wěn)步提高。但是,這些高水平的論文能夠轉化為科技成果的卻較少,尤其在核心關鍵技術領域的貢獻有限,一個主要原因在于科學與產業(yè)界的人才流動率較低。以從事科研工作的博士生為代表,數(shù)據(jù)顯示,我國博士應屆畢業(yè)生去工商業(yè)界工作的比例較低。2015—2020?年,我國應屆博士畢業(yè)生在工商業(yè)界就業(yè)的比例平均為?10%?左右。但是,在英國,2006?屆博士畢業(yè)生在工商業(yè)界就業(yè)的比例已經達到?33.5%,法國約為?24.1%;2016?年發(fā)布的《從研究生院到職場之路》報告顯示,美國應屆博士畢業(yè)生在工商業(yè)界就業(yè)的比例超過?50%。由于科研人才缺少向產業(yè)界的流動,我國基礎研究的投入更多貢獻于科學影響力穩(wěn)步提升,但是沒有形成產業(yè)競爭力。
大企業(yè)投入基礎研究的積極性不高
目前,我國通過稅收減免和研發(fā)補貼等政策的支持,企業(yè)研究開發(fā)總量持續(xù)上升,但是投入基礎研究的比重卻呈現(xiàn)下降趨勢。《2021?年全國科技經費投入統(tǒng)計公報》顯示,1995—2019?年,我國企業(yè)來源研發(fā)經費從?300?億元增長到近?1.7?萬億元,增長約?55?倍;但是,1997—2019?年,企業(yè)研發(fā)經費中基礎研究投入比例自?1.1%?降至?0.3%。2020?年我國規(guī)模以上工業(yè)企業(yè)中,開展研發(fā)活動的企業(yè)有?14.7?萬個,占比36.7%,還有?60%?以上的企業(yè)沒有開展研發(fā)活動。在需求驅動的基礎研究方面,大企業(yè)仍然沒有成為生力軍。《2021?年全國科技經費投入統(tǒng)計公報》顯示,2021?年,我國?60%?以上的學科類國家重點實驗室和?30%?的國家工程研究中心均由大學牽頭建設。雖然科研院所與大學一直致力于解決科技成果轉移轉化的問題,但是由于缺少大企業(yè)從需求端發(fā)揮主體作用,科技與經濟的“兩張皮”問題一直未得到有效解決。
大企業(yè)自主創(chuàng)新能力仍然薄弱
盡管國家通過自主創(chuàng)新政策促進了企業(yè)技術創(chuàng)新,但是,真正進行自主研發(fā)的企業(yè)仍然鳳毛麟角。長期以來,我國企業(yè)通過“引進—吸收—再創(chuàng)新”的模式獲得一定的后發(fā)優(yōu)勢,盡管模仿或兼并的方式對提高企業(yè)創(chuàng)新能力有一定的作用,但我國產業(yè)核心技術供給不足的局面并沒有改變。長期來看,當前,我國很多大企業(yè)已經具備了雄厚的資金實力,但是大部分企業(yè)的“拿來主義”依賴思維仍然嚴重。這種追求“短平快”的經營思路不能從根本上提高企業(yè)的自主創(chuàng)新能力。要解決我國面臨的“卡脖子”技術問題,關鍵在于扎根底層的理論知識。此外,雖然政府的研發(fā)補貼和稅收優(yōu)惠政策一直持續(xù)加大力度,但是由于激勵方式相對單一,難以達到鼓勵大企業(yè)長期投入基礎研究的目的。因此,應當多元驅動企業(yè)提高需求驅動的基礎研究的投入,提高企業(yè)自主創(chuàng)新的積極性。
高等院校研發(fā)經費來源單一
2008—2018?年,我國高等院校的經費來自政府的比例由?58%?增加至?67%,來源于企業(yè)的比例由?35%?下降至?27%。反觀美國,其大學研發(fā)經費來自多渠道支持,州和地方政府、企業(yè)及非營利組織均提供約6%的研發(fā)經費。此外,美國高等院校和科研院所利用企業(yè)科研經費設立針對產業(yè)需求的研究中心。在生物科技、制藥、土木工程等具體研究領域,美國企業(yè)對高等院校的研究經費的支持產生較為深遠的影響。此外,國外大學與企業(yè)的聯(lián)系更加緊密,企業(yè)研究員會參加課題研究和學術研討會,同時鼓勵在校學生進入企業(yè)實習,學習工程相關知識。只有當企業(yè)以科學知識為支撐,結合行業(yè)需求的具體問題,構建面向市場的科研創(chuàng)新機制,將科研人員與生產實際相結合,才能實現(xiàn)產學研的有效結合,才能實現(xiàn)真正意義上的自主創(chuàng)新。
結論與建議
雖然從美國的發(fā)展看,企業(yè)從事基礎研究的比重在下降,科學與技術的邊界在模糊化,但需求驅動的基礎研究對產業(yè)安全和突破性創(chuàng)新的作用意義重大。對照美國的發(fā)展道路,大企業(yè)不僅是技術創(chuàng)新和產業(yè)競爭的主體,也是科學研究的關鍵主體,尤其是重視市場機制的需求驅動的基礎研究。當前,我國需求驅動的基礎研究投入過低,大企業(yè)科學創(chuàng)新能力低,是我國國家創(chuàng)新體系中的短板。為了彌補這一短板,建議從人才激勵、體系建設和機制完善等方面進行布局。
提高大企業(yè)對科學人才的吸引力。鼓勵企業(yè)參與大學生課程教育,尤其是工科等實用性較強等學科的課程設置,適度增加學生參加企業(yè)實踐課程權重。減少學歷學位導向的教育模式,提高面向產業(yè)需求的學科培養(yǎng)與設置。同時,應當提高大企業(yè)科研人才待遇,鼓勵科研人才向產業(yè)端流動。因此,各地區(qū)政府布局人才引進政策時,應對大企業(yè)引進的科研人才給予相應支持,加大人才吸引力度。
重新思考大企業(yè)的競爭壟斷作用。企業(yè)的壟斷地位是獲得超額利潤的保障,當企業(yè)達到足夠的盈利水平,才能投入充足經費致力于需求驅動的基礎研究。美國歷史經驗表明,為了控制美國電話電報公司(AT&T)的壟斷力量,美國聯(lián)邦法院將?AT&T?“肢解”成?8?個公司,以達到降低電話業(yè)務價格、實現(xiàn)消費者福利最大化的目標。但是,AT&T?的解體對美國的信息技術產業(yè)發(fā)展造成破壞性影響。一定程度上,企業(yè)的壟斷地位可以有效對沖研究開發(fā)的不確定性風險。因此,應當進一步完善反壟斷機制,在保障公眾福利基礎上,鼓勵良性競爭和自然壟斷,從而支撐企業(yè)長期投入基礎研究的積極性,并進行多元技術的探索嘗試。
鼓勵企業(yè)建立支持科學研究的開發(fā)機構,尤其是高質量的研究開發(fā)實驗室和基金會。應當建立健全多元化的科技資源投入機制,鼓勵企業(yè)大規(guī)模加大對需求驅動的基礎研究的投入力度。鼓勵企業(yè)以市場需求和企業(yè)發(fā)展為導向,重點面向問題導向的基礎研究問題,從而打通市場需求與科學研究的壁壘。此外,在發(fā)達國家,諸多成功企業(yè)家建立科學基金會,投資于與產業(yè)需求的相關的科學研究。例如,比爾及梅琳達?·?蓋茨基金會致力于加速研發(fā)創(chuàng)新的產品、工具和解決方案,并將創(chuàng)新成果進行普及推廣。因此,我國可以借鑒國外的相關激勵機制,提高大企業(yè)參與基礎研究的積極性。
鼓勵以企業(yè)為主體的產學研合作。我國應該鼓勵以資源、設施、數(shù)據(jù)開放共享為手段,引導公共科研部門與產業(yè)端創(chuàng)新協(xié)同。可以設置公共科研部門的科研人員入駐企業(yè)實驗室的合作機制,面向具體產業(yè)需求,落地項目的產業(yè)化目標,完善國家科學基金向大企業(yè)的流動機制,促進產學研用緊密結合。通過鼓勵科研人員跨界在企業(yè)中擔任技術或科研工作,支持大企業(yè)爭取到更多由國家資助的科研經費。
(作者:柳卸林,中國科學院大學經濟與管理學院、上海科技大學創(chuàng)業(yè)與管理學院;常馨之,中國科學院大學經濟與管理學院;楊培培,德國弗勞恩霍夫系統(tǒng)與創(chuàng)新研究所;編審:楊柳春,《中國科學院院刊》供稿)