科学技术是第一生产力 - 读《科学：无尽的前沿》

date
Nov 9, 2023
slug
reading-notes-science-endless-frontier
status
Published
tags
读书
summary
引领美国科技发展几十年的报告
type
Post
严格来说这不是一本书，而是一份报告，这篇报告是范内瓦·布什及其团队向时任美国总统罗斯福提出的，这份报告的提出引领了美国科技几十的发展，推动了一代代科研工作者的成长。所提建议影响之大，让人不得不对这份报告肃然起敬。
 

第一部分：科学之议

该报告的作者范内瓦·布什，曾于二战期间担任白宫科学研究与发展办公室的负责人。世人广泛认为，他在任时所推动的各项科研举措，乃是盟军最终取胜的关键。在政府合同资助以及既定目标指导下的科学家们，通过大规模的协同努力，取得了一系列惊世成果。其中既包括可输注血浆、青霉素等可大规模使用的抗生素、防止虫媒病的滴滴涕和抗疟疾药，也包括雷达、高性能飞机、用于引爆弹药的近炸引信以及终结世界大战的原子弹。布什以罗斯福非正式科学顾问和“研究沙皇”的身份，督导了这一庞大并最终取得成功的研发事业。在胜利曙光初露之际，他又和众多的政治和学术领袖一道，开始考虑如何在和平时期继续从科学研究中获益。1944 年末，布什收到罗斯福的指令，着手筹备一份足以为美国持久科学政策奠定基调的报告。
 
应用的创新源自于基础学科的研究
所谓基础研究，以布什的话来说，就是一种“在不考虑实际需求情况下”的对基础知识的寻求。他认为，基础研究填补的是一口井，而这口井正是“所有实用知识的来源”；基础研究是整个研究和创新过程的推动力量。“新产品和新工艺并非完全成熟，”他说道，“它们都建立于新的原理和概念之上，而这些新的原理和概念则源自最纯粹的科学研究。”
 
大学更适合做研究，因为大学更自由更纯粹
在布什看来，“独立人士的自愿合作”更有助于研究工作。他认为，大学中存在一种独一无二的科研环境，因为得益于“强烈的团结感和安全感，以及极大程度的个人知识自由”，“科学家们可在一种相对没有成规、偏见或商业需求等不利压力的氛围下开展工作”。
 
循证思维，一切都要基于证据
病毒学家对病毒的结构和复制进行了分子分析，但一些与病毒传播最相关的研究（与整个社会联系更为紧密的研究）却一直被忽视。
就一个国家的科学政策而言，我们可以从此次疫情应对中得到许多教训，而其中最重要的一点就是，资金充足、训练有素的科学研究人员不能取代公众的知情与参与。这一教训远远超出了大流行病本身。
公众问题的公开答复若想可靠，就必须以证为据。任何人都可以要求提供证据。这是一个极为民主的观念。民主共和国要求公民寻求基于实际条件之上的共识，在共识之下，公民于相互竞争的价值观和愿景之间实现民主平衡，并以此共创未来。
然而，科学证据乃是这一切的起点。当民主仅仅变成一场没有证据支撑的观点之争时，它就处于危险之中。当一种观点和另一种观点针锋相对，每一种断言都走向极端甚至极尽欺骗之能事时，民主就无法生存。这正是对科学的召唤。
范内瓦·布什认识到，美国在 1945 年的军事胜利正是得益于科学所带来的弹药、药品和材料等成果，而要使科学能在和平时期产生类似的益处，政府就必须将大量的联邦资金投入到积极研究以及对精选研究者的培训之中。
我们需要将科学本质广泛应用于我们的公共问题。这种循证思维的本质必须被广泛应用于整体公民，而不仅仅是少数人群，因为这就是民主的运作方式。科学早已一次又一次地充分展示了循证思维的力量，有鉴于此，民主也必须建立于循证思维可以减少对问题的偏见这一信念之上。
良好的科学和成功的民主面临着相似的困境。两者的真正困难都不在于技术问题，而在于寻求和接受证据及其对个人派系或族群立场乃至对个人成见或痴心妄想的潜在挑战。
几十年来，美国致力于促进科学进步，为科学家的研究投入了数千亿美元，现在已经到了做出同样重大承诺的时刻，那就是将科学过程充分融入我们的公共生活。我们必须找到共享科学思维益处的方法。通过此举，我们也将为民主提供永葆活力的途径。
 

第二部分：无尽的前沿

罗斯福总统的信函 白宫 华盛顿特区 1944年11月17日 亲爱的布什博士： 在你的领导下，科学研究与发展办公室进行了一项独特的团队合作实验，你们协调科学研究，并将现有的科学知识应用于解决战争中最为重要的技术问题。这一系列工作是在极度保密的情况下进行的，并不为任何公众所知，但其实际成果都已反映在世界各地前线的公报中。终有一天，这些成就将会被一览无余地公之于众。 此外我也完全有理由相信，从这次实验中所得之经验教训，也可以在和平时期得到有益的应用。在未来的和平时期，由科学研究与发展办公室以及大学和私营企业成千上万的科学家所开发的信息、技术和研究经验，理当被应用于提升国民健康、创建新企业以增加就业机会，以及改善国民的生活水平上。 本着这一目标，我想请你就以下四个主要问题提出建议： 第一，在保证军事安全且事先得到军事机关批准的情况下，我们如何让我们在战争期间对科学知识做出的贡献尽快为世人所知？ 此类知识的传播应有助于激发新的事业，为我们的退伍军人和其他劳动者提供工作岗位，并能够大幅促进国民福祉的改善。 第二，在科学与疾病的斗争方面，我们现在应如何组织新的项目，以便在未来继续推进在医学和相关科学领域的工作？ 在我国，每年仅一两种疾病所造成的死亡人数就远远超过我们在这场战争中失去的生命总数，这一事实应使我们意识到我们对子孙后代的应尽责任。 第三，政府在当下和未来，可以通过何种方式来促进公共及私人组织的研究活动？我们应仔细思考公共研究和私人研究的各自角色及其相互关系。 第四，是否可以提出一个发现和发展美国青年科学人才的有效规划，以确保我国的科学研究能够持续保持在战争期间的水平？ 我们的面前是各类思想的新前沿，如果我们以应对这场战争所用的同样眼光、勇气和干劲去开拓，我们就能创造更为充分更加丰富的就业机会和生活。 我希望你在与同事和其他人进行适当讨论之后，可以让我尽快了解到你关于这些问题的深入判断。你哪个方面考虑好了就可以向我报告哪个方面的问题，而不必等到全部调研结束后再给我做统一汇报。 谨致问候 富兰克林·罗斯福 寄送范内瓦·布什博士 科学研究与发展办公室，华盛顿特区
 
科学进步是一种必须
科学的进步一旦应用于实践，就意味着更多的岗位、更高的工资、更短的劳作、更丰富的农作物，人们可以有更多的闲暇用于娱乐、学习，可以抛弃烦琐的生活，远离长久以来的劳苦。科学的进步也将带来更高的生活水平，使疾病得以预防或治疗，促进我们对有限资源的保护，并为抵御侵略提供更多保障。但要想确保高水平就业及保持世界领先的目标，我们就必须保证新的科学知识能够持续而大量地涌现。
 
保持科学研究的独立性
抗疟疾药物的研发工作多年来一直进展缓慢，但在战争期间，政府的支持大大加快了这一进程。类似的医学进步案例还有很多。政府提供全面的协调和支持以取得相关成果，同时政府并没有对这些合作机构该如何开展具体工作指手画脚。
科学家可以在一种没有成规、偏见或商业需求等压力的氛围下展开工作。它们竭尽所能为科学工作者提供强烈的团结感和安全感，以及极大程度的个人知识自由。所有这些都是关乎新知识发展的至关重要的因素，因为新知识总不免会挑战现有的信念或实践，因此肯定会引起反对。
 
科学与国防
战争部长和海军作战部部长在近期一封致美国国家科学院的联名信中表示： 这场战争强调了三项对国家安全至关重要的事实：（1）强大的新防御和进攻战术是围绕科学和工程研究所研发的新武器发展出来的；（2）抢得先机开发出此类武器和战术，对取得战争胜利或具有决定性意义；（3）战争日益成为全面战争，除了三军武装力量，战争取胜也必须依靠全体民众的积极参与。
尽管未来对陆军和海军军官的培训必须更加重视科学，但是我们不能指望这些人成为科学研究专家。因此，我们需要在部队军官与平民科学家之间建立专业的合作关系。
为做好军事准备工作，我们需要一个常设的、独立的并且由文职军官掌控的组织。
 
科学与就业
如果我们停滞不前，仅靠制造与以前相同的东西并以相同或更高的价格出售它们，我们将不会实现这一目标。除非我们提供新的、更具吸引力和更便宜的产品，否则我们将无法在国际贸易中取得领先。 这些新产品将从何而来？我们将如何找到生产物美价廉产品的方法？答案很明确。必须有一系列新的科学知识来推动私营和公共企业的发展，必须有大量接受过科学和技术培训的人员，因为新知识的创造及其实际应用都有赖于他们。 要实现充分就业目标，我们就必须有数量更多和质量更好的科学研究。
如果基础科学研究长期遭到忽视，工业研发的进展也终将陷于停滞。
一个依靠别人来获得基础科学知识的国家，无论其机械技能如何，其工业进步都将步履缓慢，在世界贸易中的竞争力也会非常弱。
 

第三部分：拓展评论

任正非：二战前的美国也是短平快
我们今天的科研状况很像二战前的美国，二战前 50 年时间，尽管美国产业已经领先全球，但在科研上充满功利主义，不重视基础研究、基础教育，大量依赖欧洲的灯塔照耀，利用欧洲的基础研究成果，发展短平快的产业。
二战即将结束时，罗斯福总统的科技顾问范内瓦·布什在《科学：无尽的前沿》中提出要重视不以应用为目的的基础研究，面向长远，逐步摆脱了对欧洲基础科学研究的依赖，从此，美国基础科学研究远远领跑全球，形成若干重大突破。
美国经过几十年的实践，20世纪90年代，美国普林斯顿大学的唐纳德·斯托克斯在《基础科学与技术创新：巴斯德象限》中，强调美国不仅需要纯技术研究，即玻尔象限，也要纯应用开发的爱迪生象限，更强调应用驱动的基础科学研究。理论上遥遥领先，又与应用结合，这样既拓展了科学认知，又能创造价值。例如，北大张平文副校长说，据说波音777飞机的风洞吹风是使用全新的空气动力学软件模拟仿真的，使过去需要的80次风洞实验减少到现在的7次左右，那么说明美国已把空气动力学的旋涡都变成了经典力学方程。而我们不吹风还不敢造飞机。俄罗斯将核发动机小型化，形成了战略威慑；美国把核弹小型化、战术化、无污染化。和平需要实力相当才可获取，祥林嫂式的和平是不存在的。美国的科技发展史就是一面镜子，我们以此来反思我国的科技发展战略的系统性、科学性，学人之长，长自己之力。
 
吴军：范内瓦提出建立独立组织协调推进科学研究
范内瓦还提议创立了国家科学基金会（NSF，在他的报告中名称为国家研究基金会）和高级研究规划署（ARPA）等科研管理机构。今天，国家科学基金会和从高级研究规划署演变来的美国国防部高级研究计划局（DARPA），是美国研究型大学主要的政府经费来源，
美国是一个小政府的国家，而且通常是靠商业驱动发明创造。早在第二次工业革命时期，美国贡献了世界上一多半与电相关的重要发明，在电学理论上也不落后。但是，那些成就都是靠民间资本的力量完成的，美国政府很少参与。 在第一次世界大战期间，范内瓦发现美国军方工程和技术需求与当时科学家之间的研究存在极大的鸿沟。当时无论是军方还是民间，都看不太上大学里科学家所做的那些工作。而科学家呢？因为没钱，只能做一些偏理论的研究，解决不了大的工程问题。转眼到了二战，虽然一开始美国没有参战，但是范内瓦已经感觉到来自德国的巨大威胁。德国人在二战前拿走了一多半的诺贝尔科学奖项，同时他们的科学家在武器研制上也发挥了巨大的作用。因此范内瓦就向国会提议成立一个政府行政机构，协调并推进以科学研究为基础的国防开发，但是当时的美国国会没有把战争的需求当回事，没有理会他的建议。于是范内瓦利用担任总统科学顾问和美国航空咨询委员会主席的机会，绕过了美国国会，直接给罗斯福提交了一份建议书，在罗斯福的支持下，美国成立了国防研究委员会（NDRC）。以后的曼哈顿计划以及重大国防项目，都是在这个委员会主导下开展的。
范内瓦接下来在正式的报告中强调了几个未来的重点科学研究方向。
  1. 和抗击疾病有关的医学和基础科学研究。
  1. 涉及国家安全的研究。当时他关注的还是导弹、潜艇和无线电等。
  1. 和国民福祉有关的科学研究。它涉及创造就业机会，发明新的工业品，提高竞争力。
直到今天，美国科研的目的，依然是围绕这三个方面展开的。要实现上述任务，
范内瓦认为政府必须做四件事情。 第一，培养人才。 第二，支持大学科研。在此之前，美国联邦政府是不给大学研究经费的。 第三，为了确保大学和私营企业研究机构有足够的人才，国家研究机构不能同大学和私营企业抢人才。这一点是美国和其他国家不同的地方。美国只有很少的政府科研机构，大部分还是二战时为了战争的需要建立的，比如洛斯阿拉莫斯实验室、劳伦斯实验室等，此后几乎没有建立新的实验室。它甚至把一些国家实验室交给大学管理。即便是在实施阿波罗登月计划期间，NASA（美国航空航天局）也只是领头的机构，大量的工作交给了大学和公司的研究机构。今天很多人感叹为什么SpaceX（美国太空探索技术公司）一家私营企业航天技术如此先进，其实SpaceX拿的也是NASA的钱，只是美国的科研运作方式和世界上很多国家不同而已。事实上，美国研究最新飞机、导弹、潜艇的，都是拿了政府合同的私营企业和大学。 第四，为了刺激私营企业加大科研投入，要做好两件事情。一是制定科研经费抵税的税收政策，二是保护好专利。今天美国大企业的研发经费是非常高的，比如谷歌2019年度的研发经费是260亿美元，微软同时期是200亿美元。这不仅是为了增强自身的竞争力，也和美国政府很多鼓励科研的政策有关。
在人才培养上，范内瓦强调了三个要点。
  1. 能做科学研究的人极少，但是要找到这极少的人需要有一个很大的基础人群。
  1. 培养科学家的时间非常长。
  1. 政府要通过提供奖学金将人才吸引到科研中。今天美国大学给研究生的最高奖学金，就是国家科学基金会的奖学金。
 
华先胜：科学研究由兴趣好奇心和想象力驱动
报告用大量的篇幅论述了科学研究的自由必须得到保障，认为思想自由、研究自由是科学研究的基本原则。研究者的兴趣、好奇心以及想象力，不受限制地对自然科学开展自由研究，是必须得到保障的。
科学是一种提出问题的方式，是一种思维方式。霍尔特认为，“从本质上讲，科学是一种提出问题的方式，它能使我们获得关于事物本质的最可靠知识。这是它最根本的贡献”。
 
向松祚：军事需要、大学科研、产业实验室
1971—1980年担任麻省理工学院院长的维斯纳曾经说：“没有谁比布什对整个美国的科学和技术进步具有更大的影响！他最重要的创新就是实施军事订货计划，将军事需要、大学科研和产业实验室完整结合起来，而不是去创建政府实验室。”
 
李笛：先有仓廪殷实，后有科学研究
事实上，科学是社会发展经过一段积累之后才开始的昂贵投资。在仓廪充实前，科学的短期意义远远不如其他发展途径，但在社会发展到一定阶段之后，为确保持久高速增长而开始的二次革命，则非科学莫属。
 
韦青：成功真的不是那么容易，包括人的问题
这里大家要注意，虽然这种政府、学界和企业界的密切配合被认为是一个成功的典范，但其潜台词是这种合作不是凭空得来的，而是需要缜密的策划、强有力的实施以及充分的协调。而事实上，从1945年提出这份报告，到1950年美国国家科学基金会正式成立，整整用了5年时间，中间有无数次的争议和较量。根据美国国家科学基金会第14任会长弗朗斯·A.科尔多瓦的回顾，尽管在报告递交5年之后美国国会终于批准成立国家科学基金会，但其职能范围已经小于当初范内瓦·布什立下的愿景。其他一些政府部门，比如原子能委员会、国家健康研究院和海军研究院，都趁着这5年的间隔扩充了自己的职权范围。之所以强调这个背后的细节，是希望让读者理解到科学的发展虽然不容易，但是更不容易的是解决人的问题。这也是我现在帮助客户与合作伙伴实践数字化转型过程中观察到的普遍现象，也因此多费一些笔墨，把这一点背景罗列出来，供大家参考。
 

延伸阅读

 
 

© 菜皮 2020 - 2024