培育MILPA学科“超车道”的碳基时代

科学技术是第一生产力,是国力的关键,是大国竞争的制高点。9月11日,习近平总书记在主持科学家座谈会时强调,“要走出适合国情的创新道路,特别是要把提高原始创新能力放在更加突出的位置,努力实现从0到1的更多突破。”最近召开的中央经济工作会议将“增强国家战略科技实力”和“增强产业链和供应链的自主可控性”列为2021年的八项重点任务。

目前,新一轮科技革命和产业转型正在深入发展,重大科技创新正在拓展人类认知的边界,科学研究正在加速从微观尺度向宇宙尺度的深度演化,重要领域的产业转型正在从引进期向扩张期转变。要谋大局,适应形势,开新局,把握中华民族伟大复兴的战略大局,主动应对新科技革命、产业转型和新冠肺炎疫情重叠冲击的战略变化,必须把提升原始创新能力放在更加突出的位置,加快突破性前沿科技领域布局, 夯实重点基础,重点发展基础学科,积累原始创新的“势能”,完成从0到1的突破。 同时,面对世界科技前沿、国家重大战略需求和区域未来产业布局,以更广阔的时代视野和格局,判断和期待未来科技人才需求的变化,为前沿科研和技术创新培养重要的新生力量和战略后备力量。

加快颠覆性技术前沿的布局

科技自力更生是促进全面发展的根本支撑。随着新技术和产业革命的到来,破坏性技术创新发展的战略布局尤为重要,这是抓住先发优势,准确把握未来技术发展的主导力量,避免技术惊喜和产业风险,增强国家核心竞争力的必然选择。

颠覆性技术是一种能够重建国家现有基础、能力和结构的战略创新技术。它以科学技术的新原理、新组合和新应用为基础,开辟了新的技术轨道,重组了传统产业的价值网络,对社会技术体系的升级和转型起着决定性的作用。目前,第四次科技革命和产业转型势头强劲。颠覆性技术创新的八个最有可能的领域包括:柔性电子、人工智能、材料科学、物联网、空间科学、医疗保健科学、能源科学、数据科学等。即“FAMISHED”(饥饿技术,或“柔性电子”)。我国迫切需要将上述八个领域的布局集中在科技前沿,加强基础研究和原始创新,掌握关键核心技术,加快基础技术的发展,加快颠覆性技术变革和群众性技术突破的孕育,不断推进新经济、新商业形式和新模式,寻求生产力的质的飞跃。

大力增强战略科技实力

科技相互依存,相互促进。没有科学,就不能产生新技术。我国缺乏重大原创性科研成果的原因是基础学科“脖子卡住”。必须围绕国家重大战略需求,加强需求导向的基础研究,解决关键技术瓶颈背后的核心科学问题。

“问渠哪有这么清楚?要有活水的来源。”基础科学的发展对我国的原始创新极其重要。面向八大前沿领域

每个学科都有一些特定的思维方式(范式)。数学科学是研究和学习现代科学技术必不可少的基本工具,尤其是纯数学对原始创新意义重大,而应用数学对颠覆性和革命性技术的孕育具有重大价值。情报学是研究信息运动规律和应用方法的科学,将不断拓展和增强人类认识和改造世界的能力。生命科学与人类的生存和发展关系更为密切,也是农学和医学的基础。比如人类细胞未解之谜就是很多疾病的根源。如果我们想在一个世纪内找到治疗疾病的方法,我们必须专注于基础科学,包括期待细胞图研究给医学带来新的突破。材料科学主要包括物理和化学,它不仅是所有自然科学的基础,而且可以衍生出一系列新的技术原理,为材料和器件的研发提供新的知识库。艺术学是从情感中追求世界之美,注重从精神和思想层面认识世界。自然科学真的是从理性的角度去探索世界,专注于探索自然界未知的规律和相关现象,强调对世界的认识。二者之间存在矛盾统一的辩证关系,艺术学成为人文学科的重要组成部分,与自然科学相辅相成。

发展MILPA学科,还应关注知识生产方式转变背景下的知识生产态势,努力打破学科内外界限,尝试不同学科的渗透、合作与整合,推进跨学科知识生产方式,推进异质整合的知识生产,不断提升知识生产能力。信息科学与技术、生命与健康科学是21世纪的重要前沿学科。这两个学科的交叉是目前和今后很长一段时间内科学探索最活跃的前沿领域之一。大力推进信息科学和生命健康科学领域的研究,对于探索自然具有深刻的理论意义,对于保障人类健康具有重要的现实意义。生物电子学、脑科学、再生医学、免疫治疗、基因技术、生物材料、制革电子学、生物传感、医学影像、医疗器械、疾病预防和健康管理都是生命健康科学领域的前沿方向和未来研究重点,这些领域的发展迫切需要与信息科学技术深度交叉和融合。

增强原始创新能力

目前,由美国发起,在“硅基材料电子工艺”基础上形成的“微电子时代”已经比较成熟,进入低附加值或利润波动的夕阳产业发展阶段。未来中国将打造世界级的“中国碳谷”,即在“碳基材料光电工艺”基础上形成的柔性电子产业,开启以中国为主导、产业附加值超高的“柔性电子时代”。石墨烯、碳基纳米材料、有机高分子材料、激光与光通信、光存储、光电显示等。将成为其鲜明的特征,这将深刻地改变人类的生产方式、生活方式和思维方式。

目前,中国柔性电子产业在许多方面领先世界。我们首先提出了新的概念和方向,大量原创成果支撑着中国的领先地位。相关优势团队长期致力于有机光电子学和柔性电子学的研究,在有机光电子学p-n带调控理论、蓝光核心材料、有机激光、有机电子存储、生物光电传感等领域取得了一大批具有国际影响力的科研成果。中国已经具备了从可控材料制备、器件表征到光物理整个创新链向柔性电子方向发展的研发能力,部分成果已经成功转化。由中国牵头,与英国自然出版集团合作组织的开放存取期刊《Npj-Flexible Electronics》,成为柔性电子领域推出的第一份国际顶级学术期刊。鉴于其在该领域的领先地位,以《自然柔性电子》学术研讨会为代表的一系列国际品牌会议和学术论坛成功举办,该领域第一个高水平国际学术组织“柔性电子协会”也于2020年11月16日落户陕西Xi,形成了稳定、开放、互利的国际交流与合作格局。此外,中国还培养了一批光学、半导体、材料、器件、微电子等信息相关领域的科技人才,这已成为中国在柔性电子领域“切路赶超”产生颠覆性科技创新的重要条件。

穹顶雄伟,河流辽阔。回顾历史,人类文明的进程与科学技术的发展密切相关。每一次科技革命和产业转型都对产业形态、分工和组织产生巨大影响,重构人们的生活方式、学习方式和思维方式,对世界发展格局产生深远影响。建于50年前的硅谷巩固了美国作为强国的地位。未来,我们将建设世界级的“中国碳谷”,引领科技和新产业发展。我们相信,只有大力发展以柔性电子为代表的“饥饿科技”,巩固前瞻性基础研究,加快根技术发展,突破现有技术框架,才能开辟新赛道,开拓新领域,制定新标准,实现“截路超车”的历史性变革,真正帮助中华民族伟大复兴的“中国梦”顺利实现。

(作者是中国科学院院士、俄罗斯科学院外籍院士、中国科协常委、中国电子学会副主席、亚太工程组织联合会主席。)

这一版是与科学出版社联合推出的

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