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张杰:我国研究型大学创建世界一流工科的思考

发布时间:2010-04-14来源:科学时报作者:张杰浏览次数:2528

 工科实用主义的价值取向决定了它的发展必须与现实需求相结合。工科的学科优势和研发力量在促进创新型国家建设和产业现代化的过程中具有不可或缺的重要作用。自主研发能力不强是目前我国企业普遍存在的发展瓶颈问题,同时受经济和科技体制转轨滞后等多种因素的影响,国内企业对引进技术的消化、吸收和创新效果也相对较差,特别是还没有把技术引进与自主创新结合起来。因此,我国目前的产业结构仍然是以低端制造业为主。我国目前的国情决定了我国研究型大学的工科不仅要开展面向世界前沿科技和未来产业方向的应用研究,还必须以解决我国工业企业研发过程中的工程、工艺等实际问题为己任,这是现阶段我国研究型大学工科发展有别于发达国家大学工科发展的鲜明特点。我国研究型大学的工科也会在面向国家发展战略,促进我国工业产业现代化的同时,实现跨越式发展,从而加快世界一流大学的建设进程。
    
    
当今世界,科学技术日新月异,科技进步对创新型国家经济发展的贡献率已经高达70%,因此科技创新能力已越来越成为国际综合国力竞争和一个民族繁荣兴旺的决定因素,而研究型大学正是提供可持续发展的创新成果和创新人才的重要基地。
    
    
经过多年的重点建设,尤其是“211工程”和“985工程”的重点建设,我国研究型大学的科技实力不断增强,服务社会的能力显著提升,已经成为基础研究和高技术领域原始创新的主力军之一,成为解决国民经济重大科技问题,实现技术转移、成果转化的生力军。众所周知,建设一流的理科必须瞄准根本性的科学前沿问题,探索未知世界;文科的发展必须立足自身文化传统和社会环境,努力构建有重要影响的学派;而工科的发展则既与我国的工业发展现状密切相关,同时又必须孕育孵化未来的产业革命。因此探讨创建世界一流工科的战略途径,对推进我国尽早实现产业的现代化自主创新和未来的科技进步,都具有十分重要的意义。
    
    
一流工科是国家振兴的重要支撑
    
    
1.一流的工科是新兴产业的源泉
    
    
研究型大学的发展推动着国家的工业化、现代化进程。19世纪,在以李比希为代表的德国大学教授们的积极推动下发展起来的化学工业推动了德国的迅速崛起。在现代国际竞争中,能主动采用新科技、新工艺发展新产业的国家往往能在新一轮经济发展中占据主动地位。如第一次石油危机后,日本放弃了自上世纪50年代中期以来实施的以重工业、化学工业为主干的经济发展战略,依托研究型大学和产业研究所的研发力量,以尖端技术行业为核心,以低能耗、高效益为目标的产业发展策略发挥了强大的国际竞争能力,不仅开拓了消费电子产业和微电子产业,还使得日本的家用汽车产业具有与美国和欧洲竞争的独特优势,成功完成了从“能源依赖型”经济向“能源节约型”经济的转型,顺利渡过第二次石油危机,并在20世纪80年代成为世界经济发展的新引擎。20世纪90年代初的全球性经济衰退,使得全球汽车产业和房地产业陷入萧条,但是美国通过发展信息技术产业异军突起,随着网络经济尤其是电子商务的兴起,掀起了新一轮的全球经济繁荣,美国也借此稳固了其全球经济领袖的地位。
    
    
2.一流的工科是企业发展的战略伙伴
    
    
二战后,美国研究型大学尤其是世界一流新型工科院校的快速发展,与这些大学对经济、社会、科技等各个领域的服务和贡献密切相关。以斯坦福大学、加州大学伯克利分校为中心的硅谷和以哈佛大学、麻省理工学院为中心的128公路等科技园区和科技带催生了众多的新兴企业。大学教授成为这些企业的主要“智库”。一批批大学毕业生和研究生成为实现园区研究成果转化和产品研发的生力军。以硅谷为例,这里聚集了数十万名工程师,数千家高科技公司;全球100家最大的高科技公司中,有惠普、英特尔、苹果、思科、雅虎等20多家在此落户;硅谷吸引了美国1/3的风险投资,年创工业总产值达2000多亿美元,成为世界上最大的微电子工业中心。同时硅谷地区经济与科技的发展又反过来推动了大学的快速发展,增强了斯坦福、伯克利等一批世界一流大学的实力和影响力。由于斯坦福大学与政府全面合作的同时积极与工业界密切合作,迅速发展成为世界一流大学。正如斯坦福大学校长所说:“人们都说没有斯坦福就没有硅谷,我还要加一句话,没有硅谷就没有一流水平的斯坦福大学。”
    
    
我国正处在实现工科跨越式发展的重大机遇期
    
    
从现在到2020年,是我国创新型国家建设的关键期,国家对科技投入将持续加大,产业结构将加速调整,这一切举措都是为了快速提升企业自主创新能力。所以高校工科的学科优势和研发力量在促进创新型国家建设和产业现代化过程中的重要作用不可或缺。高校在面向国家发展战略,促进我国工业产业现代化的同时也可以更快地实现跨越式发展,加速世界一流大学的建设进程。
    
    
1.新一轮的科技革命呼之欲出
    
    
上世纪50年代以来,科技水平已经成为影响世界经济周期最主要的变量之一,也是决定经济总量的最主要因素。每一次科技革命都会扩大经济总量,为经济发展带来一个黄金发展期。回顾历史,我们可以发现,经济繁荣和科技革命存在着峰谷相间的发展规律,每一次经济危机都孕育着引发下一轮经济繁荣的新科技。每一次全球性经济危机后都会出现重大科技创新突破和科技革命。1857年的世界经济危机引发了以电气革命为标志的第二次技术革命;1929年的世界经济危机引发了战后以电子、航空航天和核能等技术突破为标志的第三次技术革命。这次金融危机以来,各国都面临着产业结构的重新调整,都在积极寻找新的经济增长点。
    
    
目前,世界正处在科技创新突破和科技革命的前夜,一些重要的科学问题和关键核心技术发生革命性突破的先兆已日益显现,即将来临的技术革命为工科的发展提供了未来发展方向和实际课题。如何抓住当前的机遇加快建设世界一流的工科,对于国内研究型大学的工科发展尤其重要。
    
    
2.创新型国家建设是我国面向未来的战略选择
    
    
建设创新型国家是我国面向未来的战略选择,即把增强自主创新能力作为科学技术发展的战略基点和调整产业结构、转变增长方式的中心环节。近年来,我国的经济社会虽然得到长足进步,但是至今尚未完成工业化的进程,在产业现代化方面与国际先进水平差距甚远。多项国内外评价均显示,我国产业的现代化程度仅为世界先进水平的50%左右,据最近发布的《2009年我国工业化报告》显示,我国15个重点行业的工业现代化指数仅为世界先进国家均值的41.4%,并预测我国还需要30年的时间来完成工业现代化。近年来,我国设立国家重大专项,科技投入持续高速增长,其中国家科技攻关项目和科技产业化环境建设计划的年均增长率达到40%左右,企业的研发投入也以年均25%的速度增长,且占销售收入的比例逐年上升。近年来,政府还陆续出台钢铁、汽车、装备制造、电子信息、纺织、石化、有色金属、造船轻工、物流等十大产业振兴计划,为工科的发展提供了良好的政策环境和经费支撑。
    
    
3.经济增长模式亟待转变
    
    
我国必须依靠科技进步来转变目前资源依赖型的经济增长模式。目前我国单位资源的产出水平大约只相当于日本的1/20,美国的1/10,德国的1/6;我国生产钢铁的单位能耗较国际先进水平高21%,乙烯综合能耗高70%,供电能耗高23%,水泥综合能耗强度高44%,大型合成氨能耗高24%;从资源综合利用率看,我国矿产、木材、钢铁、水资源的总回收率和重复利用率比国际先进水平低20个百分点,而我国的劳动生产率则大大低于国际先进水平,仅为发达国家的1/4左右。产业现代化则要求技术集约化、高加工度化,要通过知识创新、技术进步和人力资本投资来提高投入要素质量并实现以较少的要素投入得到较多的产出,同时对环境的污染程度达到最小。许多亟待解决的行业共性关键问题为大学工科提供了重要的研究课题和发展机遇。
    
    
4.企业自主创新的紧迫性日益显现
    
    
低廉的劳动力是目前我国企业最显著的国际竞争优势,也是过去30年我国经济快速发展的主要驱动力。我国企业除少数以国内市场为导向的企业已形成区域性品牌外,绝大部分本土缺乏技术竞争力的劳动密集型企业都是在低附加值的环节进行国际代加工。如长三角地区企业中80%以上从事贴牌生产,这些企业外商获利高达全部利润的90%以上。如上海市电子计算机制造业销售利润率仅为5.1%,每100元销售收入中上缴税金只有1.4元。诺贝尔经济学奖得主克鲁格曼认为,中国不靠先进科技和提高效率,缺乏核心竞争力和创新精神的经济模式是“迟早要进行大规模调整”的。因此,我国本土企业自主创新的紧迫性日益显现,而我国研究型大学工科的学科优势和研发力量可以在自主创新能力方面,为本土企业提供有效的支持,促进创新型国家建设和产业现代化的过程。
    
    
创建世界一流工科的战略途径
    
    
创建世界一流工科既要“顶天”又要“立地”,既要面向国家战略需求和产业现代化,积极参加企业的自主创新、促进经济增长模式的加速转变,又要面向世界科技前沿,瞄准未来产业发展的制高点,推动战略性新兴产业加快发展,迎接未来科学技术革命的早日来临。
    
    
1.面向产业现代化是研究型大学工科的历史使命
    
    
无论是MIT、斯坦福,还是曼彻斯特大学、东京工业大学,这些以理工科闻名于世的一流大学,在其快速发展阶段都得益于其学科的定位,尤其是工科的定位与当时国家战略方向相吻合。正如美国MIT校长福斯特所说,MIT首先是一所美国大学,我们已经并将继续为美国作好服务。可以说,为所在国家和民族作出突出贡献也是世界一流大学的基本特征。
    
    
工科实用主义的价值取向决定了它的发展必须与现实需求相结合。MIT、斯坦福大学等世界一流的工科院校都因为符合当时国家和产业发展的需求,使得其工科得到快速发展。当今社会科研成果转化周期越来越短,一项科研成果如果在转化周期内没有转化为生产力,其经济潜能就会很快衰减为零。据西门子公司统计:西门子公司的产品开发时间每缩短一天可增加0.3%的利润,缩短5天可增加1.6%的利润,缩短10天可增加3.5%的利润,西门子公司仅缩短产品开发周期一项,每年可获利10亿美元。
    
    
我国创建世界一流工科首先要为国家发展和民族复兴作出卓越贡献。必须结合创新型国家建设,把面向国家的战略需求放在首位,这是我国一流工科发展的首要任务。要以国家现代化建设的战略需求为导向,为国家的社会经济发展服务,在推进我国的工业化进程中强化学校的优势学科,实现工科的跨越式发展。对于工科来说,面对我国工业化进程所处的阶段和大中型企业的研发现状,不能仅满足于提出新想法,形成专利,完成科学研究,发表论文,而更要密切结合到工业关键技术的研发过程中去,以科研成果快速转化为生产力为使命。
    
    
我国的国情决定了研究型大学的工科不能仅仅面向前沿科技和未来产业方向开展应用研究,还必须面向广大工矿企业解决工程、工艺等实际问题,这是我国研究型大学工科发展有别于发达国家工科发展的鲜明特点。一方面,自主研发能力不强是我国企业普遍存在的发展瓶颈问题。我国关键技术的自给率较低,特别是大中型工业企业主要依赖于技术引进,在设备投资中,进口设备占投资设备购置总额的比重达60%以上,一些高技术含量的关键设备基本上依靠进口,对外技术依存度达50%以上,而美国和日本则在5%左右。同时,受经济体制和科技体制转轨滞后等多种因素的影响,国内企业对引进技术的消化、吸收和创新效果较差,特别是没有把技术引进与自主创新结合起来,不断重复引进导致对国外技术资源的过分依赖,产业技术创新能力并没有相应增强。企业的研发投入强度也偏低。2007年,我国大中型企业的研发支出仅占销售收入的0.81%,不足国际平均水平的1/4。自主创新能力不足导致我国大中型企业产品的科技含量低,缺乏国际竞争力和利润提升的空间,目前我国86.6%的高科技产品出口贸易由外资企业完成,国有企业的高科技产品贸易逆差达到123.4亿美元。
    
    
一方面,高校具有较强的技术开发潜力。2007年高校的发明专利申请数和授权数分别占国内发明专利的15%和46%。另一方面,高校虽然每年都产生大量的科技成果,但科研成果成熟度不够,还需要进行工程化开发和产业化。而我国的企业尚未成为技术创新主体,其工程化开发和产业化能力非常弱,接纳高校科研成果的能力较弱。目前企业购买的技术合同只有3.7%来自高校。研究型大学要加速科技成果的转化,更好地为经济建设服务,就要建立与地方的科技合作、与企业的合作的机制,使学校的应用性科研更好地面向市场,完成一批对国民经济发展有较大影响的科研成果。工科的研究重点要不断向更加前瞻性、基础性的瓶颈科学技术问题转移,主动承担起我国工业企业研发中心的任务,同时要积极帮助企业建立自主研发的系统。在此过程中,在促进我国产业现代化的进程中逐渐实现向世界一流工科的转变。
    
    
2.面向国际科技前沿是建设世界一流工科的根本诉求
    
    
一流的工科必须致力于人类社会未来科技的研究和开发。科技创造财富的前提就是需要将知识转化成为我们可以使用的技术,这就需要有坚实的工科研究为支撑。相对基于探索自然界基本规律的理科而言,工科的任务则是以解决实际问题为目的的研究。工科的本质是应用,即在围绕特定目的或目标进行研究的过程中获取新的知识,将数学、物理学、化学、生物等基础科学理论发展成为实际运用的形式。工科的价值追求是建设与改造世界,它可以改变人类的工作方式和生活方式,甚至重新塑造世界。
    
    
回顾科技发展史可以发现,三次科技革命极大地提升了人类改造世界的能力,同时人类的生产方式和生活方式也得到极大的改善。因此,要想建设世界一流的工科,就必须面向国际科技前沿,开展前瞻性的应用研究,即加强对有望成为今后主流应用技术的研究和开发,特别是有关可持续发展的技术(如替代能源、环境修复)、未来产业的核心技术(如纳米技术、量子计算机、智能化机器人),以及影响人类未来生活方式的技术(如智能化高速公路、人造器官、宇宙空间技术)等方面的技术攻关。只有我们的技术能有助于人类实现梦想,有助于世界变得更美好,有助于人民生活得更幸福,它的价值才会得到体现和认同,才有可能建设成为世界一流的工科。
    
    
总而言之,建设世界一流的工科既要面向国际科技前沿,这是根本;又要积极面向我国产业现代化,将学科发展与国家战略和社会需求紧密结合,这是目的。大学的工科应该是连接实验室和企业的桥梁,在大学和企业双赢的战略合作中,在中国产业结构的根本转型中,成为真正的中坚。同时,在推动中国产业结构的根本转型中,经济与科技的发展又会推动我国研究型大学的快速发展,大幅度增强研究型大学的实力和影响力,使之迅速发展成为世界一流大学。
    
    (张杰/中国科学院院士 上海交通大学校长)
2010-4-8