加強企業基礎研究能力,彌補國家創新體系短板
中國網/中國發展門戶網訊 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新的重要來源,也是實現關鍵核心技術突破的源頭?;A研究為產業發展起到引領作用,必須切實改善我國基礎研究能力薄弱的現狀,解決原創性成果欠缺的問題?。
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、揭示新規律為出發點的基礎研究;后者則通常緊密聯系產業趨勢和市場需求,是企業產品和工藝創新的支撐。西方國家很便早就意識到企業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,具有公共產品的屬性。由于科研任務的分工模式,我國企業對產業安全和突破性創新的貢獻十分有限。對比日本和韓國的發展經驗,盡管科研院所和大學可以在好奇心驅動的創造與發展中發揮重要作用,但需求驅動的科學問題最終仍需要依靠企業。
目前,我國科研院所和大學的科技創新能力持續提升,研究成果數量位居全球前列,我國的國際創新排名和大學世界排名都在穩步提升;同時,在一系列研發補貼政策支持下,企業的創新能力也在提高。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,大企業在基礎研究中的主體作用仍然欠缺,這也是國家創新體系短板的體現。由此,提高產業競爭力,完善國家創新體系,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,總結了大企業在組織形式、市場需求鏈接和產業競爭力提升方面的不可替代的作用,發現大企業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間的鴻溝、大企業投入基礎研究的積極性低和“拿來主義”慣性思維的現狀。
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指數型上漲的趨勢。
但是,在線性思維下,科學能力的上升與產業競爭力和國家經濟發展沒有表現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新主體的科學能力配置是有效提升國家創新能力的關鍵。
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?!?022?年中國科技論文統計報告》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%,發文數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;為了避免“離市場太遠就毫無價值”,其實驗室工業和基礎研究結合在一起,致力于研發產業化技術——尼龍絲襪的創新就是得益于需求驅動的基礎研究。
大企業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的協同性:從具體需求切入,知識的選擇效率會更高,創新目標更明確,可以提高科學知識的產業轉化效率。但是,創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揮大企業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,通常從具體的產業需求出發,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,夯實我國產業發展的核心競爭力??鐚W科的需求驅動基礎研究,除了需要具備專業科學知識基礎外,還需要有組織、有規模地開展研究開發活動。
大企業通常具有大規模的資本投資和生產活動,積累了一定的研發和創新能力,更適合集成式的知識創新活動。例如,荷蘭阿斯麥公司(ASML)研發的極紫外光刻機(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,大企業擁有大量的員工和客戶,跨越多個國家和地區,通常具有強大的市場競爭力,占據生態系統核心地位。面向非常龐大的研究開發活動,很難通過科學家在實驗室的獨立研究實現,而是需要在科學和工程之間形成互動機制,甚至構建面向產業核心技術突破的創新生態系統。因此,面向產業需求的基礎研究問題,了解市場需求,具有組織規模的核心企業才是更加合適的創新主體。
布局需求驅動的基礎研究可以提高大企業科學能力
已有研究表明,企業從基礎研究中獲得的收益可以顯著地超過企業投入成本。因為,大企業投入基礎研究可以顯著提高企業的知識吸收能力。Cohen?和?Levinthal的吸收能力理論表明,企業需要通過提高內部研發水平來構建吸收能力,從而將外部知識整合到新產品/工藝開發中。他們強調,基礎研究投入水平對企業學習能力具有直接作用,是企業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更愿意也更有能力從外部知識溢出中受益。如果企業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,部分大企業已經積累了一定的創新基礎,也了解產業需求。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,最終從產業化的成果中實現經濟收益。
需求驅動的基礎研究是大企業提高產業競爭力的關鍵
企業可以針對符合產業發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驅動型項目,其產出成果可以直接貢獻于產業競爭力和經濟績效。Jung?和?Liu的研究通過分析經濟合作與發展組織(OECD)和世界銀行的相關數據,發現那些與商業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)研發投資總額和?ICT?增值之間的雙向因果關系,發現公共?ICT?研發投入與私營部門?ICT?開發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,只有那些能夠商業化的研究成果才能夠直接促進經濟增長。即便公共研發主體能有效替代企業內部基礎研究,但是,論文成果既不能輕易地轉移到產業中去,也難以內化為單個企業的科技能力。因此,要解決產業創新問題的關鍵還是要發揮企業的主體作用,通過提高企業對需求驅動的基礎研究的投入,夯實企業自身研發能力,最終貢獻于經濟效益。
美國經驗
從國外經驗來看,大企業是更早注重基礎研究作用的主體,國際上大量的大企業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,大企業的創新能力建設逐步從科學能力向技術能力轉變。但是,目前國際上大企業仍然保持較大比重的研究開發投入,致力于解決需求驅動的基礎研究問題。
大企業重視基礎研究作用
在美國,企業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。這使得企業研究實驗室成為美國的創新主體;企業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的霸權地位,以半導體產業、集成電路產業為代表。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產品相關的需求驅動的基礎研究開發工作,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,美國大企業創建了一個進行基礎研究的黃金時期。當時,美國大企業成立超?1?100?個企業內部實驗室;大量科學家在大企業工作,將基礎研究與企業生產結合的日益緊密。基礎研究推動大企業解決實際問題,也是企業保持核心競爭力的關鍵。因此,在很長時間,大企業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
在不同發展階段,國家基礎研究范式和戰略也會相應變化。布什提出“線性模型”后,美國聯邦政府在基礎研究體系中作用逐漸凸顯,發揮了政府投資基礎研究的引領和催化作用。同時,美國各個聯邦機構為特定的科學領域提供資金,系統開展有方向性和目標導向的基礎研究。美國聯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,側重以國家戰略需求和問題為導向的基礎研究,以更廣泛地服務社會發展。美國聯邦政府的重視加速了基礎研究向產業實際應用的轉化,也吸引了各創新主體聯合推進創新鏈的整體性研究。這種以國家戰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;而大企業可以從其他創新主體中獲得具有公共屬性的成果,從科學發展中全面獲益。此后,受日本競爭的挑戰,以及強調核心能力的戰略思維和硅谷模式的影響,美國企業研究院的數量也逐漸呈現下降的趨勢。
大企業的基礎研究投入面向產業需求
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,歐盟委員會發布《2022?年歐盟工業研發投資記分牌》。數據顯示,全球企業研發投入額排名前?30?名企業中,美國企業有?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的科技巨頭企業;其次是德國(4?家)、中國(3?家),而日本和瑞士各有?2?家(表?2)。
據?2022?年自然指數(Nature Index)報告對發表在自然科學領域的論文質量分析發現,在高水平論文占比排名前?20?名企業中,有?10?家企業來自美國,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)。以上數據與美國在諾貝爾獎成果中所呈現的生命醫藥科學領域的優勢相一致。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,國家的公共研發不能替代企業在基礎研究中的地位。對于解決需求驅動的科學問題,企業資源配置的效率更高。原因在于,企業對產業需求的把握更準確,比公共研發能夠更有效地將需求與科學直接關聯起來。相較于企業,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,而我國大企業在需求驅動的基礎研究方面仍然沒有發揮主體作用。
科學影響力與產業競爭力間存在鴻溝
為了提高我國產業競爭力,我國政府非常注重自主創新,強調通過國家科技計劃來推動科技進步?;A研究為科技創新提供理論支撐,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界的人才流動率較低。以從事科研工作的博士生為代表,數據顯示,我國博士應屆畢業生去工商業界工作的比例較低。2015—2020?年,我國應屆博士畢業生在工商業界就業的比例平均為?10%?左右。但是,在英國,2006?屆博士畢業生在工商業界就業的比例已經達到?33.5%,法國約為?24.1%;2016?年發布的《從研究生院到職場之路》報告顯示,美國應屆博士畢業生在工商業界就業的比例超過?50%。由于科研人才缺少向產業界的流動,我國基礎研究的投入更多貢獻于科學影響力穩步提升,但是沒有形成產業競爭力。
大企業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補貼等政策的支持,企業研究開發總量持續上升,但是投入基礎研究的比重卻呈現下降趨勢?!?021?年全國科技經費投入統計公報》顯示,1995—2019?年,我國企業來源研發經費從?300?億元增長到近?1.7?萬億元,增長約?55?倍;但是,1997—2019?年,企業研發經費中基礎研究投入比例自?1.1%?降至?0.3%。2020?年我國規模以上工業企業中,開展研發活動的企業有?14.7?萬個,占比36.7%,還有?60%?以上的企業沒有開展研發活動。在需求驅動的基礎研究方面,大企業仍然沒有成為生力軍?!?021?年全國科技經費投入統計公報》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從需求端發揮主體作用,科技與經濟的“兩張皮”問題一直未得到有效解決。
大企業自主創新能力仍然薄弱
盡管國家通過自主創新政策促進了企業技術創新,但是,真正進行自主研發的企業仍然鳳毛麟角。長期以來,我國企業通過“引進—吸收—再創新”的模式獲得一定的后發優勢,盡管模仿或兼并的方式對提高企業創新能力有一定的作用,但我國產業核心技術供給不足的局面并沒有改變。長期來看,當前,我國很多大企業已經具備了雄厚的資金實力,但是大部分企業的“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的自主創新能力。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,雖然政府的研發補貼和稅收優惠政策一直持續加大力度,但是由于激勵方式相對單一,難以達到鼓勵大企業長期投入基礎研究的目的。因此,應當多元驅動企業提高需求驅動的基礎研究的投入,提高企業自主創新的積極性。
高等院校研發經費來源單一
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%,來源于企業的比例由?35%?下降至?27%。反觀美國,其大學研發經費來自多渠道支持,州和地方政府、企業及非營利組織均提供約6%的研發經費。此外,美國高等院校和科研院所利用企業科研經費設立針對產業需求的研究中心。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,國外大學與企業的聯系更加緊密,企業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實習,學習工程相關知識。只有當企業以科學知識為支撐,結合行業需求的具體問題,構建面向市場的科研創新機制,將科研人員與生產實際相結合,才能實現產學研的有效結合,才能實現真正意義上的自主創新。
結論與建議
雖然從美國的發展看,企業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安全和突破性創新的作用意義重大。對照美國的發展道路,大企業不僅是技術創新和產業競爭的主體,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,大企業科學創新能力低,是我國國家創新體系中的短板。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。
提高大企業對科學人才的吸引力。鼓勵企業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,提高面向產業需求的學科培養與設置。同時,應當提高大企業科研人才待遇,鼓勵科研人才向產業端流動。因此,各地區政府布局人才引進政策時,應對大企業引進的科研人才給予相應支持,加大人才吸引力度。
重新思考大企業的競爭壟斷作用。企業的壟斷地位是獲得超額利潤的保障,當企業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,美國聯邦法院將?AT&T?“肢解”成?8?個公司,以達到降低電話業務價格、實現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發展造成破壞性影響。一定程度上,企業的壟斷地位可以有效對沖研究開發的不確定性風險。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。
鼓勵企業建立支持科學研究的開發機構,尤其是高質量的研究開發實驗室和基金會。應當建立健全多元化的科技資源投入機制,鼓勵企業大規模加大對需求驅動的基礎研究的投入力度。鼓勵企業以市場需求和企業發展為導向,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,在發達國家,諸多成功企業家建立科學基金會,投資于與產業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創新的產品、工具和解決方案,并將創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,提高大企業參與基礎研究的積極性。
鼓勵以企業為主體的產學研合作。我國應該鼓勵以資源、設施、數據開放共享為手段,引導公共科研部門與產業端創新協同。可以設置公共科研部門的科研人員入駐企業實驗室的合作機制,面向具體產業需求,落地項目的產業化目標,完善國家科學基金向大企業的流動機制,促進產學研用緊密結合。通過鼓勵科研人員跨界在企業中擔任技術或科研工作,支持大企業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、上海科技大學創業與管理學院;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與創新研究所;編審:楊柳春,《中國科學院院刊》供稿)