中国科技发展到底需不需要基础研究

晨枫

有人认为中国科技界呼吁加大科技投资是在撒娇，科技部在把自己变成要钱部。

科技部的天职就是为科技界争取尽可能多的投资，要钱没有什么不对的，关键是中国科技发展需不需要基础研究。事关的不只是科技发展，最根本的还是经济发展。

认为科技部在撒娇的理由是：

中国的钢产量世界第一，中国的水泥产量世界第一，中国的稀土冶炼技术世界第一，中国的有色金属产量世界第一，中国的纺织品产量世界第一，中国的发电量世界第一，中国的特高压世界第一，中国的光伏技术世界第一，中国的风电能力世界第一，中国的电脑产量世界第一，中国的手机产量世界第一，中国的电视机产量世界第一，中国的汽车产量世界第一，中国的智能汽车远远领先世界，中国的高铁世界第一，中国的通信网络世界最为强大，中国的建筑技术无与伦比，今天中国是世界上140多个国家的第一大贸易伙伴，中国的产品走向了全世界，品质好，价格也不贵。

与此同时，科技口的人异口同声，说中国的基础研究和美国有很大差距。

因此，论点就是：要么经济发展与基础研究无关，要么中国基础研究实际上已经世界领先，否则没法解释中国那么多世界第一。

这是不对的。

基础研究是个容易引起误解的说法。基础研究不只是相对论、黑洞、费尔马大定理，基础研究是相对于应用技术而言的，应用技术也不只是产品技术。

而且产品也是个容易引起误解的说法，不是只有消费端产品才是产品，整个供应链上的中间品也都是某种产品，还不光有硬件产品，还有软件产品。

最重要的是，产品技术是需要不断更新的。

很多产品的技术更新是渐改。基本技术已经捅破窗户纸了，后面就是选择性改进的问题，按部就班，未必涉及基础研究的问题。但改进越深入，越脱离已知的轨道，基础研究的作用就越大。

以自动控制为例。基本的PID控制人们已经熟知100多年了，有的是办法。但PID在本质上是单变量的，是无约束的，是反馈的。也就是说，PID控制在本质上只能处理单输入、单输出的控制场景，相关的事件发生了，只有到反映到输出了，否则茫然无知，但那时已经晚了。约束则是物理世界的现实，油门踩到底了，还要更多的马力就不可能了。PID控制律对于控制输出即将到头毫无感觉，到头了就只能硬挺过去。反馈则决定了PID只有在“坏事情”发生后才能有所反应，即使有前兆，也不知所措。有很多办法使得PID可以在一定程度上避免这些问题，但这些都贴膏药的办法。

PID有数学基础，PID就是比例-积分-微分的意思，但不懂数学，照样掌握PID。多变量控制就不行了，必须要有一定的数学基础。约束控制的问题更大，不仅需要约束最优化的数学基础，还涉及到闭环稳定性的问题。PID的参数调试有一定的规则，这些规则都有数学依据。约束控制的稳定性也有一定的规则，但这些规则只是经验规则，并没有足够严格的数学依据，也就是说，一般质量还行，但是“不保修”。要做到“保修”，需要很深的数学。

这些还都是针对固定不变的控制场景。要是被控对象的动态特性会变，要么需要跟在后面不断地重新调试，要么需要某种自适应，一边用最小二乘一类的方法首先从输入-输出数据中辨识出动态模型，然后动态地自动计算控制律，这就是自适应控制。“敌变我变”，似乎是解决一切不定性问题的灵丹妙药。但这里的问题其实更大。只有最简单的模型形式具有简单的辨识计算，复杂一点的需要迭代，这就有收敛性问题，根本收敛不出一个确定的结果，也就谈不上自适应了。从辨识-控制到再辨识-再控制，自适应控制还有闭环收敛性问题，否则控制律“想一出是一出”，就乱套了。这些都牵涉到更加复杂的数学。

计算机控制要实现多变量、自适应在硬件软件上已经没有问题，但因为这些“数学保修”问题，在实用中推广艰难。在某种程度上，这就是基础研究没有跟上的原因。这不是中国一家的问题，全世界都有这个问题。

在很长时间里，中国科技一直在追赶中。没办法，中国的起点低，欧美已经是发达国家了。追赶最大的好处是有先例可循。即使不知道细节，首先能确认的就是这事是可行的，这就排除了科研中最大的不定性；然后是有大概的思路，即使被人们捧上天的EUV，基本概念并不保密，甚至在部份关键技术的层面都在概念上没什么可保密的。恶魔在细节中，但要搞定这些细节，离不开工具箱，这就是相关的基础科研。

到了全世界都面对的问题，没有先例可循，只有回到基础研究。

比如说高精度精馏塔。精馏塔就是用混合物料中不同成份的沸点差异，在多级气化、冷凝中达到分离。一般物料的气液相图是已知的，也相当精确，但分离的纯度要求越高，高纯度端的相图就越不可靠，设计时大多靠估算或者外推，但又不愿意堆过度的设计余量，错误难免，设计单位把塔板计算少了几十块不是闻所未闻的，分离效果当然达不到设计要求。这时在工艺上想办法只是解决问题的一半，另一半是回到基础物性数据，这在物理化学层面上就是基础研究了。只有拿到更加精确的高纯度相图，才能有针对性地修改精馏塔设计，达到设计要求。

注意：相关的基础科研常常是在碰到现实中解决不了的技术问题时才显示出价值。高纯度相图不到有高纯度精馏需求的时候，只是“发论文的基础研究”。中国经济发展到现在，是因为有了大量先例可循。从赶到超，这才是到了到处碰到需要相关基础研究的时候了。中国现在比任何时候都更加需要基础研究。

基础研究遍及各个层次。哪怕是用挤压机批量制造塑料玩具，也有如何利用聚合物性质和流变学提高产量、减少产品次品的问题。这不是单纯靠多试就能解决的。多试也要有方向、有规划的试，也需要在一定阶段回到理论层面，总结已经发现的，规划下一步的实验，而不是真的漫无边际到处打一枪。地毯式轰炸都需要知道地毯往哪里铺，不是满世界到处铺地毯。

随着产品技术研发的深入，需要用到的基础研究越来越多。基础研究是产品技术的工具箱。

不会干活的人，或者只会干简单活的人，用不了多少工具，用得到或者会用的也只是简单工具。老板雇佣匠人干活，要是匠人自带工具，那爱带什么自己带就是了；但要是老板提供工具，只会提供最简单、最基本的工具，但凡有点代用的可能，就不会提供专用工具。但越是能工巧匠，用到的工具越多，有时候还要自己发明工具。这就是基础研究的作用。有的时候，“别人”研究出先进工具，“你”可以拿来就用；有的时候，只有“你”自己发明工具了。但这都是基础科研。

当然，这不是说应该盲目投资基础研究。基础研究需要与应用技术衔接，以需求拉动为主，以理论引导为辅。

大大超前的理论在最后成为颠覆性技术的基础，这当然有先例，但不也不是常态。不能走极端。紧贴应用技术外围的基础研究应该多投，缺乏可预见的应用前景的纯理论研究只需要保持战略性的投资就好，以“站住脚”为度。

用投资人更加习惯的语言来说，什么股都可能是潜力股，但在确认为潜力股之前，还是不要盲目投资为好。然而，目标股在蓝筹股外围晃荡，潜力股的机会就多，值得多投。

其实在“重视基础研究”的欧美也是一样的，他们的纯理论基础研究投资很大，只是因为他们的一般科研投资更大。发达国家财大气粗，没什么奇怪的。

赫然

非常同意！百分之一百的同意！！！

纯理论研究只需要保持战略性的投资就好，以“站住脚”为度。

料理鼠王

这就是research的价值，同时意味着巨量的试错成本。
在跟随战略时，这是没必要的成本。
但已经是领先，必然要去探索无人的区域，这是水到渠成的事。

晨枫

料理鼠王 发表于 2023-11-14 17:25
这就是research的价值，同时意味着巨量的试错成本。
在跟随战略时，这是没必要的成本。
但已经是领先，必然 ...

正是这样。项立刚们只看到过去几十年的跟随，一面想着未来的赶超，另一面对于赶超所需要的试错成本没有概念。

雷达

还是定义的问题，何谓基础研究？
基础研究恐怕不等于纯理论研究，如果是项目带动，尤其是大项目带动的，其实是自然而然的事情。指标上不去，就得层层分解，材料，工艺，算法，仪器设备，而每一个瓶颈比如仪器设备也需要层层分解... ...，越来越往深处挖 那不就是基础研究嘛。

基础研究是谁来搞呢？是大学科研院所闭门造车，还是头部企业因应具体产业项目的需求来搞，恐怕还是后者。

晨枫

雷达 发表于 2023-11-14 18:34
还是定义的问题，何谓基础研究？
基础研究恐怕不等于纯理论研究，如果是项目带动，尤其是大项目带动的，其 ...

就我所见，最后是头部企业带动大学在搞，因为企业自己的R&D真搞基础研究还是搞不动，缺乏设施，也没有人力。


按照这个TRL分划，企业R&D主要是4-8，少数情况可以到3，9已经是设计和开工，就不是R&D了。
大学科研则是1-5，少数情况可以到6。

有牙老虎

好文章。放到观网给项立刚看看。

雷达

晨枫 发表于 2023-11-15 09:39
就我所见，最后是头部企业带动大学在搞，因为企业自己的R&D真搞基础研究还是搞不动，缺乏设施，也没有人 ...

头部企业带动大学在搞, 那就没有任何问题。
不是说大学自己闭门造车就是基础研究，也不是说大学就一无是处。任正非也要去几个大学谈合作，太正常了。
大学里的情况还是要细分。
我们当年和北航、国防科大、哈工大等大学搞过很多合作，也有很多收获，我相信对于大学的作用中国的产业界工业界清楚得很。

tangotango

雷达 发表于 2023-11-15 08:34
还是定义的问题，何谓基础研究？
基础研究恐怕不等于纯理论研究，如果是项目带动，尤其是大项目带动的，其 ...

基础研究周期很长，如果等到有了大项目带动时候再针对研究相应的基础问题，那你这个大项目就得等待5年、10年、20年，恐怕企业倒闭了还没等到基础问题解决。就是大学研究院在你这个大项目还没出现的时候对相关方向做了几百几千个方向的试错，企业在做大项目的时候才能在项目周期内找到相关的技术路线。否则，就跟过去中国设计战斗机一样，发动机缺乏长期连续的预研积累，每次都得飞机先立项再给发动机立项，结果就得飞机等发动机一等再等，先进战机都服役好几年了只能先用落后发动机凑合着。

huma

基础科学研究不但要加强，而且还要加大资金投入。一切高新技术的发展都离不开基础科学的支持。以日本为例，日本经济再失去的十年不但没有削减对科技的投资，反而加大了力度，日本大学的基础科学方面的教学人员基本上是中等偏上的经济收入水平。其实加大对基础研究的投入，可以带来更多的回报，就算回报没有那么明显，至少指明了方向，所以应该加大加强对基础研究的投入，未来的十年，中国不但要有高新技术的突破，而且要在基础科学领域进一步有所贡献