关于我国建设基础科学研究强国的若干思考

基础研究是所有科学技术的理论和知识源头,是科技、技术、产业和社会发展的源动力。一个国家基础研究能力的强弱决定着其科技水平的高低和国际竞争力的强弱。英、德、法、美、日等科技强国都是高度重视基础研究的基础科学研究强国。我国当前多项科技指标位居世界前列,但对现代人类知识体系的基础科学贡献仍不多见,领先技术屈指可数。在我国建设世界科技强国的进程中,首要任务就是加强基础科学研究。本文在阐述基础研究的重大意义、科技强国加强基础研究的有益经验启示、我国建设基础研究强国的有利条件和时机的基础上,提出了加强我国基础科学研究的以下建议:制定长期稳定的支持基础科学研究发展的政策体系;立法确定长期稳定的基础研究经费投入机制;遵循基础研究规律,支持新型基础科学研究卓越创新机构建设;面向重大问题和需求寻求在重点领域实现引领和突破;推动基础研究机构与应用研发机构之间的研发合作;建立符合基础科学创新规律特征的考核评价机制;创造与国际一流卓越科学创新机构的良好开放合作模式。在未来三十年建设科技强国的征程中,我国必须为满足国家某些特定目标的需要,积极布局相关领域的基础科学研究工作,强调创新自信,勇于挑战最前沿的科学问题,提出更多原创性科学理论,作出更多原创性科学发现,以便有力支撑我国现代化强国建设,更多掌握新一轮全球科技竞争的主动权。     

21世纪以来美国制造业演变特点及其启示

工业革命以来制造业是国民经济的支柱产业.在经济全球化和科技全球化的竞争发展中,产业链全球化分工,其中制造业尤其是高端制造业对于一国构建现代产业体系、增强国际竞争力具有重要意义,作为制造业龙头的高端制造业成为科技强国争夺的关键核心技术产业.文章以美国为研究对象,分析了2000-2018年间制造业及其细分行业的发展现状和产...     

科技强国产业结构演变特点及对中国的启示

随着经济全球化和科技全球化的深入发展,科技支撑和引领的产业结构优化调整既是全球产业变革的主要趋势、当今世界各国发展经济的重要课题,也是推动和实现高质量发展的重要抓手。本文以美国、德国、英国、法国、日本和中国为研究对象,分析2000—2015年间科技大国产业结构演变的现状和特点。研究发现,科技强国产业结构演变过程中科技创新和成本效益驱动相对低端产业及其环境污染成本向外梯度转移,长期保留高端价值链产业并形成全球化品牌效应,而且产业结构趋同化发展,价值密集型、高端知识型服务业占比大,制造业与服务业高度融合是大势所趋;中国的产业结构与主要科技强国相比还存在较大差距,需要积极融入全球产业分工和资源配置体系,以科技创新、人才智力、产业政策、品牌理念助推产业结构优化升级与经济高质量发展,积极创造科技型新产业,从而服务国家创新驱动发展战略和世界科技强国建设。     

数据驱动的网络化制造系统研究框架及其主体性分析

网络化制造系统对于工业制造业的影响长远而又深刻,尤其是近50年以来,世界各国都在研发适应国内供应链生产以及国际化全球制造的网络化制造系统,以期能够突破传统以流水线批量生产为代表的主流生产方式,充分利用工业系统中各层级闲置的制造资源,建立竞争优势.本文在分析总结网络化制造研究现状和发展趋势的基础上,提出了基于数据驱动的网络化制造系统总体架构,构建了以工业云大数据中心为核心的网络化制造系统云边运行体系.接着,在网络化制造系统的运行流程中引入了关键的主体性原则,探索并研究了“网络化制造系统究竟该如何运行”和“主体如何参与网络化制造流程”这两个重要的科学问题.进一步地,设计了网络化制造系统的部署模式,并进行了实验验证.最后,讨论了该原型系统的内涵与基于数据驱动的运行方式,同时指出重视主体性原则才是实现网络化制造运行的根本,深度挖掘主体特征将是网络化制造系统升级转变的关键.     

洞见科技发展与竞争态势服务科技创新高质量发展

新一轮科技革命和产业变革深入发展,新冠肺炎世纪疫情叠加,加速科技创新步伐并加剧了竞争.全球科技呈现出突破性快速发展态势,国际科技创新环境与竞争格局加速调整,我国科技整体实力也迈向系统性提升新阶段.同时,我国正迈入高质量发展新阶段,科技自立自强成为国家发展的战略支撑,现代化建设对科技创新提出五大战略需求,即科技强国目标需...     

《中国科学E辑:工程科学材料科学信息科学》征稿简则

《中国科学E辑:工程科学材料科学信息科学》是中国科学院和国家自然科学基金委员会共同主办、中国科学杂志社出版的学术刊物,主要报道材料、机械、工程热物理、水利、计算机科学、自动控制、通信及电子等领域基础研究和应用研究方面具重要意义的创新性成果.《中国科学E辑:工程科学材料科学信息科学》为月刊,每月20日出版,其英文版ScienceinChinaSeriesE:Engineering&MaterialsScience和ScienceinChinaSeriesF:InformationSciences双月1日出版,为SCI和EI等收录.1.《中国科学E辑:工程科学材料科学信息科学》以刊登论文为主,同时适量…     

基础前沿交叉领域进展与趋势

基础研究是科技强国和现代化强国建设的基石,世界主要发达国家重视基础研究战略部署,全球科技竞争不断向基础研究前移。本文从基础交叉前沿领域国际重要的规划和计划,以及领域最新进展和重大突破着手,分析了目前基础前沿交叉领域发展的新方向和新趋势。分析结果显示,数学各分支更加深入交叉融汇,尤其是与自然科学、工程技术与社会科学更加广泛的交叉融合;大数据和人工智能的发展、新材料和新效应的发现,将会极大推动凝聚态物理、软凝聚态物理和材料物理的发展;引力波、中微子、宇宙射线天文学打开了观测宇宙的新窗口,天文学观测进入多信使时代;天文学观测视角从陆地拓展到极地,从地基拓展到空基;天文学观测进入多平台时代;化学通过与生命、医学、材料、环境、能源等其他学科的交叉融合,不断发现新问题、发展新方法、开辟新方向;纳米科技将成为推动世界各国经济发展的重要驱动力之一,越来越受到世界各国关注,纳米科技由基础研究向应用研究及产业化转变;量子计算时代即将来临,到2030年量子计算的应用市场规模可达500多亿美元,量子计算将在未来25年走向技术成熟。     

Science China Technological Sciences 2019年62卷第4期中文摘要

<正>高通量实验技术推动材料创新综述刘艺昊,胡子恒,索志光,胡连哲,冯凌燕,龚秀清,刘轶,张金仓随着"材料基因组计划"的提出和普及,高通量技术已被广泛应用于材料科学领域,极大地加速了新材料的发展.其中,基于机器学习和数据挖掘的材料信息学逐渐成为理论指导,而高通量计算方法可用于前期筛选和结果预测,缩小了目标实验范围.研究者可结合预测结果,再利用集高通量材料制备、表征技术于一体的高通量实验方法进一步研发新型     

我国高端装备制造业创新绩效的测度及空间集聚性分析

以2007~2014年中国30个省市的面板数据为样本,利用随机前沿面板模型测度我国高端装备制造业的创新绩效,并就其空间集聚性进行了进一步探讨。研究发现:研发资本存量和人员对我国高端装备制造业有显著的正向影响,且资本存量有更高的产出弹性;政府支持和外部技术获取与创新绩效负相关;企业科技投入强度和对外开放度对创新绩效的提高有显著的促进作用;我国高端装备制造业的创新绩效总体上呈现上升趋势,且表现出"东高西低"的集聚特征。这些研究结果可为中国由"制造大国"向"制造强国"的转变提供几点启示。     

科技强国面向未来的科技战略布局特点分析

通过梳理美国、英国、德国、法国、日本等科技强国,欧盟以及在某些特定领域领先的其他科技发达国家近年来发布的重大科技战略布局,归纳出科技强国面向未来的科技战略布局趋势与特点,包括:长期战略部署稳定支持基础研究;重点战略部署量子科技、人工智能、先进计算、网络空间与安全科技、未来信息通信、健康与生命科学、现代农业与食品科技、纳米科技与新材料新制造、空间科技、科学与技术大数据等前沿科技领域;重视经济社会可持续发展领域的科技创新;培养与造就适应未来科技创新需求的人才队伍。最后,提出了4点建议,即:长期稳定支持基础科学研究,夯实创新根基;创新组织方式,加强引领性关键核心技术攻关;前瞻规划部署未来重大引领性科技创新领域;营造良好创新生态,培养一流创新人才等,以期促进我国从科技大国走向科技强国。     

英国自然环境研究委员会(NERC)2007-2012年战略规划解读

英国自然环境研究委员会（NERC）是英国七大研究委员会之一,主要开展包括海洋、极地、大气、固体地球、陆地和淡水等在内的科学问题的研究。2007年11月15日,NERC正式发布了《行星地球的下一代科学：NERC2007—2012年战略规划》。该战略规划确立了NERC2007—2012年的战略目标,提出了未来5年的七大科学研究主题和五大组织实施目标。其新的战略目标是：发表世界领先的环境研究成果——使社会各界迫切响应全球气候变化和日益增加的自然压力,有助于英国引导预测数日到数十年的区域和地方环境变化响应,创建和支持有活力的、综合性的研究团体。七大科学研究主题是：气候系统;生物多样性;自然资源的可持续利用;自然灾害;环境、污染和人类健康;地球系统科学;技术。五大组织实施目标是：知识;人才;研究设施与设备;合作;制定战略。     

数据驱动储能电池新材料的筛选和设计

数据驱动新材料产业发展是第四研究范式促进材料创新,加快材料应用的多学科多领域交叉融合的技术热点.机器学习(machine learning, ML)作为一种重要的数据驱动方法,其结合第一性原理计算在材料科学、化学、物理学和计算机等跨学科领域展现出巨大的优势,为储能电池新材料的快速发展带来了新的机遇.为帮助研究人员了解这一新兴领域,本文系统地详述了高通量计算筛选和ML在储能电池材料研究中的最新进展,概括和总结了目前国内外应用较为广泛的在线材料数据库,举例介绍了新数据库的多层次构建,分析了目前数据采集方面的一些难点.论文进一步介绍了ML方法在高通量计算筛选、材料性质预测、材料结构与电化学性能构效关系研究和材料设计方面的应用实例,最后分析讨论了当前ML在储能电池领域面临的一些挑战,并展望了该领域的前沿研究.     

集成电路装备产业的全球竞争格局与我国竞争态势分析

在文献综述的基础上,通过产业竞争态势研究,分析全球及我国集成电路装备产业的竞争态势,并在此基础上,分析和提出我国集成电路装备产业的发展建议。研究表明,美国、日本、韩国和荷兰仍是集成电路装备产业发展的强国,且各国政府是推动产业发展的主导力量,但全球市场却趋于向东亚转移。我国集成电路装备产业已形成较为完善的产业链结构和产业配套体系,主要集中于上海与北京等地,已初步具备参与全球竞争的基础,但国家科技计划在部分领域仍有缺失。研究提出,我国应在加快形成龙头引领、强化科技布局等方面进一步发挥基础优势,紧跟国际发展步伐,提升产业竞争力。     

我国稀土材料领域研发态势分析与发展建议

稀土材料(也称为稀土新材料)是将稀土元素融合进其它材料以提高原有材料性能或获得新功能的材料统称,包括稀土永磁材料、稀土发光材料等,是高科技领域广泛使用的战略性材料,也是我国高度重视发展的新兴战略材料之一。为了揭示我国稀土材料研发的全球竞争力,研判我国稀土材料研发的国际地位,本文利用文献计量与专家咨询等方法,从论文产出、合作关系、研究布局、研究亮点等方面出发,选取该领域的国内顶级研究单元与国际领先科研单元进行文献计量学对比,挖掘我国在学科布局、论文质量、科技合作等方面的优势与不足。分析发现,我国稀土论文发表与引用已经处于世界前列,但在学科布局、科技合作等方面仍然存在一些问题,阻碍着我国稀土研究快速发展。针对这些不足,论文从学科布局、战略协同、国际合作、产业转化、团队培养、技术攻关等方面提出发展建议。     

从WIPO系列报告看中国加强知识产权赋能创新发展态势

以世界知识产权组织(WIPO)近年来发布的《全球创新指数报告》《世界知识产权指标》《世界知识产权报告》为基础,进一步解读国际技术创新发展趋势与特点;基于对WIPO报告的系统分析结果,对比近20年来中国与美国、英国、德国、法国、日本五大科技强国在知识产权与技术创新方面的变化趋势,揭示我国的知识产权发展与创新的进步与差距。最后,针对我国知识产权促进技术创新发展的不足与短板,提出进一步加强知识产权赋能创新驱动发展的方向性建议与展望:营造促进创新高效转化的政策制度环境,激励高质量、原创性知识产权创造供给;提高知识产权全球化治理能力,完善中国特色知识产权治理体系,促进知识产权与国家经济社会全面融合发展;充分发挥知识产权智库支撑作用,重视和强化知识产权与区域创新政策的战略研究。     

“澜湄”区域国家科技创新发展现状及合作需求研究

"澜湄合作"机制形成以来,逐渐成为"一带一路"倡议下中国周边外交战略的重要组成部分,帮助区域国家内部合作理念、层次、领域不断扩展深入。在此背景下,区域国家多领域合作成为研究热点。本文旨在梳理"澜湄"区域国家科技创新发展现状及现有科技基础,包括国内研发支出、每百万居民中科学研究与试验发展人员数量、科研机构与平台、高科技出口占制成品出口的百分比;结合全球竞争力报告中所提出的经济发展阶段、综合创新能力等指标,研究分析区域发展科技创新合作需求强弱程度;围绕"澜湄合作"的五大优先方向,就区域国家间开展科技创新合作具体方向提出建议,包括水资源综合利用开发、环境保护与新能源示范推广、技术转移推动国际产能合作等;最终,为后续构建完善该区域科技创新合作理论框架体系,丰富理论内容,探索区域合作的新思路提供理论支撑。     

电场驱动喷射沉积3D打印

多材料多尺度3D打印是当前增材制造的前沿方向、研究难点和亟待突破的关键技术,它在组织工程、新材料、新一代电子产品、OLED、印刷电子、软体机器人等诸多领域有着非常广泛的应用,但是现有的增材制造技术在实现多材料跨尺度3D打印面临许多挑战性难题.材料喷射沉积成形技术在实现多材料多尺度3D打印具有非常突出的优势和巨大的潜能,本文提出一种电场驱动喷射沉积3D打印新方法,它突破了现有材料喷射沉积3D打印在打印材料、接收衬底、喷嘴材料、跨尺度制造等方面的一些不足和限制性,尤其是结合多喷头技术,能够实现跨尺度多材料复杂三维结构一体化制造.首先,阐述了该方法的基本原理,并通过理论分析和数值模拟揭示了其成形机理;随后,通过系统的实验研究,验证了电场驱动喷射沉积3D打印对于衬底(或者已打印结构)材质、打印高度和位置、导电和非导电喷嘴、打印材料普适性,以及所提出的两种工作模式在实现跨尺度制造方面的可行性和有效性;最后,通过4个典型打印案例,展示了提出的电场驱动喷射沉积3D打印在实现异质、跨尺度复杂三维结构化制造的能力和突出优势,证明了它在实现多材料多尺度3D打印方面的可行性和有效性.本研究为探索低成本多材料跨尺度3D打印提供了一种全新的解决方案.     

量子传感与测量领域国际发展态势分析

作为量子信息技术的重要发展方向之一,量子传感与测量可实现跨越式的超高精度测量,并在特定环境抵御噪声干扰,在地质勘测、空间探测、惯性制导和材料分析等重要领域具有广阔的发展和应用前景.本文梳理了近年来欧美等主要科技强国在该领域的重要战略规划与项目部署;并就量子传感与测量五大子领域的发展现状与趋势进行深入分析;最后,对我国提...     

面向未来互联网的智慧制造研究现状与展望

现代集成制造已成为融合社会、经济、人文等方面在内的复杂大系统,而社会系统、信息系统、物理系统融合是当今制造业的发展趋势.智慧制造作为未来互联网的四大支柱或"四网"(人际网、物联网、务联网、内容/知识网)与先进制造技术融合而成的一种人机物协同的智能制造新模式——社会-信息-物理-生产系统受到广泛关注,因而很有必要对如此新...     

全球磁浮交通发展态势、前景展望及对中国的建议

磁浮交通是一种有别于传统轮轨技术的新型轨道交通模式,具有加速快、适应性强、能耗低、环境友好等特点。经过近半个世纪的研发,国际上已形成两种较成熟、可商业运行的技术路线,近年来还创新发展了多种面向不同应用场景的技术思路。本文梳理和分析了主要国家磁浮交通发展的战略布局和发展现状,利用文献计量学和文本挖掘方法,对磁浮交通领域国际技术竞争格局和研究热点进行了揭示,综述了近年来磁浮交通研究进展。研究表明,中国作为磁浮交通领域后起之秀,已具备较强的竞争实力,未来或将与日本共同引领全球磁浮交通发展。建议中国继续完善现有磁浮交通技术体系,加强前瞻性技术储备;突出自主研发优势,加强重点专利国际布局;持续开展官产学研合作,积极推动磁浮技术走出去。