1.用基礎研究推動顛覆式技術創新
我國面臨的很多“卡脖子”技術問題,根子是基礎理論研究跟不上,源頭和底層的東西沒有搞清楚。
浙江大學前校長楊衛院士曾經將創新分為四個層次:(1)效率式創新,由提高管理和產銷效率而產生;(2)開發式創新,由已有技術通過引進、消化、吸收和再創新或集成創新轉化而來;(3)高新技術創新,建立在已有科學知識和原理基礎上轉化而成、具有重要應用價值的新技術創新,如核技術;(4)顛覆式技術創新,是建立在基礎研究或應用基礎研究的新成果基礎上轉化而成、具有突破性應用價值的新技術創新,是最高階的創新,如原子彈、圖靈機等。目前,國家“卡脖子”技術、重大急需技術主要是高新技術創新和顛覆式技術創新。所有“卡脖子”關鍵技術難題,根本上是其背后的科學原理沒有得到闡明。只有從基礎性研究著手,知其然并知其所以然,才能有效解決這些關鍵技術難題。
例如,航空發動機被譽為現代工業皇冠上的明珠,其渦輪葉片關鍵材料的研發關系國家戰略驅動發展,長期以來投入了國家大量的資源,成效并不盡人意。浙江大學相關團隊聚焦產學研融合,依托浙江大學高溫合金有關學科研究基地,聚焦渦輪葉片關鍵難題,組建顯微結構表征與合金制備的交叉合作研究團隊,基于組織結構調控及材料性能關系基礎理論,開展服役條件下高代次單晶合金材料結構與性能關系的基礎性研究,使渦輪葉片關鍵材料在溫度、應力以及穩定性等參數指標在短時間內達到國內領先水平,為航空發動機渦輪葉片關鍵技術研發提供了基礎理論支撐及技術轉換突破。
2.校外科技基礎設施架起學科和產業創新互動的橋梁
從基礎研究到產業化一般要經歷基礎研究—技術研發—技術評價—示范應用—產業化五個階段,如圖一所示。歐美大學一般以基礎研究為主,后面的四個階段基本上由產業界來完成。中國的情況不同,由于產業界的研發能力不足,技術研發、技術評價和示范應用尚需要大學和科研院所等為主導或者共同參與來實現。因此,需要學科從基礎研究向技術研發和產業化方向延伸,同時也需要培養產業界向技術研發和基礎研究方向延伸的能力。這需要我們在學科建設時凸顯這一特點,尤其是工程學科。
學科建設與產業創新互動的難點是如何保證關鍵技術創新過程“基礎研究—技術研發—技術評價—示范應用—產業化”這根鏈條不斷,科技基礎設施在這方面起到了關鍵性作用。
從功能定位來看,我國大學的學科在高科技產品研發中應以基礎性研究為主,同時盡量向技術研發、系統測試、示范應用以及產業化延伸。產業界則應該努力向應用示范、系統測試、技術研發與基礎研究延伸,而科技基礎設施平臺則架起了大學與產業界互動的橋梁,填平了從基礎研究到產業化的“死亡谷”。從需求或者獲益角度看,學科發展需要科技基礎設施支撐,而學校本身沒有充足的物理空間和資金建設大型的科技基礎設施。產業的發展壯大則需要科技基礎設施支撐技術研發、技術評估和示范應用,而企業沒有足夠的科技能力建設科技基礎設施。地方政府期盼產業的轉型、積聚人才和經濟可持續發展,科技基礎設施建設提升了城市的競爭力。三方的訴求雖然各不相同,但可以通過科技基礎設施建設建立良性互動關系,從而使各方獲益。例如,我們這次調研的十一個校外學科基地,在校外建設了三十多臺大型科技基礎設施,獲得了建筑面積28.6萬平方米的物理空間和建設這些科技基礎設施以及人才的配套資金約14億元,這有力地促進了學科解決工程問題的能力、當地城市的科技競爭力和企業的創新能力。
3.學科帶頭人主導全鏈條過程更具活力
人才是核心,隊伍組建是關鍵。如圖二所示,從研究所、科技基礎設施平臺和產業化公司的互動關系來看,基礎研究主要由大學研究所或學科教師承擔,基礎研究支撐技術研發;技術研發則需要由從事基礎研究的部分教師、平臺的工程技術人員以及公司的部分技術骨干共同組成研發隊伍,相應的技術支撐產業化;產業化工作中,同樣需要從事基礎研究的部分教師、部分平臺的工程技術研發人員直接參與到產業化工作中,為產業化保駕護航。同時及時發現存在的問題和需求,再從基礎研究出發,進行技術改良和提升,實現全鏈條創新并形成良性循環。
例如,面對西方發達國家對飛機裝配技術一貫的封鎖政策,浙江大學有關教授團隊原創性地解決了飛機裝配領域的一系列復雜數學、力學和工藝問題,建立了一套全新的飛機數字化裝配理論和方法;提出了數控定位器適度剛度設計理論,系統掌握了數控定位器的系列化、模塊化設計方法,成功開發了一系列數控定位器產品,為獨立自主發展我國飛機數字化裝配技術提供了重要的裝備保障;建立了一整套飛機數字化裝配核心技術體系和規范,開發了開放式、網絡化、組件化飛機數字化裝配大系統集成框架,為我國飛機數字化裝配系統的創新設計提供了先進、可靠的軟件平臺。
通過調研發現,這三個機構(圖二),既相互獨立、有各自的職能,又交叉融合、形成一個交集。這個交集就是以學術帶頭人為首的核心人員:學術帶頭人全鏈條參與是實現全鏈條創新的關鍵因素;學術帶頭人通常學術底蘊深厚、學術活力強勁,在學術界和產業界影響力大;他們有能力從基礎研究出發,開展技術研發、技術評估和應用示范,并主導或參與相關技術的產業化,從而實現全鏈條創新。這種全鏈條創新模式具有很強的生命力和可持續發展的活力。
4.學科建設與產業創新互動
我們通過調研,發現在學科建設與產業創新互動過程中,傳統的學科建設模式正在發生轉變,浙江大學的學術帶頭人正在探索具有中國特色的一流學科建設新模式。
第一,團隊組建。依托研究所或者二級學科,由學科帶頭人領銜,圍繞國家重大急需,開展全鏈條創新。這樣的轉變有利于某一時期從事產業創新的教授不脫離學科,反而形成學科合力,在一定程度上實現了學科建設在人才隊伍和建設經費方面的可持續發展。
第二,平臺建設??萍蓟A設施平臺作為學科的校外基地,為學科發展提供充足物理空間和科技基礎設施,為學科由基礎研究向技術研發以及產業化延伸創造了條件。
第三,方向凝練。進一步明晰了學科發展方向,將學科發展與國家重大需求、解決關鍵難題結合起來,將學科發展與地方經濟的發展需求、企業的前瞻發展需求緊密結合起來,形成了一流學科建設的內生驅動力。
第四,任務導向。進一步明確了當前學科的主要任務,即一方面加強面向國家重大需求的基礎性研究,推動顛覆式技術創新,另一方面,圍繞關鍵技術,推進全鏈條創新。
第五,人才培養。培養和鍛煉了一批有能力開展全鏈條創新的學科帶頭人和學術骨干;創新了人才培養范式,注重培養學生創新意識和創新能力,培養基礎理論扎實、技術研發能力強勁的創新人才。
“致天下之治者在人才,成天下之才者在教化”。在加快實現中華民族偉大復興的征程中,面向育人與創新高度融合的未來,高水平大學必須率先搶占大變局下的發展機遇,面向世界科技前沿、面向經濟主戰場、面向國家重大需求、面向人民生命健康,瞄準國家重大亟須及關鍵核心領域,持續拓寬科學技術的廣度和深度,讓學科建設與產業創新互動,形成科學研究與產業創新的全鏈條,使大學主動肩負起培育時代英才、打造國之重器、競爭世界科技之林、實現中華民族偉大復興的使命,為早日建成中國特色世界一流大學而奮斗,為建成教育強國、實現“兩個一百年”奮斗目標提供堅強有力的人才支撐。