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业内动态

中国科研迈入新原创时代

撰稿人:  来源:经济日报  发布时间:2017-04-06
     当前创新驱动已成国策,面向科学前沿开展原始创新,力争在更多领域引领世界科研方向,已经成为我国科学家义不容辞的责任。

近年来,我国科学家在一个又一个基础科学前沿披荆斩棘、屡获佳绩:量子通信、铁基超导、中微子、量子反常霍尔效应、外尔费米子、干细胞、纳米……一个个原始创新成果,为中国科研步入新原创时代揭开大幕。

勇气:搏杀在世界科技前沿

科学发现只有第一,没有第二。每一个竞争激烈的世界科技前沿,都是硝烟弥漫的战场,科学家们要像士兵一样英勇搏杀,争夺唯一的桂冠。

中微子第三种振荡模式θ13的发现,就是这样一个狭路相逢勇者胜的故事。

中微子是一类神秘的基本粒子,它会变身术,一种中微子在飞行过程中变为另一种中微子,然后再变回来,这叫作中微子振荡。三种中微子两两之间可发生三种振荡模式,各有其对应混合角,分别为θ12、θ23、θ13,前两种振荡角的测定者都获得了诺贝尔奖,第三种振荡混合角θ13却迟迟未能找到。

寻找θ13的科研竞赛在世界各地展开,日、美、法、韩、中均参与其中。日本、法国、美国的实验室在2011年相继发表了关于θ13的数据,虽然其结果均因精度不够而置信度较低,却是这一领域竞争白热化的迹象。而中国的大亚湾中微子实验室直到2011年年中才完成探测器建造与安装。

因此,在中国科学家只用55天取数、用十几天完成物理分析和论文写作,于2012年3月7日投稿并率先公布了精确的θ13实验结果后,国际物理学界深感震惊。欧洲核子研究中心菲利斯塔·泡斯教授说:“我被深深震撼了,2010年10月我去大亚湾时探测器还没有建造呢。”

在这场世界级科研战中,勤奋勇敢的中国大亚湾实验团队率先赢得桂冠。这一成果被美国《科学》杂志评入当年世界十大科技进展,今年年初又获得国家自然科学一等奖。

不只是中微子,近年来,勇夺第一的原创成果在多个前沿领域不断涌现,我国科学家们在世界科技前沿竞争中越战越强。

以干细胞研究为例。

“我国对干细胞的成规模研究,也就10多年的历史,但是进步非常大。”中科院院士裴钢说,从2004年到2013年,我国干细胞研究人员增长近16倍,年发表论文数增长近17倍,论文总数仅次于美国位居世界第二。

中科院动物研究所研究员周琪也深有同感。他2003年从法国留学归来,“刚回国时法国实验室水平高高在上,现在我们的条件让法国人感到羡慕。这种转换发生得非常迅速”。

转变体现在接连不断的原创成果中。率先实现小分子化合物诱导体细胞重编程和转分化,首次证实非胚胎来源的诱导多能性干细胞具有发育全能性,首次构建出小鼠—大鼠异源杂合二倍体胚胎干细胞……一个个世界第一证明了我国在干细胞领域的强大实力。

执着:十年不鸣,一鸣惊人

在科研领域,原创是一件十分艰难的事,它需要科学家们长期呕心沥血的投入和付出,很难看到快速的回报。

在今年1月的国家科学技术奖励大会上,李克强总理曾表示,要“建立长期稳定的支持机制,鼓励从事基础研究和原始创新的科研人员潜心研究,可以十年不鸣,争取一鸣惊人”。

事实上,十年不鸣,一鸣惊人,正是近年来不少重大原创成果的常态。

开创“纳米限域催化”新概念以实现甲烷一步高效生产高值化学品,就是一个这样的案例。

2014年5月,中国科学院大连化学物理研究所包信和院士团队在《科学》杂志上发布重要成果:他们运用“纳米限域催化”的新概念,创造性地构建了硅化物晶格限域的单中心铁催化剂,突破了原有技术瓶颈,成功地实现了甲烷在无氧条件下选择活化,一步高效生产乙烯、芳烃和氢气等高值化学品。这项原创技术摒弃了高耗能的传统合成气制备过程,被国外专家认为是一项“即将改变世界”的新技术。

而这个技术的研发历经20年,早在1995年,包信和就带领团队开始甲烷“无氧活化”的攻坚。“曾有过一段艰难的时期,我们的研究方向被认为是冷门,但大家并没有放弃。”包信和说。

在基础研究领域,不少科学家都具备这样冷热不论、宠辱不惊的执着。典型的例子是中国科学院院士赵忠贤。

国家自然科学一等奖是中国自然科学领域最受瞩目的奖项,2000年创立,17年来曾9度空缺。赵忠贤却两度获得该项大奖。

从1976年就开始研究高温超导的赵忠贤,在超导研究的岗位上坚守了半个世纪,并在相距24年的1989年和2013年里,与研究团队一起,两度荣获国家自然科学一等奖。

在两次获奖之间的上世纪90年代中后期,高温超导研究曾遇到瓶颈,超导研究由热转冷,很多研究者转移到其他研究领域。赵忠贤却矢志不渝:“我很正常,不痴迷也不呆傻。我认为超导还会有突破,所以坚持。”

在第二次获得国家自然科学一等奖后,赵忠贤说:“经过几十年的努力,我国在超导领域的研究属国际一流水平。有这么大进步和国家大环境有关。大环境稳定,有相对稳定的经费支持,这是超导研究取得重大成就的基础。”他认为,随着我国综合国力的增强和科研整体实力的提升,今后基础研究方面将会取得越来越多的成果。

他的说法被事实所验证,现在,我国科学家发现的铁基超导材料占世界一半以上,并且保持着国际最高超导转变温度的纪录。

希望:中国力量打造中国品牌

毋庸讳言,当今世界论原创实力还是美国居首,中国还相差甚远。说中国正步入新原创时代,是指中国的原创成果上升势头迅猛,大幕初启、局部领先,而不是说中国的原创成果已经很多。

中国原创成果在世界的整体地位和走势,从2016年全球创新指数即可见一斑。

去年8月,世界知识产权组织、美国康奈尔大学、英士国际商学院共同发布了2016全球创新指数,中国首次跻身世界最具创新力的经济体前25强。在评估高校水平、科学出版物和国际专利申请量的顶层指标“创新质量”中,中国名列第17位,成为中等收入经济体的领头羊。

在新原创时代,突破靠勇气,积累靠执着,而希望,就在年青一代身上。中国科学界的年青一代正在一个个原创突破中茁壮成长,成为打造基础研究领域中国品牌的新中国力量。

在量子通信领域独占鳌头的潘建伟团队就是典型的年轻团队。

2001年,潘建伟在中国科学技术大学建起了量子信息实验室。那时这支队伍非常年轻:领头羊潘建伟1970年出生、刚过而立。骨干成员中,杨涛、陈增兵、赵志刚都是博士毕业不久,而彭承志、陈宇翱、张强等都只有20岁出头。

就是这样一支年轻的团队,十几年来在量子信息领域屡获第一:多次刷新并始终保持多光子纠缠世界纪录、在国际上首次实现安全通信距离超过100公里的光纤量子密钥分发、实现国际上首个全通型量子通信网络、建成首个规模化量子通信网络、成功发射世界首颗量子卫星并圆满完成实验任务……

《自然》杂志在2012年12月报道潘建伟团队时曾写道:“在量子通信领域,中国用了不到10年的时间,由一个不起眼的国家发展成为现在的世界劲旅,将领先于欧洲和北美。”

在另一些年龄跨度更大的团队中,年轻人也表现出不俗的潜力。

2012年底,中国科学家团队首次在实验中发现量子反常霍尔效应,取得基础物理领域重大突破。2013年3月,这一成果发表于美国《科学》杂志,令世界震惊。团队的主要领导者、清华大学副校长薛其坤表示,这样的科研竞赛对我国青年科技人才的培养非常有利。

“我这一辈人接受正规的系统科学训练已经很晚,要比别人更加刻苦才能弥补差距。但现在的孩子们不一样,他们从小受到完整科学训练,我国这些年对科研的投入也远非从前可比,一流的实验室和科研团队会越来越多。”薛其坤说,跟国外站在同一起跑线上的新一代中国研究者,未来将作出更大贡献。



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