海外华人学者谈发展我国的基础研究,本文主要内容关键词为:海外华人论文,学者论文,我国论文,基础论文,此文献不代表本站观点,内容供学术参考,文章仅供参考阅读下载。
1 基础科学研究的管理体制
1.1 要重视基础理论研究
基础研究的目的一是为了认识自然,二是为了发展生产力。另外,基础研究可为一个国家在战略上提供强有力的后盾,如冷战时期大国之间的战略竞争就是建立在雄厚的基础研究基础之上的。坚实的基础研究能给一个国家综合实力的提高,包括为经济发展带来源源不断的后续力量。因此,做基础研究的战略规划要有长远的眼光。
目前,我国基础研究水平与西方发达国家的差距很大,这是一个严酷的现实。在下个世纪全球日益剧烈的竞争中,科学无疑将成为竞争的核心,而基础研究则是竞争实力的基础。到下个世纪中叶,中国要进入发达国家行列,唯一的选择就是大力发展科学和教育,以此促进整个国民经济的发展。在科学技术的发展中,我们要尤其重视基础研究。
像发展经济一样,在科学技术的发展上中国也应该走符合自己国情的道路。我国的现代基础研究,千万不要走到美国的商业化道路上去。基础研究就是整个社会大厦的基石,不能轻视它的投入和作用。同时也要加强培养和正确引导基础科研队伍的献身精神。
有些人认为基础研究只有投入没有产出,这是非常错误的。任何应用都是以理论为背景的,没有基础研究,不可能有高水平的应用研究。事实证明不重视基础研究就要落后。比如,我国生物化学原来很好,在60年代就成功地人工合成胰岛素,如继续发展下去,可以为今天的基因工程制药打下基础。但由于不够重视,如今在基因工程制药方面只能跟在人家后面走。从科学研究角度讲,拖的时间越长,今后赶起来花费就越大,落后了要想赶上就要投入更多的人力和财力。不如早期适当投入,及时捕捉上升时期的研究课题,尽早跟踪,尽早研究。
1.2 关于基础科研评价体系
首先应该指出,我国基础科研评价体系还有一定的缺陷。主要表现在:一部分评价委员会成员知识老化,有的科研评价水分太大,是靠吹出来的,并受到传媒的宣传影响。其次,科研评价的标准不够科学化,科技统计方面以数字为标准的做法应该改一改。从数量上看,我国发表的学术论文很多,但质量高的不多。我国各个学科的学报、专业期刊数量不少,但高质量的也不多。所有这些对培养年轻科研人员的学风会造成不好的影响。这说明体制上有问题,是如何引导的问题。基础研究不优秀不行!总是跟在别人后面重复也不行。为什么一些大课题上有价值的成果少?就是急于出东西,凑合个东西就发表,急功近利。基础研究要从高层次上鼓励高水平的工作,不能片面追求结果和文章的数量,在低水平上重复别人的工作,这样不够严肃,造成很大的浪费。
1.3 基础研究的队伍建设
基础研究要从教育着手,培养出大批知识面宽、思路广的人才,在他们当中自然会涌现出帅才和将才类的学术带头人,整体研究水平才能上去。
1.3.1 要培养“多潜能”的人才,将帅之才应从教育抓起
学校教育要全面,不要偏废。要鼓励学生拓宽知识面,允许他们跨专业、跨学科学习,培养多方面的才能。要能在基础研究方面成为学术带头人,没有多方面的潜能是不行的。如果知识面太窄,就会只见树木,不见森林。我国有些学术带头人,他们在某一个小部分的工作做得不错,但对整个领域认识不够。这样的人当基础研究的学术带头人不行,会找不到正确的研究方向,很难有突破性的成果。
1.3.2 加强博士、博士后的培养
科学家成长经过的几个阶段是:博士生是跟着导师做研究,题目由导师出,在一个点上做文章,对于要做什么和以后有什么发展还不清楚。博士后阶段是帮助导师做研究,题目可以自己出,可以和导师一起讨论。而在这以后就要自己找课题,自己做研究,最后才会成为科学家。科学家要有独立的想法和全局的思维。国内目前缺少最后阶段的成熟的学术带头人。中国的大学生从学校出来很优秀,但作为基础研究的科学家来培养,我们就落后在博士、博士后和以后的工作上。应着重加强博士、博士后和以后的研究工作方面,以适应现代科研的需要。
1.3.3 要加强基础研究队伍的实力
要稳住基础研究队伍,不要业务一有成就就派去当官,这不是唯一的路。学术水平高的,要让他们在科学研究上多发挥优势。提高科学家的地位,不应从职务上来体现。另一方面,由于受市场经济的影响,一些研究人员“迫于生计”或“追求实惠”而不愿意从事基础研究。因此要从根本上改变从事基础研究人员的生活待遇和社会地位,把一些高水平的研究人员稳定在基础研究领域。另外要重视我国自己培养的人才,对有真才实学的人,无论他是在国外还是在国内培养的,应该一视同仁。
1.3.4 人才计划应从整体考虑
国内现行的人才计划从长远来看很重要,但挑选学术带头人不应把赌注压在一个人身上,应在一个学科上培养一批将帅之才,这才是高水平研究队伍的保障。
1.3.5 严格实行退休制度
国外学术界执行退休制度是非常严格的,到了退休年龄无论是谁,诺贝尔奖金获得者也好,普通研究人员也好都要退下来。法国科学院院士的退休年龄是68—70岁。70岁时必须退休,之后在科学院内的专业学部中从事纯咨询性质的活动,参加科学院组织的荣誉性活动等。
1.4 转变观点,适应基础研究发展的需要
我国在研究概念上与国外有一定距离。基础研究的面一定要广,一个是人员的知识面要广,再一个是学科和课题选择的面要广,规模可以根据实际情况来安排,先小规模后大规模。研究导师应该相信,肯定是一代胜过一代。不要因为怕面宽了自己指导不了而限制学生研究面的拓宽,这样肯定出不了大成果。现代科学的跨学科、跨领域的特点非常突出,如生命科学的发展为农业、环境、医学等许多领域带来新的发展,认清这一点,就是研究概念上的突破。
评价一个课题是否应该立项,是否值得支持,应根据课题本身的价值,看是否符合领域的发展方向,是否具有创意,而不应简单地根据是谁提出的来决定。一些有名望的学者当年从国外带回先进的知识并带出了一批人,功不可没。但由于种种原因,其中一部分人在科研上没有突出的成就,随着知识的老化,这些人已难以跟上现代科技发展的步伐,应该承认这个严酷的现实。而中国的现况是,相当一部分这样的人在学术界占有重要的位置,这就使研究的立项和评价工作受到影响,对科学研究的发展很不利。有些选题是属于50或60年代的,在国外已很少有人研究,而且不可能得到资助,但由于是一些当年有过成就的老院士提出的,所以被采纳了。国外的学术委员会是找本领域中被公认工作做得好,对科研发展趋势又比较了解的人参加,采用背靠背的方式进行评价,这样可做到客观、公正、起点高、不受任何干扰。我国在研究课题的立项和评价方面要进行改革,跳出过去的框框,以利于开拓新的研究领域,以利于新人的脱颖而出。
1.5 打破界限,形成开放、竞争、协作的机制
要打破以研究院、研究所承担课题的界限,对一些重大课题可实行跨院所、跨专业招标的方法,增加透明度。在确定了项目负责人后,可由他自由组阁,另外再成立咨询委员会,评价项目的实施情况。这样有利于集中优势力量,形成最佳组合,有利于不同专业的互相协作、互相渗透,有利于研究工作的创新和突破。
从事基础研究的研究机构要加强与大学的联合,研究人员要在大学任教、兼课、带研究生,这样科研教学结合可以保持活跃的思维。
不仅是国家重点实验室,一般实验室在可能的情况下也应对其它研究机构、学校和企业开放,这样一方面可以加强交流,也可充分利用资源,减少重复建设。
1.6 基础研究应服务于科技和经济的长远发展目标
在制定基础研究计划时要着眼于我国科技和经济的长远发展目标,选题不要急功近利。基础研究不能要求马上出效益,真正意义上的基础研究有时10年甚至几十年才能得到应用。基础研究项目要有一定的规模,要有系统性、持续性,要重视系统性的研究工作,如长期的数据收集工作等,没有这些基础,不可能出高水平的成果。
1.7 有效利用基础研究经费
基础研究一般没有直接的经济效益,应主要由国家提供研究经费。经费要集中使用,主要支持有重大意义的课题。要将项目经费和人头费分开,在保障基本人头费的情况下加强项目的投入。不能让搞基础研究的人自己再去挣钱来养活自己。
研究资助要公平竞争,实行背靠背式的项目评审,使更多年轻有为的研究人员获得资助。目前,研究经费的分配中存在重名气、轻课题的现象,使得经费过于集中在一些知名专家身上。有些专家即使多年出不了成果却仍能得到大量经费,其结果是扼杀了不少有意义的研究课题,也造成了中青年研究人员的流失。
1.8 加强国际合作,充分发挥海外留学人员的作用
加强国际合作是加速我国基础研究的重要途径。像人类基因组作图和序列化这样的庞大工程,即使是英、美等科技非常发达的国家,单靠本国的力量也很难在短期内完成,必须开展广泛的国际合作。通过国际合作培养人才,获得最新信息,利用国外先进的条件和设备。在继续支持研究人员到国外开展研究工作的同时,更要积极引进外国的专家学者来我国工作,特别是大量在国外学有所长的我国留学人员。要重视他们希望为祖国建设做贡献的热情,为他们回国工作创造条件。可聘请在国外有较高学术地位、热衷于国家科技事业的科学家担任顾问,请他们回国讲学,将他们的研究工作和一些关键性的东西传给国内,这是非常有意义的事。也可以请他们参与制定科研计划、立项评估等工作。可和他们共同申请国外基金和联合培养博士生。国内的研究课题也要允许在国外的华人学者参与投标。为做好这项工作,要建立一定的管理机制,如建立海外学者人才库,制定相应的鼓励优惠政策等。
2 基础科学研究的学科发展
学者们认为,对基础研究重点领域和课题的选择,要以我国科技和经济的长远发展目标为出发点,要充分发挥我国的特色和优势,要强调创新和突破,要紧逼世界科技发展的大趋势,要加强交叉学科的课题研究,要根据我国科技和经济的现状确定项目的规模和重点,“有所赶,有所不赶”。有的学者认为课题立项要立足于世界科学发展动态,对国外已有成熟的研究成果的课题,没有必要再花人力、物力去重复。在基础研究方面只承认第一,不承认第二,所谓“填补我国空白”是没有意义的。也有学者认为,由于基础研究是科技发展的生命线,科学上的偶然发现可能会导致意想不到的结果,因此在每一个基础研究方向上都要有人做,否则一旦在这个方向上有重大发现或突破,我们再开始做就晚了。
2.1 生命科学
各国学者一致的看法是:21世纪将是生命科学的世纪,以基因工程为主导技术的生命科学将对经济产生重大作用,对全球面临的重大问题,如饥饿、疾病、能源短缺、环境污染等可能提供切实的解决办法,我国必须加强生命科学领域的基础研究。
学者们认为21世纪生命科学发展的4大方向是:发育生物学、 免疫学、神经科学和遗传学。建议加强以下几个方面的研究:
—基因研究是生物学、基础医学、基础农学共同的研究方向,应作为重中之重。研究的课题应包括基因调控机理、基因组模拟、基因药物、转基因植物、基因治疗肿瘤、基因生物制品、中医药机理等。
—免疫方面,可以结合传统医学向生物工程制药的方向发展。
—遗传与基因工程方面,在无性繁殖领域可有目的地改变动植物的性质,不必重复做单纯的克隆复制,可以防治家庭遗传病上做文章。加强转基因研究工作,并用于提高人类健康水平、免疫功能、优生优育、抗衰老和动植物抗病高产等方面。
—发育基因的研究。发育基因是近10年发展起来的新东西,不同于结构基因和调控基因,是在特定的时间和空间表达并调控着结构基因的基因,有许多遗传病原因在于发育基因失控,因此搞清它很重要。
—重视发育生物学的研究,结合发育生物学开展基因技术研究,如基因治疗和动物器官移植于人的研究。特别是和农业发展相关的发育生物学,性别决定、雄性不育以及自交不亲和等都是具有实际应用价值的研究题目。
—转基因植株后代的遗传稳定性问题。由于转基因植株后代中所导入的外源基因常常不能稳定表达,使转基因植株在生产上的应用还存在一定的距离。因此必须对转基因植株后代的遗传、外源基因的表达及调控等基本问题进行研究,解决遗传稳定性问题,使转基因植株能尽快应用于生产。
—植物发育遗传中的基本问题,如花器官的形成和分化。国外对花器官的形成和分化研究已深入到分子水平,能定向控制花器官的发育并改变花型,这就有可能改变名贵花卉的花型,有望将自花授粉作物改变为异花授粉作物。
—加强作物氮代谢的研究,充分理解作物的氮代谢机理,做到合理利用氮肥,从而达到降低成本、节约资源和减少污染的目的。
—建议组建我国菌物研究的国家队伍。菌物研究将包括菌物生态资源、系统分类、生理生化和遗传变异等学科,以及农、工、食用、医药、代谢产物和生物技术等领域。目前要集中力量于国内菌物生产利用所急需的研究,同时抢占菌物分子生物学和生物技术应用等国际学科发展的前沿领域。
—加强对中西医结合治疗疾病的实践和科学的研究工作,用现代科学技术对中草药进行更高层次的研究,使之达到能够被国际社会认可的水平。可选择西医药疗效不佳而中医治疗有独到之处的疾病作为突破口,如糖尿病等。争取在西方发达国家建立科研和生产一体化的实体,这是赶超世界先进水平,实现中药国际化的捷径。
—加强基因治疗载体的研究,哺乳动物人工染色体将成为最有希望的基因载体,应尽快开展这方面的工作。
—在生命科学领域,基础研究与应用技术研究已经很难分开。国内应尽快开展DNA疫苗的研究, 这是除基因疗法以外攻克艾滋病和癌症等顽症的另一突破口。在技术上也要比基因重组和蛋白体外表达容易。
—建议建立肿瘤标本库,这是一项很重要的基础性工作。国外因病例少,有些标本很缺,给研究工作造成困难。我国病例多,可利用和发挥这方面的优势。
—生物科学的发展正经历着从粗到细再从细到粗的发展过程。过去20年,由于分子生物学的发展,使生命科学门类增加。但是,医学和农业生物技术常常要求对单个基因产品的作用在细胞、组织和组织生物学、病理学、全生物生理学乃至种群相互作用水平上的整体性理解。这一水平上的知识的缺乏很可能成为生物学和生物技术进一步发展的障碍。外国科学家认识到这一问题的严重性, 认为整体生物学(INTEGRATIVE BIOLOGY)是分子生物学和基因组序列化研究成果转化的关键。
—建议开展计算生物动力学研究。计算生物动力学是一门交叉学科,它利用物理、数学、非线性动力学和计算机技术来研究生物器官的整体动力学行为, 以建立该器官的功能性模型。 计算生物动力学起源于50年代的神经元建模工作,后由于计算能力的限制和人才的缺乏,使之仅局限于单个细胞的建模工作中。近几年来,由于非线性动力学的发展和计算技术的提高,建立组织和器官的模型已成为可能。
—开发维持生态平衡型的农业生产技术,以低投入、长期性的稳定收益来巩固和提高粮食生产的潜力。有系统地收集整理野生植物资源,探明野生植物对各种不利环境的抗性。有效地利用这些抗性基因,培育出抗性强的新品种。
—在植物分子学领域,尽快阐明植物抵抗日益恶化的环境条件(如干旱、高盐、低温、病虫害等)的分子机理,包括植物对各种环境胁迫的应激、信息传导、功能基因的表达调节,以及一些基因在组织和细胞生长时期的特异表达的机理,利用分子生物技术培育抗旱、抗盐、抗低温以及抗病虫害的优质高产新品种。
—人的寿命延长、年龄增加后活力下降,即线粒体里的染色体起了变化。利用基因重组来修复染色体,可能解决防衰老问题。我国可在基因重组、基因修复和复制等与DNA代谢有关的领域里多开展研究, 如有关真核生物线粒体DNA的基因重组的课题。
—研究DNA甲基化异常在癌发生中的作用。 过去研究癌发生机制重点放在癌基因及抑癌基因的遗传学变化上,如基因突变和基因缺失方面。现在国际上已意识到基因的非遗传学变化,如DNA 甲基化的异常在癌发生过程中的重要意义。基因的非遗传学变化与遗传学变化不同,是可逆的,容易通过药物及生物学方法修正这些变化,因而有极好的应用前景。
—开展分子氧活化的生物基础研究及化学模拟研究。双核铁氧蛋白是一类不含HEME的新的生物酶系,可在自然界解决氧的转移,是氧活化和碳氧循环的另一个基本途径,包括甲烷单加氧酶(MMO)、 核苷酸还原酶和紫色酸磷脂酶等。
—基因组研究。由于中国的许多边远地区相对比较封闭、人口流动少,因此较容易获得稳定的疾病遗传材料。建议进一步开展疾病基因的研究,因为疾病基因受专利保护,在新药的研究方面具有重要的应用价值。
—水稻基因研究,开展精确水稻基因RFLP图谱的研究。
—开展动物基因表达序列片段(EST)研究。
—我国人口众多,生物品种及其变异也很多,国内有必要建立生物资源资料库和信息库。
2.2 数学
学者们认为本世纪以来,经过几代数学家的努力,我国数学水平有了飞速的发展,并在一些方面做出了杰出的工作。但总体来说我国数学水平距离国际先进水平仍有一定差距。未来我国数学的发展方向应该放在突出重点、保持优势上,对国际上活跃的领域尤其应该重视。他们对我国发展数学领域基础研究的看法是:
—微分方程、拓扑学、大范围微分几何、动力系统等方面应加强研究。我国在这些方面已有比较雄厚的研究力量,并有出色的成就,只要努力是可以发展成我国领先的领域。
—数论和函数论是我国工作成就出色的两个分支,但这些专业已经老化了,应该及时调整,在保持优势的条件下,维持合理的人力和财力。
—对一些研究方面应加以扶持,如概率论中的遍历理论、广义意义下的动力系统、分形理论等国际上热门的方向应有人积极跟踪发展。
—要注意调整课题方向,如我国较注重解析数论研究,而代数数论是当前研究的主流。如果不调整研究方向,研究成果很难得到国际同行承认。
—随着计算机的发展,离散数学越来越重要,其中组合数学与运筹学是两个主要分支。我国组合数学研究水平与国际水平接近,很有前途,国家应加大投入。
—随着生物、医学和环境科学的发展,数学在这些方面已形成一个独立分支:生物数学,国内应重视这方面的研究。
—计算机模拟和计算统计研究应是应用数学的重点。
2.3
物理学
—学者们根据目前发达国家在粒子物理方面的发展趋势,肯定了我国建立北京正负电子对撞机(BEPC)的意义,并赞成在现有的基础上建立τ—c工厂(即亮度比现在对撞机大100倍的对撞机)的计划。他们认为第一台是模仿了美国的对撞机,而这一台是我国自己设计的,标志着我国在这一领域的水平。如不建τ—c工厂,工作失去连续性, 建造第一台正负电子对撞机的意义就削弱了。从物理学角度看,有了τ—c 工厂,可以进行更多的大科学研究工作,如:进一步验证宇称不守恒定律、寻找新的物理规律等。
—加强纳米科学方面的研究, 认为“纳米科学是时代给予中国在21世纪发展的机遇。”从世界经济发展的情况看, 微电子工业已经成为现代工业的主导产业。微电子技术正朝着超小型化发展,而纳米科学为微电子技术的发展提供了基础。中国应该抓住机遇,集中资金,下大决心,发展微电子工业,开展纳米科学研究,因为纳米科学将在很大程度上影响到下个世纪经济技术的发展。
—开展超导体单晶体生长及超导性能研究。超导体单晶体可用于精确的物性测试,揭示超导机制,还可以作为高质量基板发展超导体器件。
—同步福射近年发展很快,同步辐射光学、精密光学设备等,与同步辐射的各种实验站、实验设备的建造精密相关的领域应成为国家重点投资的对象。
—核燃料废物处理的基础研究和开发性研究。(1 )从核物理和化学反应角度促使衰变期很长的放射性物质在短期内急剧衰变,或改变成其它非放射性的稳定物质,从材料角度探索更长寿、稳定并有工业化可能的固化方法和材料。(2)对合成岩石法、 玻璃体固化法等进行完善。(3)核废料的再利用研究。
—利用加速器技术发展自由电子激光。
—开发强质子流超导加速器,用于处理核废料、诱导核聚变等。
—在物理学科中,凝聚态物理、材料科学、固体物理和化学物理之间的相互结合交叉与渗透已经成为当今微电子产业和光电子产业的新材料和新器件的源泉。固体结构物理、人工微结构物理与界面物理、半导体超晶格、表面物理、应用表面物理、超导、磁学和磁学材料的研究将帮助人们探讨和理解物质结构与性能的内在联系。
—光诱导物质结构变化的物理、化学过程的基础研究是国外研究的重点,对应用材料研究有深远的意义和广阔的前景。
—光电子物理用来研究光子化学作用,模拟植物的光合作用,在将来太阳能的应用、环保、光学、生物技术方面都会有广阔的应用前景。
—天文、天体物理及空间科学是一门既古老又不断发展的科学。日地空间观测,了解地球磁层、太阳活动及内部结构、极高能宇宙射线产生机制、γ射线源(GRB)的机制、星系结构、宇宙磁场产生机制、 恒星形成与演化、脉冲星观测研究、宇宙学等都是非常活跃的领域。
—70年代射电技术带来了天文学三大发现,当前红外技术有可能给天文学再带来一次革命。红外波段观测已经成为国际上的热点,对此我国应予以充分重视。
—基础实验固体物理:低温物理、超导、超流、磁性、电热导性、相变等。
—粒子物理:物质的起源、弱电作用原理、电子对撞机、中子对撞机等。
—化学物理:属边缘学科,与原子、分子物理、固体物理、物理化学及理论化学等学科相关,包括光谱、分子间作用及反应、光化学、统计物理、量子化学、聚合体、表面等研究。
—统计物理:统计物理在诸如流体动力学、生物体系物理、固态物理、原子物理、天体物理的研究中有着重要的作用。
—微结构物理:是开发纳米技术和生产纳米材料的基础。
—天体物理:对天体物理的研究不仅可以使我们对自然的起源了解更多,而且可以增加我们对粒子本身的了解。
—量子光学:利用激光等先进的光学技术可对量子物理更好地进行研究,量子光学的发展将导致高能激光的出现。
—计算物理:将理论和实验结合,可以模拟很多现象,可用计算物理对小至粒子、大至宇宙进行研究。
—超分子光化学光物理的基础研究,这种研究将可直接导致太阳能的转化和利用,如利用超分子生成太阳能电池和燃料,分子导线的研究成功将使集成电路发生重大革命。
2.4 化学
学者们的建议是:
—理论化学、分子动态与稳态结构、分子反应动力学。
—催化基础、应用有机化学、元素有机化学。
—固体表面物理化学。
—生命有机化学
—结构化学。
—组合化学是1990年前后在美国出现的新概念。该技术主要用于药物的筛选,在科研中具有广泛的应用价值。
2.5 地球科学
学者们的建议主要集中在环境科学方面。
环境科学的基础研究方面, 目前全球主要关注的有两大课题:(1)污染的扩散理论,包括污染物的迁移模型的研究;(2 )环境容量的研究。我国的环境科学研究与国际研究相比面临的问题不同。因此,我们应在跟踪国际研究的同时,研究我国面临的现实问题,立足于为国内服务。在我国经济高速发展的情况下。应该及早制止在发展生产过程中出现的破坏环境的陋习,早治理早收益。我国在环境科学研究,如大气污染检测、水污染治理和环境化学等方面取得了一些进展,但仍然需要加强系统的、综合性的环境科学研究。
学者们对我国开展环境科学研究提出了几个需要考虑的问题和建议:
—环境污染的治理是需要合作、协调的问题。如酸雨问题应从电厂分布、工业的布局等方面统一来考虑。
—煤的脱硫问题,既是能源又是环境问题。按照西方目前的脱硫工艺模式,成本太高。我国应研究适合国情的脱硫新方法。
—加强环境科学与材料、能源、医学及工业生产等综合性研究,特别是生物学的研究,从未来环境发展的方向来看,真正合理的、科学的环境治理方法应是生物方法。
—水污染控制方面:水体的富营养化控制、微污染物质的危害及处理、地下水回灌技术、受污染地的清污技术、膜分离技术、特种细菌、酶的分离和固化技术、特殊工业废水处理技术、受损管道的机器人检测与修复技术。
—固体废弃物处理与回用方面:生活垃圾处理网络系统技术、垃圾分类方法与技术、固体废物的回收和综合利用技术、垃圾堆肥技术、垃圾焚烧技术、农业有机废物的处理及应用。
—大气污染控制方面:洁净能源,如太阳能、生物能、氢储能技术和氨储能技术、锅炉减污技术和汽车废气催化氧化技术。
—环保检测方面:遥控技术和生物传感技术。
—环境保护规划与管理:环境保护信息系统、环境保护管理系统。
—高频电磁场对人类、自然界的影响。
—饮用水的安全性已引起关注。科学地评价饮用水的安全性,制定适合我国国情的水质标准,应作为一种基础研究。确定分析方法,美日已开始研究GC—MS难于分析的有毒物质的分析方法。制定适应不断出现的新化学物质的毒性评价方法,开展水源及饮用水中的有毒物质的调查研究工作,以加强对有毒化学物质的管理和制定合适的标准。开发新的处理方法,降低在水处理过程中致癌性物质的生成。
—生态环境的研究,调查环境的背景值、环境负荷能力,制定各种环境标准。有必要尽早保护一批未污染的自然生态圈,集累环境背景数据值。通过环境负荷能力的调查研究来为确定人口、生产等规模和发展速度提供依据。通过科学的研究来制定适合中国经济与技术承受力、符合我国国情的环境标准。
—加强环境安全性的研究。随着环境的恶化,水、大气、食物的安全性问题不断明显化,这关系到人民的健康和生活安全,影响面广。
—城市大气、主要河流、湖泊、海湾的环境评价以及改善和保护。
2.6 信息领域
现在普遍认为信息领域重点发展的技术是微电子技术、网络技术及应用(信息高速公路),包括光纤通讯、多媒体传播(电子银行、电视会议等)、安全控制、 网络语言及系统、 智能系统等。 拥有RULE —BASED 推理功能的智能系统将取代今天的数据库技术而成为下一世纪信息管理系统的中心介质。这一领域有待突破的课题包括:人机通讯、模式识别、行为模拟、逻辑程序设计语言、机器人等。学者们建议:
—加强与微电子技术相关的基础研究。超大规模集成电路生产技术中的基础研究是信息领域发展的关键。我国在集成电路生产技术上与国外先进水平有较大差距,要赶上世界先进水平就不可沿外国发展的老路走,而必须瞄准目前国际上正在研究的最新技术直接赶超,如研制能达到线宽0.18—0.2毫微米、波长为193毫微米的光刻机。 与此相关的基础研究包括:193毫微米波长的大功率稳定的、窄线宽的激光器研究; 能透射193毫微米光学玻璃的研究;大口径、 大数值孔径的透镜的研究与加工;用于193毫微米波长的光刻胶的研制; 提高大数值孔径透镜成像焦深的研究;高精度机器人操作控制的研究和高精度机械加工的研究。
—发展当代数据库。国外在数据库领域内的研究方向已发生了质的变化,一些传统的研究课题已经到了成熟阶段,研究人员越来越少了。基础研究越来越面向用户、面向应用。国内在数据库的研究发展上应避免走国外的弯路,利用现有的成熟技术,如关系型数据库为主导,在用户界面的设计上走具有中国特色的道路。这就是要开发中文界面,使数据库更容易为中国人所接受。就数据库发展而言,以下几个领域将是关键发展领域:用户界面;标准化问题;并行式数据库;超大型数据库,特殊数据(如多媒体数据)的表达和处理技术;网络计算和分布式数据库和万维网及内联网数据库。
—智能机器人。智能机器人既是一门应用科学,又是一门边缘科学,涉及人工智能学科、计算机科学、仿生学、机械动力学、传感器技术、导航技术等基础学科。加强对智能机器人学科的研究会有利于促进有关基础学科的发展,起到以点带面的作用,同时也会促进我国经济的发展。
—计算机通讯是计算机和通讯的结合,应研究理论计算机科学和软件的设计。计算机通讯在航天、移动通讯等领域有重大的应用价值。
—信息控制的研究:网络信息的控制在于对信息的过滤。采用对网络地址过滤并不能解决信息过滤问题,因此应从语义上进行识别和控制。中文与西文语义特征不同,因此应对汉语的概念模型、语义的分类、概念、名称的特征化表示、模糊边界的表达方式、汉语语义的理解和表达等进行研究。
2.7 材料科学
—中国要拥有自己独立自主的航空、航天产业,必须要注意加强对航空航天高性能材料的基础研究,包括工艺性能方面的应用基础研究。这主要有以下几方面:
(1)按目标性能进行合金设计,对航空航天关键部件用的材料,特别强调高温性能和寿命设计,室温增韧并不是一味强调。
(2)注意发展与此相适应的工艺技术,如等离子熔炼、 热等静压、高温锻压、精密铸造、电腐蚀切削加工。许多高性能材料最好用近终加工生产工艺,因此要研究等离子熔化和凝固过程,铸液的流动和成型过程的计算机模拟。
(3)加强对新型高性能材料的性能研究, 了解控制其室/高温性能的显微结构机制,注意抗高温疲劳、氧化、蠕变等关键性能。
(4)碳纤维加强的复合材料在飞机上的应用日益广泛, 但成本很高。降低成本的途径一是要改变设计思路,二是要提高加工工艺,实现复合材料加工自动化。
—西方国家纷纷建立了“材料化学专业”。从专业知识的角度,材料科学与化学有紧密的联系,这两个学科的科学家在一起工作,可产生“不同相近专业人才组合的共振效应”。富勒烯和纳米碳管的研究成功就是这样产生的。建议我国在材料科学基础研究中增设“材料化学”学科。
—半固态金属材料成型的基础理论及工艺研究正在一些发达国家进行,这类研究项目的成功将会导致金属材料加工工艺的革命,这种技术工艺简单、一次成型、节省能源、工艺性能优越。此项研究刚进入第二次高潮,建议我国开展研究。
—界面是材料科学中非常重要的研究课题,它贯穿于陶瓷材料和陶瓷复合材料研究的所有领域。西方发达国家对此较为重视。目前,中国在这方面的研究具有优势,材料制备实力也雄厚,只要再加强和界面性能的测试分析工作的结合,对于界面问题的基础研究有可能率先取得优于世界的突破。
—开展光促进的大面积半导体材料和半导体器件的低温制备方法研究。
—我国稀土资源丰富,应充分利用此优势,进一步加强对稀土光、电、磁等新材料的研究。
—广义的团簇理论和团簇重构过程研究。材料的功能随着结构的改变而改变,研究结构材料的基本单元——团簇,对重构材料有重要意义。
—金刚石研究。由于金刚石在保护涂层、微电子、光学及热学等领域具有现实的及潜在的应用价值,因此其基础研究很重要。人们发现金刚石可以在亚稳状态下由化学气相沉积(CVD)而获得, 但目前人们对CVD金刚石的真正成因了解甚少,因此需要研究其表面反应、 亚稳生长及晶体生长的物理本质。
金刚石是一种潜在的半导体,如果能掌握生产金刚石N 型半导体技术,金刚石半导体必将在微电子领域产生重大影响。
—氮化物半导体和可见光范围的发光器件的研究。氮化物半导体和器件的开发已获得成功,但对氮化物材料的基础物性的研究和器件物性的研究世界上刚开始,将成为21世纪热门的基础研究之一。
—半导体量子线、量子箱的制作和新的量子效应的探索。随着半导体生长技术和电子线刻技术的提高,纳米级的线状和箱状半导体的制作成为可能,量子力学可得到直接的验证。此基础研究已成为热门研究,包括量子线、量子箱的制作、器件的应用、量子力学的开拓和新的量子力学效应的探索。
—高温结构陶瓷材料(包括陶瓷基复合材料)的高温强度和变形机理的研究。碳化硅、碳素等高温材料的纤维和晶须的制备工艺。陶瓷材料的断裂行为方面的理论研究以及增韧强化的微观组织设计。梯度功能材料(包括表面涂层材料)的制备工艺和性能评价。细微陶瓷粉末的反应合成工艺及低成本化。
—用于大规模半导体基板的散热材料。
—适用于电动汽车的蓄电材料和电池用材料。
—超高密度记忆材料的开发。
2.8 能源科学
学者们的建议主要有:
—要开展太阳能发电和将海水电解成氧气和氢气的研究。
—建议用非晶质材料制成的触媒使空气中的二氧化碳和氢气合成甲烷作燃料,甲烷燃烧后放出的二氧化碳重新与氢气合成甲烷。
—开展超导卡马克混合堆的研究。
—把汽车替代燃料作为新能源开发的重点,集中开发电动汽车,特别是新型电池的研制。
收稿日期:1997—06—28