盘点美国基础研究投资新趋向:着眼创新 面向未来

2011-4-06 14:14 来源: 科技日报
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  尽管美国总统奥巴马在经济复苏步履蹒跚的客观环境下,以及在国会共和党人施加的巨大政治压力下删减了联邦政府的多项开支计划,但2012年美国在科技领域内的公共预算计划仍然达到了1479亿美元的规模,整体上比2011年度增加了2亿美元,其中在基础科学和应用科学方面的投入增长幅度还达到了两位数。因为美国很清楚,科学技术和创新能力是帮助美国摆脱经济困境、创造就业机会、实现未来增长的真正动力,不管目前财政上的困难有多大,都不能不对国家的未来前途进行投资。

  在美国,掌管非国防类研究开发费用的政府机构主要有四个:能源部、国家科学基金会、国家卫生研究院和商务部的国家标准技术研究所,而国家科学基金会则是其中最大的专门负责综合性基础研究的政府部门。从国家科学基金会最近提交给美国国会的2012年预算方案看,总支出比2010年国会批准的预算额增加了8.945亿美元,达到77.67亿美元,增加的幅度为13%。根据国家科学基金会的既定方案,这些经费中的大约62.5亿美元将用于可提高美国未来国家竞争力的基础研究项目上,而人才培养和提高国民科技素质的费用为9.11亿美元,两项合计占去了国家科学基金会2012年预算中的绝大部分。

  细看国家科学基金会的经费分配方案,目前对美国基础研究项目的支持其实并非仅仅局限在经费的数量上,其着力的方向也做了适当的调整,更加重视科学和工程领域内影响美国未来创新能力的基础研究项目,更加关心交叉学科和新兴学科内涌现出的新思路、新方法、新理论和新模型在推动经济增长方面的作用。就学科领域而言,侧重点主要为:信息技术、能源技术、气候变化、先进制造和安全防范。

信息技术领域:

  美国国家科学基金会将继续为“超越摩尔定律的科学与工程”计划(Science and Engineering Beyond Moore’s Law)拨款9618万美元,资助这项整合了纳米科技、计算科学、材料科学和物理学的多学科研究课题。该计划简称为SEBML,目标是通过支持那些可改进或取代现有半导体集成技术的研究项目,打破现有技术上的极限,突破摩尔定律,使纳米技术、计算方法、软件设计和芯片结构方面的基础研究能够推动新一代芯片制造技术的开发,进而保持美国在通信和计算领域的前沿地位。

  SEBML计划为碳纳米管研究、量子计算和大规模并行计算等学科注入了新的动力和方向,相关成果将在提高计算机输入输出效率、强化数据存贮和信息交换能力、减少设备能耗以及降低计算机用电等方面发挥至关重要的作用。

  国家科学基金会的另一项大型计划是“21世纪科学工程网络基础设施框架”,该计划将为美国社会打造一个可扩展、可持续、可协调的综合性安全网络平台,最大限度地满足尖端前沿上的科学研究、技术开发、工程应用和教育等对网络基础设施的要求。

  这个简称为CIF21的计划将在2012财政年度获得1.17亿美元,其资助的项目集中在高性能计算机软硬件、大规模数据密集型计算、网络的可视化处理、网络高效分析等具有潜在突破性的领域,随之而来的成果将对人类社会产生广泛和深远的影响。

能源技术和气候变化领域:

  美国国家科学基金会将为“可持续性科学、工程和教育”(简称SEES)计划注入9.982亿美元的资金,用来支持那些可对人类社会和自然环境都产生重大影响的清洁能源跨学科解决方案,特别是可提高能源使用效率、适应和减轻气候变化或提升快速应急能力的创新方法和管理政策。另外,再通过一个名为BioMaPS的计划,拨款7614万美元资助涉及生物、工程、数学和物理相互交叉的学科研究,积极加深对生物体系自身的认识和了解,为未来开发新的清洁能源创造条件。

  国家科学基金会还直接拨款5.76亿美元资助涉及清洁能源开发和能源效率提高的基础研究,并参与了由能源部领导、多部门合作的“气候变化技术项目计划”(CCTP),拨款6296万美元研究可大大降低终端设施、基础设施和能源供应等各环节温室气体排放的措施和途径,以及可提高和改善温室气体测量和监控的方法。

  此外,在多个政府部门共同参与的“美国全球变化研究计划”(USGCRP)中,国家科学基金会也投入了4.25亿美元,用来提高人类对于气候变化规律的认识,加深了解自然因素和人类活动对气候变化的影响程度,进一步改进预测模型,并为评估美国在气候变化方面的脆弱性以及分析气候信息和制定应对策略上提供科学依据。

先进制造领域:

  国家科学基金会则把关注点放到了有可能给未来经济的发展带来巨大推动作用的新产品研发上,拨款1.9亿美元加大对网络物理结构体系、先进机器人、纳米制造和智能传感器等各领域内产品开发上的支持力度,并增加了在“国家纳米技术计划”(NNI)上的投入。

  在2012年的预算中,国家科学基金会将拨款4.56亿美元扩大对纳米制造、纳米装置和系统以及环境、保健和安全用纳米技术的支持,同时还拨款1.17亿美元积极资助“2020及未来纳米电子器件发展”(NEB)、“可持续纳米制造——创造制造业的未来”和“太阳能获取和转换中的纳米技术”三个跨部门的合作计划,推动纳米制造工艺在材料、器件、系统和结构中的创新应用。另外,国家科学基金会还将与航空航天局、国立卫生研究院和农业部开展合作,投资3000万美元共同开发新一代可与人相互协作的机器人。

安全防范领域:

  国家科学基金会总额达4.26亿美元的经费将主要用于两个方向的技术开发上,其一为国家关键基础设施和资产的保护,其二为灾难性威胁的防范和抵御。相关的重点为:网络安全、应急反应、风险管理和灾害模拟实验模型等。

人才培养方面:

  美国在培养国民投身科学事业方面长期停滞不前,目前甚至落后于很多国家,这种状况也唤起了美国政府强烈的忧患意识,在国家科学基金会2012年的预算方案中,对于未来科技型人才的培养也投入了相当大的力量,其“科学、技术、工程和数学教育”计划将推动学习、培训和教育各环节上的创新研究,使各个年龄段的人都能够有效提高其数理和科学素养,通过“教授早期职业发展”(CAREER)计划拨款2.22亿美元鼓励高校中的年轻学者将研究激情与教学热情相互结合,为美国的未来培养拥有科技知识的人力资源。另外,国家科学基金会还为“研究生研究奖学金”(GRF)拨款1.98亿美元,支持学生投身于科学、技术、工程和数学学科,确保美国未来在科技人才方面的充足和多样性。

  总之,美国政府通过国家科学基金会,已经将基础研究的目光投向未来国家竞争力的建设上,创新再次成为现阶段的一个关键词。