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  黑洞本身是一个引力非常强的天体,要追溯黑洞的历史,要追溯到人们对万有引力的认识。  万有引力的发现可以追溯到17世纪,牛顿坐在苹果树下面看到苹果掉下来,激发了灵感。他不仅仅意识到这种现象,而且写下了公式,那就是有关于引力的万有引力公式。在此基础之上,牛顿得到了人们所熟知的逃逸速度公式。  在此之后,更多科学家根据牛顿的理论作了进一步的应用和推广。在18世纪的法国,数学家拉普拉斯想象在宇宙当中有可能会存在着一种天体,它非常致密,以至于从它自身发出的光都不能够从它周围逃脱出来。现在看来这天体就是最朴素的对于黑洞的一种想法。  到了19世纪,更多科学家的观测对于牛顿的理论提出了一些挑战。到20世纪初的时候,物理学家爱因斯坦首先提出了狭义相对论,在十年之后又提出了广义相对论,对引力提出了颠覆性的认识,比如认为引力场其实并不是由质量引起的,而是时空被质量、有质量物体弯曲以后的效应。  在爱因斯坦1915年提出广义相对论之后的几个月,德籍物理学家史瓦西得到了精确的爱因斯坦场方程解,这就是“没有转动黑洞的史瓦西解”。在史瓦西1916年得到这个解之后的几十年间,黑洞研究的进展其实非常缓慢。  在20世纪30年代末,美国的原子弹之父奥文海默和他的学生得到了一种学说:恒星在死亡塌缩的时候有可能塌缩成一个致密的奇点,并且推导出了这个质量的下限,3.2个太阳质量左右。  当时间进入20世纪60年代的时候,黑洞的研究迎来了两项突破性进展:1963年新西兰的数学家罗伊·克尔通过数学求解的方式第一次精确得到了爱因斯坦场方程的带有旋转黑洞的精确解。1964年,用观测方法发现了第一颗恒星级的黑洞。正是理论和观测同时的突破,使得黑洞研究领域迎来了它的黄金时代,在接下来的二三十年,一大批天文学家、物理学家投身于这个领域。现在人们所知道的有关于黑洞知识基本上都是在这段时间内得到的。  在这一时期,有一位非常知名的相对论物理大师——普林斯顿大学的教授约翰·惠勒,他不仅学术研究非常出色,而且在科学传播方面也做了非常多的工作。黑洞这个名字经过他的推广,才得以被众人所知。另外,虫洞这个名词也是他提出的。  在惠勒之后,霍金进一步发现了所谓的霍金辐射,改变了之前经典广义相对论对于黑洞的认识。  到目前为止,科学家已经发现了非常多的黑洞,通过质量可以把它们分解为三大类:  一类是恒星量级的黑洞,也就是说它的质量可以从3倍太阳质量到100个太阳质量之间。  第二类称之为超大质量的黑洞,它的质量起点是几十万倍的太阳质量,或者上百万倍的太阳质量,一直到几十亿倍甚至于上百亿倍的太阳质量。介于其中的这一类黑洞,称之为中等质量的黑洞。但是对于中等质量的黑洞,现在观测的直接证据非常少,但是理论研究证明,它们应该是存在的,所以寻找中等质量的黑洞也是目前研究的一个热门课题。  对于黑洞,它可以说是宇宙当中最为神奇,也是最为简单的一类天体。对于黑洞,只需要3个物理量就可以描述它,一个是它的质量,一个是它的转动,另外一个就是它的电荷。  在宇宙当中,气体几乎都是以等离子体状态存在,会存在非常多的自由电荷。如果一个黑洞带电,那很容易吸附周围的带电粒子而达到电力平衡。所以最终只剩下两个物理量,一个质量,一个转动,这个时候,就可以通过所谓的克尔度规来完整描述天体物理学当中的黑洞,科学家主要的任务就是测量黑洞的这两个基本量。  在银河系中,按照理论,还应该存在着上亿个恒星量级的黑洞。但遗憾的是人类到目前为止仅仅探测到了几十个,而且只有不到20个恒星量级的黑洞有非常精确的质量测量,其他将近上亿个的黑洞,现在并没有探测到。  (作者:苟利军,系中国科学院国家天文台研究员)

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  智慧农业是指利用信息技术,对农业生产、经营、管理、服务全产业链进行智能化控制,实现农业生产的优质、高效、安全和可控。我国高度重视发展智慧农业,发展智慧农业是实现现代农业的必由之路。  在一、二、三产业的融合过程中,智慧农业可以打破信息瓶颈、促进信息流动和分享。智慧农业的技术框架大体包括信息感知、智能决策和决策实施3个方面。信息感知包括通过农业物联网等获得各种与农业生产经营相关的信息,如作物、土壤等环境以及从事农业生产的人乃至社会的信息;智能决策如同大脑,对各类信息进行分析处理,提供管理或控制的方案,例如专家系统;决策实施则根据分析结果进行,包括经营策略、种植方案、环境调控或农机(例如无人机、播种机)的操控。信息感知和决策实施往往依托于硬件设备,智能决策则主要是数据和知识的处理和计算。当今大数据、云计算、物联网的时代背景,对智能决策提出了更高的要求。  大数据是智慧农业的基础,信息感知则是农业数据的源头。狭义来说,农业数据是指人之外的农作物自身及环境的生物物理信息。然而,农业生产活动离不开人的活动,生产者自身的经验、消费者构成的市场均会对生产产生影响。因此,广义来说,农业数据还包括从事农业生产的人、社会环境、市场动态等社会信息。  生物物理信息感知包括空间信息感知和地面信息感知。前者主要包括遥感技术、卫星定位技术、地理信息技术(“3S”技术):基于遥感技术可获得种植面积、作物长势、洪涝、病虫害情况及土壤和作物营养等空间信息;基于卫星定位技术可获得装备的精准位置,可用于农业机械的移动定位;地理信息技术则给出了一个直观的管理数据的方式。后者主要是农业物联网所涉及的传感技术,获得如土壤和空气的温湿度、光照强度、二氧化碳浓度、风速、土壤盐度等数据。除此之外,还有通过可见光/近红外光谱、近红外光谱速测植物养分、土壤肥力、农产品质量的传感器技术。地面感知还包括在田间设置摄像机或红外监测仪等,用户可远程观测,用于提升种植透明度、增强消费者的信心。低功耗、低成本、性能稳定的传感器是长期获得可靠数据的关键,也正是目前推广应用农业物联网的瓶颈。  社会信息感知包括农产品市场需求、农产品价格、农业政策、种植者经验等方面。当前,在农业市场国际一体化的发展趋势下,农业企业、协会、合作社等经济合作组织对产前种什么效益高、产中何种农资优质优价、产后卖给谁等市场与技术信息有着更迫切的需求,这些信息对我国现代农业特别是规模化农业、订单农业以及地方特色农业的发展意义重大。  农产品需求信息是农业市场的灵魂,便捷、准确地捕捉市场信息,把握市场动向,及时调整生产及销售方向,是感知社会信息的主要目标。基于爬虫技术的自动采集是通过网络感知市场价格的重要方式,可用于每周的农产品价格预测等。而以投入占用产出技术为核心的粮食产量预测模型则考虑多种体现社会信息的农业投入。  数据传输基于通信网络,将分散的具有独立功能的设备或子系统连接起来,并按照规定的网络协议进行数据通信,实现分布式系统硬件和软件资源的共享及系统的综合管理与控制。在技术层面,国内很多科研院所和公司均可实现不同的传输方式,实际应用采用哪种数据传输方式则需根据农田环境、方案需求、成本约束等因素综合确定。  农业大数据涵盖农业生产本身和产前、产后以及农产品加工、销售整个链条中所产生的大量数据。目前获取各种农业数据的成本还比较高,缺乏成熟的产品,而且不同的用户有不同的需求。如何融合生物物理和社会信息,为农户、政府、商家等不同的利益相关方提供相应的信息服务,仍是未来要应对的挑战。  智能决策是智慧农业的核心,是数据产生价值的过程,覆盖农业生产从产前规划、产中种植管理及环境控制到产后存储、加工、运输和销售等各个环节。产前规划包括需求分析和种植方案推荐;产中种植管理包括环境调控(对于设施农业)、施肥、打药、灌溉等方面的智能决策支持;产后农产品的库存控制、运输车辆调配、流通加工与配送中心的选址等,均需要智能计算方法提供决策支持。作物生产管理决策支持技术的研究,集中在作物生长模拟及各类专家系统方面。  作物管理专家系统是专家系统在农业领域的具体应用,一般包含一个由权威农业专家的经验、资料、数据与成果构成的知识库,并能利用其知识,模拟农业专家解决问题的思维方法进行判断、推理,以求得解决农业生产问题结论的智能程序系统。  随着农业进入大数据时代,农业智能决策转入以大数据驱动的方式,并且体现在农业生产的各个环节。农业智能决策支持系统的算法和呈现方式需随之迭代。随着数据获取的相对便捷和智能手机的普遍使用,过去只能在电脑上离线使用、被诟病为“电子词典”的农业专家系统迎来了新的发展时代。  智能农机和管理软件是信息感知、智能决策后的呈现形式。随着我国农业从业人员的老龄化和数量减少,农业智能装备的应用是必然趋势。农业智能装备包括服务于施肥、打药、灌溉、修剪、采摘、播种、环境调控等各种操作的设备。  国外的智能农机装备较为先进,应用较广,主要有智能导航、自动驾驶、变量施肥、变量喷药等功能。随着国家对农业智能装备研发的重视和投入,国内的多个机构开展了相关研究,研究内容包括自动导航、变量施肥、精准喷药、播种、插秧、喷药、除草和收获等。此外,我国的农业航空作业量逐年增加,作业领域逐渐扩大,除对粮食作物、园艺作物、经济作物施药外,还开展了植物生长授粉等作业。  农田作业装备精准控制技术是发达国家在大面积机械化条件下发展起来的,而我国的作物生产地域环境条件差异较大,因此技术和装备的选择不可千篇一律地套用。发展适应我国国情的精准农机化必须持续地、因地制宜地逐步完善。  (作者单位:中科院自动化所)

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  2015年5月,习近平总书记在中央全面深化改革领导小组第十二次会议上明确提出“三个有利”的改革标准:“只要对全局改革有利、对党和国家事业发展有利、对本系统本领域形成完善的体制机制有利,都要自觉服从改革大局、服务改革大局,勇于自我革命,敢于直面问题,共同把全面深化改革这篇大文章做好。”在科技经济深度融合的时代背景下,科技创新体系和治理体系深度融合,科技创新治理体系融合在国家治理体系之中。坚持“三个有利”,对于科技系统学习贯彻落实十九届四中全会精神,提升科技创新治理能力和治理效能,自觉服从、服务国家治理大局,共同推进国家治理体系和治理能力现代化具有重要指导意义。  生产力和生产关系的矛盾运动是生产方式演进的基本动力。改革就是通过不断优化和调整生产关系解放和发展社会生产力。管理是生产力要素,也是生产关系的重要内容,由决策、计划、组织、指挥、协调及控制等活动构成,旨在提升生产效率、降低生产成本。治理属于生产关系范畴,由多元利益主体分工协作,共同参与决策、共同制定并执行法律与政策,旨在提升制度效率、降低制度成本。从治理和管理关系角度看,提升科技创新体系和治理体系的整体效能,离不开行政管理和服务方式创新,离不开管理科学和科学管理作为基础支撑。  作为第一生产力和第一动力,科技创新日益社会化、平台化、网络化、数字化、国际化。科技创新体系由政府、企业、高校、科研院所、新型研发机构、金融组织、服务组织、创新联结组织、园区、应用场景、社会公众及国际创新主体等多元利益主体共同组成。构建面向科技强国的治理体系,要“坚持全国一盘棋,调动各方面积极性,集中力量办大事的显著优势”,坚持“三个有利”,强化改革开放动力作用和科技创新策源功能,提升科技创新治理效能。  强化改革开放动力作用。适应国际国内形势的新变化、新要求,加快自由贸易试验区、自由贸易港等对外开放高地建设,实施更大范围、更宽领域、更深层次的全面开放,推动制造业、服务业、农业扩大开放,以高水平开放促深层次改革,推动规则、规制、管理、标准等制度型开放。深化供给侧结构性改革、教育、科技、人才等体制改革和全面创新改革,统筹政府、市场、社会机制,营造市场化法治化国际化营商环境,系统提升知识、技术、劳动、资本、人才、管理、信息、数据、土地等生产要素和创新要素供给质量和效益,提升创新链、供应链、产业链、价值链、资金链、人才链、政策链整合水平,促进供需关系高水平匹配和经济高质量发展。坚持以制度创新为核心,依托科创中心、综合性国家科学中心、国家实验室、创新型城市、自主创新示范区、全面创新改革试验区等各类平台,建设开放合作的科学中心和创新高地。创造更优质的开放创新环境,用好国内国际资源,深耕拓展本土及海外市场,提升科技创新及治理的国际化水平,最大限度激发和释放全社会创新创业创造动能。  强化科技创新策源功能。深入实施创新驱动发展战略、科教兴国战略、人才强国战略,统筹发挥好“科技第一生产力”“人才第一资源”和“创新第一动力”的支撑引领作用,加快建设创新型国家和科技强国。构建适应科学、技术、创新、发展规律的体制机制,“努力实现科学新发现、技术新发明、产业新方向、发展新理念从无到有的跨越,成为科学规律的第一发现者、技术发明的第一创造者、创新产业的第一开拓者、创新理念的第一实践者,形成一批基础研究和应用基础研究的原创性成果,突破一批关键核心技术”。加强科技创新重点领域应用场景建设,发挥“互联网+”“人工智能+”在重构现代产业体系中的战略性作用,推进先进制造业、现代服务业和现代农业“高端化、集群化、特色化、数字化、国际化”协同发展。创新研发选题机制和科技成果转化机制,促进“科学新发现—技术新发明—产业新方向”循环畅通,增强新技术集成开发和融合应用能力。积极发展新动能,强化标准引领,提升产业基础能力和产业链现代化水平,以科技创新持续支撑引领产业结构和经济结构优化升级。  提升科技创新治理效能。着力解决科技创新体系及治理体系“内部失灵”和“系统失灵”等问题,统筹发挥好政府主导作用、市场决定性作用和科学及社会共同体自治作用,形成公平正义、积极有为的政府治理,统一开放、竞争有序的市场治理,生动活泼、和谐共生的社会治理三方面协同治理格局。构建职责明确、依法行政的政府治理体系,理顺中央和地方权责关系,充分发挥中央和地方两个积极性。面对全球化进程、世界格局、技术经济范式、全球治理体系及治理规则的系统变革与调整,要进一步增强科技创新的紧迫性,充分尊重各类创新主体首创精神,提升各主体内部治理能力,及时发现和总结各类主体先行先试好做法好经验,上升为制度、转化为法律。基于科学、技术、创新与发展规律,统筹科技创新的治理和科技创新支撑引领经济社会发展的治理,提升专业化治理能力和水平,畅通设计、研发、生产、流通、分配、消费大循环,打通从教育强、人才强、科学强、技术强到产业强、经济强、国家强的通道。完善产权制度,健全生产要素市场化配置、评价、激励机制,培育公平竞争、创新友好市场环境,营造尊崇、保护、包容创新的创新文化和创新生态。  (作者系中国科学院科技战略咨询研究院研究员)

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  当前,我国正处于新一轮科技革命和经济转型的重要交汇期,创新驱动发展战略是必然的选择。全国科技创新中心建设与科技成果转化政策的完善,都是该战略选择的重要内容。北京建设全国科技创新中心这几年来,我国科技成果转化呈现出新特征、新趋势:科技创新是现代化经济体系建设的战略支撑,科技成果转化是我国调结构促转型的重要抓手;科技成果转化方式的创新更为多样性,新业态新模式发展迅速。  作为全国科技创新资源最为密集的地区,北京建设全国科技创新中心,不可忽视首都科技成果转化的重要意义。在全国科技创新中心建设的背景下,首都科技成果转化承担着新使命,面临新机遇,但仍存在一些共性或首都特有的问题。  一是仍有些许政策羁绊,如科技成果转化政策与国有资产处置规定和干部及人才管理规定之间仍存在一定程度的冲突。二是部分难点仍未破题,例如如何区别对待科技成果和其他无形国有资产的管理差异,科研评价环境仍待改善,离岗创业政策落地仍受制约等。三是首都承接科技成果转化的产业链相对有限,特别是随着非首都核心功能的疏解,这一趋势更为明显。根据2007~2016年十年整体情况看,尤其是2012年之后,技术成果本地转化率一直偏低。四是首都科技成果转化创新链有待完善,科技服务业发展相对滞后,首都与国家科技资源的产学研合作模式有待进一步创新,科技型创新创业孵化平台有待发展。  基于北京作为全国科技创新中心的功能定位,首都科技成果转化需集聚融合全球科技资源,为北京新兴产业创新和发展提供创新源泉,辐射带动京津冀乃至全国的产业创新和发展,为全国其它地区进行科技成果转化提供服务和示范。战略定位可从如下视角考虑:  一是产业化视角,进一步扶持专注于科技成果转化的科技服务业,且让科技成果转化应用服务于首都高精尖产业发展。二是平台化视角,整个北京地区是国内和国际高端科技资源科技成果转化到全国各地的大平台,这个大平台同时是由无数个小平台共同构成的。三是国际化视角,北京是国际科技资源的流动枢纽点,国际科技资源是首都科技成果转化的重要源头之一。四是辐射性视角,作为全国科技创新中心,首都科技成果转化需要切实带动京津冀区域协同发展,辐射到全国各地相关产业集群的发展。五是制度先行视角,首都科技成果转化服务体系建设和政策突破,具有示范性。  综上,全国科技创新中心建设背景下,面向首都科技成果转化共性或特有问题,推进首都科技成果的有效转化,可从如下方面着力:  一是构建首都科技成果转化服务平台体系。建立以市场为导向、混合所有制的“首都科技成果转化综合服务平台”。由政府主导、多方参与,考虑引入新业态运营机构参与建设并运营,核心服务包括科技资源数据库建设、技术咨询及对接、人才培训、政策服务和数据分析等。鼓励各类专业化科技成果转化平台的发展,如打造首都高精尖产业研究平台,依托在京高校和科研院所的科技项目,提供对接首都高精尖产业发展的技术转移服务。构建各类平台和技术转移机构的数据共享机制,争取把“首都科技成果转化综合服务平台”建设成首都科技成果转移转化的基础数据平台。  二是选取试点探索解决科技成果作为无形国有资产的管理难题。发挥先行示范优势,选择中关村部分高校院所,尤其是新成立的新型研发机构,开展赋予科研人员职务科技成果所有权或长期使用权试点。在这些试点探索科技成果作为国有资本而非国有资产的管理方法。对于影响科技成果转化积极性的国有资产管理规定(如对外投资审批、对下属公司持股限制),有效落实《关于进一步加大授权力度促进科技成果转化的通知》,取消技术转让和技术作价入股时需要第三方评估的要求;完善科技成果转化重要或疑惑问题由集体领导裁决机制,减少科研人员转化的风险顾虑。  三是持续探索北京市与中科院合作进行科技成果转化经验并推广,共建新型协同创新研究院及产学研创新联盟;积极搭建中科院科研院所与首都各创新主体的合作平台,完善以产业资本精准对接中科院科技成果的转移转化模式,围绕调研交流、项目路演、人才培训、资源对接、机制研究等系列工作,积极推动中科院优秀成果转化落地;探索怀柔科学城重大原始创新的科技成果转化模式;借鉴美国国家实验室的做法,吸引有实力企业参与国家大科学装置的部分科研项目研发,建立合作研发协议机制,让部分有实力企业较早介入前沿性科研项目,参与的企业可以得到相关科技成果的非独占转让或授权许可。  四是培育新型科技成果转移转化服务机构,发展科技服务业。选择若干高校院所开展高水平专业化技术转移机构建设示范,高校技术转移机构应是独立运营的公司,对接市场专业机构购买专业服务,与高校科研团队保持密切合作,有独立资金来源甚至可为科研团队提供研发资金;推动北京龙头骨干企业参与众创空间的建设,充分利用大企业在技术平台、实验设备、资本、市场等方面优势;支持建设一批科技服务业的产业联盟,争取北京率先形成几个世界一流的巨型科技服务产业集团和领军企业。  五是建立技术转移学院,多渠道培养科技成果复合型技术人才。以市场化方式,依托相关高校、科研院所及相关社团,成立首都技术转移学院。鼓励各类专业培训机构开展“科技成果转移转化复合型人才”培训项目;选择试点大专院校设立技术转移和科技成果转化相关专业;积极探索实践式、体验式、导师制、实习制等培养新路;选择试点高校科研院所,增加“科技服务系统工程师”序列。联合国内外知名技术转移机构,推动成立科技成果转化复合型人才联盟,加强对从业人员的管理和服务。  六是建立科技成果转化政策落实的反馈机制,寻找改革突破口,建立科技成果转化政策形成的自组织创新机制,发挥先行先试示范作用。鼓励相关部门成立科技成果转化案例库,加强宣传推广成功经验并整理形成新的政策参考;着重分析问题事件的原因并完善或调整政策体系;对于一些争议较大的事件,则需成立专门研究小组,进行深度研究并做出适当的处理,甚至以此为突破口进行较大的体制机制调整。  (作者单位:中国科学院科技战略咨询研究院)

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  没有能力做不成事情,没有现代化能力建不成现代化国家。党的十九大报告提出到2050年全面建成社会主义现代化强国,党的十九届四中全会公报进一步提出到2049年全面实现国家治理体系和治理能力现代化。这就要求我们深刻认识现代化的科学内涵,系统把握现代化的客观规律,全面提升国家现代化能力。在一定程度上,现代化能力建设关系国家现代化的成效,关系中华民族伟大复兴的进程。  我国现代化能力建设,实际上是从1956年就开始的。1956年1月,全国知识分子问题会议在北京召开。会议向全国人民发出了“向科学进军”的号召。之后,周恩来总理亲自主持制定了1956—1967年国家12年科技规划,提出57项重大科技任务。12年科技规划为了保证现代化能力建设,作为紧急保证措施,提出要大力发展计算机、半导体、数学、力学、天文学、物理学等,并且在1956—1960年期间,在中国科学院先后成立了自动化所、计算机所、电子所、半导体所等,并建立了中国科技大学和北京学院路的八大院校等。许多外国留学归来的科学家成了这些研究、教学机构的领导和骨干。12年科技规划的制定和实施,极大增强了我国现代化能力,为改革开放以来的现代化建设奠定了重要的人才和科技基础。  中国现代化能力建设的快速提升始于1978年的改革开放。改革开放以来,我们的现代化能力建设有了多方面的突破。  一是人才培养的突破。现代化能力建设重在人才培养。教育兴则国家兴,教育强则国家强。人才决定今天,人才更决定未来。改革开放以来,教育投入不断加大,教育改革不断推进,不仅实现了大学扩招,而且实行了免费义务教育和职业教育的补贴,大大加快了人才培养速度。  二是科技创新能力的突破。改革开放后引进了一批先进技术和装备,大大提升了我们的制造业能力和现代化水平。迄今中国有220种产品产量位居世界第一,我们已成为世界制造业大国。在科技投入方面,2017年的R&D经费已经达到1.76万亿元,科技经费强度占比2.13%,已达到中等发达国家水平。  三是网络经济的突破。1994年互联网走进中国。1995年5月,邮政系统向公众开放了计算机互联网接入服务。1998年新浪网、网易网开始上线。之后的20年众多互联网和智能企业先后崛起。在5G技术方面,华为已跃居世界前列。2018年我国的网民已达8.2亿户,跃居世界第一。  四是交通能力的突破。要想富先修路,交通是经济发展的支柱,是物流推进的基础。交通的大发展为我国经济注入了强大的活力与生机。我国的桥梁与隧道建设走在了世界前面,现有桥梁超过80万座,隧道超过8000座,仅长江上就建起135座大桥,方便了人的出行和物流,大大提升了现代化水平。  我国现代化能力建设,必须坚持以人为中心。截至2015年,世界上已经实现现代化的国家有20个,现代化国家的特点是劳动生产率极高,人均收入多达4万美元左右,更重要的是人的受教育程度较高,人的素质相对良好。人既是现代化的建设者,也是现代化的受益者。现代化能力建设,就是要以人为中心,提高国民现代化素质,最大限度发挥全国人民的聪明才智;提高领导干部现代化能力,最大限度发挥党政干部的带头作用;同时积极推进国家治理体系和治理能力现代化,推进国家创新能力建设和现代化科学的发展。我们坚信在习近平新时代中国特色社会主义思想的指引下,一定能够全面提升国家现代化能力,一定能够为全面实现现代化和中华民族伟大复兴作出积极贡献。  (作者系中国科学院中国现代化研究中心理事)

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  大脑是理解自然和人类本身的“终极疆域”,脑科技是科研领域“皇冠上的明珠”。相比欧洲“人类脑计划”的迟缓,美国“推进创新神经技术脑研究计划”(BRAIN)进展颇为迅速。美国BRAIN2.0工作组于2019年6月提交《BRAIN计划2.0》新路线图,对其5年前提出的《脑2025:科学愿景》实施情况和未来发展进行再梳理,低调展示美国以脑科技竞逐大国未来的雄心。  将脑科技置于科技创新体系核心地位  美国政府将脑科技置于科技创新体系核心地位,这种地位出于客观原因和主观意图,并与美国独特的科技研发体制机制、投入框架、系列科技战略倡议等因素相结合,被层层包裹而变得隐晦起来。判定脑科技在美国国家科技创新体系中的战略地位,需要观其形、窥其意、溯其源。  奥巴马政府在2013年推出为期10年、国家“推进创新神经技术脑研究计划”时,明确宣称“这项计划将让科学达到一个自从太空竞赛以来从未见过的高度”,大幅提升脑科技在国家科技战略体系中的地位。从组织实施看,与美国1993年版“人类脑计划”无疾而终相比,新版计划已经比较务实落地;国家科技战略协调机构——国家科技理事会相关工作组居中协调,有国家卫生研究院、国家科学基金会、国防部高级研究计划局、食品与药品监督管理局、情报高级研究计划局、能源部、国务院等政府机构以及社会组织、私营机构等广泛参与,协调各方积极性,集中力量办大事。  BRAIN计划被誉为媲美跨世纪的全球性“人类基因组计划”,隐隐超越曾宣布的美国国家癌症登月计划、精准医疗计划、微生物组计划以及引而不发的工程生物学(合成生物学)计划。特朗普政府虽然对前任政府的全球气候变化、清洁能源、地球观测、信息技术与高性能计算、海洋与北极问题等国家级科技战略计划持半信半疑甚至部分否定态度,但对脑科技在美国科技战略体系中的地位“悠然心会”,将其视为赢得大国战略竞争的关键。  BRAIN计划年度投资大约在4—6亿美元左右,为期10年,从体量上看似乎并不大。然而,如果结合以下三点就更容易理解其战略内涵。首先,美国国家卫生研究院已经有年度超过40亿美元预算的脑疾病防控导向战略性投资,新计划是在此基础上多个政府部门的科研经费增量,即便是财大气粗的美国,这笔经费预算也来之不易。其次,有充分的前车之鉴。作为跨部委的国家战略,每年大约2—4亿美元的预算与美国科技政策运作体系有关。正如“DNA之父”詹姆斯·沃森在论证“人类基因组计划”时强调,“在年度预算评审过程中,所报预算太多的话很容易就会成为非议靶标;但如果预算太少的话又什么都做不了”。再次,针对部分新兴战略科技领域,“小型化”的国家级科技计划能够针对国家战略方向进行精准布局,引导社会力量关注,又避免了投资规模巨大的大型科技计划仓促上马、浪费创新资源,具有更加高效的政策实施效果。显然,如果离开美国科技体制的话,单纯以投资体量作为衡量战略科技计划的标准,就会错误理解其作为顶级战略科技计划的真实内涵。  发展脑科技的时机把握  神经科学正成为最前沿科技领域。当前,信息、计算机、纳米、先进制造、量子科学等众多学科与神经科学之间的交汇贯通日益紧密,技术的进步正在深刻改变着对大脑活动规律及其本质的认识,神经科学和类脑人工智能已经处于大变革时期。对美国而言,谁能率先问鼎脑科学这一高峰,谁就更有望在引领未来发展上独领风骚。  几十年来,美国科技界发展脑科学积累雄厚。1962年,美国麻省理工学院率先创建了“神经科学研究规划”这一跨学科、跨校、跨国的组织;1969年,美国率先成立神经科学学会,目前会员数已经达到4万多人,是生物科学方面最大的学会。1989年,美国国会通过立法把20世纪的最后10年命名为“脑的10年”。自2004年延续至今的美国“神经科学研究蓝图”为跨学科、跨机构国家战略实施打下了坚实的组织基础。粗略统计,20世纪以来,百年诺贝尔奖有20多次颁发给神经科学领域相关研究,美国科学家获奖数量占50%。  美国高端科技智库坚持战略前瞻、持续性凝视未来,积极建言献策。美国国家工程院将“人脑的逆向工程”列为21世纪人类面临的14大科技难题之一;防务智库波托马克政策研究所、美国国家科学院等发布《神经技术未来研究:21世纪引领经济革命的神经科学和技术发展路线图》《新兴认知神经科学及相关技术》报告等,思虑未来技术发展路径、展望未来20年神经科学发展与关系国家安全重大问题。由此可见,在新技术蓬勃发展、新概念层出不穷的21世纪,美国科技界和智库界始终牢牢把握这一领域。  发展脑科技的具体途径  谋求近期内实现脑技术率先整体性突破。未来5年,在承认当前脑科学最大的瓶颈是技术瓶颈、脑健康需求短期内难以满足的前提下,面向国家和社会公众对公共健康重大需求、在维持脑疾病和脑健康战略基础性投资上,继续将研发重心和中心放在“推进创新神经技术脑研究计划”上。试图通过美国的尖端生物科技仪器设备研发工程制造能力和学科综合交叉优势,推进脑科学与生物学工具、方法论的创新,例如神经活动监测、调控和建模、预测等新方法、新设备,巩固美国引领全球生物科技创新的龙头地位。  力图中期内实现科技变革和军事国防、经济社会领域的次序性转化。未来10—15年,通过工具方法和理论的转化应用,在脑科学新型理论框架、计算神经科学、重大神经系统疾病发生等方向实现原创性理论创新,在“理解我们自己的本质以及我们如何认识世界”方面实现观念性创新,深度推动纳米—生物—信息—认知的交叉融合,迎来疾风暴雨的脑科学革命;筑牢美国在护脑强脑、脑机协同、脑控与控脑等军事脑科学领域的技术霸主地位;发展美国以脑科技为代表的第二代生物科技创业与产业模式,修正甚至颠覆第一代生物科技产业模式,掌握“脑科技霸权”和产业霸权。同时,促进神经计算、仿真记忆存储、智能服务等新技术、新经济的快速发展和军民转化应用,使其成为新的新经济增长点。  主导场景应用,奠定未来20—30年智能社会和超智能社会发展的知识基础。脑科学的基础性学科地位,决定未来关于脑科技的发展必将影响对人类—机器互作行为的判断,决定对人类—机器关系的基本走向,并从意识和思想源头上影响着人类生产方式、生活方式、学习和思维方式、对抗方式,对经济、社会、教育、国防安全,对未来智能社会及超智能社会的方方面面造成可以预测和难以预测的深刻影响。一旦脑科学思想光芒照进人文社会科学和复杂系统领域,解决当前人类社会面临的全球性问题必将存在新兴机遇。  率先实现第一轮的重大技术突破并进行第二轮的前瞻布局。无论特朗普是否有下一任任期,美国有望在2025年左右顺利实现国家脑计划预期目标,并率先取得重大科技突破,在美国、欧洲、东亚(中国、日本、韩国)三级之间形成技术隆起。在此基础上且很有可能2025年之前,美国决策层将考虑进一步加大脑技术变革研发投资力度和增量,加强应用转化力度,突破美国科技政治现实的桎梏,将“小而精”的BRAIN计划发展为类似曼哈顿计划的“高大上”脑计划,在规划、建制、研发重点上进行重大调整,荟萃一批批的脑科学明星。  将加强战略科技扫描、战略咨询和战略评估,提高新兴科技治理能力。基于顺利推进BRAIN2.0目的,美国将会充分调动其既有的资源和机制,加强战略科技扫描和技术预判,向决策层强调来自其他国家的科技竞争乃至科技威胁;基于其体系协同需求,将通过美国总统科学技术咨询委员会、美国科学院等战略咨询机制,加强既有科技计划、重大科技项目研发和应用中的目标协同、过程优化,以及重大伦理法律社会问题评估;在国际上,将美国等牵头发起的国际脑计划(IBI)等进一步包装、推广,主导国际发展态势。  值得注意的是,美国可对全球人才竞争模式进行釜底抽薪。美国对脑科学应用在人才培养选拔、使用上已经初露端倪。美国曾因其能源独立带来全球安全变局,这种情形也可能发生在随脑科学变革带来的科技独立和人才独立上:而美国未来的科技独立、人才独立,或将导致美国对全球人才竞争格局进行总体战略调整,全球政治经济秩序走向或许增加重大变数。  (作者单位:中国神经科学学会,中科院学部工作局)

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