中国网/中国发展门户网讯 当今世界正经历百年未有之大变局，而科学技术之变（即新一轮科技革命与产业变革）是世界大变局的“加速器”和主要变量。21世纪以来，全球科技创新进入加速发展时代，科技发达国家充分发挥其科技基础优势和科技政策导向作用，全面强化其国家科技发展战略及前沿领域布局，力争在新科技革命及竞争中占据战略主动。在科技事业发展国家建制化的当今时代，科技政策制定对任一国家都意义重大，能够直接影响未来科技发展路径和国际科技竞争力。美国自二战后，形成了以《科学：无尽的前沿》报告思想为轴心的科技政策体系，该报告明确指出政府应当制定全面的科技政策资助科学研究。冷战结束时，美国科技政策体系已经成熟化和系统化，这为美国的科技发展奠定了良好的政策和制度基础，使21世纪初美国的综合科技水平在全球处于一国独大独强的显赫地位。

21世纪以来，随着经济全球化、科技多极化深入发展，特别是新兴经济体国家科技迅速崛起，美国的全球科技领先地位受到明显挑战。近几年来，中国快速发展、崛起及其世界性影响力的提升被美国视为“步步紧逼的威胁”（pacing threat）。美国为保持其世界领先地位，不惜对我国发动“贸易战”“科技战”等，以科技竞争为核心的中美竞争更加激烈，被称为“新冷战”。美国不断调整和强化科技政策作用，科技政策研究中更是将应对中国竞争视为是保持其科技领先地位的首要因素。例如：2019年9月，美国外交关系协会发布《创新与国家安全：确保我们的优势》报告，认为“中国作为世界第二大经济体，既是美国的经济伙伴，又是战略竞争对手”。2020年11月，美国民主、共和两党合作的中美科技关系工作小组发布《迎接中国挑战：美国科技竞争新战略》报告，为应对中国挑战、提升美国竞争力和保护国家安全提供了16条政策建议。2021年1月，新美国安全中心发布《掌舵：迎接中国挑战的国家技术战略》报告，认为“崛起的中国对美国及其盟友构成了直接挑战，美国有必要制定国家技术战略，以保持其在创新和技术领域的领导地位”。

在此背景下，研究美国近20年来科技政策的演变特点，有助于深入理解美国科技政策发展的内在逻辑和美国科技战略规划的发展趋势及走向，观察科技政策效能与科技创新竞争力之间的内在关联关系。这对于我国优化科技政策制定、前瞻科技战略布局和加快推进科技强国建设具有重要现实借鉴意义。因此，本文聚焦于21世纪以来美国科技政策，按照美国总统任期总结各阶段科技政策重点，梳理和归纳美国科技政策发展的基本脉络，以便对美国科技政策发展全貌有一个系统的认识；将科技政策落脚至美国联邦政府研发投入方面，系统分析研究与试验发展（R&D）经费投入的历史演变，从侧面线性反映美国科技政策的作用效果；通过以上分析，将相对全面地反映美国近20年来整体科技政策发展走向及战略布局重点，为我国科技战略发展和科技政策布局提出若干启示思考。

美国21世纪以来科技政策发展历程

科技政策往往能反映科技治理的国家意志、科技发展的战略方针及资源配置的顶层设计，对于一个国家的科技发展有重要影响。按照21世纪以来美国总统的任期划分阶段，以小布什政府时期为起点，广泛搜集各时期的战略方针、科技规划、研究报告及批准的法案等政策文件，重点分析科研投入强度、前沿领域布局、人才培养和对华态度等科技政策问题，但不涉及科技政策的具体操作和实施细节。

小布什政府的科技政策（2001—2008年）

克林顿政府时期为小布什政府的科技、经济、社会发展打下了良好的基础。小布什政府的科技政策相对平稳，主要呈现出3个特点：提升美国全球竞争力成为重点关切。2004年，美国竞争力委员会发布《创新美国：在挑战和变革的世界中达至繁荣》报告，制定了提高美国创新能力的行动议程。2005年，美国国家科学院（NAS）发布《站在风暴之上：为了更辉煌的经济未来而激活并调动美国》（以下简称《站在风暴之上》）报告，指出迫切需要全面协调的联邦努力以增强美国竞争力。2006年，小布什签署的《美国竞争力倡议：在创新中领导世界》，这直接促进了2007年《美国竞争力法案》的生效。 推行教育改革，扩大教育投入。小布什政府上台初就提出“不让一个孩子掉队”的教育改革方案，并于2002年形成法律，旨在提高美国中小学教育质量。2007年8月，《美国竞争力法案》要求把国家科学基金重点用于奖学金支持计划、STEM（科学、技术、工程和数学）师资培训和大学层面的STEM研究计划。2007年10月，美国国家科学委员会（NSB）发布《国家行动计划：应对美国科学、技术、工程和数学教育系统的紧急需要》报告，指出美国亟需建设一个强大的、协调一致的STEM教育体系。重视能源技术和纳米技术发展。小布什政府在保持信息技术先进地位的同时，将能源技术、纳米技术作为优先发展领域。例如，在纳米技术领域，2000年2月，白宫发布《国家纳米技术计划：引领下一次工业革命》，标志着美国进入全面推进纳米科技发展的新阶段。2003年，小布什签署《21世纪纳米技术研究开发法案》，随后美国不断定期发布《国家纳米技术战略规划》（迄今已发布6份），使其纳米技术长期保持世界领先地位。

奥巴马政府的科技政策（2009—2016年）

奥巴马政府时期充分发挥联邦政府科技政策导向作用，先后3次发布国家层面的创新战略，从而构成了奥巴马政府时期的科技政策框架。主要包括：重视对基础研究、STEM教育等基本创新要素投入。2009年2月《美国复苏与再投资法案》（以下简称《ARRA法案》），致力于通过积极的财政政策刺激美国经济复苏，这使当年美国研发经费增幅达历史新高。基于该法案，2009年美国联邦政府发布《美国国家创新战略》，要求加大政府在基础科学、教育和新兴产业技术领域的投资，以增加就业机会、恢复美国经济。同时，奥巴马政府时期将STEM教育提升至国家战略层面，注重STEM教育者素质的提升，同时实行宽松的移民政策，大力吸收国际高级技术人才，2013年发布《联邦政府STEM教育五年战略计划》，2015年通过《STEM教育法案》。注重对先进制造、清洁能源等科技前沿创新布局。2011年《美国国家创新战略》关注创新为民生服务，重点转向激发创新活力以促进经济持续增长和繁荣。美国在科技政策中强化前沿技术攻关，先后发布了“先进制造业战略计划”“国家机器人技术计划”“材料基因组计划”“脑计划——推进创新神经技术脑研究计划”“精准医疗计划”“清洁能源计划”等。其中，先进制造是美国重点布局领域，围绕其发展先后出台了一系列相关法律和战略报告等。强调政府在科技创新中的重要作用。2012年1月，美国商务部发布《美国竞争力和创新能力》报告，明确指出科技创新是美国21世纪经济增长和维持竞争力领先地位的关键。2015年《美国国家创新战略》强调政府是创新主要服务者，提出了包括建设创新基础设施、推动私营部门创新和催生国家重点领域优先突破等具体措施以提升政府服务创新的能力。

特朗普政府的科技政策（2017—2020年）

通过特朗普政府各财年的研发预算优先事项和美国科技政策办公室发布的各项战略、文件等，结合2020年联邦政府总结发布的《提升美国在全球科技领域的领导地位——特朗普政府亮点：2017—2020年》，可以洞察特朗普政府时期的科技政策布局。主要有：高度关注国家安全，实施“美国优先”政策。特朗普奉行“单边主义”保护政策，退出《跨太平洋伙伴关系协定》（TPP）和《巴黎协定》等一系列国际协议，同时收紧竞争对手国家留学生签证；在新兴科技领域强调美国利益优先，以实现“美国再次伟大”的战略目标。2017年12月，美国联邦政府发布《美国国家安全战略》，为恢复美国在世界的领先地位明确了战略方向。科研投入持续增长，激励企业创新。特朗普政府在各财年研发预算提案中都主张削减基础研究等非国防研发支出，大幅增加国防研发预算。但由于美国科研经费控制权在国会，而不在政府，最终联邦财政科研总投入仍呈增长态势。为激励企业创新和增加就业机会，2017年12月，美国联邦政府推出《减税与就业法案》。重视新兴技术研发，促进未来产业发展。2020年10月，美国白宫发布《关键与新兴技术国家战略》，明确列出了先进制造、人工智能和量子信息科学等20项“关键与新兴技术”清单，围绕这些关键与新兴技术领域，联邦政府相继发布战略规划、研究报告和法案等。

拜登政府的科技政策（2021年至今）

拜登政府的科技政策发展走向可从白宫网站的行政命令、声明文件及2022、2023财年研发预算中进行研判。主要有： 积极应对新冠疫情和气候变化问题。2022年4月，白宫发布《关于应对COVID-19长期影响备忘录》，以促进公民健康和国民经济尽快从疫情中恢复。此外，拜登政府表示要高度重视气候变化和可持续发展，开展绿色经济，重返《巴黎协定》。加大科技研发投入，掌握科技创新主动权。拜登政府2021年呼吁投资1800亿美元用于研发和未来的技术，明确指出在人工智能、半导体芯片、5G通信技术、生物技术、量子计算等与国家战略生存与发展密切相关领域，要牢牢把握科技创新主动权。2022年，美国国家科学技术委员会（NSTC）发布《关键和新兴技术清单》目录更新版，被视为是支持美国国家技术安全、保护敏感技术和争夺国际人才的重要参考，并推动《2022科学与芯片法》正式立法实施。加大力度吸纳全球优秀人才，实行“友岸合作”的多边主义政策，强化科技军事联盟。拜登政府提出了新的吸引人才政策，例如，新增22个STEM教育专业，延长STEM相关专业J-1签证（交流访问学者签证）期限，以及简化STEM专业人才的绿卡申请流程等。拜登政府强调联合盟友国共同应对外来威胁。2021年3月白宫发布《临时国家安全战略指南》，2022年发布新版《国家安全战略》，明教學确将中国视为美国的头号竞争对手，要求重振美国在世界各地的联盟和伙伴关系，共同应对气候变化危机及其他共同威胁。

美国联邦政府研发投入的历史演变分析

研发投入政策是国家科技政策重要组成部分之一，也是科技政策作用效果最为直接的反映和体现。美国联邦政府R&D投入作为国家科技投入核心战略性资源和代表，分析其长时间序列下的历史演变有助于深入理解和感知美国21世纪以来科技政策演变规律，观察科技政策对科技创新能力的影响效果。

美国总体研发投入强度

二战以来，美国R&D经费投入持续增长（图1）。按照科技政策的发展历程来看，美国R&D经费投入变化趋势与其国家科技政策演变高度一致：1953—1964年，美国认识到科学技术在二战中的重要作用，并受苏联成功发射卫星的影响，大力支持科学研究。该时期，美国R&D投入强度急速增长。20世纪60年代末—70年代，由于科学发展带来的负面影响，社会公众对科学产生了质疑，进而导致R&D投入强度下降。20世纪80年代，美国积极鼓励和支持产业界研发以应对日本经济挑战，美国R&D经费投入增加并扩大了其使用范围。20世纪90年代以来，美国赢得了与苏联的冷战及与日本的经济竞争，美国R&D投入强度开始平稳发展，逐渐保持在其GDP 2.5%—3.0%的水平。2017年之后，面对不断加剧的国际竞争环境和中国等新兴经济体的迅速崛起，美国认为其科技地位再次受到挑战，又增加了R&D经费投入，在2019年首次突破了3%，达到了3.12%。

具体来看，美国R&D经费主要来源于联邦政府和企业。20世纪80年代之前，美国R&D投入强度与联邦R&D投入强度变化曲线高度一致，之后与企业R&D投入强度变化一致。这说明：美国R&D投入开始以联邦政府投入为主导，随着企业R&D投入的快速增加，其在国家研发体系中作用越来越大，逐渐成为R&D投入主要影响因素。需要特别注意的是，2000年之前，美国联邦政府R&D投入强度整体上一直在下降（已经下降到0.6%左右），21世纪头10年趋于平稳（2009年美国《ARRA法案》为研发提供的一次性增量资金，使美国联邦政府R&D投入强度有一个小幅的增长），2010年之后又出现了较大的缩水，这也是21世纪以来美国科技政策一直在强调增加联邦政府R&D投入的原因之一。

美国联邦政府研发活动布局

美国联邦政府研发活动主要包括基础研究、应用研究和试验发展3种，其分布如图2所示。21世纪之前，美国联邦政府基本50%以上的研发资金都用于实验发展活动，但随着20世纪80年代美国企业科技创新能力和研发投资不断增加，承担了大部分的试验发展活动，美国联邦政府研发重点逐渐从试验发展向基础研究倾斜，基础研究投入份额显著增长。但需注意的是，21世纪以来基础研究投入呈现平稳甚至下降的趋势，科学界开始呼吁要加大联邦政府R&D投入力度，尤其是基础研究。例如，2014年9月，美国艺术与科学院（AAAS）在《恢复基础：研究在维护美国梦中的重要作用》报告中指出：如果国家不迅速采取行动来支持科学事业，尤其是基础研究，美国长期以来作为创新引擎、产生新发现和刺激就业增长的优势就会被削减。2020年9月，AAAS发布更新版《自满的危险：美国处于科学与工程的临界点》报告，重点指出受全球新冠疫情、人才流动限制和研究经费削减等政策影响，美国在科学和工程方面的领先优势正在迅速缩小，中国在许多重要指标上都超过了美国；因此，美国急需增加研发预算，高度重视基础研究，加强美国STEM教育提升劳动力。虽然不能预见某项基础研究会在何时何地引领新的经济增长，但从历史的角度看，美国21世纪初在科技领域取得的世界领先地位，与其历届联邦政府对基础研究持续的投入增长不无关系。

美国联邦政府核心部门研发投入布局

美国联邦政府科技研发核心部门主要有国防部（DOD）、能源部（DOE）、国家航空航天局（NASA）、国家科学基金会（NSF）和国立卫生研究院（NIH），这些机构均是具有明显领域特征的功能型政府机构，观察其R&D投入演变趋势（图3）也能从侧面反映相应领域的政策变迁。美国高度重视国防领域研发活动，DOD长期以来R&D投入份额达40%以上；但伴随国家战略转向科技和经济发展，美国开始缩减军事经费，R&D投入呈现下降趋势。与此同时，为应对传染病、癌症等人类生命健康威胁，NIH启动“脑科学计划”“精准医疗计划”等，R&D投入份额呈现上升趋势，21世纪以来始终维持在20%以上。近年来，国际上气候变化、生态环境等问题日益突出，DOE研发资金在2015年之后稳步提升。NASA的R&D投入随着与苏联太空竞争及“星球大战计划”的结束而下降，21世纪以来稳定在6%—10%。NSF作为美国国家基础研究资助的核心部门，R&D投入始终维持在2.5%—5.0%。可见，美国联邦政府对核心部门的R&D投入布局与国家领域战略发展倾向相一致。

美国国防和非国防研发布局

美国联邦政府国防和非国防R&D投入演变如图4所示，与图3相关政府部门的九宮格R&D投入趋势保持一致。20世纪50年代末为应对苏联太空竞争及21世纪初为应对恐怖主义，美国均优先发展军事，重视国防领域研发活动；20世纪60年代末—70年代，由于能源危机，非国防研发有了一定的增长，符合公众福祉的健康领域迎来了发展契机；20世纪80年代，里根政府提出“战略防御”计划，重新增加了国防研发支出；20世纪90年代，随着冷战的结束，美国开始提倡军转民或军民两用技术的发展，国防R&D投入开始下降并逐渐趋于平稳；2008年经济危机之后，美国战略重点转向促进经济增长，国防R&D投入下滑，2017年后美国挑起“科技战”，美国国防R&D投入份额更是低于50%。非国防指的是除DOD和国家核安全局（NNSA）之外所有研究资助者的资助类别，按照功能主要包括健康、空间、能源、一般科学、自然资源和其他。总体来看，美国在非国防领域采取了点面结合的科研资助模式：一方面，为保护生态环境、增进民生福祉、鼓励科学家非功利性开展科学研究，美国联邦政府在投入领域方面涵盖健康、一般科学和自然资源等相关所有科学领域。另一方面，围绕国家科技战略导向和科技竞争核心领域，美国联邦政府大力支持相关领域科技研发。例如，20世纪60年代，美国处于与苏联的太空竞争中，空间R&D经费投入直线上升；20世纪70年代，为缓解全球性能源危机，能源R&D经费投入迎来一段九宮格上升期。

美国联邦政府研发投入的学科布局

美国联邦政府R&D投入的学科分类统计口径主要包括生命科学、心理学、物理学、环境科学、数学和计算机科学、工程科学、社会科学及其他学科8类（图5）。其学科领域R&D投入的变化与国际竞争环境、科技战略布局等密切相关。从投入占比来看，生命科学领域是美国联邦政府R&D投资组合的重要组成部分，占联邦政府研发总额的一半以上，其中NIH承担了大部分的生命科学研究，该领域主要包括生物学、生物医学和健康科学。第二大学科领域是工程科学，包括航空、航天、化工、电气、机械和材料等学科。20世纪90年代之前由于美苏争霸，使得该领域R&D投入处于较高水平，但随着冷战的结束而下降。近年来，中美芯片竞争愈演愈烈，材料科学逐渐成为工程科学的重点关注，使得该领域R&D投入又呈上升趋势。第三大九宮格学科领域物理科学的R&D投入随着冷战的结束显著下降。R&D投入明显增长的学科领域有生命科学、数学和计算机科学。值得一提的是，美国数学和计算机科学R&D投入自20世纪90年代以来显著增长，这主要得益于1993年克林顿政府提出“信息高速公路”战略——计算机科学R&D投入迅猛增加。2017年计算机科学R&D投入几乎是数学的3倍，使得美国信息经济走在世界前列。

通过以上对美国联邦政府R&D投入的多维分析可以发现，美国联邦政府R&D投入比例往往与其国家科技战略发展重点密切相关，而美国联邦政府在核心部门、非国防领域和不同学科的R&D投入份额的显著波动均出现在21世纪之前，21世纪以来则相对平稳。这或可从侧面说明，近20多年来美国科技政策只是惯性发展和惯性起作用，政府没有出台突破性或变革性的科技战略政策。

美国科技政策演变逻辑及特点

从科技政策和R&D投入的演变来看，美国科技政策发展有一个潜在的方向指引（内在逻辑）——保持全球领导地位、提升国家科技实力，战胜竞争对手。美国认为其历史上曾数次面临竞争危机：1957年，苏联发射第一颗人造卫星斯普特尼克，美国科技政策和研发投入布局迅速做出重大变革，动员一切力量投身于与苏联的太空竞争。20世纪80年代，面临与日本的经济竞争，美国积极拓展联邦资金的使用范围，制定一系列措施鼓励联邦机构、大学和私人企业之间合作以促进技术转移转化。20世纪90年代，冷战以美国的胜利而告终，同时美国凭借“信息高速公路”为首的信息产业的科技引领实现了美国历史上和平时期最长的一次经济高速增长。21世纪头10年，美国科技政策惯性起作用。2008年以来，尤其是2018年之后，面对国际竞争不断加剧和中国等新兴经济体的迅速崛起，美国认为其科技地位再次受到挑战，又一次迎来了改变其科技政策走向的历史性时刻，并将之称为“中国的斯普尼克时刻”。近年来，美国为维持全球领导地位和提升国家竞争力，科技政策主要从以下4个方面做出了重大调整。

改革国家创新体系和加强创新制度建设重塑

进入21世纪，自2005年美国国家科学院发布《站在风暴之上》报告之后，美国科学界和政策界普遍认识到国家科技创新能力下降和科学技术领导地位受到威胁，美国联邦政府、科技智库等各类科技政策机构就美国科技发展和国家创新体系进行反思。例如，美国信息技术与创新基金会（ITIF）2020年发布《认识美国国家创新体系》报告，指出面对中国发展及美国政府R&D投入的下降，国家创新体系正处于危机之中，需要重建国家创新体系。美国竞争力委员会2020年发布《在下一个经济体中竞争：创新时代》报告，指出美国作为世界创新领导者的历史地位已受到威胁，并提出50条具体建议为国家创新提供了路线图。从奥巴马政府3次发布《美国国家创新战略》起，美国不断强调科技创新的重要性，国家层面相应出台了很多领域创新战略计划、竞争力法案等。近年来，美国联邦政府开始强调国家创新主体间的体系不同合作，以一种“全政府模式”动员全社会力量促进科技创新，主要包括多政府部门合作、军民融合、公私合作等多个方面。

加大研发经费和科技人才投入以巩固创新根基

美国科技政策的变革还体现在政府在财力和人力上的投入加大。在财政资源方面，加大联邦政府R&D投入力度，尤其是基础研究投入强度，成为美国政策文件中关注重点。例如，拜登政府高度重视科技发展，一上台就不断强调大力增加联邦政府R&D投入，在《2022芯片与科学法》中，政府对科技的投入就占有相当大的比重。在人才培养方面，美国对STEM教育的重视程度已经上升到了国家战略高度。21世纪以来，美国颁布了一系列STEM教育的科技政策（图6），形成了较为完善的STEM教育体系。特朗普政府时期严格限制了STEM专业留学生的签证和移民条件。美国战略与国际问题研究中心（CSIS）指出，如果美国STEM移民政策不进行重大改革，美国将在未来的人才竞争中被中国超越。2022年，拜登政府颁布新政放宽了STEM专业人才在美国就业和移民的要求，以重新恢复美国对优秀人才的吸引力。

实施国家产业政策以控制高科技领域产业链

美国一直主张自由市场经济，政府不干预产业的形成和发展。但实际上，自2008年金融危机后，美国联邦政府开始强调政府在科技发展中的重要作用，通过隐形的产业政策介入以实现高质量就业和经济复苏目标，形成了以“先进制造业”为核心的现代产业政策框架。特朗普政府时期提出未来产业的概念，2020年6月美国总统科学技术顾问委员会（PCAST）发布《关于加强美国未来产业领导地位的建议》，2021年1月又发布《未来产业研究所：美国科学与技术领导力的新模式》报告，以促进先进制造、人工智能和量子信息等产业的发展。ITIF于2022年1月发布《计算机芯片与薯片：美国战略产业政策的案例》报告，认为美国只有制定战略性产业政策，确定国家安全和经济发展所需的关键产业和技术，才能持续掌控美国的创新和生产能力。近几年，美国正在打破传统的市场经济理念，加强政府在促进科技产业中的作用，采取“产业政策”振兴美国关键科技产业，在关键技术和核心领域上体现国家干预。以先进半导体产业为例，美国《2022芯片与科学法案》于2022年8月9日签署成法，旨在激励美国先进半导体生产和控制先进半导体产业链，支持美国的尖端应用科学研究。

遏制中国科技发展以保持其全球科技领导地位

随着中国在5G通信技术、人工智能、量子信息等科技领域的崛起，以及中国与美国在专利数量、高被引出版物、全球创新指数和R&D投入总量等方面差距迅速缩小，美国各界充满了“即将被中国全面超越”的焦虑，并将中国视为重要竞争对手。2022年美国《国家安全战略》中指出“未来10年是中美竞争的决定性10年”，中美围绕高技术领域呈现持久博弈的明显趋势。近年来，美国加大了对中国科技发展的遏制力度，实施严格且精准的出口管制。以美国商务部工业与安全局《实体清单》（Entity List）为例进行说明：特朗普时期试图通过科技“脱钩”遏制中国在半导体、人工智能等关键领域的科技发展，2018年后《实体清单》中的中国实体数量开始显著增长。拜登政府上台后，延续了特朗普政府对中国科技遏制倾向，不断升级对中国高技术出口管制的限度。2022年10月，美国商务部工业与安全局发布《对向中国出口的先进计算和半导体制造物项实施新的出口管制》，旨在进一步限制中国购买和制造高端芯片的能力。可见，美国对中国打压态度非常明确，遏制中国科技发展愈发成为其科技政策变革的重要因素。

主要结论和政策启示

主要结论

21世纪以来新一轮科技革命和产业变革加速演进，新兴国家科技快速发展，科技创新版图显示出多极化发展态势，美国的全球科技领导地位和科技竞争实力就显得相对走弱。刨除科技创新全球化因素之外，这与其近几届政府科技政策缺乏有效创新改革，以及政府R&D投入不断下降等有着密切联系。近20年来，美国科技政策的发展情况可分为2个阶段。

21世纪初，美国联邦政府没有出台突破性或变革性的科技战略，只是“惯性”起作用。冷战结束后，美国丧失了同量级的竞争对手，20世纪末成为世界头号科技强国，其科技政策变革不大而只是“惯性”起作用。具体表现在：科技治理体系基本维持现状。20世纪90年代苏联解体后，美国逐渐失去了危机感，国家创新政策体系变化不大，科技政策惯性地起作用推动科技发展。进入21世纪以来，政界和学术界意识到竞争危机，小布什和奥巴马政府都不同程度地制定战略计划和法案应对挑战，但都不是根本上的改进与变革。美国联邦政府R&D投入不断下降。自2000年以来，美国联邦政府的R&D投入强度下降明显。联邦政府R&D投入比例与国家科技战略发展重点相辅相成，21世纪以来，各部门、各领域及各学科的R&D投入份额并没有显著的波动，这进一步印证21世纪以来科技政策战略平稳惯性发展。科技计划战略性、引领性减弱。21世纪以来，美国虽然制定了“纳米计划”“先进制造计划”“人工智能和量子倡议”等一系列战略计划，但其影响力相对平常，尚未形成像“曼哈顿工程”“阿波罗登月计划”“信息高速公路”等具有长远战略性和世界科技引领性的重大科技工程或科技计划。

2018年来，美国的危机感和竞争意识明显增强，科技政策的调整加快、竞争性明显增强。随着全球科技竞争的日益激烈及中国等新兴经济体的崛起，重新激起了美国的科技竞争意识。近年来，美国科技政策又逐步强化。具体表聚會现在：科技创新政策一体化发展。美国政界意识到高效的“创新体制”是保持全球领导地位、提升科技竞争力、抵御经济和疫情等全球性危机的关键，因而不断推动国家创新体系改革。例如，奥巴马时期就高度强调科技创新的重要作用，接连3次发布《美国国家创新战略》。科技产业政策日渐“显性化”。美国历来崇尚的“市场机制”中逐渐显现出政府的作用，政府加强了对产业科技的支持力度，在关键科技领域的前瞻布局，明确了前沿技术领域发展优先级，发布了一系列战略规划、科技报告等。例如，历时3年，《2022芯片与科学法》正式立法。③ 明确将中国视为重要竞争对手。自特朗普政府发动“科技战”以来，美国已经将中国视为其头号竞争对手，与中国开展战略竞争是美国科技政策发展的主题和大势。同时，美国积极拓展多边科技外交关系，注重与相同意识形态和利益国家结交同盟，全方位遏制和打压中国科技发展。

政策启示

从美国的科技政策和科研投入的历史演变来看，科技强国不是一蹴而就的，是经过国家长期科技战略导向布局、稳定增长的研发投入力度和重大科技创新突破积累的结果。这样的历史经验对我国科技政策制定、科技战略布局和科技强国建设具有重要的启示意义。

科技发展是长期战略性的事业，需要稳定高效的科技治理体系和长远战略性科技政策指引。二战以后，美国70多年持续不懈大力发展科技，才奠定世界科技第一强国的战略地位。而21世纪以来，美国科技政策平稳惯性发展、政府R&D投入的不断下降及新兴国家的崛起，美国全球科技领导地位受到挑战。为此，我国在建设科技强国的进程中，应形成持续稳定支持科技发展的科研投入机制、以长远的眼光系统部署国家战略科技力量，以及不断地深化国家科技治理体系改革。持续稳定加大R&D投入，长期重视前沿基础研究和STEM教育，为科技发展提供源动力；从国家战略高度制定引领性科技产业政策，鼓励企业开展关键核心技术攻关，提升企业科技创新能力；不断加强科技发展的顶层设计和宏观统筹协调能力，提高国家创新体系的工作效率和风险抵抗力。

科技发展是高度竞争性的事业，显著的科技政策竞争实力有助于支持形成科技的竞争优势。美国的科技发展水平在与苏联、日本的竞争中不断提高，使21世纪初美国的综合科技水平在全球处于一国独大独强的超强地位。随着新一轮科技革命和产业变革加速演进，国际科技竞争空前激烈，科技发展国家化和企业化特征日益明显。为此，我国在注重科技实力和国际地位快速提升的同时，应时刻保持竞争意识和忧患意识，前瞻谋划科技政策战略布局。协调国际科技竞争与合作关系，明确科学技术的国家利益导向，将高质量科技自立自强与高质量开放创新相结合；聚焦战略性高科技领域，发展重要战略性和前瞻引领性的国家级科技计划或科技工程，提升国家核心科技竞争力；关注高质量科技人才竞争，优化教育资源配置，加大对战略性新兴技术产业和重点科学领域紧缺世界顶尖人才的培养和吸引力度。

（作者：曹玲静，郑州大学信息管理学院；张志强，中国科学院成都文献情报中心 中国科学院大学经济与管理学院。《中国科学院院刊》供稿）

工人在马利村焊接断裂的球门（小樹屋1月20日摄）。分享

西藏昌都市洛隆县马利镇平均海拔约3700米，念青唐古拉山与他念他翁山环绕境内，怒江穿行其间。“马利镇第七届‘迎新杯’足球赛”在该镇马利村一座简易球场上展开。

“虽然还是尘土飞扬，但比以前已经好了不少。”嘎玛群美说。十年前，这里还是一块布满乱石的荒地。当时还是高中生的嘎玛群美便组织周边喜欢足球的孩子平整土地，插上木棍作球门，成为这座球场的雏形。

如今，嘎玛群美从西藏民族大学体育专业毕业，回乡成为舞蹈場地了一名小学体育老师。喜欢踢球的孩子越来越多，家长也都希望有一座宽阔平整的球场供孩子们运动。于是，已为人父的嘎玛群美与村里的其他爸爸们带头翻新场地，组织球赛。筹措经费、购买物料、平整球场、修理设施……在爸爸们的带动下，几乎全村人都参与进来建设球场。终于，今年比赛如期在翻新后的球场举行，吸引了周边12支队伍参加。村民们品尝着分享酥油茶和风干肉，席地观赛，共迎藏历新年，一场乡村球小樹屋赛成为这座藏东小镇的“世界杯”。

目前，西藏全部74个县（区）都已拥有足球场，标准足球场的建设也在向基层乡镇拓展，仅洛隆县就有5人制、7人制和11人制足球场共6座，并计划新建、改造三个乡镇足球场時租會議。或许在不远的将来，马利村的爸爸们就能看到孩子们在家门口的绿茵场上驰骋。

瑜伽教室

新华社记者 九宮格孙非 摄

新华社上海4月24日电 题：从两省一市到示范区 这群人在“无人区”里闯新路

新华社记者何欣荣、胡洁菲

学在江苏南京，工作起步于浙江杭州，作为人才引进到上海青浦，如今在位于沪苏浙交界处的长三角一体化发展示范区工作，成为一体化制度创新“试验田”的一份子……从工作履历看，今年46岁的朱正伟一直在长三角一线工作。

朱正伟是长三角生态绿色一体化示范区执行委员会营商和产业发展部部长。2019年11月示范区正式挂牌，横跨上海市青浦区、江苏省苏州市吴江区和浙江省嘉兴市嘉善县，定位是长三角一体化发展国家战略的先手棋和突破口。当时，朱正伟是执委会营商和产业组负责人，还兼着青浦区发改委主任。“机构是新的，部门也是新的，九宮格没有人界定我们怎么干，很多工作都要在实践中一步步摸索。”

图为《长三角生态绿色一体化发展示范区国土空间总体规划（2021-2035年）实施体检评估报告（2023年度）（公众版）》。新华社记者胡洁菲 摄

长三角一体化示范区执委会驻地在青浦区朱家角镇。办公楼外停的车辆，沪牌、苏牌、浙牌都有。包括朱正伟在内，执委会的40多名干部，来自于两省一市。从青浦区政府到示范区执委会，对朱正伟来说，工作的地理位置变化并不大，但工作的内涵和思路却发生了根本性变化。

“简单来说，就是从处理好自己的事，到处理好共同的事以及邻居的事。”朱正伟说，示范区建设涉及方方面面，任何一方不同意，改革事项就推不下去。有人形容，示范区的制度创新是“吵”出来的，但只有“吵”出来的瑜伽場地制度创新，才可能真正落地生根。

以朱正伟家教所在的营商和产业发展部为例，这个部门的职责主要是跨域项目审批、人才资金等要素跨域流动、重点产业协同等。如何在“有限审批权、充分协调权”的情况下，把这些传统政府部门职能之外的工作干好？朱正伟的体会是八个字——上接天线、下接地气。

所谓“上接天线”，就是要依托长三角一体化发展国家战略，尽力争取中央部委支持。以跨域项目审批为例，在沪苏浙交界处的太浦河上，示范区标志性跨域项時租場地目“方厅水院”正在抓紧建设中。这个项目采用四合院形制，在四角分别设置了沪苏浙皖四个主题的展示空间，建成后可实现“一天逛完沪苏浙皖”。

按照以前的工作流程，跨域项目需要沪苏浙三地各自申报、审批，建设单位要准备三套不一样的材料、跑三个窗口、盖三个章。朱正伟介绍，在国家发展改革委支持下，由执委会牵头，该项目最终采用跨域一体化审批模式，即嘉善和吴江授权给青浦，后者再进行项目信息统一报送、招标和审批，工作效率大大提升。

所谓私密空間“下接地气”，就是要从两省一九宮格市的实际利益出发，争取发展的最大公约数。在传统发展路径下，各地都有自己的高新区、经开区，依托这些空间载体开展的招商竞争十分激烈。示范区挂牌后，有人提议，能不能成立一个跨省域的高新区，推动联合招商和产业统筹布局？这个提议很快获得各方认同。

2023年7月，在长三角生态绿色一体化发展示范区开发者大会上，长三角一体化示范区跨省域高新技术产业开发区正式揭牌成立，重点发展数字产业、智能制造、绿色新材料等新兴产业和总部经济、绿色科创服务等特色产业。今年两省一市又商定，针对跨省域高新区实行“联席会议+推进专班+片区管理机构”的运行机制，在国家高新区建设中发挥更大的引领作用。

在长三角生态绿色一体化示范区执行委员会副主任张忠伟看来，示范区的很多工作，相当于在“无人区”闯新路，需要逢山开路、遇水搭桥。如今，示范区已形成136项制度创新，其中42项面向全国复制推广。

回顾自己的人生履历，朱正伟告诉记者，在青浦区发改委工作时，他就感受到了区域协同发展的重要性。他回忆，当时青浦与周边的昆山、吴江和嘉善共同发起环淀山湖战略协同区，为如今的示范区建设打下良好基础。

“这些事实说明，长三角一体化发展有着巨大的内生动能。在国家战略指引下，我们也更有干劲和信心，把长三私密空間角真正建设成区域发展共同体。”朱正伟说。

本期我们一起走进导盲犬的世界，首先，我们先了解一下什么是导盲犬，导盲犬是经过严格、专业训练的帮助视障人士出行的工作犬。导盲犬温顺聪明，常见犬种有拉布拉多巡回猎犬和黄金巡回猎犬。日常生活中，导盲犬是如何成为视障人士的“眼睛”？首先，导航是导盲犬最重要的工作之一。它们可以根据指令和手势来引导主人向前走、左右转弯、上下楼梯等，并确保周围没有危险物品。在实际出行中，导盲犬还需要帮助主人安全躲避障碍物。此外，导盲犬还会承担交通指挥的责任，在红绿灯或行人信号灯发出通过信号时，导盲犬要准确识别并引导主人安全通过马路。

我和我的光明“引路者”

大屏幕上的这只导盲犬名叫拉布，它的主人王迪是一名盲人按摩师。王迪从小患有先天性白内障，几年前，王迪视力突然恶化，导致无法独自出行。他因此申请了导盲犬拉布。拉布的到来给王迪的生活带来了非常大的变化，他们之间发生了什么样的故事？

王迪从事盲人按摩工作，每月收入大概3000元，而中国导盲犬大连培训基地会优先为本地的盲人提供导盲犬。所以，王迪提出申请后，很快就免费得到了一只名叫會議室出租“拉布”的导盲犬。在“拉布”正式上岗前，王迪还与“拉布”进行了一段彼此熟悉的磨合期。

从王迪家到按摩店约一公里的路程，穿过三个路口。拉布会带着王迪躲避障碍物，也会带着她过马路。

而当王迪到达按摩店开始工作后，“拉布”就会安静地等着她。

“拉布”守护着王迪，平时王迪对“拉布”也是宠爱有加，每月她都会拿出1/3的工资做“拉布”喜欢的鲜食犒劳它。工作之余，王迪常常带着“拉布”出门吃小灶。有时遇到怕狗的人，“拉布”也在努力释放善意。

王迪说，近几年随着人们对于导盲犬认知的提升，出门收获的温暖逐渐增多。闲暇之余，他们会经常一起吃饭、逛街，到海边亲近大自然，放松心情。

一只合格的导盲犬是如何练成的？

对于视障人士来说，每一次出行都是性命攸关。作为“眼睛”，导盲犬守护着视障人士的出行安全，必须训练到100%不会出错。这样苛刻的要求，也让导盲犬成为所有工作犬里淘汰率最高的犬种。那么，一只合格的导盲犬是如何被训练出来的？近日，记者走进国内首家导盲犬培训基地——中国导盲犬大连培训基地。

揭秘一只导盲犬的“岗前集训”

在位于大连医科大学校园内的中国导盲犬大连培训基地，上百只拉布拉多犬刚刚结束午休，走出笼舍，在场地内玩耍。

训导员告诉记者，导盲犬的一生分为寄养期、训练期、服役期和退役期四个阶段。这两只刚出生两周的小拉布拉多犬，再过一个月就将被送往爱心人士家庭寄养，熟悉与人相处的过程。

市民丁艺今年初申请寄养了一只导盲犬幼犬，寄养期间除了要承担购买狗粮的费用，他还要用心培养导盲犬的稳定情绪，完成到室外指定地点排便，不上床和沙发，不乱咬物品，不乱叫等家庭素养训练。

寄养家庭负责将导盲犬养到一周岁，经评估合格后才会进入导盲犬基地接受技能培训。训练周期为一年到一年半。一只合格的导盲犬要具备引领使用者绕开障碍物、过马路、上下楼梯、乘坐交通工具等60多项基本能力，并记住30个以上的口令，7个以上的目的地，帮助视障人士独立安全地出行。

训练期结束，考核合格的导盲犬还需要和视力障碍人士进行为期40天左右的共同训练，我们拍摄时，来自湖北的林女士就正在与等候了三年的导盲九宮格犬进行共同训练，待彼此熟悉后，经考核通过，就可以签署协议，免费领取导盲犬使用了。

舞蹈教室导盲犬因何稀缺 “一犬难求”如何解决？

导盲犬是视障人士的“眼教學睛”，引路的“明灯”。而在我国，相对于庞大的视障人群，导盲犬可以说是十分稀缺。根据中国盲人协会数据显示，目前我国共有1731万视障人士，而现役导盲犬的数量却仅有400只左右。远远达不到国际导盲犬联盟所认定的1%的普及比例，导盲犬为何如此稀缺？面对视障人士“一犬难求”的困境，该如何解决？

导盲犬培训难度高 费用高昂

基地工作人员介绍，培训导盲犬由于周期长，算上犬粮、防疫、日常水电、场地以及人工费用等，平均培训一只导盲犬的费用在20万元左右，而作为公益机构，基地的经费来源主要是政府和爱心人士资助，并没有长期稳定的经费来源。很多员工都是抱着对导盲犬的情感从事训导员工作，流失情况严重。

智能导盲犬：探索视障人士出行另一种可能

在传统导盲犬数量短期内难以提升的情况下，日前，西北工业大学团队开发出了一款智能导盲犬，力图在未来可以带领盲人过马路、上台阶、坐电梯等。最近，通过模块升级，这款智能导盲犬也在不断提升实时的智能响应能力及人机交互体验。

目前，该智能导盲犬已可实现在无网或信号不佳的情况下使用。然而，从科研到实际应用，仍有不小的距离。

研发团队表示，目前智能犬的成本相对较高，未来随着技术的迭代成本会不断降低，团队还将通过增加微表情识别功能，“教会”智能犬判断主人不同的情绪，从而作出相应服务。

我国导盲犬出入公共场所有法可依

近年来，公共政策成为助推导盲犬普及的重要动力。2012年8月1日起施行的《无障碍环境建设条例》规定，视力残疾人携带导盲犬出入公共场所，应当遵守国家有关规定，公共场所的工作人员应当按照国家有关规定提供无障碍服务。2015年5月1日起施行的《北京市轨道交通运营安全条例》明确了视力残障者可携带导盲犬进站乘车。2022年7月1日起施行的新版《铁路旅客禁止、限制携带和托运物品目录》规定，持工作证明的导盲犬，可以随旅客一同上车。2023年9月1日起施行的《中华人民共和国无障碍环境建设法》规定，公共场所经营管理单位、交通运输设施和公共交通运输工具的运营单位应当为残疾人携带导盲犬、导听犬、辅助犬等服务犬提供便利。尽管有了法规的支持，但在一些公共场所，视障人士携带导盲犬被拒绝进入的情况仍是时有发生。那么，社会公众应该如何正确对待导盲犬呢？

中国残联理事 中国盲人协会主席會議室出租 李庆忠：盲人携带导盲犬出行，是盲人独立有尊严生活的象征，也是社会文明进步的象征。另外就是盲人携带导盲犬，出入公共场所，接受公共服务，也是我们国家法律规定的盲人的无障碍的权益。帮助他们实现这个权益，是我们全社会共同的责任和义务，特别是我们有关的公共服务部门，要提高这个法律意识，把国家的有关法律规定，落实到相关的行业服务标准规范之中，加强员九宮格工的培训和知识普及，欢迎导航犬进入公共场所，避免出现被拒绝的情况。另外对于我们个人来说一方面要认识到导盲犬它对盲人群体的重要性，它是一个非常安全的，不会对人造成伤害，所以不要害怕和拒绝它。同时也在它工作的时候，不要去打扰它、引逗它、投喂它，避免它的注意力对盲人出行造成安全问题。（记者小樹屋 高磊 贾铁生 李新峰 秦祎 侯潇扬）

“这句应该这样唱，这个招式应该这样做！”近日，河北省海兴县省级非物质文化遗产南锣剧传承人郭兰芳的文化名家工作室里锣鼓阵阵，她带领“第七代弟子”正在为几名中小学生传授演技和唱法。

近年来，该县坚持以盘活本土非遗资源为契机，搭建“非遗+”平台，加强非遗传承人才队伍建设，注重民间非遗文化能人发掘和培育，推动传统文化重焕生机、代代相传。目前，该县拥有各级非物质遗产保护项目7个，省市级非遗传承人15名，文化名家工作室4家，县认定传统手工技艺类非遗工坊包養網2个。

为充分发挥非遗传承人的名师效应，鼓励非遗传承人带徒传艺，该县依托“包養網暑期非遗培训班”、非遗文化包養網培训班、综合文化站等载体全方位培育人才，先后举办线上展示活动12次，非遗进校园、非遗进乡村、非遗进社区等活动50余次，南锣剧、西路梆子惠包養網民演出12次，暑期校外非遗公益活动3期，营造非遗文化保护的良好社会氛围，惠及学生及非物质遗产爱好者5000余人。

同时，培育打造传统盒子灯、泥塑、剪纸、马绊草编、根雕、火烙葫芦等40余项传统民间匠心艺术，形成一批特色产业集聚区，截至目前，海兴县申请火烙葫芦台灯专利1项并注册商标，马绊草编制成精美产品远销海外，让来源包養行情于群众的传统技艺发出文化之光。

下一步，海兴县将持续深入开展传统文化培训、惠民下乡演出等活动，大力宣传当地优秀文化，培育爱非遗、懂非遗的人才，逐步建立起一支高素质的项目保护传承人才队伍，推动传统技艺焕发出新的光彩。

中国网/中国发展门户网讯 人类进入大科学时代后，“模拟”作为“理论”“实验”以外重要的补充技术手段，成为科学研究的第3个支柱。从表现形式看，科学研究可以被视为建立模型（modeling）的过程。而模拟（simulation）则是所建立的科学模型在计算机上的运行过程。最早期的计算机模拟（computer simulation）可以追溯到第二次世界大战之后，是专门针对核物理学和气象学研究的一种开创性的科学工具。后来，在越来越多的学科中，计算机模拟变得愈发重要，并不断衍生出计算和其他领域交叉的学科，如：计算物理、计算化学和计算生物学等学科。Weaver在1948年撰文指出：人类解决有序复杂问题并实现科学新飞跃，将主要依赖于计算机技术的发展和不同学科背景科学家的技术碰撞。一方面，计算机技术的发展使人类能够解决复杂且难以处理的问题。另一方面，计算机技术能够有效激发有序复杂性问题的新解决方法。这种新包養解决方法本身也正是计算科学（computational science）的范畴之一，让科学家有机会集中资源，将不同领域的见解聚焦在共同问题上。这种见解聚焦的结果，促使不同学科背景的科学家们，形成比单一学科背景科学家们更强大的“混合团队”；这样的“混合团队”将有能力解决某些复杂性问题，并且得出有用的结论。总之，科学和建模紧密相关，模拟执行代表理论的模型，人们把科学研究中的计算机模拟称为科学模拟（scientific simulation）。

目前，还没有任何针对“计算机模拟”的单一定义能够恰当地描述科学模拟的概念。美国国防部将模拟定义为一种方法，即：“一种随时间实现模型的方法”；进而，将计算机模拟定义为一种过程，即：“在计算机上执行代码、控制和显示接口硬件，并与现实世界设备进行接口交互的过程”。Winsberg把计算机模拟的定义又分为狭义和广义范围。

在狭义定义中，计算机模拟就是“在计算机上运行程序的过程”。计算机模拟使用步进方法来探索数学模型的近似行为。模拟程序在计算机上的一次运行过程，代表了对目标系统的一次模拟包養。人们愿意用计算机模拟方法求解问题，主要有以下2个原因：原始模型本身包含离散方程；原始模型的演化更适合用“规则”，而不是“方程”来进行描述。值得注意的是，这种狭义角度指代计算机模拟时，需要限定到特定处理器硬件上算法的实现、用特定编程语言编写应用，以及核函数程序、使用特定编译器等限制条件。在不同应用问题的场景下，由于这些限制条件的变化，通常会获得不同的性能结果。

在广义定义中，可以把计算机模拟看作研究系统的一种综合方法，是更加完整的计算过程。该过程包括模型选择、通过模型实现、算法输出计算、结果数据可视化及研究。整个模拟的过程也可以与科学研究过程进行对应，如Lynch所描述：提出一个经验上可回答的问题；从旨在回答该问题的理论中推导出一个可证伪的假设；收集（或发现）和分析经验数据以检验该假设；拒绝或未能拒绝该假设；将分析结果与得出该问题的理论联系起来。在过去，这种广义的计算机模拟通常出现在认识论或者方法论的理论场景中。

Winsberg进一步将计算机模拟划分为基于方程的模拟（equation-based simulation）和基于主体的模拟（agent-based simulation）。基于方程的模拟常用于物理等理论学科中。这些学科中一般存在主导性的理论，这些理论可以用来指导构建基于微分方程的数学模型。例如，基于方程的模拟可以是针对粒子的模拟，这种模拟通常包含数量巨大的多个独立粒子和一组描述粒子之间相互作用的微分方程。此外，基于方程的模拟也可以是基于场的模拟，通常包含一组描述连续介质或场的时间演化方程。基于主体的模拟往往遵循某种演化规则，是模拟社会和行为科学的最常见方式。例如， Schelling的隔离政策模型。尽管基于主体的模拟在一定程度上可以表示多个主体的行为，但与基于方程的粒子模拟不同，这里没有控制粒子运动的全局微分方程。

从计算机模拟的定义和分类中，可以看出人们对科学模拟不同层次的期望。从狭义的计算机模拟角度看，它已经成为理论分析和实验观察等传统认知方式的补充手段。科学或工程领域无一例外是由计算机模拟推动的，在某些特定应用领域和场景下，甚至是由计算机模拟改变的。如果没有计算机模拟，许多关键技术就无法被理解、开发和利用。广义的计算机模拟蕴含着一个哲学问题：计算机是否可以自主进行科学研究？科学研究的目标是认识世界，这意味着计算机程序必须创造新的知识。随着人工智能技术研究及应用的新一轮爆发，人们对计算机自动地以“智能”方式进行科学研究充满了期待。值得一提的是，Kitano在2021年提出的“诺贝尔-图灵挑战”的新观点——“到2050年，开发能够自主执行研究任务的智能科学家，做出诺贝尔奖级别的重大科学发现”。该观点涉及狭义和广义的计算机模拟相关技术，但没有围绕广义定义的“哲学问题”深入探讨，只是把其作为科学模拟的一个宏伟目标看待。

科学模拟的发展阶段

从最直观的视角来看，科学模拟的载体是计算机程序。从数学形式上讲，计算机程序是由可计算函数组成的，其中每个函数将有限输入数据的离散集映射到有限输出数据的离散集上。从计算机技术上讲，计算机程序等于算法加上数据结构。因此，科学模拟的实现需要以科学问题及其解决方式被形式化抽象为条件。这里，本文借用Simon的观点：科学家即问题“求解器”。在此观点中，科学家给自己设定了重大科学问题，确定问题和解决问题的策略和技术是科学发现的本质。基于上述“求解器”的话语体系，本文类比求解方程的形式，将科学模拟的发展划分为3个阶段，即数值计算、模拟智能和科学大脑（图1）。

数值计算

然而，这种将部分复杂科学问题转换为相对简单的计算问题的解题模式，仅仅是一种粗粒度的建模方案，在一些应用场景下会遇到计算瓶颈。在解决真实场景中复杂物理模型时，常常面临基本物理原理计算量过大的问题，并由此包養網排名导致空有原理而无法有效解决科学问题。例如，第一性原理分子动力学的关键为求解量子力学Kohn-Sham方程，其核心算法求解过程是多次求解大规模特征值问题。特征值问题的计算复杂度为N3（N为矩阵的维度）。在实际物理问题的求解中，最常用的平面波基组通常是原子个数的100—10000倍。这意味着对于上千原子的体系规模，矩阵维度N达到106，其相应的浮点数运算总量也将达到1018 FLOPS，即达到EFLOPS级别的计算量。需要注意的是，在单步分子动力学中需要多次求解特征值问题，这也就使得单步分子动力学的模拟时间通常为数分钟乃至1小时。由于单步分子动力学的模拟物理时间只能达到1飞秒，假设要完成纳秒物理时间的分子动力学模拟过程，就需要106个分子动力学步。相应的计算量至少要达到1024 FLOPS。如此庞大的运算量即使使用世界上最大规模的超级计算机也难以在短时间内完成。为了解决仅使用第一性原理计算带来的超大计算量，研究人员发展了多尺度方法，其中最典型的是获得了2013年诺贝尔化学奖的量子力学/分子力学（QM/MM）方法。该方法的思想是针对核心物理化学反应部分（如：酶及其结合底物的活跃位点原子），采用高精度的第一性原理计算方法，对于周围的物理化学反应区域（溶液、蛋白质和其他区域）采用低精度且计算复杂度更低的经典力学方法。这种高精度、低精度相结合的计算方法，可以有效地降低计算量。但面对实际问题时，该方法依然存在着巨大的挑战。例如，细胞半径约0.2微米的单个生殖支原体包含3×109个原子和77000个蛋白质分子。由于核心计算时间仍来自QM部分，模拟2小时的过程预计需要耗费109年。如果将类似问题推广到人脑的模拟中，相应的系统原子数将达到1026个，保守估计需要1010个活跃位点的QM计算。由此可以推断，模拟1小时的QM部分需要长达1024年的时间，而MM部分的模拟也需要长达1023年的时间。这种超长计算时间的情况也被称为“维度灾难”。

模拟智能

因此，模拟智能在传统数值计算中嵌入人工智能模型（当前主要是深度学习模型），不同于其他人工智能应用领域的深度学习模型“黑盒子”。模拟智能要求这些模型的基本出发点和基本结构是可解释的。目前，这一方向已存在大量研究，Zhang等在2023年对模拟智能领域最新进展进行了系统性的梳理。从理解亚原子（波函数和电子密度）、原子（分子、蛋白质、材料和相互作用）到宏观（流体、气候和地下）尺度物理世界，把研究对象分为量子（quantum）、原子（atomistic）和连续介质（continuum）三大体系，涵盖量子力学、密度泛函、小分子、蛋白质、材料科学、分子间相互作用和连续力学等7个科学领域。此外，还详细讨论了其中关键的共同挑战，即：如何通过深度学习方法捕捉物理第一性原理，特别是自然系统中的对称性。利用物理原理的智能模型几乎已经渗透了传统科学计算的所有领域。模拟智能大幅提升了对微观多尺度系统的模拟能力，为在线实验反馈迭代提供了更加全面的支撑条件。例如，计算模拟系统和机器人科学家之间的快速实时迭代，有助于提升科研效率。因此，模拟智能在一定程度上，还将包括“理论—实验”迭代的控制过程，同时也会涉及部分广义的科学模拟。

科学大脑

传统的科学方法从根本上塑造了人类探索自然和科学发现的分步“指南”。面对全新的研究问题，科学家们已经被训练成从假设和替代方案的角度出发，指定如何开展控制测试的定势思维。虽然这种研究过程在过去几个世纪内都是有效的，但是非常缓慢的。从某种意义上来说，这种研究过程是主观的，是由科学家的聪明才智和偏见驱动的。这种偏见，有时会阻碍必要的范式转变。人工智能技术的发展激发了人们对科学和智能融合产生最优的且具有创新性的解决方案的期望。

以上所提到的科学模拟发展经历的3个阶段，能够明显区分计算机模拟在可计算和智能化能力方面逐步提升的过程。数值计算阶段，对复杂科学问题中相对简单的计算问题进行了粗粒度建模，属于单纯的狭义计算机模拟定义范畴。它不仅促进众多领域宏观尺度科学发现，同时也开启了对微观世界的初步探索。模拟智能阶段，将针对微观世界的多尺度探索推上一个新的台阶。除了在狭义计算机模拟定义范畴内对计算能力进行了数量级地提升之外，该阶段还涉及对实验中某些关键环节的计算加速，在一定程度上为科学模拟下一阶段的实现奠定了基础。科学大脑阶段，将是对广义计算机模拟定义的实现。在此阶段中，计算机模拟将具备创造知识的能力。

设计模拟智能计算系统的关键问题

按照本文对科学模拟发展阶段的粗粒度划分，与其相应的计算系统也在同步进化。超级计算机在数值计算阶段发挥了不可替代的作用；发展到新的模拟智能阶段，底层计算系统的设计也是基石。那么，模拟智能计算系统的发展方向应该遵循什么样的指导思想？

纵观计算和科学研究发展历史，可归纳出计算系统发展的基本周期性规律：在新的计算模式和需求产生阶段的初期，计算系统的设计侧重追求极致的专用性。而在经过一段时间的技术演变和应用拓展之后，计算系统的设计开始侧重于对通用性的追求。在人类科技文明早期发展的漫长过程中，计算系统曾经是各式各样的专用机械设备，辅助进行一些简单的运算（图2）。近代以来，电子技术的突破催生了电子计算机的出现，并且随着其计算能力的不断提升，数学、物理等学科的发展也不断向前，尤其是超级计算机上的大规模数值模拟成果，引领了大量前沿科学研究和重大工程应用。由此可见，日益发展的通用高性能计算机在不断地加速宏观尺度科学的各类大规模应用，并取得重大成果。接下来，微观世界的多尺度探索将是未来Z级（1021）超级计算机应用的核心场景。而现有通用高性能计算机的技术路线则将遇到功耗和效率等瓶颈，难以为继。结合模拟智能阶段所呈现的新特征，本文认为面向模拟智能的计算系统，将以追求极致的Z级计算专用智能系统为设计目标，未来性能最高的计算系统将专门针对模拟智能应用程序，在硬件本身及软件底层的算法和抽象中进行定制。

图2 科学模拟计算系统发展的周期性规律

Figure 2　Periodic trends of computing system for scientific simulation

直观上讲，面向模拟智能的计算系统离不开智能组件（软件和硬件），那么基于现有的智能组件来构建智能计算系统就能真正满足模拟智能的需求吗？答案是否定的。李国杰院士曾经指出：“有人曾戏谑目前信息领域的形势为：‘软件在吞噬世界，人工智能在吞噬软件，深度学习在吞噬人工智能，GPU（图形处理器）在吞噬深度学习。’”研究制造更高性能的GPU或类似的硬件加速器，似乎成了对付大数据的主要出路。但是如果不清楚该在什么地方加速，只盲目依靠硬件的蛮力是不明智的。因此，设计智能系统的关键在于深刻理解要求解的问题。计算机架构师的角色是选择好的知识表示、识别开销密集型任务、学习元知识、确定基本操作后，再用软硬件优化技术去支持这些任务。”

面向模拟智能的计算系统设计是一个新产生的研究主题，相对其他计算系统设计而言，更加具有显著的独特性。因此，需要一个整体统一的视角，来推进人工包養智能和模拟科学的交叉。1989年，Wah和Li总结了关于智能计算机系统设计的3个层次，该观点至今依然值得借鉴。但遗憾的是，目前还没有任何关于这方面的更加深入的讨论和实际性研究。具体而言，智能计算机系统的设计要考虑3个层次——表示层（representation level）、控制层（control level）和处理层（processor level）。表示层处理用于解决给定人工智能问题的知识和方法，以及如何表示该问题；控制层关注算法中依赖关系和并行性，以及问题的程序表示；处理层解决执行算法和程序表示所需的硬件和体系结构组件。下面将以这3个层次为基础，讨论面向模拟智能的计算系统设计的关键问题。

表示层

表示层是设计过程中的一个重要元素，包括领域知识表示和共性特征（元知识）表示，其决定了给定问题是否能够在合理的时间内得到解决。定义表示层的本质是对适应广泛应用的行为和方法进行高级抽象，将它们与特定的实现解耦。下面给出领域知识表示和共性特征表示的案例。

从现阶段面向科学的人工智能研究看，对称性的研究将成为表征学习的一个重要突破口，其原因在于物理上的守恒定律是由对称性导致的（诺特定理），而守恒定律常被用来研究粒子的基本属性和粒子之间的相互作用。物理上的对称性是指在某种变换后或某种操作下的不变性，无法做出可辨别的测量（不可区分性）。基于多层感知机（MLP）、卷积神经网络（CNN）、图神经网络（GNN）的小分子表征模型在有效加入对称性之后，已经广泛应用于蛋白质、分子、晶体等物质的结构预测。

2004年，Colella向美国国防高级研究计划局（DARPA）提出了科学计算的“七个小矮人”（Seven Dwarfs）——稠密线性代数、稀疏线性代数、结构网格计算、非结构网格计算、谱方法、粒子方法、蒙特卡洛模拟。其中，每一种科学计算问题，都代表了一种可以捕获计算和数据移动模式的计算方法。受此启发，巴斯德实验室的Lavin等以类似方式定义了模拟智能中的9种基元（nine motifs of simulation intelligence）——多物理现象多尺度建模、代理建模仿真、基于模拟的推理、因果关系建模推理、基于主体的建模、概率编程、微分编程、开放式优化、机器编程。这9种基元代表了互为补充的不同计算方法类型，为协同模拟和人工智能技术促进科学发展奠定了基础。面向传统科学计算归纳的各个主题，曾为应用于不同学科的数值方法（以及并行计算）的研发工作提供了明确的路线图；面向模拟智能的各个主题同样不局限于狭义的性能或程序代码，而是激励算法、编程语言、数据结构和硬件方面的创新。

控制层

控制层承上启下，在整个计算系统中起到连接和控制算法映射与硬件执行的关键作用，在现代计算机系统中表现为系统软件栈。本文仅讨论和科学模拟相关的关键组件。模拟智能计算系统的控制层的变化主要来自2个方面：数值计算、大数据和人工智能的紧耦合；底层硬件技术可能发生的颠覆性变化。近年来，由于科学大数据的急剧增加，在科学模拟的数值计算阶段，大数据软件栈逐渐被超算系统领域所关注，只是相对于传统的数值计算，大数据软件栈是完全独立的，在模拟流程上属于不同的步骤。因此，基于2套系统的软件栈是基本可行的。而在模拟智能阶段，情况产生了根本上的变化。根据前文中所表示的问题解法描述公式y=F(f(x),A(x))，人工智能和大数据部分都是嵌入在数值计算内的，这种结合是一个紧耦合的模拟过程，自然需要一个异质融合的系统软件栈。以DeePMD为例，该模型包含平移不变性的嵌入网络、对称性保持操作和拟合网络3个模块。鉴于体系的能量、受力等属性不以人为定义改变（例如，便于测量或描述而赋予体系中各个原子的坐标），接入拟合网络进行原子能量和受力的拟合，就能得到较高精度的拟合结果。再考虑模型的训练数据强依赖于第一性原理计算，整个流程是一个数值计算和深度学习紧耦合的过程。

因此，系统软件在代码生成和运行时执行过程中，将不再区分共性核函数的来源，即不再区分是否由传统人工智能、传统数值计算或根据特定问题进行人工定制扩展得来。相应的，系统软件一方面需要针对3类不同来源的共性核函数，提供易于扩展和开发的编程接口。另一方面则需要对这3类函数，在代码编译方面和运行时资源管理方面，兼顾并行效率和访存局部性等性能保障；在面向不同粒度的计算任务时，能够逐层进行融合和协同优化，发挥不同类型体系结构处理器的最佳性能。

处理层

纵观数值计算阶段到模拟智能阶段，一个驱动技术发展的重要因素是当前硬件技术无法满足计算需求。因此，处理层设计首要问题是：表示层的变化（如对称性、基元）会产生全新的硬件体系架构吗？它们是基于传统专用集成电路（ASIC）实现，还是超越互补金属氧化物半导体（CMOS）——从高性能计算的发展路线图来看，这也是未来Z级超算的硬件设计要考虑的核心问题。可以大胆预测，在2035年左右，Z级超算可能会出现。尽管基于性能和可靠性因素的考虑，那时CMOS平台仍将占据主流，但一些核心组件将是建立在非CMOS工艺上的专用硬件。

摩尔定律虽然放缓但依然有效，要重点解决的关键难题是如何逼近摩尔定律的极限。换句话说，如何通过软硬件协同设计的手段，将基于CMOS的硬件潜力充分挖掘出来。因为，即使在性能优先级最高的超算领域，多数算法负载所获得的实际性能仅仅只是硬件裸性能的极小部分。回顾超算领域早期发展阶段，其基本设计哲学就是软硬件协同。未来十几年，微处理器迅速发展的“红利”将耗尽，面向模拟智能的计算系统硬件架构应该回归到从头设计的软硬件协同技术上。一个突出的例子是如前所述的分子动力学模拟，Anton系列是一个从零开始设计的超级计算机家族，可以满足大规模长时间尺度的分子动力学模拟计算，而这也恰恰是对微观世界探索的必要条件之一。然而，最新的Anton计算也只能对基于经典力场模型实现20微秒的模拟，无法进行第一性原理精度的长时间尺度模拟；然而，后者才能满足多数实际应用（如药物设计等）需求。

最近，作为模拟智能的典型应用，DeePMD模型在传统大规模并行系统上的突破证明了其巨大的潜力。中国科学院计算技术研究所超算团队，已实现了170个原子的第一性原理精度分子动力学的纳秒级模拟。但是，长时间尺度模拟要求硬件架构具有极高的可扩展性，需要在运算逻辑和通信操作上有极致的创新。本文认为有2类技术可以预期能够发挥关键作用：存算一体架构，通过降低数据移动的延迟来提高运算效率；硅光互连技术，可以在高能效下提供大带宽的包養網比較通信能力，有助于提高并行性和数据规模。进而，随着对模拟智能应用广泛而深入的研究，相信未来将逐步形成科学模拟领域的“新浮点”运算单元和指令集。

本文认为，在科学模拟的现阶段，尚处于模拟智能阶段的早期，此时对模拟智能的使能技术展开研究至关重要。在一般科学研究中，独立的概念、关系和行为可能是易理解的。但是，它们的组合行为会导致不可预测的结果。深入了解复杂系统的动态行为，对于许多处理复杂挑战性领域的研究人员来说是非常宝贵的。在面向模拟智能的计算系统设计中，一个必不可少的环节是跨学科合作，即领域科学、数学、计算机科学与工程、建模与仿真等学科工作者之间的协作。这种跨学科合作会构建更优的模拟计算系统，形成更全面和整体的方法，去解决更加复杂的现实世界的科学挑战。

（作者：谭光明、贾伟乐、王展、元国军、邵恩、孙凝晖，中国科学院计算技术研究所；编审：金婷；《中国科学院院刊》供稿）

3月的博鳌，潮平海阔，绿意盎然。26日，博鳌亚洲论坛2024年年会如期而至。

面对日益增多的全球性挑战，国际社会求和平、谋发展的呼声更加强烈。全球政商学界汇聚一堂，“亚洲与世界：共同的挑战，共同的责任”主题背后，有着共克时艰、共创未来的期盼与渴望。

2013年以来，习近平主席五次在博鳌亚洲论坛年会上发表主旨演讲，为推动构建人类命运共同体、共创亚洲和世界更美好未来贡献了中国智慧、中国方案。

此次博鳌亚洲论坛是自新冠疫情暴发以来首次举行的全线下年会。人们期待，论坛汇聚携手前行正能量，奏响和平、发展、合作、共赢的命运交响。

共担责任，以开放共赢凝聚共识

3月26日下午，博鳌国际会议中心一层东屿宴会厅，年会第一场分论坛开场前10分钟，会场内已座无虚席。

博鳌亚洲论坛国际会议中心（2024年3月25日摄）。新华社记者 杨冠宇 摄

当前，世界站在新的十字路口：国际形势持续动荡，世界经济仍徘徊在低增长中，极端天气和自然灾害多发，加强全球治理迫在眉睫……如何面对共同的挑战，怎样承担共同的责任备受关注。

从26日起的4天时间里，近2000名嘉宾聚首南海之滨，聚焦世界经济、科技创新、社会发展、国际合作四大板块议题深入交流。从论坛到圆桌会、对话会，年会为各界人士提供增进了解、求同存异的机会。

博鳌亚洲论坛国际会议中心和博鳌亚洲论坛大酒店。博鳌亚洲论坛2024年年会瑜伽教室在这里举行（2024年3月9日摄，无人机照片）。新华社记者 蒲晓旭 摄

博鳌亚洲论坛秘书长李保东说，每个板块的议题均体现团结促发展这一主旨，通过深入探讨求证，直面挑战、共担责任是国际社会的共同利益，是构建人类命运共同体的必然选择。

會議室出租

于变局之中共谋出路、共促发展——

世界经济复苏乏力，地缘政治冲突加剧，保护主义、单边主义上升……纵观全球，发展问题与安全问题错综交织。

博鳌亚洲论坛国际会议中心的论坛年会标识（2024年3月22日摄）。新华社记者 杨冠宇 摄

博鳌亚洲论坛26日发布的《亚洲经济前景及一体化进程2024年度报告》指出，2024年仍将是全球经济动荡和分化的一年，亚洲经济面临的外部环境依然严峻，同时需要应对好内部挑战。

博鳌亚洲论坛理事长潘基文说，在一个高度互联、全球化的世界，挑战风险的影响不会局限于某个国家或地区，而会跨越国界，蔓延开来。“我们必须团结一致，朝着同一个方向前进。”

“减少贸易碎片化”“加快应对气候变化行动”“破解安全难题、共促世界和平”……数十个议题聚焦世界发展的迫切问题；“必须阻止世界被拉进利己主义和单边主义怪圈”“通过合作来降低碎片化的代价”……多国嘉宾不约而同地表达了携手合作、共克时艰的共识。

在新起点上交流协作、共享智慧——

科技创新是应对全球性挑战的有力武器，共促创新合作是各方关切。“整体创新的协同才是新技术新产业发展壮大的保证。”中兴通讯董事长李自学以信息通信产业举例，数字领域技术密集、创新速度快，面向未来，更要打造开放共赢的生态体系、贯通上下游的创新配合。

博鳌东屿岛零碳休息区（2024年3月22日摄）。新华社记者 张丽芸 摄

绿色发展是时代的呼唤，碳减排、碳中和是国际合作重点之一。“在气候变暖等全球性问题面前，囿于地缘政治而放弃合作毫无用处。”澳大利亚福特斯克金属集团执行董事长安德鲁·福瑞斯特认为，要发挥绿色能源技术在遏制气候变化方面的关键作用，在全球范围内投资、创新与合作。

全球安全倡议、共同应对老龄化……这些议题凸显完善全球治理的重要性和迫切性。参会嘉宾期待，博鳌亚洲论坛发出的团结合作之声，为各国应对挑战、推动发展注入更多确定性。

共迎挑战，以包容务实深化合作

3月18日至21日，中国贸促会2024年首场外资企业“地方行”活动走进海南。来自美国、日本等国家和地区的39家外资企业代表实地考察产业、开展商务对接。企业代表表示，中国不断优化的营商环境，将为各国企业带来发展新机遇。

应对挑战，各国需要在开放包容中同舟共济，人们期待以务实行动推动全球经济稳健复苏。

实体经济是世界经济发展的坚实支撑，今年年会专门设置“实体经济的突围”分论坛。

“实体经济要实现突围，一定要有产业共荣意识。”vivo执行副总裁胡柏山表示，期待通过产业链协同，加强区域化布局、区域间合作等方式，消除壁垒，助力稳健经营。

国际货币基金组织（IMF）认为，从中期看，全球经济增长率预计在3%上下波动，增速较为疲软的主要原因在于生产效率增长缓慢、债务水平高企以及紧张的地缘政治局势。各国需要整合减少债务，重建“缓冲区”，同时为本国经济的数字化变革和绿色转型提供资金。

从投资亚洲未来到加速迈向零碳电力，一个个话题紧扣当下热点；从抵御通胀，建议各国做好多部门协调施策，到通过跨国合作提高罕见病诊疗技术和药物可及性，参会嘉宾思想碰撞，着力谋划“博鳌方案”。

作为世界上人口最多、经济最具活力的地区，亚洲各国尤其需要深化区域合作。

《亚洲经济前景及一体化进程2024年度报告》指出，亚洲经济增长和地区经济一体化的动能仍然强劲。亚洲仍将是对全球经济增长贡献最大的地区。

“亚洲地区有着共克时艰的传统。”中日韩合作舞蹈場地秘书处秘书长李熙燮表示，多年来，亚洲地区通过合作机制积累信任，也在以《区域全面经济伙伴关系协定》等为框架构建更加包容、有效的地区合作架构。“要让这些多样机制相互补充，更好发挥协同效果。”

2000年至2023年，新兴市场与发展中经济体经济增速的平均值为5.2%。“全球南方”经济实力的日益增长为全球发展治理注入日益强劲动力。

“‘全球南方’和新兴经济体的群体性崛起将成为新型全球化的重要力量，推动全球朝着开放包容、普惠共赢与可持续的方向前进。”中国人民大学党委书记张东刚说。

共享机遇，以中国创新发展为全球经济提供动力

把握好开放与发展的机遇，是推动经济复苏的关键。去年以来，习近平总书记提出新质生产力这一概念，并进行系统阐述。今年博鳌亚洲论坛年会上，新质生产力成为热议话题，如何加大创新力度、怎样拓展国际合作空间，引发各方关注。

中国科学院自动化研究所人形机器人攻关团队科研人员在多模态人工智能系统全国重点实验室调试机器人（2024年1月31日摄）。新华社记者 金立旺 摄

携手促进科技创新，激发发展潜能——

翻开年会日程，一系列与“新”有关的话题成为焦点。中国信息通信研究院院长余晓晖说，2023年，全球人工智能产业规模为5132亿美元私密空間，同比增长20.7%。“大模型将成为推动经济社会变革的重要驱动力，要推动信息基础设施互联互通，促进技术共享、国际合作。”

奇瑞新能源汽车股份有限公司石家庄分公司的工人在总装车间生产线上工作（2024年3月19日摄）。新华社记者 牟宇 摄

2023年，中国新能源汽车产销量占全球比重超过60%，5G用户普及率超过50%……中国加快发展新质生产力，让世界看到发展的新活力，也拓宽合作的新空间。

“我看到有关发展氢能源的内容，希望开展更多合作”“我相信，中国将继续为推动绿色、数字化转型的国内外企业提供大力支持”……参会嘉宾认为，中国加快建设具有全球竞争力的开放创新生态，将不断推动各方开拓共赢。

共享中国机遇、共创美好未来——

“海南自贸港封关后，跨境物流发展有什么新突破？”“海南未来能否开展高级别自动驾驶示范区建设？”……3月19日，一场政企对话会暨投资恳谈会在海口举行。外资企业提问题、说建议，探讨如何进一步深耕中国市场。

集装箱货轮在海南洋浦国际集装箱码头装卸货物（2024年3月13日摄，无人机照片）。新华社记者 郭程 摄

海南自贸港政策不断完善，让更多企业看到无限可能。出台更大力度吸引和利用外资行动方案24条措施，首次发布全国版跨境服务贸易负面清单……近期，一系列扩大高水平对外开放的举措，更展现了中国愿同世界共享机遇的决心。

“中国经济具有强大韧性和潜力，是后疫情时代全球经济发展的中流砥柱。”李保东在博鳌亚洲论坛26日召开的年会新闻发布会上说。

今年全国两会上，中国设定了5%左右的经济预期增长目标。参会嘉宾期待，中国经济的持续回升向好和高质量发展稳步推进，为世界经济增长提供更强动力。

“以中国新发展为世界提供新机遇”“一个更加开放、高质量发展的中国，将持续为世界经济增长提供动力”……参会嘉宾纷纷表达对开放发展前景的信心。

万泉河边，天高海阔。人们期待着，新的“博鳌方案”汇聚起和合共生、共创未来的强大力量。

文字记者：陈良杰、张辛欣、朱超、赵叶苹、王聿昊

视频记者：邓驰旻、梅元龙、姜赛、赵玉和、郭良川、黎多江、郑鑫

海报设计：曾学真

编辑：杨步教學月、戚文娟、马晶、王浩程、侯帮兴

统筹：何雨欣、黄小希

经国务院批准，2024中关村论坛将于4月25日至29日在北京举办。4月17日，在国新办新闻发布会上，科技部副部长陈家昌，北京市委常委、教育工委书记于英杰，工业和信息化部规瑜伽場地划司司长陈克龙回应各界关切。

办成一届精彩纷呈、卓有成效的全球科技创新交流合作盛会

“自本届论坛筹办以来，我们始终坚持高端定位，强化国家级、国际化，突出全方位、专业性，进一步提高论坛的影响力和引领力。”于英杰说。

2024中关村论坛以“创新：建设更加美好的世界”为主题，将举办近120场活动，100多个国家和地区、150余家外国政府部门和国际组织机构等受邀参会，与会嘉宾将围绕科技创新引领社会进步、民生改善、可持续发展等议题展开讨论。

本届论坛设置了论坛会议、技术交易、成果发布、前沿大赛、配套活动等5大板块。围绕科技前沿、新质生产力、开放生态、科技人才、科技治理等议题举办60场平行论坛；进一步突出本届论坛技术交易的全球性、前沿性、实效性，举办包括重点国别对接会、国家级科技成果转化“首秀”会、高顶尖产品“首发”会在内的30场活动；将于29日下午举办重大成果专场发布活动，面向全球发布一批重大原创成果、重磅创新政策、最新研究报告。

此外，本届论坛还特别在27日设立人工智能主题日。围绕大模型、具身智能、可信AI等国内外前沿热点话题，将主办1场主题论坛、4场专题论坛和7场特色论坛，5位诺贝尔奖和图灵奖获奖者将参会。会上将发布一批重磅成果，助推北京人工智能创新策源地和产业高地建设。

“总体来看，家教今年论坛聚焦人工智能、生命科学、新材料等科技前沿领域，以及碳达峰碳中和、医疗健康、清洁能源等民生科技领域。广泛邀请国际科技组织、科学家、创新型企业、投资人参与。具有突出前沿探索、成果共享、开放合作等3大特点。我们期待与各界嘉宾相聚北京，广泛交流、增进共识，把本届论坛办成一届精彩纷呈、卓有成效的全球科技创新交流合作盛会。”陈家昌说。

早日把中关村全面建成世界领先科技园区

“中关村是我国第一家国家高新区，也是综合实力最强的国家高新区。”于英杰表示，“中关村是中国创新发展的一面旗帜，在实践中探索出一条具有中国特色的‘发展高科技、实现产业化’的新路子，为在全国实施创新驱动发展战略发挥了示范引领作用。”

经过40多年的发展，中关村已经形成了“一区多园”的发展格局，拥有国家高新技术企业1.7万余家。据不完全统计，2023年中关村规模以上企业总收入预计达8.6万亿元，占全国178家高新区的1/6。

于英杰介绍，近年来，中关村以重大原始创新和关键核心技术突破为主攻方向，新一代量子计算云平台、新一代256核区块链专用加速芯片、全球首枚成功入轨液氧甲烷运载火箭等一批重大成果不断涌现。率先开辟量子、6G等未来产业新赛道，加快建设中关村合成生物制造等产业集聚区，支持领军企业牵头组建创新联合体，形成了一批具有技术主导权的产业集群。多项重大科技体制改革举措已先后向全国复制推广。

于英杰表示，为早日把中关村全面建成世界领先科技园区，下一步，北京市将重点抓好几方面工作：一是抓创新策源，加大原创性引领性科技创新，加快完善创新生态体系；二是抓产业提升，围绕舞蹈教室人工智能、医药健康等领域，加强企业主导产学研深度融合，加大科技成果转化力度，加速形成具有世界影响力的产业集群；三是抓开放合作，进一步加强与国际科技园区的交流合作，打造全球创新网络的关键枢纽。

支持北京国际科技创新中心建设迈上新台阶

陈家昌介绍，建设北京、上海、粤港澳大湾区国际科技创新中心是重大国家战略，個人空間是科技强国建设的战略支点，是国家区域创新体系布局的重中之重。中关村论坛是北京国际科技创新中心对外交流的重要平台载体。

近年家教来，北京着力加强建设国际科技创新中心。国家有关部门支持北京市布局建设国家战略科技力量，组织实施国家科技重大项目，吸引集聚高端科技人才，开展改革政策先行先试，构建良好开放创新环境，辐射带动京津冀等区域协同发展。

“北京国际科技创新中心建设的突出成效体现为‘六个创新跃升’和‘五个全球前列’。”于英杰说，“六个创新跃升”包括：每万人发明专利拥有量增长4倍多，技术合同成交额、国家高新技术企业、每日新设科技型企业、高技术产业增加值、中关村总收入5项指标均实现翻番。“五个全球前列”包括：自2017年以来，稳居自然指数-科研城市榜单全球首位；高被引科学家数量达411人次，在全球创新城市中排名第一；独角兽企业数量114家，位居全球第三；在世界知识产权组织发布的《全球百强科技创新集群》，自然集团、清华大学发布的《国际科技创新中心指数》中，均位居全球前列。

“下一步，我们将充分发挥北京科教资源富集优势，强化科技创新策源功能。积极培育壮大新兴产业，加快培育发展新质生产力。全面深化科技体制改革，统筹推动教育、科技、人才一体发展。扩大国际科技交流合作，形成具有全球竞争力的开放创新环境。支持北京国际科技创新中心建设迈上新台阶。”陈家昌表示。

植物工厂示意图。

熊倩羽制图

制图：汪哲平

数据来源：农业农村部

核心阅读

习近平总书记指出：“向设施农业要食物”。

作为在封闭环境下通过高精度控制实现作物周年连续生产的高效农业系统，植物工厂能够根据不同作物对光照、温包養度、湿度、营养等要素的需求，实时调控环境，精准供给，实现高效生产。

植物工厂如何通过精准调控实现植物生产？产量和安全性如何保证？建设和运维成本如何控制？记者在四川成都进行了探访。

无需土壤，不靠太阳，厂房之中，也能生长植物？在四川成都国家现代农业产业科技创新中心的无人化垂直植物工厂里，或许可以找到答案。

面前是多层钢架，抬头望，架子顶部装着灯珠，红蓝光线照在水灵包養平台推薦灵的生菜叶上。隔着玻璃，整个工厂泛着粉光，仿佛置身科幻片片场。“种菜也有流水线。播种、育苗，佐以养分、光照、适宜温度，一棵生菜仅用35天就能长成。这要在外边大田，时间至少翻倍。”手一扬，指着高达20层的垂直植物工厂，杨其长介绍。作为中国农业科学院都市农业研究所首席科学家，他带着团队一道，投身植物工厂研究近20年。

从蔬果栽培到水稻育种，全流程智能调控，在这座无人化工厂里，植物正循光向上、拔节生长。

“加速”是植物工厂的标签

随着电脑发出指令，机械臂灵活地把一盘盘生菜苗定植到栽培板上，再由机器人将其送到指定“楼层”。随后，调试LED光源，输送营养液。待到生菜成熟，再从“楼层”取出，进行切根、包装。依靠智慧管控和辅助机器人技术，从栽种到培育，从收获到包装，植物工厂中，已然能够实现无人化作业。

自然农耕，看天吃饭，须得遵循自然规律。“风调雨顺还好，若是遇上气象灾害、病虫害等，常会减产。”杨其长介绍，种植条件难以保障是一个长期存在的问题，从自然到可控，温室大棚是一种探索，能够种植反季节蔬菜，但也会受到高温、冰雪等不良天气影响。

植物工厂的出现，则打破了自然条件制约。作为在封闭环境下通过高精度控制实现作物周年连续生产的高效农业系统，植物工厂能够根据不同作物对光照、温度、湿度、营养等要素的需求，实时调控环境，精准供给，实现高效生产。在植物工厂中，还可诱导作物开花、促进快速生长，大幅缩短作物生育周期。

“‘加速’是植物工厂的标签。”都市农业研究所研究员王森说。一棵生菜，生长周期可以从70天缩短到35天；一株水稻，生育期可由120天缩短至63天。这套不受土地、空间和气候条件约束的技术，依据植物工厂光—营养耦合技术调控作物快速生长，可以实现水稻、小麦、玉米、大豆、棉花、油菜等作物生育期缩短一半以上，为作物育种加速提供有效支撑。

1238种“光配方”构建数据库

一次访学，让杨其长推开了植物工厂研究的“大门”。

2005年，在荷兰瓦赫宁根大学的一间实验室中，揭开黑布，红蓝光照耀之下，生菜长势喜人。自那时起，好奇的种子便在杨其长心中扎了根：LED光源如何影响植物生长？如何利用LED照明解决植物工厂光源的能耗难题？

一回国，就行动。一边紧锣密鼓搭建实验室，一边东奔西走寻找光源。“那会儿LED照明刚起步，包養国内少有厂家生产。我们甚至尝试用红色激光代替，结果由于能量太强，植物难以承受。”杨其长回忆。

几经周折，团队终于找到了4块LED光源板。不断调试、反复实验，优化配比、降低能耗，历时多年，杨其长带领团队在成都打造出了一个无人化垂直植物工厂，一年能产10茬以上蔬菜。

走进植物工厂，架子顶部的LED灯珠颜色各异，在种植过程中，会将红光、蓝光、绿光、近紫外光和红外光等依照作物品种和生长环节按需进行调配。“建设植物工厂，首先要攻克‘光效低、能耗高’难关。”王森坦言，“团队已经构建了五大类植物‘光配方’数据库，涵盖72种作物、1238种‘光配方’，大幅提升系统光效。同时辅助光—温耦合节能调控技术，实现植物工厂综合能耗降低56%以上。”

为了解决平面栽培土地与空间利用率低的问题，团队采用了垂直立体栽培技术，实现向立体空间拓展的技术突破。“这座栽培层达20层的垂直植物工厂，能将土地利用率提升120倍以上。”杨其长算了笔账。

眼下，200平方米左右的植物工厂里，蔬菜年产量可达60吨以上。通过采用自主培育的作物新品种、垂直立体栽培系统、营养液自动供给系统、人工模拟节能光源以及基于AI的智慧管包養網控系统，在垂直空间内，能实现食物的周年稳定生产。

大规模推广仍需降本增效

单位面积产量高、作物生产稳定性强、节省土地资源……在杨其长看来，植物工厂优点很多，“对我们这样的农业大国来说，发展植物工厂非常重要，有助于提高农作物生产效率，彰显农业技术水平的进步。”

虽然采取技术手段，能耗已经有所下降，但要推广普及，高耗能仍是横在团队面前的一道坎。此外，与露地栽培、温室大棚相比，存在初期建设成本高、后期包養运维投入大等问题。“总体来说，植物工厂单位生产成本相对偏高。”谈及植物工厂面临的瓶颈，杨其长坦言，未来若要大规模推广，还得想办法降本增效，让科技成果为更多人所及所享。

目前，团队正在摸索植物工厂的盈利模式。据介绍，植物工厂高端叶菜生产聚焦京津冀、长三角、珠三角、成渝等人口密集的都市圈及本地蔬菜自给率低于10%的地区，消费市场广阔。此外，植物工厂还可用于集约化育苗，不仅能够降低生产成本，种苗品质也有保障。

从跟跑到领跑，令人振奋的是，我国的植物工厂开始走向国际。植物工厂技术国际培训班上，来自20多个国家的学员接受系统的植物工厂培训；基于“光配方”的植物LED光源产品，已推广到100多个国家和地区；有关无人化垂直植物工厂的落地项目，已与英国、沙特阿拉伯、智利、卡塔尔等国达成合作……

从沙漠到荒地，从岛礁到高原，杨其长盼望植物工厂能在更多非耕地上大显身手。他相信，这一天，并不遥远。

包養

这是4月19包養網日在冷湖镇赛什腾山拍摄的中国科学包養網院紫金山天文台实施的多应用巡天望远镜阵MASTA项目。

青海省海西蒙古族藏族自治州茫崖市冷湖镇，地处青藏高原戈壁深处的柴达木盆地，光学观测条件优越。在冷湖天文观测基地，一台台大型天文望远镜在赛什腾山上竖起，几十个仰望苍穹的“巨眼包養網價格”举目向太空。

新华社记者 张龙 摄

包養網