用激光驅(qū)動、飛向三體星的宇航光帆，這樣一個科幻小說中的場景正在上海基礎(chǔ)研究特區(qū)的實驗室里變?yōu)楝F(xiàn)實的科研項目，并獲得了幾百萬元的政府資助。在高質(zhì)量發(fā)展調(diào)研行中，記者探訪了上海基礎(chǔ)研究特區(qū)，了解科幻設(shè)想變?yōu)榭茖W(xué)研究背后的故事。
從0到1的探索 讓科幻變科研
(資料圖片僅供參考)
研制一款帶有光帆的宇宙飛行器，用地球上的激光推動光帆，把它們加速到光速的20％，飛往4．24光年外三體人的故鄉(xiāng)半人馬座α星。在復(fù)旦大學(xué)力學(xué)實驗室里，我們見到了36歲的青年科學(xué)家徐凡。從2021年入選第一批基礎(chǔ)研究特區(qū)，他一直在為實現(xiàn)這個科幻小說中的場景而努力。
復(fù)旦大學(xué)航空航天系教授 徐凡：這個想法其實還是蠻科幻的，最早源自霍金在2016年的時候提出幻想計劃，他當(dāng)時就是想能不能設(shè)計一種光帆，非常輕，在1克左右。當(dāng)時我就覺得很激動，這是我想做的。
宇航光帆顛覆了現(xiàn)有航天器的基本原理，在我們看來這個研究課題天馬行空、高深莫測。可是徐凡老師卻說他的靈感啟發(fā)來自一箱風(fēng)干的百香果。
復(fù)旦大學(xué)航空航天系教授 徐凡：有一位老師的辦公室里，別人給他一箱百香果他忘了，太忙了，隔了兩三個月之后他想起來打開結(jié)果成這樣。我們發(fā)現(xiàn)這個東西好像有點復(fù)雜的形貌，在這種大變形強(qiáng)收縮的情況下，它的表面會出現(xiàn)一些非線性手性拓?fù)涓唠A的一些形貌的模態(tài)，這個是前人沒有去研究過的。
走前人沒走過的路、探索科學(xué)研究的無人區(qū)，這樣的工作讓徐凡充滿激情。從失水的百香果到失水的辣椒，徐凡從大自然中探尋著研制宇航光帆的靈感。兩年來，他頭發(fā)白了一大片，卻樂此不疲。
復(fù)旦大學(xué)航空航天系教授 徐凡：我只要在上海都在辦公室，在實驗室，包括晚上睡覺的時候做夢也夢到研究的。
然而這樣一個讓徐凡著迷的科學(xué)課題卻曾經(jīng)在他心中雪藏了五年，從沒有提出科研申請，付諸實際行動。
復(fù)旦大學(xué)航空航天系教授 徐凡：很難通過常規(guī)的項目。因為專家可能會說你這個太超前了，你最后怎么交差？怎么來達(dá)標(biāo)？
徐凡老師的顧慮其實也是很多科學(xué)家的苦惱。
在走訪中我們了解到，由于基礎(chǔ)研究大多跟市場不掛鉤，并不直接轉(zhuǎn)化為產(chǎn)業(yè)，所以科研人員的課題研究大多需要申請政府部門的基礎(chǔ)研究經(jīng)費。然而申請項目資金的競爭是非常激烈的，要提交詳細(xì)的科研路線、經(jīng)過多輪專家評審、最后接受嚴(yán)格的指標(biāo)考核，并且結(jié)題周期也比較短，不利于那些極具原創(chuàng)性的科研項目的申報。
復(fù)旦大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院教授 嚴(yán)大鵬：感覺壓力比較大，你有一些比較前瞻性的甚至顛覆性的想法，那有可能就不敢往這個申請書里面去寫，這樣就限制了我們的思維。
為了提高課題的可行性，獲得評審專家認(rèn)可，科學(xué)家們提交的課題往往比較保守，更多的是在前人研究的基礎(chǔ)上向前推進(jìn)一點。因此像宇航光帆這種從0到1的科研課題是很難有機(jī)會獲得資助的。
然而時間不等人，就在徐凡仰望星空，為拿不到研究資金而遺憾的時候，各國科學(xué)家卻已經(jīng)在通過不同路徑探索宇航光帆的可行性，越來越多的研究成果正在推動這個幻想接近現(xiàn)實，一場太空探索的賽跑正在悄然展開。
給科學(xué)家松綁 鼓勵勇闖“無人區(qū)”
徐凡老師的遺憾也正是國家在基礎(chǔ)研究領(lǐng)域想破解的藩籬。
從2018年開始，國家出臺了多個促進(jìn)基礎(chǔ)研究發(fā)展的文件。基礎(chǔ)研究的投入比例也從2012年的499億元提高到2022年約1951億元，占全社會研發(fā)經(jīng)費比重由4．8％提升至6．3％。2021年10月，上海市發(fā)布《關(guān)于加快推動基礎(chǔ)研究高質(zhì)量發(fā)展的若干意見》，明確提出了試點設(shè)立“基礎(chǔ)研究特區(qū)”，在組織管理方式上創(chuàng)新探索更多適應(yīng)基礎(chǔ)研究發(fā)展的新模式。
在復(fù)旦大學(xué)我們見到了參加調(diào)研的上海市科委基礎(chǔ)研究處處長宋揚，她告訴我們，目標(biāo)導(dǎo)向和自由探索是基礎(chǔ)研究的“兩條腿”。而基礎(chǔ)研究特區(qū)設(shè)立的初衷更多是給科學(xué)家松綁，鼓勵自由探索，遴選創(chuàng)新思維活躍、敢闖“無人區(qū)”的優(yōu)秀人才團(tuán)隊。
上海市科學(xué)技術(shù)委員會基礎(chǔ)研究處處長 宋揚：我們始終覺得只要它的大方向是對著國際科技前沿，或者對著我們經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展的重大需求，同時這個科研人員本身它也是有潛力，然后有動力，有這個情懷去做一些長期潛心研究的工作，只要是符合這兩個條件，我們覺得支持下去一定會有成果的。
2021年，復(fù)旦大學(xué)、上海交通大學(xué)、中科院上海分院入選第一批基礎(chǔ)研究特區(qū)。特區(qū)項目與以往的基金項目相比最大的不同是權(quán)力下放。作為特區(qū)主體的科研機(jī)構(gòu)和院校擁有充分的自主權(quán)，可以自由選題、自行組織科研、自主使用經(jīng)費。
復(fù)旦大學(xué)科研院基礎(chǔ)研究處處長 王浩：像這樣地方政府把它立項權(quán)直接賦予學(xué)校或者科研機(jī)構(gòu)，還是第一個。既然邁出這一步，我們更應(yīng)該把鼓勵原創(chuàng)思想的理念進(jìn)行更加徹底一些。
復(fù)旦大學(xué)將特區(qū)項目的評選定位為持續(xù)穩(wěn)定支持45歲以下的青年人才挑戰(zhàn)最前沿的科學(xué)問題，探索交叉融合領(lǐng)域，沖擊國際頂尖重大科學(xué)問題，并且在考核目標(biāo)上接受失敗，允許試錯。
復(fù)旦大學(xué)科研院基礎(chǔ)研究處處長 王浩：比如說研究一個方向得出這個方向不可行，這樣的負(fù)結(jié)果完全作為我們評價你學(xué)術(shù)貢獻(xiàn)一個標(biāo)準(zhǔn)，所以這樣的寬容度，在目前已有的項目中還是幾乎沒有的。
沒有嚴(yán)格的考核目標(biāo)，如何保障經(jīng)費使用的有效呢？宋揚處長告訴我們，對于項目考核的寬容，來自特區(qū)本身的預(yù)期目標(biāo)。
上海市科學(xué)技術(shù)委員會基礎(chǔ)研究處處長 宋揚：我們并不是對每一個項目都要求它一定成功，一定按照它的計劃能夠取得進(jìn)展，而是把這個考核的目標(biāo)放在每一個特區(qū)的建設(shè)上，考核它的一個整體的成果。
不同于常規(guī)項目申請，特區(qū)計劃不要求科學(xué)家做出詳細(xì)的研究路線圖，也不需要繁瑣的科研背景介紹，只需要薄薄幾頁紙寫清楚自己課題的特色和原創(chuàng)性。這樣的申請方式也令人耳目一新。通知一發(fā)出，青年科學(xué)家們踴躍報名，復(fù)旦大學(xué)一共收到了140多份課題申請。
復(fù)旦大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院教授 嚴(yán)大鵬：答辯現(xiàn)場也提出來一些問題，就明顯的感覺那個氣氛都不一樣，不是以評審你的這種眼光去，是以長者的這種姿態(tài)給你去提一些問題，哪些可以去改進(jìn)。甚至他們有一些老師說，他對這個領(lǐng)域也感興趣，如果需要的話甚至可以合作這樣的，這也是別的項目所沒有的。
徐凡老師也抱著試試看的心態(tài)第一次提交了宇航光帆的項目申請。
復(fù)旦大學(xué)航空航天系教授 徐凡：耳目一新，在普通的常規(guī)項目里頭，它是一個劣勢的東西，太超前，太天馬行空，但是沒想到反而在特區(qū)計劃還成為一個優(yōu)勢，成為一個特色，這個是我比較驚喜的。
僅僅一個多月后，徐凡老師就接到了通知，他和另外16名科學(xué)家獲得了寶貴名額，入選特區(qū)計劃。五年周期的穩(wěn)定支持，400萬經(jīng)費保障，徐凡終于可以大展拳腳，放手去做自己想做的事情。
這兩年，他在探索光帆材料微幾何結(jié)構(gòu)的過程中卻無心插柳有了意外的收獲，研發(fā)出了一款褶皺形貌智能軟抓手，可以應(yīng)用于清理太空中微小的垃圾顆粒。去年10月，這項研究成果被國際頂尖科學(xué)期刊《自然－計算科學(xué)》作為封面文章發(fā)表。
復(fù)旦大學(xué)航空航天系教授 徐凡：我特別希望哪天這個東西真的上天清理太空垃圾。像復(fù)旦大學(xué)金校長說種自己的樹，不要老摘別人樹上的果。只有在這種持續(xù)穩(wěn)定、長期的這種特區(qū)支持下，才敢于種自己的樹。
厚培科學(xué)土壤 靜待創(chuàng)新花開
基礎(chǔ)研究特區(qū)的確在項目、流程和制度等方面都很“特別”。而更特別的是對青年人才的選拔和助推。對于這一點，29歲就成為博士生導(dǎo)師的劉春森深有體會。
復(fù)旦大學(xué)芯片與系統(tǒng)前沿技術(shù)研究院青年研究員劉春森是基礎(chǔ)研究特區(qū)項目中最年輕的科學(xué)家，2021年入選時他只有29歲，入職復(fù)旦大學(xué)才一年的時間。
劉春森向特區(qū)提交了晶體管新材料的課題，課題內(nèi)容和答辯都質(zhì)量很高，但是在專家評審的時候還是有人提出了質(zhì)疑。
復(fù)旦大學(xué)微電子學(xué)院副院長 周鵬：一個是還是太年輕，因為我們毋庸諱言，就是說我們這個資歷在國內(nèi)還是一個很重要的因素。那么就是說你在這樣年輕的基礎(chǔ)上，你能不能夠成功地協(xié)調(diào)組織這樣一個項目？
一邊是400萬大體量的科研經(jīng)費，一邊是入職才一年的29歲科學(xué)家，天平的兩端似乎不太匹配。而對于專家的顧慮，劉春森也早有心理準(zhǔn)備。
復(fù)旦大學(xué)芯片與系統(tǒng)前沿技術(shù)研究院青年研究員 劉春森：前面的一些項目申請經(jīng)歷，到最后的時候，專家組都比較認(rèn)可你的科學(xué)性和原創(chuàng)性，但是就是認(rèn)為你年紀(jì)太輕，希望你先做一些相對小規(guī)模一點的項目去鍛煉一下。
不過幸運的是，劉春森這次遇到了提倡“以人的創(chuàng)新潛力”為核心基礎(chǔ)研究特區(qū)項目。遴選一批敢啃硬骨頭、敢闖無人區(qū)的優(yōu)秀青年人才正是特區(qū)計劃的重要目標(biāo)。
在這樣的選拔方針下，劉春森憑借課題的原創(chuàng)思路和過硬的科研能力贏得了三分之二專家的投票，成功入選。
復(fù)旦大學(xué)微電子學(xué)院副院長 周鵬：可以說這個課題既有基礎(chǔ)性，也結(jié)合了他自己的優(yōu)勢，然后又能夠跟國家的需求結(jié)合在一起，這一點實際上是非常難得的。我們當(dāng)時也愿意推薦這樣的優(yōu)秀的年輕人，就能感受到他的這個熱愛和他的光芒。
然而，讓劉春森沒想到的是，特區(qū)政策不僅從資金上提供支持，更規(guī)定“入選特區(qū)計劃的項目負(fù)責(zé)人若非博士生導(dǎo)師，可認(rèn)定為博導(dǎo)”。這也就意味著，博士后出站才一年的劉春森直接成了博士生導(dǎo)師。
復(fù)旦大學(xué)微電子學(xué)院副院長 周鵬：從博士畢業(yè)到能夠招收博士生，他既積累了帶教的經(jīng)驗，同時又能夠迅速地把他的一些科研創(chuàng)造力能夠發(fā)展起來。
兩年來，劉春森已經(jīng)帶了11位博士生，在集成電路結(jié)構(gòu)、機(jī)制等幾個領(lǐng)域同時鋪開研究計劃。
復(fù)旦大學(xué)芯片與系統(tǒng)前沿技術(shù)研究院青年研究員 劉春森：我一個最大的感覺就是，感覺這兩年自己的科研方向、進(jìn)展都快了不少。
同樣因為入選特區(qū)項目而獲得加速成長的還有研究土壤碳分解與氣候變化課題的聶明老師。在特區(qū)經(jīng)費的加持下，他招募助手開展大規(guī)模野外實驗，廣泛采集樣本，取得了突破性研究成果。聶明老師因此獲得了國家自然科學(xué)基金委的支持，組建了一支跨學(xué)科的團(tuán)隊，很多資深的科學(xué)家都加入其中，80后的聶明成了項目牽頭人。
上海基礎(chǔ)研究特區(qū)第一批三所院校入選的82位科學(xué)家平均年齡為43歲。特區(qū)獨特的政策導(dǎo)向也在悄然改變著院校的科研生態(tài)。越來越多的青年科研工作者敢于攀登科學(xué)險峰，更多基于“解決真問題”的原創(chuàng)科研蔚然成風(fēng)。這種氛圍甚至撬動了外部資源的關(guān)注，去年底復(fù)旦大學(xué)第一次收到了專門指定給基礎(chǔ)研究的社會捐款。
如今，基礎(chǔ)研究特區(qū)計劃第二批項目已經(jīng)啟動，試點單位又增加同濟(jì)大學(xué)、華東師范大學(xué)、華東理工大學(xué)。他們將圍繞“雙碳、量子科技、人工智能＋”等國家重大領(lǐng)域做原創(chuàng)性的科學(xué)探索。
上海市科學(xué)技術(shù)委員會基礎(chǔ)研究處處長 宋揚：更多的是希望能夠有這樣一個引導(dǎo)性，通過方式制度上面的創(chuàng)新和改革，能夠做一些突破。我們希望每一個特區(qū)里面都能有一些我們說代表性的成果，真正體現(xiàn)我們基礎(chǔ)研究的最本質(zhì)的規(guī)律，這是我們期待的。
調(diào)研手記
幾天在上海的調(diào)研走訪，讓我們對基礎(chǔ)研究有了更深刻的理解。那仿佛是孤獨的拓荒，千山獨行，于無人處更進(jìn)一步。這些擁有最聰明頭腦的科學(xué)家們一生不懈探索著科學(xué)的邊界，憑借的是無窮的好奇心和無限的熱愛。而一個從尊重科學(xué)規(guī)律出發(fā)的制度、一份用心營造的科研環(huán)境，能有力地支撐這些頂尖的科研人員心無旁騖，坐穩(wěn)冷板凳，去創(chuàng)造更多“從0到1”，再到無窮大。厚培科學(xué)土壤，靜待創(chuàng)新花開，這便是基礎(chǔ)研究特區(qū)的使命。
（總臺央視記者 朱繼華 張芊芊 田琪永 張程 邵晨）
關(guān)鍵詞：
責(zé)任編輯：Rex_16
