全球 | 美国国家科学委员会发布《2030愿景报告》

编者按:2020年5月,美国国家科学委员会(National Science Board,NSB)在其官方网站正式发布了《美国国家科学委员会:2030愿景》(National Science Board:Vision 2030)报告。报告指出,美国国家科学委员会的愿景是,至2030年,美国继续保持其全球领导者地位,并能够为STEM人才提供充足的发展机会,同时为研究绩效评价、道德规范和价值观设定标准。报告为美国科学与工程企业的十年目标提供了指南,在科学与工程实践、人才、基础设施建设和伙伴关系4个关键领域提出倡议,并描绘了美国重塑科学与工程,保持全球领先地位的蓝图。本文对该报告的主要内容进行摘编。

一、当前美国面临的严峻形势

1. 美国S&E企业全球占比下降

当前,科学与工程(science and engineering,S&E)正逐渐走向全球化,这种动态研发(research and development,R&D)的格局具有相互依存、相互竞争的特点。尽管美国S&E企业的绝对数量在持续增长,但数据显示,全球S&E企业的增长速度更快,因此美国的总体占比在逐渐下降。数十年来,美国在全球研发投入方面一直保持领先地位,但也越来越面临着来自世界其他快速发展国家的威胁,因此美国不得不找出其自身优势和发展亮点,尤其应高度重视美国目前基础研究方面的领先优势。

2. 政府资助比例下降

自2000年以来,全球研发(Research&Development)投资增加了两倍,知识和技术密集型产业的活动和竞争有所增加。美国的知识和技术密集型产业占国内生产总值的17%,产值约为2.7万亿美元。得益于政府早期在基础研究方面的投资,研发密集型产业才能发展至今,但在2000—2017年间,政府资助基础研究所占比从58%下降至42%。美国S&E所有领域的基础研究主要在大学和学院进行,作为一个重要的创新引擎,对推动企业和相关机构对S&E生态系统的后续研究至关重要。

3. STEM人才不足

鉴于国际竞争和科学、技术、工程和数学(Science, Technology, Engineering, and  Mathematics,STEM)相关工作数量的快速增长,全球对STEM人才的需求日趋旺盛。预计到2026年,S&E工作将增长13%,美国整体劳动力将增长7%。然而,美国K-12的数学和科学成绩仍远低于其他许多国家,女性和少数民族在S&E中的代表性仍然不足;S&E工作机会和人口数量的迅速增长,超过了其参与S&E所取得的成果进展。如何提高所有美国人的STEM技能和机会成为美国当前必须审视的问题。

二、如何保持美国在S&E领域的领先地位

1. 确保美国在S&E实践中的领先地位

为了保持在基础研究领域的领先地位,并增强其企业全球竞争的实力,美国必须保持在S&E实践中的领先地位,包括:在投资方面更具战略性,使S&E生态系统更加灵活;采用新的研究工具和范式;培育具有包容性和诚信的S&E企业;接纳并利用S&E的全球化;保持美国公众的信任。为保持全球竞争力,美国必须在人工智能和量子信息系统等关键领域进行长期的研究投资,同时还要继续资助各类基础研究。只有在全国范围内的所有领域进行大规模和长时间的投资,才能应对未来安全、卫生、经济等多方面的挑战。美国自上而下、分散的S&E研究方法会导致知识的孤立,阻碍其从研究向产业的转化,因此应制定相关政策和激励措施,提高政府、学术界与行业之间的跨学科协作,促进研究发现转化为研究创新。S&E领导者必须采取互惠互利的方式,以确保信息在政府、大学和行业之间的互流互通。
 

2. 双管齐下确保美国STEM人才数量和质量

为实现在2030年继续保持S&E领域的领先地位并维持全球竞争力,美国必须成为STEM领域的人才强国,因此要采取双管齐下的战略,一方面扩大国内人才,另一方面继续吸引和留住全球人才。在国内STEM人才培养方面,应实现教育体系现代化,对公立小学、中学和高等教育进行再投资,支持劳动者终生的技能再培训和提升,提高所有美国人的STEM技能。将以研究为基础的最佳STEM教学法和实践引入课堂,提高K-12学生在STEM领域的表现,且教师教育项目必须纳入更多STEM教育,提高小学教师的教学能力和水平。在高等教育阶段,美国必须采用劳动力发展路径模式,深化教育机构和商业部门之间的伙伴关系,让员工为未来的行业发展打下坚实基础。在吸引海外人才方面,应建立一个清晰、一致、目标明确的签证制度,对国内外STEM人才要一视同仁。
 

3. 加强和完善国内基础设施建设

基础设施建设对于吸引和培养STEM人才至关重要,是一个国家S&E能力的重要体现。当前,美国的基础设施建设应重点解决以下3个重点问题:①必须在所有S&E学科的基础设施上进行投资,包括数据、软件、计算和网络能力;②必须在服务不足的地区和机构中,战略性地建设S&E基础设施和能力,以促进区域科学和创新网络的发展;③必须与其他国家合作,以便美国研究人员可以充分参与,帮助制定议程并公平地分享研究成果。
此外,还应基于领域、部门和跨部门的规划和执行来提供跨学科和不同规模的研究基础设施,从而确保基础设施投资能够互补。同时,鉴于大型设施的成本和使用周期,必须做好充分的预算测算、战略规划以及机构间持续的合作计划,并且,建设更多区域性、一体化的中型研究基础设施(包括网络基础设施)以促进跨机构类型的研究,从而提高S&E企业的多样化,弥补地理、资源分布不均衡带来的缺陷。此外,应优先投资那些对S&E发展、经济活力或国家安全具有重要影响力的设施,并提前规划国际合作策略。

4. 建立牢固持久的政府、学术界和产业界合作伙伴关系

美国在很大程度上通过伙伴关系来维系分散的S&E生态系统,如教育、劳动力发展和S&E研发等,而自下而上、由共同体驱动的解决方案将为S&E生态系统注入创新活力。因此,美国必须通过加强各级政府、公私机构、学术界和工业界之间的伙伴关系,进一步促进研究向创新的转化。为了增加投资的影响,新的政府-大学-产业伙伴关系应满足以下条件:①政府对基础研究的持续支持;②通过美国国家科学基金会的机制以及与机构、国家实验室或产业的合作,提升基础研究的转化;③减少政府、大学、产业等机构之间进行合作的程序或文化障碍;④简化法律法规,提高公私合营伙伴关系的灵活性,加强与私营部门的互动,改善对创新的支持,从而提升技术转让率。
建立牢固、持久的政府、学术界和产业界合作伙伴关系,首先要明确各方利益,并阐明诸如知识产权之类的问题。在处理另一个组织的程序或文化规范,特别是当各方有不同的主要任务或动机时,有效的伙伴关系还需一定的灵活性。当今社会,国际研究合作伙伴关系已经成为S&E全球化时代的一个重要特征,美国应让全球接受开放、透明和符合S&E研究道德规范的核心价值观。

三、未来展望

1. 从研究中获益

为实现2030的领先愿景,美国国家科学基金会(NSF)和美国国家科学委员会(NSB)共同采取了相关措施,确保美国从所支持的研究中受益。一方面,NSF资助跨领域研究,为技术创新和转化提供研究基础;并制定符合国家利益、问责制和公开透明的研究政策,并在其绩效审查过程中采用更广泛的影响标准。同时,还制定了针对国家优先事项和社会挑战的新项目,包括I-Corps、国家人工智能研究所、融合加速器等。另一方面,NSB也采取了相应的举措,以配合NSF更好地实现利益转化,包括:①评估NSF的广泛影响标准将如何更好地满足社会需求;②与NSF领导层合作,进行组织审查,并就董事会结构、资金模型、计划性产品等的变化提供建议;③为了促进研究发现和创新,确保NSF有效实施包括产业和政府机构在内的全机构合作战略;④确保NSF的预算策略能够促进科学发现,补充产业和其他机构对基础研究的投资,并反映包括关键技术在内的国家研究需求;⑤召集大学、产业和政府的合作伙伴,确定与NSF资助的基础研究建立伙伴关系与创新转化的最佳实践和可能障碍;⑥鼓励政府机构、大学和产业之间进行人员、思想与专业知识的交流,推进产业-大学合作研究中心、融合加速器等项目。

2. 培养STEM人才

美国必须将教育作为各级政府的优先事项,各级政府使用可靠的、最新的数据对自己负责,确保从专业的技术课程到博士研究的高等教育都能更廉价易得。为此,NSB采取了以下措施:①支持NSF战略,以进一步广泛使用由NSF资助的STEM教育研究;②提倡在K-12教育中增加更多S&E教学,重点是在早期教育中增加接触科学的机会和时间,并提高各级STEM教育的质量;③鼓励国会和政府确保美国欢迎全球最优秀的S&E人才,包括制定清晰一致的签证政策,并继续努力留住受过美国教育的科学家和工程师;④与美国国家科学与工程统计中心(National Center for Science and Engineering Statistics,NCSES)合作,优化有关人才移民的数据;⑤倡导对NSF人才计划的新投资,包括对高级技术教育、研究生奖学金和博士后奖学金;⑥确保NSF对提高科学研究的吸引力、公平性和包容性;通过适当的政策、资金、计划和宣传,确保妇女和其他少数群体在S&E生态系统中发挥领导作用;⑦继续与NCSES进行合作,收集、分析和交流具有STEM能力的人才数据,包括对熟练技术劳动力的关注。
 

3. 扩大创新的地理范围

在全国范围内战略性建设S&E基础设施,积极培育创新集群,提高劳动者、企业家和企业的创新能力。NSB采取了以下措施:①对NSF策略进行审查,以扩大所有州的S&E能力。通过搜集利益相关者的意见,审查NSF在研究、基础设施和教育方面的投资,以期发现其开发能力并在全国范围内建立S&E枢纽网络的机制;②提倡将可能受到NSF资助的共同体纳入研究设计的考虑因素,并鼓励公众参与研究;③向国会和政府推介一项针对公立高等教育机构的联邦计划,该计划将为各州培养具备STEM能力的人才,并鼓励州与地方政府、教育机构和产业之间建立合作伙伴关系;④继续倡导对公立高等教育进行州级再投资,并使用“科学与工程指标”数据来记录撤资的影响。

4. 培育全球S&E共同体

科学与工程全球化是美国保持基础研究领先的必要条件,尤其考虑到美国在全球知识生产中所占份额不断下降,而国际合作以及知识和技术密集型产业的重要性和影响力呈现不断上升的大趋势。鉴于此,NSB采取了以下措施:①继续倡导开放性优势和S&E最高道德标准,并通过与拥有共同核心价值观的全球伙伴的协同合作来促进其发展;②确保NSF作为合作伙伴参与国际研究合作,以应对全球挑战和机遇,并建立、运营和维护大规模基础设施;③加强NSF国际科学与工程办公室(Office of International Science and Engineering,OISE)的工作能力,确保其处于有利地位,以保持对全球S&E格局的认识,并为NSF的战略规划作出贡献;④制定和扩大NSF的战略与合作伙伴关系,发展国际合作,吸引全球人才并创造国际教育和培训机会。

原文始发于微信公众号(战略前沿技术):美国国家科学委员会发布《2030愿景报告》


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