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基础研究不要让应用研究再空转了
李侠 谷昭逸
（上海交通大学科学史与科学文化研究院）
自上个世纪六十年代以来，学术界把科研活动划分为基础研究、应用研究与试验发展研究三种类别，然后这个分类标准得到了全世界的采纳。在整个科研链条的上下游，各类研究分别承担不同的功能，如基础研究负责提供新观念、新理论，应用研究负责验证、完善这些上游的观念和理论并向下游转化这些理论和观念，而试验发展研究则把那些被验证过的、成熟的理论和观念转化为现实的技术产品并推向市场，由此完成科技造福人类的循环，当全社会无差别地分享到由科技带来的诸多福祉与进步时，又会更乐意投资科技，甚至会把这份投入提高到很高的比例（R&D/GDP），这就是科技投入能得到持续支持以及有序运行的底层逻辑。现在全社会都在倡导加强基础研究，那么如何证明这个观点是有道理的呢？还是回到科研活动的本身来寻找证据，为此，我们不妨先看看应用研究的现状，然后再揭示造成我国应用研究低效的根本原因是什么，从而证明当下加强基础研究已经到了刻不容缓的阶段。
为了揭示基础研究与应用研究之间隐秘的深层关系，我们需要用一些数据进行实证分析，否则说服力不强。众所周知，科技投入（R&D）对于国内生产总值（GDP）具有正相关性，即科技投入有利于经济增长，但这只是宏观效果，其内部具体细节仍然不清晰，因此，我们需要知道在整个科技链条上哪一部分科技投入直接助推了经济的增长，为此，不妨用美国和中国在过去21年间（2000-2020）的R&D与GDP数据之间关系做对比说明。
美国在过去的21年间，基础研究投入平均下来占R&D的17.2%，应用研究占R&D的20.2%，试验发展经费占R&D的62%左右，与国际主流科技发达国家的三者占比趋同（15：20:65），那么，这三类科研支出与GDP的关系又是怎样的呢？经过统计分析显示（见下图）：
图1：美国基础研究投入占R&D比例与国内生产总值GDP之间的相关性
美国基础研究投入占R&D的比例与GDP之间存在显著地的负相关性（相关系数为 -0.7128），见图1，这就意味着基础研究的投入对经济增长存在反向关系，即基础研究投入越多，经济表现越差，反之亦然。这个结论符合我们对基础研究的常识认知。同理，应用研究占R&D的比例与GDP之间也呈现为弱负相关性（相关系数为-0.4385），见图2，即应用研究投入越多，经济表现随之越差，这点与我们的直觉完全相反，甚至是我们大家根本意识不到的。最后，我们再来看看试验发展经费占R&D的比例与GDP之间的关系，（见图3），两者之间呈现弱正相关关系（相关系数为0.4906），换言之，试验发展经费的投入直接有助于经济的增长，这与我们的常识观念是相符的，即科技投入有助于经济增长，其实，这部分贡献主要来自于试验发展经费的投入，因为只有这部分研发投入最近接市场，从而带来经济的增长。问题是没有上游的新观点与新理论的产出，又哪来下游的试验发展的活跃呢？即便上游知识来自外部。下面我们按照同样的顺序看看中国科技投入各部分与经济增长之间的关系。
图2：美国应用研究投入占R&D比例与国内生产总值GDP之间的相关性
图3：美国试验发展投入占R&D比例与国内生产总值GDP之间的相关性
中国基础研究投入占R&D的比例与GDP之间存在明显的弱正相关性（相关系数为0.1928），见图4，这是跟美国完全不同的结果，也跟我们的常识完全相反的，结果导致远离日常生活的基础研究成果都对经济增长有贡献，这实在是说明中国的新观念、新理论太缺乏了，导致任何研究都有经济价值。
第二个指标，应用研究占R&D的比例与GDP之间存在强负相关性（相关系数为-0.8164），见图5，这个表现与美国趋同，所不同的是美国呈现弱负相关性，而中国呈现为强负相关性，这也再次证明在上游的知识生产环节中国存在明显的知识供给严重不足现象，导致应用研究处于低水平重复与低效状态。在第三个指标上，试验发展经费占R&D的比例与GDP之间存在强正相关性（相关系数为0.7421），见图6，即试验发展经费的投入直接促成经济增长，这与我们的常识相符，也与中国语境下公众支持科技的认知偏好相一致。虽然试验发展经费的投入对经济增长有直接贡献，但是，这个指标在中美两国之间仍然呈现出较大的差异，美国的相关性系数显著地低于中国，这再次揭示出在中国知识生产的价值仍处于边际产出快速递增的阶段（曲线比较陡峭），因此，在中国投资科技比在美国有更高的回报，也间接证明中国仍处于严重的知识稀缺或者供给不足的阶段。
图4：中国基础研究投入占R&D比例与国内生产总值GDP之间的相关性
图5：中国应用研究投入占R&D比例与国内生产总值GDP之间的相关性
图6：中国试验发展投入占R&D比例与国内生产总值GDP之间的相关性
根据上述的分析，我们可以得到如下三个结论：其一，中国当下的总体知识产出严重不足。导致如下两个结果，首先，原本基础研究是远离日常生活的，但是由于供给不足，即便基础研究成果都能对经济增长带来弱的正向推动作用；其次，由于上游知识供给不足，导致下游（试验发展研究）的任何知识产出都能对经济增长带来强大的推动作用。其二，中国当下正处于知识价值的边际产出快速递增阶段，应该加大科技投入。相对而言，西方发达国家由于知识库存较多则处于边际产出缓慢递增阶段（曲线比较平滑），这个阶段加大投入有利于中国科技实现快速赶超目标；第三，由于基础研究的长期极度孱弱，导致中国的应用研究处于等米下锅的无效空转状态。这也是当下中国科技界最为尴尬的局面，这种现象一方面说明了为什么中国科技界喜欢跟风式研究的深层原因，由于自家知识上游没有产出或者很少，只好跟随那些上游有产出的国家的研究热点；另一方面，当下中国的很多应用研究属于没有多少价值的空转式研究，这种状况不仅对于经济增长帮助不大，而且造成资源浪费并使科技界呈现出高度内卷与无序状态。只要看看那些近年来突然热起来的科技话题，如纳米、石墨烯、区块链、元宇宙等，热闹过后一地鸡毛，无一不是这种空转的反映。
只有上游的基础研究成果丰富了，后续的应用研究才能有的放矢地把上下游的知识生产衔接起来，并促成下游的成果产出繁荣与经济蒸蒸日上的局面。为达此目的，路径有三：首先继续加大科技投入，尤其是基础研究的投入，可采取经费的保障性供给模式，稳定基础研究队伍；其次，建设生态友好的思想市场，给予科技界最大的学术自由；第三，通过政策安排，规范应用研究的资源配置，使其运行模式、质量、评价与国际先进经验接轨。
【博主跋】这篇小文章是前些日子写的，得出一些很有趣的结论，现发在《中国科学报》2022-8-17的A1版，与崔老师合作愉快，是为记！
说明：文中图片来自网络，没有任何商业目的，仅供欣赏，特此致谢！
2022-8-17于南方
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