基础科学研究

基础科学研究
魏明辉
基础科学研究
• • • • • • 基础科学的含义与内容 基础科学研究的意义 从事基础科学研究所需要具备的素质 我国目前基础科学研究的现状 基础科学哪些方面需要发展？ 作为青少年的我们应该怎么做？
基础科学百度文库
• 以自然现象和物质运动形式为研究对象，探索 自然界发展规律的科学。
• 指认识自然现象、揭示自然规律，获取新知识、 新原理、新方法的研究活动 • 包括数学、物理学、化学、生物学、天文学、 地球科学、逻辑学七门基础学科及其分支学科、 边缘学科。 • 边缘学科有物理化学、化学物理、生物物理、 生物化学、地球物理、地球化学、地球生物等
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基础科学研究意义
• 其次，基础科学研究对培养创新性人才的 作用。实际上搞基础科学的人并不多，但 对一个人来说，受没受过基础科学研究的 训练可不一样，因为基础科学研究培育求 真探源的创新精神，科学的思维方式和尊 重事物发展规律的工作作风，有基础研究 素养的人才源源不断地进入社会政治、经 济、文化、国防等各行各业，大大提升现 代社会的整体创新能力。
谢谢大家
基础科学研究应具备的素质
• • • • 基础科学的精髓是求真唯实。 献身科学、追求真理 实事求是、求真务实 厚积薄发、甘于寂寞的精神
目前基础研究现状
• 全国科技经费投入统计公报（2014年10月23日发布） • 2013年，全国共投入研究与试验发展（R&D）经费11846.6亿元，比上 年增加1548.2亿元，增长15%；研究与试验发展（R&D）经费投入强 度（与国内生产总值[2013年GDP初步核算数据。]之比）为2.08%，比 上年的1.98%提高0.1个百分点。按研究与试验发展人员（全时工作量） 计算的人均经费为33.5万元，比上年增加1.8万元。 分活动类型看，全国用于基础研究的经费为555亿元，比上年增长 11.3%；应用研究经费1269.1亿元，增长9.2%；试验发展经费10022.5 亿元，增长16%。基础研究、应用研究和试验发展经费占研究与试验 发展（R&D）经费总量的比重分别为4.7%、10.7%和84.6%。 • 我国2013年的基础研究投入占R&D总量的4.7%而一般的发达国家或者 创新型国家在经济起飞的时候，对基础研究的投入都占R&D总量的 15%、25%甚至还要高，它不是我们想象的逐渐增长，是先达到一个 高峰，然后平缓地降到 15-20%。所以，我们的投入相对是低的，这点 我想应该引起社会各界的重视
基础科学哪些方面需要发展？
• 现在很重要的一个动向就是纳米科学技术、生 命科学技术、信息科学技术、认知科学技术的 汇聚。美国2001年开始就在提倡这四个领域的 汇聚，他们认为这四个领域的汇聚可以使得整 个人类在分子的层次重新认识世界和改造世界， 使人类的能力有一个大的提升。当然，这四个 领域都是基础学科延伸交叉基础之上发展起来 的。另一方面，基础科学要为国家的可持续发 展服务，当前的一项重要任务是能源问题，特 别是要为化石燃料的清洁、高效利用和新型能 源的开发以及各种节能技术提供科学支撑和发 挥科学的导向作用。
基础科学研究意义
• 再者，我们现在讲可持续发展，要讲降低消耗、保 护生态与环境等。这些都要求科学在更深远的层次 上为这些问题的决策和解决提供科学的依据,开辟新 的技术途径。 比如像沙尘暴等，它怎么来的，历史 上是怎么样的，与全球变化的关系是什么？这些都 得研究清楚，只靠一时的努力是解决不了问题的。 我记得去年我去巴黎开会的时候，正好是海啸大灾 之后，当时有的物理学家就呼吁，用中微子来探测 地球地核运动的规律，因为这与海啸预报有关。可 见，无论减灾或者环境保护都需要通过基础科学来 认识地球系统的规律，为保护环境、降低灾害提供 依据。 • （以上均为陈佳洱院士的原话）
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基础科学研究意义
• 从现代中国的技术革命来看，我们都知道王选搞的汉字激光照排印刷系统。其实开始时，北 大的项目并没有被列入国家计划，当时国内其他列入计划的那些单位还是跟着国外的潮流做 第二代或者是第三代的技术，但是王选提出了第四代的技术方案。他为什么敢于提出第四代， 能做第四代？就是由于北大在基础科学上有良好的储备。首先，王选同志是个数学家，他通 过数学上把汉字的信息量压缩了500倍。国外用的英语只有26个字母，中国这么多汉字，如 果想利用计算机处理的话，信息量大得不得了！特别是中国的汉字, 笔划多、密度高, 而且对 字体一横一竖的宽度以及字体的匀称性等都有一些独特的要求。怎么在计算机中存储、压缩 并还原?王选教授于1975年在深入的数学研究的基础上发展了一种轮廓加参数的汉字字形描 述方法,他推出了一个精巧的递推公式, 提出了把折线轮廓转换成点阵等若干新的算法。 利用这些算法可将汉字信息压缩 500倍而仍能保证字形的质量, 毫不失真。 这种独特的方法当时未见国外报道, 直到我们采用了十五年之后的90年代才看到国外提倡和 使用这种附加参数的字形描述法。但要实现计算机的汉字印刷，光有数学的信息压缩还不行， 还要解决激光扫描的技术，而那时候北大物理系在激光科技上有很好的基础。王选和物理系 相结合研制成功新颖的激光调制器。用一个调制器可调制四束平行激光, 使照排系统既快速 高效又紧凑可靠。所以中国的文字印刷，当时能够跨越二代、三代直接到第四代，和北京大 学基础科学的基础是分不开的。今天我们提倡不要跟着别人走，要通过自主创新实现跨越， 从王选的例子我们看得很清楚，如果没有基础科学的突破，只是就技术论技术，就很难跨越。 美国科学基金会曾请美国经济学家对美国最近25年的经济增长做了研究，调查基础科学在其 中起什么作用？最后经济学家得出结论，说过去25年来，美国经济增长的50%归功于以基础 研究为动力的研究和开发。 可见基础科学对社会经济持续发展的重要性。
目前基础研究现状
• 另外，我们在人才方面，每万人里从事R&D，包括 从事基础研究的，比韩国、日本、美国都低得多， 是韩国的四分之一，日本的十分之一。所以，从基 础科学方面培养年轻人才非常重要。过去说“学好 数理化，走到天下都不怕”，现在不少年轻人倾向 学经、管、法，钱来得快，这当然也有道理。但是， 要鼓励年轻人从事基础科学研究，因为基础科学对 国家发展太重要了。美国在国家开支的财政科研投 入里，40%都是搞基础研究。为什么这么重视，就 是从长远发展考虑的。当年美国在汽车等领域被日 本超过的时候，就是以他们基础科学的深厚底蕴通 过走信息化、知识经济的道路，又超越了日本，这 正是我们需要学习和加强的。
基础科学研究意义
• 研究成果是整个科学技术的理论基础，对 技术科学和生产技术起指导作用
• 加强基础研究是提高我国原始性创新能力、 积累智力资本的重要途径，是跻身世界科 技强国的必要条件 • 是建设创新性国家的根本动力和源泉
基础科学研究意义
• • 在一次《科技视点》的访谈中，中国科学院院士陈佳洱 说过“基础科学在整个国家的发展中 的作用和地位的问题，可以从两个方面来看，一个是从历史的回顾来看，一个是从现实生活 中看” 从历史上看，整个人类技术文明的发展历经了几次大的革命，从文艺复兴以后到18世纪中叶 以蒸汽机和各种机械发明为标志的工业革命，19世纪的电气化，20世纪30年代开始的对核能 的利用以及现在的信息化。分析一下这几个时期，都可以看到首先是由于在基础科学研究上 的突破，引起了技术上开创性的革命和变化，带动了整个西方工业技术的发展。 在这几大技术革命中，很重要的是，17世纪牛顿综合了哥白尼、伽利略、开普勒等成果的大 成，建立了一套完整的理论体系，奠定了以系统的实验方法得到完整的物理因果关系的理性 思维体系，上升为经典物理学。牛顿力学和热力学结合，支撑了以蒸汽机、机械为主的工业 革命的诞生。 19世纪麦克斯韦通过总结大量实验获得的电磁学四大定律，完成电磁学的麦克斯韦方程，建 立了经典场论。“场”作为自然界一个基本构成, 进一步拓展了人们的物质观，更引发了一 场电气化的革命，促进了电气工程和整个无线电通讯事业的大发展。 20世纪以相对论和量子论为代表的物理学的革命性发展，形成了人类崭新的时空观、运动观 和物质观，极大地深化了人类对自然界从微观、宏观到宇观各个尺度层次的基本规律的认识， 使整个科学发生了质的飞跃，产生了半导体技术，核技术、激光技术、信息技术等。物理学 和生物学的结合，发现了DNA，成为现代生物技术的基础。 所以，基础科学的本质是揭示客观世界的运动规律，是人类关于客观世界基本规律的知识体 系，这样的知识体系是技术创新、技术革命的先导和源泉。没有基础科学的突破，就没有技 术的划时代发展。 可见，技术科学自主创新，高新技术的发展，都植根于基础科学
我们需要做什么
• 首先、作为青少年的我们，正是精力充沛的年 纪，我们要抓住国家及中科院提供的平台学好 专业知识为从事科学研究工作提供一份坚实的 基础；
• 其次、正确教育下一代使其明白学好基础学科 的重要意义；
• 最后、做好自己的本质工作，努力创新，在各 自的专业领域充分发挥主观能动性，为企业发 展，为国家发展贡献一份微薄的力量。