为什么投资基础研究对技术进步和更光明的未来至关重要

Female chemical engineer develops clean energy storage solutions.
Virtually every important technology we enjoy today has its roots in basic research.Image: Unsplash/thisisengineering
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  • 各国政府正在减少对纯粹“基础”研究的投资,留下的资金缺口需要由业界填补。

  • 包括晶体管和互联网在内的一些最具突破性的技术,正是基础研究的成果。

  • 基础研究需要业界、学术界和政府之间开展合作。NTT Research以其聚焦的四个关键领域为例,展示了这种合作。

深入探究就会发现,我们认为在生物技术、机器人、太空探索和量子技术等领域的激进发展,其实并没有那么激进。更准确地说,它们大多是渐进演化的成果,其根源可以追溯到数十年前开展的基础研究。

量子领域就是一个恰逢其时的例子。埃尔温·薛定谔发表其开创性方程一个世纪后,据《科学美国人》报道,该方程仍然是“物理学家窥探量子领域的首要窗口”。

我们如今享有的几乎所有重要技术都源自基础研究。但目前这类研究资金不足,使我们面临无法为后代带来重要突破的风险。

基础研究资金岌岌可危

基础研究的性质决定了它需要较长的周期,这可能与专注于近期利润的机构利益相悖。这也是各国政府历来成为基础研究主要资金来源之一的原因:它们有能力着眼长远。

然而,近年来,政府对纯研究的资助一直在减少。去年,美国国立卫生研究院和美国国家科学基金会终止或冻结了逾3,800项研究拨款,总额约30亿美元,这一现实由此显露无遗。

尽管许多削减措施的命运仍在法院审理,但它们反映了这一趋势的延续。21世纪初,美国联邦政府资助了该国约60%的基础研究。到2022年,这一比例已降至40%。同样,在经合组织国家,企业研发(R&D)支出增长速度远快于政府支出。

基础研究与目标明确的研发

这或许并不令人意外,但值得指出的是,企业通常会围绕特定目标开展研究,例如开发新产品或改进现有产品与服务。这类研究旨在实现明确的目标。

纯研究则截然不同。其理念是招募才智出众、成就卓著的科学家和研究人员,让他们追寻自己感兴趣的研究课题,并顺着研究结果继续探索。人们相信,他们最终会取得重要、甚至具有开创性的成果。

这两种方式都有价值,但风险与回报各不相同。大多数公司倾向于采用第一种方式,因为它们追求明确的市场机会,并希望集中使用有限资源,这样做合情合理。

第二种方式,即基础研究,需要更长时间才能取得成果,且成果可能毫无商业价值的风险要大得多。因此,它需要更多资源,但成果可能影响深远、数量众多。一个项目可能分化出多个研究方向,其中每一个方向都可能独具价值。其影响还可能持续数十年。

基础研究的成果

以1947年在贝尔实验室发明的晶体管为例。贝尔实验室是基础研究机构中的杰出代表。尽管贝尔实验室将晶体管的优势应用于电话交换和传输系统,但这项发明的影响远不止于此。

事实上,数十年后我们才充分认识到晶体管的潜力。它成为固态电子器件、集成电路、存储芯片和微处理器的基础。学术界、政府和业界的合作,才使这项发明充分发挥了潜力。

另一个经典例子是互联网,它源自美国联邦政府先进研究计划局(ARPA)的研究。该机构是后来美国国防高级研究计划局(DARPA)的前身。

20世纪60年代,ARPA的研究人员开发了一个通信网络,用于连接该机构的计算机。该网络基于一种新技术——分组交换,而这项技术本身也源自早期计算机科学家的研究。

20世纪70年代,科学家罗伯特·卡恩和文顿·瑟夫开发了传输控制协议(TCP)和互联网协议(IP)。TCP/IP打开了局面,使数据包能够在彼此独立的网络之间传输,无论这些网络位于何处。互联网最初仅用于学术领域;20世纪90年代初开放商业使用后,迅速发展,我们也见证了万维网等关键应用的出现。

现在投资,为明天的突破提供资金

所有这些成功的关键,在于基础研究与多方参与者的结合:基础研究发现并播下创新的种子,而各方参与者则花费多年培育这些种子,使其长成树木,有时还会长成许多不同种类的树木。比如,卡恩和瑟夫很可能无法想象,他们的工作会催生整个产业。

事实上,如果没有基础研究奠定的根基,我们今天习以为常的技术——个人电脑、智能手机、互联网、电子商务和人工智能——都不可能实现。

传统上,基础研究由学术界推动,通常由政府提供资金。但正如贝尔实验室的例子所示,工业界也会投身其中。NTT Inc.一直在开展这类工作。我们始终通过规模更大的研发组织投资研究,并在2019年进一步加大投入,在硅谷创立了NTT Research,在三个主要领域开展基础研究:

  • 物理与信息学实验室(PHI Lab)

  • 密码学与信息安全实验室(CIS Lab)

  • 医疗与健康信息学实验室(MEI Lab)

我们的构想是为新技术奠定基础,并以在5至10年内创立新业务为目标。选址经过精心考虑,旨在融入丰富的信息技术生态系统,其中包括人才济济的研究人员、教育机构、科技公司和风险投资公司。

这一模式已证明行之有效。NTT Research最近成立了一个新团队,技术开发与孵化中心(TDI Hub),与学术界和风险投资机构合作,开始推动有前景的技术走向市场。

为人类创造更光明的未来

随着政府对基础研究的投资不断减少,我们需要更多业界参与者投资纯粹的基础研究。正如TDI Hub所表明的,这并非单纯的利他之举。业界从基础阶段就参与其中,便能更早启动规模化进程,加快开发。

显然,并非所有公司都有资源开展基础研究,但许多公司具备这样的条件。还有一些公司拥有资源和专业知识,可以通过自己的方式作出贡献,例如参与具体项目。

业界参与者是时候迎接挑战,投入资源造福大众,共同开创人类更加光明的未来了。

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