作者 ｜ 吳家睿

基礎(chǔ)研究當(dāng)今在中國得到前所未有的重視。

基礎(chǔ)研究（Basic Research） 這一概念于20世紀(jì)中葉隨著美國主導(dǎo)的科學(xué)建制化開始流行，并被視為現(xiàn)代工業(yè)社會的“研究與開發(fā)”（Research & Development，R & D）框架內(nèi)的一個(gè)重要組成部分。

筆者認(rèn)為這個(gè)重要并被廣泛使用的概念，在當(dāng)前的語境中尚有許多內(nèi)容需要梳理和討論。

基礎(chǔ)研究具有不同的層次和類型

基礎(chǔ)研究有不同的層次，有些基礎(chǔ)研究工作“深”，其研究成果揭示出世間萬物的普遍聯(lián)系，如牛頓的萬有引力定律和達(dá)爾文的自然選擇理論等；有些基礎(chǔ)研究工作“淺”，其研究成果通常只是反映了部分事物之間的特定關(guān)系，如某種生物的代謝通路或者細(xì)胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路。前者在國內(nèi)往往被稱為原創(chuàng)性基礎(chǔ)研究，并有一個(gè)形象的說法——“從0到1”。

為了解決我國基礎(chǔ)研究缺少“從0到1”原創(chuàng)性成果的問題，科技部等5部門在2020年專門發(fā)布了《加強(qiáng)“從0到1”基礎(chǔ)研究工作方案》。

也就是說，并非所有基礎(chǔ)研究工作都是原創(chuàng)性的，我國的基礎(chǔ)研究成果大多是非原創(chuàng)性的。

需要注意的是，基礎(chǔ)研究的“原創(chuàng)性成果”并沒有一個(gè)絕對的判定標(biāo)準(zhǔn)。

首先，不同學(xué)科的基礎(chǔ)研究涉及的對象不一樣，結(jié)果的普適性也就不一樣。如熱力學(xué)第二定律等物理學(xué)法則適用于宇宙間萬物，中心法則等生命科學(xué)規(guī)律僅屬于生命世界；而生命科學(xué)的分支學(xué)科，如免疫學(xué)或神經(jīng)生物學(xué)的發(fā)現(xiàn)適用范圍更窄。

但是，各門學(xué)科均有其學(xué)科特有的原創(chuàng)性基礎(chǔ)研究。

其次，從科學(xué)研究的進(jìn)程來看，“從0到1”很少是從“絕對的0”開始。如DNA雙螺旋模型的提出是一個(gè)典型的“從0到1”重大原創(chuàng)性成果；但是，這個(gè)研究成果是建立在孟德爾、摩爾根的遺傳學(xué)研究成果之上，尤其是建立在埃弗里通過肺炎球菌轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)證明了DNA而非蛋白質(zhì)是遺傳物質(zhì)的研究成果之上。

基礎(chǔ)研究通常被劃為兩種類型，一種是科學(xué)家好奇心驅(qū)動(dòng)的、沒有明確目的之自由探索，另一種則是國家和社會需求或科學(xué)前沿目標(biāo)導(dǎo)向的基礎(chǔ)研究。

基礎(chǔ)研究可以是目標(biāo)導(dǎo)向的，這類定向性基礎(chǔ)研究在國家科技創(chuàng)新體系中占有重要的位置。

值得強(qiáng)調(diào)的是，應(yīng)該反思一下自由探索型基礎(chǔ)研究在現(xiàn)實(shí)中的實(shí)際地位。倡導(dǎo)自由探索最著名的是美國科技管理專家布什；但是，在“布什報(bào)告”推動(dòng)下形成的國家建制化科學(xué)體系中，由科學(xué)家好奇心驅(qū)動(dòng)的自由探索實(shí)際上是得不到鼓勵(lì)和支持的，因?yàn)樵擉w制依靠的是一種圍繞科學(xué)精英開展研究活動(dòng)的“精英中心化”科研范式。

自由探索通常被定義為研究者在好奇心驅(qū)動(dòng)下開展沒有實(shí)際應(yīng)用目的之科學(xué)研究。如何評判“研究目的”？

首先，這個(gè)詞帶有很強(qiáng)的主觀色彩。研究者本人在開展一項(xiàng)具體的研究時(shí)可能清楚自己的研究目的并清晰地表達(dá)出來，也可能不清楚或沒有表達(dá)出來，甚至可能故意隱藏真實(shí)目的；研究目的可能是單一的，也可能是復(fù)合的，還有可能是變化的。

顯然，他人評判研究者之“目的”并非易事；尤其不要把某項(xiàng)研究獲得的結(jié)果簡單等同于驅(qū)動(dòng)研究者開始進(jìn)行研究的目的。

當(dāng)然，人們也可以建立各種“客觀”標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行評判。

例如，美國國防部于1963年開展了一個(gè)叫“后見之明”的項(xiàng)目，評估在武器創(chuàng)新過程中科學(xué)和技術(shù)活動(dòng)各自作出的貢獻(xiàn)，結(jié)論是基礎(chǔ)研究的貢獻(xiàn)不大。

隨后美國國家科學(xué)基金會也進(jìn)行了類似的評估項(xiàng)目——“追溯研究”，得到的結(jié)論卻是基礎(chǔ)研究的貢獻(xiàn)巨大。

這兩個(gè)評估項(xiàng)目的差異之一是，評估回溯時(shí)間的標(biāo)準(zhǔn)不同，前者是“回溯20年”，后者是“回溯50年”。

也就是說，不同的判別標(biāo)準(zhǔn)可能影響到最終對基礎(chǔ)研究之目的和價(jià)值等的判斷。

基礎(chǔ)研究與應(yīng)用研究間的復(fù)雜關(guān)系

許多人認(rèn)為純粹的基礎(chǔ)研究不應(yīng)該考慮應(yīng)用，但是，在當(dāng)代建制化的R&D框架中，很難找到這樣純粹的基礎(chǔ)研究。

“布什報(bào)告”認(rèn)為基礎(chǔ)研究和應(yīng)用研究聯(lián)合構(gòu)成完整的科研創(chuàng)新體系，這種看法被美國科技界總結(jié)為一種線性模式，即基礎(chǔ)研究和應(yīng)用研究是兩個(gè)相對獨(dú)立的科研活動(dòng)模塊，先有作為創(chuàng)新源泉的基礎(chǔ)研究，而后才有基于基礎(chǔ)研究成果的應(yīng)用研究。

但這種簡單化的線性模式顯然很難完全反映現(xiàn)實(shí)中復(fù)雜的科技創(chuàng)新活動(dòng)。

1997年，美國普林斯頓大學(xué)學(xué)者斯托克斯通過一個(gè)二維坐標(biāo)體系把基礎(chǔ)研究和應(yīng)用研究之關(guān)系分為四類，其中由求知欲驅(qū)動(dòng)的純基礎(chǔ)研究被稱為“波爾象限”，由應(yīng)用引發(fā)的基礎(chǔ)研究被稱為“巴斯德象限”，而純應(yīng)用研究則被稱為“愛迪生象限”。斯托克斯當(dāng)時(shí)沒有給第四個(gè)象限取名。

在這個(gè)二維象限圖中，巴斯德象限不僅指出應(yīng)用研究也可以是基礎(chǔ)研究的起點(diǎn)，而且表明應(yīng)用研究和基礎(chǔ)研究之間有時(shí)并沒有明確的界限，二者的研究目標(biāo)是可以融合的。

自由探索型基礎(chǔ)研究被視為好奇心驅(qū)動(dòng)的研究，通常等同于由科學(xué)問題或假設(shè)驅(qū)動(dòng)的研究。

但是，在當(dāng)今大數(shù)據(jù)時(shí)代，出現(xiàn)了一種新的研究類型——數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的研究。開展研究的出發(fā)點(diǎn)不是好奇心，其研究目的也不是去解決某個(gè)科學(xué)問題或者驗(yàn)證某個(gè)科學(xué)假設(shè)，而是獲取研究對象的海量數(shù)據(jù)。

在生命科學(xué)領(lǐng)域最具代表性的數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的研究就是人類基因組計(jì)劃——研究目的是測定組成人類基因組的30億個(gè)堿基的排列順序。

數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的研究通常不直接涉及具體的應(yīng)用目標(biāo)。人類基因組計(jì)劃希望通過測定堿基序列而發(fā)現(xiàn)基因組包含的所有基因和其他組成元件。

因此，數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的研究往往被稱為“發(fā)現(xiàn)的科學(xué)”（Discovery science）。這種發(fā)現(xiàn)的科學(xué)既可以支撐假設(shè)驅(qū)動(dòng)的基礎(chǔ)研究，也可以服務(wù)于需求驅(qū)動(dòng)的應(yīng)用研究。

顯然，數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的研究既不是傳統(tǒng)意義上的基礎(chǔ)研究，也不是單純的應(yīng)用研究，而更適合納入到斯托克斯教授沒有命名的第四個(gè)象限。

筆者建議把該象限稱為“第谷象限”（Tycho’s Quadrant）——這位丹麥天文學(xué)家對眾多天體的運(yùn)行進(jìn)行了精密觀測，而這些天體觀測數(shù)據(jù)隨后為開普勒創(chuàng)立行星運(yùn)動(dòng)的三大定律奠定了基礎(chǔ)。

基礎(chǔ)研究沒有標(biāo)準(zhǔn)的或者既定的模式

基礎(chǔ)研究往往被貼上一些固定的標(biāo)簽，如探索性強(qiáng)、周期長、需要穩(wěn)定支持等。

但是，不同種類的基礎(chǔ)研究具有各自的特點(diǎn)，其具體的研究起點(diǎn)、研究路徑、研究方法、研究環(huán)境可能有所差別。

不同類型的基礎(chǔ)研究對經(jīng)費(fèi)的需求顯然是不一樣的。

例如，高能物理的研究通常需要大科學(xué)裝置，如粒子對撞機(jī)或加速器，僅僅是建造這些裝置就需要幾十億甚至數(shù)百億元的經(jīng)費(fèi)；天文學(xué)領(lǐng)域也經(jīng)常需要大型的觀測裝置，最近****上天的韋布空間望遠(yuǎn)鏡的建造共花費(fèi)了大約100億美元。

有些研究則不需要很多經(jīng)費(fèi)，如理論物理領(lǐng)域的許多研究工作。

生命科學(xué)過去需要的經(jīng)費(fèi)不多，如孟德爾在教堂花園里利用豌豆進(jìn)行的遺傳學(xué)研究；但是，今天的生命科學(xué)領(lǐng)域有些研究工作也需要使用一些昂貴的設(shè)備，例如結(jié)構(gòu)生物學(xué)研究需要核磁儀或冷凍電鏡。

總的來說，人們不能籠統(tǒng)地將經(jīng)費(fèi)強(qiáng)度和基礎(chǔ)研究水平畫等號，更不能簡單地認(rèn)為原創(chuàng)性基礎(chǔ)研究成果是用錢堆起來的。

不同的基礎(chǔ)研究需要的時(shí)間也是長短不一，有的研究要“十年磨一劍”，有的研究則顯然不需要如此長的時(shí)間。

物理學(xué)史上的兩個(gè)經(jīng)典案例：牛頓在鄉(xiāng)間度過的一年半時(shí)間里完成了牛頓力學(xué)體系的建構(gòu)，被稱為牛頓的豐收年；愛因斯坦在專利局工作的三年時(shí)間里完成了多項(xiàng)重要的研究，并于1905年連續(xù)發(fā)表了包括了狹義相對論在內(nèi)的4篇原創(chuàng)性研究論文，被稱為愛因斯坦的豐收年。

即使我們認(rèn)為這些“超級天才”是例外，科學(xué)史上顯然也有許多在短時(shí)間就做出重要發(fā)現(xiàn)的案例，如DNA雙螺旋模型的提出滿打滿算也就花了4年左右。

技術(shù)的先進(jìn)性或發(fā)展程度也會影響研究時(shí)間，這在高度依賴儀器設(shè)備的實(shí)驗(yàn)科學(xué)中尤為突出。世紀(jì)之交的人類基因組計(jì)劃花了10年左右才基本完成了測序工作，而采用今天的測序技術(shù)只需要幾個(gè)月甚至更短時(shí)間就能夠完成同樣的任務(wù)。

顯然，獲得高水平基礎(chǔ)研究成果尤其是原創(chuàng)性研究成果與研究所需要的時(shí)間長短沒有線性關(guān)系。

基礎(chǔ)研究最需要的是批判理性和超越精神

基礎(chǔ)研究目前得到了國家和社會的高度重視和支持，經(jīng)費(fèi)資助和體制機(jī)制保障等各種外在因素顯然會有很大的提升和改進(jìn)。

但是，我們要認(rèn)識到，從事基礎(chǔ)研究，尤其是進(jìn)行“從0到1”的原創(chuàng)性基礎(chǔ)研究，更需要研究者具有“仰望星空”的科學(xué)探索精神。這種科學(xué)探索精神靠兩個(gè)要素支撐，首先是批判理性——不迷信權(quán)威與傳統(tǒng)、勇于批判他人與自我；其次是超越精神——超越現(xiàn)實(shí)的束縛、超越功利的誘惑。

（本文轉(zhuǎn)載自《生命科學(xué)》，有刪節(jié)。作者系中國科學(xué)院大學(xué)杭州高等研究院生命與健康科學(xué)學(xué)院執(zhí)行院長、中國科學(xué)院系統(tǒng)生物學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主任）

《中國科學(xué)報(bào)》 (2022-03-04 第1版 要聞）