“后高铁时代”需加强基础研究和前沿技术研究

    本文系国家社科基金重点项目“推进我国工业创新驱动发展研究”（编号：14AJY016）的阶段性成果。
    为了更好地迎接基于更高技术的新一轮全球轨道交通竞争，在掌握了高速铁路正向设计能力和完全自主知识产权的基础上，借高速铁路技术成功实现跨越领先之势，居安思危、未雨绸缪地战略性部署下一代轨道交通技术，加强基础研究和前沿技术研究，抢占新兴轨道交通技术的制高点，应当成为我国轨道交通事业新的战略使命。
    创新主体“越位”问题日益突出
    针对我国高铁创新发展问题，中国社会科学院工业经济研究所课题组先后对铁路总公司、中国中车、铁科院、西南交大等我国轨道交通领域的十余家企业、科研院所、高校以及其中的200余位科研和管理人员开展了系统、详尽的调研访问。在充分肯定我国轨道交通创新发展成就的同时，我们也发现，未来我国轨道交通事业的更高水平创新发展仍然需要解决两个方面的根本性问题，一是面对经济发展进入新常态、国家财政赤字率和地方债务率逐渐上升的新挑战，如何加快推进铁路体制改革，形成效率优先同时又兼顾社会效益的铁路投融资体制、运营体制和政府管制体制，构建保障我国轨道交通创新发展、可持续发展的动力系统；二是针对面向未来的全球新一轮轨道交通科技竞争和产业竞争，怎样清晰界定大学、科研院所、设计制造单位、建设单位、运营企业和各级政府在我国轨道交通创新体系中的不同功能和定位，理顺科技资源配置机制、使用机制和评价机制，促进各类创新主体在“归位”的基础上协同创新，形成更加有效的轨道交通技术创新体系，构建支撑我国轨道交通创新发展的能力体系。
    之所以在取得通过CRH380研制掌握了正向设计能力、通过标准动车组开发掌握了完全自主知识产权等一系列重大技术成就的同时，仍然要讨论我国轨道交通技术创新体系的建设和完善问题，是因为，根据我国轨道交通技术发展的新情况和国家间轨道交通技术竞争的新变化，我国轨道交通技术创新主体的定位和功能需要进行进一步调整和优化。2003年以后，我国高速铁路技术创新战略由过去的自主开发转变到“引进－消化－吸收－再创新”的轨道上来。由于在过去相当长的时期内，我国高速铁路创新体系与国外竞争对手的技术差距较大，同时国内的总体技术能力又相对薄弱、技术资源相对缺乏，为了尽快摆脱关键技术和装备受制于人的局面，能够在尽可能短的时间内形成支撑我国高速铁路大规模建设发展的技术能力，提高技术引进消化吸收和后发追赶的效率，无论是之前的铁道部还是后来的中国铁路总公司，作为资源和任务配置的龙头，基本上都是按照“能者多劳、即谁有能力谁就承担相应的研发任务”的原则来组织科技项目攻关和分配任务。另一方面，西南交大等专业性高校由于长期的技术积累、又具有较强的研发能力和较为雄厚的技术储备，在需求和供给两方面因素的作用下，大量应用研究和开发研究类的科研项目落到了西南交大等高校的身上。以西南交大为例，根据该校科研项目统计，2010年以来，西南交大累计立项科研项目5100项，其中基础研究项目占比仅为20%，80%左右的项目为应用研究和开发研究类项目；从学校科技成果获奖情况看，2010年以来，学校累计获得国家科技进步奖12项，也全部集中在应用研究领域。
    在后发追赶阶段，以更加实用主义的方式分配科研任务、组织创新体系具有其合理性。事实也证明，在西南交大、北京交大、中南大学等高校以及铁科院等科研院所和高铁装备制造企业的通力合作和配合下，我国高速铁路在最短的时间内站到了全球高铁技术的前沿。但也要看到，尽管西南交大等高校在前沿技术储备、轮轨蠕滑、车线耦合以及高速列车耦合大系统动力学等理论建设和科学试验方面对我国高铁技术跨越发展发挥了不可替代的作用，但从各类创新主体的基本定位和功能的角度看，高校和科研院所“越位”、研究机构和企业之间“错位”的问题也日益突出。高校和科研院所不仅承担了大量本应由企业承担的应用研究和开发研究，甚至由于基础研究的导向、激励和支持不足，直接通过校办企业和院办企业进入到生产领域，在一定程度上破坏了基础研究和共性技术研究的公共性。正如西南交大校长徐飞所言：“大学……做了大量本该由设计院、工研院、产研院和企业研发机构做的工作，导致基础研究薄弱、原始创新能力不强。”随着中国中车以及其他轨道交通相关企业自身研发体系的日渐完善、技术开发能力的快速提升，无论从实然还是应然的角度看，高校在轨道交通创新体系中的分工都应更加向基础研究和前沿技术领域聚焦。
    “后高铁时代”的竞争要求加强基础研究和前沿技术研究
    轨道交通创新主体的功能定位、创新体系的最优结构和运转机制，应当紧密服从于我国轨道交通事业发展的战略需要。无论是我国日新月异的经济社会发展对更高速度等级轨道交通的要求，还是新一轮面向未来的国家间轨道交通技术竞争形成的新挑战，都要求未来我国的轨道交通技术创新体系在服从于当前研发效率的同时，更加着眼于面向未来的战略性需求，大幅提升西南交大等高校在创新体系中的基础研究和前沿技术研究功能。我国高速铁路下一步发展对更高速、更安全、更节能的要求，国家“一带一路”战略指导下实现中国高铁“标准、技术、装备”的全面走出去，都必然面临有关400公里、甚至500公里时速的高速铁路成套技术研发、不同轨距和不同制式的基础设施与装备的互联互通、极端气候条件下基础设施与装备的适应性和可靠性、复杂地质结构区域和强震带的工程建设，以及安全运营与防灾减灾等一系列重大难题的基础性研究课题。例如，在时速500公里运营环境下的基础理论研究是当今世界高速铁路界尚未深入探索的领域，依托轨道交通国家实验室建设，对该速度等级下的力学现象和行为极限状态开展基础研究，将对我国高铁技术实现从“比肩”到“领先”的二次跨越构筑强有力的理论支撑和巨大的学科优势。
    在高速铁路技术领域成功跻身世界强国行列，并不意味着我国在国家间轨道交通技术竞争中已经取得了最终胜利。以美国、日本、德国等为代表的工业发达国家正依靠自身储备的科技优势加快推进轨道交通技术进入“后高铁时代”。2016年5月11日，由美国企业家伊隆·马斯克提出的“超级高铁”（Hyperloop）运输系统在美国内华达州拉斯维加斯郊区的沙漠测试场进行首次“推进系统户外测试”并取得成功。“超级高铁”是一种远距离运输方式，可达到以时速1200公里的速度旅行，并且使用太阳能作为能源，比传统高铁更加节能。而根据国外的估算，“超级高铁”的建设成本也较传统高铁更有优势。“超级高铁”不仅在技术理念上超前，更胜在其领先的商业模式，从而蕴藏了巨大的市场生命力。“超级高铁”项目通过众筹平台融资，而且采用“开源设计”的方式，可以通过社会化创新的方式快速集聚高端研发资源。由于“超级高铁”的技术先进性、经济性和商业模式的开放性，尽管其还处于试验阶段，就已经得到一些国家的青睐。2016年5月，法国国营铁路公司SNCF就宣布，将投资8000万欧元（约5.97亿元人民币）发展“超级高铁”。作为高速铁路技术的开拓者和传统强国，日本也在加快推进下一代轨道交通技术的开发和商业化部署。2015年4月，在日本山梨磁悬浮试验线上，东海铁路的磁悬浮列车创造了603公里的新世界纪录；规划中的日本磁悬浮中央新干线全长286公里，设计最高时速将达到505公里。针对美、日等国在下一代轨道交通技术的超前部署，我国轨道交通技术面临不进则退的竞争压力，亟需加大在600公里时速及以上超高速真空管道磁悬浮交通系统等领域的基础研究和前沿技术研究。面对新的挑战，以西南交大为代表的为我国轨道交通事业做出卓越贡献的高校，应该而且完全有能力在基础研究和前沿技术研究领域发挥更加积极的作用。
    最后需要指出的是，我们强调应当突出高校的基础研究和前沿技术研究功能，并不是否定西南交大等专业性高校应该坚持应用导向的研究，应用导向的基础研究和直接开展应用研究是两个不同的概念。应用基础研究、尤其是铁路工程技术基础研究，从理论源头到知识应用，都必须与实际工程紧密结合。事实上，过去几十年里，西南交大等高校的基础研究成果和实验设施之所以能够为我国轨道交通事业做出不可替代的贡献，一个重要的原因是其基础研究很好地坚持了应用导向。以西南交大滚动振动台架试验为例，上世纪英国德比研究所认为试验与实际运行差别太大，试验价值不大，因此后来逐渐取消了台架试验；德国慕尼黑试验台虽然认为台架试验结果有参考价值，但由于仅定位于试验工具，只为试验客户提供试验数据而不提供数据分析，因而使试验台的科学价值和应用价值都大打折扣。西南交大的实验室建设则不同，实验室作为科学研究平台，同时为试验单位提供试验结果分析，给出解决方案和建议，使实验室的科学价值和应用价值得到了很好的结合。基础研究和应用研究的区别，不在于事先人为划定的知识领域，而主要在于研究所基于的不同的导向、治理和评价机制：基础研究的基本导向是拓展知识前沿，应用研究的基本导向是完成明确的研究开发任务；基础研究的评价主体主要是学术同行，而应用研究的评价主体主要是项目委托方和技术应用方；基础研究的主要评价维度是学术成果所体现的知识的新颖性，应用研究价值的主要考量指标是可预见时期技术成果创造的经济社会效益；基础研究的基本属性是公共性的，应用研究的基本属性是私人性、商业性的；基础研究的资金来源应该主要是政府，而应用研究的资金来源应当主要是企业。
    进一步突出高校基础研究和前沿技术研究功能的政策建议
    将高校在轨道交通创新体系中的核心功能由直接开展应用研究向应用导向的基础研究和前沿技术研究调整，需要从理念、资金投入结构和机制等各个方面推进改革。从国家层面看，需要从战略的层面更加明确各类创新主体的定位、功能和任务，需要对资金投入的规模、结构和机制进行相应的优化；从高校自身看，需要有利于基础研究和前沿技术研究的人才选、聘、用机制配套跟进。
    一是以国家中长期战略规划的形式制度化对基础研究和前沿技术研究的扶持，保证重大科研项目的持续性。由科技部、教育部、铁路总公司牵头，研究制定立足当前、面向2050、分阶段推进的《轨道交通技术中长期发展战略规划》，一方面从创新体系建设的角度，进一步明确和加强西南交大、北京交大等专业性研究型大学的基础研究和前沿技术研究的定位与功能，进一步明确和加强铁科院作为我国轨道交通共性技术研发机构的定位与作用，形成高校、铁科院、企业中央研究院和其他研发部门、技术部门等各类创新主体错位发展的局面。另一方面从加强基础研究和应用研究、优化研发投入结构的角度，加大对复杂环境下轨道交通基础设施科学问题、高速及超高速移动装备基础科学问题、轨道交通牵引供电基础科学问题、轨道交通通信信号与信息系统基础科学问题、轨道交通运输组织科学基础理论、轨道交通材料基础科学问题、轨道交通能力保持与安全保障等基础理论问题以及具有环境友好、线路友好、技术友好、乘坐友好、运维友好和经济友好的时速400公里及以上“友好型”高速铁路、高温超导磁悬浮、超高速真空管道交通系统等面向未来的前沿技术研究的资金扶持力度。尽快明确轨道交通国家实验室建设的时间表和里程碑，依托轨道交通国家实验室建设，进一步完善我国轨道交通技术的研发体系、学科体系和试验体系。依托国家层面的顶层设计，为我国抢占下一轮轨道交通技术竞争制高点奠定坚实的组织、治理和资源保障体系。
    二是优化轨道交通技术研发资金的扶持方式，促进国家自然科学基金委、教育部、科技部、铁路总公司等各类科研项目立项管理机构在轨道交通基础研究、应用研究和开发研究中的分工、衔接与合作。鼓励科研项目管理单位加大基础研究和前沿技术研究的资金扶持规模和比例，重点加大国家自然科学基金对轨道交通领域基础研究的支持力度。突出国家自然科学基金委和教育部的基础研究支持功能，突出科技部的前沿技术研发支持功能，突出铁路总公司的开发研究支持功能。在基础研究项目的选题和评估工作中，突出中外领域内科学家的作用；在开发研究项目的选题和评估中，突出企业的选题和评估作用；在前沿技术项目的选题和评估中，着重构建科学家和企业技术专家相互交流讨论和共同治理的机制，鼓励大学和企业在前沿技术领域开展合作研究。建立国家财政直接支持的科技项目和技术联盟的统一信息平台，同时鼓励非财政支持项目主体自愿通过平台披露有关的科研信息，避免科技投入的重复投资，促进信息和知识共享。
    三是完善大学自身的学术评价体制，积极引导基础研究，正确处理学术研究与科技成果转化的关系。一方面大幅提高基础研究序列研发人员的固定收入水平和比例，增加基础研究的资金扶持力度，鼓励研发人员将更多的资源和精力投入基础研究，学校对从事基础研究的研发人员实行长周期考核甚至免考核的政策；加强科研项目的同行评价和学术成果评价。另一方面构建起基础研究和应用研究之间的界面，尽量减少商业性活动对教师基础研究的干扰。学习借鉴国外研究型大学成熟的科技成果转化管理方式，建立学校统一的科技成果转化管理机构，对专利的申请、管理和授权许可进行统一管理，并综合参考国外研究型大学的一般做法和本校的实际情况，在学校和教师之间对专利许可授权获得的收益确定合理的分配比例（总体上看，美国工程类研究型大学中，教师从专利许可中获得的收益比例大约在1/3左右，如MIT是教授、教授所在系和学校各获得专利许可费用的1/3），对教授在商业组织中的任职和提供商业服务的时间做出明确的规定（MIT和斯坦福大学对教授提供商业性服务的时间规定为每周不能超过一个工作日），从而在积极引导高校科研成果向产业部门转移和转化的同时，确保高校的基础研究和前沿技术研究核心功能。
    四是依托国家实验室建设和学科建设，加强轨道交通人才体系建设。国家间的轨道交通科技竞争本质上是轨道交通科技人才的竞争。正如中国科学院院士、西南交大教授翟婉明所言，“在国家知识创新体系和技术创新体系建设中，高校的定位是不同的。科技创新的基础和支撑是人才创新。国家创新体系建设不仅仅要求高校有一流的科研成果，更要培养一流的人才。国家创新体系建设的核心是人才创新体系建设，只有明确了这个问题，才能改变目前这种认为只有通过取得更多更好更大的科研成果，才能真正体现大学在国家创新体系中的存在价值的片面认识。”教育部、科技部、铁路总公司以及西南交大等高校自身，应着眼于高校和我国轨道交通事业的长远发展，以轨道交通国家实验室建设为抓手，进一步完善我国轨道交通技术的学科体系和人才体系，建立更加与国际规范接轨的激励机制和评价机制，引导教师教研结合，为西南交大等专业性研究型大学能够招收到、培养出一流的轨道交通科研后备人才创造有利的资金条件和科研教学环境。
    （原文链接：“后高铁时代”需加强基础研究和前沿技术研究）