美国,正在全面反思科研与科技发展!
1945年,科技顾问万尼瓦尔·布什(Vannevar Bush)向时任总统杜鲁门提交一份名为《科学:无尽的前沿》(Science: The Endless Frontier)的报告,直接改变了美国的科研生态。
它被誉为美国科学政策的《独立宣言》,该报告确立了联邦政府资助基础科学的职能。
它推动美国国家科学基金会成立,奠定了美国的科技发展战略根基,和如今的全球科技霸主地位。
80年后,这份报告又有了后续!
今天,美国总统助理兼白宫科技政策办公室(OSTP),向特朗普政府提交了一份名为Science:A New Golden Age(《科学:新的黄金时代》)的报告。
这份3万多字的报告,不仅是80多年来美国科技事业首次进行全面反思,更被称是21世纪重振美国科学领导地位的蓝图,直指一个战略:
开启人工智能驱动的科学新黄金时代
这背后含有对华科技竞争的战略意图,报告数次提到中国和竞争对手,或将成为中美科技博弈的重要推手。
报告牵头人表示:“这份报告奠定了政策基础,重振国家对雄心勃勃的科学使命的追求,并使美国能够引领人工智能驱动的科学革命,这场革命将定义下一个世纪。”
这份报告的辐射范围之广、影响程度之深,意味着每个科技领域都将可能受到波及。
译者注:由于篇幅有限,我在翻译过程中在保留原意的基础上对原文进行了删改调整,报告中任何观点均不代表本平台立场,我们坚决反对报告中的某些不实指控和不当言论。需要指出的是,本篇文章着重翻译了AI for Science(即第5章的内容)。
第一章引言
美国的科学进步是20世纪跳动的心脏。它在二战战场上带来了胜利,确保了美国在冷战中的胜出,并缔造了人类历史上最繁荣的国家。
这些深远成就的基础奠定于二战后的岁月,很大程度上归功于罗斯福和杜鲁门总统的首席科学顾问万尼瓦尔·布什所提出的愿景。
在他1945年的经典报告《科学:无尽的前沿》中,布什富有远见地论证了联邦政府对基础研究的支持,为现代科学事业奠定了基础。
然而,这些规划主要围绕所谓的“线性模型”构建,即从基础研究→ 应用研究 → 开发 → 技术创新 → 经济增长与社会福利。
如今,私营产业已成为美国研发(R&D)经费迄今为止最大的来源,其份额从1950年代至今几乎翻了一番。
如今,美国公司每年投入约7000亿美元,是政府与高等教育支出总和的三倍多,但它也要求联邦政府的贡献性质作出相应调整。
图:私营部门的基础研发在过去20年里迅速增长
近几十年来出现了新的挑战。尽管自1990年代以来生物医学经费大幅增加,但重大突破的速度似乎有所放缓,新药获批数量停滞不前。如今,美国公民在科学、技术、工程和数学(STEM)领域研究生名额中的占比有所下降。
我们的竞争对手(中国)正以前所未有的资源投入科学和工程领域,采取全社会参与的方式来争夺战略技术制高点。
中国的研发支出已从微不足道的水平激增,按购买力平价调整后,在某些指标上已与美国完全持平,这是以往前所未有的事情。
图:在研发支出方面,美国首次面临购买力平价(PPP)调整基础上的同级别竞争对手
与此同时,人工智能(AI)革命正在改变科学的实践方式,而传统的科学机构和基础设施尚未准备好充分利用这一变革。
美国之所以在科学进步中领先世界,是因为美国人拒绝止步不前,既得利益集团一直在抵制变革。
科学技术发展从未像现在这样对我们的国家和经济安全至关重要,这种进步也从未像现在这样与全球外交关系如此深度交织。
美国特朗普政府正寻求为美国创新的新黄金时代奠定基础,确保美国在对新兴技术领域的领导地位,抵御外国竞争对手,并确保所有美国公民都能从新的科学突破和技术变革中受益。
第二章振兴美国的科学技术事业
美国曾在19-20世纪发明了现代科研架构,并被全球效仿。如今面对系统性的僵化、高昂的行政成本和错配的激励机制,必须再次引领改革。
为了扭转停滞局面并恢复突破性势头,联邦政府必须解放美国科学家,让他们能够做出最好的工作。
联邦对学术界的资助在几十年前的基础之上,过分侧重于短期、项目制的资助。怎么资助由评审小组把控,遏制了有潜力的创新想法。
所以必须砍掉那些繁琐的流程,让经费真正流向优秀的研究和敢闯敢试的方向。同时,在每年大约2000亿美元的科研经费里,要建立起一套持续跟踪的系统。
为此报告中提出以下举措
重新聚焦于科学家个体
如今,研究人员将近一半的联邦资助工作时间花在文书和行政任务上,而非实际研究或教学。部分资助从提交到获批需要近两年时间,速度堪比当年设计制造第一架波音747,严重拖慢创新节奏。
因此,报告希望将一线研究人员重新置于美国科学事业的中心,将他们从繁琐的行政工作中解放出来。同时优化科研资助体系,必须将资源向核心科研人才倾斜、向青年科研力量倾斜。
多元化资助机制
此前经费申请容易陷入保守固化,同时难以适配前沿交叉学科、颠覆性创新项目的发展需求。不仅如此,同行评审严重依赖“共识”,扼杀高风险、变革性的颠覆性想法,导致重大突破速度放缓
报告提出多元化的经费申请机制。例如引入“金票” 机制,赋予个别评审人支持某个项目的权力;为项目提供快速资助;通过赞助比赛等,加大对产业界的合作
创建新的机构模式
当今许多最重要的问题规模过大,超出学术实验室的能力,跨学科性过强,联邦资助应支持更广泛的研发主体。近期启动的X-Lab可以组建由专业科学家和工程师组成的敏捷、有期限的团队,以打破特定瓶颈。
减少官僚负担
大学从联邦经费中提取高额间接费用(NIH资助机构平均超40%),但大量资金流向行政臃肿,而非真正的科研基础设施。如今需要压缩评审周期,消除重复性报告,并遏制行政臃肿的费用,将这些资金转向真正的科学基础设施。
制度架构革新
在联邦科学机构中设立一个有权力的“元科学”部门,直接向机构负责人汇报,有权对评审和资助机制进行对照实验,并推动整个组织的变革。提升项目官员的声望,扩大他们在确定科学方向上的自主权,并支持他们作为其所塑造领域的架构师。
第二章确保美国在关键与新兴技术领域的主导地位
过去,美国认为只要投资基础研究、保护知识产权、开放市场就能维持科技强国的领先地位。
这个模式在整整一代人的时间里,它似乎确实奏效。然而,这种假设在面对那些已经建成“技术国家”的竞争对手时,便站不住脚了。
竞争对手采取“国家主导、公私融合”战略的背景下,美国许多科技成果被他国收割。例如发明了平板显示器,大部分产能却在亚洲;发明了锂电,如今中国领导了全球市场。
原因在于竞争对手则奉行一种整体性战略,刻意模糊公共与私营、民用与军用之间的界限,将每一项进步都视为国家主导开发的原材料。
这里面的重点在于,必须将科技事业紧密耦合,确保在美国发明的能够在国内快速完成原型制作、测试、制造和规模化生产。
恢复“默认许可创新”
如今,过度监管扼杀了物理世界的创新(许可周期比建设周期更长),迫使创业者转向软件或海外。以核反应堆为例,企业必须花费五到六年的时间与核管理委员会(NRC)进行申请前讨论,随后是设计认证过程,这又可能需要额外四年时间。
于是,特朗普签署政令改革核监管,HHS启动史上最大规模去监管行动,让FDA减少临床试验要求等措施,简化许可流程。
向美国建设者开放联邦基础设施
联邦政府拥有任何初创企业都无法独立复制的设施和试验平台。扩大业界对美国实验室研究基础设施的准入,包括能源部国家实验室、国家航空航天局中心和战争部设施。在审批使用申请时,将创新潜力与科学价值并重,简化合作研发协议(CRADA)和许可流程,进一步利用“其他交易授权”(OTA)促进私营部门参与研究方向的共同设计,并扩大与私营部门的伙伴关系,共同投资尖端设备。
加强公私伙伴关系和人才流动
大学已不再是美国最具创新性科学研究的唯一阵地。如今,联邦在基础研究经费中的份额已降至40%,而工业界的份额已远超35%。
因此,应该扩大机构附属基金会,聚焦小企业创新研究(SBIR)和小企业技术转让(STTR)计划以构建战略能力,并支持产业界、学术界和联邦设施之间建立联合中心。扩大产业界博士和博士后研究员计划,促进人才在各部门间顺畅流动,同时依托美国私营部门的优势,为学术研究人员带来产业规模的资源支持。
组织科研联盟和登月计划
以阿波罗计划和人类基因组计划为例,这些计划之所以成功,是因为联邦政府整合了单一机构都无法匹敌的科研力量。政府应该利用重大挑战计划推动突破性进展,为具有国家重要性的议题设立“登月”级使命。同时支持产业联盟,利用联邦资源打破基础领域共有的工程瓶颈。
利用联邦制进行试验
联邦制是美国最宝贵的资产之一。各州可以在监管、许可和经济激励方面进行联邦政府无法复制的试验。例如亚利桑那州的自动驾驶、怀俄明州的区块链立法等。这样让企业与行动最迅速的辖区合作,让地方通过竞争来支持区域创新。确保行之有效的创新战略在全国推广,推动每一个县和州的科技进步。
第四章确保科学技术造福全体美国人民
这部分主要讨论了科研与技艺之间的链接。
在政策讨论中,我们往往将技术仅仅视为知识产权和复杂的机器等,然而,科学技术能力远不止于这些最显性的投入和产出。
一种更完善的分类方法认为,技术以三种形式存在:工具、显性指令和过程知识。体现在经验丰富劳动力身上的过程知识,才是技术能力真正的基石。
这背后的背景是美国经历了长期的去工业化进程。制造业就业人数在1979年达到近2000万人的峰值;如今约为1300万,下降了约35%,而同期人口增长了50%以上。
因此,让制造业回流,不仅意味着就业机会、供应链的重建,还包括未来几代人中维持技术领先地位。
将实操培训融入教育
技术不仅存在于论文和专利中,还存在于师徒间传承的隐性知识中。要求大学和社区学院将实践技术培训和实习嵌入STEM(科学、技术、工程、数学)课程。让实践经验和行业证书可折算为学分。改革认证、招生和终身教职制度,在鼓励学术发表的同时,也奖励实际的技术工作。
开辟学术阶梯之外的科研职业道路
设立面向熟练技工的国家级奖学金,设立“驻场从业者”计划(让机械师和技术人员与博士级研究员并肩工作),并在先进制造和实验室技术领域设立可携带的行业认可证书。将农村社区的爱好者和业余发明家与正式的研究机会联系起来,并向当地居民开放大学的技术培训资源。
现代化学徒制和职业发展路径
将注册学徒制扩展到科学技术领域。采用按绩效付费的资助模式,扩大“劳动力佩尔助学金”规模,并支持社区学院成为区域性的科技人才中心。将这些中心与工业基地以及联邦资助的创新和制造中心相整合。
在全国各地建立密集的地方创新集群
技术领先地位源于研发与生产紧密相邻的地方。扩大区域创新中心、制造业研究所和国防工业基地中心,以巩固区域生态系统。推动与当地大学和国家实验室的协同合作,以建立专业优势和人才输送渠道。将这些努力与先进制造业的回流(Reshoring)相结合,并重建研究人员、工程师和熟练技术工人之间的反馈回路。
第五章新黄金时代
这章也是本报告的最精华部分。因为前文提到的所有改革措施,都是为AI驱动的科学发现时代做好制度准备。
例如第二章中提到的新型组织和资助机制之所以重要,是因为要充分利用AI推动科学,就必须在探索与工程之间进行紧密迭代。
第三章提到的公私伙伴关系之所以重要,是因为前沿AI能力集中在私营实验室。
第四章中提到的科学与技艺的重新连接之所以重要,是因为随着AI能够提出更多的想法,科学进步的制约因素正从产生想法转向在物理世界中实现。
最关键的是,世界正站在一场巨大变革的门槛上。
仅2025年一年,美国公司就投入超过4000亿美元用于建设人工智能基础设施,这一数字超过了经通胀调整后的阿波罗计划和曼哈顿计划的总和。
AI在科学领域的早期回报令人瞩目,包括蛋白质预测、计算、材料等。然而,我们的目标不应仅仅是加速现有方法,而应是对科学事业本身进行改革,使我们能够超越人类认知和组织的极限。
报告中提到了一系列加速AI for Science的措施。
创世纪计划
从曼哈顿计划到阿波罗计划,美国最伟大的科学进步,无一不是在国家能力与恰当的制度设计相匹配之时实现的。
特朗普政府领导的“创世纪”计划,正是这一传统的下一个篇章。举国之力,以前所未有的规模将AI用于科学发现的国家行动,其规模是其他任何国家都无法比拟的。
该计划的核心是,命令能源部建设“美国科学与安全平台”,该平台将把美国最强大的超级计算机、AI系统、科学仪器和数据集整合为一个统一的发现引擎,目标是在十年内将美国科学与工程的生产力和影响力翻倍。
然而,要实现该使命的潜力,必须解决四个关键挑战,否则AI驱动的科学将受到制约。
第一是问题选择。
并非每个科学问题都适合AI介入。最合适的候选问题通常具备某些特征,例如对于当前的AI系统而言,包括大型组合搜索空间、大量结构化数据,以及明确的标准等。
因此,该使命已指示能源部确定至少20项具有国家重要性的科学技术挑战,涵盖先进制造、生物技术、关键材料、核裂变与聚变、量子信息科学和半导体等领域。
第二是机构能力。
动员国家实验室与产业界合作,生成新的AI就绪数据,并支持基础模型的开发,这些模型将利用能源部在科学和工程领域独特的数据、设施和专业知识。例如,2025年12月,能源部宣布与24个组织达成协议,包括AI公司、半导体制造商和云服务提供商。
第三是数据基础设施。
科学数据是AI驱动发现的原材料,但美国大部分最有价值的数据目前仍无法访问、未经整理,或被封锁。这里面有两个办法,其一是开放联邦政府数据,其二是为个体研究人员创建激励措施,鼓励他们整理和共享自己的数据集。
第四是将AI能力与实验基础设施相结合。
闭环自主实验可将科技进展和产业转化缩短一个量级。因此我们已经在国家实验室中建立了自主设施的原型,例如劳伦斯伯克利实验室的A-Lab(致力于无机材料的固态合成)和阿贡国家实验室的Polybot。
将“黄金标准科学”制度化。
AI赋能科学的前景,建立在一个目前可能并不稳固的基础之上。
现在大多数研究人员承认科学面临可重复性危机,如果基础发现本身就是错误的,那么科学生产率再高也毫无意义。
2025年5月,特朗普签署了《恢复黄金标准科学》行政令,开始着手解决这一问题。该行政令确立了指导所有联邦资助研究的原则:包括可重复性、数据共享和方法文档等,这些恰好为自动化验证成为可能创造了条件。
两者的结合可能带来低成本、持续性的AI赋能验证。
研究人员已经勾勒愿景:专门的智能体解析已提交论文,重建计算环境,在沙盒中执行分析,并将输出与生成的结果进行比较。今天用于审核人工撰写论文的同一套基础设施,明天可能就能判断哪些机器生成的假设值得投入实验资源。
大规模建设验证基础设施
生成信息的成本虽呈指数级下降,但验证成本却居高不下。为此,需要着力建设AI辅助的验证系统,推行开放标准,并构建持续复现机制。同时,应制定统一标准,支持开发“机器可审核的复现包”,并对成功复现或推翻重大科学结论的研究成果给予奖励。
加速自主实验
闭环自主实验室可将发现周期缩短数个数量级,使科学研究真正具备工业级规模。应重点投资机器人与自动化实验设施,结合产业需求与联邦研发力量,确保我国科研装备的工业基础建立在全球顶尖的硬件和软件之上,从而引领即将到来的科学革命。
探索“AI原生”科研机构
当前的资助体系、出版机制和学术评价制度,都是为以人类为主导的科学发现时代所设计的。我们应逐步推进向“AI原生”机构的转型,具体举措包括:采用更快速、更开放的科研成果发布模式,建立更精准的成果归属与贡献认定机制,并创设新型市场调节手段,引导资源流向最具突破潜力的关键问题领域。
最后报告又对美国面临的危机与竞争进行了渲染:
“我们的竞争对手已着手构建自己的体系,力图主导下一轮科技浪潮。我们这一代人的使命,是设计足以驾驭更大规模、更高速度、更复杂科研活动的制度与能力。这不仅关乎美国的技术未来,也关乎人类知识的发展方向。迎接这一挑战,是美国持续繁荣与安全的必由之路。”
目前,白宫已联合发布年度备忘录,要求联邦科学机构落实本报告提出的各项目标。
—The End—
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