美国总统科技顾问委员会对“国家纳米技术计划”的评估及启示

作者: 2014-12-11 20:36 来源:其他
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一、NNI的目标及评估背景

美国联邦政府于2000年颁布了NNI计划,并将其作为联邦政府科技研发的第一优先计划。NNI以“在未来了解并控制纳米尺度的物质,引导能够带来社会效益的技术和产业革命”为发展愿景,设立了4个战略目标:促进世界级的纳米技术研发;促进新技术转化为产品以获得商业和公共效益;开发和维持教育资源、有技能的劳动力,支持基础设施建设和先进技术工具的研制;支持纳米技术的可靠研发,关注纳米技术对环境、健康和安全的影响,以及纳米技术产生的伦理、法律和其他相关社会问题。

美国联邦政府过去13年对NNI的投入超过了200亿美元,产生的丰硕成果为国家的纳米科学奠定了坚实的基础。在联邦投资预算压力和其他重点领域竞争的态势下,纳米技术的进一步发展需要清晰、可执行的规划使联邦政府的投资收益最大化。纳米技术如今处在关键的转折点,已进入第二个发展阶段即“NNI 2.0”时期,纳米技术将由纳米尺度组件向跨学科的纳米系统演化,从注重基础研究的同时向加速其商业化转移发展,抓住发展机遇与促进纳米技术的商业化是NNI 2.0时期的重点。而持续创造新知识和技术、研发新产品和设备、改善商业化环境和体制是实现NNI目标的关键途径。

二、评估的组织机构与内容

1、评估的组织机构

PCAST开展的评估是NNI的外部评估机制之一[1]。2003年,总统颁布的《21世纪纳米技术研发法案》要求建立“国家纳米技术顾问团”,为总统及“纳米科学、工程和技术分委员会”(NSET)对有关国家纳米技术计划的决策提供咨询建议,法案特别要求顾问团对联邦纳米技术研发项目进行至少两年1次的评估。2004年,总统令正式授权PCAST承担“国家纳米技术顾问团”的职责开展评估工作。

PCAST至今对NNI组织了4次评估(分别为2005年、2008年、2010年和2012年)。PCAST主要由来自工业界和学术界的高层次代表组成,他们在大型科技组织管理中具有丰富的经验。本次评估组建的“纳米技术评估工作组”由15人组成,其中,联合主席2人,由PCAST的成员担任;工作组成员11人,主要由来自高校、企业、国家实验室、研究所及咨询公司的外部评估专家组成;行政人员2人,由PCAST的执行理事和助理执行理事担任。

2、评估目标与内容

PCAST的评估目标主要有两点:目标之一是深入鉴别发现能提升美国和世界人民的生活质量的新的科学技术和纳米技术的重点发展领域;目标之二是通过对纳米技术的评估促进纳米技术的发展,调整并更好地实现纳米技术战略规划确定的战略目标。PCAST对NNI的评估内容如下。

(1)NNI的研究进展

《报告》对联邦政府对纳米技术的投资结构、NNI目标的进展、纳米技术领域国际合作和竞争状况进行了评估。

NNI的投资结构:NNI的经费在2010年达到约190亿美元的峰值,在2011和2012年稍有下降至约185亿美元,而2013、2014年下降幅度较大,均在约150亿美元。国家科学基金会(NSF)、美国国立卫生研究院(NIH)、国防部(DOD)、国家能源部(DOE)和国家标准与技术研究所(NIST)的经费比例排名前五,5家机构的经费总计占NNI联邦投资的总经费的93%。

围绕NNI发展目标的进展:美国在纳米技术论文和专利数量上都具有国际领先的优势;纳米技术产品带来的税收数量不断增加;国家支持的纳米技术研究中心数量持续增加并在2010年后保持平稳发展;对纳米技术“环境、健康和安全”影响研究的经费持续增加并在总经费中保持稳定的比例。上述指标分别对应了NNI的4个战略目标。

纳米技术领域国际合作与竞争状况:美国2011年后纳米技术论文产出低于欧洲和中国,中国2013年成为纳米技术论文产出最多的国家;美国、日本、俄罗斯和德国居纳米技术经费投入前4名;美国与俄罗斯、中国、印度、巴西、日本、韩国等国签订了双边科学协议,继续在纳米技术创新、经济发展和可持续发展方面占据世界领先地位。

(2)面向重大挑战的公私合作协调管理机制

2010年,NSET在NNI的战略规划中为跨部门合作设立了重点领域,建立了3个“纳米技术联合计划”(NSIs),2014年新增了2个NSIs。NSIs旨在通过促进跨联邦部门的合作和聚焦投资重点,促进纳米科学技术从基础研究向商业化转移。NSIs代表具有重要发展前景和发展机遇的“主题”,通常有3个及以上联邦部门或机构围绕1个“主题”开展合作研究。美国科学院国家研究理事会2013年审查了NSIs的实施状况、机构合作和研究进展,认为NSIs在确立机构共同投资领域方面非常有效,但跨部门的战略合作白皮书不够完善,在资源、投资、集成及执行方面存在问题,不能有效促进纳米技术商业化转移的实现。

针对NSIs实施存在的问题,《报告》确立了面向重大挑战的公私协调管理机制,阐述了重大挑战的特征、识别和实施方法。“重大挑战”是特殊设定的、可衡量的目标,它反映重要的社会问题,需要面向外部的、广泛的努力才能应对。此外,“重大挑战”还具有以下特征:具有一定风险但又可实现,能够激发网络化的合作活动;具有可衡量的终点;需要科学知识、工具、设施的共同进步才能实现;在通往重大挑战最终目标的过程中有清晰的阶段性目标,他们是可衡量并且有价值的;多学科融合;一个或很少的几个机构不足以完成。

三、NNI 2.0时期背景下的评估建议

《报告》审查了NNI对上次评估(2012年)意见的反馈及其改进情况,并结合纳米技术今后的发展方向在重大挑战框架组织实施,项目管理,商业化,研究与开发,以及环境、健康和安全等方面提出了相应建议。

对重大挑战识别、确立及实施的建议。《报告》认为建立“重大挑战”是聚焦和扩大联邦纳米技术活动影响的有效方式,NSET和PCAST应确立一系列备选的纳米技术重大挑战问题,以反映重要的社会需求;NSET和总统执行办公室应在识别和遴选重大挑战问题过程中担任重要角色,将研究、开发和产业的利益相关者联合起来进行对话和商议,遴选过程是定期而持续的;联邦机构应设立创新奖项等激励措施,鼓励研究者不断取得阶段性成果,最终实现重大挑战的目标。

对项目管理的建议。《报告》建议NSET应将“重大挑战”作为管理联邦纳米技术活动的基本工具;PCAST应按照国会的要求继续定期对NNI进行评估,国会应调整PCAST的评估间隔,与美国科学院国家研究理事会3年1次的评估间隔保持一致,以减少NNI的负担;NSET应与商务部合作,建立一系列定量评估方法,衡量纳米技术对劳动力和生产率等的影响。

对纳米技术商业化的建议。《报告》建议NSET应与联邦机构共同确立一些致力于纳米科学与技术、有潜力的制造业创新研究所,使其成为“国家制造业创新网络项目”的一部分;NSF应扩大其“创新团队项目”,促进纳米技术领域的科学家和工程师参与创业,从而促进技术进步转化为产品;NSET、NIH和能源部应利用创新团队项目的基本理念,使其惠及更多的纳米科学与技术研究者;国家纳米技术协调办公室和商务部应建立一个聚焦纳米技术的年度经济发展论坛,召集研究者、企业家、投资者以及生物技术等产业的人士共同探讨,促进纳米技术领域商业合作的形成。

对纳米技术研究与开发方面的建议。《报告》认为国家应清晰的意识到国际上对纳米技术的投入正在不断吸引美国的研发人才流向国外,参加NNI的联邦政府和机构应持续支持优秀的独立研究者进行有创造力的、高风险的研究,尤其是国家科学基金会、能源部、国防部和国立卫生研究院应联合设立年度资助基金,支持纳米科学和技术领域的高级研究者;这几个联邦部门和机构以及国家标准与技术研究院应大力支持纳米技术研究中心和基础设施网络的建设和运行,以保证培养下一代跨学科科学家和工程师。

对纳米技术“环境、健康和安全”研究的建议。《报告》建议NSET应继续支持建设多学科的纳米技术“环境、健康和安全”生态系统,促进安全性评价中替代性实验策略的实施,促进利益相关者参与相关标准和法规的制定,使纳米材料和产品能够安全进入市场。

四、启示与借鉴

1、建立健全地面向重大国家科技计划的评估审查机制

NNI根据《21世纪纳米技术研发法案》建立了两种评审机制,明确了评估的主体、组织方式及评估周期。其一是由PCAST负责的定期评估(每两年开展,提议现在改为每三年评估1次);其二是由美国国家科学院研究理事会负责的定期评估(每3年开展)。两个机构分别独立组建评估团队,他们对保持NNI实施的集中性和平衡性非常重要。两机构的评估角度和评估内容互补,他们会针对自身关注的重点提出建议,引导NNI对特定领域的工作进行改进。

2、建立面向重大挑战开展公私部门协调合作机制

重大挑战是美国创新战略的重要组成部分[2],重大挑战目标的设立能够促进科学、技术和创新聚焦于重要的本国或全球问题,努力满足公众的需求。“重大挑战”框架已有效运用于美国的研究与开发系统,其识别和遴选为布局纳米科技的重点研究方向提供了明确的指南,公私部门的利益相关者的共同参与为纳米科技的基础研究向商业化的快速转移提供了契机,具有催生变革性产品出现的无限潜力。

(谭宗颖 陶斯宇)


[1] National Nanotechnology Initiative Strategic Plan 2014.http://nano.gov/sites/default/files/pub_resource/2014_nni_strategic_plan.pdf

[2] 21st Century Grand Challenges. http://www.whitehouse.gov/administration/eop/ostp/grand-challenges

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