中美英科技競爭：《2016研究前沿》提供了一份難得的“上帝視角”-餘亮
2016年10月31日下午，北京中科院環形學術會堂。
從照片上這個角度看下去，有點天庭俯瞰人間的感覺。
下方是中國科研精英們在聯合發佈2016年世界與中國研究前沿報告。我以復旦大學中國研究院代表身份，受邀觀摩此次大會。李靜海院士、白春禮院士、冷伏海研究員、潘教峯研究員、高福院士、方忠研究員、張偉賢教授等輪番發言、講解，半日內讓聽眾把握一年尖端科技發展。真叫天上一日地上一年。
《2016研究前沿》報告由中科院科技戰略諮詢研究院、中國科學院文獻情報中心與Clarivate Analytics公司（原湯森路透知識產權與科技事業部）聯合研製，10月31日全球首發。
此報告採用大數據統計和人工鑑定結合的方式，基於2009-2015年Essential Science Indicators (ESI) 數據庫中的12188個研究前沿，遴選出2016年自然科學和社會科學10大學科領域排名最前的100個熱點前沿和80個新興前沿。你們感興趣的量子科技、基因科學、航天科技等等都在其中。報告還評估了美、中、英、德、法、日等大國在180個前沿的貢獻和潛在發展水平，並首次遴選出中國表現卓越的若干研究。
據冷伏海研究員介紹：所謂研究前沿，在這裏由“核心論文”和“施引論文”構成。基本方法是：當一簇高被引論文共同被引用的情形達到一定的活躍度和連貫性時，就形成一個“研究前沿”（Research Front），而這一簇高被因論文便是組成該研究前沿的“核心論文”，之後引用了這些“核心論文”的論文稱做“施引論文”。分析數據揭示了不同研究者在探究相關問題時會產生一定的關聯，儘管他們學科背景不同。所以研究前沿分析提供了一個獨特的視角去洞悉科學研究是如何展開的。
當全世界都在感知或者疑心**“中國時刻”**的到來，這樣一份基於數據挖掘和專家分析的前沿報告，無異於給人們提供了一種難得的“上帝視角”，藉以觀察中國與世界的科技發展態勢。
基本面不出所料，美國依然保持老大地位，中英德法日分庭抗禮。值得注意的是中英在激烈競爭第二位置。報告説：“中國在前沿引領度方面與美國差距較大，與英國競爭激烈。潛在引領度方面，中國全面超越英國，居於第二，顯示出強勁的後續發展能力。”前日不落帝國畢竟實力雄厚，但後勁顯得不足。中國共參與68個前沿方向，在其中30個領跑全球，遠超英國，與美國總體上還有較大差距，但是在很多領域已經反超，總體堪稱位列第二。
良性競爭有利於科技進步。歡迎英國借力亞投行，保持自己的競爭態勢。
上面是雷達圖表示六強前沿分佈。美國之外，綠色線條的英國看上去圖形更豐滿，中國在經濟學、生態學、天文學和生物醫學方面還有不少差距。這方面我倒不十分擔心，因為數理化等硬科技和農業科技領先，這些都是社會生存進步之根本的根本。天文、生物、醫學、地學等需要加大努力。天文研究強烈依賴空間任務平台。隨着天宮二號、長征五號相繼升空和世界第一射電望遠鏡“天眼”在貴州投入運行，中國天文學也將獲得足夠的動力。而經濟學方面，雖然英美遙遙領先，我卻想起不久前美國兩位著名的實務學者費希爾和保羅•羅默嚴厲批評西方宏觀經濟學已經完全脱離現實，幾無實用價值。中國經濟科學發展應走出新的道路。
我比較興奮地看到，在數學、計算機科學和工程學領域，中國異軍突起，引領前沿數第一。
報告説：“數學、計算機科學和工程學領域包括10個熱點前沿和3個新興前沿，共13個前沿。前沿引領度和潛在引領度方面，中國都是第1名前沿數最多的國家，通訊作者核心論文有7個前沿是第1名，而通訊作者施引論文則是12個前沿排名第1。超過美國，成為該領域第1名最多的國家。”
很遺憾，在該領域總體榜單和分項榜單前十名中，我都未能找到輿論傳説中IT強大的印度的位置。
中國在物聯網、雲製造研究方面領先，無愧於製造業大國稱號。北航建立了雲製造的國家標準草案。**不過我感覺在數學、計算機科學和工程類裏，應用型的多，基礎類的相對較少。**北大潘維教授説在科學領域，數學這樣的基礎學科不是物質文明而是精神文明，短期沒有什麼商業收益，要有奉獻精神才能去做。希望這一塊中國有更多突破。
很多讀者應該還記得去年中科大袁嵐峯博士發表雄文力撐中國科研發展。這篇長文起先發在微博上，少有大V問津。我在青年南亞專家毛克疾的力薦下，閲讀全文並求證各方，震驚不已，果斷以《中國科技實力正以多快的加速度逼近美國》標題全文發表於觀察者網，引發廣泛轉發和熱議，有支持有反對。而《2016研究前沿》可以説從數據的角度提供了一個佐證。
在中國表現卓越的30個研究前沿，中國學者在化學、材料科學領域尤其出色，在物理、數學、計算機、計算機、生物等領域實力強勁，在禽流感病毒、聚合物太陽能電池、黑磷、外爾半金屬和雲製造等前沿主題上引領世界潮流。
僅僅數據是枯燥的，現場幾位院士大拿和科學家的講解，讓人大開眼界，目不暇接。
我們普通科技愛好者還在津津樂道石墨烯材料革命，渴望瞬間充滿的超能石墨烯電池，各種假借石墨烯概念博眼球的廣告還在層出不窮，中國科學家已經研究出一種更神奇的材料：單層/多層黑磷。
“2014年，中國科學技術大學的陳仙輝團隊和復旦大學的張遠波團隊等製備出了基於二維黑磷單晶的場效應晶體管。”這次，奮起直追的美國人只晚了兩週。兩週後，美國普渡大學的Peide Ye團隊也製備出二維黑磷場效應晶體管。
“二維黑磷材料兼具石墨烯和過渡金屬硫化物的優點，成為了繼石墨烯和過渡金屬硫化物後又一個未來納米電子應用的候選者。黑磷的特性研究是《2015 研究前沿》的新興前沿之一，2016 年，‘單層/ 多層黑磷的特性及其應用’進一步成為了熱點前沿。在25 篇核心論文中，被引頻次最高的是上述中國團隊的論文，為466 次。其後是同期美國團隊的論文，被引頻次為406 次。這兩篇核心論文的被引頻次遠高於其他核心論文。”
2015年7月20日外爾費米子首次被中科院物理研究所團隊在拓撲半金屬TaAs晶體中發現，該團隊領軍者方忠研究員也來到現場。他從我們小學學奧數時候就熟悉的七橋問題説起，給大家講了一堂生動的拓撲量子學課程。
直接影響日常生活的研究也不少。
鈣鈦礦型材料可以大大提升太陽能轉化率，中國研究者在這方面的深挖可能終於讓我們圓夢太陽能利用。
“鈣鈦礦型太陽能電池是第三代太陽能電池中最熱門的研究方向，短短几年時間就超過了非晶硅、染料敏化、有機太陽能電池等新一代薄膜電池歷經十多年研究的成果，被Science 評為2013 年度十大科學突破之一。”2015 年，中、日、瑞士合作製得大面積（工作面積超過1cm2）鈣鈦礦型太陽能電池，使其首次可以與其他類型太陽能電池在同一標準下比較性能。2016年，瑞士洛桑聯邦理工學院Michael Grätzel教授課題組將認證效率提高至19.6%。
“從統計數據來看，在5個新興前沿中，中國整體呈現後發追趕態勢。在核心論文方面，在“鈣鈦礦型發光二極管”前沿有1篇（通訊作者），在“鈣鈦礦型太陽能電池光電轉換機理研究”前沿有2 篇（1篇是通訊作者），在其他3個新興前沿中，中國沒有核心論文入選。在施引論文方面，中國全部僅次於美國，處於每個前沿的第二位。”據我所知，清華大學畢業研究生範斌已經組建公司投入鈣鈦礦太陽能電池的生產工作。
節能環保燈技術也是激烈競爭領域。不就是個燈泡嗎？可是背後的科技進步是何等深刻，請看：
“白光發光二極管（白光LED）作為一種新型的固態照明器件，因其節能、環保、體積小、壽命長、響應快和可平面封裝等優點而成為21世紀最有前景的新光源，被譽為繼白熾燈、熒光燈之後人類照明史上又一次革命。熒光粉光轉換法，即在LED芯片上塗敷熒光粉，是實現白光LED的主流……高效的單一基質白光熒光粉近年來受到研究者的關注，成為研究熱點……該熱點前沿12個國家參與了核心論文的產出。中國以59.1%的比例，佔據第1名，是第2名中國台灣的2.4倍（表31）。德國和美國分別位列第3和第4名。核心論文機構列表中，中國科學院遙遙領先，其次是台灣大學和中國地質大學。”
中科院長春應化所使得中國成為唯一掌握通過稀土熒光粉生產低頻閃交流LED產品的國家。另外恭喜台灣研究者奪得第二名。若兩岸齊心，其利斷金。
高福院士給大家講解“新發突發病毒感染人的機制”，飛鳥和人類的航線成為病毒傳染途徑之一。他談及韓春雨事件，説爭議的背後是基因編輯這種技術已經從科幻變成人類可以欲求的實用技術了。他用PPT動畫演示埃博拉病毒的感染機制。這種病毒肆虐非洲奪取萬人性命，雖然很可怕，但是經過高院士的圖示，感覺生命還是好神奇——埃博拉病毒侵入正常細胞的過程儼然一場微觀世界的手術，病毒親自“主刀”，切掉人類的部分染色體，把自己連接上去。
同濟大學環境高等研究院院長張偉賢教授説，我國疾病多、污染多，因此也驅動化學、環境科學的進步。
看張教授的演示，中國的重金屬、抗生素、微塑料污染問題嚴重。科學解決辦法也在齊頭並進。我想起馬雲對阿里員工説過：我們這個國家有這麼多問題存在，説明你有機會去解決這些問題，不要只是抱怨。
高福院士的雄心壯志也不小：“我們要把疾病防治前沿前移，我們不僅要在中國防治疾疫，還要在全世界防治疾疫！”這就是有世界責任感的大國科學精神體現。此外，他不停提醒大家該去打流感疫苗了~。
我唯一有點奇怪的是在自由討論時間，有老實巴交的理工研究生提問中國某某技術何時能拿到諾貝爾獎這種媒記問題。在場學者回答，科研追求的是解決問題，至於拿不拿諾貝爾獎，那都是副產品。回答的好。
演講豐富，報告更豐富，只是需要耐心發掘。科研人披荊斬棘，他們的創造就在那裏，冷熱自明。
聽完這一天的發佈會，我想，假如真有開篇所説的上帝視角，那個觀察者的感受應該正如這段詩詞所言：
往事越千年，
魏武揮鞭，
東臨碣石有遺篇，
蕭瑟秋風今又是，
換了人間。
【作者/復旦大學中國研究院副研究員 餘亮 ；報告全文下載地址請點這裏：2016研究前沿（PDF文件大小為3.83M）】