四 科学的前沿：原始创新与“巴斯德象限”
中国取得的举世瞩目的科技成就让美国的决策者们产生了焦虑。2020年5月21日，美国参议院两位议员提出《无止境边疆法案》（ Endless Frontier Act ），提出这一法案的目的是努力保持美国科学技术直到21世纪中叶在全球的领导地位。该法案认为，美国的全球竞争对手赶超美国只是时间问题。无论哪个国家在关键技术方面胜出，如在人工智能、量子计算、先进通信和先进制造业领域，都会成为未来的超级大国。美国《科学》杂志上的一篇文章指出，这一法案在某种程度上是针对中国科技的强势发展提出的，故又可以称为“领先中国法案” （Stay Ahead of China Act）。
这一法案的前身是“二战”结束后美国于1945年出台的《科学：无尽的前沿》（ SCIENCE ： THE ENDLESS FRONTIER ）报告。这份报告由美国罗斯福总统的科技顾问范内瓦·布什撰写。他在报告中着力强调基础研究的重要性。报告认为，美国在“二战”期间最突出的成就，如原子弹，基本上是基于欧洲人发明创造的科学原始创新。在从事原子弹研制的科学家中，大部分都是在欧洲受教育的。当时，布什深深理解美国的实用主义文化更倾向于科学技术的应用而不是科学基础的原始创新。因此，他在报告中强调政府必须牵头大力加强和持续保障对基础研究的支持。布什第一次把“基础研究”这个词带给政界和公众，凸显了基础研究的重要性。他在报告中有句名言：“一个在基础科学新知识方面依赖于他人的国家，将减缓它的工业发展速度，并在国际贸易竞争中处于劣势。”对于他的这句名言，在当下的中美科技竞争中，中国可谓感同身受。世界已经清楚地看到投入基础科学的回报是巨大的。科学的前沿是没有边界的，科学的创造是没有止境的。
20世纪90年代，美国普林斯顿大学的唐纳德·斯托克斯教授在研究科学与技术的关系时，撰写了一本名为《基础科学与技术创新：巴斯德象限》的书。在这本书中，他提出三类创新研究：第一类是纯科学的“牛顿、爱因斯坦、玻尔式的”基础性原始创新研究；第二类是“爱迪生式的”纯应用型技术发明创新研究；第三类是以技术为基础、以应用为导向的基础科技创新研究。他把第三类创新研究叫作“巴斯德象限”。巴斯德是19世纪法国伟大的微生物学家、化学家、近代微生物学的奠基人。他之所以将第三类创新研究称作“巴斯德象限”，是因为巴斯德在生物学的上许多前沿性基础工作的动力是解决实际难题。他认为研发活动中的前沿基础研究应兼有应用研究的实际需求，这是产业创新的主动力，属于“巴斯德象限”类的科技创新。当前的芯片危机就是一个典型的“巴斯德象限”类的例子。
我们在现代创用了“科技”这个名词，代表“科学”与“技术”两个观念。把“科学”与“技术”合二为一，实际上是在“巴斯德象限”内产生的“技术科学”门类。比如飞机、发动机、计算机等，这些创新都不是从自然界发现的，而是从人类的技术产品中诞生的科学门类。由于当今技术科学化，科学技术化，科学与技术已经一体化，所以中国在基础科学研究方面集中在“巴斯德象限”上，但仍缺乏足够的投入，导致总是被人“卡脖子”。
当前，中国“巴斯德象限”类的创新是最紧迫、最现实的，也是解决总是被人“卡脖子”这一问题的有效方法。在中美关系紧张时期，由于美国技术垄断，断供所有芯片，中国被迫加大对集成电路相关人才的培养力度。2021年4月，清华大学成立了“芯片学院”。2021年5月，福耀玻璃工业集团股份有限公司董事长曹德旺创办的河仁慈善基金会计划出资100亿元，筹建“福耀科技大学”。曹德旺说，福耀科技大学的办学目标是“助力解决中国制造业应用型、技术技能型人才断档的问题”。2021年6月2日，在美国断供华为芯片之后，华为正式发布了中国操作系统Harmony（鸿蒙）。鸿蒙操作系统是除了源于美国的苹果系统、安卓系统之外，中国自主开发的手机操作系统。华为赋予它的使命不仅仅在于以手机为代表的移动互联网应用场景，更在于万物互联的物联网时代。鸿蒙操作系统的问世，意味着手机操作系统苹果、安卓、鸿蒙三足鼎立的态势开始形成。
鸿蒙操作系统是典型的“巴斯德象限”类的重大创新。然而，任正非强调数学的重要性，实质上是对第一类纯科学的原始创新稀缺的呼吁和感叹。任正非表示，国家不仅要重视科学理论、工程技术的研究，也要重视一些不以应用为目的的纯研究。这是因为，华为在发展过程中深刻地体会到了原始创新巨大的技术爆发力。华为5G技术之所以能独领风骚，是源于十多年前一位土耳其教授的一篇数学论文。华为以这篇数学论文为中心研究各种专利，仅仅用了十年时间就把它变成了技术和标准。华为深刻地体会到了纯科学的原始创新“无用之大用”所带来的巨大收益。
2016年5月30日，在全国科技创新大会上，华为公司创始人任正非向中央汇报发言。其发言稿的题目为《以创新为核心竞争力 为祖国百年科技振兴而奋斗》，他说道，“人类社会的发展，都是走在基础科学进步的大道上的……华为现在的水平尚停留在工程数学、物理算法等工程科学的创新层面，尚未真正进入基础理论研究。随着逐步逼近香农定理、摩尔定律的极限，面对大流量、低延时的理论还未创造出来，华为已感到前途茫茫，找不到方向……没有理论突破，没有技术突破，没有大量的技术累积，是不可能产生爆发性创新的”。
很明显，任正非强调基于基础科学的原始创新，要比基于“巴斯德象限”的“技术的科学”类创新更重要，更应受到重视。当前，中国的科技创新主要体现在实用、应用、急用的层面上，在基础研究领域还没有谁能够担得起“自然科学的巨人”这一称呼。2017年，美国战略与国际研究中心发布了一份报告，将中国称为“科技胖龙”。报告中提到，中国85%的资金都集中在开发上，鲜有资金用于基础的科学研究。如果没有基础的科学研究，就无法占领世界科学前沿的制高点。
2020年9月，华为创始人任正非在访问北大、清华的座谈会上，作了题为《向上捅破天，向下扎到根》的发言。其中提到：我们今天的科研状况很像“二战”前的美国，“二战”前50年时间，尽管美国产业已经领先全球，但在科研上充满功利主义，不重视基础研究、基础教育，大量依赖欧洲的灯塔照耀，利用欧洲的基础研究成果，发展短、平、快的产业。 “二战”即将结束时，罗斯福总统的科技顾问范内瓦·布什在《科学：无尽的前沿》中提出要重视不以应用为目的的基础研究，面向长远，逐步摆脱了对欧洲基础科学研究的依赖，从此，美国基础科学研究远远领先全球，形成若干重大突破。
在科学与技术的关系中，“巴斯德象限”是“技术的科学”类创新，而基础科学的原始创新是“科学的技术”类创新。科学与技术之间的关系，就如同中国的“道”与“术”之间的关系：有道无术，术尚可求也；有术无道，止于术。