發揮基礎研究的價值:美國科學與技術中心專案

導讀
美國國家科學委員資助的科學和技術中心(STC)計畫,透過長期資金的支援、彈性的合作契約與良好的計畫管理手段,讓美國的基礎科學研究發揮了一定的影響力,促進了科學與產業的交流。此專案的計畫審查程序與計畫執行中的管理,均具有相當的創新點,值得我國規劃長期基礎科學研究專案、科技發展專案參考。
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中研究廖俊智院長在第十次全國科學技術會議中,曾分享「基礎研究與研究人才就業:高學歷人才何去何從?」議題,並於演講中提到為了解決年輕高階人才深陷就業與研究夾縫困境,可透過核心設施、研發輔助業與研究所組合而成的研發生態系統,吸納高階研究人才並轉譯科學成果與高階研究技術於國內外產生、學研界所用(廖俊智,2016;陳煜,2016)。透過增加研究人才的就業機會,提升人們投入研究的意願,讓我國的科學得以永續發展,並透過人才的升級與交流,推動產業的升級與國家競爭力永續的成長(廖俊智,2016)。

圖1 學研機構、核心設施與研發輔助業生態系統
資料來源:廖俊智(2016)。

透過核心設施和研究計畫補助方式,協助科學研究成果的擴散,其它國家也有類似的專案。本文將介紹美國國家科學基金會(National Science Foundation, NSF)在1987年發起的科學與技術中心(Science and Technology Center, STC)的執行方法與成效,可以做為我國長期投資基礎研究或設立科學和技術中心的參考。

一、STC 計畫背景與現況

NSF 在啟動 STC 前,已經於1984年啟動工程研究中心(Engineering Research Centers, ERC)計畫,由政府支持建立 ERC 與產業的連結,利用跨領域研究、工程人才培育、包容性多元文化、創新生態系等四大基本元素,透過產學合作推動技術商業化,進而創造社會影響力(洪柏智、陳怡如、王宣智,2019)。因此,科學和技術中心(STC)概念最初提出時,學術界對此喜憂參半,擔憂者認為大型的研究投資,將會進一步競爭稀缺的研究資源。但是,當時的總統和國會認為,對於基礎研究的重視與強化投資,輔助教育的支援、知識的轉移等手段,能讓科學投資有助於提升美國的全球競爭力(Fitzsimmons, Grad, Lal, & Arlington, 1996)。當時日本製造正搶占美國汽車和電視機等耐用消費用市場,更促使群眾認為通過創造新的基本知識和培養應用這些知識和技術的人才,方能刺激美國經濟的成長,而業界代表也認為大學的基礎科學,有助於企業提升長期競爭力,並願意支援政府資助大學進行更多基礎研究。1986年的 Packard-Bromley report 提供了聯邦科學和技術中心的概念基礎,報中指出未來許多最令人興奮的研究將不屬於傳統的自然科學學科範圍,隨著與科學和技術有關的問題變得更加複雜,需要具有一系列專業知識的研究人員團隊,為國家提供多學科中心來解決問題,雖然新興技術是工業競爭力的基礎,但是新興技術的發展很大程度取決於基礎研究的發展(Fitzsimmons et al., 1996)。

STC 計畫是由 NSF 決策機構國家科學委員會(National Science Board, NSB)於1987 年8 月批准實施的。STC的目標是支援來自不同機構的研究人員在新興前沿學科領域長期從事跨學科的合作研究,主要包括3個方面的活動:(1)研究—從事以大學為基礎的跨學科研究,並促進所有前沿、基礎研究的表現;(2)教育—建立創新性的教育,著手努力改善科學和數學教育的品質;(3)知識轉移—透過STC結合大學、國家實驗室、私人企業的科學和工程資源以強化知識在這些不同群體間流動,並鼓勵知識向社會其他部門轉移。STC計畫最大的特點是把科學、教育和知識轉移有機地結合在一起,並專注於創立新的科學典範、建立全新的科學學科和具有廣泛科學或社會影響潛力的變革性技術,透過高等教育機構、國家實驗室、工業組織、其他公部或私營企業之間的夥伴關係,或適當的國際合作,創造出世界一流的研究。

STC計畫由 NSF的綜合活動辦公室(Office of Integrative Activities, OIA)主責執行,而NSF的7個學術司協助共同辦理。STC計畫自1987年推動以來已資助52個研究與技術中心,目前尚有12個中心執行中。新的中心計畫也於2019年開始進行徵集,預計於2020年開始執行。NSF 補助 STC計畫的時間與每次通過的件數如圖2所示。

圖2 美國NSF啟動STC計畫的時間與件數
資料來源:NSF;本研究整理繪製。

二、STC 的管理機制

在管理機制上,STC 計畫採用合作協定(Cooperative Agreement)的模式,而不是補助(Grant)或合約(Contract)的模式進行資助。除了STC本身需要與NSF簽訂合作協定之外,STC的主要負責機構也需要與各參與組織簽訂合作協定,其內容包括合作開展的具體計畫、年度協力廠商評估、如何撤銷不合格的參與機構等等。由於STC計畫的綜合性、跨領域性、複雜性,NSF透過更嚴謹的評審審查過程與計畫執行中的管理來確保STC計畫的執行成效(Chubin, Derrick, Feller, & Phartiyal, 2010)。

(一)計畫申請階段

STC專案評審流程分成5個階段:預申請評審、正式申請評審、現場考察評審、藍緞委員會(Blue Ribbon Panel)評審、內部評審(Internal Review),而每1個階段的評審時間約為4個月,從專案申請至專案獲准約需20個月左右。專案最後經主任評審團及NSB批准,才能正式獲得資助。

1.預申請評審

繳交項目為計畫建議書,審查委員由OIA與NSF學術辦公室的委員組成小組委員會,透過委員審議(Panel Review)決定是否通過。

2.正式申請評審

繳交的項目為完整的計畫申請書,計畫採用同儕審議(Ad hoc Review)和小組委員會評審(Panel Review)兩階段的模式。

3.現場考察評審

考察小組成員由外部專家組成,並通知通過初選的研究中心,安排現場考察。

4.藍緞委員會評審

由外部專家組成特別委員會進行評審,並提供參考意見。

5.內部評審

由相關的學術部門與OIA職員組成,進行最終審查,審查結果將提交主任評審團核定。

評審的標準主要有7項,包括(1)計畫申請中體現的學術價值為何;(2)申請計畫的研究中心能夠帶來何種更廣泛的影響;(3)從科學視角,這一個專案挑戰的目標是什麼;(4)建立研究中心的目的;(5)方案的可行性;(6)研究組建的團隊是否適宜、對於專案的執行的必要性;以及(7)是否具有重大影響和前景。

2003年後的計畫徵求,增加了提案的要求,OIA的計畫徵求書增加了 (1)要求申請者說明中心的潛在資產以及中心領導接班人的計畫;(2)道德培訓計畫規劃。申請需要在 STC的跨學科和多機構環境下,對所有中心的參與者進行道德培訓,培訓主題應包括研究的性質,使用的方法,研究和思想的所有權以及有關知識產權的作用和責任。

整個評審過程競爭十分激烈,2000年至2006年間僅有 3% 的計畫申請獲得補助,各階段通過情況詳見表1。STC 中心的補助期程為五年,至多獲得兩次資金。每一個中心每年補助的資金原則上為 500 萬美元,但是具體的金額仍需要視NSF的綜合活動辦公室的預算額度決定,若是獲選為NSF的STC中心至多可獲得2500萬美元的經費補助。獲得補助的中心需要組織一個外部諮詢委員會(External Advisory Committee),委員之組成要有弱勢(underrepresented)族群代表,且外部諮詢委員需求經由NSF核可(Chubin et al., 2010)。

表1 2000年~2006年STC通過每個階段的計畫數量

審查階段 件數
計畫建議書 585
完整計畫申請書 114
現場考察 39
獲得資助 17
資助率 3%
資料來源:Chubin et al.,(2010);本研究整理。

(二)計畫執行中的管理

在此階段 OIA 主要的工作為協調或指導 STC 計畫,透過第三方協助評估 STC 中心的成效。NSF透過外部諮詢委員會收集 STC 中心相關的數據,並從科學、教育、知識、合作以及多樣性方面進行評估STC的執行成效。外部諮詢委員會每年至少召開一次會議,為STC中心發展方向目標提供建議。

STC的主責負責機構OIA承擔中心管理與經費預決算責任,並定期向NSF彙報。NSF每年會召開STC計畫之中心主任研究會,各中心的主任會在研究會上分享彼此的經驗,共同探討問題的解決方案,並討論不同STC中心間之合作。NSF期望STC 展現出領導力,促進科學和工程各領域的人員參與,並能夠透過靈活的手段解決研究人員不足的問題,保持STC的活動。STC除了研究外,也需要規劃促進知識轉移的活動,如透過在多個部門廣泛傳播和知識運用的問題,促進在多個部門的科學和技術資訊交流。在STC計畫執行過程中,NSF每年會進行實地訪視評估,了解STC的運作情況,做為是否支持第二期計畫的參考。當STC第一期的計畫執行至第4年時,始提第二期的計畫,通過與否仍需要依據下列的原則,決定是否繼續支持(Fitzsimmons et al., 1996):

  • 1.STC是否能夠提供相關且即時的資料給NSF決策者;
  • 2.STC在研究、教育和知識轉移目標等是符合最初專案目標,相關的研究成果是否能夠以文件的方式保存或擴散;
  • 3.以及是否能夠支持或作為政府政策的試點機構,如政府績效與成果法案試點評估(Government Performance and Results Act, GPRA)

從 NSF 補助計畫的搜尋資料 可得知,多數 STC 中心執行期程都超過五年,僅只有 1989 試推行的專案時,有3件在第一期就結案。

(三)STC 專案的評估體系與成果

為了掌握近年來的 STC 的研究成果,NSF曾經針對STC專案進行二次評估,第一次於1996年委託麻塞諸塞州的Abt公司及其分包商CHI研究公司,主要評估1989年、1991年核定之 STC 中心的成效,透過評估每一個STC計畫的科學性、教育性、知識轉移情況、夥伴關係情況和成員組成的多樣性等面向,從個別計畫成效總結出STC專案總體成效,再決定是否繼續投資STC專案(Fitzsimmons et al., 1996)。

圖3 美國STC 專案評估模式
資料來源:Chubin et al.(2010);本研究重繪。

第二次則委託美國科學促進會(American Association for the Advancement of Science, AAAS)採用的評估準則與第一次類似,但是AAAS有設立特別委員會—藍緞委員(Blue Ribbon Panel)進行評估,除了考量第一次評估項目外,在評估指標上也有深化或改善。AAAS採用的主要評估指標包括(Chubin et al., 2010):

  • 1.各參與機構是否真正整合資源開展合作,而不是簡單組合;
  • 2.教育、培育人才是否為STC中心的主要任務或核心工作;
  • 3.能否展開了有效的知識轉移,為公眾、企業等提供支援服務;
  • 4.是否將多層面創新當成中心的目標;
  • 5.經費預算支出的合理性;以及
  • 6.是否將研究、教育、多樣化和知識轉移有機地結合。

AAAS透過次級資料收集、STC中心主任訪談、委託單位NSF的OIA辦公室成員與各學術部門交流的評估、現場考察結果、論文的成就、對參與的學生和研究人員的調查報告等,完成成效評估。並得到了 STC 計劃實施以來取得令人矚目的成果, STC在科學、教育、知識轉移等方面均取得很好的成績。

在科學研究上,STC的研究產出在同一年同一期的期刊上,其文章的被引用率為高於美國學術論文的平均值;在論文的發表期刊分佈上, STC的文章往往發佈在基礎研究為主題的期刊而非應用主題為主的期刊;文章的作者方面, STC 發表於數學或化學相關的期刊有高比例都有產業的研究人員為共同作者,換言之,STC的研究確實能夠促成產業投入基礎研究(Fitzsimmons et al., 1996)。若以2000~2009年資助的17個STC中心,共在9,172種不同的期刊上發表17,439篇論文,獲得1,557個獎項(Chubin et al., 2010)。STC 還在變革性研究(Transformative research)取得了一些成果,例如波士頓大學的整合空間氣候模型中心擴展了研究範圍,明尼蘇達大學的地區表面動力學國家中心衍生新的科技知識,康奈爾大學的奈米技術中心產生了新的科技平台等等。

在教育或人才培育上,每一個典型的研究中心成員包含三至四所大學、超過7家民營企業和2個國家實驗室,然而這些夥伴的參與情況在不同研究中心間具有一定的差異。在 1995 年時 25個 STC 中心有 762 個教職員工,雇用超過 500 位博士後研究員、接近 1,000 名研究生,平均每一個中心約有30位成員,每一個研究中心約有 21 位博士後研究和40位研究生,並吸引大量的外籍博士後研究員或外籍的研究生參與(Fitzsimmons et al., 1996)。到2010 年為止,STC培養的學生有一半在高級中學獲得了教職,三分之一繼續進行博士後研究。STC中有74% 的終生制職位或已經獲得任期制職位(Chubin et al., 2010)。

在知識轉移與技術轉化上,STC的知識轉移活動通常建立在與國家實驗室、工業、非政府組織、學術機構、博物館等的現有、新的或流動的夥伴關係之上。STC 充當協調中心、提供交流平台或成為知識的中介者,在STC所在地的研究社群內外進行有效的知識轉移,影響當地的社會,甚至影響區域與國家政策。多數 STC 的研究人員、會員都參與了 STC 知識的轉移過程,透過事後的調查,多數人都認為參與 STC 的知識轉移對於參與者而言是一項淨收益。STC還積極推動技術轉化,以2000年批准的5個STC為例,到2009 年為止共申請獲准專利241項,其中有87項為發明專利,並衍生了 10 個新創公司(Chubin et al., 2010)。

三、結論

從美國科學與技術中心(STC)專案可以看出,政府透過長時間的資助基礎研究、建構交流平台,透過嚴謹的計畫審查、適當的計畫執行管理作法,確實能夠促進新興前沿科學領域與新興技術的發展。STC中心為重要的核心設施,也提供做為研發輔助平台,除了訓練與培訓人才外,也提供了新的工具、知識、技術於產業,增強產業的科技競爭力。透過政府領頭的方法,長期穩定資金的支援與適當的計畫執行管理,STC中心投入的基礎研究、跨學科研究所產生的知識對企業確實產生助益。

然而,並非僅僅提供長期、穩定資金的援助即可得到好的成果,STC計畫從計畫的徵求到計畫的執行管理,均投入了所多的心力,除了舉辦定期的活動促進STC中心間交流外,也促使STC建立中心參與人間的知識交流機制,一方面促進知識交流,一方面也透過類似的平台,誘發新合作的可能性。

從美國資助STC的經驗可以得到下列的啟發:

  • (一)長時間的計畫資金支援,才能給基礎研究創造足夠發揮的空間,提升基礎研究的創新能力;
  • (二)長時間、大型計畫的投資在計畫的審查程序,需要有更充裕的時間與完整的審查程序,以確保最終核心的計畫為值得長期投資的項目;
  • (三)以及執行中的計畫管理與適時的專案評估,也是促使專案計畫成功與否的重點,為了確保計畫的執行成效,需要設計良善的輔導與評估機制,透過外部協助以利計畫實現規劃的目標。
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