長期支持基礎研究,累積國家永續進步能量

導讀
基礎科研能累積知識資本、發展新興科技、驅動產業創新,進而帶動國家社會進步。在全球化趨勢下,科學技術對於全球的影響力愈來愈大,影響的層面也愈來愈廣,從政治與國家安全,到經濟與產業發展,都是如此。我國面對的挑戰極為嚴峻廣泛,從產業轉型到高齡少子、能源及永續發展等等挑戰,需要結合不同領域的基礎科學能量,才能找到解決之道。然而,我國基礎研究投入仍落後於許多先進創新國,企業投入基礎研究的比例亦甚低,此趨勢對國家長期發展不利。因此,有必要以穩定的經費長期支持基礎研究,結合跨部會(政府)、跨領域(學界)、跨部門(產官學)力量,共同支持基礎研究,累積國家知識資本,為未來發展奠基。
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一、基礎研究是累積科學發展能量與驅動創新的關鍵

發現事物、現象背後基本原理的基礎科學研究,是發展知識資本的根基,是未來新興科學技術的種子,是國家科研能量的基磐,亦是促進產業創新發展的原動力,強化基礎研究有助於厚實國家未來競爭力。職是之故,2016年,美國39位企業領袖聯合呼籲美國政府應重視基礎研究,認為政府對基礎研究的資助,是對經濟繁榮、國家安全與人民福祉的重要投資(孫以瀚,2019)。2018年諾貝爾經濟學獎得主Paul Romer亦指出:「技術變革的發動,是植基於對知識資本(基礎研究)的投資,是由創意點子和創新所帶動的良性循環。」(科技部,2019a)針對科技研發與創新的研究文獻顯示,無論是傳統的線性創新模型(the linear model of innovation)(Gulbrandsen, 2009)、鏈鎖式創新模型(the chain-linked model of innovation)(Kline & Rosenberg, 1986)、國家創新系統(National Innovation Systems)(Godin, 2009)等理論,或是針對基礎科研成果與專利之間關係的實證研究(Fleming, Greene, Li, Marx & Yao, 2019; Li, Azoulay & Sampat, 2017),都顯示科學知識是技術創新得以出現的重要基礎。美國Microsoft創辦人Bill Gates亦曾強調,基礎研究是改善人民生活的創新活動的重要元素(Goldstein, 2017)。可見無論學術界、企業界都認同基礎研究的重要性,也因此,美國前總統Obama在任內亦多次在預算案中增加基礎研究經費(Basken, 2012; Ledford, Reardon, Monastersky, et al., 2016)。這些都突顯了一件事:基礎研究是創新的原動力及應用研究的基石,即使不易立即產生經濟效益與商業利潤或對社會課題提出具體解方,卻是累積國家科學發展根本能量、創造未來應用科技價值與驅動創新活動的關鍵。

二、過去,科學推動了人類文明的發展,未來,科學更是國際賽局中決勝的重要關鍵

在人類文明發展歷程中,科學與技術一直是推動人類社會進步的重要推手,舉凡產業發展、社會挑戰、環境保育、醫藥衛生等幾乎所有人類生活的各個面向,都與科技的發展息息相關。科學技術的演進,不斷改變人類的生活方式,為人類社會及人們價值觀帶來新的衝擊,也形塑了各階段人類文明的樣貌。時至今日,隨著社會不斷進步,所面臨的問題也日趨複雜多變,許多當前的議題和過往所面對的挑戰並不全然相同,難以依賴過去的經驗或知識即可有效解決,必須融合不同領域和利益關係人的思維、知識和技術,以及長期持續進行調查研究,強化對複雜問題的分析能力,培養跨領域研究人才,方能以新理論、新方法、新工具、新視角,針對社會各種挑戰,提出有效的創新解決方案。

同時,在全球化的趨勢下,科學技術對於國際環境的影響力愈來愈大,影響的層面也愈來愈廣。在政治與國家安全方面,應用場域從以往傳統殺傷力強大的軍事武器研發,延伸到資通安全,以及社群媒體。在經濟與產業發展方面,科技影響的範圍從單純的貿易商品市場競爭(貿易戰),延伸到(軍民兩用)關鍵科學技術的掌握(科技戰)。在國際趨勢方面,氣候變遷、高齡社會、跨國民間交流等潮流,和隨之而來的社會挑戰與需求,例如疾病防護與控制、災害防救、金融及商品交易等,也都與科技發展息息相關。

依照OECD對於研發活動的分類來看,科技研發活動涵蓋基礎研究、應用研究與技術發展等三類(OECD, 2015)。基礎研究是基於人類探索未知的好奇心,進行研究,累積具備普遍適用性質的知識。應用研究與技術發展,則往往是針對特定目的或需求,在既有的知識基礎上,開發解決方案。儘管基礎研究所累積的知識並非能立即回應需求,但卻是後續應用研究與技術發展的基礎,具備強大的外溢效應(Chorafakis, n.d.: 8-9)。學者Mansfield曾隨機選取76家美國製造業(涵蓋資訊處理、電機、化學、製藥、金屬、石油等類別),針對其於1975-1985及1986-1994年間的新產品或新製程中,學術研究所扮演的角色(包括科研成果是否為新產品或新製程的重要關鍵 1 ,或是提供了明顯的助益 2 ),進行問卷調查。結果顯示,科學研究成果確有助於新產品的開發,而且影響程度隨著時代演變而升高(Mansfield, 1991 & 1998)。

從前文來看,掌握關鍵技術,就掌握了經濟與產業的命脈,及政治上的影響力與話語權。而要掌握關鍵技術,則有賴於長期投入基礎科研所累積的知識能量。唯有穩固的基礎科研根基,才能帶動應用研究與關鍵技術發展,進而擁有技術自主的能力,在國際競爭賽局中勝出。為此,許多國家皆積極投入於基礎研究,企圖透過積極投入前端原創性研究,使後端產業能以技術進行加值,或甚至發展革命性創新技術,帶動產業創新與升級轉型。

三、政府應與企業分進合擊,健全科研發展生態

臺灣為一小國,所能運用天然資源與市場規模極為有限,過去我們靠著快速生產質高價廉的商品成為貿易大國,晚近發展資通訊科技產業,藉著全球資訊社會興起的潮流,而成為重點國家。現在我們面臨後進國家急起直追的壓力,需要厚植先進科學發展能量,研發高階科學技術,才能跳脫依賴外來技術快速複製並大量製造的模式,自主發展高端的技術與產品,在未來科技戰中贏得一席之地。同時,我們面對的社會挑戰(例如高齡少子、能源政策、永續發展等議題)也更為複雜,需要結合不同領域的基礎科學能量,才能找到解決方案。而知識的創造與累積,乃至於基礎科研人才的培育,皆需長期深耕才能看到成果,基礎研究的原創性和多元性即是孕育創新的搖籃,除能有效促進知識基底(knowledge base)的擴展,亦是創新生態系統能永續發展的源頭。

圖1 2017年各國基礎研究投入佔全國研發經費比例
資料來源:科技部(2019b)。科學技術統計要覽2019年版,頁74,本研究製圖。
註: 荷蘭係2016年數據。

然而,從OECD的統計資料可以發現,我國整體基礎研究投入占全國研發經費比例,不僅落後多數主要競爭國家,2018年更創下新低,僅有7.3%。相反地,瑞士、新加坡、荷蘭等國家,儘管幅員與資源都不如英、德、法、美、中等中大型國家,但均積極投入基礎研究。三國基礎研究投入佔全國研發經費比例,瑞士41.7%(2017)、荷蘭26.5%(2016)、新加坡23.8%(2017)等,比例皆甚高(參見圖1),使這三國近年WEF創新能力排名皆常居於世界前十名,瑞士更常居於前五名(Schwab, 2019)。UNESCO報告即曾指出,瑞士能長期居於創新領導國家,與其以穩定預算支持基礎研究有關(Natural Sciences Sector, 2017)。同時,荷蘭及瑞士皆將「發展世界級科研」作為該國科研政策的重要目標,可見對於基礎研究的重視與積極投入,造就了強大的創新能量(van Dalen, Mehmood, Verstraten & van der Weil, 2014: 16, Table 2.5)。

另從各國非政府部門(主要為企業)基礎研究投入占該部門研發投入比例來看,荷蘭、新加坡以及瑞士的非政府部門皆有相當程度比例投入基礎研究,瑞士非政府部門的研發經費中,投入在基礎研究的比例甚至超過3成,反觀我國甚至不到2%,比例相當的低(參見圖二)。是故,我國與其他相較起來,除了整體基礎研究投入明顯不足外,企業幾乎不進行基礎研究及前瞻關鍵技術的研發,而偏重在既有技術改良以提高生產效能,此種趨勢對我國基礎科研人才培育、關鍵技術掌握以及長期競爭力積累,極為不利。

圖2 2017年各國非政府部門基礎研究投入占該部門研發投入比例
資料來源: OECD.Stat。本研究製圖。
註:由於OECD.Sta 資料庫僅統計各研發部門於不同研發類型的執行經費,缺乏其研發經費投入於特定研發類型的數值,故本研究之非政府部門(含企業、高等教育及私人非營利部門)基礎研究投入占該部門研發投入比例之數值,為本研究依該部門執行基礎研究的比例搭配經費來源面資料自行推估而得。
圖3 我國歷年研發經費中,經費來源佔比
資料來源: 科技部(2019b)。科學技術統計要覽2019年版,頁89,本研究製圖。
註:高教部門與私人非營利部門所佔比例較低。

進一步來看,我國研發經費來自企業比例高達8成,其餘來自政府部門的則佔2成,我國企業總研發經費每年以6%~7%的速度成長(科技部, 2019b: 87),企業研發投入佔我國總研發經費的比例,亦從2009年的69.9%逐漸升高到2018年的80.3%(參見圖3),10年間提高了近10個百分點,可見企業愈來愈重視研發投資。但由於基礎科研係以探索未知、累積知識資本為出發點,短期內能產生的商業效益並不確定,因此企業投入基礎研究的比例相當低,政府在基礎研究上即扮演相當重要的角色,若政府無法以長期穩定甚至逐步提高的經費,來支持前沿科技研究和基礎科人才培育,或是透過政策鼓勵企業共同投入具產業應用潛力的基礎研發,長期以降不僅不利於基礎科學能量建構,依靠基礎科研為基礎的應用研究與技術開發能力亦將連帶受到嚴重影響。

另外,若從產業發展的角度來看,台灣位居全球高階IT與IC製造與服務業之中心位置,擁有完整的ICT產業價值鏈及產業聚落,具備完整服務體系之IC產業生態系。儘管如此,我國技術貿易額收支比長期約在0.2,雖然2017年提升至0.53(科技部, 2019b: 183),顯示我國長期處於「技術入超」狀態,亦即產業需要依賴他國的技術來生存發展。在科技戰的國際格局下,為使既有優勢產業能在未來人工智慧發展趨勢下,持續在全球領先,並在國際供應鏈中扮演不可或缺的角色,有必要積極掌握關鍵核心技術、自行發展先進高端技術,而基礎研究就是掌握核心技術的根基與重要途徑。

因此,政府長期且策略性的支持基礎研究,將科研經費投入於關鍵技術與前沿技術的發展,擴大自身的知識基底,可讓我國既有優勢產業持續在全球獨占鰲頭,在國際供應鏈中扮演不可或缺的角色。另外,產業亦須積極投入基礎研究,強化我國知識與技術能量,使我國長期存在高技術貿易逆差的現象能有效改善,具備自行研發重要核心技術的能力,以超越現有的代工生產模式,讓經濟與產業發展能隨需求變化進行轉型調整,進一步提升我國優質人才的知識創造價值。

四、結合跨部門、跨部會資源,永續發展基礎科研

複雜的社會議題,除需強化各領域自身知識能量外,也需要結合跨領域知識才能找出解方。長期支持與保障基礎研究,並兼顧各學門領域發展平衡,加上多元彈性的指標機制,可激勵及培養跨領域研究團隊和研究人員,刺激新理論、新研究方法與新工具的發展、強化對複雜問題分析的能力與新政策與法案的研擬,提升對國內特殊性議題的解決能力。與此同時,亦可讓我國科研競爭力與論文影響力得以提升,提高國家科研競爭力,以及成為區域合作夥伴,共同解決區域的問題。

培植基礎科學研究能量,不僅是科技部的責任,也是各部會累積因應己身職掌範圍內各種挑戰能力的重要途徑,更是產業發展技術應用與創新的源頭。我們認為,一方面國家應維持穩定的基礎科研經費,另一方面亦應引入私部門資源,共同支持基礎研究,以累積產業長期競爭的能力。就前者來說,我們建議由學界參考如OECD所定義的基礎原理/定律發現、理論形塑與建構及假設驗證等,形成基礎研究範疇之共識 3 ,由學界與政府部會討論後,獨立框列穩定的預算比例或金額,國會亦應全力支持,使基礎科研不易受特定政策方案變化或經費統刪等外在因素影響。各部會可依職掌需求進行跨部會合作 4 ,結合彼此的經費與資源共同支持相關的基礎研究計畫,一者可以提高資源運用效率,再者亦可讓所累積的知識能量與需求更緊密結合。就後者而言,政府亦應鼓勵產業投入基礎研究,由政府與產業團體(公協會)或代表性業者,針對產業面臨的共同挑戰或共通性關鍵技術研發所需,籌組研發聯盟,共同投入經費進行相關的基礎研究。如此一來,才可累積核心知識與關鍵技術能量,跳脫代工模式,真正讓產業升級,朝向創新高值化發展。透過跨部會與跨部門合作,以共同資源支持科技研發,協助孕育未來我國各領域所需的高質量高階人才,完善創新生態體系,活絡創新活動和創新商業模式的發展,可望有效吸引國外資金和人才的投入,讓我國成為國際和區域間重要的產業與人才聚落,同時成為區域合作夥伴,共同解決區域的問題,並帶動下一波經濟轉型動能。

基礎研究是累積國家科學發展根本能量、創造未來應用科技價值與驅動創新活動的關鍵基磐,當前科技發展已經成為各國競爭的核心,我們更應以具體的行動,以跨部會及跨部門資源積極投入,讓台灣成為世界科學發展中不可忽視的關鍵角色。

註解

註1:亦即無相關科學理論與實證研究,即無法產生新產品或新製程。

註2:亦即科學研究成果縮短/降低了研發所需要的時間與預算。

註3:此範疇共識並應隨科技發展及社會需求變化而調整。

註4:例如經濟部與科技部合作進行水資源相關研究。

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