科研经费15%投向基础研究 国家科技创新基地占全国1/3左右

原始创新打地基 核心技术北京造

2019年05月25日09:29  来源:北京青年报
 
原标题:原始创新打地基 核心技术北京造

  ▲工作人员正在讲解“神经形态类脑芯片”的工作原理

  ▲参展观众正在观看展出中的石墨烯单晶制备

  关注

  北京科技周之布局

  北京青年报记者从北京科技周了解到,北京持续强化原始创新战略布局,充分发挥在网络空间安全、医药健康、量子信息等领域的优势,主动做好配套服务,加快培育国家战略科技力量。目前北京地区的国家重点实验室等国家科技创新基地占全国1/3左右,已经运行、在建、拟建的国家重大科技基础设施有19个。

  热点

  北京不仅全社会研究与试验发展(R&D)经费占地区生产总值居全国之首,而且基础研究经费占R&D经费的比重高达15%左右。北京青年报记者从北京市政府新闻办与市科委昨天联合召开的“基础研究、应用基础研究重大创新成果”发布会上了解到,近年北京市坚持面向世界科技前沿、经济主战场和国家重大需求,紧紧围绕基础科学研究和关键核心技术全面发力,不断增强源头创新能力和技术引领能力,取得了一批重大原创性科学成果。

  启动建设

  新型研究机构

  要想发展世界领先的源头创新能力,先要打造世界领先的科研机构。去年北京市出台支持建设世界一流新型研发机构实施办法,制订配套文件,在运行机制、财政支持政策、评价机制、知识产权激励和资产管理方式等五个方面取得突破。其中,北京量子信息科学研究院组建了由诺贝尔奖获得者等专家组成的学术顾问委员会,推进共建单位科研人员“双聘”、科研设备“共享”,已兼聘科研人员94名;北京脑科学与类脑研究中心积极探索共建共享机制,已正式引进10位首席研究员和6位技术中心主任,公开遴选了首批56名脑科学中心“合作研究员”;北京智源人工智能研究院探索推行经费管理“负面清单”制度,不设科目限制,推动人工智能理论、方法、工具、系统等方面取得变革性、颠覆性突破。

  打造三大科学城

  创新高地

  北京长期以来重点发展的三大科学城,无疑是发展基础研究、强化原始创新的基地。近年来,北京聚焦中关村科学城,建设科技创新出发地、原始创新策源地、自主创新主阵地。支持北京生命科学研究所、全球健康药物研发中心、北京石墨烯研究院等新型研发机构和平台建设。

  突破怀柔科学城,建设世界级原始创新承载区。集中建设了一批大科学装置,综合性国家科学中心建设全面展开,综合极端条件实验装置、地球系统数值模拟装置建设顺利推进,高能同步辐射光源可研报告已获批复,多模态跨尺度生物医学成像设施和子午工程二期正在加快推进可研审批。搞活未来科学城,打造全球领先的技术创新高地。布局建设氢能技术协同创新平台,吸引中俄知识产权交易中心、小米智慧产业基地等入驻,形成多元主体创新格局。加速东、西区联动,完善综合服务配套,推动沙河大学城科教融合;提升中关村生命科学园,二、三期将加快建设。

  创新自然基金

  支持方式

  基础研究是一个需要厚基础、长期投资,才能开花结果的领域。而市自然科学基金(以下简称“北京市基金”)是北京支持基础研究和原始创新的重要途径。近年来北京市基金积极探索支持基础研究的特色机制,开展了一系列创新发展的实践。

  首先是在全国率先设立专项,聚焦突破关键技术问题,高强度支持顶尖研究团队潜心开展基础研究,形成原创性成果。其次是着力培养具有国际影响力的青年学术带头人,北京市杰出青年科学基金项目去年资助市杰青项目30项,成员平均年龄只有37.7岁。再次是打造联合基金“北京模式”。最后是深化京津冀协同创新合作,去年京津冀三地科技厅(委)共同签署《京津冀基础研究合作协议(2018-2020年)》,深入推进京津冀基础研究合作专项,实现统一组织、统一申请、统一评审、统一立项、统一管理,搭建三地科研团队基础研究的互联互通平台。 文/本报记者 雷嘉

  看点

  “天机芯”筑起人工智能核心基石

  北京科技周主场的现场,很多观众对清华大学的“类脑计算芯片”产生了强烈的好奇。类脑计算芯片相关技术是人工智能领域中的核心基石,对人工智能行业的健康发展至关重要,对工业、农业、医疗、金融以及国防等下游产业有深刻影响,是我国亟需发展的关键技术。目前人工智能芯片代表性工作主要有两个主流方向:深度学习加速器(支持人工神经网络)和类脑芯片(支持脉冲神经网络)。由于算法和模型的巨大差别,当前人工智能芯片均只支持人工神经网络或者脉冲神经网络,难以发挥计算机和神经科学两个领域的交叉优势。

  清华大学自主研发的“天机”芯片既可以支持脉冲神经网络,又支持人工神经网络的人工智能芯片,打破了当前人工智能芯片仅支持人工神经网络或者脉冲神经网络的限制,开辟了融合类脑计算芯片新方案。在此基础之上,清华大学还研制出第一代类脑计算软件工具链,可以支持从机器学习编程平台到“天机芯”的自动映射和编译,开发出第一代类脑计算机,并建立了首个类脑计算演示平台,利用单个芯片在无人智能自行车上实现了自平衡、动态感知、目标探测、跟踪、自动避障、语音交互、自主决策等功能。

  石墨烯单晶晶圆强化该领域话语权

  清华“天机芯”的对面,就是北大和北京石墨烯研究院的合作成果——已经能批量制备的石墨烯单晶晶圆。

  北京大学、北京石墨烯研究院刘忠范院士-彭海琳教授联合研究团队,在国际上率先实现了4英寸无褶皱石墨烯单晶晶圆的化学气相沉积制备,并研制了专用的石墨烯单晶晶圆批量制备装备,年产能可达1万片。最近团队还全球率先实现了6英寸石墨烯单晶晶圆的可批量制备。

  该石墨烯单晶晶圆规避了传统制备方法存在的晶界、褶皱等缺陷,具有极高的载流子迁移率,为石墨烯在高性能电子器件和光电子器件等高端领域的应用奠定了良好的材料基础。这项成果进一步提升了我国在高品质石墨烯材料制备技术的国际影响力,强化了我国在石墨烯研究领域的话语权。同时该成果还为我国高端石墨烯材料产业化制备奠定了技术基础和装备基础,为打开石墨烯下游市场、应用于高端电子和光电子器件领域奠定了材料基础。

  马约拉纳任意子助量子计算机发展

  在中科院“马约拉纳任意子”的展台前,大小观众几乎都是第一次听说这种神秘的“现象”。中国科学院物理研究所、中国科学院大学高鸿钧和丁洪带领的联合研究团队利用自主设计、研发的科学装置,在铁基超导体中观察到了马约拉纳束缚态,即马约拉纳任意子,该研究成果去年8月16日在世界权威学术期刊《科学》发表,今年1月入选2018年度中国十大科技进展新闻。

  这是我国科学家国际上首次在单一块体超导材料中发现高纯度的马约拉纳任意子,而且该马约拉纳任意子能在相对高的温度下实现,不容易受到其他准粒子的干扰,这也预示着在其他的多能带高温超导体里也可能存在马约拉纳任意子,为在相对高的温度实现和操控马约拉纳束缚态提供了一个新的平台,对构建稳定的、高容错、可拓展的未来量子计算机的应用具有极其重要意义。文/本报记者 雷嘉

  趣点

  中学生与类脑计算专家PK专业

  “这种芯片是清华大学类脑计算中心施路平团队研制的吧?”昨天下午,在北京科技周主场的“天机”II代神经形态芯片展位前,刚上初中二年级的陈明宇与来自清华的类脑计算专家聊起了专业问题。

  据这位专家介绍,这台机器人中加入了天机II代神经形态芯片。这种芯片是借鉴了人脑的运行机制,结合了人工智能的计算需求;采用全新的存储运算一体化众核架构;是世界第一款既可支持脉冲神经网络又可支持人工神经网络的人工智能芯片。

  陈明宇好奇地盯着屏幕中的智能机器人,说自己之前在资料上看到过天机II代的介绍,但还没这么直观地看到过它的操作。这次终于现场目击,真是感慨“云计算”和智能技术的强大。“我听说第三代天机芯片也快要投产了?将会用在哪些方面呢?”他转头又问专家。“没错,第三代天机芯片也即将投产,将具有更强大的计算能力,技术处于国际国内领先地位。”专家进一步解释说,目前芯片产业化已经由清华类脑计算中心孵化出的高科技企业北京灵汐科技负责,包括天机下一代芯片研制生产,基于天机芯片的计算板卡,软件工具链等。未来产品将广泛应用于云计算、边缘计算以及安防等各种AI行业。

  陈明宇告诉北京青年报记者,他从小就对新技术和新材料非常感兴趣,经常会看一些这方面的书籍。以前没有参观过科技周,这次跟同学一起来真的可以说收获颇丰,不仅亲眼看到了自己一直关注的天机II代神经形态芯片,还对这次展出的高能同步光源、地球系统模拟装置等国家级的大科学装置,以及石墨烯、超导材料等新材料印象深刻。“我学编程几年了,自己也希望以后能够在这方面进行更深入的研究。我的愿望就能够让人们的生活更智能,更多的新材料运用到生活的各个领域。”他说。 文/本报记者 武文娟

  评点

  布局基础研究 就是布局未来

  去年初,国务院发布《关于全面加强基础科学研究的若干意见》,提出到本世纪中叶,把我国建设成为世界主要科学中心和创新高地。其中明确,支持北京、上海建设具有全球影响力的科技创新中心。

  《意见》如此解释加强基础科学研究的原因:“世界主要发达国家普遍强化基础研究战略部署,全球科技竞争不断向基础研究前移。经过多年发展,我国基础科学研究取得长足进步,但与建设世界科技强国的要求相比,我国基础科学研究短板依然突出,数学等基础学科仍是最薄弱的环节,重大原创性成果缺乏,基础研究投入不足、结构不合理,顶尖人才和团队匮乏,评价激励制度亟待完善,企业重视不够,全社会支持基础研究的环境需要进一步优化。”

  其实,在布局基础研究的道路上,北京一直走在全国前列。长期以来,北京坚持在战略领域加强基础研究和关键技术攻关。目前,北京已经设立母基金规模达300亿元的科创基金,其中一半都将投向原始创新;2017年,全市研究与试验发现经费支出1580亿元,研发投入强度达5.64%,基础研究经费占全国比重超过四分之一,成为国家原始创新的核心力量。

  如此布局的初步结果是,北京连续三年在国家科学技术奖励大会上摘得分量最重的自然科学奖一等奖:清华大学薛其坤院士主持发现的“量子反常霍尔效应”,中科院多院所合作的“水稻高产优质性状形成的分子机理及品质设计”,中科院高能物理所在“大亚湾反应堆中微子实验发现的中微子振荡新模式”,都彰显了北京的基础学科科研实力,为未来国家的战略性领域发展打下了坚实基础。

  文/本报记者 雷嘉

  本版摄影/本报记者 郭谦

(责编:鲍聪颖、高星)

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