近年来中国的大规模硬件项目进展迅速，比如射电望远镜、量子卫星、粒子对撞机以及载人火星探测工程。中国研发投入总量相当于GDP的2%以上，仅次于美国。全球研发投资的增长在很大程度上要归功于私营部门。遗传学和生物技术的研究进展主要来自私营企业

《自然》每四年评选一次全球科研“新星”，列出那些在科研领域迅速崛起的国家。最新榜单上有印度、波兰和沙特阿拉伯，但中国首次“落选”了。《自然》杂志表示，“中国在高质量研究产出方面的突出增长已经成为常态，所以我们不再将中国视为新星”。

1、案例——

建中国拉锁（LHAASO），比如去证明爱因斯坦理论有错误

据新华社报道，2016年7月，我国最新天文大科学装置——“高海拔宇宙线观测站”（LHAASO）项目在四川省稻城县海子山开始基础设施建设，预计5年内建成。

香港《南华早报》网站8月1日关注了这个世界上海拔最高、规模最大、灵敏度最强的宇宙射线探测装置。报道称，科学家打算修建一个容积超过北京“水立方”两倍的水池，希望捕获来自遥远深空的神秘粒子，借此取得一系列研究成果，比如证明爱因斯坦的宇宙理论有错误。

“高海拔宇宙线观测站”设计图

挑战宇宙前沿理论

携带着宇宙起源、天体演化、地球空间环境等科学信息的宇宙线，是来自宇宙空间的高能粒子流。但宇宙线发现100多年来，源头从未被找到。高海拔宇宙线观测站项目的核心目标，就是找到宇宙线起源，向这一“世纪之谜”发起冲击。

LHAASO项目首席科学家曹臻说，“理论上讲，我们的装置应该能找到宇宙线的起源。另外，如此大型的探测装置，还可能有很多意想不到的发现，比如发现高能量的伽玛暴，挑战爱因斯坦的相对论、经典引力理论等基本物理问题。”

预算高达12亿元人民币的“高海拔宇宙线观测站”，只是中国2012-2030年优先规划的16项重大科技基础设施之一。

《南华早报》也注意到，近年来中国的大规模硬件项目进展迅速，世界最大的射电望远镜已在贵州完工，世界首颗量子卫星即将升空，而政府还在考虑更加宏伟的项目，比如世界最大的粒子对撞机以及载人火星探测工程。

中国去年的研发经费投入总量相当于国内生产总值的2%以上，研发投入规模在全球仅次于美国。

英国著名科学刊物《自然》每四年评选一次全球科研“新星”，列出那些在科研领域迅速崛起的国家。最新榜单上有印度、波兰和沙特阿拉伯，但中国首次“落选”了。

《自然》杂志表示，“中国在高质量研究产出方面的突出增长已经成为常态，所以我们不再将中国视为新星”。

宇宙线:记录宇宙大事件的“陨石”

据新华每日电讯报道，宇宙线又称宇宙射线，是来自宇宙空间的高能粒子流。从成分看，宇宙线粒子的组成中质子约占90%，氦原子核(阿尔法粒子)占9%，其余是重原子核、电子以及少量反物质粒子。这些粒子，基本上以接近光速运动传播。

“天文学的传统研究对象大多是电磁波，但是宇宙线，却是人类目前能够从宇宙深处获得的唯一物质样本。”高海拔宇宙线观测站项目首席科学家、中科院高能物理研究所研究员曹臻说。他解释说，光以及其他电磁波，是一系列天体事件发生时相伴而生的“信号”，人类研究这些“信号”，进而对物质的性质展开推断。而宇宙线，是组成物质本身的粒子直接传播到地球。这就好比用望远镜观测月球、和去到月球表面取回样品来研究的区别，宇宙线中包含着许多电磁波无法传递的信息，也正因此，科学家将其形象地称为“宇宙陨石”，视之为传递“宇宙大事件”的“信使”。

自20世纪初以来，人类对宇宙线的探索从未中断。1912年，奥地利物理学家赫斯(Hess)乘坐热气球在空气电离实验中首次发现了宇宙线。此后100多年间，各国科学家又多次在热气球、地表、甚至卫星上安装探测器，试图进一步揭示宇宙线的奥秘。

“但是相对电磁波来说，宇宙线的研究更加困难。宇宙线是带电粒子，碰到宇宙中无处不在的磁场就会发生偏转，这给寻找其起源的科研工作带来很大难度。”高海拔宇宙线观测站项目科学组成员、南京大学天文与空间科学学院教授王祥玉举例说，比如光是直线传播的，所以我们观测到太阳光就能知道太阳所在的方向。但是宇宙线可能在电场、磁场中发生了很多次方向偏转，无法推测来源方位。此外，宇宙线进入大气层以后还会与其中原子核碰撞、被大量吸收，因此大部分原初宇宙线在地球表面已经无法观察了。

为了克服这些困难，科学家不断进行尝试。50年代以前，科学家多利用“云雾室”——一种充满饱和蒸汽的设备——结合照相机来成像宇宙线粒子经过形成的径迹。这种方法只能研究宇宙线粒子在空气中相互作用后产生的次级粒子。为了能够研究原初宇宙线自身以及相关的天文学问题，人们又发明了间接探测方法，通过在地表布设探测器阵列，全面捕捉宇宙线与大气作用后到达地面的次级粒子，以此反推宇宙线本身的性质。

“从1956年建立云南落雪山宇宙线站起，我国也一直积极推进宇宙线研究。现在，位于我国西藏羊八井的国际宇宙线观测站已成为重要的宇宙线观测窗口，去年发射升空的暗物质卫星‘悟空’，也载有极高能量分辨率的高能宇宙线粒子的探测装置，随着科技发展，人类对宇宙线的探索也会不断前进。”王祥玉说。

拓展人类对物理规律的认识

携带着宇宙起源、天体演化、地球空间环境等科学信息的宇宙线，是一种“不请自来”的宝贵科学资源。对茫茫宇宙中这些接近光速运动的高能粒子，人类迄今取得了哪些研究进展?又还有哪些未解之谜?

高海拔宇宙线观测站项目科学组成员、中科院紫金山天文台研究员袁强说，进入20世纪以来，现代物理学研究最重要的方向之一，就是对微观粒子的认识。科学家们意识到，宏观物体在低速运动时会受到外界各种干扰，要掌握更为基本的物理规律，只有转入微观世界，在高能基本粒子间展开探究。而在50年代大型人造粒子加速器制造出来以前，宇宙线粒子是人类仅有的几个高能粒子来源之一，粒子物理的研究也主要由宇宙线驱动。

产生于宇宙深处的高能粒子，经过宇宙尺度的“巨型天然加速器”，给人类送来打开微观世界的钥匙。一批基本粒子也正是在宇宙线研究中发现。1932年，美国物理学家安德森在云雾室记录的宇宙线径迹中首次发现带正电荷的电子，这是人类发现的第一个反粒子，由此揭开了一个全新的镜像世界。此后，缪子、K介子、π介子等，也相继在宇宙线研究中被人类探知。

“现在世界上最大、能量最高的粒子加速器——欧洲大型强子对撞机，可将粒子加速到的最高能量大约是14万亿电子伏特，而人类已经发现的宇宙线粒子所能达到的最高能量，是这一能量的1000万倍以上。人类研制加速器，每突破一个能量级别，技术难度和成本会指数级增加，从这个角度说，加速器推动的高能物理研究很可能进入瓶颈期，回过头来借助宇宙线研究极高能粒子，可能会再次大幅拓展人类对物理规律的认识，获得超越加速器的突破性成就。”袁强说。

随着观测技术的发展，仅借助宇宙线来研究高能粒子，已经远不能满足人类的求知欲。这些宇宙深处的物质样本究竟来自何处、其中蕴含怎样的天体信息，越来越成为科学家研究的热点。

“很遗憾，迄今为止人类对宇宙线的来源还知之甚少。”王祥玉说，科学家已经发现，超新星遗迹、脉冲星风星云、银河系中心的超大质量黑洞等等，都具有产生宇宙线的条件。但这些候选天体中究竟哪一个，亦或是其他人类还未发现的天体，是这些大量弥漫、无处不在的宇宙线主要来源，现在还不得而知。

2002年，美国国家研究理事会将宇宙线起源列入新世纪宇宙物理领域的11个“世纪之谜”。围绕宇宙线在哪里产生、如何产生、怎样传播这三个核心难点，物理学家至今还在不断探寻。

中国“拉锁”创三大世界之最

高海拔宇宙线观测站项目，英文缩写名LHAASO(音译“拉锁”)，这道在海拔4400米以上拉起的恢恢天网，将成为全球覆盖能量范围最大的宇宙线探测设备，随时等待捕捉掉落地球的新秘密。

曹臻向记者介绍，LHAASO观测站总占地面积约2000亩，站区包括探测器阵列及综合科技中心等附属建筑。LHAASO探测阵列由3个部分组成。首先是一个深5米、占地8万平方米的水池，这个完全密封、一片漆黑、面积有两个半北京水立方大小的水池，布满3000个左右的测量单元，能够收集到非常遥远的星体，比如3亿光年外黑洞爆发时产生的伽马光子，它专门用来探测能量较低的宇宙线；第二部分是一个约一平方公里的复合地面阵列，约5200个闪烁体探测器按边长15米的正三角形点阵来排布，同时在2.5米的地下每隔30米布设约1200个缪子探测器，用于探测能量稍高的宇宙线；第三类装置由12个望远镜系统组成，用于宇宙线能谱高精度测量。这三类探测器彼此联动，组成巨大的复合探测装置。

“LHAASO项目集合了三个世界之最。”曹臻说，

一是在1万亿电子伏特附近的甚高能伽马射线巡天探测方面，灵敏度世界第一；

二是100万亿电子伏特附近的高能段伽马射线探测方面，灵敏度世界第一；

三是三类探测器复合，覆盖的宇宙线能量测量范围世界最广。

宇宙线发现100多年来，源头从未被找到。高海拔宇宙线观测站项目的核心目标，就是找到宇宙线起源，向这一“世纪之谜”发起冲击。“理论上讲，我们的装置应该能找到宇宙线的起源。另外，如此大型的探测装置，还可能有很多意想不到的发现，比如发现高能量的伽玛暴，挑战爱因斯坦的相对论、经典引力理论等基本物理问题。”曹臻说。

“高海拔宇宙线观测站项目有助于科学家分层次、分类别地精确测定宇宙线能谱。基于整个装置在伽马射线探测方面的卓越性能，我们期待将发现1000个以上高能伽马射线源，而目前这一数字是100个。”袁强说。

“LHAASO项目将与世界其他3个同水平宇宙线观测站(位于阿根廷的极高能宇宙线观测站、位于南极的中微子天文观测站、待建的切伦科夫望远镜阵列)形成优势互补，向宇宙线起源这一世纪之谜发起冲击，推动粒子物理学、天文学、宇宙学领域的相关科学研究取得突破性发展。”曹臻说。

观察者网综合参考消息、新华每日电讯、中科院高能物理所。原题目：《又一大科学装置开工中国挑战宇宙线起源世纪之谜》

重要相关：2015-11——

2015中国科研支出占全球20%，仅次于美国

作者：李宏策；来源：科技日报

教科文组织于日前在巴黎总部发布《2015年科学报告：面向2030》。该报告每五年发布一次，由教科文的国际专家小组编写，报告在大量数据基础上对全球科研与发展趋势进行总结，并提出针对性建议。

科研投资增速高于经济增速

此次报告的首要结论是，尽管全球经济受到2008年经济危机的冲击，但全球范围内用于研究与发展的国内总支出仍取得大幅增长。2007年至2013年间，这项支出从11320亿美元上涨至14780亿美元，增幅达31%，高于同期全球国内生产总值20%的增幅。

目前，美国用于研发的投资占全球28%，依旧处于领先位置，中国紧随其后（20%），超越欧盟（19%）和日本（10%）。占世界人口67%的其他地区仅占全球研发投资的23%，但巴西、印度和土耳其等新兴国家用于研发的投资正在迅速增加。

私营部门科研投资占比上升

报告指出，当前全球研发投资的增长在很大程度上要归功于私营部门。受经济危机影响，加拿大、澳大利亚等发达国家对研究经费进行了大幅削减，而私营部门科研投资对政府削减公共支出形成有效补充。

由于公共支出下降，对基础研究的投入有所下滑。报告认为，基础研究不仅会产生新的知识，也有助于提高高等教育质量。从长远来看，应用研究和基础研究之间的资金平衡会影响知识传播的速度。促使20世纪50年代全球农业产量显著增加的绿色革命主要是借助公立实验室和大学的研究成果。但今天的情形已完全不同，遗传学和生物技术的研究进展主要来自私营企业。

科研是可持续发展的奠基石

教科文组织总干事伊琳娜•博科娃表示，“在联合国大会采纳2030可持续发展目标后，《联合国教科文组织科学报告》清晰地表明，科学研究既是经济发展的发动机，也是建设更加持续、更加文明社会的奠基石。”

当前，科研已被认为是促进经济增长和发展的关键因素，并得到了所有国家的重视。肯尼亚、埃塞俄比亚等非洲发展中国家用于研发的支出都在不断增加。与此同时，各国更是把通过科研促进可持续发展作为新的优先事项，这与2015年9月联合国采纳的可持续发展目标相一致。

在拉丁美洲，有19个国家采取支持可再生能源的政策。乌拉圭计划到2015年底前利用可再生能源生产90%的电力，智利和墨西哥也不断提高风能和太阳能的生产能力。阿拉伯国家也在开展类似的项目。以摩洛哥为例，该国于2014年启用非洲最大的风力发电场，并正在开发非洲最大的太阳能发电场。沙特阿拉伯也宣布了发展太阳能的计划。

更多科学家带来更强流动性

随着研究经费的增加，全球科研人员的数量也在增多。目前全球约有780万科研人员，与2007年相比增长超过20%，其中欧盟占比最多，达22%，其次是中国（19%）和美国（16.7%）。

此外，科学出版物的数量也出现了快速增长，自2008年来增加了23%。2014年，每个月大约有127万份科学出版物面世。其中，欧洲占据领先地位（占世界份额的34%），其次是美国（25%）。但欧美各自的份额都出现了下降。来自中国的出版物数量在5年内增加了近一倍，占世界总量的近20%，而10年前仅占5%。从投资、研究者和出版物的数量来看，中国的研究体系已走向成熟。

在数量不断增加的同时，科研人员的流动性也在提升。在博士生研究人员的带动下，各层级科研人员的流动性大幅提高，这也许是近年来最重要的趋势之一。阿拉伯国家、中亚、撒哈拉以南非洲和西欧国家学生到国外学习的比例最高。欧洲和北美仍是国际学生的首选目的地。

就读理工科博士课程的国际学生中，49%到了美国，英国排名第二（9%），随后是法国（7%）和澳大利亚（4.6%）。另外，自2008年经济危机以来，欧洲和北美吸引力有所下降，前往发展中国家就读的国际学生数量正在快速上升。

重要相关：2014-10——

我国全社会科研经费占GDP比重首超2% ，2022年或超美国

观察者网综合经济参考报、新华社、360科技消息

据国家统计局、科学技术部、财政部23日联合发布的《2013年全国科技经费投入公报》，去年我国全社会研究与试验发展(以下简称R&D)经费继续保持增长，投入强度(R&D经费投入与国内生产总值之比)首次突破2%。

据观察者网查询，去年美国巴特尔纪念研究所和《研发杂志》预测2014年全球研发投入将呈增长态势，全球研发方面的投入将增长3.8%，美国仍然占据主导地位，但是亚洲地区的研发投入占比逐渐增加，根据这一增长趋势，中国的研发总投入将于2022年超越美国。

我国全社会研究与试验发展经费投入强度首次突破2%

国家统计局社科文司高级统计师邓永旭说，《公报》数据显示，2013年全国共投入R&D经费11846 .6亿元，比上年增加1548 .2亿元，增长15%;继2012年我国R&D经费总量突破万亿大关后，衡量大国科技投入水平的最为重要指标——R&D投入强度首次突破2%，表明我国科技实力不断增强，与美日等发达国家的差距进一步缩小。

《公报》及相关数据显示，2013年国家财政科学技术支出6184.9亿元，比上年增加584.8亿元，增长10.4%;财政科学技术支出占国家财政支出的比重为4.41%，虽略低于上年4.45%的水平，但是比“十五”期间3.81%的平均水平高出0.6个百分点，比“十一五”期间4.32%的平均水平高出0.1个百分点。国家用于科技领域的财政支出较好发挥了国家对自主创新的规划和引导作用。2013年全国R&D经费投入中政府资金规模有所扩大，为2500.6亿元，比上年增长12.6%，占全国R&D经费的比重为21.1%。

此外，企业办科技机构建设得到加强。2013年我国规模以上工业企业共拥有科技机构5.2万个，比上年增加0.6万个；机构人员238.8万人，比上年增加12万人；机构经费支出5941.5亿元，比上年增加708.2亿元。

企业R&D投入力度不断加大。《公报》及相关数据显示，2013年我国各类企业投入R&D经费9075.8亿元，比上年增长15.7%，占全国R&D经费总量的比重达76.6%，比上年提高0.4个百分点；各类企业R&D经费投入对全国R&D经费增长的贡献率达79.7%。

根据<公报，2013年全国用于基础研究的经费为555亿元，比上年增长11.3%；应用研究经费1269.1亿元，增长9.2%；试验发展经费10022.5亿元，增长16%。基础研究、应用研究和试验发展经费占R&D经费总量的比重分别为4.7%、10.7%和84.6%。

分地区看，R&D经费占全国比重前六名的为江苏（12.6%）、广东（12.2%）、北京（10%）、山东（9.9%）、浙江（6.9%）和上海（6.6%）。

2014年全球研发经费预测 中国2022年超美国

据观察者网查询，2013年12月，美国巴特尔纪念研究所（Battelle Memorial Institute）和《研发杂志》（R&D Magazine）预测 2014 年全球研发投入将呈增长态势，约增长3.8%。从总趋势上来看，美国仍然占据主导地位，但是亚洲地区的研发投入占比逐渐增加，且保持增长势头。根据这一增势，中国的研发总投入将于2022年超越美国。

以下是分析详情：

1 全球研发投入预测

据分析，2014 年，全球研发支出预计增长3.8%（约600 亿美元），增长至1.6亿亿美元。经历2013年研发支出上的平稳状态之后，估计美国支出将温和增长，而预计中国在研发投入上继续保持增长势头。

2014年研发投入模式没有显著改变，但是正发生区域性改变。亚洲占全球研发投入的比例继续增加，以中国、日本和朝鲜为主要代表国，而美国和欧洲研发投入比例呈现下降趋势。根据目前的研发投入增加趋势，中国的研发总投入将于 2022 年超越美国。

2 美国的研发投入预测

美国仍然是世界最大的研发投资者，通过高研究水平保持世界竞争力。此次预测认为美国将在研发方面投资其GDP总量的 2.8%。美国的研究活力估计能增加3.2%，2014年的投资额度达4650亿美元。这一影响巨大，将促使研发领域雇佣270多万美国人，并间接提供600万个就业岗位，这对美国经济而言影响也是很大的。

不过该展望具有一定程度的不确定性，因为联邦预算立法途径可能发生改变，不过增长是必然结果，此次报告认为投入增长的原因包括：普遍认为研发既有短期经济效应，也有长期经济回报；当其他国家加大研发投入奋起直追的时候，加大研发投入有助于维持美国在某一时期通过创新保持竞争力；两党都公开表示支持研发方面的公共资助。

对联邦政府的展望。美国联邦政府将在2014年资助研发1230亿美元，增长幅度为1.5%，其中大部分资金分配给那些促进基础研究的部门，包括 NIH（美国国立卫生研究院）、NSF（美国国家科学基金会）、美国能源部科学办公室（Department of Energy’s Office of Science）。

对产业界的展望。美国产业界对研发的资助预计比2013年有所回升，2014年将达3075亿美元，增长幅度达4%。尽管许多私营公司和一些产业在2013年投入增加，不过整个产业界2013年的研发投入趋向平稳，主要由于全球经济发展放缓，一些特定产业的研发活动持续合理化，以及联邦政府预算搁置对私营业产生了影响。那些为联邦政府提供支持力的产业部门，特别是航空航天、国防和安保也受到影响，资助下降，不确定性增加。税收的影响使得许多公司抑制内部研发活力，且这一谨慎战略 2014 年将继续。

对学术界的展望。美国学术方面的研发投入将增加2.2%，达629亿美元。

3 从不同产业预测研发投入

生命科学：

生物制药领域的支出占整个生命科学产业界（包括医疗器械、动物/农业生物科学和商业化的生命科学研究和测试行业）总支出的85%。全球产业界预计将从2013年的平稳状态中有所恢复，增加至2014年的2010亿美元，增长幅度达3.1%。其中美国，将有小幅回升，幅度在2.2%，增加投入至930亿美元，而增长主要因为小型生物制药研发公司和医疗器械制造业的投入的增长。来年存在一个比较复杂的因素，就是“负担得起的医疗保健法案”，这将导致不确定性，或可能由于人们在医疗保健方面的支出形成新的市场。

信息与沟通技术：

这一产业的投入是美国私营部门最大的研发投入者，大概占总投入的1/3，预计在2014年达1460亿美元，增长幅度在5.4%。美国的公司在世界仍占据主导地位，研发投入约占全世界研发支出的一半甚至更多，2014年达2570亿美元。云计算和相关技术将仍然是未来一段时间的主要研发点。

航空航天、国防和安保：经济和政策氛围暗示2014年将有小幅下调，预计缩减1.2%，达126亿美元。不过全球产业界的研发投入仍然保持稳定，主要因为非美国的航空公司，例如亚洲、俄国和欧洲的航空公司增加，2014年的投入将达264亿美元。

能源：

美国的能源公司的研发投入水平将有所增加，达70亿美元，增幅为1.7%，全球增幅达4.8%，接近220亿美元。生物燃料将是最有发展前景的领域，尽管目前该产业仍然面临挑战，例如很难形成具有市场竞争力的产品。

化学和先进燃料：预测化学和先进燃料产业方面的增长趋势，基本上依赖全球经济的改善情况和这些产业所服务的市场需求情况。预计2014年美国将增加3.6%，达120亿美元，尽管全球研发投入预计增加4.7%，达450亿美元。

4 评论

Battelle的研究领导人员MartinGrueber认为，此次报告谨慎且乐观的认为美国的研发资助将在2013年平稳态势中有所改善，而这一改善将主要由于私营领域在研发上的投资增加而导致，而联邦资助预测起来难度增加，因为此前规定的预算步骤存在不确定性。