美国能源部战略性基础研究布局的制度框架及政策启示

2023年2月，习近平总书记在二十届中共中央政治局第三次集体学习时指出，要有组织推进战略导向的体系化基础研究、前沿导向的探索性基础研究、市场导向的应用性基础研究。在当前中国科技创新挑战与机遇并存的发展背景下，实现国家战略目标的战略性基础研究成为政策关注的焦点。已有研究以不同维度和主题展开对战略性基础研究的分析，饶子和院士提出国家应通过顶层设计出台战略性基础研究计划，对其研究选题、资助模式和实施过程做整体部署。有学者梳理了战略性基础研究的概念演化，指出其布局应与国家战略科技力量（包括国家科研机构、高水平大学、国家实验室等）进行统筹规划，田浩楷等分析总结了典型国家战略性基础研究计划的组织实施机制等。国家对战略性基础研究的资助具有投入规模大、时间周期长且资助持续稳定的特征。

对于“基础研究”的定义，经济合作与发展组织（Organization for Economic Co-operation and Development，OECD）将研发（R&D）活动中的基础研究分为“纯基础研究”和“定向基础研究”，前者也被称为“自由探索类基础研究”，其在目标设置上不考虑经济社会利益，也不致力于将成果应用于实际问题；后者期望创造广泛的知识基础，目标是“解决已知或当前、未来可能发生的问题”。当定向基础研究的目标导向是满足国家战略需求、实现国家意志时，这种基础研究就被称为政策语境中的“战略性基础研究”。因此，不应简单将纯基础研究的内涵和范畴扩大到全部基础研究活动。同时，定向基础研究为了实现其功能和价值，必须在清晰的目标导向下，与应用研究及试验发展活动紧密衔接、一体化布局。

战略性基础研究活动主要由政府组织实施。针对其功能定位，需要在确立研究方向、遴选研究题目、资助研究活动、协调研究主体和评估研究成果等方面，构建一套区别于自由探索类基础研究的体系化的政策设计。现有研究虽对此有所涉及，但尚未形成清晰的系统共识，有待进一步厘清和总结。

战略性基础研究以国家战略目标为导向，为确保国家安全、提升长期竞争力、促进经济增长与社会发展提供科学支撑。以美国为例，联邦政府长期以来形成了多部门相互协调的基础研究投入格局，各部门/机构根据其发展需求和职能定位，在基础研究的支持内容、对象上各有侧重。美国国家科学基金会（National Science Foundation，NSF）支持除医学科学与工程领域外的科学、数学和工程学等所有领域的基础研究，美国联邦政府其他部门/机构在履行职能的过程中，布局并组织实施战略导向、使命导向的基础研究活动，这些部门对基础研究的支持内容和经费均在其部门预算申请中有详细说明。根据美国2025财年联邦政府预算申请数据，美国卫生与公众服务部（United States Department of Health and Human Services，HHS）的基础研究经费支出占联邦政府全部基础研究经费的49.5%，美国能源部（Department of Energy，DOE）占14.5%，美国航空航天局（National Aeronautics and Space Administration，NASA）占11.1%，NSF占13.1%。如果将NSF之外的其他联邦部门/机构资助的基础研究都视为体现国家战略需求和使命导向的基础研究，那么这一类基础研究经费在联邦政府全部基础研究支出中的占比超过了80%。同时在经费分布上，围绕国家科技发展和竞争的重点，联邦政府将大量基础研究经费投向符合国家发展战略需求的少数领域，体现出鲜明的集聚特征。

中国长期以来受发展阶段和发展模式所限，战略性基础研究的作用和价值并没有凸显出来。当前严峻的国际科技和经济竞争态势，以及国家发展路径的转变，均要求进行战略性基础研究的前瞻部署，以实现高水平科技自立自强。由国家科技体制和财政体制所决定，中国中央政府和地方政府都在布局和资助自由探索类及目标导向类基础研究活动，但尚未形成清晰的、可操作的各级政府支持基础研究的职能区分。同时，中国尚未建立统一的研发预算管理制度，因此也尚未真正建立起从国家战略出发，一体化部署包括战略性基础研究在内的全链条创新活动的制度安排。如何在实践中真正发挥基础研究对于技术创新及产业变革的支撑作用，是当前科技和创新政策研究亟待解决的问题。

美国DOE在战略性基础研究方面的布局，为中国提供了借鉴。DOE以国家战略为导向，以履行部门职能为基础，通过严密的组织结构和运行机制设计，一体化、系统性地部署战略性研发活动，特别是其中的战略性基础研究，有力支撑了美国能源领域广泛的技术创新并对美国的经济发展带来了变革性影响。DOE支持基础研究的具体举措和制度框架设计，在中国强调加快基础研究发展和深化基础研究体制机制改革的背景下，具有典型的启示意义。

美国DOE涉及的事务领域复杂多样，在联邦政府诸部门中有“万务部”（Department of Everything）之称，以“通过支持变革性的科学成果和技术突破，应对和解决国家在能源、环境以及核安全领域面临的挑战，支撑美国的持续繁荣并保持全球竞争力”为使命职责，布局了覆盖广泛学科领域的科学研究活动。美国DOE设计、部署和资助基础研究活动的主要举措包括以下方面。

美国DOE通过严缜的组织结构设计，为部署和资助能源领域基础研究活动建立了组织和管理架构。DOE下设有副部长级的科学和创新办公室，其所辖科学办公室（Office of Science，SC）是DOE部署并资助前沿科学研究活动的主要机构，同时也是整个联邦政府科学资助体系内物理科学领域基础研究的最大出资人（见图1）。

SC以促进科学发现、提供科学工具，改变对自然的认识，并提升美国的能源、经济和国家安全为核心职责，围绕探索和拓展能源相关领域的基础前沿知识，建设科学基础设施，为DOE履行能源与环境职能提供知识和技术基础等，资助美国的国家实验室、大学、非营利部门及产业界组织等300余个机构开展研发活动。

SC通过若干项目办公室对这些活动进行布局和资助，包括先进科学计算研究（Advanced Scientific Computing Research，ASCR）、生物与环境研究（Biological & Environmental Research，BER）、基础能源科学（Basic Energy Science，BES）、高能物理（High Energy Physics，HEP）、聚变能源科学（Fusion Energy Sciences，FES）和核物理（Nuclear Physics，NP）等，SC管理监督这些项目办公室，确保其设置和具体活动始终符合DOE战略导向，同时也负责协调其与DOE内其他办公室，以及与DOE以外的其他联邦部门/机构的合作。

上述项目办公室中的BES成立于1977年，其职责是资助“在电子、原子和分子水平上，理解、预测并最终控制物质和能量”的基础研究，为DOE履行能源、环境和国家安全方面的职能和应对能源挑战提供科学与技术基础。BES设立的初衷是将美国联邦资助的前沿科学研究和能源技术突破的需求紧密联系起来，聚焦解决能源领域的现实挑战，实现国家能源战略。这要求BES在基础研究的资助方式，以及在BES和DOE其他项目办公室之间的协调与合作关系方面，要进行有针对性的设计，确保将基础研究的成果转化为现实生产力。同时，BES还负责规划、建设和运营科学装置和设施。

为了提高资助效率，BES与研究界一同对被资助的R&D活动进行分类，将基础研究分为3类：面向宏大挑战（grand challenge）的基础研究，旨在寻求解决能源领域科学问题的方法，推进知识前沿创新；以重大科学发现（discovery）为目标的基础研究，寻求与变革性能源技术直接相关的材料或工艺的新理解和新认识；应用导向（use-inspired）的基础研究，聚焦突破限制新能源技术发展的科学瓶颈。针对任务目标呈现的从多元分散到集中的特征，BES设计了差异化的组织管理和联邦经费资助模式。

BES以学科为框架设立了若干“关键研究领域”（core research areas，CRA），布局研究项目，深耕能源领域前沿科学问题，确保其所支持的基础研究处于科学前沿水平，并且各类机构规模不同的研究团队都可以申请CRA项目资助。截至2019年，BES已设立30余个CRA，以竞争性方式共布局了千余项研究课题，选题涵盖了上述3类基础研究。BES招募数十位专职联邦项目经理（federal program manager）对CRA的研究工作进行全过程监督。

CRA按照学科而不是技术领域布局，为确保其所设立和资助的研究课题符合DOE和BES的目标要求，切实发挥科学研究对于支撑技术创新及提升国家竞争力的作用，BES设置了以BES和DOE的职能需要为导向的选题机制和资助策略。根据美国《联邦咨询委员会法》，成立于1986年的基础能源科学咨询委员会（Basic Energy Sciences Advisory Committee，BESAC）被授权就CRA的确立向BES和DOE提供独立的决策咨询意见。BESAC由大学、国家实验室和能源相关行业代表组成，其选题决议主要考虑的因素包括代表学科前沿的科学发现和思想、跨机构合作过程中发现的能源领域前沿问题、由美国预算管理办公室（Officeof Management and Budget，OMB）、白宫科技政策办公室（Office of Science and Technology Policy，OSTP）和DOE在分析部门履行职责过程中形成的新需求等。

在将战略导向转化为科学和技术问题的过程中，BESAC组织的基础研究需求（Basic Research Needs，BRN）专题研讨会（圆桌会议）发挥了十分重要的作用。BRN专题研讨会肇始于2002年，来自不同学科、研究机构和行业的人员在此平台上共同讨论能源相关领域的早期基础研究需求。立足这一目标，该研讨会形成了3类成果：由技术专家撰写的技术全景事实文档（Technology Perspective Factual Document），侧重总结现状，为讨论未来需求提供基础资料；研究建议指南（Research Proposal Directions），侧重陈述技术研发面临的挑战及关键技术需求；“科学重大挑战”系列报告，明确能够促使能源技术发生变革的科学重大问题，这些报告全部在BES网站上发布。自2002年启动以来，BESAC已举行过数十次专题研讨会，形成了高度结构化的研讨会组织及其成果发布形式。这种咨询制度的设计为明确基础研究如何符合国家能源战略，并在国家战略实施中发挥作用提供了具体的行动模板。同时，BRN专题研讨会也使来自不同领域和行业的参与者能够知悉特定能源技术的研究现状和需求，这种信息沟通和传播机制能够确保整个研发共同体，无论是联邦机构还是私营部门，都可以及时获知关于基础研发优先领域布局的政策动向。

为响应国家能源战略和重点优先领域的调整，DOE开辟了新的多机构协同资助模式，支持产业技术创新导向的科学研究活动，形成对基础研究活动的多层次、多类型的资助格局。

2002年，BES设立了能源前沿研究中心（Energy Frontier Research Center，EFRC），聚焦重大科学发现和应用导向基础研究中需要跨机构、跨学科和跨领域合作的严峻挑战。2011年，BES响应奥巴马总统的提议，为尽快实现变革性技术的经济和社会效益，加快整合科学研究、技术开发和产业化顶尖人才，一体化部署和组织实施科学、技术与工程活动，在EFRC的基础上新组建了美国能源创新中心（Energy Innovation Hubs）。其由DOE确定任务主题，采用实体化建设模式，选择本领域卓越的大学和国家实验室设立总部，并通过DOE专门预算拨款给予其长期稳定的经费支持。BES对这两类中心开展的基础研究活动采取了不同于自由探索类基础研究的绩效评价方法，确保前沿研究充分发挥对产业技术创新的引领作用。

同时，为加快BES资助的基础研究进入应用研究阶段，BES在其内部及与外部机构间建立了多层次的密切合作关系。由图1可知，BES与能源高级研究计划局（Advanced Research Project Agency-Energy，ARPA-E）及DOE技术办公室等设置了联合资助项目，帮助BES资助形成的基础研究成果快速进入应用研究和试验发展阶段，并最终实现技术应用。在联邦跨部门研发计划“美国国家纳米技术计划”框架下，作为主要参与部门的DOE支持SC、能源效率与可再生能源办公室、化石能源办公室和核能办公室等发挥各自作用，共同资助由大学、产业界和国家实验室合作开展的科学和工程研究活动。这些举措表明，DOE在其内部构建了从基础研究到技术应用的全链条创新体系，实现了科技创新与产业创新的深度融合与循环互促。

BES对不同类型的基础研究采取了不同资助策略，这体现了两层重要的政策内涵：第一，BES没有将特定类型的研究活动、特定机构与科研组织模式以及资助方式直接挂钩，而是在清晰的目标导向、任务导向和问题导向下，发挥每一类创新主体的优势，通过必要的整合，达成目标。例如，在CRA、能源前沿研究中心和能源创新中心等各种资助计划中，国家实验室都作为DOE科研力量的核心参与其中。第二，BES的资助策略凸显了基础研究与其他类型研发活动的紧密关系，特别是对重大科学发现和应用导向的基础研究，为促进基础研究成果尽快迈向实际应用，进而发挥它们在技术创新中的作用，需紧跟其后衔接应用研究和试验发展。战略性基础研究是为了实现整体战略目标而开展的基础研究，具有明确的目标导向，必须在研发活动乃至整个创新链中进行一体化布局，这是在政策实践中部署战略性基础研究的关键。

BES拥有数十名专职的联邦项目经理，他们普遍具有深厚的学术造诣，享有学术声誉，并且其中大部分人曾有在国家实验室或其他政府科研机构从事科学计划管理的丰富经验，兼具研究与管理才能。BES为每一个关键研究领域都配备了1～2名项目经理，专职履行监督职能，同时能源前沿研究中心和能源创新中心也都设有由高级技术顾问和项目经理组成的专职监督管理团队（其中大多数人也负责监督管理关键研究领域项目）。制度化的组织与人员安排使项目经理能够紧密融入BES资助项目的全过程。

以CRA为例，在项目申请阶段，来自大学、国家实验室、非营利组织及产业界等的科学家提交预申请后，由项目经理对该申请与BES领域主题的相关性进行评估，决定是否鼓励申请人继续提交完整申请；申请正式提交后，项目经理会对其与关键研究领域问题的契合程度及其可能的发展前景做出评价，与外部科学家的同行评议意见综合形成资助建议；申请通过后，项目经理利用多种方式把控和监督项目质量，除按合同约定进行定期正式审查外，还通过多种正式及非正式机制与研究团队的学术带头人保持稳定互动，了解工作进展，同时发挥校准和锚定作用，确保研究沿着既定路线开展。这种密集的互动也促进了资源流动，为未来更深远的合作关系奠定了基础。项目经理在美国DOE自上而下纵向缜密布局的组织结构中发挥了重要的连接和枢纽作用，在任务导向明确且信息密度较高的网络中，有效支撑了BES实现目标任务，并持续拓展和寻找新的研究方向与议题。

作为联邦政府资助能源领域战略性基础研究活动的一个具体执行主体，BES从微观视角揭示了基础研究活动实现国家战略的一种路径：在明确的使命导向下，通过制度化设计和系统的组织架构，凝聚共识、明确研究方向、差异化资助研究活动和一体化布局创新链条，实现国家意志。这体现了国家组织实施重大战略任务的能力，它既需要在中央政府层面，明确战略目标和制定战略规划，也需要统筹协调不同部门和机构、不同创新主体及公共和私营部门，实现国家战略目标。

首先，国家通过制度化的选题机制确立研发重点领域、明确科学问题，确保研究活动切实体现国家意志。美国DOE作为联邦政府部门，建立了“科学和创新办公室—科学办公室—基础能源科学—关键研究领域”这一科层制的基础研究活动管理体系，各级职能部门分工明确、责权清晰。作为这一垂直系统的中枢，科学办公室既要确保所部署的科研活动与国家战略目标的一致性，又要保持与美国DOE下属其他办公室在研究布局上的协同性。这为国家战略与部门职能以及研发活动方向的一致性提供了组织保障。

同时，美国联邦政府研发预算制度对于战略任务在联邦各部门机构之间及部门内部的有序部署发挥了重要的引导和约束作用。各部门需要以遵循联邦研发优先事项和履行部门职能为原则，编制预算和安排R&D活动，国会预算委员会以预算安排是否体现国家战略为根本原则审查预算的合理性。在形成预算决议的过程中，国会通过立法为DOE研究计划的稳定开展提供法律保障，拨款委员会形成年度拨款法案为研究活动提供资金支持和方向指导。总体上，美国联邦政府研发预算制度为将国家战略任务落实到各部门，以及在各部门中的具体工作安排提供了制度基础。

在操作层面，BES所设立和践行的以主题研讨会为典型形式的长期战略规划过程，确保了其所支持的研究活动与部门使命之间的高度相关性。随着研讨会日趋制度化，BES与科学共同体一同完善其流程，旨在更好地落实前沿科学愿景，并紧密衔接科研与产业发展需求。这些研讨会极大地塑造了美国能源领域的研发轨迹，发布的“重大挑战”系列报告对美国能源领域，甚至国际能源领域的前沿研究都产生了深远影响。当前科学发现、重大挑战与应用导向的基础研究（以AI研发为代表）边界日趋模糊。在此背景下，BES对以科学发现为导向的基础研究和以应用为导向的基础研究二者的资助平衡策略更具启示意义。

首先，在研发活动的布局上，BES为实现国家战略目标而整体布局研发和创新活动，其中也包括基础研究。基础研究服务于整体研发活动的目标，因此应“嵌入”在研发活动的全链条中。这揭示了对战略性基础研究的规划设计必须是整体、系统的，而不是割裂的，需要强调其与应用研究及试验发展活动的连续性和一体化布局。

其次，一体化布局还体现在以产业化为导向的技术创新活动必须有前沿科学活动做支撑，建立“基础研究—应用研究—产业技术研究—产业转化”的全链条创新模式。美国DOE建立能源创新中心，本质上是在构建以促进产业技术创新为核心的新型组织，并在组织结构设计、任务来源、经费来源及人员聘任等方面进行了符合创新活动规律与需求的体制机制创新。

最后，针对战略性基础研究的进展及成果，设计和实施合理的监督和评估机制。战略性基础研究的成果通常在一定时间段内是保密的，不宜以公开发表科学论文、专著等作为成果考核的方式。BES对战略性基础研究成果的考核，在遵守美国联邦政府有关预算绩效管理规定的基础上，还特别注重保护技术秘诀（know-how），不仅要确保公共财政经费资助研究活动的效率，还要保证研究活动始终符合国家战略和国家利益。

一方面，作为典型的系统工程，国家战略性任务目标明确、规模庞大、任务繁杂，其实施需要严密的组织和管理架构。同时，要实现基础研究的持续高水平产出，需要为科研人员提供长期稳定的资金支持。美国能源创新中心为长周期战略性产业技术攻关活动提供了稳定支持，有助于科研人员专注于某个领域的研究工作。而稳定支持的前提是有明确的、共识性的战略需求、攻关领域、任务目标及攻关路线图。

另一方面，美国DOE设置的专职项目经理凭借其在专业技术领域中的影响力，以及在科层体系当中被赋予的权威，在监督研究活动方向和质量的同时，最大限度地激发和保护了科研团队的创新活力。

当前国际政治经济形势复杂多变，中国科技创新正从跟踪追赶转向创新引领，如何发现、定义符合国家战略需求的前沿问题，并切实发挥基础研究在科学研究和技术创新中的源头作用，是当前中国科技创新政策要解决的重要问题。美国DOE以战略性选题、系统性布局、一体化实施和稳定性支持为典型特征，部署和组织战略性基础研究的系列举措，对中国相关领域改革具有重要的启示。

第一，加强顶层设计，立足国家战略需求布局战略性基础研究。通过制度化的技术预测和科学论证明确战略目标，这是有效部署和开展战略性基础研究的重要前提。战略制定是一个以科学论证为基础的政治决策过程，具有鲜明的顶层设计与集中执行的特征，不仅需要由专业部门组织完成，也需要充分利用战略科学家在前瞻性判断科学发展方向、跨学科理解科学问题、跨领域组织制定方案中的创新能力，同时必须发挥国家科技管理部门在战略性、方向性和全局性等重大问题部署中的统筹协调作用。此外，前瞻性的战略必须被分解为确定、详细、可操作的方案。在技术攻关中，具体表现为通过制定技术路线图将总体攻关目标分解为分阶段、分部门完成的任务，通过制度框架实现对不同学科领域、不同类型创新活动及不同参与主体的协调和统筹。

第二，以战略规划为基础，一体化设计包括战略性基础研究在内的攻关组织模式。国家创新发展的战略目标是实现高质量和高水平发展。为此，基础研究成果最终要转化为现实生产力。根据R&D活动的性质和规律，必须一体化布局基础研究及其应用研究和试验发展，同时也要系统部署前沿研究—技术开发—成果转化和产业化的完整创新链条，确保基础研究产出的科学论文得以体现其应用价值。一体化布局的前提在于清晰的目标共识、详尽和具有可操作性的战略规划设计。同时，“一体化”并非消解不同主体间的权责边界，相反，作为战略性攻关任务组织者的政府部门需要清晰界定各主体的职责范围，包括各级政府及同级政府不同部门之间，在支持基础研究活动的主要内容和政策工具上，都应形成制度化安排，同样在政府与市场之间，也应探索针对创新链不同环节的分工和支持方式，形成符合创新活动规律和国家利益的行动路径。

第三，以战略目标和战略规划为基础，形成符合战略任务攻关特点的资源配置模式。对于目标明确的长周期战略性攻关任务，应采取以稳定支持为主的财政资金支持方式。“稳定支持”的前提条件是对战略性任务实施预算绩效管理，即对战略目标、战略规划、绩效目标与项目绩效评估等做出清晰规定。预算绩效管理体系为稳定资金支持长周期科技创新活动提供了制度保障。近年来，中国广东、浙江等地已有地方财政以大金额稳定性经费支持战略性产业创新的实践，并取得了一定的成效，但尚处于探索阶段，亟待国家财政和科技管理部门研究并出台相关指导和管理办法，尽快形成稳定支持战略性攻关任务的管理制度。