美國(guó)國(guó)家納米技術(shù)行動(dòng)戰(zhàn)略規(guī)劃

編譯 李軍平

引言

在整個(gè)現(xiàn)代社會(huì)，納米技術(shù)的應(yīng)用范圍囊括了各方各面。無(wú)論是生產(chǎn)口袋大小的超級(jí)電腦，還是為了用于應(yīng)對(duì)全球流行病、挽救生命的疫苗注射，都用到了納米技術(shù)。借助納米技術(shù)，科學(xué)家有望研發(fā)出重量更輕、硬度更強(qiáng)、功能更豐富的納米材料，能開(kāi)發(fā)新的方式存儲(chǔ)、處理信息，還能盡早發(fā)現(xiàn)病人的病情。此外，發(fā)展納米技術(shù)有望生產(chǎn)清潔水資源，解決食品短缺問(wèn)題，還能推動(dòng)綠色能源技術(shù)，應(yīng)對(duì)氣候變化，并且研發(fā)出新的治療方式，為絕癥患者帶去希望。因此，各個(gè)研發(fā)領(lǐng)域都非常重視納米科學(xué)。

那么，美國(guó)國(guó)家納米技術(shù)計(jì)劃（NNI）是否已完成其使命呢？我們是否應(yīng)該轉(zhuǎn)而大力發(fā)展另外一種新興技術(shù)呢？美國(guó)聯(lián)邦政府正在探討的恰是這些問(wèn)題，聯(lián)邦政府甚至還通過(guò)國(guó)會(huì)，責(zé)成美國(guó)國(guó)家科學(xué)、工程和醫(yī)學(xué)院（NASEM）在NNI四年期評(píng)估報(bào)告中為這些問(wèn)題提供有關(guān)看法。NASEM委員會(huì)慎重分析了世界格局，又充分考慮到利益相關(guān)方，最后得出結(jié)論，認(rèn)為NNI仍然任重道遠(yuǎn)。委員會(huì)在報(bào)告中指出：“NNI各界人員雖有不同學(xué)科背景、來(lái)自不同機(jī)構(gòu)，卻能團(tuán)結(jié)合作，取得卓越成就。在全美，乃至放眼整個(gè)世界，NNI可以說(shuō)是現(xiàn)代美國(guó)跨學(xué)科、跨機(jī)構(gòu)合作的最佳典范?！蔽瘑T會(huì)還強(qiáng)調(diào)，發(fā)展納米技術(shù)具有深遠(yuǎn)影響，“全球在醫(yī)藥、食品、水資源、能源、微電子、通信、國(guó)防以及一些重要經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域取得了許多進(jìn)展，這些都愈發(fā)離不開(kāi)納米科學(xué)技術(shù)，因此，美國(guó)也有必要繼續(xù)投資納米科技?！钡c此同時(shí)，也應(yīng)“盡快重新制訂”計(jì)劃。委員會(huì)強(qiáng)調(diào)，納米技術(shù)對(duì)經(jīng)濟(jì)與日俱增的影響加劇了全球競(jìng)爭(zhēng)。為了快速獲取經(jīng)濟(jì)效益，應(yīng)對(duì)全球激烈競(jìng)爭(zhēng)，委員會(huì)建議重新制訂NNI，并且提出了關(guān)鍵指導(dǎo)意見(jiàn)。雖然“委員會(huì)一致認(rèn)為NNI有效推動(dòng)了美國(guó)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展”，但與其他國(guó)家采取的行動(dòng)相比，尤其是和一些國(guó)家采取的商業(yè)化模式相比，NNI的努力顯然還不夠。因此，委員會(huì)建議美國(guó)政府更加重視NNI，將其改造升級(jí)。

目標(biāo)5：確保納米技術(shù)負(fù)責(zé)任地發(fā)展負(fù)責(zé)任地發(fā)展納米技術(shù)始終是NNI不可或缺的一部分，目標(biāo)5涉及納米技術(shù)的潛在影響和應(yīng)用場(chǎng)景。何為負(fù)責(zé)任地發(fā)展？由于對(duì)納米材料的科學(xué)認(rèn)識(shí)不斷加深，對(duì)這一發(fā)展的理解也日漸深入。本報(bào)告闡述的發(fā)展框架以NNI最初提出的相應(yīng)概念為基礎(chǔ)，涵蓋了新提出的想法。保護(hù)人類(lèi)健康、保護(hù)環(huán)境仍是重要原則，這就不僅需要了解納米材料的適用范圍，還要了解其潛在影響。負(fù)責(zé)任地發(fā)展要考慮道德、法律和社會(huì)影響（ELSI），要重視包容性、多樣性、公平性和準(zhǔn)入性（IDEA），也要確保研究行為并非出于自私自利的目的。

基于這一背景，NNI機(jī)構(gòu)慎重考察了咨詢機(jī)構(gòu)的建議和利益相關(guān)者對(duì)OSTP信息請(qǐng)求做出的反饋，并兼顧了公眾意見(jiàn)。NNI機(jī)構(gòu)最終確定，NNI應(yīng)繼續(xù)保留原有的總體目標(biāo)，繼續(xù)推動(dòng)納米技術(shù)的研發(fā)進(jìn)程、商業(yè)化和基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，確保納米技術(shù)能負(fù)責(zé)任地發(fā)展。與此同時(shí)，NNI機(jī)構(gòu)還增添了一項(xiàng)新目標(biāo)，將推動(dòng)納米科技教育、培養(yǎng)相應(yīng)勞動(dòng)力作為納米科技發(fā)展的一個(gè)重要關(guān)鍵因素。然而，NNI已重新設(shè)計(jì)過(guò)運(yùn)營(yíng)結(jié)構(gòu)和參與機(jī)制，囊括了多種新元素，可以適應(yīng)NNI生態(tài)系統(tǒng)的變化，能進(jìn)一步應(yīng)對(duì)納米技術(shù)今后的需求。作為指導(dǎo)意見(jiàn)，本報(bào)告為各機(jī)構(gòu)和各界人士提供了五年目標(biāo)。雖然不同機(jī)構(gòu)各有職責(zé)和重點(diǎn)項(xiàng)目，當(dāng)?shù)卣咭膊槐M相同，但NNI和國(guó)家納米技術(shù)協(xié)調(diào)辦公室（NNCO）在本報(bào)告中簡(jiǎn)要提出一系列共同發(fā)展目標(biāo)，并列舉了相應(yīng)的具體行動(dòng)。

目標(biāo)4：全民參與，擴(kuò)大納米技術(shù)勞動(dòng)力有多少高技能勞動(dòng)力參與技術(shù)開(kāi)發(fā)各流程對(duì)NNI至關(guān)重要。撇開(kāi)針對(duì)性的納米技術(shù)教育不談，納米材料展示的新特性也可以激勵(lì)學(xué)生投身于科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)（STEM）領(lǐng)域的職業(yè)，在國(guó)內(nèi)形成強(qiáng)大勞動(dòng)力。NNCO和NNI機(jī)構(gòu)利用各種機(jī)制向公眾宣傳“從課堂到野外”教育，致力于降低人們獲取資源的門(mén)檻，尤其是傳統(tǒng)意義上的底層人士。NNI機(jī)構(gòu)認(rèn)識(shí)到，普及教育、發(fā)展勞動(dòng)力和提高公眾參與度對(duì)展開(kāi)納米技術(shù)項(xiàng)目非常重要，因此將發(fā)展這幾個(gè)方向視為NNI的重要板塊。

目標(biāo)1：確保美國(guó)在納米技術(shù)研發(fā)方面保持世界領(lǐng)先地位NNI重中之重的任務(wù)是推動(dòng)納米技術(shù)研發(fā)進(jìn)程，鼓勵(lì)基礎(chǔ)研究，也推動(dòng)應(yīng)用型前沿研究，從而將新產(chǎn)品推向市場(chǎng)。現(xiàn)在有各種提案爭(zhēng)相投資一般性研究，旨在將納米級(jí)材料的特性大派用場(chǎng)，但與NNI早期相比，各個(gè)機(jī)構(gòu)現(xiàn)在很少在提案請(qǐng)求中指定某種具體的納米技術(shù)。雖然這反映了納米技術(shù)已滲透入整個(gè)研發(fā)進(jìn)程，但要協(xié)調(diào)各方研究更為艱難，也可能比以往都更為重要，因?yàn)橹挥羞@樣才能充分利用現(xiàn)有信息資源，發(fā)揮協(xié)同作用。NNI機(jī)構(gòu)將繼續(xù)借助其權(quán)威，制訂并慎重修訂種種機(jī)制，為納米技術(shù)提供研發(fā)資金，將NNI機(jī)構(gòu)與其他機(jī)構(gòu)連接起來(lái)，建立相關(guān)共同體。NNI將發(fā)起“國(guó)家納米技術(shù)挑戰(zhàn)”活動(dòng)，動(dòng)員納米技術(shù)界為解決全球問(wèn)題出謀劃策。

然而，跨部門(mén)社區(qū)發(fā)現(xiàn)，20年前，NNI成立之初力圖解決的問(wèn)題至今依然存在?？缭絺鹘y(tǒng)學(xué)科之間的界限，推動(dòng)各學(xué)科合作，這些都是發(fā)展納米科學(xué)的關(guān)鍵所在。要認(rèn)識(shí)、繪制、操縱納米級(jí)物質(zhì)，專(zhuān)業(yè)儀器都必不可少。但對(duì)于一些研究團(tuán)體或機(jī)構(gòu)，尤其是對(duì)小型企業(yè)而言，購(gòu)買(mǎi)專(zhuān)業(yè)儀器的成本高得令人望而卻步。好在納米材料表現(xiàn)的新特性可廣泛應(yīng)用于眾多領(lǐng)域，因此，原本毫不相關(guān)的各界人士可以攜手并進(jìn)，互相學(xué)習(xí)。

對(duì)于直流系統(tǒng)，一旦發(fā)生雙極閉鎖，直流線路停運(yùn)，對(duì)送端和受端的電網(wǎng)沖擊很大，嚴(yán)重影響電網(wǎng)安全運(yùn)行，因而應(yīng)盡力將雙極閉鎖的概率降到最低。

美國(guó)國(guó)家納米技術(shù)計(jì)劃目標(biāo)

林業(yè)生態(tài)保護(hù)與天然林保護(hù)不僅會(huì)影響社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，也會(huì)給人類(lèi)的生活帶來(lái)影響。所以，我們應(yīng)該加強(qiáng)保護(hù)工作，使林業(yè)能夠可持續(xù)發(fā)展。我國(guó)的經(jīng)濟(jì)建設(shè)也離不開(kāi)林業(yè)的支持，只有不斷提高森林覆蓋率，才能有效推動(dòng)我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展。

目標(biāo)3：發(fā)展基礎(chǔ)設(shè)施，支持納米技術(shù)研發(fā)和部署，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展大部分納米技術(shù)研發(fā)仍需要使用價(jià)格高昂的專(zhuān)用工具。NNI的一大目標(biāo)就是推動(dòng)實(shí)體和網(wǎng)絡(luò)用戶設(shè)施建設(shè)，這樣做不僅能促進(jìn)納米科學(xué)在整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)的民主化，還能打造教育培訓(xùn)平臺(tái)，培養(yǎng)下一代使用者、設(shè)計(jì)師和建設(shè)者。NNI機(jī)構(gòu)認(rèn)識(shí)到，應(yīng)該更新升級(jí)生產(chǎn)力工具，采購(gòu)、維護(hù)“主力”儀器，讓人們能利用尖端工具。NNI將強(qiáng)化關(guān)鍵的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施（例如建模工具、仿真工具和數(shù)據(jù)資料），通過(guò)發(fā)展人工智能、機(jī)器學(xué)習(xí)和先進(jìn)設(shè)計(jì)工具，推動(dòng)納米技術(shù)創(chuàng)新。NNI機(jī)構(gòu)將與私營(yíng)部門(mén)合作，開(kāi)發(fā)原型設(shè)施和測(cè)試設(shè)施。

目標(biāo)2：促進(jìn)納米技術(shù)研發(fā)商業(yè)化NNI將加大力度，擴(kuò)大納米技術(shù)研發(fā)規(guī)模，推動(dòng)科研成果轉(zhuǎn)化，促進(jìn)商業(yè)應(yīng)用，以獲取經(jīng)濟(jì)、環(huán)境和社會(huì)效益，提供更多高薪崗位，促進(jìn)美國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展。要實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，更新戰(zhàn)略計(jì)劃也許最為關(guān)鍵，同時(shí)可能還需要解決NASEM委員會(huì)列出的關(guān)鍵需求。各個(gè)機(jī)構(gòu)之間將建立更為明確的聯(lián)系，利用納米技術(shù)助力全國(guó)生態(tài)系統(tǒng)。NNI還將擴(kuò)大納米技術(shù)創(chuàng)業(yè)網(wǎng)絡(luò)，以供創(chuàng)新者連接彼此，互相分享經(jīng)驗(yàn)。

NNI自推出以來(lái)，已取得了重大進(jìn)展。隨著納米技術(shù)領(lǐng)域不斷涌現(xiàn)新成果，科學(xué)家對(duì)納米技術(shù)的理解已今非昔比。納米科學(xué)的早期領(lǐng)域如納米光子學(xué)等，如今已儼然發(fā)展為獨(dú)立學(xué)科。新的工具和功能也得以不斷開(kāi)發(fā)，幫助納米技術(shù)建模。各種設(shè)備、各個(gè)系統(tǒng)也可以利用這些成果大量應(yīng)用及整合納米材料。如今，美國(guó)已開(kāi)設(shè)了納米技術(shù)課程，成立了納米技術(shù)部門(mén)，甚至創(chuàng)立了專(zhuān)門(mén)院校加以研究。科研人員更深入地了解了納米材料對(duì)環(huán)境、健康和安全有何影響，一大批安全的納米資源也已投入使用。此外，國(guó)際社會(huì)成立了相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)，加快了納米技術(shù)商業(yè)化進(jìn)程。而或許最為重要的一點(diǎn)，納米技術(shù)產(chǎn)品也備受市場(chǎng)歡迎。

NNI 目標(biāo)

擴(kuò)大NNI戰(zhàn)略網(wǎng)絡(luò)

過(guò)去一年半時(shí)間里，美國(guó)科技政策辦公室（OSTP）和納米科學(xué)、工程和技術(shù)（NSET）小組委員會(huì)評(píng)估了NASEM的建議，同時(shí)審查了總統(tǒng)科技顧問(wèn)委員會(huì)（PCAST）之前提交的評(píng)估意見(jiàn)。制定戰(zhàn)略規(guī)劃過(guò)程時(shí)，相關(guān)人員為了尋求納米技術(shù)界的廣泛意見(jiàn)，參與了眾多會(huì)議和研討會(huì)（包括一次專(zhuān)門(mén)的共同研討會(huì)），參考了OSTP信息請(qǐng)求的內(nèi)容，以期為今后推動(dòng)納米技術(shù)的研究開(kāi)發(fā)制定最佳方案。

這五個(gè)目標(biāo)息息相關(guān)，密不可分。我們?cè)谧龅氖鞘澜缫涣餮芯?，需要頂尖的STEM人才。我們需要尖端設(shè)備來(lái)進(jìn)行研究，吸引頂尖人才，也鼓勵(lì)大家發(fā)明創(chuàng)新，帶來(lái)新產(chǎn)品。我們還會(huì)大力發(fā)展教育，培育人才。負(fù)責(zé)任地發(fā)展納米技術(shù)的總體原則適用于NNI的各方各面。

未來(lái)發(fā)展道路

2021年《美國(guó)國(guó)家納米技術(shù)行動(dòng)戰(zhàn)略規(guī)劃》在國(guó)家納米技術(shù)日（10月9日，代表納米級(jí)長(zhǎng)度度量單位10-9）發(fā)布后，美國(guó)科技政策辦公室和NNI機(jī)構(gòu)正啟動(dòng)下一階段計(jì)劃。該計(jì)劃為發(fā)展設(shè)計(jì)新框架，列出五年目標(biāo)和行動(dòng)方案，力圖讓納米技術(shù)引起全國(guó)關(guān)注和參與。NNI希望美國(guó)不僅能在納米科學(xué)領(lǐng)域涌現(xiàn)新發(fā)現(xiàn)，還能借助這些發(fā)現(xiàn)制造出新產(chǎn)品，造福社會(huì)。

在聯(lián)系群眾、服務(wù)群眾方面，重點(diǎn)整治群眾身邊特別是群眾反映強(qiáng)烈的形式主義、官僚主義突出問(wèn)題，《工作意見(jiàn)》舉例稱(chēng)，“對(duì)一些地方官員來(lái)說(shuō)，走馬上任之后，信奉的是所謂‘新官不理舊事’那一套歪理，這樣的干部往往言而無(wú)信，重招商輕落地、輕服務(wù)，影響營(yíng)商環(huán)境。”這也是要重點(diǎn)整治群眾身邊特別是群眾反映強(qiáng)烈的形式主義、官僚主義突出問(wèn)題之一。

在戰(zhàn)略規(guī)劃過(guò)程中，不容忽視的是，納米技術(shù)界擁有眾多的創(chuàng)新人才。NNI也能為豐富多彩的跨學(xué)科研究文化提供土壤。NNI正是建立在這些優(yōu)勢(shì)上，并提倡各界人士有意識(shí)地連接彼此，擴(kuò)大戰(zhàn)略網(wǎng)絡(luò)。NNI將利用現(xiàn)有活動(dòng)（例如設(shè)立NNI協(xié)調(diào)員）和新機(jī)制（例如發(fā)起“國(guó)家納米技術(shù)挑戰(zhàn)”活動(dòng)）集合納米技術(shù)生態(tài)系統(tǒng)的各方，追求共同利益和目標(biāo)。Nano.gov網(wǎng)站得到重新設(shè)計(jì)，以擴(kuò)展網(wǎng)絡(luò)支持和賦能，并展示網(wǎng)絡(luò)在這一過(guò)程起到的重要作用。例如，NextTech網(wǎng)絡(luò)能挖掘美國(guó)各地學(xué)生的潛能，而“國(guó)家納米技術(shù)挑戰(zhàn)”將為全球面臨的挑戰(zhàn)提供解決方案。

本文中展示的框架有意連接納米技術(shù)創(chuàng)新生態(tài)系統(tǒng)的眾多層面，以滿足納米技術(shù)界今后的發(fā)展需求，確保NNI能產(chǎn)生一加一大于二的作用。NNI不僅僅是將單個(gè)機(jī)構(gòu)的活動(dòng)整合在一起，還建立了一個(gè)活力四射的共同體，加深人們對(duì)納米科學(xué)的理解，幫助人們利用納米材料的新特性來(lái)發(fā)明創(chuàng)新，培育人才。此外，NNI還有助于研發(fā)復(fù)雜的材料、設(shè)備和系統(tǒng)，應(yīng)對(duì)全球重大挑戰(zhàn)。總而言之，NNI歡迎人人參與進(jìn)來(lái)。

資料來(lái)源 nano. gov