潘建伟在实验室 供图/中科大宣传部
文/吴双
地球人都知道“中国制造”，但并不是每个人都知道“中国创造”走了多远。
今年，清华大学生命科学学院教授颜宁及其团队，在世界顶级科学杂志《自然》上发表了新成果，解析了人源葡萄糖转运蛋白GLUT1的晶体结构，朝“饿死癌细胞”迈出了重要一步。这项研究，实际是关于一个名为“GLUT1”的葡萄糖转运蛋白。在人体中，它专门负责将能量的来源——葡萄糖——运送进一个个细胞里。形象地说，GLUT1就像一道“门”，能量得从这扇“门”里进来。这个团队目前的成果就是摸清了这扇门的样子，即通过把这些葡萄糖转运蛋白们捉起来、攒在一处，进而从上千万个一模一样的蛋白组成的晶体身上摸索出它们的模样。“饿死癌细胞”的机理在于，癌细胞消化葡萄糖所能产生的能量，不到普通细胞的15%，因此，癌细胞需要更多的葡萄糖转运细胞来帮它输入能量。在摸清了GLUT1晶体结构之后，根据其工作机理对癌细胞实施人工干预，也就成为可能。形象地说，即用一个塞子把癌细胞吸收葡萄糖的“门”堵住，让癌细胞没“饭”吃。
尽管“饿死癌细胞”的最终实现恐怕还需要20年，这项成果还是得到了美国科学院院士、转运蛋白研究专家罗纳德·卡百克的盛赞：“学术界对于GLUT1的结构研究已有半个世纪之久，而颜宁在世界上第一个获得了GLUT1的晶体结构，从某种程度上说，她跑赢了过去50年从事其结构研究的所有科学家。这也是至今获得的第一个人源转运蛋白的结构，并代表了一项重要的技术突破。”
这项具有里程碑意义的新成果背后，是清华的一个年轻的科研团队。团队领头羊是两位“大侠”。导师颜宁，今年37岁，2007年从普林斯顿大学回到清华大学担任教授，以通讯作者身份在《自然》、《科学》、《细胞》三大国际著名期刊上发表论文9篇，成果于2009、2012年两次被美国《科学》杂志评选的年度十大科学进展重点引用，并入选2012年中国科学十大进展，被《人民日报》形容为“我国生命科学领域杰出的青年科学家”。另一位“大侠”是清华大学生命科学院2010级“80后”博士生邓东，他曾以第一作者或共同第一作者身份，在《科学》《细胞研究》、《细胞报告》等国际顶级学术期刊上发表多篇论文，今年从清华大学博士毕业后刚刚开始博士后研究。和两位“大侠”一块儿“跑赢过去50年所有结构研究科学家的”，是3位“90后”：博士生徐超、吴建平，以及生命科学学院的本科生孙鹏程。此外，本科毕业于清华化学生物基础科学实验班、现为博士研究生的闫创业，和本科毕业于清华数学物理基础科学班、现为博士生的胡名旭在这项研究中也作出了重要贡献。
颜宁（ 右二）与学生在一起研究实验 摄影/高海涛
一个如此年轻的中国科研团队跑赢了诸多国际一流研究团队，并得到美国同行的高度赞誉，无疑是中国创新浓墨重彩的一笔。然而，一直以来，“中国缺乏创新能力”在国内外都是一个相当有市场的论点。例如，5月28日，美国副总统拜登在美国空军学院毕业典礼上发表演讲时称，中国不足为惧，因为中国缺乏创新能力，“我们经常听说中国理工科毕业生的数量是美国的6到8倍，但是我量你们也说不出一个来自中国的创新项目、创新改变或者创新产品。”至于原因，拜登2013年5月13日在美国宾夕法尼亚大学毕业典礼上发表演讲时称，中国是不能“另类思考”或“自由呼吸”的国度，“他们的问题很大，他们缺乏我们所拥有的”，比如美国的大学、“公开平等的法律”系统、充满活力的风险资金市场及创造性思维。简单来讲，就是中国体制不行，不尊重人权，没有政治上和思想上的自由。
人们之所以低估中国的创新能力，一方面在于对于“创新”的含义与当今时代的创新模式没有清晰的认识，另一方面在于对中国创新的真实情况缺乏了解。弄清以上问题，相信能澄清很多误区。
“创新”可分为基础科学创新和产业创新。颜宁团队的研究成果属于基础科学研究领域的创新，代表着人类认识上的突破。但是，科研成果只有造福人类才有意义，于是需要应用这种科研成果开发出具有商业用途的产品投放市场，比如新型抗癌药物。这就需要先应用这种成果开发出样品，然后不断改善工艺、降低成本、扩大生产规模，最终形成一种成熟的量产商品。这些中间环节都有创新的余地，姑且称之为产业创新，比如工艺创新、生产方法创新、商业模式创新等等。简言之，基础科学创新是对事物原理和客观规律的研究和发现，是原始创新的基础、自主创新的源泉；产业创新则是将基础科学研究成果转化成具有实用价值的产品，造福于人类。
明确这一点，可知人们对于中国创新能力的批评，一部分就是指责中国缺乏重大的基础科学创新，即不涉及商业应用和经济价值的纯粹学术创新。颜宁团队的成果证明事实并非如此。如果“孤证不足以定案”，这份名单还可以列得更长：中微子振荡、拓扑绝缘体、反常量子霍尔效应、量子通信、40K以上铁基高温超导体、水稻增产基因IPA1、“KD-90”超级计算机，以及全球最快的超级计算机“天河二号”等等。尤其值得一提的是量子通信技术。斯诺登事件让全球认识到美国无孔不入的网络监控。量子通信技术就是不会被窃听或破译的通信方式，具有高效率和绝对安全等特点。2007年以来，中国科技大学潘建伟教授领衔的研究团队在量子通信研究方面取得了重要突破。2008年秋天，潘建伟团队在合肥建立了世界上第一个光量子电话网，实现了“一次一密”加密方式的实时网络通话。2012年，潘建伟团队在合肥建成了世界上首个覆盖整个合肥城区的规模化（46个节点）量子通信网络，标志着大容量的城域量子通信网络技术已经成熟。同时，他们与新华社合作建设的金融信息量子通信验证网在北京开通，量子通信的京沪干线工程也正在积极建设。据闻，中国的量子通信卫星也将在不久的将来投入使用。
不过，简单枚举毕竟不是一种强有力的论证方式，单纯罗列事实并不能呈现整体的图景。而且，拜登认为中国没有“创新项目、创新改变或者创新产品”，还涉及除基础科研创新之外的多种创新。因此，要弄清中国创新能力究竟几何，有必要弄清当代基础科学创新和产业创新的模式。
当今时代是科技研发的“大科学时代”。“大科学时代”，指现代科学技术研究越来越需要众多研究者的合作，一个项目所需的人员、资金、设备越来越多，相应地就更需要高度的组织协调能力和大规模资金支持，二战前曾经是科研主流模式的靠一个人或者几个人的小组就能得到重要成果的可能性越来越低。“大科学时代”的影响体现在工业领域，就是产品的集成度越来越高，一个最终产品往往是几百项甚至成千上万项专利、技术的集成。因此，一国的基础科学创新和产业创新能力，都取决于具备扎实专业知识的科技人才的培养、资金投入的强度以及科研项目的组织、管理、协调能力，同时取决于一国的工业生态（这关系一国的制造能力），而不是个人英雄主义似的“想象力”和“创新思维”——个人的想法再妙，没有组织、资金、人员和设备，也难出成果。曼哈顿计划、阿波罗登月项目、互联网项目、“希格斯玻色子”的发现都是典型的例子。在这几个方面，中国都在快速进步。
就科技人才培养而言，关键是数量和质量。2012年，中国R&D人员总量达到324.7万人年，连续5年居世界首位，占到全球R&D人员总量的29.2%。2013年，中国的大学毕业生数量达699万人，31%的毕业生拥有理工科学位，美国这一比例仅为5%。人才质量难以量化，但至少中国的基础教育基础知识训练之扎实有目共睹。中国学生在2009年和2012年两次PISA测试中，在阅读、数学和科学3个科目均遥遥领先于OECD（经济合作与发展组织）国家平均水平和美英法德等欧美发达国家水平。颜宁团队就是中国自基础教育到高等教育扎实训练出来的高质量科技人才的优秀代表。相比之下，2011年美国被授予博士的人中有29%是外国人，工学博士中有52%是外国人，传统理科（不包括生命科学）博士中有39.6%是外国人，其中相当一部分毕业后就留在美国工作。美国总体科技劳动力中外国移民的比例从1990年的14.13%上升到2000年的22.40%。大量优秀、廉价的技术移民使得本土美国学生学习理工科的动力和兴趣大减，纷纷选择金融、法律、管理等高薪职业（“土著挤出效应”）。美国人引以为豪的科技创新能力，很大程度上是依靠技术移民。而且，中国是美国科技移民的首要来源国，随着中国经济不断发展，国内理工科职位越来越多，未来来自中国的科技移民很可能大幅度减少，甚至可能将美国第三大技术移民来源国韩国的技术移民吸引走，这无疑将进一步巩固中国科技人才的数量优势，并稳步提升人才质量。
就科研资金投入而言，2012年，中国R&D经费达1631.5亿美元，居世界第3位，占全球份额由2000年的1.7%迅速提高到11.7%；研发资金占GDP的比重为1.98%，超过了欧盟28国1.96%的总体比例，高科技产出占全球份额也从2003年的8%上升至24%；21世纪以来，中国R&D经费年均增速居世界首位，高达17.6%，明显高于美国、日本、德国、法国及英国等G8国家。
就科研项目的组织、管理、协调而言，中国的科研体制一贯被批评为“国家主义”，企业的技术创新作用不足，高校、研究院所和企业之间产学研用结合不够紧密。但是，“国家主义”在当今“大科学时代”恰恰是一种优势，它意味着较强的动员、组织、协调能力，可以集中、协调远超单个企业、院所的人才、资金、设备进行重大科技创新，即“集中力量办大事”，例如“两弹一星”、“神天对接”。同时，中国企业的创新主体地位也逐渐凸显。2012年，在全社会研发经费投入中，由企业提供的经费占74%，由政府提供的经费占21.6%。在全国研发经费支出总额中，企业研发经费支出额占比从2000年的50%迅速上升至2012年的76.1%。民营企业已成为研发投入的主体力量。在我国全部大中型工业企业研发经费支出中，民营企业所占比重从2003年46%上升到2010年的55%，同期三资企业从23%上升至26%，而国有企业则从31%下降至19%。以华为、比亚迪等为代表的民营企业不但在产业规模上迅速崛起，而且在创新投入上迅速提高，已跻身世界企业研发千强行列。事实上，“神天对接”、“蛟龙下水”等国家主导的重大项目，清华大学颜宁团队的“饿死癌细胞”、中科大潘建伟团队的量子通信研究，本土创新型企业华为、中兴、比亚迪等的崛起，说明中国国家、院所、企业三大创新主体各自都有一批达到世界先进水平。
就工业生态而言，在最终产品越来越复杂的时代，决定一个国家工业能力的重要因素之一，是这个国家工业体系的完整性：能够生产人类全部工业品种类中的多少种；工业能力又与创新能力息息相关，它关系到一国是否能够独立将创新成果转化成实际产品，因为“产品才是创新的标志”。中国是公认的“世界工厂”，承接了世界上最多的制造业环节，这引起两个后果，一是大量制造环节会产生很多新工艺，工艺创新本身就是一种创新。2012年，中国国内发明专利申请量达到53.5万件，占世界总量的37.9%，连续3年居世界首位；国内发明专利授权量达到14.4万件，占世界总量的22.3%，仅次于日本。二是中国将创新成果转化成实际产品的能力比较强，即能够独立制造出从最高端到最低端各种创新工业产品。相比而言，美国和欧洲最近几十年都经历了制造业向外转移、国内制造业空心化的过程，美国国内的制造业链条越来越不完整，难以连缀成网。例如，乔布斯就曾对奥巴马明确表示，制造iPhone、iPad的工作不会流回美国，并非因为海外工人的雇佣成本更低，而是因为牵涉整个供应链条，包括成百上千种配件的采购和组装。
可见，中国在影响创新能力的各个方面都在快速进步，而且在某些方面具有其他国家难以企及的优势，如丰富的人力资源、充裕的资金保障，因此，尽管中国目前距创新先进国家尚有一定差距，但正如快速发展的中国经济，中国创新能力步入先进国家显然只是时间问题。（本文原载于《经略》网刊第40期，原标题为“中国创新能力有优势吗？
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