在六月底举行的首次“科学状况”演讲中,国家科学院院长玛西娅·麦克纳特警告说,美国正在将其全球科学领导地位让给其他国家,尤其突出了中国。麦克纳特是一位广受尊敬的地球物理学家,她说,这种下滑可能会使美国更难维持其经济实力和保护其国家安全。她还提出了扭转这种衰退的临时行动计划。
6月26日的演讲可以看作是美国总统国情咨文的科学平行版本,它来自最初受命为国家政府提供关于科学和技术的无党派建议的机构负责人。它调查了当前科学领域的优势和劣势,并强调迫切需要一种新的协调一致的研究和开发方法。
“至关重要的是,我们要不断地在各个场合强调[这个信息],” 科学政策专家凯莉·沃利内茨说,她此前曾为白宫和国家卫生研究院提供咨询。她指出,类似的观点已经在政策制定圈子里流传了好几年,但它们尚未在政府官员和公众中获得认可。
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在她的演讲中,麦克纳特列举了一系列数据,表明美国科学正在衰退。例如,美国在被引用次数最多的科学论文中所占份额正在下降,新药和技术投放市场的速度在过去几十年中趋于平缓。美国仍然是所有国家中研发支出最多的国家,但中国即将超过这些投资。中国目前提交的专利比美国多,并且在全球临床试验中占四分之一以上,而2013年仅为3%。
麦克纳特说:“美国科学被认为正在输掉——并且确实正在输掉——全球 STEM 领导地位的竞争。” 她认为,一个国家在科学方面的实力决定了其国防能力以及在国外传播其价值观的能力。
麦克纳特认为,美国在创新和保持领先地位方面的失败与其历史背道而驰。在二战后的几十年里,美国通过大力投资基础研究和应用研究以及吸引外国人才,在科学领域取得了广泛的卓越成就。国家科学基金会和 NASA 等具有里程碑意义的机构在此期间应运而生,美国在诺贝尔奖中占据主导地位的模式也在此期间形成。
然后,随着 20 世纪 80 年代联邦投资的下降,科学领域变得更加复杂且难以协调。公司和慈善机构开始资助和进行更大比例的研发。这种转变影响了要解决的科学问题、如何解答这些问题以及哪些形式的知识进入公共领域。麦克纳特解释说,私营部门倾向于追求更狭隘的应用利益,并对其发现保密。当公司接管整个领域时——就像他们对转基因生物所做的那样,并且目前正在对人工智能这样做——有时研究会以一种增加公众对科学和技术不信任的方式向前猛冲,她指出。
20 世纪 80 年代,公众的数学和科学水平也下降了,导致更少的美国人进入 STEM 劳动力队伍。
在列举了问题之后,麦克纳特提出了建议的解决方案,描述了振兴后的科学领域可能需要的条件。她没有呼吁增加政府投资,而是专注于提高公众对研究的支持——以及更广泛的公众参与——以及最大限度地利用现有的科学资金。
麦克纳特强调,最重要的是改进 K-12 STEM 教育。按照国际标准,美国学生在科学方面的表现处于中等水平;他们在数学方面低于平均水平。她指出,外国出生的人在维持美国 STEM 实力方面发挥着关键作用,占美国 STEM 劳动力的 19% 和 STEM 博士人口的 43%。麦克纳特说,这是一个令人担忧的原因,因为随着其他国家崛起,美国将需要与它们争夺人才。
麦克纳特建议学校培养学生对科学与生俱来的好奇心,并利用人工智能等技术来减轻教学负担。她说,在大型课堂上,学生们常常被教导将科学视为事实的集合,而不是发现的过程。
她补充说,为了最大限度地提高当前研究投资的回报,美国可以从更多的协调中受益。欧盟和中国都有战略研究愿景,可以帮助他们实现具体目标。她说,美国可以制定这样一个计划,以弥补地方优先事项设置留下的差距。行业和大学可以建立伙伴关系,以促进研究并使学术界对所有背景的学生在经济上更具可持续性。
国家医学院常驻学者 E. Albert Reece 正在研究生物医学研究领域面临的挑战,他说他协助的工作人员委员会也就是否要求增加政府资助进行了反复讨论,但最终认为最好是证明现有支持的优点。“我们需要证明我们正在用完所有可用的资金,并且正在取得进展,” 他说。“那么,当我们稍后回来[要求资金时,联邦机构]会喜欢这样做。”
沃利内茨也认为,不呼吁增加资金的决定是一个精明的策略。“尽管持续增加对研究的投资至关重要,但这应该是一种实现目标的手段,” 她强调说。“第一步是:我们作为一个国家试图创造的科学的宏伟愿景是什么?我确实相信,如果我们构建它,[投资者]就会来。”
她和其他人认为,现在是提出比麦克纳特概述的那些更“激进”的想法的时候了。“就重塑科学领域的努力而言,我个人认为我们需要更快更强地前进,” Research!America 总裁玛丽·伍利说。
伍利说,她赞赏麦克纳特对战略研究计划和重振公共教育的强调,但她担心后者方面的进展将需要付出巨大的努力,因为在全国范围内进行系统性变革非常困难。2005 年,国家科学院发布了一份关于 K-12 STEM 教育令人担忧的状况的报告,题为《超越汇聚的风暴》。五年后,作者更新了报告,并将新版本副标题为《迅速逼近五级风暴》。但伍利说,美国过去曾改进过教育系统,这让她相信美国可以再次做到。
2022 年,国会通过了一项符合麦克纳特许多建议的法律:《芯片与科学法案》。麦克纳特称该法规为“良好的开端”,它不仅承诺重振国产计算机半导体生产,而且还将在未来五年内投资 1700 亿美元用于广泛的研究资助,以及扩大 K-12、大学和研究生级别的 STEM 教育。然而,自通过近两年以来,预算限制反而导致科学机构获得的支持越来越少。
即将到来的总统选举的结果也可能影响任何广泛的联邦科学计划的未来。在过去的四年中,拜登政府适度增加了几个科学机构的预算,包括国家卫生研究院和环境保护署。在前总统唐纳德·特朗普任期的最后一年 2020 年,他提议大幅削减预算,尽管这些提议被国会驳回。