美国纳米科技行动计划的投资动态对我国的启示
习近平总书记在第一届世界进口博览会开幕致辞上，特别提出纳米技术作为新一轮科技革命和产业革命的三大前沿领域之一（另两个是数字经济、人工智能），各国应加强合作，共同打造新技术、新产业、新业态和新模式。2001年，美国启动国家纳米技术计划（NNI）掀起了全球纳米技术研究的热潮。今天，我们通过分析NNI计划18年来投资领域和方向变化的一个视角，来看世界纳米科技发展的动态趋势，并为我国发展纳米科技总结出若干启示。
一、概述
2000年1月21日，时任美国总统克林顿宣布启动（National Nanotechnology Initiative，NNI），这是全球最早启动的政府发展纳米科技的战略计划，掀起了纳米科技发展的热潮。2003年，美国通过《21世纪纳米技术研究与发展法》(《法案》)，以法律的形式确定了美国对纳米技术研发及产业发展的长期支持。18年来，NNI计划始终坚持以下四个目标不动摇：（1）推进世界一流的纳米技术研发计划；（2）促进新技术向商业和公益领域的转化；（3）开发和维持教育资源、熟练的生产力以及推动纳米技术的动态基础设施和配套工具的建设；（4）支持负责任的纳米技术发展。2000年至今，累计投入资金超过250亿美元，大大促进了人类对纳米尺度上物质的基本理解和控制能力，并促进了大量纳米技术成果的产业转化。
二、NNI主要部门投资预算的变化动态
NNI在国家科学技术委员会（NSTC）的框架内运作，目前有20个联邦部门参与该计划，其中以下六个部门为主要参与部门：
· 国家科学基金会（NSF）：重点开展科学与工程跨学科基础研究与教育；
· 美国国立卫生研究院（NIH）：重点开展生命与物理科学交叉的纳米技术生物医药研究；
· 能源部（DOE）：重点开展新型和改进能源技术的基础与应用研究；
· 国防部（DOD）：重点开展先进防御和双重使用特性的科学与工程研究；
· 美国商业部/国家标准与技术研究院（DOC/NIST）：重点开展测试与制造工具、分析方法和纳米技术方法的基础研究与发展；
· 美国国家航空航天局(NASA): 重点开展航空科学暨太空科学的研究。
以上六个重要部门在2000-2018期间投资预算情况如下图：
由上图可以看出，NNI投资从2000年开始呈逐年上升趋势，至2012年达到20多亿美元。2013年开始，由于美国对整体科技投入的财政缩减，NNI的投资也有所减少，但在2013至2018年期间，基本维持在12亿至17亿美元之间。
认真分析以上各主要部门的投资预算变化情况，可以看出以下几个特征：
（1）国家科学基金会（NSF）的投资预算水平较高，基本稳定在4亿左右，在多数时段投资额位列第一，说明美国对纳米科技的基础研究一致保持着相当高的重视和投入；
（2）能源部（DOE）和国立卫生研究院（NIH）两个部门的投资预算一直处于增长水平，于2012年达到顶峰，其中能源部约6.1亿美元，国立卫生研究院约4.6亿美元，并且此后一直处于投资高位。这是因为NNI计划一直在布局纳米技术在能源和生物医疗领域应用的重大专项计划（又称纳米联名计划，见后文）。
（3）国防部（DOD）的投资额在2012年达到顶峰近4亿美元，之后大幅下降，保持在1.4亿的低位；美国商业部/国家标准与技术研究院（DOC/NIST）投资额相对较少，基本在1亿美元附近小幅波动。说明美国在国防研究领域对纳米科技的投入日渐减少，但在NIST主导的纳米测量与标准领域始终保持着一定的投资比例不变。
三、NNI主要投资领域的变化动态
NNI成立之初，提出了五个主要资助方向：基础研究、研究设施与装备、重大专项、建设优秀的研究网络和中心、教育与社会影响，如下图所示。
2006年资助方向做了调整，细化了资助方向，将纳米材料单独作为一个资助方向，增加了两个资助方向分别为：纳米器件与系统、纳米制造与工艺。2007年新增环境健康与安全。2013年，资助研究方向又调整为5项，分别为基础研究，纳米器件与系统，环境安全与健康，基础设施，纳米联合计划。
分析NNI投资领域和方向的变化，可以看出：
（1）NNI计划18年来先后共计出现 10个投资领域：基础研究，纳米器件与系统，环境安全与健康，纳米材料，设备仪器采购，仪器开发、计量与标准，纳米制造与工艺，教育与社会影响，研究设施与装备，纳米联合计划。
（2）2012年是一个分水岭，2012年之前，纳米研究和投资领域在不断扩展，尤其在2006年和2007年，从纳米材料走向器件和工艺的研究发展迅猛。2012年之后，开始更专注于纳米技术的产业化应用，特别是纳米技术在器件系统、能源、健康和环境等应用领域，开始设立纳米联合计划，开展产学研联合研究。这和我国的发展轨迹类似。
四、NNI纳米联合计划（重大专项）投资的变化动态
纳米联名计划（SNI）设立于2011年，在这之前在NNI计划中成为重大专项。纳米联名计划设立的初衷是为了加速纳米技术的发展以支持总统的优先事项和创新战略，NNI成员机构通过密切和有针对性的计划层面的合作，确保可以在重大领域取得新的进展。纳米联名计划设立之初确立了3个资助方向，到2018年共确立了7个方向（见下表）。下图是资助项目数量和资助金额折线图，资助数量稳中有升，资助金额略有下降，这与NNI计划总体经费的下降是密切相关的。
2011-2018 NNI纳米联名计划一览表
从纳米联名计划的内容可以看出，美国重点在纳米研究基础设施建设以及纳米技术在太阳能、纳电子制造、水资源环境等领域的应用投入巨资实行了专项研发。特别值得注意的是，2018年设立的“纳米技术助力未来计算领域”的纳米联名计划，是紧扣未来数字经济和人工智能的产业发展方向，发挥纳米技术从材料、器件、系统到应用的全面优势。
五、总结和启示
从以上美国NNI计划投资预算、投资领域和方向、纳米联名计划的变化动态研究，可以看出：美国对纳米科技研发和产业化一直给予高度重视和投入，从来没有间断过；虽然资助方向和领域做过几次调整，但总体目标没有变。总体说来，有以下几个基本结论：
（1）为保证美国政府对纳米技术的长期支持，美国以立法的形式为纳米技术发展保驾护航。
（2） 美国对纳米基础研究相当重视，长期保持高投入。
（3） 纳米器件与系统、纳米能源、纳米生物医学，是其长期关注和投入的领域。
（4） 2011年以后开始注重整合资源，聚焦重要应用领域，开展纳米技术及产业应用的纳米联名计划。
（5）始终注重纳米基础设施和研究网络的建设。
我国从上世纪90年代起就高度重视纳米科技研究，各级政府高度重视和支持纳米科技发展。2000年11月成立了国家纳米科技协调指导委员会，2001年7月科技部等5部委联合下发了《国家纳米科技发展纲要(2001-2010)》。在纲要指导下，科技部启动实施了纳米科技重大专项，在“十五”期间拿出10亿元支持纳米科技的发展，设立了纳米专项办公室，到2003年8月止已拨付纳米科研经费约6亿元。在发展与改革委的支持下，国家纳米科学中心在北京成立，国家拨付资金2.1亿元; 国家纳米技术及应用工程中心在上海成立, 国家拨付资金0.7 亿元。中科院将纳米科技纳入知识创新工程，启动了若干重大项目；教育部和国家自然基金委也对纳米科技发展给予了重大支持。我国的一些省市纷纷出台了发展纳米科技的政策和计划(规划、纲要)，采取了种种措施支持纳米科技发展。
上海市政府也十分重视纳米科技的发展，2001年专门成立了上海市纳米科技与产业发展促进中心，专业促进上海纳米科技的研发和技术成果产业化。如今，在上海建设具有国际影响力的科技创新中心战略下，纳米科技依然是十分重要和战略前沿技术，通过分析美国NNI计划18年来的投资动态，我们得到如下启示：
（1）加强科创中心建设立法，为新兴技术、新兴研发机构以及体制机制创新提供法律保障，为政府支持科技创新的长期发展保驾护航。
（2）继续加强在纳米科技领域的研发投入，特别是在基础研究领域的投入应坚持不放松、不减少。
（3）建设纳米技术及应用功能性平台，作为上海科创中心体系架构中重要的一个功能性平台，整合产学研资源，促进纳米技术产业应用及转化。
（4）加强纳米技术与人工智能、未来计算、生物医学等领域的交叉融合研究与应用，发展纳米机器人、纳米计算、纳米器件与系统，抢占未来新兴技术领域制高点。
作者介绍
李小丽 博士 研究员，上海市纳米科技与产业发展促进中心发展规划部主任
