一、航天領(lǐng)域開展“1→0”反向基礎(chǔ)研究的重要意義
1.航天科技發(fā)展的內(nèi)在需求
航天科技發(fā)展是國家工業(yè)整體水平和綜合實力的集中體現(xiàn)。我國航天事業(yè)自立自強走出了一條具有中國特色的航天發(fā)展道路，載人航天、探月工程和火星探測等重大任務(wù)的成功增強了我國的綜合國力和國際影響力。面向航天強國建設(shè)、空天融合發(fā)展的需求，原有的模仿跟研模式已不能適應(yīng)，目前很多航天前沿科技研究已經(jīng)不存在模仿的對象，即將進入“無人區(qū)”，亟需打通基礎(chǔ)科學研究與工程技術(shù)攻關(guān)?！?→0”回溯式的反向基礎(chǔ)研究正是實現(xiàn)這一變革的橋梁，從重大工程中反向提煉科學問題，讓工程實踐成為基礎(chǔ)科學發(fā)現(xiàn)的“富礦”，讓基礎(chǔ)研究成為技術(shù)突破的“源頭”，真正挖到根挖到0，獲得的機理、定律和模型將會促進新的工程創(chuàng)新，從根子上推動航天科技源頭創(chuàng)新。
航天學院在前期的工作中也有這樣的例子，組合動力團隊將某型導彈高過載條件下發(fā)動機燒穿的工程問題，逐步分析到發(fā)動機中微納米尺度鋁顆粒的燃燒、聚集和碰撞的基礎(chǔ)科學問題，獲得相關(guān)機理和模型，為某重大任務(wù)解決了關(guān)鍵難題，獲得了國家級科技獎勵。只是還未將這樣的反向基礎(chǔ)研究工作方法系統(tǒng)化、體系化的推廣。抓住這次“1→0”反向基礎(chǔ)研究的重大機遇，將為航天學院科研工作發(fā)展注入新的活力和動力。
2.學科交叉發(fā)展的有效途徑
航天科技作為多學科交叉應(yīng)用的典型代表，其發(fā)展離不開新興技術(shù)的支撐。當前，人工智能、超材料等新興技術(shù)正逐步應(yīng)用于航天領(lǐng)域，但同時也面臨著基礎(chǔ)科學問題研究不夠深入的挑戰(zhàn)。例如，人工智能技術(shù)在航天器自主導航、在軌維護、故障診斷等方面的應(yīng)用，極大地提高了航天器的智能化水平。然而，人工智能算法的優(yōu)化和應(yīng)用往往依賴于對底層數(shù)學原理和物理機制的深入理解，通過“1→0”反向基礎(chǔ)研究，可以深入剖析人工智能算法在航天應(yīng)用中的性能瓶頸，反向推導出算法優(yōu)化的數(shù)學原理和物理機制，進而推動人工智能技術(shù)與航天科技的深度融合。只有持續(xù)對新興學科交叉發(fā)展中的“黑箱”問題、大模型幻覺等問題“向下挖到根”，才能更好的促進學科交叉融合，形成新質(zhì)生產(chǎn)力，推動航天科技的持續(xù)創(chuàng)新。
3.培養(yǎng)總師型人才的重要手段
當前我國已進入創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展、科技引領(lǐng)未來的大發(fā)展時期，需要加快推進教育科技人才一體化發(fā)展，當前，學校正在“以總師育人文化”為牽引，大力推進人才培養(yǎng)工作，這就要求高年級的本科生和研究生進入到科技攻關(guān)的主戰(zhàn)場，將理論與實踐的緊密結(jié)合，在國家重大需求中得到鍛煉?！?→0”反向基礎(chǔ)研究模式，引導學生從航天重大工程的樣機研制、演示驗證中發(fā)現(xiàn)問題、梳理問題，通過深入研究找到問題的根源，從基礎(chǔ)科學的角度思考解決方案，這一過程不僅能夠鍛煉學生的科技攻關(guān)能力，還能磨練出總師型人才的基本特質(zhì)，培養(yǎng)創(chuàng)新思維和系統(tǒng)思維，為航天事業(yè)培養(yǎng)更多總師型領(lǐng)軍人才。
二、航天學院持續(xù)深入推進“1→0”反向基礎(chǔ)研究的思考
1.持續(xù)開展研討交流，共筑思想共識，凝聚發(fā)展合力
學院仍存在著習慣于傳統(tǒng)的科研思維模式，對于“1→0” 反向基礎(chǔ)研究這一相對較新的理念認識不夠深入。在實際工作中，難以快速準確地從復雜的工程實踐中識別出具有研究價值的 “1”，反推出關(guān)鍵的基礎(chǔ)研究到不了“0”，只到了“0.X”。這就需要發(fā)揮學院的主動引領(lǐng)作用，繼續(xù)組織團隊負責人及骨干教師深入領(lǐng)會“1→0”反向基礎(chǔ)研究的內(nèi)涵和意義；成立“1→0” 反向基礎(chǔ)研究聯(lián)合工作小組，由基礎(chǔ)研究團隊和工程實踐團隊的骨干成員組成，負責統(tǒng)籌協(xié)調(diào)相關(guān)研究工作，邀請航天工程一線單位的成員參與其中，定期召開“1→0”重大工程科學問題研討會，結(jié)合學院實際深入研討如何開展相關(guān)工作，結(jié)合工程實際研討如何準確發(fā)掘基礎(chǔ)科學問題。通過研討深化學院全員反向基礎(chǔ)研究意識，明確研究方向和目標。
2.夯實人才梯隊根基，優(yōu)化科研團隊架構(gòu)，提升原始創(chuàng)新能力
目前學院科研團隊的研究方向多集中于傳統(tǒng)航天技術(shù)領(lǐng)域，多圍繞航空宇航科學與技術(shù)、力學等傳統(tǒng)學科構(gòu)建知識體系，在跨學科知識融合與創(chuàng)新能力方面存在不足?；诖耍瑢W院需繼續(xù)加強團隊建設(shè)和人才引進，吸引國內(nèi)外在深空探測、信息科學、基礎(chǔ)科學等交叉領(lǐng)域有突出研究成果的高層次青年人才加入學院，充實“1→0”研究的人才隊伍。通過培養(yǎng)高水平科研人才和引進多學科背景人才，形成具有國際競爭力的科研團隊，提升團隊系統(tǒng)解決工程實踐中核心基礎(chǔ)問題的能力。同時，學院將鼓勵團隊成員開展跨學科、跨領(lǐng)域的合作研究，挖掘新的科學問題和技術(shù)難題，提升原始創(chuàng)新能力，推動“1→0”反向基礎(chǔ)研究的多元化發(fā)展，為航天科技的持續(xù)發(fā)展提供有力支撐。
3. 優(yōu)化科研資源配置，完善激勵機制與保障體系
“1→0”反向基礎(chǔ)研究具有一定的探索性和不確定性，需要長期穩(wěn)定的科研資源投入。學院將探索對“1→0”反向基礎(chǔ)研究取得重大進展或具有很強創(chuàng)新想法的的團隊提供經(jīng)費、研究生指標、實驗條件等方面的支持。繼續(xù)探索“揭榜掛帥”機制，對重大反向基礎(chǔ)研究問題揭榜成功且取得階段性成果的團隊和教師，給予后續(xù)滾動支持。同時聯(lián)合校外航天院所和企業(yè)為研究提供良好的實驗資源，進一步激發(fā)學院科研團隊的積極性和創(chuàng)造性，推動反向基礎(chǔ)研究工作的深入開展。
三、航天學院“1→0”反向基礎(chǔ)研究實踐
1.成立校企研究聯(lián)合體，面向國家重大需求共同開展 “1→0”研究
目前，國家已經(jīng)啟動了多個航天領(lǐng)域的科技重大工程，抓住機遇通過“1→0”反向基礎(chǔ)研究，在重大工程的科技屬性上做文章，通過機理挖掘促進重大工程關(guān)鍵技術(shù)突破。2024年學院召開了航天科技、航天科工、中國兵器、中船重工和中科院參與的“1→0”研討會，成立了多個校企“1→0”聯(lián)合研究體，院所總師和教師雙向聯(lián)合或掛職。目前取得了可喜進展，如在空間維護專項中牽頭了多項科學基礎(chǔ)任務(wù)；在飛行器基礎(chǔ)設(shè)計理論突破后建立的基于概率的總體上設(shè)計方法，已經(jīng)在載人登月飛船任務(wù)中得到了重要應(yīng)用。
2.培養(yǎng)跨?？缭旱慕徊鎴F隊，營造“1→0”研究的生態(tài)圈
針對學院原有團隊研究方向單一，缺乏基礎(chǔ)研究力量的問題。學院在原有的科研團隊基礎(chǔ)上，出臺“揭榜掛帥”基礎(chǔ)問題研究基金等系列政策，鼓勵建立學科交叉的跨學校和跨學院團隊，鼓勵團隊引進海外高層次基礎(chǔ)研究人才，加強培養(yǎng)基礎(chǔ)研究隊伍，團隊內(nèi)實現(xiàn)基礎(chǔ)和工程的雙向耦合。工程團隊或基礎(chǔ)團隊進行跨團隊合作，努力打造“工程需求→科學問題→理論突破→技術(shù)革新”的“1→0”研究生態(tài)，孵化原創(chuàng)技術(shù)反哺工程應(yīng)用，解決工程中的科學瓶頸問題，努力成為新質(zhì)生產(chǎn)力的源頭供給。學院已經(jīng)建立了12個交叉團隊，其中1個團隊入選了學校第一批“1→0”重大工程基礎(chǔ)問題研究項目團隊，在空間博弈與空間機器人、無人智能與集群、組合動力與超高速飛行器等方面基礎(chǔ)科學問題取得較好的突破。
3.依托“飛天班”和“強基班” 打造本研貫通的“1→0”研究工廠
航天學院學生有參與重大科研項目良好傳統(tǒng)，從“教室到靶場”的做法培養(yǎng)了大量具有系統(tǒng)集成和技術(shù)攻關(guān)能力的人才。把這些好的做法進一步發(fā)揚，將本研貫通的總師型人才培養(yǎng)與“1→0”研究相結(jié)合，既為學生進入科技攻關(guān)的主戰(zhàn)場和大舞臺創(chuàng)造機會，又同時作為科研主力參與“1→0”重大基礎(chǔ)研究工作。依托“飛天班”和“強基班”本研貫通機制，結(jié)合空間維護操作、運載火箭一子級重復使用、超高速飛行器設(shè)計理論等“1→0”重點研究，借鑒“臭鼬工廠”的快速創(chuàng)新的經(jīng)驗，打造面向?qū)W生的“1→0”研究工廠，將教室-實驗室-靶場打通，讓學生進入基礎(chǔ)理論和關(guān)鍵技術(shù)耦合攻關(guān)的一線，2024年學院有2名博士生獲得國家自然基金委項目支持也是一個例證。
4.加強國際合作與交流，拓寬國際視野和影響力
學院將積極推動與國際航天領(lǐng)域的交流與合作，與國外知名航天研究機構(gòu)或高校建立聯(lián)合研究中心，積極參與國際航天重大合作項目，在深空探測、探月和探火等重大任務(wù)中與國際同行共同分析任務(wù)中的技術(shù)瓶頸與科學難題，和國際知名航天研究機構(gòu)共同開展“1→0”反向基礎(chǔ)研究，為航天科技創(chuàng)新提供新的思路和方向，提升國際化水平與國際影響力。
注：本文一些觀點源于工作中作者與科研副院長秦飛的交流，在此表示感謝。
（文字：黃攀峰；審核：馬西平）
