美国“2015年化学事业”远景探讨（下）
人才、政策、科技创新构筑美国   化学事业宏伟蓝图
□中国化工信息中心教授级高级工程师  朱曾惠
    化学作为所有分子科学的关键需要在发展界面上提供工具和手段，使之产生新知识确保科学前沿不断取得
进步。
　　化学事业有着良好的未来，发展过程中充满着挑战。20世纪化学工业取得了长足进展，人们开始在分子科
学中获得新的发现，大胆地开拓有如15~16世纪在世界海洋中航行的航海者。
　　知识和实践上的突破使我们了解化学和生命的分子起源，我们将发明新的药品和材料，提高人类的健康水
平和生活质量。未来我们的旅程将会有安全的、可持续的廉价能源，会有改进了的运输、住宅条件以及新产品，
但这些对环境没有危害，每个化学家将成为迎接这些挑战的专业人员。
　　未来10年内，化学人才将面临着良好的发展机遇，我们要用不同的方式管理就业，要更加主动积级地努力
工作，“我们将成为创新的领导者，解放化学的活力在每一个地方为每一个人谋福利”。
　　　                                 加工制造和工艺技术
　　随着能源价格的日益高涨，以石油、天然气和煤为原料的化学工业的生产成本面临着严峻的挑战，提高生
产效率、减少废料产生不失为降低成本的有效途径。而降低成本的最好时机是在开发阶段的早期。
　　信息技术：计算机技术的进步使数据的采集、控制和应用发生了很大变化。在工艺过程自动化控制方面，
过去仅在实验室研究中应用自动控制仪器，当前在化学和药品生产中也被广泛使用，以提高产品质量和生产效
率。
　　工艺过程强化和放大：一些小型工厂在提高装置效率过程中面临着安全方面的巨大压力，因此如何克服传
统的规模经济影响有待相关机构进行研究。微型流体力学的研究将为高效的化学品生产提供新的途径。2015年
将有大量专用化学品和新型材料应用平行运作的微型反应器系统进行生产。
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　绿色化学与可持续性
　　化工产品在人们的生活中无处不在，发挥着重要作用。同时，化学工业也面临越来越大的压力，一方面要
提供大量高品质的化学品，同时也要尽可能减少对资源的消耗，避免对人类产生危害及对环境造成污染。
　　2015年，化学企业要根据一个新的可持续性模式进行规范，而可持续性运营将涉及经济和道德两个方面。
出台全球性公约，限制持久性有机污染物的生产和使用，通过政府政策，特别是发展中国家才能取得成效。
　　绿色化学：绿色化学和工程的手段和原则提出了效率、安全和环境保护等问题，这些原则非常重要，特别
对于发展中国家，化工企业要将绿色化学纳入规范，与规章制度制定相联系。绿色化学在工艺设计的早期就要
贯彻，尤其是生产过程中废料生产多的产业，如制药工业。
　　能源：与可持续性密切相关的问题是能源，与全球能源供需情况相关的问题是大气中CO2含量的增加。近
期的科学技术都涉及此类问题，从碳的捕集到太阳能和核能等技术都在开发之中，但是仍存在许多挑战。
　　消除化学工业所产生的废物是一个长期的过程，同时可再生能源的全面应用似乎还很漫长。然而，资源、
废物、法规等经济因素将推动工艺过程效率不断提高，从而降低对环境的影响。从公众对未知的化学技术中取
得经验，推动了对收集有关危害和风险信息的认识，建立新专业中的安全程序。
　　　　　　　　　　　　　　　　　　科研机构与科技基金
　　科学研究工作的基础是设备、人才和资金，曾经这三项基础非常充足，在上世纪70年代初期还曾出现人才
供过于求的现象。当前，在自然科学领域这三项基础都出现危机。在每年的科学基金大战中，院校中的研究者
很少能得到对传统研究项目的赞助。当今的支持性奖金面临挑战，能源、气候、保健、材料以及环境等领域的
科研项目只有通过强有力的合作予以完成。此外，新的单学科化学研究如单个原子/分子可视化、计算机方法和
远程通讯等的专项研究较少，也难以获得科研启动资金，但这些技术的发展对化学工业乃至世界工业十分重要。
　　工业部门：传统化学工业已非常成熟，而大型跨国化工公司的50%收入来自功能性产品和新产品的增长，此
外这些公司已经减少了战略性长期研究，主要由于在生产率和盈利率方面看不到明显的回报。化学工业中的创
新有增长趋势，但多在小型公司，它们与大学、国家试验室和联合体开发并工业化自己的产品，并向大型公司
转让其知识产权。
　　国家试验室：许多国家试验室面临一种门类的挑战，所有的试验室都在任务、预算、老化的基础设施以及
变化的需求等方面进行竞争，确保良好的资源是一个长期存在的问题。与工业部门相似，国家实验室也逐渐离
开长期性研究，而且将更趋于公司化，在试验室和大学及企业之间进行有效的长期合作存在文化理念和运作方
面的障碍，国家试验室和工业部门愿意采用团队方式运作，而大学则倾向个人研究模式。一些涉及能源、气候
和水处理等方面的大型科研项目比较适合在国家实验室中进行，因为它们在一定规模上将提供最强有力的政策
支持，而在大学和工业部门中不具备能支撑这种大型研究计划的基础。
　　大学：科学基金组织定夺各类项目的投资方案，许多科研项目需要各种组织和团队的合作才能完成。跨专
业及合作性项目的内外评审和基础投资的运行日益趋向平稳。美国各州投向公立大学的基金减少了，而联邦和
私人基金逐渐成为重要部份。科研的基础设施费用增加而投资有限将使大学研究系统发生变化。未来的投资将
倾向有财政和研究资源的少数大学，其结果是少数大学得到加强，而研究型大学数量减少，从而导致研究基础
设施的共享。
　　当前各大学将科研成果进行工业化，进而成立小型公司，在生物医学领域有些已经取得很好的成就。科研
创新成果不能只是一些观念和设想，而是需要进行生产，但大学中更多的创新却是前者。
　　研究中心与大学合作：由于工业部门研究开发的重点是短期性项目，很少强调长期性基础研究的集中模式，
而是寻找与国内外大学联合。对于大学来说，工业界的投资填补了资金短缺并支持了学生的研究，现代研究的
复杂性和费用在不断地推动合作，形成研究团队或多行业的研究中心。由工业部门完成学术性创新成果的工业
化，整个经济周期工作有助于向决策者和公众证实科学投资的价值。
　　未来10年研究投资取向仍在不断变化，工业产品和总体经济活动之间的联系对某一主要工业来说，将展示
强有力的地区性和基础设施上的优势，有助于保持对美国国内研究的强劲投资。对于制造业来说，世界级水平
的研究计划在发展中国家中不断增加，同时也导致研究机构将对工业研究投资展开激烈竞争。
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　教育和就业
  　教育及其结构：美国拥有良好的大学体系，大学教育被公认为是世界上最好的。而美国的K-12教育存在很
多缺点，常面临官僚主义和财政困绕。与此同时，化学专业学生要在变化的环境中寻找就业机会，由于化学已
成为许多研究领域的中心，许多学生去非化学部门谋求学术和工业性的职位。
　　院系：化学系和化学工程系受到生物学领域和生物医学研究基金的严重影响，跨系的联合任命已是常见。
有些传统课程也将因院系调整更名而重新审定。化学系常会与其他院系竞争难得的资源。
　　学生：近年来，外国学生来美国攻读研究生的人数有所减少，生源短缺因此要继续依靠外国学生来补充研
究生位置已成为需要关注的问题。到2015年，美国将在安全和开放之间建立一种平衡，但外国学生去美国深造
或工作的倾向将会大幅减少，尽管美国和欧洲的教育经验是非常丰富的，但亚洲大学系统日益成熟，将会在世
界范围内进行优秀生源的争夺。
　　未来几十年内，少数民族学生将成为主体，教育和化学事业繁荣发展需要接纳他们中的优秀人才，但2015
年之前这种状况还不会有所改善。美国化学会将继续支持SEED计划，而学者计划将为全国学生跨行业提供一种
重要的机制。
　　课程：工业企业要求毕业生具有扎实的科学基础知识，也要掌握精湛的技艺，在工作中取得成就需要掌握
业务知识和技能，并了解相关法律、经营管理和国际事务等知识。课程设置变化将使学生更易接受一些指导课
程，并有助于进一步强调化学的价值。提高教育中心透明度，要多采取一些商业模式，投资者是授与方，而学
生是教育产品的客户，不论什么方式都要提高教育的效率。2005年有30万学生接受化学导论教学，其中仅4%
是其主要专业，课程设置要有新途径，特别是大学一年级，这方面的挑战已构成威胁，要通过一些院校的自主
来协调这种变化。
　　教育和院校组织结构：复杂的变化推动全国的小学、中学和大学确立化学在整个教育系统中的关键地位，
要求化学事业各方面相关者进行合作，专业学会以及教育组织在公众和政策等方面采取行动。
                                         劳动力问题
　　多年来美国化学工业一直保持缓慢增长，许多化学家期望终身就业，然而近年将迎来退休高潮。按职业统
计局的计划，化学相关的就业岗位在2002～2012年间将增加3%，而化工生产方面的职位数将因劳动生产率提高、
新装置建设少而有所下降，预计截至2012年将新增12.9万个工作岗位。
　　新一代化学人才的来源：过去20年，美国本国高级学位的毕业生每年下降1%，此差额由外国留学生来补充，
虽然当前来美国求学的留学生人数增加，但移民劳动力的情况却并不如此，美国面临如何利用现有人才库，招
收更多妇女和少数民族进入化学领域的挑战。
　　新培训的化学人才走向何处？化学家主要服务于工业部门，首先是小型公司。工业部门需要较多的技术人
员，工业研究将发生明显的变化，需要有创造性的工作来吸引人才。两年制的学院将起主导作用，满足更多的
技术人员的培训，而大学则要另辟途径促进学生能适应全球工作和小型公司的需要，将会有很多非传统工作岗
位。
　　人才吸引：全球化为专业人员提供了在不同地方工作的机会，但是要求与之适应的教育经历，如进行团队
工作、互相交流和技艺以及与外国同事互动的能力等。海外研究在一定程度上为美国化学家提供了不同的需要，
但是由于国内和全球性公司开放政策使得许多岗位将由退休人员来补充，而全球性增长将构成保持纯熟科学劳
动力质量和数量的挑战。对美国化学会来说，将要增加一般人员对化学知识的培训，他们虽非化学家，但多数
人要在工业部门工作。
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　政府政策
　　政府科研基金：大学、国家试验室和公众基金支持的学院式研究对国家经济生活非常重要。这类研究将产
生两方面的效果：一是从新发明、发现中推动知识体系的完善和更新；二是培训新的技术力量，只有政府、学
术机构和工业界合作才能形成强大的研究基础。
　　组织变化：项目基金管理正在发生变化，基金申请者必须说明该项研究对社会的价值，不仅限于化学范围，
内容的多样性已经成为一个重点，且研究方向是关于基础研究或是应用研究将取决于投资机构。科学技术的进
展将改变许多研究工作的方法，也将影响研究计划的进程，根据资金投入情况设计时间框架。
　　生物学和新模式：化学事业受联邦资金配置而驱动，许多老的专业界限已变得模糊，而一些基金组织增加
对纳米-生物和材料领域的支持，这已成为一种趋势。目前在医疗保健相关的领域内，将化学手段应用于生物学
以及其他方面的基金投放越来越不看专业，重点放在生物医学问题上。这种趋势推动化学研究向一个同样重点，
院系人员聘用和学生培养也是如此，在自然科学和生命科学间投资缺少平衡，这将难以维持一些战略领域的专
业水准。