如果你注意我们功能失调的政治场景,你很容易对美国的未来感到悲观。 但如果你超越政治,看看科学和技术,这些消息是令人鼓舞的。 我们要采取必要的步骤(尤其是在技术移民和研究资助方面)来保持我们的技术领先地位。美国最近取得的科学成就预示着未来的好兆头。

NASA 的詹姆斯韦伯太空望远镜将于 2021 年圣诞节发射升空,它的表现甚至比预期的还要好——而且它才刚刚开始。 美国宇航局在 11 月 16 日取得了另一项显着成就,当时它发射了一枚巨大的 SLS 月球火箭和无人驾驶的猎户座飞船。 这是阿尔忒弥斯计划的一部分,该计划自 1972 年以来首次将宇航员送上月球并在那里建立了基地。

与此同时,劳伦斯利弗莫尔国家实验室的研究人员于12 月 13 日宣布在利用核聚变生产廉价、清洁、丰富的能源方面取得了突破。 我们距离用聚变能为城市供电还有很长的路要走,但能源部长詹妮弗格兰霍姆称其为“21 世纪最令人印象深刻的科学壮举之一”是正确的。

更直接的好处是我们在过去几年中认为理所当然的另一项科学突破:冠状病毒疫苗。 过去的疫苗通常需要至少十年的时间才能开发出来。 但是 Moderna 和辉瑞公司(后者与德国公司 BioNTech 密切合作)的科学家能够通过使用尖端的 mRNA 技术在不到一年的时间内开发和部署有效的 covid 疫苗。

美国最近取得的另一项值得强调的成就是由总部位于旧金山的研究实验室 OpenAI 开发的 ChatGPT 人工智能程序。 它有一种不可思议的,甚至是令人毛骨悚然的能力,可以立即从互联网上收集信息,并以一种复制人们说话和写作的方式回答最复杂的问题。 这个聊天机器人可以改变互联网搜索、Siri 等语音助手等(不幸的是,包括在学校作弊)。

我们在创新方面的成功增强了我们的军事和经济安全。 看看乌克兰,美国先进的武器系统——例如标枪反坦克导弹和 HIMARS(高机动火炮火箭系统)发射器——正在对不那么先进的俄罗斯军队造成损失,尽管乌克兰人只得到其中的一小部分武器和美国军事技术。 与此同时,军工联合体继续开发更复杂的系统,例如 12 月初亮相的 B-21 隐形轰炸机。

虽然我们的政治经常让我感到疲惫、沮丧和羞愧,但我们的技术成就让我为身为美国人感到自豪,并对未来充满乐观和活力。 美国国家科学基金会 (NSF) 主任塞图拉曼·潘查纳坦 (Sethuraman Panchanathan) 上周告诉我:“当我们谈论社会各个部分的创新结构时,没有哪个地方比得上美国。” “我们应该很高兴,但也要讨论我们需要做什么才能保持领先。”

美国国家科学基金会报告称,美国在研发 (R&D) 支出份额方面仍处于世界领先地位——2019 年为 28%,而中国为 22%,日本为 7%。 美国在 2020 年的研发支出估计为 7080 亿美元——超过波兰或瑞典的全部GDP。 尽管中国正在缩小差距,但美国授予的理工科博士学位数量仍然比其他任何国家都多,在 2000 年至 2019 年期间,授予各级理工科学位的人数几乎翻了一番。

并非一切都是美好的:中国在同行评议的科学和工程出版物的产出以及高科技制造业方面已经超过了美国。 例如,美国在全球半导体制造中的份额从1990年的37%下降到2020年的12%,而中国大陆的份额上升到15%。 但自 2020 年以来,半导体公司已在美国宣布了近 2000 亿美元的新项目,国会刚刚通过了《芯片与科学法案》,以补贴国内微芯片生产。 

考虑到美国教育体系在很多方面都落后,这一成就就显得更加了不起。 我们主要依靠外籍人才来弥补学校的短板。 根据 NSF 的数据,外国出生的工人占 STEM(科学、技术、工程和数学)劳动力的 19%,占所有STEM 博士学位持有者的 45%。 在某些领域,这个数字甚至更高:60% 的计算机科学和数学博士是外国出生的。 美国国家科学基金会 (NSF) 的计算机科学家潘查纳坦 (Panchanathan) 完美地说明了移民对我们的好处:他就是出生在印度,后来移民到美国的。

问题是我们没有留住很多我们培养的外国出生的人才。 只有四分之一的 H-1B 签证申请人(授予具有专业技能的人)获得签证,因为国会将这一数字限制在每年 85,000 人左右。 这意味着,尽管仅计算机行业就有超过 800,000 个职位空缺,我们每年都会拒绝数十万名潜在员工。

这没有道理,每个在美国获得学位的 STEM 学生都应该至少获得工作签证,最好在毕业时获得绿卡。 正如Panchanathan指出的那样,即使美国大幅增加国内技术工人的数量,也仍然没有足够的人才与拥有超过10亿人口的印度和中国竞争。 “你需要大量的国内和全球人才,”他争辩道。

Panchanathan 还认为我们需要在研究上投入更多。NSF 2023 财年的预算为 95 亿美元。这是一大笔钱,但他告诉我,NSF 几乎没有足够的资金来资助许多同行评审的研究计划。 “我们跟不上通货膨胀,更不用说投资我们需要的东西了,”他说。 他希望看到 NSF 的预算“很快”翻一番。

这是对我们未来的一项重要投资,非常值得——我们现在可以负担得起,因为预算赤字正在下降。 最近几个月宣布的科学进展令人兴奋。 它们可以在未来几十年维持我们的经济和军事竞争力。 但我们不能自满。 中国和其他国家正在竞相迎头赶上。 我们需要通过加大研究投入并为外国出生的人才提供更多机会来保持领先地位。

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