近年全球气候变暖和化石能源资源渐趋枯竭的坏消息频传，应对全球气候变化和能源转型已成为一股强劲的世界潮流。美欧和巴西正在领跑这场21世纪的“马拉松赛”，我国情况又是如何？
中国经济快速发展，能源需求剧增，缺口不断扩大，以及化石能源资源贫乏的先天不足的矛盾日益突出。以2005年计，中国煤炭、石油和天然气的储产比分别为52、14和45，也就是说，如无重大矿藏资源发现和不计进口，中国的煤炭、石油和天然气分别只够用52年、14年和45年。如按2010年计，就更加令人寝食不安了。
面对剧增的能源需求，现行的做法一是“竭泽而煤”，2000年的原煤产量12亿吨，2007年上升到25.3亿吨，7年翻了一番，一缺电就想到挖煤；二是石油和天然气到国外去买去采，2009年的石油进口依存度为53.6%，天然气也近30%，油气已是事实上的立足国外了。
我国虽也提出2020年可再生能源在能源消费总量中达到15%的目标，可是按大水电属传统能源的联合国惯例就只剩下7.5%了。此外，这是按2020年能源消费总量40亿吨标煤计算的，显然这是打不住的，所以实际比7.5%还少。2009年末,国家能源局又提出“实现到2020年非化石能源占一次能源消费比重达到15％左右”，也就是加进核能后仍是15%，可再生能源的指标可能不到5%了，而美欧是20%，巴西、瑞典更高。另外，我国以煤为主的能源消费结构使二氧化碳排放量居世界首位，大气污染严重和减排的国际压力越来越大，现在正在开坎昆会议。
能源资源极贫，需求与缺口剧增，事实上的立足国外，以及在化石能源上大刀阔斧和一掷千金，而在可再生能源上遮遮掩掩和裹足不前的现实说明，我国的能源形势已经相当严重，病得不轻了。
当今世界，经济即国力，能源是基础。我国的崛起必然引起美日等国家的警觉与反制，能源不能自主和需求立足国外乃国之软肋与重大隐患，一旦有个风吹草动，对国内经济和社会的负面影响将不可估量。崛起中的中国需要的不是踌躇满志，而是多一些忧患与安全意识，多一些远虑和未雨绸缪的谋划。近十年中国和世界能源形势变化实在太大了，早先提出的48字能源方针和现行能源政策应该重新审视与评估了，需要研究和制定一个新的国家能源大战略，其关键词至少有“自主”、“安全”与“积极转型”。
发展可再生能源以生物质能源为主导是大趋势
在未来相当长的时间里，化石能源仍将是主导性能源，所谓的能源转型主要是指可再生能源对化石能源的逐渐替代。在此过程中，各国竟殊途同归地走上了以生物质能源为主导之路。
在早期，20世纪70年代爆发世界石油危机和开始寻求石油替代时，美国的玉米乙醇、巴西的甘蔗乙醇、北欧的生物质发电、德国的沼气等纷纷出台。后来美国进行甲醇车用燃料试验失败后进一步确认了生物乙醇方向，瑞典在进行公交车的9种替代燃料试验后也最终选择了沼气与生物乙醇。
1999年美国发布了《开发和推进生物基产品和生物能源》总统令，制定了一个关于到2030年以生物质燃料替代目前石油消费总量30%的发展目标，占国家电力的5%、交通运输燃料的20%和化工产品的25%。2005年美国能源部给国会提交的一份报告说：“生物质已经开始对美国的能源作出贡献，2003年提供了1亿吨标煤能量，占美国能源消费总量的3%，超过水电而成为可再生能源的最大来源。”
美国20世纪90年代开始建设大型风能和太阳能试验装置并逐渐加大开发力度，更彰显了生物质能源的主导角色。分别于2005年、2007年、2008年和2009年经国会通过的《美国能源政策法案》、《能源自主与安全法案》、《农业法案》和《美国清洁能源安全法案》均是以法律形式确定了生物质能源的主导地位和具体发展指标。据美国能源信息署（EIA）不久前发布的《能源展望2010》预测，2008年至2035年间石油消费量的增长部分将全部由液体生物燃料提供，燃料乙醇的消费量可占到石油消费量的17%以及使原油进口依存度由70%以上降低到45%；发电量的增量中可再生能源占41%，其中生物质发电占49.3%，风电占37%，光伏发电占4.2%。也就是说，未来的二三十年里，美国的生物质能源不仅要全部担当起替代石油增量的任务，还要在可再生能源发电中挑起半壁河山的重担。
2007年欧盟通过立法提出2020年能源消费总量中可再生能源要占到20%，交通部门燃料消费中生物质能源要占到10%的目标。瑞典是一个杰出代表，其能源消费结构中的石油份额由1970年的77％下降到2008年的32％；生物质能的工业用途达1230亿千瓦时，分别是天然气（100亿千瓦时）和煤炭（270亿千瓦时）的12.3和4.5倍。其生物质供热发电1030亿千瓦时，占全国能源消费总量的16.8%，占供热能源消费总量的71.6%。在2006年的世界生物质能源大会上，瑞典总理佩尔松宣布：“生物质能源已能满足目前瑞典25%的能源需求，2020年瑞典将成为世界上第一个不依赖石油的国家。”
在巴西，生物燃料产值已经占到全国GDP的8%，超过信息产业而排在第一位。巴西已建成10大甘蔗乙醇生产基地和由甘蔗种植—乙醇加工—专用汽车FFVs—国内市场—国际贸易的一套完善体系。在2008年的“国际生物燃料大会”上，巴西全国公民协会主席Dilma Rossef在开幕词中讲道：“巴西的经济是建立在可再生能源基础上的，目前全国以生物乙醇替代了50%的汽油（2009年达56%，作者注），生物柴油替代了3%的化石柴油，这一比例正在快速提高。2003年启动了的灵活燃料汽车（FFVs）市场，现已有700多万辆（2010年2月已超过1000万辆，作者注），汽车销售中90%以上是FFVs汽车。”巴西国内有1.2万架小型及农用飞机使用乙醇燃料。
印度于2004年开始石油/农业领域的“无声的革命”，制定了2011年全国运输燃料中必须添加10%乙醇的法令，违者将被起诉等等。连生物质资源贫乏的日本，2002年也经内阁会议审议通过了《日本生物质综合战略》，提出由“石化日本”向“生物质日本”的战略转变和制定了“摆脱石油”的时间表。
各国在可再生能源发展中不约而同地走上以生物质能源为主导的道路，主要是由生物质能源的特质决定的。
以生物质为主导是其特质所决定的
能给地球持续提供能量来源的是太阳辐射。由于球体不同部位接受的辐射量不等和不同地面物质的不同热反应，导致近地面大气流动而蓄动能于风；导致水在地面与大气间蒸散与凝降而蓄势能于江河；通过植物光合作用而蓄化学能于生物质，以及可以通过人工设施而集聚太阳辐射的热能和发电。所以，风能、水能、生物质能和太阳能乃太阳辐射赋存于不同载体所表现出的不同能态，是一母所生的兄弟，但又是“龙生九种，种种不同”。
风能、水能、太阳能、地热，以及核能、氢能和未来的核聚变等均为物理态能量，需要通过复杂的技术和装备才能转化为电与热，而且风能和太阳能很不稳定和储能性差。生物质能则别具一格，是太阳辐射经植物光合加工转化后形成的，以生物质为载体的一种化学态能量，既稳定又储能，原料易得，现代加工转化技术与途径多样，产品既有热与电，又有固、液、气三态的多种能源产品，以及塑料、生物化工原料等众多的非能生物基产品，这些特质与功能是其他所有物理态清洁能源所不具备的。此外，生物质能源的生物性使它与农业和农民有着亲密关系，可以帮助农民增收，促进农村经济发展，这也是其他所有物理态清洁能源做不到的。正是这种特质与功能，使人们在需要对化石能源替代时，首先想到的是生物质能源，利用已有技术进行生物质的直燃或混燃发电；利用甘蔗、玉米和纤维素等生产乙醇和生物柴油；利用畜禽粪便和城市污水垃圾等生产沼气等等。这是生物质特质所决定而不是人的意志和政策导向所能长期左右的，谁看不到这一点谁就会吃亏。
将生物质能源提升到应有的战略高度
美欧等工业化国家很重视生物质能源的促农功能，对农村经济还很落后的发展中国家就更具重要意义。中国的“三农”问题已严重影响到社会公正与和谐稳定，影响经济的健康和持续发展，生物质能源正是解困“三农”的一剂良药，发展现代农业的必经路径。
中国“三农”困境的病根是将8亿农民捆绑在人均不到0.1公顷土地上从事附加值极低的粮食和初级农产品生产上，他们的收入增长和享受到的福利怎能与城里人相比，城乡差距只能越拉越大，这是长期执行工农二元化和城乡二元化的结果。正如十七届三中全会提出的，“当前推进农村改革中城乡二元结构造成的深层次矛盾突出”，要“把着力构建新型工农、城乡关系作为加快推进现代化的重大战略”。十七届五中全会提出要“更加注重保障和改善民生，促进社会公平正义”和“加快发展现代农业，拓宽农民增收渠道”。当前中国最大的“民生”和“公平正义”就是对8亿农民的民生和公平正义，而发展“现代农业”的根本是要改变现行的落后的农业产业结构。免农业税、发种粮补助、搞新农村建设等非常必要，但更重要的是培育“三农”自身的“造血功能”和“成长机制”。
将“三农”局限于初级农产品生产的产业结构是不行的，必须将生产链条向农产品加工和生物质产业等高附加值方向延伸并组织农民参与，必须推进农业和农村的工业化、市场化和城镇化，否则现代农业就是一句空话。生物质产业的原料生产一头在“三农”，加工和市场一头在工业和城市，是“构建新型工农、城乡关系”的最佳“纽带”和“抓手”。而且生物质能源又是清洁的、低碳的、可持续的，是一个市场需求极旺的时代宠儿，国家何不将这个时代机遇尽早地惠及“三农”？
如果使每年可用于能源的4亿吨秸秆（其中1亿多吨被白白地焚烧）得到开发，可相当于8座三峡发电站和帮农民每年增收800亿～1000亿元；如果利用非粮低质边际性土地种植甜高粱和薯类，可每年转化为1亿吨燃料乙醇和使农民增收1000亿至1500亿元；如果开发畜禽粪便等有机废弃物，可转化为900亿立方米的天然气（相当于全国现消费量）和使农民增收1000亿元。这是多么宝贵的一笔财富，它还可以促进农村工业化、城镇化，农村富余劳动力就近转移就业，缩小工农差距和城乡差距；可以使国家公平正义、科学和谐地发展和维护社会稳定。这种对农民对国家功德无量的事情难道不值得在“十二五”规划中留下浓墨重彩的一笔吗？
农业部门是美国实现节能减排的重点。奥巴马总统上任才两三个月就对农业部长Vilsack下达了总统令，要求农业部大力加快生物燃料产业的投资和生产，在美国建立永久的生物燃料基地，扩大生物燃料基础设施，利用这个产业为美国加快发展农村经济提供唯一的机会，同时减少对外国石油的依赖，迎接21世纪美国国家最大的挑战之一。可惜在长期受工农二元影响下的中国，生物质能源被“就能源论能源”地划归到能源工业部门而备受歧视、欺侮和冷落。最近成立的国家能源委员会的组成中，连外交部和解放军总参谋部都参与了，唯独没有农业部和国家林业局，从另一个侧面反映了我国当前重化石能源轻生物质能源，和重外轻内的倾向。
我国一面强调“三农”是“全党工作的重中之重”和“着力构建新型工农、城乡关系作为加快推进现代化的重大战略”，一面又忽视以至排斥能够“构建新型工农、城乡关系”的重要“纽带”和“抓手”，这是观念落后和行政体制不健全的一种表现。希望“十二五”规划中不要再“就能源论能源”地对待生物质能源了，只有打破现行的工农分隔体制和上升到解困“三农”和实现农业现代化的战略高度，“十二五”规划中的生物质能源才有可能科学到位。
中国生物质能源具有突出的资源优势
在我国的可再生能源中，生物质能源占尽了资源优势。
据中国工程院可再生能源发展战略咨询报告资料，我国水电的经济可开发量4.02亿千瓦，年发电量能力1.75万亿千瓦时，开发程度32%；陆地风能（离地面10米高度）的技术可开发量2.97亿千瓦，可开发面积20万平方公里，离岸20公里海域范围内技术可开发量1.80亿千瓦，可开发面积3.7万平方公里（即能形成风电场的面积为国土面积的1/40）；可利用的生物质原料资源量为11.71亿吨标煤，其中48.2%来自农林有机废弃物，51.8%来自低质边际性土地上的能源植物；太阳能资源丰富，但目前尚无资源量的具体数据。
我国不含太阳能的清洁能源的年开采资源量为21.48亿吨标煤，其中生物质占54.5%，大水电、小水电和风电分别占18.5%、8.7%和15.5%，核电为2.8%，生物质能源的资源量是水能的2倍和风能的3.5倍。在区域分布上，水能资源集中于西南，风能和太阳能资源集中于西北和青藏高原，而生物质资源则富集于经济发达的东部与南方。风能与太阳能的资源富集区与终端市场的分离，使得如河西走廊的风电需经一两千公里的远距离传输，而生物质能源则可以就地消费。
不同生物质原料适合生产不同的能源产品，经原料与产品的匹配与整合，11.71亿吨标煤的生物质原料中，约4.59亿吨标煤的产能（39%）适合于生产液体燃料以替代石油；约5.59亿吨标煤产能（48%）适合于生产固体燃料以替代燃煤；约1.53亿吨标煤产能（13%）的生物质原料适合于生产气体燃料以替代天然气。
我国的可再生能源中，生物质能源的资源量最大和占尽区位优势，原料与产品又多种多样和可以全面替代石油、煤炭和天然气，生物质能源是篇值得大书特书的大文章。
固体生物质燃料要有大的发展
生物质原料资源中以固体者最多，仅作物秸秆、林业剩余物和林地生物质三项的年产能潜力即超过7亿吨标煤，其中秸秆原料与木质性原料分占四成和六成，分别富集于农田和林地，可以有直燃发电、混燃发电、裂解气化或液化等多种转化途径与产品。固体燃料可随着资源状况和技术成熟度的不同而在不同时期和地区选择不同开发重点，宜多元化开发而不存在绝对优劣取舍与非此即彼。
生物质供热发电是最简捷的一种对煤的替代方式，至今在美欧仍为生物质能源的重要品种，技术成熟和产业化程度最高，可作为我国近中期选择开发的重点。当前可用于能源的4亿吨秸秆中被白白地焚烧掉的就有1亿多吨，仅以此转化为电力即可相当于两个三峡电站。另一大块是我国的1亿公顷天然林需要人工抚育，每五年轮流清林一次，平均每年可获得1.6亿吨生物质，相当于一座年产1.3亿吨的煤田。生物质直燃发电要注意向热电联产和混燃方向发展，将热效率提高到90%以上。同时注意因地制宜地发展热裂解气化和技术成熟后的秸秆沼气与纤维素乙醇，使更多营养物质回归土壤。
开发固体生物质原料的瓶颈是它的松散，能量密度低和不便运输流通。经粉碎压缩后的成型燃料则可以解决这道难题，其容重与热值接近于原煤，且干净、便于运输和市场流通。当前我国成型燃料宜以供热市场为主，特别是全国几十万个中小燃煤供热锅炉因难以清洁燃烧而成为节能减排的死角和难点，成型生物燃料替代是一种最佳选择。
成型生物燃料可直接用于燃烧供热发电，也可以作为裂解气化/液化，纤维素乙醇和其他生物基产品的原料。成型燃料从原料收集、成型、运输及相关机械制造是一个较长的生产链条，可以吸引企业资金、技术、管理和服务的参与；可以带动农村工业，提供就业岗位和增加农民收入，这是一个有数亿吨产品交换流通的大市场，培育成型燃料市场对推动固体生物燃料产业具有重要意义。按《可再生能源中长期发展规划》，成型燃料的2020年指标是3000万吨，目前仅几十万吨，“十二五”期间要有一个大的发展。
秸秆直燃发电是“十一五”期间产业化推进较快的一种生物质能源。截至2008年底，国家发改委已审批170余项生物质发电项目，总装机容量460万千瓦；已投产50项，装机容量110万千瓦。按《可再生能源中长期发展规划》，2020年生物质发电的3000万千瓦指标，“十二五”期间至少需要新增1000万千瓦以上的生物质发电能力。有人担心秸秆发电是否会影响还田，其实几千年来一半以上的秸秆都是用作薪柴，从来就不是全部还田和养牛的，更何况当前并不是争夺秸秆资源，而是尽快治理亿万吨冗余秸秆被露地焚烧的顽疾。有人认为收集和运输秸秆耗能多不合算，其实秸秆的收集、打捆和运输的机械化基本解决，收集半径不过百公里，肯定比从数百公里外运煤到火电厂的耗能少得多。
燃料乙醇不能停，要加快步伐
我国石油资源最缺，需求增长最快，进口依存度最高，无疑应为能源转型替代的重点，尤其是运输用燃料。美欧与巴西等对运输用化石燃料的替代主要是燃料乙醇，美国2020年的替代目标是汽油消费量的20%；欧盟是生物燃料占运输燃油的10%；巴西现在已达56%，我国仅2%。自2005年到2009年，美国燃料乙醇的年产量新增了2000万吨、巴西新增了700万吨、欧盟新增了250万吨，我国仅新增60万吨，严重滞后。
我国“十五”以陈化粮乙醇起步，2005年过百万吨，居世界第三。“十一五”期间因粮食趋紧而叫停新增粮食乙醇和鼓励发展非粮乙醇是非常及时和正确的，只可惜此间粮食乙醇生产依旧，非粮乙醇只完成了新增200万吨指标的10%。在“十一五”的前四年里，我国汽车由722万辆增加到1364万辆，石油净进口量由1.68亿吨增加到2.19亿吨，而燃料乙醇仅增加了32万吨。再次说明当前应对石油和运输燃料缺口迅速扩大的办法单纯以巨资到国外去买而不重视对本国绿色替代能源的开发，这无疑是短视和有害的。
第1代的粮食乙醇在我国绝不可行，现有的年产100多万吨也应该尽快转为非粮。美欧斥巨资攻关多年的2代纤维素乙醇，因技术难度太大于不久前宣布大幅调低2011年的生产指标，而我国在纤维素乙醇上一直没有认真下过功夫。2010年燃料乙醇年产仅100多万吨，2020年的指标是1000万吨，如此大的任务，靠粮食乙醇吗？绝不行！靠纤维素乙醇吗？太不实际！靠什么？
今年5月在北京举行的中美先进生物燃料论坛上，我们提出了“1.5代乙醇”的概念，即以中国优势的非粮能源作物甜高粱、薯类和菊芋等为原料生产燃料乙醇，技术成熟，设备国产，可较快形成产业化和规模化生产。发展非粮乙醇还能将我国千万公顷沉睡的边际性土地和广大农民的积极性激活，它是完成2020年1000万吨燃料乙醇指标的唯一和最佳选择。令人高兴的是，制约甜高粱乙醇产业化的发酵工艺瓶颈最近终于得到解决，清华大学固体发酵技术及其产业化生产的成功将极大地推动我国具有巨大潜力的甜高粱乙醇的发展，希望能引起政府关注。
“十一五”即将过去，“十二五”的燃料乙醇该有个说法了。是1代、2代，还是1.5代？新增300万吨还是500万吨？是按“十一五”不成功的政策还是放开和鼓励民营中小企业参与的政策？当然，在抓1.5代乙醇的同时，要下真功夫抓实纤维素乙醇和微藻生物柴油的研发，作好技术储备，做到兼顾当前与长远，现实与前景。
产业沼气替代天然气该提上议事日程
上世纪八九十年代，在中国开始发展农村户用沼气的时候，德国与瑞典等开发了沼气的规模化生产与工业性用途，我们叫它“产业沼气”。30年过去了，中国农村户用沼气池从600多万个发展到了3000多万个和年产沼气120亿立方米，而欧洲的产业沼气也由以城市污水和有机垃圾为原料发展到以畜禽粪便和专用能源作物为原料；由传统厌氧发酵工艺发展到连续搅拌发酵（CSTR）和中高温发酵工艺；由供热发电发展到对天然气的替代；由环保目标发展到能源环保目标。德国有4780家沼气厂（2009年），装机容量1600兆瓦；瑞典有沼气驱动车1.5万辆（2007年），加气站布网遍布全国，预计2040年前后全国天然气消费将由产业沼气替代。俄乌“斗气”加速了欧盟沼气对天然气的替代，2009年的产业沼气产量已达140亿立方米。
我国继石油进口依存度过半后，液化石油气的进口依存度也快速上升到30%。由于天然气缺口迅速扩大和供应吃紧，近年以巨资向澳大利亚、土库曼斯坦、伊朗、俄罗斯等大规模引进天然气和在沿海大规模设立LNG接收站，而国内丰富的沼气原料资源却弃而不用。我国仅大中型养殖场废水、工业有机废水和城市污水三类原料即具年产830亿立方米沼气，或700亿立方米天然气的资源潜力，接近于现全国天然气的年消费总量。产业沼气的原料比较集中，易于收集和规模化生产，生产过程即是有机污染物的无害化和资源化过程，可与资源循环利用和环保融为一体，与发展农村经济和新农村建设密切结合。在碳水化合物的各种转化中,以厌氧反应的能耗最低，减排效率最高，可以充分保存植物营养物质和有机质还田，还有纯化后的沼气可以共用现成的天然气输运/分配系统的优势。
产业沼气生产技术在德国瑞典等欧洲国家已相当成熟，商业化程度高。我国目前沼气的规模化程度和容积产气率尚低，分离纯化技术和设备刚起步，但这些都是可以很快弥补和赶上的，预计一两年内，北京、河南、山东、海南、河北等地将出现生产经纯化压缩的车用沼气CBG的示范试点。只要扶持政策和标准制定到位，逐步健全物流系统和培育市场，产业沼气必将有个大的发展，为减轻国家天然气缺口压力作出贡献。
发展产业沼气需要观念创新与模式升级，即在继续发展农村户用沼气的同时，向产业沼气升级；农村能源向商业能源升级；单纯为环保处理向能源环保双赢升级。建议在制定“十二五”规划中将农村户用型沼气与产业沼气分开，产业沼气中的自用与商用分开，供热发电与替代天然气的CBG分开，分别提出发展指标并重在CBG。
用20年时间建设本土绿色“三田”
化石能源资源会越来越少，价格会越来越贵，从长远和战略上看，我国必然或迟早是要建设自己的生物质能源基地的，这个百年大计早谋划早主动。
绿色煤田是指能替代煤炭的生物质发电和成型燃料等的原料生产基地，主要有：
——秸秆绿色煤田，位于粮食主产区，年产出潜力约3亿吨原煤；
——清林绿色煤田，位于天然林区，年产出潜力约1.2亿吨原煤；
——荒坡绿色煤田，全国宜林荒山荒坡，年产出潜力约3亿吨原煤；
——沙地绿色煤田，位于北方四大沙地，年产出潜力约3000万吨原煤。
绿色油田是指能替代石油的液体生物燃料的原料生产基地，主要有甜高粱乙醇绿色油田、薯类乙醇绿色油田和木本油料绿色油田。它们主要分布在蒙东及东北三省西部、环渤海及长江口以北的海涂和滨海盐土、内蒙古中部、武陵山区等8大片宜能荒地及约1000万公顷的非粮低产农田。绿色油田的年产出潜力是1亿吨燃料乙醇。如纤维素乙醇和微藻转化技术取得突破，还有这两片潜力巨大的绿色油田。
绿色气田是指能替代天然气的产业沼气原料生产基地。仅三片气田的年产出潜力即有830亿立方米沼气或700亿立方米天然气，它们是：
——加工业有机排放物绿色气田，主要有两广地区的废糖蜜、淀粉加工高COD废水等；
——大型养殖场绿色气田；
——大城市与周边有机垃圾及污水绿色气田。
在建设绿色“三田”上，对兼有环保功能的农林及加工业有机废弃物利用无异议，但开发宜农后备荒地和宜林荒山荒坡是否会引起生态恶化呢？是的，过去曾经有过，但以现在的理念、技术和政府管理水平，不仅不会恶化生态，还可以使受损生态得以修复与重建。现在国家那么缺油少气，能源安全形势那么严峻，为什么不能启用这些储备性土地去建绿色“三田”？资本不流通是“死钱”，该用的地不用就是“废地”。为什么不能为农民栽种出这一片片的“摇钱树林”呢？
任何加工工业都需要有原料生产系统的支撑，火电厂需要采煤业支撑、冶金业需要采矿业支撑、石化业需要采油业支撑，当然，转化绿色电力、燃料乙醇、生物柴油和生物天然气也是需要原料生产系统，即绿色“三田”支撑的，这是大工业生产的分工。道理虽然简单，但是前者的原料生产与加工生产两头都在工业系统，人们熟悉和习惯了，而生物质能源的加工生产在工业系统，原料生产在农业系统，人们对它不熟悉不适应。为什么国家不能像开煤矿和钻石油一样地投资建一批大型的绿色煤田、绿色油田和绿色气田呢？发展新产业需要新观念新行动。
当前我国发展经济中的第一要务是扩大内需，如果从每年约1万亿元的购油款中拿出一小部分用于建设本土绿色“三田”及生物质能源的转化加工企业群，可以培育出一个庞大的内需市场。从土地和农民，农林废弃物和非粮能源植物，原料生产和加工转化，机械制造和储藏运输，科技研发和社会服务等，是多么长的一个链条，可以提供多少的工作岗位啊！巴西的甘蔗乙醇生产可以带动农业、机械制造、化工、汽车等13种行业；石油工业每提供1个工作岗位计，水电和煤炭可提供3～4个，而乙醇产业可以提供152个；每提供一个工作岗位，乙醇产业的投资额是1.1万美元，而消费品、汽车、冶金和石油化工分别是4.4万、9.1万、14.5万和22.0万美元。生物质能源是个投资、提供就业岗位多和带动面广的产业，这也是风能和太阳能所不能及的。
建议国家对建设本土绿色“三田”有个长眼光和大战略，在“十二五”规划中开始谋划。
中国生物质能源企业已经“破土出茧”
“十二五”期间，一批民营生物质能源企业在艰难条件下破土而出了，它们不是传统的能源产业和制造业，而是新型的农工联合型企业。
国能生物发电集团2004年自丹麦引进生物质直燃发电技术，经消化吸收和再创新过程，已经是技术世界先进和设备可以全部国产化，特别是创造了适合华北粮食主产区田间秸秆收集储运的机械化系列和已建立起与农民合作机制。截至2009年8月，该公司已建成类似生物质发电厂的项目20个，在建项目10个，总装机容量达420MW，年消耗秸秆400万~450万吨秸秆，农民新增收入8亿~9亿元，2009年的发电量为30亿千瓦时。
武汉凯迪公司以农林废弃物为原料，先后在湖北、湖南等5省建成14座生物质热电厂，替代15万吨标煤，发电27亿千瓦时和减排二氧化碳330万吨，农民增收7.5亿元和获得4.5万个工作岗位。二期工程计划建装机容量为300万千瓦的100个生物质热电项目，替代标煤1500万吨和减排二氧化碳3000万吨，为农民年增收60亿元和获得40万个岗位。
一位房地产商为回报社会，2005年开始自筹资金到内蒙古毛乌素沙地种沙柳治沙，利用“平茬”下来的沙柳枝条（成年沙柳必须每三四年割除地上部分才能生长旺盛）建了一座生物质发电厂。在治理2万公顷沙地的同时，年发电1.8亿度和减排20万吨二氧化碳，当地农牧民得到了7000多万元现金收入和7000多个劳动岗位，做到治沙与绿能双赢。这个毛乌素生物质发电公司今年又利用烟筒释放的二氧化碳和热量在塑料大棚里种养微藻成功，他们叫沙柳治沙固碳、发电减碳和微藻捕碳的“三碳”经济。这个“三碳”模式将于2011年在浑善达克沙地复制两个。
全国投入使用的生物质压缩成型设备近千台，但年产颗粒燃料不到30万吨，一个主要原因是市场定位没解决好。吉林辉南宏日新能源公司利用长白山林区弃置的枝丫材压制成颗粒，运到周边乡镇和长春市吉隆坡酒店替代煤炭和石油供暖，减排和降低供暖费用效果突出。2008年供暖面积8万平方米，随着吉林省投资公司的介入和在全省推开，2010年的供暖面积达80万平方米。山东百川同创公司研制的生物质裂解气化供热技术进入产业化后，2010年设备销售产值近1亿元。
在产业沼气战线，北京德青源鸡场日处理鸡粪212吨和产沼气1.9万立方米，发电能力1.6MW和年减排8万吨CO2，2009年开始稳定向电网供电；山东民和牧业公司日处理鸡粪300吨和产沼气2.7万立方米，发电能力3MW和年减排9万吨CO2，这两个养鸡场将于2011年投产经纯化压缩的车用沼气。广西武鸣县安宁公司处理木薯淀粉加工的高COD废水,日产沼气2万立方米,沼气纯化装置即将运行；南宁市正在策划一个日产40万立方米生物天然气的大型CBG项目。安阳贞元集团在河南安阳、海南神州新能源公司在海南的大型车用生物天然气工程也将先后投产。中国的产业沼气正蓄势待发。
可惜液体生物燃料方面乏善可陈。“十五”期间建成4座陈化粮乙醇厂后，考虑到国家粮食安全，正确地叫停粮食乙醇和鼓励发展非粮乙醇。可是2006年下发的依靠大型央企的一纸文件后，仅新建了一个由中粮建在广西的木薯燃料乙醇厂，一批当时生机勃勃的民营非粮乙醇中小企业都被封杀在摇篮里了，情形很惨。
“十一五”期间孕育了我国第一批脱颖而出的生物质能源企业，固体、液体和气体生物燃料的产业化技术和生产、国产装备和企业经营渐趋成熟。建议“十二五”规划中加大对它们的政策扶持力度，给它们一个更加宽松的成长和扩张环境，让星星之火形成燎原之势。
关于对发展生物质能源的质疑与答疑
对生物质能源的一个最大质疑或误会就是怕影响国家粮食安全，这都是简单类比美国玉米乙醇造成的。上面谈到那么多种的固体生物燃料会影响粮食安全吗？绝对不会！生产产业沼气会影响粮食安全吗？绝对不会！非粮乙醇和生物柴油会影响粮食安全吗？也不会！发展生物燃料可走的路那么多，为什么非要在所谓的粮食安全问题上纠缠不清呢？也许有人说，薯类和甜高粱也是粮食，这就有点强词夺理了。薯类和高粱从来就是生产淀粉和酒的工业原料和饲料而不是人的口粮，再说它们只是种在那些种不了粮食的低质土地上，加工后的废渣仍可作为饲料和肥料。所谓的影响粮食安全是一种误解，如果有所涉及也是完全可以通过政策和管理解决的，切不可一叶障目和因噎废食。
质疑之二是发展生物燃料会不会引起作物秸秆和薯类甜高粱等原料的价格上涨。随着社会需求和商品价格而调整原料价格是一种正常的市场行为，哪种商品和原料都是如此。使毫无或经济价值很低的秸秆和畜禽粪便等污染物无害化、资源化和增值化有什么不好？再说，在需求旺盛和附加值较高的能源产品拉动下，合理提高薯类和甜高粱等的价格，增加农民收入有什么不好？
质疑之三是国家的补贴多了。这应当是指目前对100多万吨粮食乙醇而言，因为对成型燃料和产业沼气至今还没有国家补助政策，对生物质发电的补助也低于风能和太阳能发电。国家为发展战略新兴产业和减排，扶持与补贴是正常和必要的，各国都是如此，且力度要大得多。如果说国家对风能和太阳能的补贴给的只是企业，那么生物质发电和燃料乙醇成本中原料占六七成，政府对企业的补贴实际上是转移支付给了农民。国家正在想方设法增加农民收入和缩小城乡差距，这种补贴方式不仅增加了农民收入，还培育了农村工业，既有“鱼”又有“渔”，何乐而不为！
质疑之四，生物质能源的技术不成熟。上节已经用事实和实证回答了这个问题，中国的生物质能源技术与国外差距并不大，且自主性强，装备国产化程度高。相反，风能和太阳能的核心技术与材料多被国外少数大公司垄断。至于生物质原料分散和能源密度低的不足也是可以通过成型燃料和分布式布局解决的。
生物质能源于国于农的意义如此重大和深远，产业优势又如此突出，其不足也是技术性的和可以解决的，我们应当摒弃误解与偏见，让它为国家和农民作出应有的贡献。
关于“十二五”目标及政策建议
“十二五”的可再生能源规划应为国家《可再生能源中长期发展规划》的一部分。经统一换算为标煤后，该《规划》提出的2020年发展目标中，生物质能、小水电、风电、太阳能和地热分别为299万、100万、21万、37万和12万吨标煤，分别占43%、33%、7%、13%和4%，体现了以生物质能源为主导的思想。但是“十一五”期间没有认真执行《规划》精神和完成生物质能源的2010年各项指标，加重了“十二五”期间的任务。
如按2020年生物质能源各项规划指标的40%和60%分别提出2015年目标的AB两个方案，其相关数据列入了下表。表中看出，无论是A方案或B方案，非粮乙醇和成型燃料的“十二五”任务都很繁重，需要有专项计划和得力措施才可能完成。建议沼气规划中将产业沼气独立出来，作为“替代天然气专项计划”提出。
以上诸节阐述了对我国发展生物质能源的有关指导思想和战略建议，有关政策性的建议如下。
首先，我国油气资源极缺，需求、缺口以及进口依存度猛增，建议在增加进口以应急需的基础上，加大石油和天然气替代进程，“十二五”规划中可安排“加快发展非粮燃料乙醇和产业沼气专项（或重点工程）”。
其次，鉴于生物质原料的分散性，宜发展中小规模及分布式布局的加工厂，建议发挥民营中小企业的优势和给予足够的政策支持。大型央企国企拥有资金与技术优势，建议与国家绿色“三田”建设计划结合，总体规模与分布式布局相结合，原料生产与地方和农业部门结合。
第三，总结“十一五”期间生物质发电的成功经验和未能完成液体生物燃料的政策教训。建议“十二五”期间改变“发改工业[2006]2842号文件”的做法，政策放开，鼓励和支持民营中小企业参与燃料乙醇和生物柴油的发展。
最后，鉴于生物质能源亦工亦农的特点，建议借鉴国外做法，成立由国家能源局、农业部、国家林业局、环保部组成的协调领导小组和办公室。
2000年～2009年期间，创新研究群体科学基金（以下简称创新群体基金）共投入经费16亿元，资助创新群体225个；其中有139个群体获得第二期延续资助，22个群体获得第三期延续资助。
获得资助的225个研究群体中，102个群体来自中国科学院所属研究单位，占总数的45.33%，101个来自教育部所属高等院校，占总数的44.89%，8个来自解放军系统的研究单位，14个来自其他部委所属研究单位。
陈宜瑜介绍，受资助的多数群体在自身研究领域具有较高的学术地位，在获得创新群体基金资助后，由于得到持续稳定和较高强度的经费支持，许多群体在自主创新方面取得了重要突破。他们有的在重要科学领域的世界前沿占有一席之地，有的为解决经济社会发展和国家安全中的关键科学技术问题作出了显著贡献，有的为国家宏观决策提供了重要科学依据。在此期间，许多群体带头人也成长为真正的科技领军人才。
两院院士增选结果印证了这一点：2003年以来，共有38位创新群体的学术带头人当选为中国科学院院士，6位当选为中国工程院院士。
建立完整的人才资助和培养链
“科技创新，关键在人才。杰出科学家和科学技术人才群体是国家科技事业发展的决定性因素。上世纪90年代以来，随着青年科学基金、国家杰出青年科学基金等一系列科技人才计划的实施，我国科研队伍整体老化、人才外流等现象得到缓解，高层次创新人才‘断层’逐步弥合。但是，一个人优秀，不等于一个团队都好。”陈宜瑜说，“如何通过建设一支支优秀的科研团队，促进学科交叉、融合和发展，成为当时国家自然科学基金制定人才培养方略的重要方向。”
因此，基金委在10年前作出了设立创新群体基金这一富有前瞻性和鲜明时代特征的重大部署。实施创新群体基金，正是科学基金人才工作实现从资助科学家个体发展模式到资助个体与团队建设并举模式的战略转变，也是培育创新团队、造就科学帅才和形成科学学派等方面开始新实践的标志。
创新群体基金设立及实施10年的历程，也是国家自然科学基金对人才成长规律的认识不断深化、不断完善，建立相互衔接的科学基金人才资助和培养链的过程。
创新群体基金设立以来，一个值得关注的现象是，大部分创新群体学术带头人为杰出青年科学基金获得者。统计数据显示，创新群体带头人（资助时）的平均年龄为45.74岁，其中199人为杰出青年基金获资助者，占总数的88.44%。
“从上述数据不难看出，创新群体基金已经与杰出青年科学基金实现了无缝对接，国家自然科学基金的人才资助体系也日益完善。”陈宜瑜说。
创新群体基金的设立不仅体现了现代科学研究发展的需求，还是基金委管理创新的重要举措。
陈宜瑜解释说：“基础研究具有周期长、风险高和厚积薄发等特点，任何重大创新和突破都有赖于良好和宽松的创新环境。创新群体基金不同于一般的研究项目，也不同于一般的人才基金，它在我国基础研究经费总体不足、科学家经常为经费四处奔波的情况下，采用‘3+3+3’的延续资助模式，对以优秀科学家为带头人的研究群体给予持续稳定和较高强度的经费支持。这对于集聚优势人才，保障优秀科学家集中时间和精力，潜心钻研，自由探索，勇于冲击世界科技前沿具有重要意义和政策影响。如何保护科学家的积极性，为他们构建宽松的科研环境，最大程度发挥他们的创造性，造就一批在基础研究前沿领域冲击世界水平的中坚力量和突击队，正是创新群体基金所精心追求的。”
正因如此，创新群体基金受到广大科技工作者的极大欢迎和热烈响应。能够获得创新群体基金资助的科学家当然也是国内最优秀的群体。
目标引导协同创新培育团队冲击前沿
自设立以来，创新群体基金一直坚持“科学目标引导、增强协作创新、发挥团队力量、冲击国际前沿”的项目定位，切实发挥导向作用。陈宜瑜对于这一工作思路作了详尽解释。
一是明确的科学目标导向。科学目标引导，就是要求每个群体必须有明确的科学目标导向。创新群体的研究目标是依靠科学家在认真研究本领域世界发展趋势基础上，结合国家战略需求，从群体的科学研究水平和人才队伍状况实际出发，经过科学决策凝练出来的。这一目标源于科学家的智慧和远见，通过科学基金的支持又成为引导创新研究群体一段时期发展的战略方向，推动学科交叉和合作研究，促进创新研究群体形成研究合力，逐步形成具有引领学科未来发展的研究方向，孕育出具有重要影响的原创性成果。如果群体在国家目标和前沿基础研究结合点上开展有创新特色的研究，还可能取得显著的经济效益和社会效益。
以陈木法教授为学术带头人的北京师范大学“概率论研究”群体，以卢柯研究员为学术带头人的中国科学院金属研究所“纳米材料的制备与性能研究”群体，以刘维民研究员为学术带头人的中国科学院兰州化学物理研究所“空间润滑材料与技术研究”群体，以张启发教授为学术带头人的华中农业大学“基因组研究与水稻遗传改良”群体等都是其中的佼佼者。
二是发挥团队合力。创新群体基金的资助工作要着眼于团队建设，探索新的科研管理模式，促进群体的合作和交流，注重培育继承、协作、开拓、创新的团队文化，形成有良好的年龄结构和知识结构、能够冲击世界水平的学术团队。因此，创新群体建设必须坚持经费支持与营造环境并重，突出团队建设的主题和以人为本的理念，自觉把团队文化建设贯穿于创新研究群体建设工作的全过程，贯穿于创新研究群体管理的各个环节，贯穿于完善创新研究群体制度的各个方面，鼓励、帮助和支持群体不断形成具有亲和力的和谐融洽、开放创新的文化氛围。由此为研究团队营造了一个良好的学术环境，加强了凝聚力，促进了人才培养，稳定了队伍，推动了学科发展。
北京大学教授龚旗煌带领的“介观光学与飞秒光物理”群体就是其中的典型代表。作为一个活跃在基础研究前沿并取得创新性成果的群体，他们在吸引和稳定基础研究队伍、人才培养、推动学科发展等方面也取得显著成绩。经过几年的发展，已形成了一支梯队结构合理、具有重大科技攻关能力的研究团队。
三是坚持促进学科交叉。现代科学发展要取得重大科学突破，越来越离不开多学科领域科学家的紧密合作和协同作战，学科交叉与创新研究有着必然的联系，创新群体的资助模式为学科交叉创造了条件。一些群体根据当前国际前沿的交叉科学问题确定研究方向，在学科交叉研究过程中寻求突破，产生创新思维的火花，最终产生创新成果，实现“1＋1＞2”的效果。
以中国科学院空间科学与应用研究中心研究员王赤为学术带头人的“空间天气基本物理过程和集成预报模式研究”群体，以涉及太阳大气、行星际空间、磁层、电离层和中高层大气科学的多学科交叉、渗透和交融的空间天气连锁变化过程和集成模式研究为科学目标，经过几年的协调攻关，在空间天气基本物理过程和预报方法与建模方面取得了重要进展，使我国成为国际上少数拥有能自洽描述太阳风—磁层—电离层耦合系统数值能力的国家之一。
四是加强协同配合。创新群体的资助管理中，必须注重发挥和调动群体所在依托单位参与建设、促进发展的积极性，加强协作沟通，及时解决创新群体在研究工作中面临的实际问题，共同为创新群体提供有力的支撑和保障，合力营造鼓励群体能干事业、支持群体干成事业、帮助群体干好事业的外部环境和良好氛围，使创新群体能够心无旁骛地开展创新研究。
为建设创新型国家添砖加瓦
“十二五”及今后一段时期，是建设创新型国家、实现全面小康的攻坚阶段，是培育创新人才、加快科技队伍建设的重要战略机遇期。
胡锦涛总书记在全国人才工作会议上强调，要以提高创新能力和弘扬科学精神为核心，加快培育和造就一批具有世界前沿水平的高级专家，特别是抓紧培养造就一批中青年高级专家，积极推进创新团队建设，加大学科带头人的培养力度。
今年，中共中央、国务院相继印发《国家中长期人才发展规划纲要（2010-2020年）》和《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010-2020年）》。人才规划纲要明确提出，要围绕提高自主创新能力、建设创新型国家，努力造就一批高水平创新团队；教育规划纲要对培育跨学科、跨领域的科研与教学相结合的团队等也作了重要部署。
“在这样的特殊历史背景下，认真总结创新群体基金实施10年的成功经验，宣传和展示科学基金培育创新团队的发展成效，对于深入贯彻科技、人才和教育规划纲要，进一步做好科学基金人才资助和培养工作具有重要意义。”陈宜瑜说。
陈宜瑜说：“通过着眼党和国家人才工作全局，审视和把握创新群体基金资助工作的战略定位，创新群体基金的发展思路将在推进创新型国家建设的战略需求中厘清和完善。要科学分析我国基础研究队伍发展状况和创新团队建设需求，明晰领域布局，统筹资助部署，优化创新群体资助结构。切实发挥创新群体基金对创新人才的高端引领作用和对原始创新的孵育激励作用，努力培养和造就一批具有国际竞争力的科学帅才和进入国际科学前沿的创新团队。”
陈宜瑜表示，要主动参与全球创新网络，统筹利用国内外创新资源，营造有利于创新群体参与国际竞争与合作的开放创新环境。积极支持创新群体与国内外研究基地和团队建立开放合作关系。不断增强创新群体的全球战略意识，鼓励他们有勇气、有信心、有谋略地参与世界科技人才竞争。努力开拓海外人才资源，积极引进海外人才和智力，将是创新群体基金发展的又一重要思路。
陈宜瑜还特别强调了构建团队文化的重要性。他指出，团队精神和创新文化是团队健康成长和发展的灵魂。成功的创新群体无不具有激励人人进取的文化氛围。在这种氛围中，每一位成员都能在集体中得到施展才华的机会和舞台，最大程度地发挥积极性、激发创造性。成功的创新群体同样必须具有甘于寂寞的文化氛围，能够从容、冷静地面对学术界的浮躁、浮夸风气，潜心于孤寂的科学王国。要在创新群体中始终弘扬求真务实、勇于创新的科学精神，不畏艰险、勇攀高峰的探索精神，团结协作、淡泊名利的团队精神，报效祖国、服务社会的奉献精神。
陈宜瑜指出，面向未来，科学基金工作将突出更加侧重基础、更加侧重前沿、更加侧重人才的战略导向，切实加强创新群体基金等人才项目资助工作，努力营造创新环境，促进建设一支规模宏大、结构合理、素质优良的科技队伍，为建设创新型国家提供强有力的人才保证和智力支撑。
从科技发展的趋势来看，高度分化基础之上的高度综合，是现代科学技术发展的显著特征。呈现多学科并进、交叉和融合式发展，并由此产生了新的科学前沿和新兴学科，出现了许多交叉学科、边缘学科和横断学科。
从科技研发模式来看，现代科技创新活动主要方式是社会建制化的活动方式，它的运行发展必须依赖于高效的组织和管理，像爱迪生、牛顿那样的创造发明和科学发现方式很难出现。
从科技研发的对象来看，其复杂性越来越高，常常需要多学科的知识才能够有效地解决。从创新成果涌现的规律来看，科技创新往往更多地出现在学科交叉领域。
因此，科学技术的综合化发展，国家重大战略需求和世界科技前沿，专业化带来的个人知识和技能的有限性，要求我们高效整合科技优势资源，培育创新团队来催生重大创新成果、培养领军人才。
长效评价机制和首席科学家管理制
中国科学院过程工程所自2009年6月全面实施创新团队这一新的科研组织形式。比如“多尺度计算和模拟创新团队”、“清洁生产技术与环境工程创新团队”，这两个团队都取得了优异成果，得到了业内专家的一致好评。
与传统的PI制相比，这一新型的科研组织形式在评价考核和管理机制上有很大区别：
——从评价机制上看，建立以团队整体为主的绩效考核长效机制。一是团队实行目标管理，在相关考核管理办法的基础上，主要考核重大任务承担、人均实际经费强度、科研成果、科研公用平台、人才培养五个方面。二是团队首席代表团队签订目标责任书，确定总体发展目标、路线图和考核指标。三是团队总体目标应面向学科前沿或国家重大需求，考核指标应明确重大成果的表现形式和达到的水平，如学术成果、示范工程、重大奖项和重大影响等。四是年度考核时根据制定的目标进行总结和评价，并提交年度进展报告和提出绩效改进计划。五是对于考核优秀的团队，研究所对该团队和首席给予奖励；对于运行质量不高的团队，研究所将逐步取消优惠政策。
——从管理机制上看，建立首席科学家管理机制。在符合研究所管理制度的框架内，建立团队内部的考核与激励机制；对团队争取、承担重大项目的任务分工和经费使用进行协调和监督；按研究所有关规定参与选聘、考核团队成员。四是根据科研工作需要，协调团队科研人员和科研设备的使用；对不合格或不适合于团队的成员提出调整建议；团队形成的公共资源由首席组织配置，包括绩效奖励的发放、发展基金的储备等。
打破学科分类和时空界限
培育创新团队协同管理机制。一是在首席科学家负责制基础上，针对偏重基础研究的创新团队，建立以科研为主导，管理部门为引导的管理机制；针对偏重应用研究的创新团队，建立研发方向设定阶段以科研与管理相互协商，研发中后期以科研为主导的管理机制；针对偏重试验开发研究的创新团队，建立科研与管理全程协商的管理机制。二是管理人员要牢固树立服务科研的意识。管理部门应充分发挥外部“公关联络”和内部“协调组织”职能。
建立科学的创新团队绩效考核评价体系。建立创新团队，必须把“简化有效”作为绩效考核评价体系的第一原则，关注重大成果和人的成长与发展。一是明确目标。把科研成果与人才培养作为重要考核指标，同时将合作和团队精神纳入评估体系，采取有别于个体评价的激励举措。二是鼓励创新、宽容失败。要充分考虑如何调动团队成员积极性和主动性，并在收入分配、业绩考核等制度上做出相应调整。三是注重分类。根据不同学科及交叉学科特点，设定不同的评价体系。
打破学科分类和时空界限，构建虚拟创新团队。虚拟创新团队，是相对于实体创新团队而言的，就是由分散在各地的研究机构和企业的科技人员或科研小组组织成为一个网络环境下的研究团体，利用现代信息技术把分散在不同部门或组织的优势资源，组合成为一种跨越时空界限和组织边界的能够实现信息共享和知识创新的互动性组织。构建虚拟创新团队，是根据国际科研方式的发展和人才管理与运作的态势引发的一种超前构想，从某种意义上是世界科技掀起的一场新的革命。另外应当看到，虚拟创新团队并不是要替代实体创新团队，而是后者的补充和扩展。
（作者张辉 单位：中国科学院过程工程研究所）
郭雷说：“作为认识世界与改造世界的强有力工具，数学深刻影响着当今世界科技与社会的发展。然而，从总体讲，我国数学科学的发展与实际中大量迫切需求还远不适应，对数学科学同其他学科的交叉还缺乏全局规划和战略部署，也缺乏稳定支持的平台和良好的体制机制与运行模式，为此，作为具有综合交叉优势的国立数学研究机构，我们提出了建立国家数学与交叉科学中心的建议。”
今年3月31日，国务院常务会议批准通过了中科院提出的“创新2020”方案，其中包含的重要内容之一就是建设“国家数学与交叉科学中心”。中国科学院院长路甬祥在谈及“创新2020”的实施时曾指出：理念观念是根本，体制机制是关键。郭雷很赞同这句话，认为：“只有具备了正确的理念和观念，包括体制机制在内的其他重要问题才能有正确的方向。”
自然界具有数学的本质
在几年独立的科学研究之后，我才逐渐明白了在科学探索的过程中，通向更深入的道路是同最精密的数学方法联系在一起的。
——物理学家 阿尔伯特·爱因斯坦
从世界航空航天事业的发展，到第二次世界大战期间的“曼哈顿计划”，再到信息时代的到来，20世纪，数学科学对科技发展和国力提升发挥了巨大的促进作用。
20世纪初，德国哥廷根大学是全世界的一个主要数学中心。世界航空航天事业的奠基人、美籍匈牙利科学家西尔多·冯·卡门早年曾在哥廷根大学留学和工作，他在自传中讲到了这里的两位数学大师克莱因和希尔伯特对他的影响。
1872年，奥地利科学家波尔兹曼提出了“气体分子运动理论”，认为杂乱无章的气体分子运动可以用统计理论来加以描述。20世纪初，德国数学家希尔伯特不仅提出了波尔兹曼理论的数学模型，而且还将它发展成普遍采用的有效运算工具，60多年后，这些工具成为人造卫星和宇宙飞船主要技术计算的基础。冯·卡门说：“19世纪，工科院校广泛采用描述法，或定性方法来研究自然现象。希尔伯特的论点教我懂得应该用定量方法取而代之，起码也得用定量方法来加强它。他的理论使我坚信自然界具有数学本质，从而推动我毕生在那些光凭经验无法澄清的混乱领域中寻求数学解答。”
1915年，爱因斯坦因创立相对论而被匈牙利科学院授予波约数学奖，希尔伯特提名他的理由是：“因为在他的一切成就中所体现的高度数学精神。”在哥廷根大学，克莱因组织的学术讨论会让冯·卡门入迷。“像爱因斯坦、希尔伯特、闵可夫斯基、洛仑兹和龙格那样的大学者经常到会。这是高水平的科学聚会，才华横溢、想象新奇、令人振奋。事实上，这种学术讨论会是德国最新科学思想的传送带……在学术讨论会上，我不仅结识了许多物理学家和数学家，而且还对各个分支——从初露头角的原子理论到沙漠的沙粒运动都怀有浓厚兴趣。日后，我不独钻一门，能从事空间技术多方面的研究工作，正是靠在哥廷根打下的基础。哥廷根不仅产生了许多数学和物理学新理论，而且还造就了一批现代原子物理科学家和空间科学家。”
冯·卡门的一生培养了多位具有国际声望的航空航天科学家，包括中国航天事业的先驱钱学森和郭永怀等。冯·卡门曾评价钱学森“具有天赋的数学才智，能成功地将其与准确想象自然现象中物理图景的非凡能力结合在一起”。
郭雷说，第二次世界大战期间，数学显示了强大的力量并得到丰富和发展。20世纪40年代，美国的原子弹研制计划——曼哈顿工程云集了各领域的顶尖学者，数学家是其中一支重要力量；在第二次世界大战后美国科技与国力的崛起中，普林斯顿高等研究院等著名科研机构作出不可磨灭的贡献。普林斯顿高等研究院可以说是以数学家和理论物理学家为主体组建起来的交叉学科研究机构，美国原子弹和电子计算机的率先研制成功正是以该所的研究为理论基础。前苏联的核计划和空间计划，使其一跃而成为当时能与美国争霸的超级大国，而为了实现其核计划和空间计划，前苏联科学院专门组建了数学研究所应用数学分部（后发展成为应用数学所），也是以当时最著名的数学家为主成立的交叉及应用科研部门。
数学在帮助其他学科建立理论基础、参与解决重大工程技术问题中作出了关键贡献，它在向其他领域渗透时，自身也得到了发展并结出丰硕的果实。这样的例子不胜枚举，广义相对论、量子力学、计算机科学、信息论、控制论、博弈论和运筹学等新学科都是在数学的帮助下，在20世纪纷纷创立的。20世纪伟大的数学家冯·诺依曼和维纳就是从事交叉科学研究的光辉典范。然而，同一时期，由于历史原因，中国却很少有人从事把近代数学应用于重大科学与工程技术的研究，多数数学家们习惯于在各自的领域里独自探索。
世界在本质上是统一的
科学是内在的整体，它被分解为单独的部门不是取决于事物的本质，而是取决于人类认识能力的局限性。——物理学家 马克斯·普朗克
自伽利略和牛顿以来，还原论的思维方式一直主导着科学界。过去300多年中，科学家们将物质的东西逐渐分解成分子、原子、核子、电子和夸克等，将生命还原为器官、组织、细胞、蛋白质和基因等，这无疑是深入认识世界的一种有效方式。但真实的世界却是一个运动变化的整体，社会是一个整体、生命是一个整体、大脑是一个整体……对真实世界的全面认识需要科学家们运用从局部到整体、从微观到宏观辩证统一的眼光去看待和分析问题，研究其中复杂系统的组织结构、涌现行为和运动规律、以及蕴涵其中的各种相互作用关系和支配力等。
郭雷说：“过去100多年科学技术的发展表明：不同科学技术领域的交叉、渗透、整合在激发重大科学技术创新、推动全球经济发展等方面起着日益重要的作用，这个趋势将是21世纪科学技术发展的主流，这一趋势的背后反映的是世界在本质上的统一性。但在以传统‘还原论’为主导的科学体系中，无法用单一学科来解决问题，因而走向交叉综合的系统性研究是必然的发展趋势。”
也许，这是学术界中的一场革命。这就是被世界著名科学家霍金等人认为是21世纪科学的 “复杂性科学”，其方法论理念和思考问题的方式正在全面影响着当今科学的进展。然而，科学家们能够跨越各自为政的学科界线吗？郭雷说，这正是开展交叉科学研究面临的首要困难之一，也是我们要努力解决的问题。但无论如何，在认识和调控复杂世界的过程中离不开数学理论和数学建模的重要作用，包括计算与模拟等。
17世纪后半叶，伴随着微积分的发明，科学家们越来越普遍采用微分方程来描述瞬时运动与变化的过程。微分方程使人类能够掌握和预测复杂运动的演化过程，而积分方程则表明，系统的变化不仅取决于某一瞬间的状态，而且和这一瞬间之前的状态密切相关。
“这简直是天示神启。”冯·卡门说，“从哲学上讲，积分方程让我明白了系统的目前状态包含着过去的历史。它在实际应用方面为我提供了一种崭新的运算方法，从而让我解决了多年来一直感到困惑的许多科学问题，并进一步推动我考虑数学分析的新用途。”
大自然中的多数系统是非线性的，它们处于彼此限制和关联的非线性网络中，一个地方小小的变化可能会导致整个系统的震荡，系统的整体性质往往不等于其组成部分的简单叠加，这个特征用数学来表示的话，就是非线性方程式。20世纪70年代，在美国的洛斯阿拉莫斯国家实验室，一群狂放不羁的年轻人发展了当时朦胧不清的一门学科——非线性动力学，这是涉及混沌系统研究的一种数学方法。问题是：非线性方程的人工求解非常困难，这时，计算机帮了大忙。
20世纪80年代，计算机模拟能力大大提高，通过编程，科学家们可以在计算机上作各式各样的探索，在某些大规模实验不可能进行的情况下，如飓风、火山爆发、预测金融趋势和流行病趋势等的实验，数值模拟实验变得非常普遍，大大拓展了人类对真实世界的理解，计算科学也发展成为介于理论与实验之间的“第三种形式的科学”。
正是因为具有广泛的应用价值，数学的重要性才得到普遍认同。美国总统奥巴马在2009年的美国科学院年会演讲中，将数学与科学、工程相提并论；美国国家科学基金委员会将推动数学与其他学科交叉研究作为一个长期战略目标，在2008年投资建立了国立数学生物学综合研究所，2010年又投资建立了新的计算与实验数学研究所；欧美等发达国家也纷纷制定了以数学与交叉学科为主题的研究发展计划。
但郭雷指出：“在我国，数学的交叉应用研究状况与自然科学、工程技术和社会经济等领域的大量实际需求还很不相适应，整体上与国际先进水平相比还存在明显差距，迫切需要多方面、多学科科学家的共同努力。”
搭建一个国家数学与交叉科学的平台
宇宙之大，粒子之微，火箭之速，化工之巧，地球之变，生物之谜，日用之繁，无处不用数学。——华罗庚
我国几代党和国家领导人都高度重视数学等基础科学的研究与发展。1964年，毛泽东主席曾亲笔给华罗庚回函“壮志凌云、可喜可贺”，以赞扬他推广优选法和统筹法并走与工农相结合的道路；1975年，邓小平同志在听取中科院负责同志汇报《关于科技工作的几个问题》时曾意味深长地说，像陈景润这样的科学家“中国有一千个就了不得”；2000年，江泽民总书记在接见陈省身等著名数学家时希望“力争在下世纪初将中国的数学研究和人才培养推向世界前列，为中国今后的科技发展奠定坚实雄厚的基础”；2004年，胡锦涛总书记在看望杨乐院士时指出，很多革命性重大科研成果都是从基础研究开始的；2008年，胡锦涛总书记在看望吴文俊院士时又指出：“基础研究是科技进步的先导，是自主创新的源泉。只有以深入的基础研究做后盾，才能不断提高原始创新能力，增强国家发展的后劲。”
经过几代人的努力，中国科学院的数学家们，除了对基础数学作出过重要贡献，在交叉科学和国家重大科学技术问题的解决中，也曾经作出卓越贡献。
华罗庚是在中国大力推动交叉与应用数学研究的先驱，1958年，他和学生王元合作研究数论在近似分析中的应用，即用数论的方法解决高维数值积分问题，他们的方法被国际同行称为“华—王方法”；20世纪60年代中期，华罗庚倡导并推广旨在改进生产工艺和提高质量的“优选法”，以及旨在处理生产组织与管理问题的“统筹法”。20世纪70年代，吴文俊在吸取中国古代数学精髓的基础上，结合计算机的发展，提出了数学机械化新方法，被称为“吴方法”，实现了自动推理领域的重大突破，并在一些高技术领域研究中得到应用，2002年，他获得首届国家最高科学技术奖。
在我国“两弹一星”的研制中，关肇直负责了卫星轨道的选择和测量课题，作为主要贡献者之一获国家科技进步奖特等奖；秦元勋承担了核威力计算的研究，作为主要贡献者之一获国家自然科学奖一等奖；20世纪60年代初，冯康建立了有限元方法的数学理论，在国民经济和国防建设的许多部门得到广泛应用，80年代，他又提出了哈密尔顿系统辛几何算法，获1997年国家自然科学奖一等奖；他还培养和指导了中国几代计算数学家，成为中国计算数学的奠基人；过去30年中，王元和方开泰合作，将数论方面应用于数理统计，创建了均匀分析方法，在许多工业部门得到应用；陈锡康带领的研究小组在全国粮食产量预测方面作出重要贡献，是数学院服务于国民经济发展的又一个典型例子。此外，数学院的学者们在数学与物理学、技术科学、生物学、金融学等其他科学的交叉研究方面也作出了重要贡献。
然而，随着科学技术与社会经济的全面快速发展，随着中国综合国力的全面提升，对数学科学的发展提出了新的更高的要求。一方面，正如吴文俊先生多次强调的，中国要实现从数学大国到数学强国的转变，应该开创我们自己的领域，提出我们自己的问题，不能完全跟着别人走。毫无疑问，产生新思想与新问题的重要源泉就是当代科学技术的前沿与社会经济发展的需求。另一方面，从目前数学与其他学科交叉应用的研究现状看，传统研究模式和运行机制，远不能适应科学技术与社会经济发展中提出的大量迫切需要解决的科学问题的要求。
“作为国立数学与系统科学研究机构，我们具备良好的研究基础和综合优势。”郭雷说，“我们希望通过‘国家数学与交叉科学中心’平台的建立，联合中科院相关领域的研究队伍，并与国内外相关大学和科研机构合作，开展数学与其他学科领域的交叉研究，从整体上和基础上为推动我国自然科学、工程技术和经济社会各方面的深入发展，带动我国数学科学及其交叉学科的高水平发展，为国家作出更多更大的贡献。”
服务国家需求 推动自身发展
社会一旦有技术上的需要，这种需要就会比十所大学更能把科学推向前进。——恩格斯
郭雷指出，包括基础数学在内的任何一门学科的发展，一般都具有两个驱动力：内部驱动力和外部驱动力，但具体到不同学科，外部驱动力的大小可能有所差异，它与内部驱动力是相辅相成、缺一不可的。但他认为，长期以来，我国科研工作者往往习惯于从文献到文献的研究，或偏重于跟踪研究外国人提出的问题，长期局限于此是远远不够的，因为这既不是学科发展内部驱动力的根本内涵，更不是利用外部驱动力作出开创性与引领性成果的根本途径。
为了进一步发挥外部驱动力的重要作用，作出更有意义和更大影响的原创成果，新建的科学中心将侧重于运用数学与系统科学方法，研究交叉应用领域的重要科学问题，并在主动为其他学科发展与国家战略需求服务的同时，推动并丰富学科自身的发展，培养一批优秀的交叉科学人才。
中科院数学与系统科学研究院成立于1998年12月，实际上始于1952年7月成立的中科院数学研究所，华罗庚是第一任所长。经过近60年的发展，目前拥有一支实力雄厚、老中青结合的研究队伍，现有科研人员200多人，其中两院院士18人、国家杰出青年科学基金获得者近40 人；在数学、系统科学、管理科学与工程、计算机科学与技术等四个一级学科授予博士学位，形成了七大优势学科领域，涵盖了数学与系统科学几乎所有的主要学科方向。数学院在历史上获得过450多个国内外重要奖项，包括国家最高科学技术奖、国家科技进步奖特等奖、国家自然科学奖一等奖4项、二等奖20项，以及几十项重要国际学术奖励和荣誉等。
新建的国家数学与交叉科学中心隶属于中国科学院，挂靠中科院数学与系统科学研究院。那么，科学中心是否会与数学院现在的学科格局产生矛盾呢？
“不会！”郭雷说，“因为两者在科研布局上将各有侧重、互相支持。科学中心建成后，数学院的主要功能将侧重于研究由学科内部驱动力为主、围绕学科自身基础发展而提出的数学问题，以及人才的培养，这也是为与其他学科交叉研究储备基础。对内部与外部驱动力不同的侧重可能会导致‘数学研究’与‘理论研究’之间既密切联系又不同侧重的微妙关系。但无论如何，认清它们之间的区别与不同，认识从数学理论到实际应用的多层次性与多样性，对数学和其他学科的交叉应用是一件非常要紧的事情。”
“科学中心的基本定位是开展基础性研究，侧重于可以用数学与系统科学方法来处理的交叉应用领域的重要科学问题。我们面向交叉应用领域的实际问题开展研究，并不是要取代交叉应用领域科学家们能做的具体工作，而是要与他们合作提炼其中关键而又困难的科学问题，通过数学与系统科学方法帮助研究解决这些问题，并在这一过程中进一步发挥外部驱动力作用推动学科自身的发展。”
责任重大 使命光荣
在现代实验科学中，能否接受数学方法或与数学相近的物理方法，已越来越成为该学科成功与否的重要标准。——数学家 冯·诺依曼
郭雷强调：数学家从事交叉学科或应用研究，最重要的是正确提炼其中的数学问题或建立合适的数学模型，这也是开创性的交叉应用研究所面临的首要难题，因为这个过程实际上也是在探索并把握问题的本质。对交叉科学研究来讲，最重要的是所研究的问题是否真正具有重大科学或实际意义、所进行的数学抽象和建立的数学模型是否真正抓住了问题的本质，而数学问题自身的困难性和复杂性则是第二位的……
“在选题时，首先应该关注具体交叉领域或实际需求中与数学有关的真正重要问题，而不应把视野仅仅局限在自己熟悉的某个数学工具所能解决的某类问题。这正如‘拿着钉子找锤子’还是‘拿着锤子找钉子’之间的不同一样。这两种不同的选题思路，往往直接决定了研究成果的重要性和意义大小，也常常从一定程度上体现出研究者的视野和气魄。爱因斯坦在广义相对论研究中利用黎曼几何方法就是‘拿着钉子找锤子’的典型例子。另一方面来讲，面对许多重要实际问题，现有的数学结论和方法往往无法直接套用，也需要克服关键的数学困难，甚至需要发展新的数学理论乃至新方向，这反过来又为数学的发展提供了机遇。历史上，牛顿创立微积分就是实际问题驱动数学发展的著名例子。一般来讲，提出有生命力的新数学方法比单纯研究相对成熟的方法，其影响力会更加广泛和深远。”
郭雷介绍，根据现代科学技术发展的前沿和国家重大需求，新成立的科学中心拟定了六大交叉领域：信息技术中的先进通讯与控制方法、经济金融系统分析预测与仿真、先进制造设计中的数学方法、资源环境材料中的科学计算问题、生物医学中的建模与分析，以及数学与物理、工程交叉的若干重大问题等。根据这六大重点交叉领域，科学中心拟设立六个交叉研究部，并将择优支持以下科学方向或重要专题的数学与交叉科学研究：复杂环境下高性能飞行器导航与控制方法、网络信息论与网络安全密码体系、基于量子效应的通讯和调控理论，经济金融监测预测预警与政策模拟仿真以及风险管理，数字化设计制造与高端数控系统关键算法，先进材料的科学计算、优化设计与辅助制造，油气资源精细模拟和勘探计算新方法，环境科学与高性能计算，生物体表观遗传特征的数学建模与分析方法，重大多发疾病的动态网络构建与转化医学，分子遗传学与全基因组定量研究，Navier-Stokes方程与流体力学，几何朗格兰兹纲领与量子物质态，几何流与重整化方法等。
郭雷说：“科学中心将探索新的体制机制，加强人才队伍和环境建设，建立有利于交叉科学研究发展、有利于交叉研究人才成长的运行模式和评价机制等。然而，组织这样一个大规模的科学中心，对我们来说还是新鲜事物，虽然有一定的发展基础，仍需深入探索并不断完善相关机制体制，也需要从理念、观念和文化等方面开展深入的工作。”
展望未来，郭雷说：“数学与交叉科学研究意义深远、责任重大、使命光荣。我们一定要珍惜历史机遇，坚定信念和信心，同心协力、努力拼搏，争取作出无愧于国家、无愧于时代的新贡献！”
“我和微软合作已经有好几年时间，和中科院动物所的合作也已经两年了。而且，与微软的合作我们取得了重要的成果，这种跨学科的合作让双方都找到更新、更有意思的研究课题，当然是一种数学交叉科学的成功。”在中国科学院院士马志明的办公室里，有很多进进出出的研究生，其中一些人同时还在企业进行实习，并且在交叉领域已经有很出色的研究工作。
正是基于此，在中国科学院数学与系统科学研究院筹建国家数学与交叉科学中心的规划中，马志明的角色尤为重要——在六个交叉研究部中的生物医学研究部和经济金融研究部，他都担任着研究骨干的重任。
“我认为作数学交叉科学研究最重要的，是数学家一定不要坐在办公室里闭门造车，而是要真正和在应用领域的人进行交流合作，这是我一贯的观点，而且现在我也是这么做的。”马志明在接受《科学时报》专访时表示。
“数学很好用”
“我们与微软的合作，主要是将数学应用在互联网信息检索的领域，特别是应用于搜索引擎设计中的网页重要性排序研究。”
时隔几年，马志明还能回忆起合作之初的情景。
2003年，马志明开始对随机复杂网络产生浓厚的兴趣。
此后一年多的时间中，他和兴趣相投的几位同事巩馥洲、闫桂英等一起办起了讨论班。“当时我们好几个同事在一起商量，认为随机复杂网络是很新的一个领域，是引起物理学家、经济学家、数学家都关注的新内容。”
那时，参加这个讨论班的人相当多，但令马志明没想到的是，这也成了他和微软开始合作的起点。
“事情是这样的，微软的一个实习生听说我在做随机复杂网络后，主动给我发来电子邮件，说对这个讨论班很感兴趣，想来向我请教几个问题。”马志明回忆说，这个实习生说他想与我讨论他们遇到的一些问题，我很爽快地答应了，并要求他能来给我们讲一讲。
几天后，那名微软的实习生果然如约到来，并把Google搜索引擎的由来和发展生动地讲给了马志明和他的同事。合作也就从这里开始了。
2008年7月，在新加坡召开的第31届国际信息检索大会上，一位年轻人报告了她的论文——《浏览排序：让因特网用户为页面重要性投票》，论文获得了会议设立的唯一最佳学生论文奖。
这位年轻人就是马志明的博士生刘玉婷，那时的她和几位同学在马志明开始与微软合作之后，正在微软亚洲研究院做实习生。
新加坡会议后，“浏览排序”成了业内热门话题，在互联网搜索工业界引起广泛关注和讨论。当然，要为浏览排序设计一套可行的算法，并非易事。微软亚洲研究院也做了大规模模拟实验。
“在这个方向还有许多课题需要进一步研究。但从中不难看出，在其他领域，数学也非常好用。”马志明说，在与微软的合作研究中，他们提炼出一种新的数学框架，叫做“网页马氏骨架过程”。网页马氏骨架过程可以很好地描述用户上网行为，不仅有很好的应用前景，而且从理论上丰富了随机过程的内容，具有数学研究的价值。目前马志明和他的同事们正在从理论和应用两个方面进一步开展这个新的研究课题。谈到这一新的研究方向，马志明高兴地对记者说：“数学与应用领域的交叉，不仅是应用领域的需求，而且反过来也促进了数学自身的发展。”
生物领域大有可为
在马志明的办公桌上，堆放着大量厚厚的书籍，而其中有一本非常特别。
“现在我手里的这本书《DNA序列发展的概率模型》，作者是RickDnrrett，他是一位很有名的概率学家，也是美国科学院院士。可以说，他是一名纯粹的数学家和概率学家，而他现在在数学与生物的交叉领域做得很有成效。”说起与生物学的交叉研究，马志明显得很兴奋。
其实，马志明很早就开始注意到数学在生物学领域的巨大作用。
马志明说，在生物领域需要用数学来解决的问题有很多。比如，在DNA序列的研究中就涉及到许多数学问题，包括概率、统计、运筹、图论等等，还涉及到大量的计算问题。不仅要用到已有的高深的数学工具，比如统计推断、扩散过程、分枝过程等，而且还正在呼唤新的数学工具。例如，如何处理生物领域里的海量复杂数据，就是对数学工作者的一个挑战。
“我们和中科院动物所一起开讨论班大概有两年的时间了。只要是双方的导师都在，我们两边的学生就会在每周一的晚上，一起讨论共同关心的问题。现在，我们每周讨论的就是《DNA序列发展的概率模型》这本书。”马志明说。
最初提出在讨论班上研究这本书的，是马志明的合作方中科院动物所副所长张德兴。
“提议说讨论这本书的时候，我非常赞成，因为这是一本数学家写的书。”在马志明看来，一本数学家写的书却让生物学家如此感兴趣，说明数学与生物交叉科学研究需求量之大，同时说明这本书也得到了交叉领域的认可。
讨论班上场面都非常活跃，数学家在跟生物学家学生物，而生物学家也跟数学家学数学。
如果单说DNA序列，只是A，C，G和T这4个字母的排列。但是，如果从生物的起源来看，DNA序列经过漫长时间过程的遗传和变异，现在看到的排列方式和古时候是不一样的。
“生物学家和数学家用分枝过程、马氏链、扩散过程等多种数学模型来刻画DNA序列的变异过程。”马志明解释说，目前看到的生物DNA序列，可以看做是某个随机过程的样本。我们观测到DNA序列在不同位点的变化，通过建立恰当的数学模型，就可以推断它们的祖先是什么样子，以及种群的演变、种群的大小和分布等。
目前，有很多生物学家正在致力于这个方向的研究。并且已经出现一些软件可以计算，但其准确性和效果还值得进一步探讨。
“现在用这些软件做出的结果是对还是不对，仍没有很好的方法去验证。我想这是一个数学家大有用武之地的研究方向，做出好的研究成果能推动科学的发展，我正在鼓励我的几个学生从事这方面的研究。”马志明认为，在这个研究方向一旦有突破，对生物学领域和数学领域都会有重要意义。
难得的“冰山一角”
作了如此多的数学交叉科学研究，马志明却将数学的应用比喻为“冰山一角”。
“应用要做好，纯数学必须要有非常深厚的功底。我经常讲，应用数学只是‘冰山一角’，是整个体系中露在水面上很少的一部分，实际上，水下面是雄厚的数学基础。”马志明的比喻很形象。
因此，不论是在企业做实习生，还是在交叉领域作研究，马志明对自己的研究生都有十分明确的要求——一定要让他们继续学习基础数学。因为，纯数学研究的深入才是在数学交叉领域的最大优势。
马志明常常说的一句话是，做数学要“顶天立地”。
在他的话里，“顶天”意味着纯数学研究要走在国际前沿，而“立地”则表示应用数学在交叉领域真正与应用领域相结合，得到应用领域的承认。
“作数学交叉科学研究的人，首先就要具备数学家的素质。有人说，应用数学对数学家的要求比做纯数学要高。”马志明认为，数学功底好交叉领域才能做得好，为此，他举了这样一个例子。
陈锡康是中科院数学院研究员，也是一位知名的运筹学家。我国有13亿人口，粮食安全关系到国计民生。从上世纪70年代末，国家就希望做好粮食产量预报工作，以便党和政府及早采取相应措施，调剂丰歉。陈锡康领导的研究小组对此作出了重要贡献。
“他们的预报成果不仅十分接近于全国每年的粮食实际产量，误差很小，而且在每年的四五月间就能作出全年的预报，提前约有半年的时间。他们之所以能这样快而准确地作出预报，关键就在于使用了数学与运筹学的方法来处理预报中诸多关系问题。”马志明介绍说。
马志明的观点也很明确，要做应用，数学家就一定不能“纸上谈兵”，要与交叉领域的专家多交流、多探讨，让数学应用真正对交叉领域有贡献。
此外，国际上对数学内部的交叉也越来越关注。
“以往的菲尔茨奖很少奖励给概率统计方面的研究，但在2006年，就有两位菲尔茨奖获奖者的成果用到概率统计，2010年的4位获奖者，其中有3位做的研究工作涉及遍历测度，因而与概率论有关。”马志明分析说，现在越来越多的数学分支用到概率的方法，这说明数学内部不同分支的交叉和融合已经是当今数学发展的重要趋势。
在谈到未来时，马志明说：“在数学交叉科学研究上，我提倡合作。比如，我和我的学生不可能像生物学家那样对生物学有那么透彻的理解，反之亦然。因此，要更鼓励合作，这样双方就有知识的互补。在国家数学与交叉科学研究中心建立起来后，这个过程就可以从研究生阶段开始了。”
马志明信心十足，他预期会在数学交叉科学研究中心建立后，取得很好的研究成果。“有了数学交叉科学研究中心这个科研平台，我们就可以把合作方的研究人员邀请作为我们的学术委员，很多工作可以一起开展，双方更能融合在一起了。”
