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基礎科學 技術升級關鍵

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陳明俐、STPI科技政策研究組 發表於 2019年2月11日

圖、基礎科學 技術升級關鍵
 
究竟,台灣的產業界在現今大科學時代下的國際研發鏈中可扮演何種角色?又或者國內產業界應如何看待此一契機呢?鑑於大科學(big science)時代,科學技術走向跨領域整合,且需投入龐大的人力、資金與設備,於是許多國家正極力爭取機會進入到國際大型的合作研究計畫。
 
大科學時代仰賴大規模的儀器設備、經費規模與人力資源。例如,由歐洲核子研究組織(CERN)所主導的計畫:大強子對撞機(Large Hadron Collider, LHC),其建置成本極為昂貴,人員、儀器研發與建造材料約為30億歐元,匯集全球各地的科學家、技術員與碩博士生,進行跨國跨領域的合作。科技部在2018年與CERN順利完成大強子對撞機(Large Hadron Collider, LHC)第二階段升級的雙邊合作備忘錄的簽署工作,讓國內優秀的高能實驗研究團隊在硬體設計上持續貢獻。由於LHC第二階段的升級,將走向矽偵測器的製作,所需要的大量抗輻射晶片,需仰賴電機電子與電腦科學相關的學研界與產業界的通力合作。電腦資通訊這部分正是台灣的優勢產業。
 
基礎科學研究實為帶動產業升級的關鍵。事實上,CERN的專業知識可廣泛應用於三個技術領域:加速器、偵測器與計算設施。而在這些技術的背後,有許多專業的學科領域與產業開發是可以投入的,如低溫技術、超導真空、粒子追蹤到輻射監測。上述研究成果更是可轉化到與人類生活與社會福祉有關之處,如CERN的磁鐵科技可運用在創新的癌症治療方法上;或是CERN的加速器、偵測器與計算設施需要用到最新的工業4.0相關技術,而CERN所成功使用的技術也可成為產業的最佳解決方案。換言之,這些基礎研究,一旦成功商業化後,將更成為產業發展的基石,甚至翻轉整個產業及改變人類的生活。
 
物理學相關產業共創造出歐洲國家總營收的15%根據經濟與商業研究中心(CEBR)在2013年發布了一份研究報告指出,物理學相關產業對歐洲國家的影響,其中與物理學有關之產業,包含了依賴電機、土木與機械工程、能源、資訊與通訊設計與交通、醫學與相關生命科學領域、甚至是運用在太空的科技,在2010年共創造出3兆8千億歐元的營業額,相當於歐洲國家總營收的15%。誰能說基礎科學研究產生不了經濟效益呢?
 
所謂科技無國界,參與國際大科學研究更可突破我國外交困境之一。在透過參與國際大科學之基礎科學研究計畫的過程中,除可發揮台灣高科技與工業發展的既有強項外,更可落實研發國際化的概念,確實提升台灣的能見度。台灣在CERN的邀請下,加入了CMS的第二階段升級計畫,將成為模組研發與生產中心之一。由於CMS的升級將走向矽偵測器的製作,這樣的研發內容可與電子、電機與電腦科學等產業合作,由國內廠商生產所需的大量抗輻射晶片。這樣的研發與生產成果,將有助於2019年建造新一代儀器,且預計在2026年開始運轉,以產生高能實驗的數據。CERN與台灣的合作顯示出對台灣硬體製造能力的信心與肯定,此舉更是可提升台灣產業在國際研發的知名度。
 
其實,大科學的研究計畫雖然與基礎科學習習相關,但也帶動了應用科學的發展與相關技術突破,進而產生對產業的影響。例如網際網路即是CERN的Tim Berners-Lee與其團隊在1989年所開發出來,當時為解決CERN成千上萬名研究人員的訊息交換方式,卻演變成為跨時代的技術突破,更改變了人類的生活型態。
 
表、 CERN於2011-2016年的知識移轉技術項目
加速器 偵測器 計算設施
  • 放射性同位素
radio-isotopes
  • 輻射防護

Radiation protection

  • 資料保存
Data preservation
  • 緊湊加速
compact accelerator
  • 微型衛星

Micro-satellites

  • 低溫安全裝置
Cryogenic safety
  • 高梯度加速結構
High gradient accelerating structures
  • 醫療影像
Medical imaging
  • 工業控制系統
Industrial control systems
資料來源:CERN知識移轉補助資金成果報告。本研究整理製表。


(作者是國家實驗研究院科技政策研究與資訊中心研究員)

(本文刊登於經濟日報2019/02/03)

 
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