4.可行性
谁也不能够保证一个科学探索的课题必然获得成功，历史上科学探索失败的先例比比皆是。但是，今天的科学探索由于动用了国家或者企业的经费，研究者必须对这些经费负责，所以对科研成功的把握还是需要估量一下。一般来说，一个科研项目研究的失败，将导致研究者失去后续课题的经费支持，而且在科研项目竞争十分激烈的今天，甚至会断送科研人员在该领域的研究生涯。所以，当前的科研实际上是“不准许完全失败”的科研，至少要求研究者要有部分的阶段成果。所以，在科研立项阶段，对于可行性要认真研究。最好事先做一些理论分析或者计算机模拟。
1.3.2 技术研究与开发的选题
如前所述，技术是利用科学与经验服务于人类的各种需求的相关行动规则或者相关知识，因此技术的原动力来自于人类社会的需求。虽然整个世界的发展很不均衡，但是人类已经进入现代文明社会是不争的事实。从技术层面上看，人的基本生活需求的技术问题，即所谓“衣食住行”问题大部分已经解决。人们还有什么新的需求要从技术上进行研究开发？
事实上，人类的需求是多种多样的。除了衣食住行这些基本需求外，人类的需求是无止境的。更多地表现在环境、健康、出行便捷、文化娱乐等提高现代人生活质量的需求，以及安全、应对灾害等需求。在国家的宏观层面，在《国家中长期科学和技术发展规划纲要2006-2020》（以下简称《纲要》）中，列出了一大批技术研究课题。其中列出了11个重点研究与发展的领域，分别为：能源、水和矿产资源、环境、农业、制造业、交通运输业、信息产业及现代服务业、人口与健康、城镇化与城市发展、公共安全、国防等。在这些领域下，又列出了一大批优选课题。以信息化及现代服务业为例，它们的优选课题为：①现代服务业信息支撑技术及大型应用软件；②下一代网络关键技术与服务；③高效能可信计算机；④传感器网络及智能信息处理；⑤数字媒体内容平台；⑥高清晰度大屏幕平板显示；⑦面向核心应用的信息安全。
从这些国家层面的重点研究领域与优选课题的性质来看，虽然其中也有一些科学问题需要解决，但是更多的是技术问题。在《纲要》第五章“前沿技术”中，一共列了生物技术、信息技术、新材料技术、先进制造技术、先进能源技术、海洋技术、激光技术、空天技术等八大先进技术。所以，技术研究占据了整个科学与技术研究的大部分。
其中令人欣慰的是，激光技术作为八大先进技术之一榜上有名。遗憾的是，在这个优选课题下，没有列出具体的研究内容（其他课题都有比较具体的内容）。这一方面说明大纲的制定者对于这种技术缺少深刻而准确的认识，另一方面也给执行者留下了比较广阔的空间，在执行的时候有较大的自由度。而对于研究者来说，由于目标不明确，在把握研究方向上有一定的困难。
《纲要》所列的八大技术都应该服务于《纲要》所列的十一个重点研究领域和每一个领域中所列出的优选课题。这为我们研究者在争取国家经费支持方面，指出了比较明确的方向。激光技术作为一种可以在上述十一个领域中广泛应用的技术，不要仅仅局限于通信或者光电检测等较窄的范围，而应该开阔思路，争取从更多的渠道获得课题资助。
与科学研究的选题受到国家政策的制约不同，技术课题选题的另一个动力来自于市场需求。市场需求是消费者的需求与购买力的综合体现。因此，一开始就存在一个市场竞争力的问题，性能价格比是市场需求的第一指标，成本是这类课题选题必须考虑的重要因素。这类课题有时不取决于技术，更重要的是取决于成本。例如，我们现在正在大力推进的光纤到户FTTH（Fiber To The Home）计划，或者光纤到楼宇FTTB（Fiber To The Building）计划，其目的是将高速的超高带宽（速率达到100Mbps）的光纤通信技术引入到千家万户，大幅度地提升信息传输容量，实现计算机网、电话网、电视网的三网合一，使用户获得更好的信息服务。从技术上来讲，这个计划是完全可行的，没有任何技术上的困难。因为干线通信早已实现了10Gbps的速率，正在向100Gbps或者1000Gbps迈进。但是从成本上来讲，由于干线通信技术成本高、维护费用也高，所以将干线通信的技术简单地移植到FTTH或者FTTB中是完全不可行的。现在，我们正在寻求更新的、性价比相对更好的技术，如光纤无线技术RoF（Radio over Fiber）等。
面向市场需求的课题选题，往往是由公司的决策层决定的，刚刚走上工作岗位的大学毕业生很少有机会参与这些决策。但是，关心这些选题，了解市场走向，往往决定了你的就业岗位。如果一个产品下马，意味着所有的从事本产品研发的人员都要下岗，无论你是否努力工作，也无论你的技术水平有多高。这是一个非常残酷的现实，这种现象屡见不鲜。以掌上电脑为例，曾几何时相当火爆，但它是在笔记本电脑与手机间的狭缝中求生存。随着笔记本电脑体积越来越小，手机功能越来越强，二者的功能空间几乎完全互相覆盖，价位上也都处于用户可接受的水平，掌上电脑便失去了生存空间。从事掌上电脑研发的人员就面临或者下岗或者转岗的尴尬局面。因此，从市场角度了解技术研发课题的选题，是非常重要的。
1.3.3 从科学发现到技术发明再到应用的科研过程——创新
前面各节讲述了科学与技术的概念、课题的选题等基本问题。由于现代科学技术发展得非常之快，以至于科学选题与技术选题密不可分，它们都可以成为创新的源头。这里，再对创新的源头进行一下梳理，以便同学们在今后的工作中开展创新实践。
创新的源头在国外常常被称为Newidea，我们可以翻译为“新设想”或者“新思路”。虽然本小节的标题是“从科学发现到技术发明再到应用的科研过程——创新”，但实际上，我们很难说在科学发现、技术发明与市场需求之间谁是因，谁是果，它们是互为促进的。因此，它们都可以成为创新的源头。新设想的来源大体上包括以下4个方面。
1.一个新的科学发现
科学发现往往具有偶然性，是不可预料的。比如X光的发现，是贝克勒尔在抽屉中放了一个放射源和一张胶片，在不经意中偶然发现的。这个发现，一方面带来了大量的科学问题，如原子结构问题、放射性理论问题等；另一方面也带来了大量的技术应用问题，又如X射线的技术问题，在医学上形成了一个新的分支——放射医学，在安检技术中也被广泛应用。在这个历史背景下，谁能够抓住机遇，迅速地取得突破，谁就能在这个领域处于领先的地位。
2.一个新的技术突破
技术突破不仅仅包括功能实现上的技术突破，也包括技术指标的突破，而后者对于创新的影响更大。在科学研究方面，早先的一些理论预言，限于实验能力而不能得到实验证实、由于技术突破得以实现。比如光拉曼放大现象，在19世纪中期就有人预言利用强的泵浦光可以使在光纤中传输的信号光得以放大，但是对于泵浦光的功率要求很高，要超过1W，在当时的条件下没法实现。在进入20世纪以后，半导体激光器的输出功率迅速增加，目前已经很容易达到1W以上，因此拉曼放大的相关科学问题都迅速得到解决，这个科研阶段不过四五年就完成了。在技术研究方面，伴随着科学问题的解决，技术应用也迅速成为可能，基于拉曼放大的光纤通信系统很快就得到了工程应用，在我国已经把拉曼放大的光纤通信系统应用到了实际的工程项目之中。
3.观察到一个新的需求，并提出了一个可行方案
社会的需求是无止境的。关键在于有心人进行仔细的观察与分析。当我们阅读那些世界着名发明家的故事的时候，这些书的重点都放在这些发明家如何以刻苦精神去完成这个发明上，而对于发明家最初如何“想到”一种需求，又如何“想出”一个可行的方案，却介绍的太少。在这里，想像力起着十分关键的作用。有一些需求是明摆着的，如当前交通拥堵问题、能源紧缺问题等，对这些需求找出一个解决方案是关键。但是，另一些需求却是不明显的，需要多观察和动脑才能注意到。如电子游戏技术，包括图像合成、动画技术等，是利用计算机和网络技术而培育出来的人们娱乐的新需求。这种需求不是一般人所能感觉到的，而是有心人有意培育出来的。它的市场是如此之大，甚至于占据了软件市场的半壁江山。卡拉OK是日本人培育出来的一种人为需求，消费者一卡拉，老板就OK了。
对于已经明了的需求，可行的解决方案是关键。从大的发明而言，比如光纤，它来源于人们对于远距离传送大容量信息的需求，它的方案是利用低损耗的光纤。当然，人们对于远距离传送大容量信息的需求，并不仅仅只有利用光纤一种解决方案，可以用无线电波、微波、紫外线等技术，但是高锟成功地解决了光在光纤中传输的关键问题，从而成了光纤之父，并因此获得了诺贝尔物理学奖。
4.一种新的技术组合或者功能组合
在科技日新月异的今天，新技术并不只是在某一个领域出现，在同一时期很多领域几乎都会出现新技术，因此将不同领域的新技术进行组合，就会孕育出新的发明。比如，无线移动手机是一项飞速发展的新技术，但它最初的功能就是通话，随后增加了短信功能。另一方面，以CCD器件为核心的电子照相机也是一项飞速发展的技术，将无线手机与电子照相机的功能集成在一个手机上，就产生了具有照相功能的手机。上网是计算机的重要功能，将上网功能与手机功能集合到一起，就成了具有无线上网功能的手机。全球定位系统GPS是一种重要的移动体定位系统，可以知道汽车、轮船、火车的行进位置，这个功能也可以集成到手机中去，就成了GPS手机。电视是人们日常生活离不开的家用电器，现在利用手机观看无线电视也成了一种新的时尚。由此我们看到，多种技术的整合孕育出多种新的产品。这些，都是创新的源头。
除了以上四种创新源头以外，还有很多很好的新思维，这里就不详述了。总之，创新是科学技术研究的核心，虽然某些时候仿制与跟踪是不可缺少的，但是创新更为重要。
知识库
《国家中长期科学和技术发展规划纲要2006-2020》第六章要点节选
六、基础研究
1.学科发展
（1）基础学科
重视基本理论和学科建设，全面协调地发展数学、物理学、化学、天文学、地球科学、生物学等基础学科。
（2）交叉学科和新兴学科
基础学科之间、基础学科与应用学科、科学与技术、自然科学与人文社会科学的交叉与融合，往往导致重大科学发现和新兴学科的产生，是科学研究中最活跃的部分之一，要给予高度关注和重点部署。
2.科学前沿问题
（1）生命过程的定量研究和系统整合
（2）凝聚态物质与新效应
（3）物质深层次结构和宇宙大尺度物理学规律
（4）核心数学及其在交叉领域的应用
（5）地球系统过程与资源、环境和灾害效应
（6）新物质创造与转化的化学过程
（7）脑科学与认知科学
（8）科学实验与观测方法、技术和设备的创新
3.面向国家重大战略需求的基础研究
（1）人类健康与疾病的生物学基础
（2）农业生物遗传改良和农业可持续发展中的科学问题
重点研究重要农业生物基因和功能基因组及相关“组”学，生物多样性与新品种培育的遗传学基础，植物抗逆性及水分养分和光能高效利用机理，农业生物与生态环境的相互作用，农业生物安全与主要病虫害控制原理等。
（3）人类活动对地球系统的影响机制
（4）全球变化与区域响应
（5）复杂系统、灾变形成及其预测控制
（6）能源可持续发展中的关键科学问题
（7）材料设计与制备的新原理与新方法
（8）极端环境条件下制造的科学基础
（9）航空航天重大力学问题
（10）支撑信息技术发展的科学基础
重点研究新算法与软件基础理论，虚拟计算环境的机理，海量信息处理及知识挖掘的理论与方法，人机交互理论，网络安全与可信可控的信息安全理论等。
4.重大科学研究计划
（1）蛋白质研究
（2）量子调控研究
以微电子为基础的信息技术将达到物理极限，对信息科技发展提出了严峻的挑战，人类必须寻求新出路，而以量子效应为基础的新的信息手段初露端倪，并正在成为发达国家激烈竞争的焦点。量子调控就是探索新的量子现象，发展量子信息学、关联电子学、量子通信、受限小量子体系及人工带隙系统，构建未来信息技术理论基础，具有明显的前瞻性，有可能在20-30年后对人类社会经济发展产生难以估量的影响。
重点研究量子通信的载体和调控原理及方法，量子计算，电荷－自旋－相位－轨道等关联规律以及新的量子调控方法，受限小量子体系的新量子效应，人工带隙材料的宏观量子效应，量子调控表征和测量的新原理和新技术基础等。
