為什么說科學院解決不了“卡脖子”的技術問題?

      最近,科學院的領導表態,要把美國卡脖子的技術清單變成科學院的任務清單。這種態度雖然比較好,但恐怕不易落實。原因很簡單:科學院擅長科學研究,但卡脖子的清單本質是技術、工程、產業問題,并不是一回事。


      1/ 脖子“卡”在哪?


      殷瑞鈺院士是中國工程院首批院士,曾經擔任工程管理學部主任委員。從十多年前開始,殷院士就反復強調:科學、技術、工程和產業的不同。殷院士是從技術一線做起來的,從工段長、廠長、做到公司的總工、冶金部的總工。他說:在不同崗位上,思維方式是不一樣的。比如,做工段長時,考慮的是如何解決問題,而總工考慮的是從哪個環節入手解決問題。


      科學研究,往往是解決“點上”的問題。也就是說,研究工作深入,但視野不廣泛。而優秀的工程師、特別是總工,則要著眼于系統解決問題。系統復雜以后,技術難度會驟然上升。據說GPU的生產有1000道工序。假如每道工序的合格率是99.5%,整體的合格率也只有1%。很多問題,單靠點上的能力強是不行的。


      科學研究和工程應用是不同的概念。科學研究主要針對技術出現的初期,而國外能夠卡我們脖子的,都是發展了幾十年的成熟技術。我國做不了這些技術,不是不懂得原理,而是在“持續改進”階段掉隊了。改進階段是一點點的進步積累起來的,每一點進步可能都沒有多少理論水平,但能對系統進行改善。


      工程和技術對實踐的依賴性很高。如果科技工作者遠離企業的現場,就會被越甩越遠??驴≡菏渴俏覈撹F企業的先驅。柯院士曾經說了一個笑話:如果冶金學教授造不了轉爐、軋鋼教授不會設計軋機就把他們殺了,中國差不多就沒有幾個冶金和軋鋼教授了。我想,假如史蒂芬孫(又譯喬治·斯蒂芬森,英國工程師,第一次工業革命期間發明火車機車,被譽為鐵路機車之父。制造界注)活到今天,恐怕也不會造火車了。


      對一個技術來說,科學家主要作用發揮在技術的前期而后期主要是技術和管理人員推動技術的進步。如果把前者比作接生婆、幼兒園阿姨,后者可以是小學、中學或大學的老師。讓接生婆和幼兒園阿姨輔導中學生、大學生,一般是不合適的。


      2/ 當工程師遇到科學家


      科學和技術有著密切的關系。但是,真正認識清楚的人卻不多。這些模糊認識,嚴重影響我國高科技的發展。


      首先,從科學家和工程師的角度看問題,答案往往是不一樣的:科學家常常發現自己的研究有用,工程師經常覺得前沿的研究沒有用。為什么會有這樣的差別呢?


      某個科學家有了科學發現以后,就會發表出來。很多人會看到這個成果。假如科學家的論文發表在檔次比較高的期刊上,成果就會傳播較廣。這時,會有人試圖“用用試試”。其中,世界上總有幾個人可能會發現應用效果不錯,可能會發論文出來呼應。過了幾年,科學家發現好幾個人用到了自己的成果。這時,他一定非常開心:我的研究是有用的!


      但從工程師的角度看,情況就不一樣了。面臨的問題是具體問題。他的目的是盡快解決自己眼前的問題。為了這個目的,一般會選擇自己熟悉的、成熟的辦法??茖W家的研究成果不一定成熟、多數人也不一定知道,工程師就不一定喜歡用。在工程師的一生中,用的可能都是大學里學的、許多年前就成熟的東西。這時,他就會覺得:科學研究的用處不大(當然,不同專業領域的感受是不一樣的)。


      解決技術問題時,應該多從工程師的角度考慮問題、多聽聽工程師是怎么說的。科學家的話語權過強的時候,會誤導工程師的工作。如果領導分不清科學家和工程師,科技政策就會被誤導,影響我國的技術發展。


      3/ “當前的科學研究”和“當前的技術創新”關聯度不高


      進一步分析:工程師感覺科學研究的作用不大,本質上是“當前的科學研究”和“當前的技術創新”關聯度不高,往往不是在同一個時間點上出現。


      工程師承認科學原理有用,但用到的科學原理往往不新鮮、往往不是當代科學家研究出來的。換句話說,在工程師看來,在同一個項目進程中,“通過某項科學研究,才解決了技術創新問題”的情況其實非常罕見。即所謂“一槍難打兩只兔子”。人們經常發現:先進的技術往往不實用,實用的技術往往不先進。


      以上是工程師體會到的現實。但如果從論文、獲獎項目的角度調查,是發現不了這個現實的。因為論文和獲獎項目往往都存在“幸存者偏差”。為了發論文、申報獎項,即便是沒有用到先進理論,也要包裝出來。否則就沒有辦法發表或獲獎。


      所以,現實中“包裝”出來的獲獎項目,理論和應用往往是兩張皮。這個項目中有理論研究,也有應用成果。但先進的理論對應用成果的作用其實不大。把兩者綁在一起,只是為了滿足評委的胃口、滿足評獎的要求才扯到一起來的。


      4/ 科學與技術的關系


      下面,我從一個工程師的角度,進一步分析科學與技術的關系。前面提到科學研究和技術創新的分離,實質就是“科學研究”與相關的“技術創新”不同步。


      有些技術出現在理論出現若干年之后。比如,牛頓提出人造地球衛星的原理,過了幾百年才真正實現。還有些技術則是出現在理論出現之前。比如,瓦特發明了蒸汽機,才有人研究熱力學;橡膠發明50年以后,才有了高分子科學。這就是“科學研究”與相關的“技術創新”不同步。這種“不同步”,導致工程師覺得科學研究的價值低。


      人們把“科學”和“技術”并稱為“科技”,體現了科學對技術的推動作用。如果以10年、100年的時間尺度衡量的話,這個答案顯然是對的,科學研究明顯地推動了技術的發展。但是,如果以年為時間尺度的話,新技術往往不是當前的科學發現推動的。所以,一線的技術人員傾向于強調科學和技術的不同。這樣的道理,外行不一定需要知道,專門從事科技工作的人則需要明白。否則,考核機制和工作重點都會出現問題。


      另外一個問題經常被問到:工程師是如何利用科學原理的


      按照TRIZ的思想,科學發明本質是利用物質的屬性??茖W研究讓我們認識了這些物質屬性。但是,用好這些物理屬性并不容易,需要有很好的組合。如果理論足夠好,就能夠把組合的效果計算出來。這是最理想的情況,也是未來發展的趨勢。


      但是,工程技術問題受到各種條件的限制,理想不容易實現。其中的一個原因是:科學原理是描述因果關系的,有因則必有果。而工程師從事的是“求逆”的過程:要達到特定的效果,應該怎么做?為了達到某一個目的,工程設計的結果不是惟一的,甚至可能沒有“最優”。所以,設計工作往往是需要有經驗的人來完成。這里需要的就是工程師的經驗。當然,科學原理可以用來驗證人類的設計是不是符合要求。


      在實際應用過程中,科學原理的應用也會受到限制。比如,傳熱過程就需要知道物性參數、邊界條件。但這些可能沒有辦法準確得到。這個時候,就需要試驗來解決問題,找到最優點。


      高技術往往體現在細節上。人類的設計總是在一定假設下開展的,否則復雜度太高就沒有辦法操作。但現實中總是會出現各種干擾,偏離理想狀態。高科技的難點,最終往往就體現在在極端條件下抑制干擾、實現極端的精確和穩定。為此,需要解決很多問題。


      工程師解決問題的時候,就像程序員找BUG一樣:每一個地方似乎都是對的,但結果卻不對。這個時候,必須回頭檢驗自己的假設,到底哪里出了問題。這里憑借的往往也是經驗:否則,每一個細節都考慮的話,幾輩子都想不完,問題解決會遙遙無期。


      遇到這樣的問題,科學研究可能也會有一定的作用:工程師猜出一個結果來的時候,要科學家去驗證一下。但前提是“先有工程師的猜測,再有針對性的科學研究”。


      5/ 工程技術經驗,必須在實踐中培養


      寶鋼有位德高望重的前輩,建國之初曾在清華讀書。他給我講過一個故事:畢業的時候,成績好的同學留在了科學院,成績中等的留在了大鋼廠,成績差的只能去小廠。但若干年后發現:科學院的同學水平最差、小廠的同學水平最高。他認為,導致這種現象的原因是:科學院的同學每天只能去看顯微鏡下的組織結構,視野太小,大廠的同學有機會管理一個車間,而小廠的同學則要管理一個廠子。實踐的機會不同,就導致了后來的變化。


      陳經先生昨天寫了一篇文章,支持科學院領導的觀點,并且用兩彈一星作為例證。對此,我也不敢茍同。美國、蘇聯、中國搞這些東西的時候,都有大科學家參加。這很正常,因為當時這就是科學研究的前沿。而且,兩彈一星對科學理論的要求很高:因為實驗成本和風險太高,必須要盡可能地算出來,而懂得這些計算的人特別少。我國當年的科技人才又特別匱乏,初中畢業就算知識分子了,建國之初甚至都找不出幾個懂PID控制器的。于是,這些人成為社會仰望的“大科學家”。這些“科學家”其實主要是做工程師的事,是應用科學知識而不是科學研究。但普通人是分不清楚科學家和工程師的。


      與當時相比,科技工作進入成熟期以后,側重點發生了很大的變化。實踐和實驗的比例逐漸增加。于是,主要是技術和管理人員主導科技的進步。


      技術的后期做什么呢?主要是質量、效率、成本等方面的工作。兩彈一星可以不計成本,解決卡脖子的問題、進行商業化,則必須關注成本。而質量、效率和成本是互相矛盾的。技術就是在解決這種矛盾的過程中發展起來的。所以,技術越是發達,這種矛盾越是復雜。


      我認為科學院不一定適合搞“卡脖子”的技術問題,就是因為科學家和工程師其實屬于不同的專業。在高科技領域,必須強調這種差異。


      打個比方,在水平比較低的單位主辦的運動會上,一個人可能既是長跑冠軍又是短跑冠軍。但在奧運會這樣高級的賽事上,長跑和短跑是兩種不同的運動。必須有針對性的訓練,才能培養出世界冠軍。同樣,在頂級的技術競爭中,也必須知道這種差別。工程師和科學家的專業是不一樣的,必須讓專業的人做專業的事。


      有人提出:科學院的科學家為什么不能改行做工程師?這個當然是可以的。就像可以讓劉翔跑100米短跑,肯定比絕大多數人跑得快。但這個做法好嗎?另外,有人提出:科學院是有一些搞工程的人,他們為什么不能去解決“卡脖子”的問題?這里其實涉及到另外一個問題:什么樣的組織適合做這樣的事情?


      對于這些“卡脖子”的技術問題,我國其實已經“重視”了很多年了。為什么過去沒有解決,甚至離解決越來越遠?這個問題必須想透了再去做,否則還會是老樣子:開始的時候決心很大,最后拍拍屁股走人。解決這些長期沒有解決好的問題,就像下一盤困難的殘局,必須想得深、想得細。如果想得不夠深、不夠細,結果一定是失敗的。


      對于卡脖子的技術,中國不是不懂原理,因為我們幾乎都能造出來。我們最大的差距往往是質量不行或成本太高。這些問題,幾乎都是靠長期積累,尤其是一線操作、技術和管理人員的積累才能做好的。要有一流的設備、一流的原料、一流的操作人員,更要有一流的管理。而管好這些東西,不是科學家擅長的。


      華為、BAT都是我國典型的高科技企業。但我們注意到,這些高科技企業成名之前并沒有院士。他們的成功不靠一流的科學家,而是有一流的領導人。他們是懂得管理和產業的人。這些人甚至不懂技術。


      專業的事情,還是要靠專業人士來做。產業發展問題,還是要多聽聽產業人士的話才行。科學家可以去服務于他們,但不必做項目負責人和主導者。

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