为什么说科学院解决不了“卡脖子”的技术问题?
2022-05-24 15:55:57 作者:蓝海长青智库 来源:蓝海长青智库 分享至:

 最近,科学院的领导表态,要把美国卡脖子的技术清单变成科学院的任务清单。这种态度虽然比较好,但恐怕不易落实。原因很简单:科学院擅长科学研究,但卡脖子的清单本质是技术、工程、产业问题,并不是一回事。


一、脖子“卡”在哪?

殷瑞钰院士是中国工程院首批院士,曾经担任工程管理学部主任委员。从十多年前开始,殷院士就反复强调:科学、技术、工程和产业的不同。殷院士是从技术一线做起来的,从工段长、厂长、做到公司的总工、冶金部的总工。他说:在不同岗位上,思维方式是不一样的。比如,做工段长时,考虑的是如何解决问题,而总工考虑的是从哪个环节入手解决问题。

科学研究,往往是解决“点上”的问题。也就是说,研究工作深入,但视野不广泛。而优秀的工程师、特别是总工,则要着眼于系统解决问题。系统复杂以后,技术难度会骤然上升。据说GPU的生产有1000道工序。加入每道工序的合格率99.5%,整体的合格率也只有1%。很多问题,单靠点上的能力强是不行的。


科学研究和工程应用是不同的概念。科学研究主要针对技术出现的初期,而国外能够卡我们脖子的,都是发展了几十年的成熟技术。我国做不了这些技术,不是不懂得原理,而是在“持续改进”阶段掉队了。改进阶段是一点点的进步积累起来的,每一点进步可能都没有多少理论水平,但能对系统进行改善。

工程和技术对实践的依赖性很高。如果科技工作者远离企业的现场,就会被越甩越远。柯俊院士是我国钢铁企业的先驱。柯院士曾经说了一个笑话:如果冶金学教授造不了转炉、轧钢教授不会设计轧机就把他们杀了,中国差不多就没有几个冶金和轧钢教授了。我想,假如史蒂芬孙活到今天,恐怕也不会造火车了。

对一个技术来说,科学家主要作用发挥在技术的前期,而后期主要是技术和管理人员推动技术的进步。如果把前者比作接生婆、幼儿园阿姨,后者可以是小学、中学或大学的老师。让接生婆和幼儿园阿姨辅导中学生、大学生,一般是不合适的。

二、当工程师遇到科学家

科学和技术有着密切的关系。但是,真正认识清楚的人却不多。这些模糊认识,严重影响我国高科技的发展。

首先,从科学家和工程师的角度看问题,答案往往是不一样的:科学家常常发现自己的研究有用,工程师经常觉得前沿的研究没有用。为什么会有这样的差别呢?

某个科学家有了科学发现以后,就会发表出来。很多人会看到这个成果。假如科学家的论文发表在档次比较高的期刊上,成果就会传播较广。这时,会有人试图“用用试试”。其中,世界上总有几个人可能会发现应用效果不错,可能会发论文出来呼应。过了几年,科学家发现好几个人用到了自己的成果。这时,他一定非常开心:我的研究是有用的!

但从工程师的角度看,情况就不一样了。面临的问题是具体问题。他的目的是尽快解决自己眼前的问题。为了这个目的,一般会选择自己熟悉的、成熟的办法。科学家的研究成果不一定成熟、多数人也不一定知道,工程师就不一定喜欢用。在工程师的一生中,用的可能都是大学里学的、许多年前就成熟的东西。这时,他就会觉得:科学研究的用处不大(当然,不同专业领域的感受是不一样的)。

解决技术问题时,应该多从工程师的角度考虑问题、多听听工程师是怎么说的。科学家的话语权过强的时候,会误导工程师的工作。如果领导分不清科学家和工程师,科技政策就会被误导,影响我国的技术发展。


三、“当前的科学研究”和“当前的技术创新”关联度不高

进一步分析:工程师感觉科学研究的作用不大,本质上是“当前的科学研究”和“当前的技术创新”关联度不高,往往不是在同一个时间点上出现。

工程师承认科学原理有用,但用到的科学原理往往不新鲜、往往不是当代科学家研究出来的。换句话说,在工程师看来,在同一个项目进程中,“通过某项科学研究、才解决了技术创新问题”的情况其实非常罕见。即所谓“一枪难打两只兔子”。人们经常发现:先进的技术往往不实用,实用的技术往往不先进。

以上是工程师体会到的现实。但如果从论文、获奖项目的角度调查,是发现不了这个现实的。因为论文和获奖项目往往都存在“幸存者偏差”。为了发论文、申报奖项,即便是没有用到先进理论,也要包装出来。否则就没有办法发表或获奖。

所以,现实中“包装”出来的获奖项目,理论和应用往往是两张皮。这个项目中有理论研究,也有应用成果。但先进的理论其实对应用成果的作用其实不大。把两者绑在一起,只是为了满足评委的胃口、满足评奖的要求才扯到一起来的。

四、科学与技术的关系

下面,我从一个工程师的角度,进一步分析科学与技术的关系。前面提到科学研究和技术创新的分离,实质就是“科学研究”与相关的“技术创新”不同步:

有些技术出现在理论出现若干年之后。比如,牛顿提出人造地球卫星的原理,过了几百年才真正实现。还有些技术则是出现在理论出现之前。比如,瓦特发明了蒸汽机,才有人研究热力学;橡胶发明50年以后,才有了高分子科学。“这就是”科学研究“与相关的”技术创新“不同步。这种”不同步“,导致工程师觉得科学研究的价值低。

人们把”科学“和”技术“并称为”科技“,体现了科学对技术的推动作用。如果以10年、100年的时间尺度衡量的话,这个答案显然是对的,科学研究明显地推动了技术的发展。但是,如果以年为时间尺度的话,新技术往往不是当前的科学发现推动的。所以,一线的技术人员倾向于强调科学和技术的不同。这样的道理,外行不一定需要知道,专门从事科技工作的人则需要明白。否则,考核机制和工作重点都会出现问题。

另外一个问题经常被问到:工程师是如何利用科学原理的。

按照TRIZ的思想,科学发明本质是利用物质的属性。科学研究让我们认识了这些物质属性。但是,用好这些物理属性并不容易,需要有很好的组合。如果理论足够好,就能够把组合的效果计算出来。这是最理想的情况,也是未来发展的趋势。

但是,工程技术问题受到各种条件的限制,理想不容易实现。

其中的一个原因是:科学原理是描述因果关系的:有因则必有果。而工程师从事的是”求逆“的过程:要达到特定的效果,应该怎么做?为了达到某一个目的,工程设计的结果不是惟一的、甚至可能没有”最优“。所以,设计工作往往是需要有经验的人来完成。这里需要的就是工程师的经验。当然,科学原理可以用来验证人类的设计是不是符合要求。

在实际应用过程中,科学原理的应用也会受到限制。比如,传热过程就需要知道物性参数、边界条件。但这些可能没有办法准确得到。这个时候,就需要试验来解决问题,找到最优点。

高技术往往体现在细节上。人类的设计总是在一定假设下开展的,否则复杂度太高就没有办法操作。但现实中总是会出现各种干扰、偏离理想状态。高科技的难点,最终往往就体现在在极端条件下抑制干扰、实现极端的精确和稳定。为此,需要解决很多问题。

工程师解决问题的时候,就像程序员找BUG一样:每一个地方似乎都是对的,但结果却不对。这个时候,必须回头检验自己的假设,到底哪里出了问题。这里凭借的往往也是经验:否则,每一个细节都考虑的话,几辈子都想不完,问题解决会遥遥无期。

遇到这样的问题,科学研究可能也会有一定的作用:工程师猜出一个结果来的时候,要科学家去验证一下。但前提是”先有工程师的猜测,再有针对性的科学研究“。

五、工程技术经验,必须在实践中培养

宝钢有位德高望重的前辈,建国之初曾在清华读书。他给我讲过一个故事:毕业的时候,成绩好的同学留在了科学院,成绩中等的留在了大钢厂,成绩差的只能去小厂。但若干年后发现:科学院的同学水平最差、小厂的同学水平最高。他认为,导致这种现象的原因是:科学院的同学每天只能去看显微镜下的组织结构、视野太小,大厂的同学有机会管理一个车间,而小厂的同学则要管理一个厂子。实践的机会不同,就导致了后来的变化。

陈经先生昨天写了一篇文章,支持科学院领导的观点,并且用两弹一星作为例证。对此,我也不敢苟同。

美国、苏联、中国搞这些东西的时候,都有大科学家参加。这很正常,因为当时这就是科学研究的前沿。而且,两弹一星对科学理论的要求很高:因为实验成本和风险太高,必须要尽可能地算出来,而懂得这些计算的人特别少。

我国当年的科技人才又特别匮乏:初中毕业就算知识分子了,建国之初甚至都找不出几个懂PID控制器的。于是,这些人成为社会仰望的”大科学家“。这些”科学家“其实主要是做工程师的事、是应用科学知识而不是科学研究。但普通人是分不清楚科学家和工程师的。

与当时相比,科技工作进入成熟期以后,侧重点发生了很大的变化。实践和实验的比例逐渐增加。于是,主要是技术和管理人员主导科技的进步。

技术的后期做什么呢?主要是质量、效率、成本等方面的工作。两弹一星可以不计成本,解决卡脖子的问题、进行商业化,则必须关注成本。而质量、效率和成本是互相矛盾的。技术就是在解决这种矛盾的过程中发展起来的。所以,技术越是发达,这种矛盾越是复杂。

我认为科学院不一定适合搞”卡脖子“的技术问题,就是因为科学家和工程师其实属于不同的专业。在高科技领域,必须强调这种差异。

打个比方:在水平比较低的单位主办的运动会上,一个人可能既是长跑冠军又是短跑冠军。但在奥运会这样高级的赛事上,长跑和短跑是两种不同的运动。必须有针对性的训练,才能培养出世界冠军。同样,在顶级的技术竞争中,也必须知道这种差别。工程师和科学家的专业是不一样的,必须让专业的人做专业的事。

有人提出:科学院的科学家为什么不能改行做工程师?这个当然是可以的。就像可以让刘翔跑100米短跑,肯定比绝大多数人跑得快。但这个做法好吗?

另外,有人提出:科学院是有一些搞工程的人。他们为什么不能去解决”卡脖子“的问题?这里其实涉及到另外一个问题:什么样的组织适合做这样的事情?

对于这些”卡脖子“的技术问题,我国其实已经”重视“了很多年了。为什么过去没有解决,甚至越来越远?这个问题必须想透了再去做,否则还会是老样子:开始的时候决心很大,最后拍拍屁股走人。解决这些长期没有解决好的问题,就像下一盘困难的残局,必须想得深、想得细。如果想得不够深、不够细,结果一定是失败的。

对于卡脖子的技术,中国不是不懂原理:因为我们几乎都能造出来。我们最大的差距往往是质量不行或成本太高。这些问题,几乎都是靠长期积累,尤其是一线操作、技术和管理人员的积累才能做好的。要有一流的设备、一流的原料、一流的操作人员,更要有一流的管理。而管好这些东西,不是科学家擅长的。

华为、BAT都是我国典型的高科技企业。但我们注意到:这些高科技企业成名之前并没有院士。他们的成功不靠一流的科学家,而是有一流的领导人。他们是懂得管理和产业的人。这些人甚至不懂技术。

专业的事情,还是要靠专业人士来做。产业发展问题,还是要多听听产业人士的话才行。科学家可以去服务于他们,但不必做项目负责人和主导者。

 

 

 

 

 

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