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。