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SWL初中化学教育教学博客

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科普、科学思想与精神的“早春二月”  

2016-06-20 16:30:24|  分类: 其他:科技制造等 |  标签: |举报 |字号 订阅

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中国科技不行? -20能不能叫醒正装睡的人

2016-06-20 11:46:00 来源: 观察者网(上海)

2016年06月20日 - njlsswl - SWL初中化学教育教学博客
 运20代表中国航空工业的最新水平
2016年06月20日 - njlsswl - SWL初中化学教育教学博客
 

 根据人民网消息,616日,中国空军首架运-20交付空军某航空兵师,这标志着该机正式加入部队服役。运20代表了中国航空工业的最新水平。但对于该机使用进口的俄制D-30KP-2发动机,也有人说起了风凉话,认为中国人普遍缺乏创新精神,只喜欢模仿”,这从根本上导致中国科学技术不行。类似的言论在舆论场上早已层出不穷,差不多有20年了。在中国已经进入科研成果井喷的今天,如何改进科普宣传,让公众正确看待中国科技的发展,成为科研工作的另一个子话题。

很多人认为中国人只喜欢模仿的原因,是因为中国科技发展在很长一段时间内,确实处于模仿和追赶的阶段,致力于在各个领域复制发达国家的科研成果。然而,模仿并不等于缺乏创新精神,“模仿—消化—创新是后发国家从头开始构建科研体系的客观规律和必经之路。很多外行期待中国企业和中国科研人员不经过模仿就直接开始创新而在内行看来,这种期待等于让小孩子跳过四则运算,直接去学微积分,说揠苗助长都是客气的。

为什么说模仿很重要?因为后发国家在起步阶段的科研能力有限,模仿有3方面非常重要的价值:

1.模仿意味着走一条已被证明成功的工程设计路线,这无疑是低成本的选择。创新必然有不确定性,搞创新就意味着要有风险承受能力。曾被美国军方看好的新型自行火炮和电磁炮项目,都在消耗数亿美元研发经费之后被叫停而被美国军方勒令下马的军工项目,几十年来又何止数百个?这么多钱美国花得起,而起步阶段的后发国家肯定花不起,所以通过模仿来控制风险是非常理性的选择。


2016年06月20日 - njlsswl - SWL初中化学教育教学博客
运-20大型运输机 

2.对复杂工业品进行模仿的过程,会促使国家建立配套的工业体系。举例来说,一个智能手机上的摄像头、CPU、触摸屏、Wifi模块等诸多部件,都是不同的工业部门和企业生产出来的。开发自主品牌的手机,光有一个设计团队是远远不够的,而必须建立配套的工业体系。仿制飞机就更复杂了,其动力系统、飞行控制系统、火控系统和制造工艺的开发,涉及数十个科研单位的共同努力。

3.成功的模仿意味着从根本上解决零部件的可靠性。这一点外行往往意识不到,但对内行至关重要。我们可以用一个非常简单的数学模型说明问题假设我们仿制一个工程产品,这个产品恰好有100个部件。但是我们的部件生产工艺不过关,每个部件的故障率都比原品部件高10%。那么整个产品的总故障率将达到原品的13781倍(1.1100次方),导致最后的产品根本不堪使用。如果没有可靠的制造工艺保证零件的可靠性,开发复杂工程产品就如同在流沙之上盖房子一样毫无希望。模仿意味着研究和开发大量的制造工艺,这是中国工业从一穷二白起步、踏踏实实走过的道路。

模仿如同学走路,没学好走路怎么能跑步?我国大跃进时期就出现过这样的教训。由于全社会都在强调大跃进的重要性,科研系统也提出开展科技大跃进”。于是中国航空工业系统上马了东风113项目,旨在开发出最大平飞速度2.5马赫、升限25000米的战斗机,性能要达到世界领先水平——而同时代的美苏两个航空大国尚不具备这样的技术。然而,因为我国配套的工业体系尚不健全,也缺乏必要的技术储备,研发该型战斗机所需的超音速风洞、高性能发动机、耐热航空材料毫无着落。东风113项目在制作出全尺寸模型之后便无法再推动下去,短短几年之后宣布下马,所幸并未消耗巨额经费。这等于让中国航空工业系统用不算高昂的代价买到了教训,此后长期通过仿制苏联军工产品夯实技术基础,毕竟成功没有捷径。


2016年06月20日 - njlsswl - SWL初中化学教育教学博客
印度阿琼坦克 

 印度仍然是没走好路就想跑的活生生案例印度1974年就宣称要研制世界领先的主战坦克,耗时40年造出的阿琼坦克是个什么玩意?履带寿命不到100公里,负重轮寿命不到200公里,炮管还经常炸膛——这些零部件的可靠性甚至远低于二战中苏联T-34坦克的水平,拼凑出来的工程产品只能用可悲来形容。

 实现了成功的模仿之后,接下来就是消化的过程。所谓消化”,就是彻底吃透原创技术的设计理念。在我国一五计划期间,苏联曾经援助建设了156个重点工业项目。对于这些项目所涉及的一切技术,苏联直接转让而不收取任何费用。苏联转让的工业技术代表了20世纪50年代的先进水平。客观地说,这是世界工业史上前所未有的丰厚大礼,以后再不可能遇到这样的好事了。但是即便如此,苏联老师传授的知识仍然有限——技术文件只告诉你怎么做”,而没有告诉你为什么要这么做”。没有传授的设计理念恰恰是原创技术中最重要的内容。

我们用燃气涡轮发动机的核心机举个例子压气机设几级,每一级有多少个叶片,每个叶片的三维结构,都涉及极为复杂的流体力学模型。这个流体力学模型是发动机制造企业的设计理念,建立在耗巨资多年研发的基础之上,“看家本事绝不外传。如果只获得发动机、而没有掌握流体力学模型,那么最好的结果无非是做出和原品性能接近的产品,但是没有任何进一步提高性能的空间,甚至不知道怎样改进才能提高性能。反过来说,如果掌握了设计理念,在精益设计的基础上进行渐进优化,就可以不断推出性能更高的产品。

2016年06月20日 - njlsswl - SWL初中化学教育教学博客

 
2016年06月20日 - njlsswl - SWL初中化学教育教学博客

科普、科学思想与精神的“早春二月” - njlsswl - SWL初中化学教育教学博客
  

 美国GE公司在F101的核心机基础上,陆续推出F110-GE-100、F110-GE-132、F110-GE-134等一系列涡扇发动机,推力不断递增,成为支撑美国空军30多年的动力。与之相似,英特尔自从推出了经典CPU 8086,以后的80286、80386、80486以及奔腾系列产品,都是那一套技术开发路线的自然延续。打个简单的比方,如果你学会了炒鸡蛋,以后做青椒炒鸡蛋、西红柿青椒炒鸡蛋,都将易如反掌。

 通过逆向工程去吃透设计理念是极为困难的事情。从一五计划开始,中国科研人员历经风雨,用了将近20年的时间才算彻底消化苏联转让给我们的技术。尽管许多技术在被琢磨明白的时候已显得有些落后,但中国毕竟培养出了真正掌握设计理念的科研团队。于是,中国真正意义上的技术创新起步于20世纪70年代。出于风险控制的考虑,起步阶段的创新往往是局部创新——在现有成功技术的基础上,通过合理改进获得更好的产品。例如,这一时期研发的歼7II战斗机在结构上借鉴了苏联的米格21,但通过改进发动机和油箱结构,显著改善了可靠性和作战半径。

 只有技术储备积累到相当厚重的程度,才会催生基于全新设计理念的大手笔”。有代表意义的大手笔当属宋文骢院士主持的歼10研发:“十号工程1986年正式立项,2004年歼10正式列装部队。歼10的出场令世界航空界感到惊艳,是名副其实的争气机”。而歼10采用的航电系统恰恰借鉴了对歼7系列战斗机进行多次局部创新所积累的技术和经验。早期的局部创新正是为后来的全面创新打基础,正可谓千里之行始于足下。高质量的科研依靠的不是浪漫情怀,而是脚踏实地的耕耘。


2016年06月20日 - njlsswl - SWL初中化学教育教学博客
 10是中国航空工业的争气机

 几十年的时光,几代人的努力,最终使得中国科研在尽可能短的时间内,走过了“模仿—消化—创新”这条必经之路。今天的中国已经迎来了科研成果“井喷”的时期,在诸多领域迅速产生世界领先的原创性科研成果,例如

 ·超级计算机(以天河二号为代表)

 ·量子通信(中国科技大学潘建伟团队开发)

 ·铁基超导体(2013年国家自然科学奖一等奖)

 ·铁路设备(高铁和地铁项目已成功进军海外)

 ·无线通信(华为即将逼死3G霸主高通,已开始向苹果公司收取专利授权费用)

 ·特高压输电(中国电网的跨区域输电和调度能力世界第一)

 ·3D打印大型钛合金构件(在中国航空工业已进入实用化阶段,并且领先美国)

 ·清洁煤利用(节能减排的超超临界火电机组正在全国推广,性能世界领先)

 ·电动汽车(2015年,比亚迪的电动车销量占全球11%,电池和电机技术可圈可点)

 ·NgAgo-gDNA基因修饰(河北科技大学韩春雨团队开发)

 中国的先进科研成果当然不止于此,但以上例证足以说明问题——就科技领域的影响力而言,新中国在60多年的时间里,从无足轻重的角色成功翻身,跻身于当今世界的第一梯队”。那么问题来了,既然中国不断涌现高水平的科研成果,为什么很多人仍然日复一日宣称中国科技不行,中国人缺乏创新精神”?这其实是一种独特的文化现象,值得深入分析。


2016年06月20日 - njlsswl - SWL初中化学教育教学博客
 

 中国的媒体和舆论场被一些有影响力的媒体人和大V把持,其中一部分人,因为对科技发展规律缺乏了解,产生了盲目贬低中国科技的倾向。这些人多处于40-50岁这个年龄段。也就是说,这些人接受高等教育的时间在20年前,也就是20世纪90年代中期。那时的中国仍处于模仿—消化阶段的后期,自主创新在有限的领域才刚刚起步,和发达国家在科研水平上的差距非常明显。所以这些人在形成世界观的时期,头脑中就产生了中国科技不行的烙印。问题在于,一切事物都在不断地发展变化。比方说,20年前话都说不清楚的小孩,20年后成为了学识渊博、风度优雅的青年可是20年来的邻居却坚持认为此人还是话都说不清楚的小孩。很明显,有问题的不是这位青年,而是长期拒绝对观念进行升级更新的邻居。

 所以说,“中国科技不行纯属某些人的思维惯性。某些外行则喜欢人云亦云,好像不狠狠批判一下中国的体制问题”,就不足以彰显自己的清高和独立思考。说实话,在各个行业和企业踏实做事的科研工作者,一般都比他们更具备独立思考的能力,要不然中国那些震撼世界的“黑科技”从何而来?哪怕是歼20、运20这些世界一流的工程产品相继问世,也未必能叫醒装睡的人。(文/徐实)


本文来源:观察者网  责任编辑:赵亮亮_NN6671















转载自:http://war.163.com/16/0620/11/BQ0J0RJR00014OVF.html
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