徐實:運20能不能叫醒裝睡的人
根據人民網消息,6月16日,中國空軍首架運-20交付空軍某航空兵師,這標誌着該機正式加入部隊服役。運20代表了中國航空工業的最新水平。但對於該機使用進口的俄製D-30KP-2發動機,也有人説起了風涼話,認為“中國人普遍缺乏創新精神,只喜歡模仿”,這從根本上導致中國科學技術不行。類似的言論在輿論場上早已層出不窮,差不多有20年了。在中國已經進入“科研成果井噴”的今天,如何改進科普宣傳,讓公眾正確看待中國科技的發展,成為科研工作的另一個子話題。

運20代表中國航空工業的最新水平
很多人認為“中國人只喜歡模仿”的原因,是因為中國科技發展在很長一段時間內,確實處於模仿和追趕的階段,致力於在各個領域複製發達國家的科研成果。然而,模仿並不等於缺乏創新精神,“模仿—消化—創新”是後發國家從頭開始構建科研體系的客觀規律和必經之路。很多外行期待中國企業和中國科研人員不經過模仿就直接開始創新;而在內行看來,這種期待等於讓小孩子跳過四則運算,直接去學微積分,説“揠苗助長”都是客氣的。
為什麼説模仿很重要?因為後發國家在起步階段的科研能力有限,模仿有3方面非常重要的價值:
1.模仿意味着走一條已被證明成功的工程設計路線,這無疑是低成本的選擇。創新必然有不確定性,搞創新就意味着要有風險承受能力。曾被美國軍方看好的新型自行火炮和電磁炮項目,都在消耗數億美元研發經費之後被叫停;而被美國軍方勒令下馬的軍工項目,幾十年來又何止數百個?這麼多錢美國花得起,而起步階段的後發國家肯定花不起,所以通過模仿來控制風險是非常理性的選擇。
2.對複雜工業品進行模仿的過程,會促使國家建立配套的工業體系。舉例來説,一個智能手機上的攝像頭、CPU、觸摸屏、Wifi模塊等諸多部件,都是不同的工業部門和企業生產出來的。開發自主品牌的手機,光有一個設計團隊是遠遠不夠的,而必須建立配套的工業體系。仿製飛機就更復雜了,其動力系統、飛行控制系統、火控系統和製造工藝的開發,涉及數十個科研單位的共同努力。
3.成功的模仿意味着從根本上解決零部件的可靠性。這一點外行往往意識不到,但對內行至關重要。我們可以用一個非常簡單的數學模型説明問題:假設我們仿製一個工程產品,這個產品恰好有100個部件。但是我們的部件生產工藝不過關,每個部件的故障率都比原品部件高10%。那麼整個產品的總故障率將達到原品的13781倍(1.1的100次方),導致最後的產品根本不堪使用。如果沒有可靠的製造工藝保證零件的可靠性,開發複雜工程產品就如同在流沙之上蓋房子一樣毫無希望。模仿意味着研究和開發大量的製造工藝,這是中國工業從一窮二白起步、踏踏實實走過的道路。
模仿如同學走路,沒學好走路怎麼能跑步?我國“大躍進”時期就出現過這樣的教訓。由於全社會都在強調“大躍進”的重要性,科研系統也提出開展“科技大躍進”。於是中國航空工業系統上馬了“東風113”項目,旨在開發出最大平飛速度2.5馬赫、升限25000米的戰鬥機,性能要達到世界領先水平——而同時代的美蘇兩個航空大國尚不具備這樣的技術。然而,因為我國配套的工業體系尚不健全,也缺乏必要的技術儲備,研發該型戰鬥機所需的超音速風洞、高性能發動機、耐熱航空材料毫無着落。“東風113”項目在製作出全尺寸模型之後便無法再推動下去,短短几年之後宣佈下馬,所幸並未消耗鉅額經費。這等於讓中國航空工業系統用不算高昂的代價買到了教訓,此後長期通過仿製蘇聯軍工產品夯實技術基礎,畢竟成功沒有捷徑。

印度“阿瓊”坦克
印度仍然是“沒走好路就想跑”的活生生案例:印度1974年就宣稱要研製世界領先的主戰坦克,耗時40年造出的“阿瓊”坦克是個什麼玩意?履帶壽命不到100公里,負重輪壽命不到200公里,炮管還經常炸膛——這些零部件的可靠性甚至遠低於二戰中蘇聯T-34坦克的水平,拼湊出來的工程產品只能用可悲來形容。
實現了成功的模仿之後,接下來就是消化的過程。所謂“消化”,就是徹底吃透原創技術的設計理念。在我國“一五計劃”期間,蘇聯曾經援助建設了156個重點工業項目。對於這些項目所涉及的一切技術,蘇聯直接轉讓而不收取任何費用。蘇聯轉讓的工業技術代表了20世紀50年代的先進水平。客觀地説,這是世界工業史上前所未有的豐厚大禮,以後再不可能遇到這樣的好事了。但是即便如此,蘇聯老師傳授的知識仍然有限——技術文件只告訴你“怎麼做”,而沒有告訴你“為什麼要這麼做”。沒有傳授的設計理念恰恰是原創技術中最重要的內容。
我們用燃氣渦輪發動機的核心機舉個例子:壓氣機設幾級,每一級有多少個葉片,每個葉片的三維結構,都涉及極為複雜的流體力學模型。這個流體力學模型是發動機製造企業的設計理念,建立在耗巨資多年研發的基礎之上,“看家本事”絕不外傳。如果只獲得發動機、而沒有掌握流體力學模型,那麼最好的結果無非是做出和原品性能接近的產品,但是沒有任何進一步提高性能的空間,甚至不知道怎樣改進才能提高性能。反過來説,如果掌握了設計理念,在精益設計的基礎上進行漸進優化,就可以不斷推出性能更高的產品。
美國GE公司在F101的核心機基礎上,陸續推出F110-GE-100、F110-GE-132、F110-GE-134等一系列渦扇發動機,推力不斷遞增,成為支撐美國空軍30多年的動力。與之相似,英特爾自從推出了經典CPU 8086,以後的80286、80386、80486以及奔騰系列產品,都是那一套技術開發路線的自然延續。打個簡單的比方,如果你學會了炒雞蛋,以後做青椒炒雞蛋、西紅柿青椒炒雞蛋,都將易如反掌。
通過逆向工程去吃透設計理念是極為困難的事情。從“一五計劃”開始,中國科研人員歷經風雨,用了將近20年的時間才算徹底消化蘇聯轉讓給我們的技術。儘管許多技術在被琢磨明白的時候已顯得有些落後,但中國畢竟培養出了真正掌握設計理念的科研團隊。於是,中國真正意義上的技術創新起步於20世紀70年代。出於風險控制的考慮,起步階段的創新往往是局部創新——在現有成功技術的基礎上,通過合理改進獲得更好的產品。例如,這一時期研發的殲7II戰鬥機在結構上借鑑了蘇聯的米格21,但通過改進發動機和油箱結構,顯著改善了可靠性和作戰半徑。
只有技術儲備積累到相當厚重的程度,才會催生基於全新設計理念的“大手筆”。有代表意義的“大手筆”當屬宋文驄院士主持的殲10研發:“十號工程”從1986年正式立項,2004年殲10正式列裝部隊。殲10的出場令世界航空界感到驚豔,是名副其實的“爭氣機”。而殲10採用的航電系統恰恰借鑑了對殲7系列戰鬥機進行多次局部創新所積累的技術和經驗。早期的局部創新正是為後來的全面創新打基礎,正可謂千里之行始於足下。高質量的科研依靠的不是浪漫情懷,而是腳踏實地的耕耘。

殲10是中國航空工業的“爭氣機”
幾十年的時光,幾代人的努力,最終使得中國科研在儘可能短的時間內,走過了“模仿—消化—創新”這條必經之路。今天的中國已經迎來了科研成果“井噴”的時期,在諸多領域迅速產生世界領先的原創性科研成果,例如:
·超級計算機(以“天河二號”為代表)
·量子通信(中國科技大學潘建偉團隊開發)
·鐵基超導體(2013年國家自然科學獎一等獎)
·鐵路設備(高鐵和地鐵項目已成功進軍海外)
·無線通信(華為即將逼死“3G霸主”高通,已開始向蘋果公司收取專利授權費用)
·特高壓輸電(中國電網的跨區域輸電和調度能力世界第一)
·3D打印大型鈦合金構件(在中國航空工業已進入實用化階段,並且領先美國)
·清潔煤利用(節能減排的超超臨界火電機組正在全國推廣,性能世界領先)
·電動汽車(2015年,比亞迪的電動車銷量佔全球11%,電池和電機技術可圈可點)
·NgAgo-gDNA基因修飾(河北科技大學韓春雨團隊開發)
中國的先進科研成果當然不止於此,但以上例證足以説明問題——就科技領域的影響力而言,新中國在60多年的時間裏,從無足輕重的角色成功翻身,躋身於當今世界的“第一梯隊”。那麼問題來了,既然中國不斷湧現高水平的科研成果,為什麼很多人仍然日復一日宣稱“中國科技不行,中國人缺乏創新精神”?這其實是一種獨特的文化現象,值得深入分析。
中國的媒體和輿論場被一些有影響力的媒體人和大V把持,其中一部分人,因為對科技發展規律缺乏瞭解,產生了盲目貶低中國科技的傾向。這些人多處於40-50歲這個年齡段。也就是説,這些人接受高等教育的時間在20年前,也就是20世紀90年代中期。那時的中國仍處於“模仿—消化”階段的後期,自主創新在有限的領域才剛剛起步,和發達國家在科研水平上的差距非常明顯。所以這些人在形成世界觀的時期,頭腦中就產生了“中國科技不行”的烙印。問題在於,一切事物都在不斷地發展變化。比方説,20年前話都説不清楚的小孩,20年後成為了學識淵博、風度優雅的青年;可是20年來的鄰居卻堅持認為此人還是話都説不清楚的小孩。很明顯,有問題的不是這位青年,而是長期拒絕對觀念進行升級更新的鄰居。
所以説,“中國科技不行”純屬某些人的思維慣性。某些外行則喜歡人云亦云,好像不狠狠批判一下中國的“體制問題”,就不足以彰顯自己的清高和“獨立思考”。説實話,在各個行業和企業踏實做事的科研工作者,一般都比他們更具備獨立思考的能力,要不然中國那些震撼世界的“黑科技”從何而來?哪怕是殲20、運20這些世界一流的工程產品相繼問世,也未必能叫醒裝睡的人。
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