技術發明評價需小同行和專家結合_風聞

2018年中共中央辦公廳、國務院辦公廳印發了《關於深化項目評審、人才評價、機構評估改革的意見》，對科技領域的項目評審、人才評價、機構評估工作部署了有針對性的改革舉措。現在的問題是，如何全面、準確地落實這項措施。

項目評審、人才評價、機構評估雖然是三個層次的問題，其實核心問題是一樣的，就是對成果的評價。至少從表面看，大家都承認過去主要看論文發表的刊物的影響因子、文章數、被引用數等的辦法是不好的，但究竟應該如何評價卻還沒有共識。所以，對這個問題仍然值得深入分析和討論。

不同的問題其評價標準和方法當然會有所不同。本文只涉及與自然科學有關的基礎和技術研究成果的評價。

即使是基礎研究，也還有兩種不同的類型。以力學為例，它無疑是基礎科學。其發展大體可分為兩個階段。第一個階段從牛頓創建力學到19世紀末，這一階段大體上是力學的自我完善，即從力學的基本原理出發，基本上只依靠邏輯推理的發展。當然也有一些針對實際問題的研究，包括工程技術。進入20世紀，力學進入大發展的時期。其特徵是為了用力學解決實際問題，大大擴展了力學的研究範圍，引進了很多新的，不能依靠邏輯推理而從基本原理導出的概念和物理參數，以及相應的新的理論和研究方法，形成了眾多新的力學分支。例如，結合航空問題，出現了空氣動力學這一分支，而結合航天的問題，又發展出高超聲速空氣動力學，稀薄氣體動力學，等等。

到現在為止，經典物理的各個分支基本上都經歷了這樣兩個階段的發展。近代物理的發展也大體上如此。

因此，本文討論的評價，就基礎研究而言，指的主要是針對實際需求而做的基礎研究。

我和張涵信、崔爾傑、童秉綱等院士針對如何評價科技成果的問題，寫過好幾篇文章。其中多次舉了20世紀初德國數學家克萊因對近代流體力學之父普朗特（錢學森先生的老師的老師）的一篇論文的評價作為典型例子。由於這個例子實在有典型意義，為免得沒有看過我們過去寫的文章的讀者去查看那些文章，這裏再把這個典型事例複述一下。

1903年，在德國的海德堡召開的第三屆國際數學大會上，年僅29歲，本身並非數學家的普朗特在會上宣讀了一篇論文。論文的最主要內容是：描述粘性流體運動的一個偏微分方程，即Navier-Stokes方程，在應用於解決流體和物體的相互作用問題時（例如空氣對機翼的作用），在很多情況下，在緊貼物體表面的一薄層內，可以略去方程中的一項。當時已經很有名的哥廷根大學的數學家克萊因一眼就看中了這篇文章，認為是整個大會最有價值的文章。他隨即推薦普朗特去哥廷根大學，哥廷根大學很快為普朗特成立了研究所，該研究所很快成為國際上最著名的與力學（主要是流體力學）有關的研究中心，在推動航空技術發展上起了極為重要的作用。

這一對成果和人才的評價，具有非常典型的意義。身為純數學家的克萊因，為什麼對普朗特簡化方程這種通常會被純數學家看不上眼的做法情有獨鍾，而且還是在普朗特僅僅提出了簡化建議，並沒有提供任何具體的結果的情況下。

我們不可能知道克萊因做出判斷的具體思考過程，但是也許可以做以下分析。

克萊因雖是純數學家，但他對當時的流體力學的狀況有一定的瞭解。這是因為當時的流體力學主要針對的是理想流體，即無粘性的流體。而事實上，在很多情況下，粘性在流場的大部分的確幾乎不起作用。再做了流體運動無旋的假定後，其控制方程就是拉普拉斯方程，這是數學家們很熟悉和研究得很多的方程。克萊因本人還在哥廷根大學主持過有關流體力學的討論班。

如果不做無粘的假設，則流體力學的控制方程Navier-Stokes方程。除極少數幾個簡單情況外，無法求解析解，而在沒有先進的計算機時，也無法求數值解。而普朗特則從實驗中發現，如果一個薄的物體在流體中運動，例如薄板在流體中被順着薄板的方向拉動，則流體只在靠近薄板的地方有旋，而離薄板稍遠處就幾乎是無旋的。因此，他建議將流場分為兩部分，大部分區域可用無粘方程，而在緊鄰薄板的一薄層內，則用他建議的簡化方程。這樣在當時沒有計算機的條件下，有可能求得全流場的近似解。

克萊因作為數學家，應該可以判斷出普朗特對方程的簡化是合理和可行的。

菲利克斯·克萊因

另一方面，克萊因在1897年訪美時，參觀了在芝加哥舉辦的世界博覽會，深感美國和德國相比，地大物博，人口也多，而且很有創造性，發明了很多新東西。他認為德國要和美國競爭，必須要依靠自身當時在科學上勝過美國的條件，將科學作為技術發展的支撐，也就是説將理工結合起來。

而當時正是航空技術蓄勢待發的時候。正是在1903年，美國的萊特兄弟試飛了世界第一架有動力的飛機。而飛機不像一般在陸地或水上的交通工具，不能事先沒有可靠的設計就試飛，那樣很容易機毀人亡。而普朗特成果的意義正是在於它提供了能夠事先算出流場，從而為設計提供依據的可能性。

所以，我們可以説，克萊因做出判斷包括兩個方面。一是他判斷普朗特的工作“有價值”，即使得將流體力學用於解決重要的實際問題，例如與航空有關的問題，成為可能。二是普朗特提出的做法在科學上是正確而且可行。這“有價值”和“內容正確”應該就是針對某項技術需求而做的基礎研究的評價標準。

當年克萊因一個人對這兩個方面都做出了正確的評價。但現在科學和技術的範圍和內容都已遠遠大於克萊因時代，要一個人同時對上述兩個方面都做出正確的評價一般已不可能。為此，一般需要經兩級同行評審。

要判斷成果的內容是否正確和其難度，一般需要找小同行，即屬於同一個三級學科（例如一級學科力學下的二級學科流體力學下的三級學科空氣動力學），甚至於還要是同一研究方向的（例如都是空氣動力學下的稀薄氣體力學研究方向）才行。而要對成果的價值做出評價就要求評審專家對更大範圍的力學問題，甚至於對預期研究成果能起作用的領域，如航天技術、船舶技術等領域，都有一定的瞭解。僅有小同行是不足以對成果做出全面評價的，除非那個小同行同時滿足上述條件。

事實上，找小同行不難，但要找能對成果的價值做出評價的同行則不太容易，因為他要有更宏觀的判斷能力，而這樣的專家並不是每個三級學科都有的。姑且稱這樣的專家為頂級專家。

即使有了頂級專家，除非他恰好又是小同行，一般來説也還要和小同行相結合才能得出更可靠的結論。因為沒有人可以精通每一個三級學科。在上世紀八十年代，曾有人發明了一種與航空發動機燃燒有關的技術。在評獎會上，多數專家認為可授予二等獎，但在場的一位頂級專家認為可授予一等獎。鑑於該頂級專家的聲望，最終授予了一等獎。但迄今似乎該技術並未被採用。該頂級專家就航空發動機的燃燒問題來説，並不是小同行，因此在判斷該技術是否有創新，是否的確可以用於航空發動機上，可能不如小同行準確。

至於對技術上的創新而言，一般來説，其有關的科學已不存在大的問題，問題在於將某一新的“有價值”的事或物做出來。因此，技術的成就主要表現在發明，而不是發現。例如，在建築領域，鋼筋混凝土構件是廣泛地被應用的。具體什麼時候，由誰發明的，我沒有查到。但鋼筋混凝土的發明，從科學上講，只要有工科大學二年級的材料力學知識就夠了。混凝土實際是人造石頭，而石頭一般僅能做成柱子、墩子等而不能做成梁。其原因是石材能抗壓，但不能抗拉，而材料力學告訴我們，梁在載荷的作用下，其下部產生的是拉應力，因而僅用混凝土不能做梁。後來人們發明了在混凝土梁的下部加上鋼筋，在梁承受載荷後，其下部產生的拉應力可由鋼筋來承擔，於是就有了鋼筋混凝土梁。梁是眾多建築不可或缺的構件，其發明無疑是個非常有價值的。

到了上世紀50年代，美籍華人林同炎對鋼筋混凝土梁又做出了重要的改進。梁中有了鋼筋就可以由它承受拉應力，但鋼筋的強度遠高於混凝土（即使是抗壓），而且在被拉斷前會有明顯的拉長。因此，在梁的載荷不斷增大時，在鋼筋遠未被拉斷前，梁下部的混凝土已經開裂了。也就是説，在梁中的鋼筋還有很大的潛力。林同炎提出，如在用梁或制梁前，在鋼筋上預先加拉應力而同時使其附近的混凝土產生壓應力，則梁的容許載荷可顯著增大。因為在沒有載荷時，梁下部的混凝土有預加的壓應力。在對梁加載荷時，只有載荷達到某一值時，梁下部的混凝土才開始有拉應力。該載荷值，就是鋼筋預加拉應力的情況下，梁能多承受的載荷。這樣就大大地提高了鋼筋混凝土梁承受載荷的能力。這種構件就是預應力鋼筋混凝土構件。這個發明，同樣只需要材料力學的知識就夠了。但是要發明這一技術，就一定要對傳統的鋼筋混凝土梁的使用有長期的觀察，熟知其破壞的原因，這樣才能有針對性地創新，就和普朗特的創新一樣。由於鋼筋混凝土梁的使用是如此廣泛，這一發明的重要性不言而喻。林同炎後來成為美國第一位華裔工程院院士，再後來又成為為中國科學院外籍院士。

可見，對於技術上的創新，其評價標準就應該是其實用的價值。

但新技術剛發明時，還未經實踐的考驗，對其最終價值的判斷並非易事。例如，對大飛機而言，減少空氣產生的摩擦阻力是永恆的課題。因此，科技工作者就不斷提出各種湍流減阻的理論和方案。幾年前，英國皇家學會的Transaction of Philosophical Magazine 有一期是專門針對飛機減阻的理論和技術的。其刊登的十幾篇文章中，除一篇外，全是高校和科研機構的專家所寫。從紙面上看，他們的方案都是有效的。最後那篇文章的作者是在波音公司工作的，也是有一定名氣的湍流方面的專家。他的文章中給大家潑了一盆冷水。他指出，各種方案看起來不錯，但從技術和經濟上看可能都不可行。的確，迄今為止，沒有一家航空公司在它們的大飛機上實際採用任何一種以控制湍流為手段的減阻技術，今後也看不到有此可能性，尤其是看起來非常誘人的主動控制技術。其原因是，只要是主動控制，就要有非常複雜的傳感器、作動器和計算機。而增添這些裝置就大大增加了飛機出問題的可能，即降低了飛機的安全性，而飛機的安全性是第一位的。所以僅從論文或實驗室數據看似乎很有創造性的成果，實際上並沒有使用價值。

因此，技術發明不僅要看其科學性和新穎性，還要看其可行性。而對可行性的判斷往往不是在大學或科研單位的專家的長項。所以，對技術發明的評價，不但要有小同行參與，也應該有潛在的使用部門的專家參與。

有些技術發明，不但要看其本身的科學性、可行性，有時還要從更宏觀方面考慮。例如，利用太陽能制氫是一種提供清潔能源的可能途徑。而利用太陽能直接發電的光伏技術也是一種途徑。但兩者都不能就事論事地孤立地考慮，而需要放在更大的範圍考慮才行。利用太陽能制氫，就牽涉到氫的收集、儲存和運輸，以及最終如何利用氫的問題，每一步都有新的技術難題。而利用太陽能發電，則最大的問題是不能保證平穩發電，要大規模使用，有賴於和其他電源合理調配。目前看來，智能電網技術是可能的解決方案之一，但實際做起來同樣難度不小。因此，這兩種途徑，究竟誰更有前途，不能僅限於電解水技術和光伏技術本身。但由於從技術發明到實際應用之間，還有事先難以完全預估的困難，因此評價哪種途徑更有前途，即更有潛在價值，其難度是很大的，更需要在宏觀上能把握技術發展前景的專家參與評估，而不能僅僅限於做學術研究的專家。

錢學森先生在提倡發展技術科學時就指出：“在開發一種新的工程技術時，首先要對其可能性、可行性和克服困難的主要途徑作出判斷”。因此，對於一種還沒有實際被採用的技術發明，其評價指標中就應該有“其可能性、可行性和克服困難的主要途徑”。這正是對技術發明評價的難點。

所以，對技術發明的評價，同樣需要小同行和頂級專家相結合。不過這裏的頂級專家，是指知識面廣泛，能從技術實現的可能性、可行性、經濟性等做出判斷的專家。

有了對科技成果的可靠評價方法，則對項目、人才、機構的評價問題也就迎刃而解，即只要對其相應的具有標誌性的成果進行評價就行了。

順便説一句，同樣的辦法應該也可以用於對刊物進行評價，即對刊物自選的若干標誌性論文進行評價，並考慮該種論文數在刊物總論文數的佔比，但關鍵是看標誌性論文的水平。

總結一句話，評價一般需要由兩級專家做出。一級是小同行，另一級是頂級專家。

（作者系天津大學教授、中國科學院院士，本文發表於《科學與社會》2019年第三期）