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            為什么說科學院解決不了“卡脖子”的技術問題?

            最近,科學院的領導表態,要把美國卡脖子的技術清單變成科學院的任務清單。這種態度雖然比較好,但恐怕不易落實。原因很簡單:科學院擅長科學研究,但卡脖子的清單本質是技術、工程、產業問題,并不是一回事。


            1/ 脖子“卡”在哪?


            殷瑞鈺院士是中國工程院首批院士,曾經擔任工程管理學部主任委員。從十多年前開始,殷院士就反復強調:科學、技術、工程和產業的不同。殷院士是從技術一線做起來的,從工段長、廠長、做到公司的總工、冶金部的總工。他說:在不同崗位上,思維方式是不一樣的。比如,做工段長時,考慮的是如何解決問題,而總工考慮的是從哪個環節入手解決問題。


            科學研究,往往是解決“點上”的問題。也就是說,研究工作深入,但視野不廣泛。而優秀的工程師、特別是總工,則要著眼于系統解決問題。系統復雜以后,技術難度會驟然上升。據說GPU的生產有1000道工序。假如每道工序的合格率是99.5%,整體的合格率也只有1%。很多問題,單靠點上的能力強是不行的。


            科學研究和工程應用是不同的概念。科學研究主要針對技術出現的初期,而國外能夠卡我們脖子的,都是發展了幾十年的成熟技術。我國做不了這些技術,不是不懂得原理,而是在“持續改進”階段掉隊了。改進階段是一點點的進步積累起來的,每一點進步可能都沒有多少理論水平,但能對系統進行改善。


            工程和技術對實踐的依賴性很高。如果科技工作者遠離企業的現場,就會被越甩越遠??驴≡菏渴俏覈撹F企業的先驅。柯院士曾經說了一個笑話:如果冶金學教授造不了轉爐、軋鋼教授不會設計軋機就把他們殺了,中國差不多就沒有幾個冶金和軋鋼教授了。我想,假如史蒂芬孫(又譯喬治·斯蒂芬森,英國工程師,第一次工業革命期間發明火車機車,被譽為鐵路機車之父。制造界注)活到今天,恐怕也不會造火車了。


            對一個技術來說,科學家主要作用發揮在技術的前期,而后期主要是技術和管理人員推動技術的進步。如果把前者比作接生婆、幼兒園阿姨,后者可以是小學、中學或大學的老師。讓接生婆和幼兒園阿姨輔導中學生、大學生,一般是不合適的。


            2/ 當工程師遇到科學家


            科學和技術有著密切的關系。但是,真正認識清楚的人卻不多。這些模糊認識,嚴重影響我國高科技的發展。


            首先,從科學家和工程師的角度看問題,答案往往是不一樣的:科學家常常發現自己的研究有用,工程師經常覺得前沿的研究沒有用。為什么會有這樣的差別呢?


            某個科學家有了科學發現以后,就會發表出來。很多人會看到這個成果。假如科學家的論文發表在檔次比較高的期刊上,成果就會傳播較廣。這時,會有人試圖“用用試試”。其中,世界上總有幾個人可能會發現應用效果不錯,可能會發論文出來呼應。過了幾年,科學家發現好幾個人用到了自己的成果。這時,他一定非常開心:我的研究是有用的!


            但從工程師的角度看,情況就不一樣了。面臨的問題是具體問題。他的目的是盡快解決自己眼前的問題。為了這個目的,一般會選擇自己熟悉的、成熟的辦法??茖W家的研究成果不一定成熟、多數人也不一定知道,工程師就不一定喜歡用。在工程師的一生中,用的可能都是大學里學的、許多年前就成熟的東西。這時,他就會覺得:科學研究的用處不大(當然,不同專業領域的感受是不一樣的)。


            解決技術問題時,應該多從工程師的角度考慮問題、多聽聽工程師是怎么說的。科學家的話語權過強的時候,會誤導工程師的工作。如果領導分不清科學家和工程師,科技政策就會被誤導,影響我國的技術發展。


            3/ “當前的科學研究”和“當前的技術創新”關聯度不高


            進一步分析:工程師感覺科學研究的作用不大,本質上是“當前的科學研究”和“當前的技術創新”關聯度不高,往往不是在同一個時間點上出現。


            工程師承認科學原理有用,但用到的科學原理往往不新鮮、往往不是當代科學家研究出來的。換句話說,在工程師看來,在同一個項目進程中,“通過某項科學研究,才解決了技術創新問題”的情況其實非常罕見。即所謂“一槍難打兩只兔子”。人們經常發現:先進的技術往往不實用,實用的技術往往不先進。


            以上是工程師體會到的現實。但如果從論文、獲獎項目的角度調查,是發現不了這個現實的。因為論文和獲獎項目往往都存在“幸存者偏差”。為了發論文、申報獎項,即便是沒有用到先進理論,也要包裝出來。否則就沒有辦法發表或獲獎。


            所以,現實中“包裝”出來的獲獎項目,理論和應用往往是兩張皮。這個項目中有理論研究,也有應用成果。但先進的理論對應用成果的作用其實不大。把兩者綁在一起,只是為了滿足評委的胃口、滿足評獎的要求才扯到一起來的。


            4/ 科學與技術的關系


            下面,我從一個工程師的角度,進一步分析科學與技術的關系。前面提到科學研究和技術創新的分離,實質就是“科學研究”與相關的“技術創新”不同步。


            有些技術出現在理論出現若干年之后。比如,牛頓提出人造地球衛星的原理,過了幾百年才真正實現。還有些技術則是出現在理論出現之前。比如,瓦特發明了蒸汽機,才有人研究熱力學;橡膠發明50年以后,才有了高分子科學。這就是“科學研究”與相關的“技術創新”不同步。這種“不同步”,導致工程師覺得科學研究的價值低。


            人們把“科學”和“技術”并稱為“科技”,體現了科學對技術的推動作用。如果以10年、100年的時間尺度衡量的話,這個答案顯然是對的,科學研究明顯地推動了技術的發展。但是,如果以年為時間尺度的話,新技術往往不是當前的科學發現推動的。所以,一線的技術人員傾向于強調科學和技術的不同。這樣的道理,外行不一定需要知道,專門從事科技工作的人則需要明白。否則,考核機制和工作重點都會出現問題。


            另外一個問題經常被問到:工程師是如何利用科學原理的。


            按照TRIZ的思想,科學發明本質是利用物質的屬性??茖W研究讓我們認識了這些物質屬性。但是,用好這些物理屬性并不容易,需要有很好的組合。如果理論足夠好,就能夠把組合的效果計算出來。這是最理想的情況,也是未來發展的趨勢。


            但是,工程技術問題受到各種條件的限制,理想不容易實現。其中的一個原因是:科學原理是描述因果關系的,有因則必有果。而工程師從事的是“求逆”的過程:要達到特定的效果,應該怎么做?為了達到某一個目的,工程設計的結果不是惟一的,甚至可能沒有“最優”。所以,設計工作往往是需要有經驗的人來完成。這里需要的就是工程師的經驗。當然,科學原理可以用來驗證人類的設計是不是符合要求。


            在實際應用過程中,科學原理的應用也會受到限制。比如,傳熱過程就需要知道物性參數、邊界條件。但這些可能沒有辦法準確得到。這個時候,就需要試驗來解決問題,找到最優點。


            高技術往往體現在細節上。人類的設計總是在一定假設下開展的,否則復雜度太高就沒有辦法操作。但現實中總是會出現各種干擾,偏離理想狀態。高科技的難點,最終往往就體現在在極端條件下抑制干擾、實現極端的精確和穩定。為此,需要解決很多問題。


            工程師解決問題的時候,就像程序員找BUG一樣:每一個地方似乎都是對的,但結果卻不對。這個時候,必須回頭檢驗自己的假設,到底哪里出了問題。這里憑借的往往也是經驗:否則,每一個細節都考慮的話,幾輩子都想不完,問題解決會遙遙無期。


            遇到這樣的問題,科學研究可能也會有一定的作用:工程師猜出一個結果來的時候,要科學家去驗證一下。但前提是“先有工程師的猜測,再有針對性的科學研究”。


            5/ 工程技術經驗,必須在實踐中培養


            寶鋼有位德高望重的前輩,建國之初曾在清華讀書。他給我講過一個故事:畢業的時候,成績好的同學留在了科學院,成績中等的留在了大鋼廠,成績差的只能去小廠。但若干年后發現:科學院的同學水平最差、小廠的同學水平最高。他認為,導致這種現象的原因是:科學院的同學每天只能去看顯微鏡下的組織結構,視野太小,大廠的同學有機會管理一個車間,而小廠的同學則要管理一個廠子。實踐的機會不同,就導致了后來的變化。


            陳經先生昨天寫了一篇文章,支持科學院領導的觀點,并且用兩彈一星作為例證。對此,我也不敢茍同。美國、蘇聯、中國搞這些東西的時候,都有大科學家參加。這很正常,因為當時這就是科學研究的前沿。而且,兩彈一星對科學理論的要求很高:因為實驗成本和風險太高,必須要盡可能地算出來,而懂得這些計算的人特別少。我國當年的科技人才又特別匱乏,初中畢業就算知識分子了,建國之初甚至都找不出幾個懂PID控制器的。于是,這些人成為社會仰望的“大科學家”。這些“科學家”其實主要是做工程師的事,是應用科學知識而不是科學研究。但普通人是分不清楚科學家和工程師的。


            與當時相比,科技工作進入成熟期以后,側重點發生了很大的變化。實踐和實驗的比例逐漸增加。于是,主要是技術和管理人員主導科技的進步。


            技術的后期做什么呢?主要是質量、效率、成本等方面的工作。兩彈一星可以不計成本,解決卡脖子的問題、進行商業化,則必須關注成本。而質量、效率和成本是互相矛盾的。技術就是在解決這種矛盾的過程中發展起來的。所以,技術越是發達,這種矛盾越是復雜。


            我認為科學院不一定適合搞“卡脖子”的技術問題,就是因為科學家和工程師其實屬于不同的專業。在高科技領域,必須強調這種差異。


            打個比方,在水平比較低的單位主辦的運動會上,一個人可能既是長跑冠軍又是短跑冠軍。但在奧運會這樣高級的賽事上,長跑和短跑是兩種不同的運動。必須有針對性的訓練,才能培養出世界冠軍。同樣,在頂級的技術競爭中,也必須知道這種差別。工程師和科學家的專業是不一樣的,必須讓專業的人做專業的事。


            有人提出:科學院的科學家為什么不能改行做工程師?這個當然是可以的。就像可以讓劉翔跑100米短跑,肯定比絕大多數人跑得快。但這個做法好嗎?另外,有人提出:科學院是有一些搞工程的人,他們為什么不能去解決“卡脖子”的問題?這里其實涉及到另外一個問題:什么樣的組織適合做這樣的事情?


            對于這些“卡脖子”的技術問題,我國其實已經“重視”了很多年了。為什么過去沒有解決,甚至離解決越來越遠?這個問題必須想透了再去做,否則還會是老樣子:開始的時候決心很大,最后拍拍屁股走人。解決這些長期沒有解決好的問題,就像下一盤困難的殘局,必須想得深、想得細。如果想得不夠深、不夠細,結果一定是失敗的。


            對于卡脖子的技術,中國不是不懂原理,因為我們幾乎都能造出來。我們最大的差距往往是質量不行或成本太高。這些問題,幾乎都是靠長期積累,尤其是一線操作、技術和管理人員的積累才能做好的。要有一流的設備、一流的原料、一流的操作人員,更要有一流的管理。而管好這些東西,不是科學家擅長的。


            華為、BAT都是我國典型的高科技企業。但我們注意到,這些高科技企業成名之前并沒有院士。他們的成功不靠一流的科學家,而是有一流的領導人。他們是懂得管理和產業的人。這些人甚至不懂技術。


            專業的事情,還是要靠專業人士來做。產業發展問題,還是要多聽聽產業人士的話才行。科學家可以去服務于他們,但不必做項目負責人和主導者。

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