建設(shè)科技強(qiáng)國(guó)，必須重視系統(tǒng)工程和技術(shù)科學(xué)（上）

梅永紅

最近，許多人都在關(guān)注美國(guó)對(duì)向中國(guó)出口高端芯片加碼限制的問(wèn)題。對(duì)于一個(gè)每年進(jìn)口量達(dá)數(shù)千億美元，信息產(chǎn)業(yè)規(guī)模早已躍居世界第一的國(guó)家來(lái)說(shuō)，這種限制無(wú)異于在一個(gè)疾行者的前路挖了個(gè)大坑。其實(shí)何止芯片，中國(guó)高校、科研單位、醫(yī)院和企業(yè)里，但凡高端儀器設(shè)備和核心軟件，至少90%都是進(jìn)口的。多年前有人曾發(fā)出“誰(shuí)來(lái)裝備中國(guó)”的詰問(wèn)，龐大制造業(yè)大廈的底座掌握在他人手里，這個(gè)問(wèn)題至今在許多領(lǐng)域仍然未解。

“卡脖子”是否因?yàn)槲覀兓A(chǔ)落后、人才經(jīng)費(fèi)不足

應(yīng)當(dāng)承認(rèn)，對(duì)引進(jìn)技術(shù)的消化吸收及本地化、商業(yè)化開(kāi)發(fā)，是后發(fā)國(guó)家繞不開(kāi)的發(fā)展路徑，今天不可一世的美國(guó)也是這樣走過(guò)來(lái)的。對(duì)于現(xiàn)實(shí)中的“卡脖子”問(wèn)題，我主要有兩點(diǎn)思慮：

第一，這些年來(lái)類似的問(wèn)題始終存在，信息產(chǎn)業(yè)面臨的風(fēng)險(xiǎn)更是令人揪心。某種程度上說(shuō)，產(chǎn)業(yè)規(guī)模越大，被“卡脖子”的可能性也越大。但產(chǎn)業(yè)界的人們似乎對(duì)此并不在意，他們認(rèn)為西方國(guó)家不會(huì)放著到手的錢(qián)不賺，所謂“毀敵一千自損八百”的蠢事不可能出現(xiàn)。而“以市場(chǎng)換技術(shù)”，從“技工貿(mào)”到“貿(mào)工技”的轉(zhuǎn)軌，是把中國(guó)產(chǎn)業(yè)大廈牢牢建構(gòu)在他人底層技術(shù)基礎(chǔ)之上。今天，當(dāng)美國(guó)決意以國(guó)家安全名義開(kāi)展“在岸生產(chǎn)”，以意識(shí)形態(tài)名義開(kāi)展“友岸外包”的時(shí)候，我們是不是應(yīng)該反思：以商業(yè)思維謀劃國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)戰(zhàn)略，是進(jìn)行路徑選擇，還是戰(zhàn)略短視？

第二，芯片技術(shù)理論早已定型，甚至看起來(lái)并不深?yuàn)W，我們又有那么多的專家，為什么一直做不出來(lái)？荷蘭ASML的專家說(shuō)，即使把光刻機(jī)的圖紙交給中國(guó)，中國(guó)也造不出來(lái)。中國(guó)臺(tái)灣臺(tái)積電的創(chuàng)始人張忠謀也說(shuō)，中國(guó)大陸舉全國(guó)之力，也造不出高端芯片。還有很多類似的情形，比如同樣被別人“卡脖子”的航空發(fā)動(dòng)機(jī)、高端數(shù)控機(jī)床、高端醫(yī)療儀器，甚至已經(jīng)進(jìn)入千家萬(wàn)戶的乘用汽車(chē)、農(nóng)用拖拉機(jī)等，中國(guó)許多專家早就對(duì)其理論爛熟于胸，卻在長(zhǎng)達(dá)半個(gè)多世紀(jì)里造不出穩(wěn)定可靠的高質(zhì)量產(chǎn)品，究竟原因在哪里？

更多的人將原因歸結(jié)于中國(guó)科技人才匱乏，科研能力和水平不行。于是，中央財(cái)政大幅度增加科技教育經(jīng)費(fèi)預(yù)算，圍繞教育、人才和科技的國(guó)家級(jí)行動(dòng)和計(jì)劃不斷推出，985、211、院士、杰青計(jì)劃、千人計(jì)劃、知識(shí)創(chuàng)新工程、自然科學(xué)基金、重大科技專項(xiàng)、大科學(xué)工程等層出不窮。若論經(jīng)費(fèi)，中國(guó)一些大學(xué)和科研機(jī)構(gòu)早已位居世界前列。在高端人才方面，中國(guó)絕對(duì)在世界第二方陣中。地方政府也窮其財(cái)力引人才、建平臺(tái)、搞園區(qū)，試圖一舉突破產(chǎn)業(yè)瓶頸約束。據(jù)說(shuō)，僅高端芯片產(chǎn)業(yè)就已投入上萬(wàn)億，投資百億級(jí)的芯片項(xiàng)目接連冒出，效果究竟如何？

我無(wú)法茍同將產(chǎn)業(yè)問(wèn)題簡(jiǎn)單歸咎于科技問(wèn)題，因?yàn)槔碚撌且淮a事，工程實(shí)踐是另一碼事，兩者雖然密切關(guān)聯(lián)，但形成規(guī)律完全不同。更為重要的是，理論也許可以共享，技術(shù)也許可以引進(jìn)，物化的技術(shù)產(chǎn)品也許可以用錢(qián)買(mǎi)到，但技術(shù)能力必須是內(nèi)生的，是十年磨一劍和久久為功的結(jié)果，從來(lái)沒(méi)有速成之說(shuō)。以芯片為例，臺(tái)灣總共只有2000多萬(wàn)人口，無(wú)論是人才數(shù)量還是質(zhì)量，都不可能比大陸強(qiáng)多少。資金方面更是沒(méi)有可比性，廣東、江蘇一個(gè)省的實(shí)力都能超過(guò)臺(tái)灣。在市場(chǎng)應(yīng)用方面，別說(shuō)臺(tái)灣市場(chǎng)，整個(gè)歐洲國(guó)家市場(chǎng)加起來(lái)也不如中國(guó)的大。有人有錢(qián)又有市場(chǎng)，卻無(wú)法在芯片的核心技術(shù)和產(chǎn)業(yè)上挺直腰桿、贏得尊重，看來(lái)不僅是板子打得不夠重，下力不夠猛，而是可能打錯(cuò)了地方——方向和路徑錯(cuò)了。

最近有兩份材料引發(fā)我對(duì)這一問(wèn)題的進(jìn)一步思考。一個(gè)是MIT前校長(zhǎng)蘇珊·霍利菲爾德的新書(shū)《生命科學(xué)——無(wú)盡的前沿》，從科學(xué)的視野出發(fā)，闡釋了生物技術(shù)和工程學(xué)的結(jié)合，在不久的將來(lái)如何“為改善我們的世界提供非凡的手段”（哈佛前校長(zhǎng)福斯特薦語(yǔ)）；另一個(gè)是重溫原國(guó)務(wù)委員宋健同志2015年發(fā)表在《前沿科學(xué)》上的一篇文章《還原論和系統(tǒng)論》，在充分肯定還原論對(duì)于近代工業(yè)化和后工業(yè)化的奠基性作用外，文章特別指出其理論的局限性，包括對(duì)信息的忽視，而信息恰恰是與物質(zhì)、能量并列的宇宙“三基元”；對(duì)系統(tǒng)層級(jí)結(jié)構(gòu)的忽視，難以回答“總體大于子和”；還原論描述的自然過(guò)程都是可逆的，但生物進(jìn)化不可逆，時(shí)光不會(huì)倒流。

這兩位東西方學(xué)術(shù)大師的中心思想，都是指向基于系統(tǒng)和工程化的技術(shù)科學(xué)。我們知道，科學(xué)是發(fā)現(xiàn)，完成從0到1的過(guò)程，具有唯一性；而創(chuàng)新是對(duì)理論的產(chǎn)品化、工程化和系統(tǒng)化，完成的是從1到100乃至無(wú)窮的過(guò)程。實(shí)踐證明，這個(gè)工程化過(guò)程并不只是線性的理論成果轉(zhuǎn)化，而是學(xué)科交叉融合、系統(tǒng)整合配套的過(guò)程。由此產(chǎn)生的大量緘默知識(shí)，具有對(duì)特定情景的高度關(guān)聯(lián)性，并且具有典型的“非公共性”。哈耶克認(rèn)為，在人類的知識(shí)中，除了有Knowthat外，還有Knowhow，顯性知識(shí)只是人類知識(shí)很小的一部分。如果說(shuō)一切知識(shí)總體是一座冰山，那么顯性知識(shí)只是露出水面的一角，而緘默知識(shí)則是隱藏于水下的絕大部分。

這種緘默知識(shí)來(lái)自于工程化實(shí)踐。由此，我結(jié)合中國(guó)目前的學(xué)術(shù)生態(tài)、科技體制以及相關(guān)資源配置情況，得出以下幾個(gè)結(jié)論：第一，“卡脖子”問(wèn)題，關(guān)鍵不在于還原論基礎(chǔ)上的經(jīng)典科學(xué)差距，而在于系統(tǒng)工程的缺失，技術(shù)科學(xué)、系統(tǒng)科學(xué)是最大的短板；第二，解決“卡脖子”問(wèn)題，必須更多地突出市場(chǎng)和需求的引領(lǐng)，突出企業(yè)和企業(yè)家的組織功能，然而用解決學(xué)術(shù)問(wèn)題的思路無(wú)法解決復(fù)雜應(yīng)用場(chǎng)景下的系統(tǒng)組合問(wèn)題；第三，政府的作用需要精準(zhǔn)定位，要著力解決創(chuàng)新生態(tài)，特別是政策的碎片化、資源配置的低效化以及對(duì)顛覆性創(chuàng)新的體制性扼制。

我國(guó)科技布局缺乏對(duì)工程科學(xué)、技術(shù)科學(xué)的重視

在討論這個(gè)問(wèn)題之前，我先引用兩位杰出華裔科學(xué)家的論斷。一位是楊振寧先生，他在1981年就曾指出，中國(guó)的科學(xué)研究“傾向于走兩個(gè)極端”，即基礎(chǔ)研究和產(chǎn)品研究?！霸谥袊?guó)容易產(chǎn)生一個(gè)錯(cuò)誤的印象，以為美國(guó)原理研究經(jīng)費(fèi)比發(fā)展性的研究經(jīng)費(fèi)多得多。事實(shí)正相反，美國(guó)的發(fā)展性研究經(jīng)費(fèi)大約是原理性研究經(jīng)費(fèi)的10倍?！蔽依斫獾陌l(fā)展性研究，就是指的工程科學(xué)、技術(shù)科學(xué)。

另一位是李政道先生，他在1999年說(shuō)過(guò)：“以為知道了基本粒子就知道了真空，這種觀念是不對(duì)的。從這個(gè)簡(jiǎn)單化的觀點(diǎn)出發(fā)，不會(huì)有暗物質(zhì)，也不會(huì)有類星體之類的東西。我覺(jué)得，基因組織也是這樣，一個(gè)個(gè)地認(rèn)識(shí)基因，并不意味著解開(kāi)了生命之謎，生命是宏觀的，而20世紀(jì)的文明是微觀的。我認(rèn)為到了21世紀(jì)，微觀和宏觀會(huì)結(jié)合成一體。不光物理學(xué)如此，這也許還會(huì)影響到生物學(xué)和其他科技的發(fā)展?！憋@然，經(jīng)典意義上的還原論無(wú)法回答大多數(shù)系統(tǒng)問(wèn)題、宏觀問(wèn)題。

引用以上思想，主要是試圖說(shuō)明一個(gè)問(wèn)題：隱藏在水面之下的知識(shí)冰山究竟有多大，形狀如何，運(yùn)行軌跡如何，才是決定露出水面部分之功能關(guān)鍵所在。如果只有理論研究，而沒(méi)有基于完整、持續(xù)發(fā)展研究的工程科學(xué)和技術(shù)科學(xué)，就是只見(jiàn)樹(shù)木不見(jiàn)森林，不但解決不了中國(guó)面臨的諸多“卡脖子”問(wèn)題，而且也失去通過(guò)工程化手段探索和認(rèn)知極限狀態(tài)、系統(tǒng)狀態(tài)下自然現(xiàn)象及規(guī)律的可能。在我國(guó)目前的科技結(jié)構(gòu)中，基礎(chǔ)理論科學(xué)固然亟待加強(qiáng)，而技術(shù)科學(xué)、工程科學(xué)是更大的短板。一方面，正如楊振寧先生所說(shuō)的，我們歷來(lái)關(guān)注兩端的基礎(chǔ)研究和產(chǎn)品研究，各種資源配置及政策集中于這兩個(gè)方面，工程科學(xué)和技術(shù)研究的主體也不夠清晰；另一方面，學(xué)術(shù)界對(duì)工程科學(xué)和技術(shù)的認(rèn)知，還停留在過(guò)去能工巧匠的層面，并未登上學(xué)術(shù)“大雅之堂”，以至于工程科學(xué)和技術(shù)成為教育、科研和就業(yè)的偏門(mén)冷門(mén)，真是謬以千里！

以荷蘭ASML為例，它從1984年起步，至今已近40年。加上對(duì)菲利浦之前20年技術(shù)開(kāi)發(fā)基礎(chǔ)的承接，可以說(shuō)是集60年之力而成就的。為了保證全球工廠每秒以比頭發(fā)絲千分之一還細(xì)的精度準(zhǔn)確刻出上千億個(gè)晶體管，他們不但開(kāi)創(chuàng)性地利用全球“智識(shí)”為我所用，進(jìn)行全球性的產(chǎn)業(yè)鏈布局，而且在時(shí)間、精度、速度、成本、強(qiáng)度、穩(wěn)定性、成品率等多維度下求得最優(yōu)，是數(shù)學(xué)、材料學(xué)、光學(xué)、化學(xué)、力學(xué)等眾多學(xué)科的交叉融合，是為一個(gè)數(shù)據(jù)往往需要經(jīng)歷幾十次甚至上百次試錯(cuò)與否定的過(guò)程。這是一個(gè)極其復(fù)雜的巨系統(tǒng)，是系統(tǒng)性思考、互動(dòng)性分析、創(chuàng)新性思維的成果，是對(duì)各子系統(tǒng)互動(dòng)規(guī)律的全新發(fā)現(xiàn)和認(rèn)知。

這樣的世界性企業(yè)還有不少，美國(guó)的特斯拉、韓國(guó)的三星、中國(guó)臺(tái)灣的臺(tái)積電都屬于此類。他們能夠走到世界領(lǐng)先乃至一騎絕塵的位置，成為國(guó)家倚重的戰(zhàn)略力量和國(guó)際政治角力的關(guān)鍵籌碼，其成長(zhǎng)過(guò)程和規(guī)律特別值得我們關(guān)注和研究。他們無(wú)一例外都是贏在工程科學(xué)、技術(shù)科學(xué)上，贏在通過(guò)不斷實(shí)踐和迭代所積累的豐厚緘默知識(shí)上，贏在與市場(chǎng)應(yīng)用場(chǎng)景及上下游關(guān)聯(lián)企業(yè)的互動(dòng)與協(xié)同上。歸納而言，第一，十年磨一劍，與急功近利無(wú)緣；第二，應(yīng)用場(chǎng)景和市場(chǎng)結(jié)果導(dǎo)向，構(gòu)成完整價(jià)值閉環(huán)；第三，開(kāi)放合作，實(shí)現(xiàn)全鏈條合作共贏。

目前我國(guó)無(wú)論是在科技結(jié)構(gòu)布局上，還是資源配置上，都沒(méi)有對(duì)工程科學(xué)和技術(shù)給予足夠的重視，有時(shí)甚至還表現(xiàn)出一定程度的排斥。我曾與一位知名科學(xué)家交流工程技術(shù)對(duì)現(xiàn)代科學(xué)發(fā)展的價(jià)值，但被其完全否定。言談之間，明顯表現(xiàn)出對(duì)于工程技術(shù)的不屑，認(rèn)為只是工匠和苦力，不是原創(chuàng)，不具有前沿性。我不知道這種思維在學(xué)術(shù)界是否為主流，但以在CNS等頂級(jí)學(xué)術(shù)期刊發(fā)表文章為大確屬事實(shí)。最近幾年，醫(yī)學(xué)界不斷曝出學(xué)術(shù)不端行為，一個(gè)成功做了上千例手術(shù)的臨床醫(yī)生，居然必須以發(fā)表學(xué)術(shù)文章獲得職稱晉升。這鼓勵(lì)的是什么？申請(qǐng)課題，發(fā)表文章，獲得獎(jiǎng)勵(lì)，這種“三點(diǎn)一線”的學(xué)術(shù)路徑，讓不少學(xué)者陷入陷阱，這種機(jī)制怎么能支持創(chuàng)新性的研究？

香港科技大學(xué)教授李澤湘，是成功孵化出全球無(wú)人機(jī)領(lǐng)導(dǎo)者大疆創(chuàng)新、“水上特斯拉”逸動(dòng)科技等一系列明星科技創(chuàng)業(yè)公司的知名科學(xué)家。他曾分享創(chuàng)業(yè)成功的核心思維模型——工程意識(shí)：“以前招學(xué)生，都是找最好的學(xué)校、成績(jī)最好的，最后發(fā)現(xiàn)錯(cuò)了，工程意識(shí)比成績(jī)更重要。未來(lái)的工程師要學(xué)會(huì)跟跨學(xué)科的團(tuán)隊(duì)合作，學(xué)會(huì)從設(shè)計(jì)到制造的快速迭代，學(xué)會(huì)把藝術(shù)、工程跟設(shè)計(jì)融合，去面對(duì)全球的市場(chǎng)”；“你需要知道你的目標(biāo)是什么，知道如何動(dòng)手，如何學(xué)習(xí)，然后在做的過(guò)程中不斷迭代。我們所熟知的創(chuàng)業(yè)者，比爾·蓋茨，史蒂夫·喬布斯，埃隆·馬斯克皆是如此”。腳踏實(shí)地才能解決問(wèn)題，這既是經(jīng)驗(yàn)之談，更是規(guī)律使然。

不少學(xué)者認(rèn)為工程科學(xué)、技術(shù)科學(xué)不是原創(chuàng)，那什么才是原創(chuàng)？原創(chuàng)并不是經(jīng)院中的奇思妙想，是牛頓、愛(ài)因斯坦式的科學(xué)靈光，更多的是在長(zhǎng)期和大量工程實(shí)踐中打磨而成的經(jīng)驗(yàn)性知識(shí)、平臺(tái)型模式、開(kāi)拓式思維。ASML、臺(tái)積電、三星做原創(chuàng)都是在幾十年工程實(shí)踐中積累起來(lái)的厚重，令后來(lái)者望塵莫及，望而生畏。馬斯克的電動(dòng)汽車(chē)、火箭回收、星鏈計(jì)劃、真空管道交通和腦機(jī)鏈接，其實(shí)都不能算是原理創(chuàng)新，但人們卻認(rèn)同其原創(chuàng)性、顛覆性。集成，并由此積累起緘默知識(shí)和產(chǎn)品門(mén)檻，這就是技術(shù)和產(chǎn)品層面上的原創(chuàng)，其復(fù)雜性、探索性絕不在原理發(fā)現(xiàn)之下。

20世紀(jì)90年代，日本提出了“科學(xué)立國(guó)”，并且取得了驕人成就，其發(fā)展路徑同樣發(fā)人深思。陜西科技廳原廳長(zhǎng)孫海鷹教授認(rèn)為，日本的科學(xué)技術(shù)進(jìn)步不是搞什么“遴選拔尖人才”“苗子經(jīng)費(fèi)資助”“面向國(guó)際前沿”“基礎(chǔ)科學(xué)計(jì)劃”“帽子、票子”等，也不盲目追隨西方，而是在產(chǎn)業(yè)應(yīng)用中深入科學(xué)研究，敢于進(jìn)入“無(wú)人區(qū)”。在日本已經(jīng)獲得的23項(xiàng)諾貝爾獎(jiǎng)中，有6項(xiàng)屬于基礎(chǔ)科學(xué)（基本粒子等），有17項(xiàng)屬于技術(shù)科學(xué)，技術(shù)科學(xué)是日本科學(xué)研究的重點(diǎn)。

事實(shí)上，當(dāng)代最熱門(mén)的新興學(xué)科，幾乎都是科學(xué)、技術(shù)和工程一體化的產(chǎn)物。比如計(jì)算科學(xué)，當(dāng)人們認(rèn)識(shí)到計(jì)算機(jī)本質(zhì)上是對(duì)符號(hào)的操控，更高級(jí)的編程語(yǔ)言、更能控制程序運(yùn)行的操作系統(tǒng)以及基于軟硬件結(jié)合的算法不斷被開(kāi)發(fā)出來(lái)，并且奠定了人工智能的科學(xué)基礎(chǔ)。再比如材料科學(xué)，過(guò)去更多的是基于大自然已有材料的功能發(fā)現(xiàn)與利用，而超導(dǎo)材料、納米材料等的出現(xiàn)表明設(shè)計(jì)特定功能的材料成為可能，深圳光啟實(shí)驗(yàn)室就是中國(guó)在這一前沿領(lǐng)域的探路者。技術(shù)乎？科學(xué)乎？

（編輯 蘇歌）