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中國科技的領跑、并跑與跟跑|科技袁人

中國科技的領跑、并跑與跟跑|科技袁人

關注風雲之聲

提升思維層次

導讀

在弱小時看到希望,在強大時看到不足,勝不驕,敗不餒,我想,這才是真正強者的思維,才是真正的自信。

視訊連結:

西瓜視訊:

https://www.ixigua.com/7052217723199160844

本視訊釋出于2022年1月14日,觀看量已達8.6萬

精彩再現:

本文是作者在2021年12月26日由共青團、國資委等機構主辦的第六屆中國制造日活動上的主旨演講文稿。

大家好,非常高興再次見到大家。我參加過迄今為止的每一次中國制造日活動,除了第一屆之外。為什麼沒有第一屆?因為第一屆隻是個微網誌活動,沒有直播。從第二屆有直播開始,我就每次都被團團呼叫過來。而我也早就把日程上的這幾天留給了中國制造日,留給了團團的小夥伴們。

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第六屆中國制造日主旨演講《中國科技的領跑、并跑與跟跑》

最神奇的是第一次來,2017年12月25日,聖誕節的晚上,我匆匆忙忙地從合肥來到團團的總部,問他們:明天你們需要我幹什麼?他們的回答是:當主持人(《第四屆中國制造日:地球村全村的希望 | 袁岚峰》)。

我倒是沒問題,令我吃驚的是,你們居然如此淡定,直播前一天晚上才告訴我?難道這就是傳說中的“hold得住”?

金燦榮教授在第二屆中國制造日活動上閃現,右一為女主持人王慕清

當然這是個玩笑。我想說的是,無論世事如何變換,我的心永遠和團團在一起,和青年朋友們在一起。

好,言歸正傳,今天我們的主題是“中國科技的領跑、并跑與跟跑”。我想大家都很感興趣,中國科技在哪些方面是領跑,哪些方面是并跑,哪些方面是跟跑。

要談這個問題,首先需要想清楚一個基本道理:隻要你的限定詞足夠多,那麼你總可以達到領先。比如說,一級學科實體學你是落後的,那麼可以看二級學科高能實體。如果高能實體你還是落後的,那麼可以看高能實體中的某個領域,比如說中微子實體。如果中微子實體你還是落後的,那麼可以再看中微子實體的某一部分,比如說對中微子振蕩第三種混合角θ13的測量。到這個細分領域,我們終于是領先的了。

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這測的是什麼?我來解釋一下。中微子是一種基本粒子,已知它分為三類:電子中微子、缪子中微子和τ子中微子。奇妙的是,一種中微子在傳播過程中會自發地變成其他兩種,好比一個人走着走着忽然變成了兄弟三人,然後再變回來,周期性地來回變,這就叫做中微子振蕩。

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中微子振蕩(http://dayawane.ihep.ac.cn/chinese/gcgk/syjj/index.shtml)

描述它們的互相轉變需要三個參數,就是三個混合角θ12、θ23和θ13。其中最小也最難測的是θ13。前面兩個都被外國測出來了,中國的大亞灣中微子實驗在2012年搶到了θ13,發現sin22θ13約等于0.092。它不為零,就意味着存在一種新的中微子振蕩模式,是以這是一個巨大的成果。

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大亞灣中微子實驗

大亞灣中微子實驗結果首次釋出(http://www.ihep.cas.cn/zt/zt_DYB_N/201203/W020120308382526940701.pdf)

這項成果雖然還得不了諾貝爾獎,但已經是國際一流了,獲得了許多大獎,因為θ13确實是大自然的一個基本常數。而在新聞報道中常見的情況是,通過加很多限定詞,達到一個意義遠沒有這麼大的領先,比如說第一次在條件A、B、C、D下實作某件事。如果A、B、C、D還不夠呢?那再加個E!

我們在媒體上看到的中國科技成果已經很多了,但其中大部分就屬于這類。是以大家可以記住一個普遍道理:限定詞越多,重要性就越低。畢竟,誰都不可能窮盡所有事情,你總可以找到别人沒做過的去做,然後宣布自己領跑。但如果是在一個很大的領域實作領跑,不需要加一堆限定詞,那意義顯然就大多了。比如說什麼時候我們能簡單地宣布中國在實體學這個一級學科上領跑,那就真的厲害了。

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了解了這些基本道理,我就可以告訴大家一件真正驚人的事了:有一個很大的領域,中國整體上是處于領跑地位的,這個領域就是——量子資訊。

量子資訊是什麼?我做過很多科普,不過今天對它最好的介紹來自——美國政府。

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不久前的11月24日,美國商務部釋出了一個“實體清單”,對全球27個機構和個人進行了貿易禁運,其中包括中國的12個機構。美國商務部的主要理由,是說它們的量子科技威脅美國的國家安全。你看,美國商務部的新聞标題裡就有quantum(量子)這個詞。

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美國商務部2021年11月24日“實體清單”的新聞

具體而言,理由是“防止美國新興技術被用于中國支援軍事應用的量子計算努力,例如反隐形和反潛的應用,以及破解密碼或發展不可破解的密碼的能力”。

美國商務部2021年11月24日把8家中國技術實體列入“實體清單”的理由

咦,為什麼發展不可破解的密碼會威脅美國的國家安全?我的秘密不讓你看就威脅你的安全了?這是什麼道理?這恐怕就要去問斯諾登和阿桑奇了。

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斯諾登爆料五眼聯盟

對于這裡提到的技術,我來解釋一下。量子資訊包括量子通信、量子計算和量子精密測量三大塊。不可破解的密碼屬于量子通信,破解密碼屬于量子計算,反隐形和反潛屬于量子精密測量。美國政府的擔心,正說明中國在這三個方向都取得了不少成果。

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量子資訊的三個分支

在這份實體清單中,最神奇的是,有一家企業居然上榜了兩次(《一家企業被美國政府拉黑兩次,這枚勳章是雙份的 | 袁岚峰》)!它就是位于合肥的科大國盾量子技術股份有限公司(簡稱“國盾量子”,就是這裡的QuantumCTek),以及它位于上海的全資子公司上海國盾(Shanghai QuantumCTek)。母公司和子公司要禁兩次,真是令人想起那句話:我就喜歡你看我不爽又幹不掉我的樣子。

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美國商務部2021年11月24日釋出的中國機構“實體清單”

國盾量子的技術來自哪裡呢?就來自我所在的研究機構——合肥微尺度物質科學國家研究中心(簡稱“微尺度”)。大家看,就是這裡的Hefei National Laboratory for Physical Sciences at Microscale。是的,微尺度這次也光榮上榜了。是以我們機關現在跟華為、中芯國際、天津大學、航天動力技術研究院等很多機關站在了一起,成為了美國制裁的受害者。我今天在這裡,就是一個美國政府受害者的代表!我相信,曆史站在我們這邊!

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美國商務部實體清單中的部分中國機構(《被美國拉黑的611家中國公司完整清單》)

這個實體清單還有一個意外的效果。以前有很多民科說量子是僞科技,我寫過很多文章駁斥他們的謬論。但現在,有美國政府給我們作證,說量子是真科技。這個背書真是千金難買。這說明微尺度确實研發了許多重要的科技,确實對國家有很大的貢獻,歡迎大家給我們一點掌聲!

大家如果想了解量子資訊的原理,歡迎去看我最近出版的科普書《量子資訊簡話》(《量子資訊簡話:給所有人的新科技革命讀本 | 中國實體學會期刊網》)。

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《量子資訊簡話》

簡單而言,中國在量子通信方面毫無疑問是世界領先的,領先歐洲3至5年,領先美國5至8年。在量子計算方面,中國跟美國組成第一方陣。是以總體上,量子資訊是中國極少數的處于領跑地位的大的科技領域之一。

在今天下午的論壇中,我還會再做一個報告,向大家詳細介紹量子資訊。大家可以再想想,中國還有哪些領域是領跑的?

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可能另一個比較大的領域是通信的5G技術。确實,從各種名額看來,中國的5G都是領先的。

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5G技術

可能還有不少人會提名可控核聚變。最近問了核聚變的院士,他的回答是:整體并跑,30%領跑。我又問他領跑的30%是哪些?回答是:超導、電源、控制。我想這是一個非常有技術含量的回答,今天下午有一個關于人造太陽的報告,到時大家就會有更深入的了解。

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中國聚變工程實驗堆CFETR建築群效果圖

今年我還介紹過一個中國的領先領域,不隻是領先,而且是開創。這個領域叫做“超高能伽馬天文學”。今年5月,中國科學院高能實體研究所宣布,位于四川稻城海子山的高海拔宇宙線觀測站“拉索”(LHAASO)開啟了超高能伽馬天文學的時代。

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拉索釋出會

為什麼能做到呢?因為拉索是全世界目前最強的宇宙線探測器,它在超高能段的性能不但超過以前的所有探測器,而且超過其他國家在構想中的所有探測器(《美國宇宙線探測器還在設想,就已經落後中國二十年!| 科技袁人》)。是以,國際專家預測,在未來至少十年的時間裡,拉索将主導伽馬射線天文學。

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拉索打開超高能伽馬天文新視窗

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FAST夜景(http://news.sina.com.cn/o/2016-11-07/doc-ifxxmyuk6173099.shtml)

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江門中微子實驗探測器示意圖,探測器主體為一個直徑 30 米的有機玻璃球。圖檔來源:中科院高能所

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太極計劃示意圖

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天琴計劃示意圖

總之,中國領跑的領域确實已經能數出不少了。不過其中大的領域還很少,大部分屬于細分領域。比如說,沒有人會說中國的航天是領跑的,但2019年嫦娥四号登陸月球背面确實是全人類第一次做到的。如果像量子資訊這樣的大的領先領域多起來,我們才能說中國成為了世界科技發展的引擎。

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2019年1月3日,嫦娥四号着陸在月球背面

下面我們來問,中國哪些領域是并跑的?

其實這個問題幾乎答不完,因為并跑的領域實在太多了。我們來看一些統計。

我多次引用過“自然指數”(Nature index),它是《Nature》雜志制定的一種簡單而比較客觀的名額,用來衡量各個國家或各個研究機構的基礎研究産出。2020年,中國的自然指數排在第二位,僅次于美國,美國是中國的1.45倍。第三位是德國,中國剛好是德國的3.00倍。

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2020年自然指數前十國家

再來看分學科的統計。自然指數統計的學科有四類:化學、地球與環境科學、生命科學和實體科學。請注意沒有數學,也就是說自然指數統計的是狹義的自然科學,即經驗科學。

在化學方面,你猜最高的是誰呢?居然是中國,而不是美國。美國排在第二位,中國是美國的1.46倍。這是唯一的一個美國不是第一的學科。

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2020年化學自然指數前五國家

其他三個學科都是美國第一、中國第二,美國相對于中國的倍數是:地學1.48倍、生物5.14倍、實體1.27倍。是的,生物的第一是第二的5.14倍!可見在生物方面,美國是一騎絕塵。而在地學和實體方面,差距就小得多了。

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2020年生命科學自然指數前五國家

看了這個統計,我們也許會說,中國在化學這個一級學科是領跑的。不過反對意見也是顯而易見的:中國人還沒得諾貝爾化學獎呢!原因顯然是,自然指數衡量的是增量,而不是存量。我們隻是現在增長快,但曆史欠賬太多。是以,我們可以謙虛一點,說在化學方面中國整體上是并跑的,同時在其中的若幹子領域領跑。例如中國科學家唐本忠院士發現了一個現象,叫做“聚集誘導發光”。這成了納米發光領域最大的熱點之一,2020年全世界發了6000多篇論文(《中科院院士:幾乎沒有任何研究課題會完全按照預期發展;如果有,這種研究不會有任何突破、不會給人帶來任何驚喜》)。

最後,我們來問:中國在哪些領域是跟跑的?

這個問題同樣答不完,因為跟跑的領域也太多了。這甚至都不需要統計資料,隻需要看看我們在哪些領域被卡脖子就知道了。

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《科技日報》2018年總結的35項卡脖子技術

我和我的朋友們分析的一個主要結論是,中國被卡得最嚴重、追趕最困難、影響最廣泛的領域,就是晶片。更具體地說,是晶片制造。再具體地說,是晶片制造所需的裝置,如光刻機。

我遠不是晶片專家,但我去年做了一番調研,在2020年11月29日的觀視訊年終秀上做了一個演講《中國晶片的正道何在?》(《中國晶片的正道何在?——袁岚峰2020年11月29日觀視訊答案年終秀演講》),剖析了許多常見的錯誤,解釋了晶片制造的原理,指出了對晶片沒有捷徑,隻有踏踏實實把精密機械、精密化工、精密光學等基礎打好才是正道。

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2020年觀視訊年終秀演講《中國晶片的正道何在?》

許多專家看到視訊後都表示贊賞,稱贊我把晶片講清楚了,例如中國科學院計算技術研究所所長孫凝晖院士。

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晶片是皇冠上的皇冠

我十分感謝他們的謬贊,不過遺憾的是,現在仍然有許多人在犯那些我剖析過的錯誤。許多人喜歡看營銷号的宣傳,動辄就說中國晶片突破了,世界震驚了,大家沸騰吧!實際上,一看這種語調就應該知道是胡扯。

我說這些并不是要洩大家的氣,而是要強調:我們應該把注意力集中在建設性的事上,如加強數理化教育,提高晶片業者的收入,改善科技體制,組織科技攻關,大力培養人才,引進人才。隻有踏踏實實地做這些實事,才能讓大陸早日解決晶片問題,以及任何卡脖子問題。

我在剛開始科普工作的時候,經常講中國的成績,而現在經常講中國的不足。為什麼呢?因為以前我們很落後,需要多看成績,鼓起希望。而現在所有人都知道中國很強大,是以我們應該多看不足,找到前進的方向。在弱小時看到希望,在強大時看到不足,勝不驕,敗不餒,我想,這才是真正強者的思維,才是真正的自信。

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謝謝大家!

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