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迎接中国科技领先的时代

2020年,是下一个十年的开启之年。作为《中国经济周刊》送给读者的新年礼物,我们从科技创新的趋势和方向出发,为站在下一个十年面前的您,献上一份“未来指南”。

《中国经济周刊》 特约撰稿人 袁岚峰

(本文刊发于《中国经济周刊》2020年第1期)

中国科技能领先?在很多年前,这几乎是难以置信的。但现在人们开始思考“迎接中国科技领先的时代”,因为今天我们不仅有机会,而且有底气。在过去的这些年,中国已经充分证明了自己把1发展到无穷的能力,但能不能做好从0到1的创造,是我们面前新的挑战,需要付出极大的努力去行动和改变。

而改变正在发生。科技创新已然成为当下中国推动经济转型升级与高质量发展的强劲动力,它推动区域经济和产业发展,指引投资方向和创业机会。未来的科技创新趋势,能为我们拨开迷雾,看到最真实的风口和赛道。

2020年,是下一个十年的开启之年。作为《中国经济周刊》送给读者的新年礼物,我们从科技创新的趋势和方向出发,为站在下一个十年面前的您,献上一份“未来指南”。

p9-2016 年11 月 歼- 20 飞机首次公开亮相。

2016年11月歼-20飞机首次公开亮相。

“如果有一天,中国科技在关怀普通人、保护国家、引领全人类的同时,也成为了我们这个古老而伟大的文明的魅力所在,那一定是因为,我们每一个人都做出了努力。”

中国科技能领先?很多人是不信的,包括20年前的我。20年前的1999年,有一个流行的说法,“21世纪是中国的世纪”。当时,忧国忧民的我甚至还写了一篇长文,列举了八大悲观理由,得出了“在21世纪,最迫切的问题不是我们能否赶上美国,而是能否保证我们不被消灭”的结论。

20年一晃而过,许多人和许多国家都发生了翻天覆地的变化。但有人可能还是会说:现在我们真的有资格去谈中国科技领先了吗?比如,我们比得过日本吗?日本获得的诺贝尔奖比中国多得多。不久前,日本给韩国断供几种化工产品,就把韩国打回了原形。中国呢?不会被到处“卡脖子”吗?我们连日本都还差得远,怎么去和美国比?

日本确实有很多科技值得中国学习,例如汽车、材料、电子、化工。但日本科技也有不少方面不如中国,例如飞机、通信、手机、互联网、人工智能。更重要的是,中国是一个相当全面的选手,而日本是一个比较偏科的选手。

以高端产业的代表飞机为例,它涉及到材料、电子、机械、能源、建筑等几乎所有工业部门,是制造业能力的集中体现。在飞机方面,日本明显不如中国。

在最高端的隐形战斗机方面,中国的歼-20已经列装了,而日本的“心神”以失败告终。在支线客机方面,中国的ARJ-21已经投入运营4年了,而日本的MRJ还在测试。在干线客机方面,差距就更大了。中国的C919正在紧锣密鼓地试飞,而日本还压根没有研制干线客机的计划。

在绝大多数领域,中国即使不是第一,但也属于主要的玩家之一。联合国把工业分为39个大类、191个中类和525个小类,中国是全世界唯一拥有全部工业门类的国家。

这就像有个人参加了奥运会几乎所有项目,跑步、游泳、体操、射击等等什么都能来,而且大部分都得到了前五名,还有少数项目拿到了金牌,那么你觉得他是强还是弱呢?答案显然是:这个人太强了!

中国其实并没有必要把所有领域都作为“冠军”目标:芯片要自己造,空间站要自己建,核聚变也要自己上,连圆珠笔头都不放过。而包括日本在内,中美之外的其他强国其实都只是在某些领域发力。我们真正关心的比较对象不是这些国家,因为我们能够达到的上限远远高于它们,我们真正的比较对象只有美国。

迎接中国科技领先的时代,我们有资格

p10-1 2018 年12 月 世界最长跨海大桥开通。

2018年12月世界最长跨海大桥开通。

由国际顶级科学期刊《自然》(Nature)提出的“自然指数”(Nature index)是全球公认的、比较客观而全面的评论一国科技实力的指标。它从全世界几千上万种科学期刊中挑选出其中顶尖的82家,《自然》杂志会统计在这些期刊上发表的论文,来计算各个国家的基础研究产出。

这其中的数据可以定量地表征中国科技在世界上的地位。2018年度的数据显示,全世界绝大部分的基础研究来自三大地区:北美、东亚和欧洲。这三大地区的贡献相近,而其他地区的贡献就接近忽略不计了。

这三大地区内部,北美有大约90%来自美国,东亚有大约60%来自中国,而欧洲就比较分散,没有一个突出的大国。

因此,基础研究前六位的国家是美国、中国、德国、英国、日本、法国。美国大约是中国的1.8倍。往下离我们最近的是德国,大约是中国的40%。前面提到的日本,大约是中国的1/4。

看到这样的格局,我们就可以明白,在美国眼里,只有中国是真正的挑战者。

更让美国“害怕”的是2018年的变化率。中国是上升16.4%,美国是下降2.9%,英法德日也都在下降。前10名里除了中国,唯一在增长的是澳大利亚。

因此,美国产生一种打压中国发展的紧迫感,是完全可以理解的。现在不打压,难道要等到你超过我再打压吗?

现在我们应该开始思考“迎接中国科技领先的时代”,因为今天我们不仅有机会,而且有底气。

迎接中国科技领先的时代,我们有底气

在一些领域中,现在是中美双头的格局。例如大家很熟悉的互联网,又如近年来最火的战略新兴产业——人工智能。无论是人工智能的企业数,还是融资额,还是论文与专利,中美都远远超过其他国家。

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人工智能

根据乌镇智库发布的《全球人工智能发展报告(2018)》,近10年全球的人工智能专利,中国有68467件,美国有30200件,中国是美国的2.27倍。第三是韩国,其数量相当于中国的1/10。至于日本,连前五位都没有进入。

再来看近10年全球的人工智能论文,中国有30303篇,美国有18144篇,中国是美国的1.67倍。

中国的人工智能发展得不错,但还不能说超越了美国,比较合适的说法是两国各有千秋。

中国明确最领先的领域,已经有不少了。近年来报道最多的,显然是5G通信。

p12-12016 年6 月,“神威·太湖之光”夺得世界超算冠军。

2016年6月,“神威·太湖之光”夺得世界超算冠军。

美国的官方报告,可以作为一个证据。2019年4月,美国国防部发布了一个报告,叫作《5G生态系统:对美国国防部的风险与机遇》,明确承认中国是领先者。报告给美国提了很多建议,尤其是提了很多如何阻挠中国的建议。

美国国防部报告承认中国5G领先。那么,美国为什么这么在乎5G? 5G有什么用?

我见过不少人说,5G没有多大用处,技术不成熟,也没有真正的需求。他们说,2G、4G这样偶数代的都比较成功,而3G、5G这样奇数代的都比较失败。这种听起来颇有些玄学的理论,也许可以称为“偶数成功定律”。所以他们认为,中国的5G是面子工程,最终只会一地鸡毛。真的是这样吗?

说实在的,以前我也搞不清5G具体有多大用处。但最近,我的朋友、通信专家“奥卡姆剃刀”张弛博士向我深入解读了这个问题。原来,5G很快就可以甚至已经在改变社会了,而不是在天知道什么时候的未来。

例如,5G可以和中国的卫星导航系统北斗相结合,实现超低时延超高可靠的物联网和厘米级的精确定位。这意味着,如果你的孩子走丢了,以前你只能知道他位于哪个区域,现在你可以知道他正走在哪个区域的哪块地砖上。

过去开车,导航只能知道你在哪条路上,现在可以知道你在哪条路的哪条车道上。在高速公路上,再也不会下错出口了。

以后的自动驾驶会是这样的情景:前面的红绿灯给车一个电信号,它就自动刹车。马路牙子会告诉你,你偏离了车道1厘米。有一辆车要超车,前面的车就会避让。所以,高速公路连环相撞的悲剧再也不会发生了。

顺便说一下,接入物联网的技术路线有两条,分别叫作窄带物联网(NB-IoT)和远距离(LoRa)。前者的领衔企业,叫作——华为。后者的领衔企业,叫作——中兴。没错,物联网接入最先进的技术,都在中国手里。

自动驾驶也许显得有点科幻,但其实5G已经在改善普通人的生活了。

例如远程操纵挖掘机。不久前,在世界移动通信大会上海站的华为展厅里,一名工人现场操纵洛阳矿山里的一台挖掘机,把矿挖出,再装到一旁的无人矿车里。这位大哥叫王朝磊,以前王朝磊一家三口吃饭时讨论的,是某某矿区又滑坡了,现在则是经常开玩笑说,怕他挖矿挖出空调病。

为什么这样的操作在以前不行呢?因为以前的时间延迟太长了,这边指令慢悠悠地过去,那边矿石早就掉下去了。而5G能把延迟控制在几十毫秒内,位置控制在十几厘米内。

类似的,5G可以让拖拉机拉出很直的垄,让坦克实现1 + N的操作,即一辆有人坦克带领N辆无人坦克,同步运动和开火。

中国的5G技术改变了生活条件、生产方式和战争形态,渗透到了每个中国工人、中国战士、中国家庭的命运中。

在5G时代,中国有很大的优势,因为“基建狂魔”不是浪得虚名的。例如看4G基站,目前全世界大约有600万座4G基站,中国就有460万,一下子占了3/4。美国大约有30万,相当于中国的1/15。即使按照人均计算,中国也将近美国的4倍。

未来,我们可以把这样的生活带给全世界。

军工重器

p12-3 2019 年12 月17 日,我国第一艘国产航空母舰山东舰在海南三亚某军港交付海军。

2019年12月17日,我国第一艘国产航空母舰山东舰在海南三亚某军港交付海军。

在军工方面,2019年的阅兵式上亮相了东风-17等高超音速导弹,它们一小时就能打遍全球,美国无法拦截。2015年的阅兵式上亮相了东风-21D,它是著名的航母杀手。

回想1996年的台海军演,当时美国两艘航母靠近中国的海岸线耀武扬威,就是因为我们没有武器能对它造成有效的威胁,只能打落牙齿和血吞。而东风-21D出世后,美国的航母就再也没有进过中国的近海。

不久前,著名的国际关系学者金灿荣教授说:美国在中国周边的军事基地,一开打就会被导弹摧毁。许多人不相信这个说法,不过我咨询了一些相关的专家,回答是:在技术能力上,这话是对的!

导弹发射

p12-22019 年10 月1 日上午,庆祝中华人民共和国成立70 周年大会在北京天安门广场隆重举行。这是东风-17 常规导弹方队。

2019年10月1日上午,庆祝中华人民共和国成立70周年大会在北京天安门广场隆重举行。这是东风-17 常规导弹方队。

中国人最了解“落后就要挨打”的滋味。2011年,我和大量的军迷朋友们为歼-20首飞热泪盈眶。在此之前几年,歼-10承载着我们所有的希望。新世纪左右,论坛上还有大量的歼-8大战F-22的帖子,现在看来让人想哭又想笑。

中国的军事科技工作者忍辱负重,在压力下奋起,为我们这一代人,提供了无声而强大的保护。

中国科技为人民带来和平、安定。

量子通信

量子通信是另一个重要的科技领域。

2016年,中国发射世界第一颗量子科学实验卫星“墨子号”,实现了卫星与地面之间的量子保密通信、量子隐形传态和量子纠缠分发三大科学任务。

量子隐形传态,就是科幻作品中的传送术。而量子保密通信,则是人类已知的最安全的保密通信方法。

传统的保密方法,会受到计算能力进步的威胁。例如最近谷歌宣布实现“量子霸权”,这就是量子计算机的重要进展。量子计算机在理论上能够破解许多密码,好比最强的矛。而量子保密通信,则是最强的盾。

那么,以子之矛攻子之盾,谁胜?回答是:盾胜!

我本人跟量子通信,也有着很特别的联系。2015年,我第一篇科普文章介绍的就是量子隐形传态。这篇文章引起了很多关注,然后很多朋友引荐我到有关部门和机构讲课。就这样,我“入坑”越来越深,最后成了一名科学传播工作者。

中国的量子科技,保障了国家的信息安全,更展开了无限的想象空间。

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2017年5月,自主研制的首款大型客机C919首飞成功。

探月工程

在航天方面,2019年1月3日,嫦娥四号着陆在月球背面。

这里的关键,是中国先进的中继卫星技术。没有中继卫星,地球和月球背面就无法联系。

月球的背面,是人类没有涉足过的土地。中国将从那里,带回关于地球起源、月球演化的第一手资料。

1978年,中美建交的时候,美国向中国赠送了1克月球岩石的样品。这1克样品还得一分为二,一半展出,一半做研究。当时还很年轻的“嫦娥之父”欧阳自远,就用这0.5克样品做出了不少成果。

2019年年底长征五号完美发射后,嫦娥五号已列入2020年中国航天的发射计划。嫦娥五号的目标是从月球取样送回地球。我们终于要有自己的月球样品了!建立月球基地和载人登月,也都在推进之中。

p14-32018 年12 月8 日,我国在西昌卫星发射中心用长征三号乙运载火箭成功发射嫦娥四号探测器,开启了月球探测的新旅程。

2018年12月8日,我国在西昌卫星发射中心用长征三号乙运载火箭成功发射嫦娥四号探测器,开启了月球探测的新旅程。

说到月球探索,印度作为一个世界大国,2019年也有一次尝试。9月7日,印度的“月船2号”原本希望在月球表面软着陆,但在最后时刻与地面失去联系,软着陆变成了硬着陆。

我们并不想嘲笑印度的失败,任何国家有志于太空探索,都是值得赞扬的。印度月球车有一项独特而巧妙的设计,什么设计呢?

它的轮子上刻了印度的国徽和印度空间研究组织(ISRO)的标志,使得它每转一圈,都会在月球上留下这些印记。这样都行啊,他们真是天才!

这还不是印度第一次如此机智地刷存在感。2007年,中国的嫦娥一号环绕月球。一年后,印度的“月船1号”进入月球轨道。虽然它来得迟,但在一件事上成功地抢在了中国前面。什么事呢?它释放了一个贴有印度国旗的月球撞击器,撞上了月球。就这样,印度先于中国在月球上留下了痕迹!

看起来,中国做事的方法是一步一个脚印,而印度做事的方法是一圈一个轮印,这就是两国的一个基本区别。

中国的航天事业,踏踏实实地前进,开拓着人类认识宇宙的边界。

在我们的太空旅程中,月球只是起步的一站。

为了冲出地球,移民宇宙,包括我在内的很多人最重视的科技就是——可控核聚变。

可控核聚变

p14-22019 年11 月22 日,一名小朋友在“伟大的变革——庆祝改革开放40 周年大型展览”上观看国际热核聚变实验堆模型。

2019年11月22日,一名小朋友在“伟大的变革——庆祝改革开放40周年大型展览”上观看国际热核聚变实验堆模型。

现在中国最重要的核聚变装置叫作EAST,它是世界上第一台全超导的托卡马克。

2017年,EAST实现了101秒、5000万度的稳态高约束模放电,创造了托卡马克稳态长脉冲高约束等离子体运行的世界纪录。2018年,EAST实现了加热功率超过10兆瓦,等离子体中心电子温度达到1亿度。如果你难以理解这些成果是什么意思,那么只需要记住一点就好:在这些方面,EAST代表了目前全世界聚变研究的最高水平。

EAST是用来研究核聚变物理的,它本身并不能实现核聚变。什么装置能实现核聚变呢?回答是国际热核聚变实验堆(ITER)。它是在建设中的一台更大的全超导托卡马克,位于法国,由欧盟和中、美、俄、日、韩、印七方共建。基本上,我们这个星球上有实力的国家和地区全都参与进来了。

但在这么多国家30多年的努力下,ITER的进度却远远落后预期,几乎是每年推后一年。按照最初的计划,今年都应该开始实验了。但现在连影子都没有,设备还没造好呢!

为什么会这样?因为有些参与方在磨洋工。其中有些喊着缺钱,有些大概是不想让核聚变妨碍自己的页岩气生产——你知道这是哪个国家了吧?其实中国在所有七方中是最积极的,中国承担的任务都按期交付了,但有些猪队友实在是带不动啊!

因此,中国决心自己来。2017年12月5日,中国聚变工程实验堆(CFETR)在合肥和成都正式启动工程设计,预计在2020年底完成设计,在2040年代完成建设。CFETR的目标是,实现氚自持长时间稳定的聚变能输出,为未来的聚变能电站奠定基础。

中国的聚变研究,主动承担起了人类在宇宙中存亡绝续的挑战。

迎接中国科技领先的时代,我们仍有差距

p16-22012 年,“蛟龙号”创造载人深潜纪录。

2012 年,“蛟龙号”创造载人深潜纪录。

中国最终是不是能达到科技领先呢?还远没有到下定论的时候。

历史上,有很多在大好局面下失败的例子。例如当年的苏联。现在的小朋友们可能很难想象,七八十年代苏联对中国的军事压力如同泰山压顶,大家讨论的是苏联的钢铁洪流多长时间打进北京。相比之下,现在贸易战的压力简直不值一提。另一方面,几乎全世界每个人都能唱几句《喀秋莎》或者《莫斯科郊外的晚上》。这么强大的国家,结局却是国家解体,人民几十年积攒的财富惨遭洗劫。

又如我们的香港,非常富裕的社会,经常被评为最自由、最有竞争力的经济体,但最近发生的事情,令大家都唏嘘不已。

有些香港青年还说,希望香港有乌克兰那样的美好结局。拜托!乌克兰叫作“美好结局”?原本能造航空母舰,后来航母卖给中国了,造船厂破产了,国家变成内战的前线、寡头的天堂,在很多新闻中成为红灯区的代名词。这是美好结局吗?

当我们以警惕的心理仔细观察中国的现状,就会明白,现在绝不是惯性滑行的时候。我们应该好好思考“如何迎接中国科技领先的时代”,因为我们还有很多短板。

迎接中国科技领先的时代,我们有硬伤,中国科技也有不足。

第一个不足是科研的物质基础,就是研发投入。这其实是中国做得比较成功的一个地方,中国的研发投入现在是世界第二,仅次于美国。但问题在于,这还不够。让我们来看研发投入占GDP的比例,也就是研发投入强度。

根据世界银行2017年的数据,中国的研发投入强度是2.13%,低于美国的2.80%,更低于日本的3.20%和韩国的4.55%。

事实上,我们在“十三五”规划中制定了一个目标:2020年,研发投入强度要达到2.5%。但按照现在的状况,这个目标可能实现不了。即使实现了,也还是低于美国、日本和韩国。

第二个不足是科研管理体制。在这方面,至少可以举出两大类问题。

一类问题,是监管条例在有些地方脱离实际。例如报销非常不方便,等你走完流程,小白鼠都死了。这逼得一些科研人员如果要做事,就只能冒险违规。

另一类问题,是“不许创新”。什么叫“不许创新”呢?

据说华人科学家杨蓉西带团队在德国研制出了乳腺癌血液筛查技术,将乳腺癌的筛查准确率提高到了95%。回国后,杨蓉西一直在寻找合作,希望实现产业转化,但一直没有成功。原因是,国外没有类似的对标产品而遭受质疑。

这个逻辑就是,只有在国外先有了某种产品的前提下,中国做出类似的产品才会得到认可。如果中国首创了一个全新的东西,就无法得到承认了!

类似的故事,也发生在其他科研人员身上。

例如,我的一位朋友参与发明了一种高速船舶。几年前,他们参加了一次高速船的预研招标。实际上,国内这种项目一般都是国外有了先例之后才跟着做类似的研究。但他们的这种船是真正的原创,原理性的突破,性能比国外的船高得多。但因为没有对标的产品,结果当他们介绍完之后,空气突然安静。

类似的事情还有很多,十分普遍。一些科研人员感慨说:创新在中国绝对政治正确,但到实际流程中,原创很多时候是不受欢迎的。

由此可见,不少人的思维方式,是把中国永远置于跟随者的地位而非原创者。我们的体制和文化中某些部分,在追赶时期发挥了积极作用,但在原创时期消极作用越来越突出。

如果我们不能解决这些问题,会怎么样呢?

迎接中国科技领先的时代,我们还要做什么?

p16-12018 年10 月 大型水陆两栖飞机-“鲲龙”成功首飞。

2018年10月大型水陆两栖飞机-“鲲龙”成功首飞。

在中美的竞争中,有观点认为,短期肯定是中国赢,长期不一定。

这非常有意思。为什么短期中国赢呢?因为中国有超强的行动力。中国的领军企业一旦要进入哪个领域,哪个领域的国际巨头都心惊胆战。

为什么长期不一定呢?因为美国压箱底的优势是创新,是变出一个以前没有的东西。例如中国手机赶上美国的时候,美国出现了人工智能。等中国人工智能赶上美国的时候,美国不知道又会有什么新东西出来。中国已经充分证明了自己把1发展到无穷的能力,但能不能做好从0到1的创造呢?这是我们面前新的挑战,是需要付出极大的努力去改变,去行动!

美国的文化吸引力,很大部分来自像伽莫夫、阿西莫夫、卡尔·萨根这样的科普大师。当我们喜爱《星际迷航》 《星际穿越》这样的科幻作品的时候,就会自然地敬佩银幕后的那个国家。在这些方面我们与美国的差距,比在硬科技方面的差距大得多。

近年来,中国也开始出现了像《三体》和《流浪地球》这样的作品。这是可喜可贺的,不过还远远不够。

当我们在讨论如何迎接中国科技领先时代的同时,也会有很多像量子波动速读和水氢发动机汽车这样的闹剧,还有永远清理不完的朋友圈谣言。

所以,一个重要的问题指向了我们每一个人:在时代洪流里,我们除了载沉载浮,享受、等待或者忧心,还能做些什么呢?

p16-32016 年12 月9 日“墨子号”量子科学实验卫星与阿里量子隐形传态实验平台建立天地链路。

2016年12月9日“墨子号”量子科学实验卫星与阿里量子隐形传态实验平台建立天地链路。

我分享一个亲历的故事。

2001年,我刚到康奈尔大学的时候,在中国留学生邮件群中发生了一场争论。有一位女博士在里面发宣传某邪教的邮件,引起了许多人的反感。双方对话了几次之后,约好一起去一家自助餐店,边吃边聊。但无论我们多么雄辩滔滔,都不能说服她。

快吃完的时候,一位女服务员向我们走过来,说她是偷渡到美国的,在这边觉得很迷茫,听我们谈得这么热烈,她很感兴趣。然后,你猜怎么着?那位女博士信徒立刻掏出一本他们传教的书,送给了这位服务员,热情地推销了一通。服务员拿着这本书,表示感谢之后走了。

从饭店出来后,我的内心感到十分沮丧:我们都在这位女博士的言论中找出了无数的漏洞,但我们都没有像她那样富于行动力。就在我们这群自诩为讲科学有文化的人的眼皮子底下,她又做了一次某邪教的传播,而我们就像傻瓜一样干坐着。

这件事后来经常给我警醒。正如一句名言所说:“邪恶取得胜利,只需要好人无所作为就够了。”坐而论道总是容易的,但真正去做却是困难的。最重要的就是打破心理障碍,勇敢地去做有价值的事。

这个经历从此埋下了我从事科学传播工作的初心。写科普文章、拍摄科普视频,这是对科学事业的直接贡献。在这个意义上,我的理想已经实现了。

(作者袁岚峰系中国科学技术大学化学博士,中国科学技术大学合肥微尺度物质科学国家研究中心副研究员)


中国科技领域的顶流!

33位国家科技界最高荣誉获得者

2020年1月10日,2019年度国家科学技术奖励大会在人民大会堂举行,中国工程院院士、著名核潜艇专家黄旭华和中国科学院院士、著名大气科学家曾庆存共同荣获国家最高科学技术奖。

国家科学技术奖是为了奖励对科学技术进步做出突出贡献的公民、组织。其中,国家最高科学技术奖是中国科技界的最高荣誉,每年授予人数不超过2人。据《中国经济周刊》记者梳理,自设立至今,共有33位科学家获此殊荣,这33位国内顶尖的科学家分别为我国的气象、国防军工、医药、化学、基因工程、人居环境等关乎国计民生的事业做出过突出贡献。

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2020年第1期《中国经济周刊》封面

(编辑:孙冰 )
(发布编辑:何颖曦)
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