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是什么卡了我们脖子?为什么?

发表时间:2022-07-27 16:11来源:科技日报

是什么卡了我们脖子?为什么?





《科技日报》总编辑刘亚东的演讲▼



【侠客岛按】


6月21日下午, “是什么卡了我们的脖子 ? 亟待攻克的核心技术” 科学传播沙龙在中国科技会堂召开。科技日报总编辑刘亚东做了主题演讲。


这篇演讲很有意义。刘亚东除了介绍《科技日报》“亟待攻克的核心技术”系列报道出台的背景和意义外,还详细说明了,除了核心技术,我们到底缺的是什么?


真正的强大不是完美,而是正视自己的不足。侠客岛予以推荐并与各位岛友共勉。


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《科技日报》总编辑刘亚东


各位嘉宾、各位朋友、各位同事,下午好!


2018年4月16日,中兴事件的新闻在网上爆棚。三天以后,4月19日,《科技日报》一版头条强势推出新专栏“亟待攻克的核心技术”,开篇以“是什么卡了我们的脖子”为引题,报道了中国在高端芯片制造所需要的顶级光刻机方面的落后状况。


我在新媒体上推介了这个栏目和这篇报道,很多朋友和新闻同行都评论说,《科技日报》这组报道策划得很及时。我很“谦虚”地回复人家:不是很及时,是很超前!


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事实上,今年三月“两会”一过,《科技日报》就开始策划和组织这组报道。《科技日报》认为,公众有必要了解更多的东西,尤其应该知道,我们也有不“厉害”的地方,甚至还受制于人!


由于想把开栏篇打造成“样板间”,我们毙了好几篇稿子,有些稿子还在反复修改和打磨,以至于这个栏目迟迟没有推出,直到中兴事件爆发。


到今天为止,这个栏目已经推出29期。换句话说,我们已经对各个行业的29项卡脖子技术做了报道。社会反响之强烈超出了我们的预期。


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作为《科技日报》总编辑,我感到很自豪。因为《科技日报》没有人云亦云,而是以个性化声音和党中央保持高度一致,正确引导了社会舆论,体现了《科技日报》的使命和担当。


改革开放40年来,中国的科学技术取得了长足进步,这些举世瞩目的成绩当然值得肯定,但是我们更应该看到差距和不足。


我们今天一些喜大普奔的科技成就,比如大飞机,人家半个多世纪前就有了。我们今天一些正在苦苦攻关的重大项目,比如载人登月,美国1969年就已大功告成,明年整整50年。这些都是看得见、摸得着的差距。


中国的科学技术与美国及其他西方发达国家相比有很大差距,这本来是常识,不是问题。可是,国内偏偏有一些人,一会儿说“新四大发明”,一会儿说“全面赶超”、“主体超越”,“中国现在的经济实力、科技实力、综合国力都分别超越美国,成为世界第一”,还算得有整有零,说得有鼻子有眼儿。明明是在别人的地基上盖了房子,非说自己有完全、永久产权。


如果只是鼓舞士气也就罢了,可麻烦的是,发出这些论调的人忽悠了领导,忽悠了公众,甚至忽悠了自己,这就成了问题。


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上周我访问日本,和日本科技振兴机构(JST)签了一个合作协议。我在JST见到了一个人,叫冲村宪树,他是前文部省次官,现任JST首席研究员。


冲村对中国非常友好。他说中国的经济实力、科技实力很快就可以和美国平起平坐,甚至超越美国,所以日本应该和中国搞好关系。我说,你的结论正确,但前面说得不符合实际。


我告诉他,中国要建成现代化强国,还有很漫长的道路要走。冲村不同意我这个说法。由于他不会说英语,我们的交流是通过日语翻译,效率比较低,所以到最后我也没能说服他。


冲村的观点在日本很有代表性。无论左翼还是右翼,他们都是这样看待中国的。我们的舆论无疑对此起了推波助澜的作用。不可否认,这些为国际上的中国威胁论提供了口实。


那些把中国建设成就夸大其词的與论,无论出于什么动机,都有百害而无一利,其结果是误国害民。


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只有认识到差距,才有可能弥补差距,否则我们的中国梦将永远是中国梦。


就像《礼记·中庸》所说,闻过而终礼,知耻而后勇。从这个意义上讲,中兴事件无论最终结果如何,都是一件大好事,好就好在它让更多的国人正视了中美科技实力的巨大差距,惊醒梦中人!


《科技日报》“亟待攻克的核心技术”栏目要长期办下去,因为有太多的卡脖子技术让我们在发展的道路上不能扬眉吐气。


那么问题来了,为什么我们有那么多的核心技术亟待攻克?是否有一些共性原因阻碍了我们攻克这些核心技术?


我想是的。今天我讲三个问题。


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第一,缺乏科学武装。


科学和技术是两个完全不同的概念,但它们之间有联系。正是由于缺乏科学的指引,才阻碍了我们的技术发展和进步。


中国自古以来只有技术传统,而没有科学传统。技术发明靠的是经验的积累,或许还有灵机一动;而科学发现则是建立在系统研究和专业训练的基础上。


有人说我们有四大发明。我告诉你,四大发明属于技术范畴,它不是在科学理论指导下的技术创新和突破,跟科学没有半毛钱关系。


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比如指南针,我们的先人只知道它很有用,迷不了路,找得着家。没有去研究磁场、磁力线,也不懂得导体切割磁力线时会产生电流,更推导不出麦克斯韦方程。


比如火药,我们的先人只满足于它能爆炸的事实,只知道一硝二磺三木炭,而没有深入探讨它的化学和物理机理,所以才止步于黑色火药,没能研发出黄色炸药。


有人说,我们祖先发明了火药,所以才有了后来工业和军事上用的炸药。这种说法是错误的,黄色炸药和黑色火药没什么关系。


只知其然不知其所以然,不求甚解,这些倾向今天也在严重影响我们的技术发展和进步。离开科学的指引,技术的发展注定不会走得久远。


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第二,缺乏工匠精神。


去年中央电视台播了一档节目《大国工匠》,我几乎每集都看了。拍得很好,下了功夫。问题是相对于我们13亿人口,这些大国工匠实在太少了,太稀缺了。


中国的传统文化里是瞧不起匠人的。从我们对很多职业的称谓上就能看出这一点,什么剃头匠,泥瓦匠,小炉匠,很多教师自嘲,管自己叫教书匠……


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轻视操作,轻视实践。孟子就说过,劳心者治人,劳力者治于人。


6月20日,科技日报头版头条报道了“海洋调查一线难觅学科带头人身影”,讲的是海洋调查的某个航次上,16名科研人员中有副高以上职称的只有一人。学科带头人都说,学生去了,我就不去了。这种现象在中国很普遍。


不久前我访问德国,在萨克森州首府德累斯顿参观了中德轨道交通联合研发中心的创新工厂。我在工厂里看到,很多人穿着工装在一丝不苟、非常专注地工作。


我本来以为他们都是工人,后来一打听,原来都是工程师!我想,正是凭藉这种务实严谨、精益求精的精神,德国人生产出了莱卡相机、奔驰汽车、克虏伯大炮等,创造了“德国制造”的品牌价值。


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第三,缺乏持之以恒的情怀。


浮躁和浮夸是中国科技界流行的瘟疫,而且至少已经持续了20年。我们很多科技工作者耐不住寂寞,坐不了冷板凳,总想走捷径,弯道超车。


我不喜欢“弯道超车”这个词儿。除非你车里有毒品,警察追你,要不干嘛弯道超车呢?


总结别人的经验,吸取别人的教训,少走弯路,这是对的,也是应该做的。但在更多情形下,“弯道超车”是个伪命题,往往成了投机取巧的代名词。


弯道超车走直线,就意味着别人走曲线,别人都比你傻,这可能吗?很多实践已经证明,弯道超车行不通。


比如说研发航空发动机,要通过大量实验数据的积累,不断总结、完善、调整、提高,最终才能生产出一款好的产品。要弯道超车的话,我们可以搞到一台别人的不那么先进的航空发动机,照葫芦画瓢,山寨出“八九不离十”的产品。可今后要改进提高,增强性能,你还能做得到吗?


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“三跑(跟跑、并跑、领跑)并存”的提法是对的,但它不是现在的事情。


1965年,我们的科学家就实现了人工合成牛胰岛素,这在当时绝对是世界领先。1964年中国爆炸了原子弹,1966年我们有了核导弹,1967年爆炸了氢弹,1970年发射了人造地球卫星。半个世纪前,我们就“三跑并存”。


所以,不谈比例和构成,“三跑并存”的说法就失去了意义。最近,在“三跑并存”后面又加了一句“跟跑为主”,这就实事求是了。


此外,目前在某些关键技术领域,我们与西方发达国家的差距不但没有缩小,反而呈现出扩大的趋势。


上个月我看到美国媒体的一篇报道,美国的F135型航空发动机经过改进,其推力竟然达到22吨。稍微有一点航空发动机知识的人都知道,这是一个匪夷所思的数字。


听了这个消息,大家都很着急,但着急也没有用。我们寄望于从事航空发动机研发的科技工作者能持之以恒,锲而不舍,百折不挠,尽快把高性能国产航空发动机搞出来。


文/刘亚东 科技日报总编辑



今天把《科技日报》报道过的总共35项“卡脖子”技术疏理成一个简版,分享给诸位。


想说明的只有一句话:这只是冰山一角!


01

光刻机


《这些“细节”让中国难望顶级光刻机项背》(科技日报4月19日)

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制造芯片的光刻机,其精度决定了芯片性能的上限。在“十二五”科技成就展览上,中国生产的最好的光刻机,加工精度是90纳米。这相当于2004年上市的奔腾四CPU的水准。而国外已经做到了十几纳米。


光刻机里有两个同步运动的工件台,一个载底片,一个载胶片。两者需始终同步,误差在2纳米以下。两个工作台由静到动,加速度跟导弹发射差不多。在工作时,相当于两架大飞机从起飞到降落,始终齐头并进一架飞机上伸出一把刀,在另一架飞机的米粒上刻字,不能刻坏了。


02

芯片


《中兴的“芯”病,中国的心病》(科技日报4月20日)

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低速的光芯片和电芯片已实现国产,但高速的仍全部依赖进口。国外最先进芯片量产精度为10纳米,我国只有28纳米,差距两代。据报道,在计算机系统、通用电子系统、通信设备、内存设备和显示及视频系统中的多个领域中,我国国产芯片占有率为0。


03

操作系统


《丧失先机,没有自研操作系统的大国之痛》(科技日报4月23日)

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普通人看到中国IT业繁荣,认为技术差距不大,实则不然。3家美国公司垄断手机和个人电脑的操作系统。数据显示,2017年安卓系统市场占有率达85.9%,苹果IOS为14%。其他系统仅有0.1%。这0.1%,基本也是美国的微软的Windows和黑莓。没有谷歌铺路,智能手机不会如此普及,而中国手机厂商免费利用安卓的代价,就是随时可能被“断粮”。


04

航空发动机短舱


《居者无其屋,国产航空发动机的短舱之困》(科技日报4月24日)


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飞机上安放发动机的舱室,俗称“房子”,是航空推进系统最重要的核心部件之一,其成本约占全部发动机的1/4左右。短舱需要将发动机包覆,减少飞行阻力;其进气道还要具有防、除冰的能力;飞行中,要保护发动机不受干扰正常工作;在地面,需要做到方便发动机的维护和维修,一旦短舱有损,飞行中可能会引起发动机严重事故。短舱越大技术难度越高。我国在这一重要领域尚属空白。查阅所有公开资料,我国尚无自主研制短舱的专门机构,相关院校似乎也没有设置相关的学科。


05

触觉传感器


《传感器疏察,被愚钝的机器人“国产触觉”》(科技日报4月25日)


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触觉传感器是工业机器人核心部件。精确、稳定的严苛要求,拦住了我国大部分企业向触觉传感器迈进的步伐,目前国内传感器企业大多从事气体、温度等类型传感器的生产。在一个有着100多家企业的行业中,几乎没有传感器制造商进行触觉传感器的生产。日本阵列式传感器能在10厘米×10厘米大小的基质中分布100个敏感元件,售价10万元,而国内产品多为一点式,一般100元一个。


06

真空蒸镀机


《真空蒸镀机匮缺:高端显示屏上的阴影》(科技日报4月26日)


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OLED面板制程的“心脏”。日本Canon Tokki独占高端市场,掌握着该产业的咽喉。业界对它的年产量预测通常在几台到十几台之间。有钱也买不到,说的就是它。Canon Tokki能把有机发光材料蒸镀到基板上的误差控制在5微米内(1微米相当于头发直径的1%),没有其他公司的蒸镀机能达到这个精准度。目前我国还没有生产蒸镀机的企业,在这个领域我们没什么发言权。


07

手机射频器件


《射频器件:仰给于人的手机尴尬》(科技日报5月7日)


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一块手机的主板上,1/3的空间是射频电路。手机发展趋势是更轻薄,功耗更小,频段更多,带宽更大,这就向射频芯片提出了挑战。射频芯片将数字信号转化成电磁波,4G手机要支持十几个频段,信息带宽几十兆。2018年,射频芯片市场150亿美元;高端市场基本被Skyworks、Qorvo和 博通3家垄断,高通也占一席之地。射频器件的另一个关键元件——滤波器,国内外差距更大。手机使用的高端滤波器,几十亿美元的市场,完全归属Qorvo等国外射频器件巨头。中国是世界最大的手机生产国,但造不了高端的手机射频器件。这需要材料、工艺和设计经验的踏实积累。


08

iCLIP技术


《“靶点”难寻,国产创新药很迷惘》(科技日报5月8日)


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iCLIP是一种新兴的实验技术,是研发创新药的最关键的技术之一。它的发明,让人们抛弃精密的观测仪器,也能确定RNA(核糖核酸)和蛋白质在哪个位置“交汇”,甚至可以读出位点“密码”。iCLIP技术难,犹如万千人海中找一个人,要从几十亿个碱基对找到一个或几个确定的结合点,精确度可想而知。国外研究团队已在此领域展开“技术竞赛”,研究论文以几个月为周期轮番上演。国内实验室却极少有成熟经验。




09

重型燃气轮机


《“命门火衰”,重型燃气轮机的叶片之殇》(科技日报5月9日)


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燃气轮机广泛应用于舰船、火车和大型电站。我国具备轻型燃机自主化能力;但重燃仍基本依赖引进。国际上大的重燃厂家,主要是美国GE、日本三菱、德国西门子、意大利安萨尔多4家。与中国合作都附带苛刻条件:设计技术不转让,核心的热端部件制造技术也不转让,仅以许可证方式许可本土制造非核心部件。没有自主化能力,意味着我国能源安全的重要一环,仍然受制于人,存在被“卡脖子”的风险。


10

激光雷达


《激光雷达昏聩,让自动驾驶很纠结》(科技日报5月10日)


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激光雷达是个传感器,自带光源,主动发出激光,感知周围环境,像蝙蝠通过超声波定位一样。它是自动驾驶汽车的必备组件,决定着自动驾驶行业的进化水平。但在该领域,国货几乎没有话语权。目前能上路的自动驾驶汽车中,凡涉及激光雷达者,使用的几乎都是美国Velodyne的产品,其激光雷达产品是行业标配,占八成以上市场份额。


11

适航标准


《适航标准:国产航发又一道难迈的坎儿》(科技日报5月11日)


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一款航空发动机要想获取一张放飞证,必须经过一套非常严格的“适航”标准体系验证,涵盖设计、制造、验证和管理。但目前在国际上,以FAA和欧洲航空安全局(EASA)的适航审定影响力最大,认可度最高。尽管在规章要求层面,中国与FAA基本一致,但由于国产航空发动机型号匮乏,缺乏实际工程实践经验,使我国适航规章缺少相应的技术支撑。实际型号的适航验证工作,成为被卡在别国空域之外的关隘。


12

高端电容电阻


《没有这些诀窍,我们够不着高端电容电阻》(科技日报5月14日)


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电容和电阻是电子工业的黄金配角。中国是最大的基础电子元件市场,一年消耗的电阻和电容,数以万亿计。但最好的消费级电容和电阻,来自日本。电容市场一年200多亿美元,电阻也有百亿美元量级。所谓高端的电容电阻,最重要的是同一个批次应该尽量一致。日本这方面做得最好,国内企业差距大。国内企业的产品多属于中低端,在工艺、材料、质量管控上,相对薄弱。


13

核心工业软件


《核心工业软件:智能制造的中国“无人区”》(科技日报5月17日)


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中国的核心工业软件领域,基本还是“无人区”。工业软件缺位,为智能制造带来了麻烦。工业系统复杂到一定程度,就需要以计算机辅助的工业软件来替代人脑计算。譬如,芯片设计生产“必备神器”EDA工业软件,国产EDA与美国主流EDA工具相较,设计原理上并无差异,但软件性能却存在不小差距,主要表现在对先进技术和工艺支持不足,和国外先进EDA工具之间存在“代差”。国外EDA三大巨头公司Cadence、Synopsys及Mentor,占据了全球该行业每年总收入的70%。发展自主工业操作系统+自主工业软件体系,刻不容缓。


14

ITO靶材


《烧不出大号靶材,平板显示制造仰人鼻息》(科技日报5月18日)

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ITO靶材不仅用于制作液晶显示器、平板显示器、等离子显示器、触摸屏、电子纸、有机发光二极管,还用于太阳能电池和抗静电镀膜、EMI屏蔽的透明传导镀膜等,在全球拥有广泛的市场。ITO膜的厚度因功能需求而有不同,一般在30纳米至200纳米。在尺寸的问题上,国内ITO靶材企业一直鲜有突破,而后端的平板显示制造企业也要仰人鼻息。烧结大尺寸ITO靶材,需要有大型的烧结炉。国外可以做宽1200毫米、长近3000毫米的单块靶材,国内只能制造不超过800毫米宽的。产出效率方面,日式装备月产量可达30吨至50吨,我们年产量只有30吨——而进口一台设备价格要花一千万元,这对国内小企业来说无异于天价。


每年我国ITO靶材消耗量超过1千吨,一半左右靠进口,用于生产高端产品。


15

核心算法


《算法不精,国产工业机器人有点“笨”》(科技日报5月22日)

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中国已经连续5年成为世界第一大机器人应用市场,但高端机器人仍然依赖于进口。由于没有掌握核心算法,国产工业机器人稳定性、故障率、易用性等关键指标远不如工业机器人“四大家族”发那科(日本)、ABB(瑞士)、安川(日本)、库卡(德国)的产品。核心算法差距过大,导致国产机器人稳定性不佳,故障率居高不下。算法的差距不只体现在核心控制器上,更拖慢了伺服系统响应的速度。


机器人每完成一个动作,需要核心控制器、伺服驱动器和伺服电机协同作战。对于单台伺服系统,国产机器人动态与静态精度都很高,但高端机器人一般同时有6台以上伺服系统,用传统的控制方法难以取得好的控制效果。


16

航空钢材


《航空钢材不过硬,国产大飞机起落失据》(科技日报5月23日)


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无论起飞还是降落,起落架都是支撑飞机的唯一部件,尤其是在飞机降落阶段,其承载的载荷不仅仅来自机身重量,还有飞机垂直方向的巨大冲力。因此,起落架的材料强度必须十分优异,只能依靠特种钢材才行。目前使用范围最广的是美国的300M钢,该材料采用真空热处理技术,避免了渗氢,零件表面光亮,无氧化脱碳、增碳和晶界氧化等缺陷,提高了表面质量。而国内用于制作起落架的国产超强度钢材有时会出现点状缺陷、硫化物夹杂、粗晶、内部裂纹、热处理渗氢等问题,这些问题都与冶炼过程中纯净度不够有关系。所以我国在高纯度熔炼技术方面与美国还有较大差距,存在很大提升空间。


17

铣刀


《为高铁钢轨“整容”,国产铣刀难堪重任》(科技日报5月24日)


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随着我国近年来高铁的迅猛建设,钢轨养护问题也愈加让业内专家忧心。若养护不到位,不仅折损生命周期,还存在高风险隐患。我国自主创新研发的双动力电驱铣磨维护机器人装备——被称为钢轨‘急救车’的铣磨车可为钢轨“保驾护航”。但铣磨车最核心部件铣刀仍需从国外进口。铣刀的材料是一种超硬合金材料。对其中金属成分我们已然了解,但就是不知人家是怎么配比、合成的,如同琢磨某种中药的祖传秘方、各种药材比例是多少,都不甚明了。


18

高端轴承钢


《高端轴承钢,难以补齐的中国制造业短板》(科技日报5月25日)


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作为机械设备中不可或缺的核心零部件,轴承支撑机械旋转体,降低其摩擦系数,并保证其回转精度。无论飞机、汽车、高铁,还是高精密机床、仪器仪表,都需要轴承。这就对其精度、性能、寿命和可靠性提出了高要求。而我国的制轴工艺已经接近世界顶尖水平,但材质——也就是高端轴承用钢几乎全部依赖进口。


高端轴承用钢的研发、制造与销售基本上被世界轴承巨头美国铁姆肯、瑞典SKF所垄断。前几年,他们分别在山东烟台、济南建立基地,采购中国的低端材质,运用他们的核心技术做成高端轴承,以十倍的价格卖给中国市场。炼钢过程中加入稀土,就能使原本优质的钢变得更加“坚强”。但怎么加,这是世界轴承巨头们的核心秘密。


19

高压柱塞泵


《高压柱塞泵,鲠在中国装备制造业咽喉的一根刺》(科技日报5月28日)

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液压系统是装备制造业的关键部件之一,一切工程领域,凡是有机械设备的场合,都离不开液压系统。高压柱塞泵是高端液压装备的核心元件,被称作液压系统的“心脏”。中国液压工业的规模在2017年已经成为世界第二,但产业大而不强,尤其是额定压力35MPa以上高压柱塞泵,90%以上依赖进口。国内生产的液压柱塞泵与外国品牌相比,在技术先进性、工作可靠性、使用寿命、变量机构控制功能和动静态性能指标上都有较大差距,基本相当于国外上世纪90年代初水平。


20

航空设计软件


《航空软件困窘,国产飞机设计戴上“紧箍咒”》(科技日报5月30日)


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自上世纪80年代后,世界航空业就迈入数字化设计的新阶段,现在已经达到离开软件就无法设计的高度依赖程度。设计一架飞机至少需要十几种专业软件,全是欧美国家产品。国内设计单位不仅要投入巨资购买软件,而且头戴钢圈,一旦被念“紧箍咒”,整个航空产业将陷入瘫痪。据媒体报道,设计歼-10飞机时,主起落架主承力结构的整个金属部件是委托国外制造。但造完之后,起落架的收放出现问题,有5毫米的误差,只好重新订货制造。仅仅是这一点点的误差,影响了歼-10首飞推迟了八九个月。没有全数字化的软件支撑,任何一点细微的误差,都可能成为制造业的梦魇。


21

光刻胶


《中国半导体产业因光刻胶失色》(科技日报5月31日)


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我国虽然已成为世界半导体生产大国,但面板产业整体产业链仍较为落后。目前,LCD用光刻胶几乎全部依赖进口,核心技术至今被TOK、JSR、住友化学、信越化学等日本企业所垄断。就拿在国际上具有一定竞争实力的京东方来说,目前已建立17个面板显示生产基地,其中有16个已经投产。但京东方用于高端面板的光刻胶,仍然由国外企业提供。光刻胶主要成分有高分子树脂、色浆、单体、感光引发剂、溶剂以及添加剂,开发所涉及的技术难题众多,需从低聚物结构设计和筛选、合成工艺的确定和优化、活性单体的筛选和控制、色浆细度控制和稳定、产品配方设计和优化、产品生产工艺优化和稳定、最终使用条件匹配和宽容度调整等方面进行调整。因此,要自主研发生产,技术难度非常之高。


22

高压共轨系统


《高压共轨不中用,国产柴油机很受伤》(科技日报6月4日)


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电控柴油高压共轨系统相当于柴油发动机的“心脏”和“大脑”,其品质的好坏,严重影响发动机的使用。柴油机产业是推动一个国家经济增长、社会运行的重要装备基础。中国是全球柴油发动机的主要市场和生产国家,而在国内的电控柴油机高压共轨系统市场,德国、美国和日本等企业占据了绝大份额。和国外先进公司的产品相比,国产高压共轨系统在性能、功能、质量及一致性上还存在一定的差距,成本上的优势也不明显。


23

透射式电镜


《我们的蛋白质3D高清照片仰赖舶来的透射式电镜》(科技日报6月6日)


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冷冻电镜可以拍摄微观结构高清3d“彩照”,是生命科学研究的利器,透射式电镜的生产能力是冷冻电镜制造能力的基础之一。目前世界上生产透射电镜的厂商只有3家,分别是日本电子、日立、FEI,国内没有一家企业生产透射式电镜。匹配冷冻电镜使用的工具都需要原装,零件坏了找不到人修理,只能等待零件邮寄到货后进行更换。对于中国的冷冻电镜使用者们来说,这样的体验可能还要持续不短的时间。


24

掘进机主轴承


《自家的掘进机却不得不用别人的主轴承》(科技日报6月7日)


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主轴承,有全断面隧道掘进机的“心脏”之称,承担着掘进机运转过程的主要载荷,是刀盘驱动系统的关键部件,工作所处状况十分恶劣。与直径仅有几百毫米的传统滚动轴承相比,掘进机主轴承直径一般为几米,是结构最复杂的一种轴承,制造需要上百道工序。就掘进机整机制造能力而言,国产掘进机已接近世界最先进水平,但最关键的主轴承全部依赖进口。德国的罗特艾德、IMO、FAG和瑞典的SKF占据市场。





25

微球


《微球:民族工业不能承受之轻》(科技日报6月12日)

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微球,直径是头发粗细的三十分之一。手机屏幕里,每平方毫米要用一百个微球,撑起了两块玻璃面板,相当于骨架,在两块玻璃面板的缝隙里,再灌进液晶。少了它,你正盯着的液晶屏幕将无法生产。没有微球,芯片生产、食品安全检测、疾病诊断、生物制药、环境监测……许多行业都会陷入窘境。仅微电子领域,中国每年就要进口价值几百亿元人民币的微球。2017年中国大陆的液晶面板出货量达到全球的33%,产业规模约千亿美元,位居全球第一。但这面板中的关键材料——间隔物微球,以及导电金球,全世界只有日本一两家公司可以提供。这些材料也像芯片一样,给人卡住了脖子。


26

水下连接器


《水下连接缺国产利器,海底观测网傍人篱壁》(科技日报6月13日)


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除了船舶、遥感卫星,海底观测网已成为第三种海洋观测平台——通过它,人类可以深入到水下观测和认识海洋。如果将各类缆系观测平台比作胳膊、腿,水下连接器就好比关节,对海底观测网系统的建设、运行和维护有着不可替代的作用。目前我国水下连接器市场基本被外国垄断。一旦该连接器成为禁运品,整个海底观测网的建设和运行将被迫中断。


27

燃料电池关键材料


《少了三种关键材料,燃料电池商业化难成文章》(科技日报6月14日)


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国外的燃料电池车已实现量产,但我国车用燃料电池还处在技术验证阶段。我国车用燃料电池的现状是——几乎无部件生产商,无车用电堆生产公司,只有极少量商业运行燃料电池车。多项关键材料,决定着燃料电池的寿命和性能。这些材料我国并非完全没有,有些实验室成果甚至已达到国际水平。但是,没有批量生产线,燃料电池产业链依然梗阻。关键材料长期依赖国外,一旦遭遇禁售,我国的燃料电池产业便没有了基础支撑。


28

高端焊接电源


《国产焊接电源“哑火”,机器人水下作业有心无力》(科技日报6月20日)


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我国是海洋大国,拥有300多万平方公里海域,正在大力发展高端海洋资源开发和海洋维权装备。海里的设备一旦出现开裂等故障,需要用有工业制造“缝纫机”之称的焊接装备修补。深海焊接的实现靠水下机器人。虽然我国是全球最大焊接电源制造基地,年产能已超1000万台套,但高端焊接电源基本上仍被国外垄断。我国水下机器人焊接技术一直难以提升,原因是高端焊接电源技术受制于人。国外焊接电源全数字化控制技术已相对成熟, 国内的仍以模拟控制技术为主。


29

锂电池隔膜


《一层隔膜两重天:国产锂电池尚需拨云见日》(科技日报6月21日)


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作为新能源车的“心脏”,国产锂离子电池(以下简称锂电池)目前“跳”得还不够稳。电池四大核心材料中,正负极材料、电解液都已实现了国产化,唯独隔膜仍是短板。高端隔膜技术具有相当高的门槛,不仅要投入巨额的资金,还需要有强大的研发和生产团队、纯熟的工艺技术和高水平的生产线。高端隔膜目前依然大量依赖进口。


30

医学影像设备元器件


《拙钝的探测器模糊了医学影像》(科技日报6月25日)


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目前国产医学影像设备的大部分元器件依赖进口,至少要花10年、20年才能达到别人的现有水平。在传统医学成像(CT、磁共振等)上,中国最早的专利比美国平均晚20年。在专利数量上,美国是我国的10倍。这意味着整个产业已经完全掌握在国外企业的手里了,所有的知识产权,所有的原创成果,所有的科研积累都在国外,中国只占很少的一部分。


31

超精密抛光工艺


《通往超精密抛光工艺之巅,路阻且长》(科技日报6月26日)


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超精密抛光工艺在现代制造业中有多重要,其应用的领域能够直接说明问题:集成电路制造、医疗器械、汽车配件、数码配件、精密模具、航空航天。“它是技术灵魂”。美日牢牢把握了全球市场的主动权,其材料构成和制作工艺一直是个谜。换言之,购买和使用他们的产品,并不代表可以仿制甚至复制他们的产品。



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环氧树脂


《环氧树脂韧性不足,国产碳纤维缺股劲儿》(科技日报6月27日)


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碳纤维质量能比金属铝轻,但强度却高于钢铁,还具有耐高温、耐腐蚀、耐疲劳、抗蠕变等特性,其中一个关键的复合辅材就是环氧树脂。但目前国内生产的高端碳纤维,所使用的环氧树脂全部都是进口的。目前,我国已能生产T800等较高端的碳纤维,但日本东丽掌握这一技术的时间是上世纪90年代。相比于碳纤维,我国高端环氧树脂产业落后于国际的情况更为严重。


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高强度不锈钢


《去不掉的火箭发动机“锈疾”》(科技日报6月28日)


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用于火箭发动机的钢材需具备多种特性,其中高强度是必须满足的重要指标。然而,不锈钢的强度和防锈性能,却是鱼和熊掌般难以兼得的矛盾体。火箭发动机材料如果如果严重生锈,将带来很大影响。完全依靠材料自身实现高强度和防锈性能兼备,这是世界性难题。现在,我国航天材料大多用的是国外上世纪六七十年代用的材料,发达国家在生产过程中会严格控制杂质含量,如果纯度不达标,便重新回炉,但国内厂家往往缺乏这种严谨的态度。


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数据库管理系统


《数据库管理系统:中国还在寻找“正确打开方式”》(科技日报7月2日)


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目前全世界最流行的两种数据库管理系统是Oracle和MySQL,都是甲骨文公司旗下的产品。竞争者还有IBM公司以及微软公司的产品等。甲骨文、IBM、微软和Teradata几家美国公司,占了大部分市场份额。数据库管理系统国货也有市场份额,但只是个零头,其稳定性、性能都无法让市场信服,银行、电信、电力等要求极端稳妥的企业,不会考虑国货。


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扫描电镜


《扫描电镜“弱视”,工业制造难以明察秋毫》(科技日报7月3日)


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扫描电子显微镜,一种高端的电子光学仪器,它被广泛地应用于材料、生物、医学、冶金、化学和半导体等各个研究领域和工业部门,被称为“微观相机”目前我国科研与工业部门所用的扫描电镜严重依赖进口,每年我国花费超过1亿美元采购的几百台扫描电镜中,主要产自美、日、德和捷克等国。国产扫描电镜只占约5%—10%。




【侠客岛按】

如何客观认知中国科技实力?中美贸易战当前,对这一问题的关注上升到了前所未有之高度。

近年来,舆论界关乎中国科技实力的评价不乏极端化表达。一种声音是,中国已为技术神话、军事神话、互联网神话充斥;而另一种观点则否定中国科技的一切超越性可能,超越美国?那是假象。

“不审势即宽严皆误”。无论是大肆标举的中国科技“震惊体”,还是自贬入地的“假象体”,暴露的问题只有一个,缺乏实事求是的精神。

世界是非常复杂的,科技是十分广阔的,探讨事物、追求真理从来不是一个简单的二元性过程。

挑战在前,我们更需冷静,既看到中国科技这些年来的成就,又要坦承与世界一流的差距,继续努力。

还是那句话,实事求是,这是改革开放四十年来颠扑不破的实践指引。逢迎挑战,更应如此。


今天侠客岛推荐中国科学技术大学博士袁岚峰写的一篇文章,客观探讨了中国科技的现状,与各位岛友共勉。


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对中国科技实力的评价,一向是个热门话题。最近,这个话题的热度更是达到了一个历史高峰。


许多人认识到了核心技术的重要性,认识到了不是所有东西都可以买到,认识到了自主创新是国家的根本。这些是正面的效应。


不过,也有不少错误的想法和做法还很流行,我们正好以此为契机澄清一下。


一种常见的错误是胡乱吹捧中国的实力,动不动就谁谁震惊,谁谁慌了。


一个典型的例子是中微半导体设备公司创始人尹志尧的遭遇。


隔三岔五就有文章这样报道他:“刚刚,这位中国老人,突然回国,美国人彻底慌了!”“中国再一次在核心领域突破技术‘无人区’,弯道超车,率先掌握5纳米半导体技术!”尹志尧称,这些夸大报道搞得他们很被动。中微不是制造芯片的,是为芯片厂提供设备的。他们多次要求把文章从网站撤下,但过一些时候,又改头换面登出来,实在令人头痛。


另一种常见的错误是反过来,把中国说得巨弱无比,认为所有讲中国成就的都是假的。在这些人看来,“中国以为在某些方面已经超越美国,那是假象”。我们不妨把这类文章称为“神话体”。


那么,中国的科技进步是神话吗?答案当然是否定的。


总体上,中国排第一的科技领域虽然不是很多,但总是有一些,而大多数国家是一项都拿不出来。如果问中国排在世界前列的领域有哪些,那这个名单就相当长了,实际上包括大多数领域,例如卫星导航系统、航天、手机等。


许多人有一个误区,就是看到中国强的地方,就极度兴奋,而看到别的国家比中国强的地方,例如芯片,就极度沮丧。


必须强调一下,这些反应都是错误的。世界是非常复杂的,科技是非常广阔的。


中国在很多领域做得不错,同时美国或其他国家也在很多领域强于中国,这两者之间并不矛盾。


我经常批评中国的不足,介绍其他国家的成果。但是一码归一码,中国实际取得的成果还是应该承认。如果你一定要数不出一个外国比中国强的地方,才能承认中国有成果,那你等于是把标准抬高到了一种荒诞的程度,好比在奥运会上,如果一个国家没有包揽全部金牌就一无是处似的。没有任何国家能达到这样的标准,也没有任何理性的决策是基于这样的标准做出的。


说得再大白话一点,好比现在有1000个科技领域,中国在100个领域领先,美国在800个领域领先,那么正常的反应是承认差距,继续努力。而许多人的反应,却或者是把中国领先的全部抹杀,或者是把美国领先的全部抹杀。


成都武侯祠有一副著名的对联:“能攻心则反侧自消,从古知兵非好战。不审势即宽严皆误,后来治蜀要深思。”


如果你问,对于中国的科技报道,应该是积极的好还是消极的好?那么回答是,这些都不是关键,关键是,不审势即宽严皆误,不实事求是就怎么都不好。


把中国吹上天的“震惊体”和把中国贬入地的“神话体”,看似针锋相对,其实在本质上是相通的,都是由于无知和懒惰,对世界做出一种最省力、最简单的解释。


省力的结果就是像哈哈镜一样,把现实照得面目全非。实际上,这些人的目的不是对世界获得深入的理解,而只是情绪的发泄。最滑稽的是,这两种文章还互相以对方的存在作为自己存在的理由,好像众人皆醉我独醒。


在不同的观点之间,真正的区别不在于是捧还是踩,而在于是否实事求是。


一个观点不会因为它是褒就自动正确,也不会因为它是贬就自动正确,只会因为实事求是而正确。只有在客观认识现实的基础上,才能根据现实而不是想象来决策。而为了客观认识现实,关键就是要提高科学素养,既要了解具体的科学知识,也要了解科学的思维方式。


目前的世界科技格局究竟是怎样呢?


1、传统的世界科技产业竞争分四类


第一类,是美国占据垄断地位的。


最典型的,就是芯片和操作系统这一硬一软两大产业。


一般人往往觉得美国特别强大,几乎无处不在,其实呢,主要就是因为这一硬一软,因为你平时用的手机、计算机都离不开芯片和操作系统。芯片和操作系统是两个非常核心的产业,我们应该下定决心,付出巨大的努力去攻克这两个核心产业。


第二类,是多国竞争,中国作为一个重要跟随者的。


这样的领域有很多,例如机械、石油、航运、飞机、手机等等。值得注意的是,这个竞争的多国当中并不一定都包含美国。因此,你如果是一个美国人,你也会很有危机感的,并不是像许多外人感觉的那样,全面领先,稳坐钓鱼台。


第三类,是多国竞争,中国作为领先者的。


这样的领域还不是特别多,但是已经有了一些,例如通信、高铁、港口机械、民用无人机、数字安防。作为一个后发国家,这是中国的巨大成功。我们对于中国的信心,很大部分就来自这些成功的经验。


第四类,是双头格局,一般是中美两国远远高于其他国家。


典型的例子有两个,互联网和人工智能。这两个都是普遍被认为对于未来非常重要,最有想象空间的,值得我们仔细分析。


先来看互联网。请问,世界前十大互联网企业,来自哪些国家?


回答是,美国有6家,中国有4家。其他国家呢,一家都没有。


为什么会这样?一个原理性的原因是,网络是边际收益递增的。


就是说,如果一个网络中现有的用户越多,那么一个新用户从网络当中得到的好处就越大。


英国、法国、德国、日本等等老牌的发达国家,都没有诞生世界级的互联网企业,一个基本的原因就是,美国在发达国家当中是人口最多的,美国的网络企业长大得最快。


同样的道理,中国在所有国家当中是人口最多的,而且我们其他的产业也已经发展到了相当高的程度,能够给网络产业的发展提供一切技术条件,因此中国的网络发展也非常蓬勃。


现在中国的互联网企业不但是巩固了国内市场,而且在很多方面是引领世界潮流的,成为了未来一个非常重要的基本趋势。


再来看人工智能。在这个方面,中国和美国的论文数和企业数都远远超过其他国家。深度学习(deep learning)是人工智能近年来一个主要的研究领域,下面这个图是各个国家关于深度学习的论文数随时间的变化。在原理、算法层面的基础研究当中,还是美国占据主导地位。


中美比其他国家高一个量级,而且中国增长最为迅速。


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各国在深度学习领域的论文数


其实不止是人工智能这样的新兴领域,在所有自然科学的基础研究中,中国所占的比例都越来越大,整个世界的基础研究正在向双头格局演化。


下面这张图就是一个鲜明的例子,它用的指标叫做“自然指数”(Nature Index),这是由世界顶级科学期刊《自然》提出的一个指标,用来衡量各个国家或者各个研究机构的基础研究的产出。


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我们看到,自从有自然指数的统计以来,也就是2012年以来,美国就一直是第一,中国一直是第二,德国一直是第三。


你也许会问,这个图是到2016年,那么2017年的数据是什么样的呢?回答是:最近《自然》杂志修订了自然指数的计算方法,扩大了数据来源。按照新的计算方法,中国的自然指数在2017年又上升了13.3%,而美国下降了1.4%。


现在美国的自然指数大约是中国的2倍,中国也大约是德国的2倍。


如果我们问,第一集团包含哪些国家?


大家都会同意,第一集团只有一个国家,就是美国。