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秦朔:持久战最关键的战场在哪里?


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  文/ 秦朔

  来源:秦朔朋友圈(ID:qspyq2015)

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  今年2月6日,美国司法部长威廉·巴尔在华盛顿智库“战略与国际研究中心”举行的“中国行动计划会议”上,发表主题演讲。

  “自19世纪以来,美国在创新和技术方面一直处于世界领先地位。正是美国的科技实力使我们繁荣和安全。

  “通信网络不再仅仅用于通信。它们正在演变成下一代互联网、工业互联网,以及依赖于这一基础设施的下一代工业系统的中枢神经系统。中国已经在5G领域建立了领先地位,占据了全球基础设施市场的40%。这是历史上第一次,美国没有引领下一个科技时代。

  “未来5年内,5G全球版图和应用主导地位格局将会形成。问题是,在这个时间窗内,美国和我们的盟国是否能与华为展开足够的竞争,避免将主导权拱手让给中国。时间窗很短,我们和我们的盟友必须迅速采取行动。”

  8月30日晚,华为轮值董事长郭平在母校华中科技大学校友会主办的一个在线论坛上,引述了巴尔的这些观点,以说明美国为什么要打压华为。

  巴尔曾在美国最大电信运营商之一的Verizon任职,对通信技术有深刻了解。

  更早一些时候,2019年7月9日,美国商务部网站公布了商务部长威尔伯·罗斯在工业安全局(BIS)“出口管制与安全年度会议”上的讲话。他说:

  “美国未来的繁荣取决于我们在先进技术方面的战略优势。……美国必须在科学、技术、工程,特别是制造业领域保持全球竞争力。

  “BIS的实体清单拒绝向危害我们国家安全和外交政策利益的公司给予敏感技术。……今年5月16日,BIS将华为技术公司和68家附属公司列入商务部实体清单。

  “我们一直在确保美国仍然是一个经济和军事超级大国。这是我们的第一个目标。”

  从商务部长到司法部长,都在强调技术领先对美国的关键作用,以及5G对于技术领先的关键作用。

  恰恰是在这个“关键的关键”上,美国没有领先。

  郭平说,美国目前的做法是“直接政治化”,对中国进行数字冷战。“在网络空间,美国的逻辑是,只有美国人驻军,归美国人全部控制和管理,那才是安全的。”

  在郭平看来,基于此逻辑,美国未来会长期从根上遏制中国的技术创新。具体有四个策略:

  一是识别出美国技术流入中国的途径,将其全部关闭;

  二是加强采购供应链的风险管理;

  三是对威胁到美国核心的中国领先技术进行重点打击;

  四是技术跨越,即加强美国自身的基础领域研究,拉开和对手一两代的技术差距。

  如果中美之间的持久战不可避免,很可能不是传统意义上的冷战,更不是热战,中国对自己的使命很清楚,实现伟大复兴是不会动摇的主线。但双方的遏制与反遏制又是现实的。所以,持久战的主战场将是科技,而科技战的关键是基础研究与知识创新。

  郭平认为:“中美最大的差异在于基础的科学创新。美国认为如果他们能在基础创新上抑制中国,就能在技术领先上拉开差距,从而获得全面优势。虽然中国在针对客户的创新、提高效率的创新、工程的创新等应用创新方面已有很大提高,但在基础创新方面和美国还有相当差距。美国控制着水龙头,它随时都会关上。”

  这个水龙头,就是作为创新之源的基础创新、原始创新、知识创新。

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  中国并非不重视科学技术的创新。1978年,郭沫若在全国科学大会闭幕式上的讲话,即那篇著名的《科学的春天》里提到,“我们民族历史上最灿烂的科学的春天到来了”,“我们不仅要有政治上、文化上的巨人,我们同样需要有自然科学和其他方面的巨人。我们相信一定会涌现出大批这样的巨人”。

  数学家陈景润就是那个时代的象征。

  但40多年过去,中国的科技创新主要体现在实用、应用、急用的层面上,在基础研究领域还没有谁能够担得起“自然科学的巨人”的称呼。

  这一点,美国也看的真切。2017年,美国“战略与国际研究中心”发布报告,将中国称为“科技胖龙”。

  报告作者斯科特·肯尼迪说:“中国还不是一个科技超级大国。我称中国为‘科技胖龙’的原因就在于,中国花费了很大的人力、资源、金钱、时间和政府政策在创新上,但是创新的效率不高。”中国85%的资金都集中在开发上,鲜有资金用于基础的科学研究。“我认为如果中国不将更多的资源转移到基础研究并增强其教育质量,那么在科研发展的改善阶段他们会做得很好,但是无法站到创新的前沿。”

  根据这份报告,2015年中国2090亿的研发资金只有5%用于基础研究,10.8%用于应用科学研究,84.2%投向已有技术的商业开发。2015年中国有280万个专利申请,获批专利中只有21%是创新专利,其他均为设计专利。中国专利的价值也不高。2015年中国专利创造的收入为17.5亿美元,而美国2012年专利创造的收入就有1152亿美元。

  为什么会出现“胖龙”这种大而不强的现象?

  中国人也在问。郭平在他的演讲中谈到“钱学森之问”,即为什么我们的学校总是培养不出杰出人才。

  2005年7月29日,钱学森对前去探望他的温家宝说:“现在中国没有完全发展起来,一个重要原因是没有一所大学能够按照培养科学技术发明创造人才的模式去办学,没有自己独特的创新的东西,老是‘冒’不出杰出人才。”

  后来温家宝和北京大学学生座谈时说,“钱学森之问”对我们是个很大的刺痛。

  “钱学森先生对我讲过两点意见,一是要让学生去想去做那些前人没有想过和做过的事情,没有创新,就不会成为杰出人才;二是学文科的要懂一些理工知识,学理工的要学一点文史知识。”温家宝说,大学改革要为学生创造独立思考、勇于创新的环境。大学还是应该由懂教育的人来办。教育家办教育不是干一阵子,而是干一辈子。大学还应该逐步改变行政化,按照教育规律办学。 

  郭平说,美国人在一份报告中把中国缺乏基础创新的问题归咎于官僚等级制度,它不光是实施着的制度,还有千百年来形成的固定的思维模式。报告说,创新可能是美国唯一比中国人擅长的事,而中国的选贤任能机制是以标准化考试为基础的。

  “这也可以理解为什么华为的创始人不断呼吁要加强教育,特别是基础教育。”郭平说。

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  任正非对基础教育的呼吁越来越急迫。

  2016年5月30日,他在全国科技创新大会上发言:

  “人类社会的发展,都是走在基础科学进步的大道上的。……华为现在的水平尚停留在工程数学、物理算法等工程科学的创新层面,尚未真正进入基础理论研究。随着逐步逼近香农定理、摩尔定律的极限,面对大流量、低延时的理论还未创造出来,华为已感到前途茫茫,找不到方向。……没有理论突破,没有技术突破,没有大量的技术累积,是不可能产生爆发性创新的。”

  半个多世纪来信息科技的发展,和一些基本理论、定理相关,现在对它们的应用已接近极限。

  摩尔定律由英特尔公司创始人之一摩尔提出,揭示了信息技术进步的速度,但近年来在互补式金属氧化物半导体(CMOS)先进制程中,最新几代纳米节点的功耗改善程度出现明显放缓,节能幅度大不如前。以前CPU(中央处理器)的性能每年提升1.5倍,现在只能达到1.1倍,摩尔定律下一步怎么发展?

  香农(Shannon,1916-2001)是美国数学家,他定义了信息——信息是用来消除随机不确定性的东西;确定了信息的测量单位——比特(bit),所有信息都可用0和1来编码、传输、解码;他还提出了香农定理,即在信息传输过程中,信道的容量与信道的带宽成正比,同时还取决于系统信噪比以及编码技术种类。基于此,对单信道而言,要增加信道的容量,要么增加带宽,要么增加信号功率,要么减少噪声或干扰信号的功率。

  香农定理是1948年提出的。从1G到5G,几乎达到了香农定理的极限。

  ICT产业还有一个计算方面的基础,即冯·诺依曼架构。冯·诺依曼(1903-1957)是“计算机之父”,他建立了现代计算机模型(运算器、控制器、存储器、输入和输出设备),第一次将存储器和运算器分开,指令和数据都放在存储器中,为计算机的通用性奠定了基础。这种架构现在也到了极限。在内存容量指数级提升后,CPU和内存之间的数据传输带宽成为瓶颈。

  华为说自己进入了无人区,就是因为奠定了ICT产业基础的摩尔定律、香农定理、冯·诺依曼架构等等,都遇到了这样那样的挑战。ICT产业需要新的知识和基础创新来引领。

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  华为战略研究院院长徐文伟日前在“数学促进企业创新发展论坛”上发言说,随着智能社会的到来,过去以人与人、点对点可靠传输为主的通信,变成了单点对多点、多点对多点、人与机器、机器与机器等多种通信模式。我们进入了“后香农时代”,需要理论的突破和工程技术的发明。“理论突破和基础技术的发明,来源于数学、物理学、化学等学科的基础研究,而数学是基础之基础。”

  从去年开始,华为提出了新的创新战略,从基于客户需求的技术和工程创新的1.0时代,迈向基于愿景驱动的理论突破和基础技术发明的创新2.0时代。华为决定每年将3亿美元投入大学,支持学术界开展基础科学、基础技术等的创新研究,具体包括投资光计算,探索异构计算发展之路;投资DNA存储,突破数据存储容量极限;投资原子制造,突破摩尔定律极限等。

  看得见的是产品,看不见的是背后的技术。华为从基础研究中已经尝到巨大甜头。目前华为有700多名数学博士,成果丰硕。

  2008年,华为俄罗斯数学家用非线性数学多维空间逆函数,解决了GSM多载波干扰问题,攻克了2G、3G基站合一的难题(基本不必更换硬件,主要进行软件升级),现在已经可以实现2G、3G、4G、5G基站融合,集成度大大提升,帮助华为无线一举在欧洲和全球取得领先。

  材料领域的抗腐蚀研究,让华为产品能够适应各种环境。石墨烯的研究,让电池散热效率大幅提升;无风扇的散热设计,让基站的体积降低30%。

  华为在5G方面的领先,也和2008年就关注到土耳其数学家埃尔达尔·阿里坎关于Polar码的论文并进行深度挖掘有关。阿里坎的论文开拓了信道编码的新方向,大大提高5G编码性能,降低了译码的复杂度和接收终端的功耗。

  5G是华为第一次从概念到研究、标准、产业化的产品,从Polar码的论文发布到成为5G标准的重要组成部分,大致经历了10年时间。

  华为是中国研发投入最多的企业(2019年为1317亿元人民币,占销售收入比例为15.3%),也是在高科技领域最具竞争力的世界级企业。无论是华为的成功还是华为的焦虑,都说明基础科学研究的极端重要性。

  而这正是美国的优势所在。

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  在第二次世界大战中,原子弹、雷达、青霉素等发明显示出科学技术的强大威力,表明“从科学实验室开始的一系列活动,能够引起神话般的巨大进步和突然事件的发生。”(科学史学家杰拉尔德·霍尔顿)

  1944年11月17日,美国总统罗斯福给领导战时科研活动的科学研究发展局(OSRD)局长布什写信,要求他就“如何把战时经验用于即将到来的和平时期”提出意见。1945年其报告完成,题为《科学——没有止境的边疆》,意思是,科学将会取代美国西部的边疆,成为国家经济发展、提高生活标准和推动社会变化的新动力。

  报告认为,科学研究引领未来,政府应该像鼓励开发西部边疆那样鼓励和支持科学的发展。联邦政府应该承担新的责任,对科学进行强大投资,促进产生新的科学知识,培训青年人的科学才能,建立一种可以保障稳定的长期计划、维护探索自由的新的支持机构——国家科学基金会。

  布什在报告中还就科学与国家的关系做了论述。政府有责任支持科学研究,基础研究是一切知识的源泉,必然会为社会带来广泛的利益。科学共同体需要保持相对的自主性和探索的自由,以免受到政治和其他利益集团的压力。国家不需要按社会经济目标为科学设立优先选择和路径,政府应该提供的是稳定的资金,支持基础研究,保证探索自由。因为科学在广阔前沿的进步,来自自由学者的不受拘束的活动(the free play of free intellects),来自他们探索未知的好奇心。

  1945年7月,布什把报告呈送给新总统杜鲁门。1950年,美国国家科学基金会(NSF)成立,联邦政府成为科学的主要资助者。联邦政府大力资助研究型大学的发展,到20世纪60年代中期,美国大学的研究体系成为世界上最好的、几乎包括所有科学领域的系统。

  美国有不少政府机构(如国防部、能源部、国家宇航局)并没有完全按照布什关于自由探索的思想支持基础研究,而是发展出“使命导向的基础研究”(mission oriented basic research),即依照机构自身的使命支持大学的基础研究,资助重点为计算机、电子、材料科学、与军事相关的应用科学和工程、医药和生命科学,但“使命导向的基础研究”并不否认科研人员的探索自由和创造性,只是在研究领域方面有所引导。

  正是大力支持超前的、长期的基础研究,奠定了美国国家实力的基础。互联网的发明就是一个典型案例。播下第一颗互联网种子的是美国国防部的高级研究计划署(APPA,Advanced Research Project Agency),它发布了互联网的鼻祖APPANet(阿帕网),1969年正式投入运行。

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  站在今天眺望未来,中国对于科技研发、基础研究的投入将越来越多。

  事实上,中国科研的总投入已经不少。

  2019年全国共投入研究与试验发展(R&D)经费22143.6亿元,同比增长12.5%,这一数量超过日、德、英、法四国研发经费支出的总和。

  2019年中国的研发投入强度(与GDP之比)为2.23%,超过欧盟2018年的平均水平(2.13%),接近经合组织36个成员国的平均水平(2.37%)。

  但如同《2019年全国科技经费投入统计公报》所显示的,在整个研发投入中,基础研究、应用研究和试验发展经费所占比重分别为6.0%、11.3%和82.7%,基础研究的占比还是很低(经合组织成员国平均值为15%)。这在很大程度上是由于企业、政府属研究机构、高等学校经费的支出所占比重分别为76.4%、13.9%和8.1%,企业占研发投入的大头,而企业研发较少进入基础研究领域。

  2019年中国研发经费投入超过千亿元的省(市)有6个,分别为广东(3098.5亿元)、江苏(2779.5亿元)、北京(2233.6亿元)、浙江(1669.8亿元)、上海(1524.6亿元)和山东(1494.7亿元)。这些地方也是中国经济综合实力最强的区域。

  中国的基础创新薄弱,与其说是投入不够,不如说是存在结构性失衡,同时也和科研文化、科技管理、评价体制等高度相关。

  曾任科技部部长的徐冠华十多年前就说,要充分考虑到科学研究的长期性、风险性和不确定性,不能用搞工程、搞经济的办法向科学家提出太具体的要求;

  要彻底转变“见物不见人”的观念,国内有些研究单位十分重视研究设备的拥有和配置,他们重视的不是人才,而是设备;

  要倡导追求真理、宽容失败的科学思想,永远保持在真理面前人人平等的社会文化氛围,过去那种在科研中做事、评价和决策最终取决于权威的习惯做法,应当让位于科学、民主的方式和机制;

  要摒弃急功近利、急于求成的浮躁习性,只有把科学内化为我们精神的一部分,才能有产生科学思想的热情和灵感。如果过于追逐名利,甚至于对名利的追求超过了对科学的追求,科学也就失去了本来的意义和价值。 

  牛津大学教授、技术与管理发展研究中心主任傅晓岚在最近的一篇文章中说,缺少原始创新是中国创新的一大致命短板。原始创新有两个主要来源:第一种是兴趣和好奇心驱动的、在思想自由环境下创造出来的不拘一格的新颖的思想和方法,如牛顿发现万有引力或者爱因斯坦提出相对论;第二种是问题导向,如攻克疟疾的青蒿素的发现和人类为了应对气候变化而对新能源进行的各种探索。

  如何大力推动原始创新?傅晓岚认为,要培养和形成百花齐放、鼓励创新、容忍不同思想的环境。现阶段要大力推动以问题导向带动的原始创新,以争取时间,等待兴趣和好奇心激发的原创之花开放。

  傅晓岚特别提出,中美贸易摩擦,加上各种“脱钩”理论的流行,很容易让中国的决策者和社会各界觉得没有选择,只能完全靠自己研发和创新。这种想法可以理解,容易获得支持,但是很危险。关起门来闭关锁国很难有大量的原创性创新。日本有很多本土的科学家获得诺贝尔奖,但他们和世界科学家的交流是开放和频繁的,而且从小就如此。国际分工、协同和合作才能最有效率地推动人类知识创造,技术创新。中国真正融入全球创新体系,才能保证中国真正深入地融入全球价值链。

  傅晓岚还建议中国采用符合竞争中性原则的创新政策。每项政策的出台,都应该从是否符合竞争中性原则进行必要性审核。为了防止地方政府之间的不健康竞争,建议借鉴欧盟的国家援助(state aid)有关做法,对地方政府的产业政策和创新政策进行立法规范,明确主要支持基础研究、可行性研究、研究的基础设施建设、研究集群发展以及支持中小企业创新。

  近年来,我们看到很多地方政府打着支持科技创新的旗号,直接参与竞争性领域的产业投资,动辄几亿乃至上千亿投资,不少都打了水漂。政府真正该做的,是支持具有公共性、外部性、前沿性、技术共性的基础研究,创造有利于科技创新的金融环境,政府也可以适度通过订单支持、人才资助、风险补偿机制等方式支持有突破性的创新项目,但政府自己变成投资主体,各地重复投资所谓的科创项目,这样的“科技创新”实在有弊而无利。

  时代已经向中国提出了科技创新、基础创新的任务。方向是明确的,关键是方式。科学技术创新必须遵循科学的规律和文化。如此中国才能真正迎来科学的春天,而不是在高歌猛进到处投入的喧嚣之后,依然不见科学巨人和原创突破的身影。

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