中國模式之科學(xué)發(fā)展（九）

搞載人航天有什么意義？以下三句話可以回答這個問題。

第一句是一位俄羅斯科學(xué)家齊奧爾科夫斯基在100多年前說的：“地球是人類的搖籃，但是人類不會永遠躺在搖籃里。他在不斷地擴大自己的生存空間，首先小心翼翼地穿過大氣層，最終要征服整個太陽系?！边@句話表達了人類進入太空的探索精神和科學(xué)預(yù)測。

第二句是中國前國家主席胡錦濤講的。他在神舟六號成功發(fā)射慶功大會上說：“無限太空是人類共同的財富，探索太空是人類共同的追求?！边@句話表達了中國人為人類太空事業(yè)作出貢獻的雄心壯志。

第三句話是美國前總統(tǒng)喬治·布什說的：“在新世紀(jì)，誰能夠有效地利用太空資源，誰就能獲得額外的財富和安全?！边@句話表明載人航天是當(dāng)今世界綜合國力競爭的制高點。

1992年9月21日，中央正式?jīng)Q定搞載人航天工程，并確定了三步走的發(fā)展戰(zhàn)略。第一步,發(fā)射載人飛船，建成初步配套的試驗性載人飛船工程，開展空間應(yīng)用試驗。第二步，在第一艘載人飛船發(fā)射成功后，先發(fā)射一個目標(biāo)飛行器——天宮一號，突破載人飛船和空間飛行器交會對接技術(shù)、補加技術(shù)和再生式先保技術(shù)，最終建設(shè)一個空間實驗室，解決有一定規(guī)模的、短期有人照料的空間應(yīng)用問題。第三步，建造載人空間站，解決有較大規(guī)模的、長期有人照料的空間應(yīng)用問題。

以錢學(xué)森為代表的老一輩科學(xué)家為中國載人航天工程打下了堅實的基礎(chǔ)，新一代航天人接班很成功。他們不但繼承了“特別能吃苦、特別能戰(zhàn)斗、特別能攻關(guān)、特別能奉獻”的載人航天精神，而且是一支年富力強又經(jīng)驗豐富的隊伍，平均年齡只有31歲，而美國航天團隊平均年齡是42歲，俄羅斯航天團隊年齡比美國還要大。

神舟八號和天宮一號成功交會對接之后，美國人開始反思他們的對華科技政策?！都~約時報》2011年11月5日的文章說，美國國會1989年立法限制對華科技交流，禁止空間科技產(chǎn)品對華出口，美國國內(nèi)的空間學(xué)術(shù)會議不允許中國科學(xué)家參加，有16國參與的國際空間站項目也不允許中國人加入。然而在將中國擋在空間精英俱樂部門外的20年里，中國靠本國科學(xué)家努力和政府慷慨投資追逐空間探索之夢，并不斷成功。同一天的英國《每日電訊報》則引用科學(xué)家希恩的話說：“10年前，中國連像樣的偵察衛(wèi)星都沒有，相關(guān)技術(shù)起碼落后美國25年，但如今他們的偵察衛(wèi)星和美國的一樣好，如果勢頭保持下去，中國將在2040年前坐上空間強國的頭把交椅?！薄都~約時報》和《每日電訊報》說得都有道理，中國航天科技的前景是無限量的。

北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)是中國正在建設(shè)的自主發(fā)展、獨立運行的全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。2012年形成區(qū)域網(wǎng)，2020年形成全球網(wǎng)。屆時，可與美國GPS媲美。北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)是中國重大的科學(xué)基礎(chǔ)設(shè)施工程，它將很好地服務(wù)于社會，服務(wù)于國家安全。據(jù)軍事專家說，北斗網(wǎng)完全形成后，威力很大，人民解放軍先進武器的戰(zhàn)斗力會增加上百倍。

深?？萍紕?chuàng)新

2012年6月30日，“蛟龍”號深潛至7035米的太平洋底，圓滿完成大洋深潛任務(wù)。在端午節(jié)期間，蛟龍與神九遙相呼應(yīng)，一個“上九天攬月”，一個“下五洋捉鱉”，共同鐫刻了中國科技創(chuàng)新的里程碑。

馬里亞納海溝，位于西太平洋，是地球上最深的海溝。蛟龍?zhí)柲苌顫?000米，在馬里亞納海溝懸停定位，暢游自如，標(biāo)志著中國海底載人科學(xué)研究和資源勘探能力升至國際領(lǐng)先水平，創(chuàng)造了世界紀(jì)錄，可喜可賀。筆者特作詞一首，以表興奮之情：

蝶戀花

蛟龍潛海

蛟龍出征潛大海，七千米深，馬里亞納帶。破浪頂風(fēng)任否泰，向陽紅號惹人愛。

千變?nèi)f化龍世界，太多神奇，查探正未艾。端午時節(jié)心澎湃，太平洋底展風(fēng)采。

地球絕大多數(shù)面積是海洋，海洋蘊藏著及其豐富的資源，海洋資源又集中在深海之中。國際能源機構(gòu)最新統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明，海洋油氣資源44%藏在大于2000米的深水區(qū)。至于富含銅、鎳、鈷、錳等元素的多金屬結(jié)核，完全分布在大于4000米的大洋底部。

深?？萍缄P(guān)系到國家的經(jīng)濟發(fā)展和國防安全，是綜合國力競爭的戰(zhàn)略要點。面向太平洋的中國，必須在深?？萍贾袚屨枷葯C。

中國的深?？萍紕?chuàng)新是全方位推進的。

2011年8月16日，中國第五顆海洋衛(wèi)星發(fā)射成功。中國的海洋衛(wèi)星具備全天時全天候開展海洋觀測能力，在海洋環(huán)境監(jiān)測與預(yù)報、海洋調(diào)查與資源開發(fā)、海洋權(quán)益維護及海洋科學(xué)研究等領(lǐng)域具有很好的運用潛力。

早在2011年，中國在東太平洋獲得了7.5萬平方公里多金屬結(jié)核資源勘探合同區(qū)。2011年，中國又在印度洋國際海底區(qū)域獲得了1萬平方公里多金屬硫化物資源勘探區(qū)。中國在這些資源區(qū)享有優(yōu)先開發(fā)權(quán)。

2012年4月，中國自主設(shè)計和建造的第六代半潛式鉆井平臺“海洋石油981”正式在南海開鉆，標(biāo)志著中國油氣開發(fā)已經(jīng)可以向3000米深海進軍。

“海洋石油981”的開鉆，表明中國深海資源開發(fā)的聯(lián)合艦隊正式起航。與“海洋石油981”相伴的，有3000米深水鋪管起重船“海洋石油201”，還有最先進的深水鉆井隔水管裝置等。

計算科學(xué)創(chuàng)新

高性能計算機是世界綜合國力競爭的一個焦點。

人們應(yīng)當(dāng)記得，克林頓當(dāng)美國總統(tǒng)時，為了阻礙中國科技的發(fā)展，凡是運算速度在300萬次/秒以上的計算機，都嚴(yán)格禁止向中國出口。

美國的這種“卡”，卡出了有志氣的中國科學(xué)家非凡的創(chuàng)造力。

2010年10月28日，國際高性能計算機TOP100組織發(fā)布2010年度前100強排行榜，中國的“天河一號”超級計算機系統(tǒng)，以峰值性能每秒4700萬億次、持續(xù)性能每秒2507萬億次的優(yōu)異表現(xiàn)，雙雙刷新了當(dāng)前世界超級計算機系統(tǒng)運算速度記錄。

國際媒體在第一時間對計算機新的世界冠軍的誕生進行了報道。英國廣播公司BBC專門采訪了評審委員會負責(zé)人、美國計算機專家杰克·唐杰拉。杰克·唐杰拉說：“這千真萬確。上周我在中國參觀了這套超級計算機系統(tǒng)，與系統(tǒng)的中國設(shè)計專家們進行了交流，對計算結(jié)果進行了驗證。”他還強調(diào)，由于中國人自主研發(fā)了獨特的“互聯(lián)”系統(tǒng)，使“天河一號”的運算能力獲得了驚人的增長。實際上，“天河一號A比美國的‘美洲豹’要快47%。”

美國《紐約時報》于10月28日報道此消息時指出，中國最快計算機讓美國感到不安。美國一些研究人員認為，天河一號“為美國敲響了警鐘，說明中國正向科學(xué)計算領(lǐng)域的前沿進軍”。美國勞倫斯利弗摩爾國家實驗室計算機專家馬克·西格說：“在高性能市場里，這無疑是顛覆游戲規(guī)則的法寶，體現(xiàn)了經(jīng)濟競爭力正從西方向東方轉(zhuǎn)移?！泵绹ゼ醽喆髮W(xué)超級計算機專家馮伍春稱：“這件事所造成的不安，使美國在高速計算領(lǐng)域的優(yōu)勢陷入了危機。而且，人們還會說這打擊了我們未來的經(jīng)濟基礎(chǔ)?！?/p>

美國人對超級計算機冠軍被中國人奪去感到不安是可以理解的，因為這種超強的計算能力對一個國家科技、經(jīng)濟和國防力量的發(fā)展太重要了。

超級計算機可以廣泛應(yīng)用于石油勘探數(shù)據(jù)處理、生物醫(yī)藥研究、航空航天裝備研制、資源勘測和衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)處理、金融工程數(shù)據(jù)分析、氣象預(yù)報、新材料開發(fā)和設(shè)計、大型土木工程設(shè)計、基礎(chǔ)科學(xué)理論計算等許多重要的領(lǐng)域。比如，設(shè)計一種飛機的氣動外形，原來要花三五年，如果運用“天河一號”進行“數(shù)字風(fēng)洞”輔導(dǎo)設(shè)計，幾個月就可以完成。用“天河一號”數(shù)值模擬蛋白質(zhì)分子結(jié)構(gòu)，可以快速研發(fā)生物醫(yī)藥?？茖W(xué)家可以在較短時間內(nèi)從幾十萬甚至幾百萬種化學(xué)物中，篩選出最有效的藥物成分，不僅可以節(jié)省購買實物化合物的大量資金，而且能大大縮短研制周期。借助“天河一號”，可以快速構(gòu)建數(shù)字地質(zhì)模型，探明地層中是否有石油，并能精確計算出儲量，判斷是否具有開采價值?？梢哉f，有了“天河一號”這樣超級強大的計算系統(tǒng)，可以使中國人認識世界和改造世界的能力獲得飛躍式的發(fā)展，其他國家能做的，我們也能做；其他國家不能做的，我們也能做。

“天河一號”的研制成功還透露出中國科學(xué)技術(shù)發(fā)展的意義深刻而深遠的重大信息。

首先是社會主義可以集中力量辦大事的優(yōu)勢在科技事業(yè)中也充分展現(xiàn)出來了。早在我國實施第九個五年計劃期間，就開始了“863”計劃重點項目“國家高性能計算環(huán)境”的研究；“十五”期間，設(shè)立了“高性能計算機及其核心軟件”重大專項；到“十一五”期間，科技部在863計劃中設(shè)立了“高效能計算機及網(wǎng)絡(luò)服務(wù)環(huán)境”重大項目。這個重大項目的總體目標(biāo)是：研制成功每秒千萬次浮點計算的高效能計算機，建成具有300萬億次以上聚合浮點計算能力和1000萬億字節(jié)以上存儲能力的中國國家網(wǎng)格服務(wù)與應(yīng)用環(huán)境，支撐信息化重要應(yīng)用。圍繞著這個重大項目，一些具有計算機系統(tǒng)超強研發(fā)能力的高等學(xué)校、科研院所和大企業(yè)共同組合成為沖擊超級計算機桂冠的國家隊，穩(wěn)步而快速地登上了計算系統(tǒng)的巔峰。

其次是“天河一號”實施過程形成了科研院所、公司企業(yè)、超算中心優(yōu)勢互補的發(fā)展機制。國防科技大學(xué)、浪潮電子信息產(chǎn)業(yè)有限公司、國家超級計算天津中心共同承擔(dān)了“天河一號”的研制任務(wù)。根據(jù)課題特點和單位自身優(yōu)勢，取長補短、緊密協(xié)作。國防科大承擔(dān)關(guān)鍵技術(shù)突破；浪潮公司主攻主板設(shè)計和固件設(shè)計，保障系統(tǒng)技術(shù)突破和計算機生產(chǎn)的順利進行；天津中心則在研制過程中大力開展應(yīng)用推廣和試算，并為應(yīng)用單位進行技術(shù)培訓(xùn)，使千萬億次計算系統(tǒng)一落戶就有大批用戶上門。這種產(chǎn)學(xué)研用相結(jié)合的研發(fā)機制大大提高了研發(fā)效率，使研究成果最大化，使高科技既能“頂天”，又能“立地”?！绊斕臁笔侵讣夹g(shù)上有大的突破和創(chuàng)新，在世界上占有領(lǐng)先地位?！傲⒌亍笔侵讣夹g(shù)發(fā)展要滿足社會的實際需要，要扎根于經(jīng)濟土壤，成為戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的引領(lǐng)者。

三是表現(xiàn)了中國科學(xué)家非凡的創(chuàng)新精神。美國計算科學(xué)家說“天河一號”的研制有一個“秘訣”。這個“秘訣”，就是中國科學(xué)家在國際上首創(chuàng)的CPU和GPU互融互聯(lián)的計算結(jié)構(gòu)。CPU是通用中央處理器，GPU是通用圖形處理器。傳統(tǒng)上，CPU是用來計算的，GPU是用來進行圖形和視頻處理的，如果將GPU用來計算，不僅編程很難，而且計算效率也很低。中國科學(xué)家有創(chuàng)新思維，他們采用混合語言編程技術(shù)，通過自適應(yīng)動態(tài)任務(wù)劃分流式數(shù)據(jù)存取，軟件流水及親和調(diào)度等技術(shù)，極大提高了GPU的計算效率，充分發(fā)揮CPU和GPU的協(xié)同計算能力，滿足應(yīng)用對計算資源的不同需求，最大限度提高了計算效能。美國斯坦福大學(xué)計算機系主任、NVIDIA公司首席科學(xué)家比爾·戴利說：“中國的天河計算機采取的CPU與GPU配合的結(jié)構(gòu)，代表了高性能計算機的發(fā)展趨勢。隨著計算機規(guī)模的不斷拓展，這種結(jié)構(gòu)雖然不是唯一的解決方法，但目前看來是最好的?！?/p>

最后是中國超級計算機研發(fā)隊伍很強大。10多年前，中國還不能研發(fā)每秒百萬次的計算機。到2002年，中國才開始投資研發(fā)超級計算機。起步雖晚，但進步神速，短短幾年之間，先后超越日本、歐洲。到2010年6月，中國超級計算機僅次于美國，位居世界第二。僅僅過了幾個月，到2010年10月，“天河一號”就超過美國最強大的計算機“美洲豹”，登頂世界第一。超級計算機進步的神速，是因為中國超級計算機研發(fā)隊伍越來越強大。這確實是一支龐大的隊伍，而且是一支生機蓬勃的隊伍。直接參與“天河一號”研發(fā)的科技人員有200多人，平均年齡為36歲。他們思維敏捷，富有創(chuàng)新精神，敢于同世界最強者比試武功。更重要的是“天河一號”的研發(fā)隊伍形成了“胸懷祖國、團結(jié)協(xié)作、志在高峰、奮勇拼搏”的銀河精神?！疤旌右惶枴毖兄瞥晒?，他們將攀越新的高峰。未來十年左右，他們或許會造出比“天河一號”強大1000倍的計算機。再往后，量子計算、光計算、生物計算將會替代電子計算，我們可以期望中國科學(xué)家仍將是未來超級計算的頂尖高手。

能源科技創(chuàng)新

中國有13億多人，13億人的生活需要大量的能源來滿足。中國是世界最大的經(jīng)濟體之一，中國經(jīng)濟的發(fā)展需要大量的能源供應(yīng)。

現(xiàn)在的能源供應(yīng)情況怎么樣呢？我國2010年的能源消費結(jié)構(gòu)中，大體上是煤炭占70%，石油占18%，天然氣占4%，水電、核電等其他能源占8%。

當(dāng)今世界，由于化石能源耗竭的危險日益臨近，中東海灣一帶的政治沖突威脅著石油安全，全球都彌漫著一種能源短缺恐懼癥。中國也不能置身事外，由于我國50%以上的石油和天然氣供應(yīng)依賴進口，能源危機的警鐘一直在敲響著。

其實，人們大可不必那么害怕能源危機。

宇宙是無限的浩大，自然是無限的富有，人們生產(chǎn)生活需要的能源隨手可得。但這需要智慧，需要能力，更需要創(chuàng)新。

比如，中國長期被認為是沒有油氣資源的國家，但有智慧、有志氣的中國人用科技創(chuàng)新摘掉了“貧油國”的大帽子。

1913年，美孚石油公司組織調(diào)查團到中國許多地方調(diào)查油氣資源，一無所獲。1921年美國明尼蘇達大學(xué)一位教授斷言：“所有產(chǎn)油層幾乎毫無例外地都是海相地層或與海相地層密切相關(guān)的淡水地層?！钡诙?，美國斯坦福大學(xué)教授勃拉克韋爾德在題為《中國和西伯利亞的石油資源》一文中說，中國沒有新生代海相沉積。這些論調(diào)，后來成為：“中國陸相貧油”的理論根據(jù)。

中國地質(zhì)學(xué)家李四光、潘仲祥等人經(jīng)過大量調(diào)查研究，于20世紀(jì)40年代提出了創(chuàng)新的“陸相生油論”。新中國成立后，在陸相生油論的指導(dǎo)下，我國發(fā)現(xiàn)了許多大油氣田，一舉甩掉了“中國是貧油國”的帽子。

正是地質(zhì)學(xué)理論的創(chuàng)新，我國在松遼盆地、鄂爾多斯盆地、塔里木盆地、渤海盆地都發(fā)現(xiàn)了大油氣田。到2011年，我國石油地質(zhì)資源量881億噸，天然氣地質(zhì)資源量52萬億方。只要堅持油氣勘探技術(shù)的創(chuàng)新，我國油氣地質(zhì)資源量將會繼續(xù)增加。

如今，我國石油產(chǎn)量達到2億多噸，位居世界第四位；天然氣產(chǎn)量達到近千億立方米，位居世界第六位。按現(xiàn)已探明的油氣資源量看，維持這樣大規(guī)模的油氣產(chǎn)量可以延至2030年之后。中國無疑是世界上油氣生產(chǎn)大國之一。

（未完待續(xù)）