改造世界，萬變不離其宗

王湘蓉 鄧曉婷

黃海深處，幾百萬尾大黃花魚自由生長。

而與真實(shí)的野生環(huán)境不同，它們的新家園，是一艘名為“國信1號”的養(yǎng)殖工船，10萬噸級，全球首艘。智能時代的“知魚之樂”，已不再是一個只可清談的哲學(xué)問題。其搭載的17個養(yǎng)殖艙，用各種新技術(shù)模擬魚類暢游的天然環(huán)境，解決了近海圍欄養(yǎng)殖的諸多缺陷。據(jù)悉，“國信1號”一年的產(chǎn)魚量為3700噸，可與查干湖媲美。這是中國工程院院士凌文任山東省副省長期間，牽頭研發(fā)的重大海洋工程。

今年4月，在第十四屆中國產(chǎn)學(xué)研合作創(chuàng)新大會上，凌文被授予“中國產(chǎn)學(xué)研合作突出貢獻(xiàn)獎”。凌文學(xué)數(shù)學(xué)出身，從早年的工商銀行信貸部負(fù)責(zé)人、國家能源集團(tuán)總經(jīng)理，到副省長、省科協(xié)主席，多年來他致力于運(yùn)用系統(tǒng)科學(xué)理論解決大型工程管理難題，是系統(tǒng)工程和能源工程領(lǐng)域的戰(zhàn)略管理專家。很難想象，電影《愛在零緯度》、大型交響音樂會《黃河入海》、原創(chuàng)京劇《東方大港》、煙臺網(wǎng)紅打卡地“耕海一號”等諸多跨界工程都出自凌文之手。在他身上，既有一種理性的浪漫，亦有辯證認(rèn)識和改造事物的深邃思考，這種跨界頗具“萬變不離其宗”的意味。而這個“宗”，既是方法也是目的，即以廣泛的工程思維和能力推動社會發(fā)展。它關(guān)乎科學(xué)精神，更關(guān)乎個性化的創(chuàng)造。

效率的提升帶來思維的提升

當(dāng)下的科學(xué)教育，被賦予了改造世界的深沉責(zé)任，對人的成長、成才具有重要的啟蒙意義。談及科學(xué)教育，凌文首先指出了教育面臨的整體性危機(jī)，“我們的教育和國家實(shí)力遠(yuǎn)遠(yuǎn)不相匹配”。在教育得到全社會高度重視的同時，培養(yǎng)學(xué)生德智體美勞全面發(fā)展已成為當(dāng)下教育的價值趨向，但我們的評價標(biāo)準(zhǔn)還未得到本質(zhì)改變。“這種標(biāo)準(zhǔn)無視的是人的個性化?！绷栉恼f。

隨著社會的發(fā)展，勞動效率不斷提升，效率的提升應(yīng)該為教育帶來什么？“是個性化。人類都需要有一定的知識儲備，但我認(rèn)為通識只是一個基礎(chǔ)，在個人成長中的占比應(yīng)該較小，更大的比重應(yīng)該留給因材施教、因人制宜的定制化教育，即讓每一個孩子盡量發(fā)揮長處?！痹诹栉目磥?，教育不僅是教知識，其關(guān)鍵性的影響在于讓孩子找到感興趣的方向。

近20年來，我國科學(xué)教育的開展如火如荼，凌文持續(xù)多年推動科學(xué)教育，在他看來其中存在的問題是顯而易見的。他指出：“科學(xué)教育的教材、大綱和課程計劃并未與時俱進(jìn)?？破疹悤膬?nèi)容仍然采用幾十年前的形式，文字或者圖畫很難讓孩子去想象。像排列組合、空間解析幾何等知識，對于抽象思維較弱的孩子，是很難的，稍微復(fù)雜一點(diǎn)，很多孩子就想不明白?，F(xiàn)在其實(shí)有很好的科技手段和工具可以解決這個問題?！?/p>

科學(xué)的展現(xiàn)力是豐富的?？茖W(xué)教育需要創(chuàng)新，新在哪？凌文認(rèn)為不僅在于問題、答案、思路是新的，更重要的是表現(xiàn)形式也是新的。當(dāng)下的科技完全可以將學(xué)科內(nèi)容從頭到尾梳理一遍，利用人工智能將其做成形象化、標(biāo)準(zhǔn)化的語言?！拔覀冏寣W(xué)生單獨(dú)理解公轉(zhuǎn)、自轉(zhuǎn)或許很容易，但宇宙中各類行星、恒星的公轉(zhuǎn)、自轉(zhuǎn)，在太陽系中是個相對的概念，放在一起不易理解?，F(xiàn)在只要我們戴上VR、AR眼鏡，用數(shù)字化模擬宇宙的運(yùn)行，瞬間就能讓孩子看明白?！绷栉恼f，有時形式就像一層窗戶紙，窗戶紙捅破了，學(xué)生自會豁然開朗。

“我是學(xué)數(shù)學(xué)的，過去我們證明一個定理，要在黑板上推演、證明兩三個星期?，F(xiàn)在很簡單，直接用計算機(jī)來算，哪個字母或系數(shù)錯了，改動一處會自動生成結(jié)果。我們上學(xué)的時候數(shù)學(xué)老師很牛的一項技能，是能背對著50個孩子，拿粉筆轉(zhuǎn)一圈畫一個標(biāo)準(zhǔn)的圓，但這種技能很容易被淘汰?！绷栉母锌?，教育是全人類寄希望最大的領(lǐng)域，當(dāng)下的科學(xué)教育，應(yīng)該大力發(fā)揮舉國優(yōu)勢，豐富科普形式，讓科學(xué)家、人工智能專家以及科幻作家一起謀劃數(shù)字創(chuàng)意教學(xué)，促進(jìn)學(xué)習(xí)效率的提升，讓孩子有更多時間去提問題、發(fā)散思維。

在凌文看來，科學(xué)教育的要義，是按照孩子的天賦，讓他們快快樂樂地去做自己喜歡的事情。少年時代的凌文，是在組裝小收音機(jī)、小半導(dǎo)體、小航模中成長起來的，“我們那個時候經(jīng)常去周邊的武器工廠實(shí)習(xí)，當(dāng)發(fā)現(xiàn)自己做的電機(jī)真的能發(fā)電，這種興奮之情讓人備受鼓舞”，他認(rèn)為從小培養(yǎng)動手能力對培養(yǎng)科學(xué)情操、對未來解決重大工程問題具有非常重要的意義。因此，對于科學(xué)教育而言，科學(xué)、技術(shù)、工程都需要普及。

在山東任副省長分管科技工作期間，凌文狠抓科學(xué)教育，他要求省科技廳、省科學(xué)院、省社科院、省科協(xié)所有的廳級領(lǐng)導(dǎo)干部，每年必須到中小學(xué)開展科普講座。幾年前，山東省公民科學(xué)素質(zhì)水平還不抵全國平均水平，在與全國教育領(lǐng)域的聯(lián)動發(fā)展下，截至2022年底已有較大提升。在他眼里，院士更應(yīng)走進(jìn)中小學(xué)生中間，“甭管你有多高的科學(xué)成就，院士給孩子們講課是非常值得的，我能從中感覺到幸福。因為真正在孩子心里埋下一顆未來的種子，讓他們從小學(xué)科學(xué)、愛科學(xué)，最后能講科學(xué)、用科學(xué)，這是一件功德無量的事情”。

今年9月的科普周，凌文在山東科技會堂給孩子們講磁懸浮、講科學(xué)家精神。講到“兩彈一星”功勛郭永懷和警衛(wèi)員在飛機(jī)失事時，因拼命保護(hù)保密文件而不幸被燒焦的故事，孩子們哭聲一片?！翱茖W(xué)家精神對于科學(xué)教育非常重要，一定要把愛國主義和未來人生理想結(jié)合起來?！绷钏袆拥氖?，講座結(jié)束后，孩子們將自己的感悟和心得寫成信件、畫成圖畫送給他，100多份，沉甸甸的滿是真誠。

工程思維讓危機(jī)中誕生新機(jī)

離“德先生”“賽先生”的提出已有一百多年。科學(xué)報國是偉大的、熱血的，作為具有戰(zhàn)略思維的系統(tǒng)工程專家，凌文對其一直有著辯證且冷靜的思考。

“科學(xué)研究的目的是發(fā)現(xiàn)規(guī)律，技術(shù)是用科學(xué)理論找到竅門，只有工程師把科學(xué)的發(fā)現(xiàn)、技術(shù)的訣竅用在生產(chǎn)上，運(yùn)用到大規(guī)模改造世界的活動中，才能真正改變客觀世界?！彼J(rèn)為，科學(xué)發(fā)現(xiàn)當(dāng)然是重要的，甚至是美的，但我們的目的是要形成生產(chǎn)力，進(jìn)而改變世界。在激烈的國際競爭中，我們要走在前面，要平衡好科學(xué)、技術(shù)和工程之間的關(guān)系，即要處理好基礎(chǔ)研究、應(yīng)用研究和大規(guī)模工程化應(yīng)用之間的關(guān)系。

2020年初，新冠肺炎疫情突然暴發(fā)。各地資源緊缺，最缺的就是防護(hù)服。時任山東省副省長的凌文正負(fù)責(zé)抓復(fù)工復(fù)產(chǎn)，千鈞一發(fā)，形勢緊迫?！拔覀兊娜蝿?wù)是每天給中央上交850件防護(hù)服，但全省總共加起來每天只能生產(chǎn)650件。既缺工人，也缺材料?！币敫綦x病毒，防護(hù)服最重要的工藝就是使用壓條機(jī)進(jìn)行壓膠密封，以增強(qiáng)防護(hù)服的隔離性能，最后再通過環(huán)氧乙烷柜消毒，才能真正出產(chǎn)。

頂著巨大的壓力，凌文赴棗莊康力醫(yī)療器械科技有限公司調(diào)研，找到一名最有壓條機(jī)操作經(jīng)驗的車間主任，問她培養(yǎng)一名熟練的壓條機(jī)工人需要多長時間？主任說，10年。聽到這個答案，凌文首先是愕然，隨即他讓主任演示一遍后，親自上機(jī)，手、眼、腳配合完成了壓條環(huán)節(jié)。“我做得合不合格？”凌文問道。主任看罷表示：“針眼都壓上了，勉強(qiáng)合格，就是針跡歪歪扭扭?！?/p>

凌文說，這是他第一次使用壓條機(jī)，是否美觀不是他的目的，他的目的在于判斷要花多長時間才能培養(yǎng)一個合格的壓條機(jī)工人，以及如何才能完成防護(hù)服的生產(chǎn)指標(biāo)?！斑@樣一來，就簡單了，山東全省有140多所職業(yè)學(xué)校，我們找來3000名左右動手能力強(qiáng)的職高學(xué)生立即培訓(xùn)上崗，工人的問題立馬就解決了，產(chǎn)能一下子就上來了。”

一件防護(hù)服需使用的壓條長度是11.6米。面對壓條緊缺的情況，凌文思考如何才能將它的使用長度減下來。通過觀察發(fā)現(xiàn)，防護(hù)服的“掐腰”“燕尾”等接縫處的實(shí)用性能并不高，凌文當(dāng)即決定改革裁剪工藝， 嘗試用最少的壓條做最多的防護(hù)服。實(shí)際操作下來，一件防護(hù)服壓條的使用長度從11.6米降到了6.3米?！拔＜薄睍r刻，新工藝誕生了。

而防護(hù)服在交付給醫(yī)生前還有一道重要工序，即用環(huán)氧乙烷柜滅菌消毒。彼時全國防護(hù)服企業(yè)所生產(chǎn)的環(huán)氧乙烷消毒柜“少得可憐”?！耙獪缇欢ㄒ梅雷o(hù)服企業(yè)生產(chǎn)的環(huán)氧乙烷柜嗎？”凌文急中生智，撇開既定條件，決定找尋其他領(lǐng)域的環(huán)氧乙烷柜生產(chǎn)商?！熬鸵驗檫@樣一個契機(jī)，我們釣到了兩條‘大魚，位于威海的威高醫(yī)療器械有限公司和迪尚集團(tuán)有限公司?！?/p>

無中生有。僅一星期不到，一個新的廠房在威海郊區(qū)誕生。集成威高集團(tuán)的滅菌柜、迪尚集團(tuán)紡織女工的能力，這個新工廠一天就能生產(chǎn)65000件防護(hù)服。凌文說，講述這一系列危機(jī)中誕生新機(jī)的案例，是要強(qiáng)調(diào)科學(xué)素養(yǎng)、工程能力對人解決問題的重要性，教育需要著重培養(yǎng)學(xué)生這方面的思維能力?！爸挥薪⒘艘欢ǖ倪壿嬎季S，我們才會主動去琢磨事情的始末，發(fā)揮創(chuàng)造力?！碑?dāng)然，改造和創(chuàng)造事物不是隨意的，要把工程問題放到整個系統(tǒng)若干要素的交互聯(lián)系和作用中去理解，并形成開放且穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)，這種工程思維是解決復(fù)雜問題的基礎(chǔ)。當(dāng)被問及工程思維的核心要素是哪些，凌文強(qiáng)調(diào)，解決工程問題就是要遵循目標(biāo)導(dǎo)向、結(jié)果導(dǎo)向、問題導(dǎo)向。

在尊重規(guī)律的基礎(chǔ)上廣泛交叉和融合

無論是個人的成長，還是整個人類的進(jìn)步，都伴隨著問題和希望的交替出現(xiàn)?？茖W(xué)素養(yǎng)和工程思維能幫助我們在荊棘中調(diào)動資源、發(fā)揮想象，并創(chuàng)造美好的未來。而要抵達(dá)這個美好未來，凌文說，一定要鼓勵孩子做自己喜歡、擅長的事情，這是教育的規(guī)律，而在這個規(guī)律之上更重要的是廣泛的交叉和融合。

回憶大學(xué)時光，凌文深感幸福。那時他既能專注地學(xué)習(xí)專業(yè)知識，還能廣泛而自由地學(xué)習(xí)西方音樂史、西方美術(shù)史等藝術(shù)類課程，每個星期都會和三五好友結(jié)伴去聽交響音樂會。前段時間，他曾經(jīng)跟男中音歌唱家、上海音樂學(xué)院院長廖昌永提議，想開兩門課程，一門是給工程專業(yè)的學(xué)生開設(shè)藝術(shù)修養(yǎng)課，另一門是給藝術(shù)專業(yè)的學(xué)生開設(shè)工程素養(yǎng)課，讓他們互相理解、互相融合。

跨界思維帶來的變革力量是巨大的。近年來，凌文主持參與了多項工程，如建筑光伏一體化、磁懸浮動力裝備、海洋牧場、煤炭清潔低碳工程等項目?！拔覀兞硗庖粋€團(tuán)隊，目前正在推動BIPV建筑的研發(fā)。為了讓一棟大樓發(fā)電，可以把光伏板掛在樓宇外立面上。這項工程很簡單，但它的前提是得有一棟建筑，這叫BAPV，BA 是Building Attached，附屬建筑物。我們再進(jìn)一步發(fā)揮想象，把A變成I，即Integration，融合。如果把光伏建筑一體化，光伏板本身就是外立面的建筑材料，能防風(fēng)、防水、防塵、抗震、保溫，何樂不為？”凌文說，這項技術(shù)相當(dāng)具有顛覆性，因為全國碳排放的來源，僅建筑集成產(chǎn)生就約占50%左右。據(jù)測算，一棟BIPV建筑基本上能減少30%的能源消耗。

“所有的工程機(jī)械產(chǎn)品，為了減少摩擦導(dǎo)致的零部件磨損，通常會選擇使用特種軸承或者給軸承添加機(jī)油。而我們正在研發(fā)的磁懸浮動力裝備，既能保證無接觸摩擦、能量損耗少，還能實(shí)現(xiàn)機(jī)械的高速旋轉(zhuǎn)?！备咿D(zhuǎn)速意味著高效率，凌文強(qiáng)調(diào)，要促成這些顛覆性技術(shù)的產(chǎn)生，不僅需要掌握科學(xué)、技術(shù)、工程三方面的知識，更要尊重事物發(fā)展的規(guī)律。

我國海洋資源豐富，前景廣闊。近年來，為加快漁業(yè)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級，山東把推進(jìn)海洋牧場建設(shè)作為發(fā)展海洋經(jīng)濟(jì)、建設(shè)海洋強(qiáng)省的有力抓手，目前全省國家級海洋牧場達(dá)到44處，占全國的40%。凌文談到，傳統(tǒng)的養(yǎng)魚方式存在很大缺陷，在近海處打樁、撒網(wǎng)、投苗，是以人為中心，按照人的思路進(jìn)行養(yǎng)殖。他笑稱：“我們有沒有想過魚的感受呢？魚類有自己的生長規(guī)律。候鳥一飛就是幾千公里甚至上萬公里，魚也一樣?！?為推進(jìn)數(shù)字化時代的漁業(yè)發(fā)展，凌文主持研發(fā)了“國信1號”養(yǎng)殖工船項目，該工程所搭載的養(yǎng)魚艙，利用深海水源每天18次循環(huán)換水，艙內(nèi)鹽度、溫度、壓力、電解質(zhì)等指標(biāo)與深海環(huán)境一致，魚類在這樣的空間，生長密度可以比外界高出十倍。

凌文表示，工程問題不是事物一個方面或某個局部的問題，而是要自覺、充分認(rèn)識到事物的復(fù)雜性，從而識別事物的本質(zhì)以及與周圍世界的協(xié)調(diào)關(guān)系，要在認(rèn)識自然界、社會和人類思維的基礎(chǔ)上，按照規(guī)律去解決。在這個過程中，就已經(jīng)包含了科學(xué)發(fā)現(xiàn)、技術(shù)竅門、工程實(shí)現(xiàn)?！霸谌藗儌鹘y(tǒng)的觀念里，科學(xué)家的‘地位是最高的。但如果我可以定義的話，我寧愿將這三個領(lǐng)域的從業(yè)者稱為科學(xué)家、技術(shù)家和工程家，他們同等重要?！笨茖W(xué)、技術(shù)、工程三者的融合，是人類解放生產(chǎn)力，落實(shí)高質(zhì)量發(fā)展，研發(fā)兼具科學(xué)性、實(shí)用性、經(jīng)濟(jì)性工程和產(chǎn)品的前提。

凌文強(qiáng)調(diào)，要按照習(xí)近平總書記對戰(zhàn)略科學(xué)家的要求，培養(yǎng)科技人才跨學(xué)科、跨領(lǐng)域的判斷力、理解力和領(lǐng)導(dǎo)力，善于將自然科學(xué)和社會科學(xué)相融合，善于把科學(xué)、技術(shù)和工程相融合，善于把基礎(chǔ)研究、應(yīng)用研究和大規(guī)模工程實(shí)踐相融合?！耙欢ㄒ膭羁缃鐒?chuàng)新，即便在跨界過程中暫時出現(xiàn)失誤也沒關(guān)系，只要秉持嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)精神，相互交流、相互促進(jìn)，就可以奔赴我們想要的未來?！?/p>

江河入海。科學(xué)、技術(shù)、工程三個不同的支流，在廣義上有一個共同的目標(biāo)，即推動社會發(fā)展。辨析凌文解決問題的方法論，科學(xué)、技術(shù)、工程從來不是孤立存在，而是相伴而生。當(dāng)下，事物的邊界逐漸模糊，關(guān)聯(lián)愈加無序，凌文的廣闊視野和發(fā)散性思維，以及他所提出的教育觀點(diǎn)，或許可以成為一種清晰的方式，給教育以考量。

凌文

中國工程院院士，山東省科學(xué)技術(shù)協(xié)會主席，系統(tǒng)工程與能源工程管理專家。曾任山東省人民政府副省長，中國神華能源股份有限公司董事長，國家能源集團(tuán)總經(jīng)理、董事、黨組副書記。