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看得见的竞争,看不见的差距 —孟教授谈芯片之争背后的三个世界

作者:赵金强上传时间:2018-07-17

在中兴事件芯片之争的当下,在贸易之战硝烟弥漫的今天,我们必须明确:发财不等于发展,GDP多少决定不了国家竞争力。一个国家的竞争力更要看GDP的结构如何,GDP的层次与结构才是决定竞争力的本质因素如果说20世纪一个国家的强大与否取决于这个国家的机械能力,取决于马力功率,21世纪今天一个国家的计算能力、智慧能力才是决定竞争力的本质因素。

从世界产业层次谈起

全世界的产业是分为六大层次的:

毋须多言,我们的 GDP多为4、5、6产业层次。而在2017年12万亿多税收中,房地产、金融的比重相当大,特别值得反思的是酒业与烟草各自贡献了上万亿税收。现实总是那样的残酷,毕竟我们无法用烟、酒、房产与世界各国去竞争。美国要挟我们的是智能芯片、尖端信息技术、纳米深层技术、基因工程技术、太空探索技术……

20世纪,一个国家是否强大取决于一个国家的工业化能力,人们用一个国家开动的马达功率(马力)来判断这个国家的工业化能力。21世纪,一个国家的是否强大更决定于一个国家拥有的智慧能力(智能),即一个国家人均芯片与计算能力、拥有的尖端与深层技术能力。

看得见竞争的背后,是我们深层的、不易觉察的差距。芯片断供中兴就几乎无法生存,我们再不能沉醉在GDP世界第二,有钱就气粗自满的幻觉中,我们需要大力发展尖端深层技术。

让我们进入“现象之美”、“粒子之微”、“宇宙之大”三个世界

在21世纪人们实际面对着三个世界,并在三个世界展开科学技术的探索研究、商业实践与持续发展。

首先是人们一直生活在其中、直接面对的可见的牛顿物理时空世界,这是一个“现象之美”的世界。在这个世界中,我们面对着山川河海、风雨雷鸣、蜂蝶牛羊、鸟语花香……我们通过改变物质的物理化学性状生产着石油钢铁、化工机械、食品药品、鞋帽服装、家具电器、船舶车辆…

这就是近代工业化的历史。

但正像1986年诺贝尔化学奖得主约翰.波拉尼所说:在人、动物、植物的细胞核里,在原子的内部和宇宙的边缘有许多新的“世界”正在等待着人们去发现。

波拉尼一语中的,我们面前至少还有另外两个世界:纳米级的深层世界与外太空的宇观世界。而这两个世界都是科学家特别是诺贝尔科学奖得主们探索、研究、发现并通过科技才能深度进入的世界。而尖端层次的技术多是对这两个世界的探索与研究技术,多是肉眼不能直接看见的技术。

纳米级的深层世界

我们都知道肉眼可见的事物多是以米与厘米为尺度;毫米是千分之一米,比较物如手表内的精密零件;微米是百万分之一米,肉眼无法看到,如显微镜下的细菌;纳米是微米的千分之一,是十亿分之一米,

这是分子、原子的世界,只有用扫描隧道显微镜可以观察。

在纳米世界我们可以以分子、原子等级来操作物质、改变物质的深层结构。这就可以创造出具有新性质、新功能的梦幻材料和神奇装置,创造出自然界没有的新物质。

随着技术的进步,可以制造更小的纳米量产芯片。全球领先的芯片制造商已进入10纳米量产时代,三星、英特尔、台积电等已开始布局7纳米甚至更小纳米的量产,IBM在晶体管的制造上取得了巨大的突破——在一个指甲大小的芯片上,从集成200亿个7纳米晶体管飞跃到了300亿个5纳米晶体管。

在纳米级世界,物质和生物之间的差距将变得越来越小。生命活动由名为DNA的高分子蛋白质组成,并产生各种各样的化学反应,但从纳米级来观察,只能看到分子时而相连、时而分离,很难看到生命的存在。因此,可以自由操作基因的排列方式,或是设计出杀死癌细胞的物质。

在美国、英国许多科学机构、领先技术企业我经常听到人们说与看到墙上写着:The small is next big thing.(小的才是未来的大事情)。

小的粒子及其结构决定着事物的性质,决定着生命的本质,决定着芯片的计算能力,我们的科学研究、生产技术必须向深层的粒子世界进军。在这看不见的世界,我们的科研、生产与发达国家的差距是最大的。

太空尺度的宇观世界

人们总喜好以自我为中心。古希腊时期,托勒密以为地球是宇宙的中心提出地心说;近代哥白尼提出日心说,强调太阳才是中心;继而人们认为银河系是中心,今天人们才认识到不但银河系外有更多星系,宇宙可能都是许多的并行。

2011年诺贝尔物理学奖得主索尔.帕尔马特和布莱恩.施密特观测遥距超新星而发现宇宙加速膨胀,一种拥有负压强的不明力量正在把宇宙撕开。目前以获得数据显示,宇宙中只有5% 的成分由普通物质构成,其余由暗物质(23%)和对抗引力的暗能量(72%)组成。

面对着浩瀚的宇宙,我们有太多的无知。面对着浩瀚的宇宙,我们更需要敬畏的探索。

所以,早在1965年美国成功发射水手4号火星探测器,它是历史上第一个成功到达火星的探测器。1969年7月16日美国阿姆斯壮登上了月球。这一切都是对宇宙的伟大探索。特别值得我们重视的是美国企业家鲁坦、Space X太空探索技术公司创始人马斯克、亚马逊创始人贝佐斯都在研究航天器、可回收火箭、登陆火星…

为什么人们要探索研究月球、火星,要探索研究人们登陆火星、移民另外星球呢?

正像谷歌创始人拉里.佩奇所说:

        “去火星是人类的使命。马斯克想去火星,这是一个值得去努力的目标……这才叫真正的公司,这才叫真正的人类博爱……在科技行业,我们需要革命性变革,而不是数量规模上的变化。我考虑将所有的钱都交给伊隆.马斯克,因为我对他非常信任,相信它可以改变未来。”

这正像斯蒂芬·霍金所说:人类的前途在太空……

也正像NASA所说:“通往火星的航行并不能解决饥荒问题,但它能带来旅行之外的新技术与新方法。

探索宇观世界,对于人类有两个价值:

一:开辟超越地球的人类新生活空间。

二:可以给我们带来解决地球上问题的新技术新方法。

与维珍集团合作的繁荣超音速公司(Boom Supersonic)今年准备试飞的Boom超音速小型客机时速可达2200多公里, 4个小时内从洛杉矶飞抵北京。维珍集团的创始人理查德·布兰森说,长期以来我一直对航空创新和高速商业飞行的发展充满热情,“作为太空领域的创新者,维珍银河公司决定与Boom合作是自然而然的。”今天,我们可以将太空技术运用到民用航空领域

马斯克更是一面在用BFR(猎鹰可回收火箭)运送物资到太空站,一面计划开发将其用于地球上的运输。如果将用于地球上的运输,时速达到2.4万公里,全球任意地点在1小时内可以到达。

三个世界,需要全面的、深入的和持续的科技实力,而我们却往往自得于“现象之美”的那些成就,而忽略乃至无视“粒子之微”与“宇宙之大”的另外两个世界,而这些差距恰是我们真正的差距。

所以,我们要有三个世界探索研究、开发生产的意识和能力,我们需要在三个世界有埋首躬耕的定力、韬光养晦的坚持和深入的刻苦努力。

我们需要加强基础研究,在看不见的世界深入探索

我们认识到纳米级微观世界、大尺度宇观世界发现探索的现实意义,认识到我们需要更深入、开拓的研究粒子世界与宇宙世界。

总结百年来人类对微观世界与宇宙的探索,我们看到是众多诺贝尔科学奖得主在粒子之微、宇宙之大两个世界的伟大发现和科学探索。

是那些诺贝尔物理和化学奖奖得主一步步揭示粒子世界的奥秘:

是他们发现了原子、电子、中子、质子、量子、夸克、希格斯玻色子……

是他们发现了基本粒子世界的各种结构、特性、规律。从而为诸如电视成像、无线通讯、核能应用、石墨烯电池、量子计算等各种重要技术发明、产品生产提供了坚实的理论根据。

是他们一步步揭示了宇观世界的奥秘,他们发现了黑体形态和宇宙微波背景辐射,发现宇宙的加速膨胀,发现引力波的存在,从而为人类探索宇宙奠定了科学基础。

是诺贝尔生理学与医学奖得主揭示了生命的本质及保护生命的各种技术与医药,他们发现了细菌、病毒、病原体、抗体、血型、染色体、DNA结构、断裂基因、遗传机理、生命编码、神经传递介子,是他们阐明了疟疾、白喉、结核、狼疮、梅毒、斑疹伤寒、胃溃疡、白血病、脊髓灰质炎、癌症各种疾病的病因,是他们发明了诊断、治疗各种疾病的医疗器械和高效医药,如心电图、CI、核磁共振,青霉素、链霉素、泰胃美、靶向治疗,是他们开创了器官移植、培育了试管婴儿、发明了计划生育药品……

诺贝尔科学奖历程就是人类更深入的认识粒子之微与宇宙之大世界的过程,就是人类开辟粒子世界、宇观世界的过程,就是人类运用粒子世界技术与宇观世界技术创造更美好生活的过程。

从这个意义上说,今天人类最重要的研究是粒子世界的研究和宇观世界的研究。因为这两个世界的研究不但能开辟出新的世界而且能将其技术转移应用到我们现实世界,从而更好的改变现实世界。

所以,我们一定要重视在粒子世界与宇观世界的研究,一定要重视诺贝尔科学奖得主们的研究与贡献。

我们高兴的看到全球诺贝尔奖科学家协会将在2018年11月在上海举办2018全球诺贝尔奖科学家论坛,并将上海作为永久会址,持续举办下去。论坛的目的促进国际学术交流与合作,汇集诺贝尔科学奖得主们的创新活动,促进科学研究发展与科研与生产的结合。

这是我们重视基础科研、重视粒子世界、宇观世界研究的一个新的起点。

我们在粒子世界与宇观世界的研究存有差距并不可怕,认识到差距努力弥补、奋起直追,我们才有机会后来居上。可怕的是我们认识不到差距还自满,可怕的是我们只看见现象世界,还认为跑跑外卖,骑骑单车,盖盖大楼,建建园区,就是四大发明,就是千年大计。

我们不应忘记布尔廷斯的警言:

人类进步最大的障碍不是无知,而是自以为是。

走出自以为是,摒弃傲慢与偏见,我们才能清醒的看到差距、理性的看清未来,并砥砺前行、努力抵达。



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