1、12010“中国制造”淬炼创新力量编者按：2010 年是“十一五”收官之年，2011 年是“十二五”开局之年。承前启后，继往开来，世博与亚运、中国 GDP 荣升世界第二，这些盛世图景在人们的脑海里逐渐淡去，而中国首次超过日本成为全球第二大工业制造国， “嫦娥二号”飞天， “蛟龙号”入深海，高铁列车屡创“贴地飞行”世界之最等彰显自主创新力量的“中国制造”之荣光，则让国人铭记于心。 自主创新，关乎国家与民族的前途与命运。我们不会忘记“中国制造”向“中国创造”迈出坚实一步的 2010 年。带着“十一五”留下的财富和成果，我们翻开 21 世纪第二个十年的第一页，开始了属于“十二五”铿锵的创新之旅。 高
2、铁：用中国速度领跑全球 人们常说“似水流年” ，隐含有随着时光飞逝一切都将淡然而去的感慨。在飞速变化的中国，连街景市容都可以一年一大变，许多事物人们过眼即忘。但回首 2010 年的“中国制造” ，我们有许多值得铭记的进步。2010 年，中国取代日本成为仅次于美国世界第二大经济体，中国也首次超过日本成为仅次于美国的全球第二大工业制造国；2010 年，包括“嫦娥二号” 、 “蛟龙号” 、高铁“和谐”号、 “天河一号”超级电脑在内2的众多高科技成果面世；2010 年，中国电子百强企业研发经费投入合计达 611 亿元，其中研发投入额最高的华为公司达到 174 亿元，占其营业收入的比例超过 10%，而在
3、全球 PTC(专利合作条约)申请量排名中，华为公司以 1847 件位居第二，中兴公司申请量增量排名全球第一 这些最能淬炼中国创新力量的产品和公司，都为“中国制造”赢得了世界声誉。2010 年的“中国制造” ，在自主创新、转型、升级和提升核心竞争力上迈出了坚定步伐。 19 世纪的“苦力” 正在华丽翻身 2010 年，无论是国产大飞机 C919，高速铁路 946 项相关专利，还是上海世博会上飞驰的新能源汽车、LED 技术照明、全球首个 TD-LTE 演示网，都表明：我们由“中国制造”向“中国创造”走出了坚实的一大步。其中，与国计民生息息相关的高铁，尤其引人瞩目。 至 2010 年 12 月，中国高
4、铁运营里程已达到 7531 公里，占世界高铁总里程 30%以上，稳居世界第一。 当不少外国人得知，5 年前中国基本没有高铁时，感到不可思议。是的，仅仅 5 年，中国就从零跨越到世界第一，用典型的中国速度领跑全球。 遥想 19 世纪 60 年代初，美国开始建设贯穿大陆的西部铁路，但工程却被塞拉内华达和落基山两座山脉挡住了。当时参与工程建设的工人3是中国劳动者“苦力（Coolie） ”。清朝末年，1 万 4000 多名为躲避饥饿而远渡美国的中国人被投入到了危险的工程，其中有 3000 多人因事故不幸身亡。曾有人说， “每一条铁路枕木就搭上了一个中国苦力的性命” 。 在 150 多年过后的今天，中国
5、人再次在美国西部铁道建设中登场了。此次出场的不是“苦力” ，而是技术。中国高铁企业中国南车（CSR）就是主角。该公司与美国通用（GE）联手，在中国成立 5000 万美元规模的合资公司，就是瞄准了在美国加州建设高铁而成立的。 出人意料的是，以世界最顶尖技术引以为豪的美国通用公司，屈尊同中国企业联手的理由也是“技术” 。由中国南车建造、并于 2010 年 10月投入沪杭线的高铁“和谐号” ，以 486.1 公里的时速刷新了世界纪录。通用认可了中国南车的速度。 19 世纪做粗活的“苦力”和“21 世纪高新技术”是经济实力转移的象征。美国的经济调查公司 IHS Global Insight 在 201
6、0 年 6 月的报告书曾称， “到 2011 年，美国可能将把世界制造业第一的位置让给中国” 。也就是说，美国从 19 世纪 90 年代开始一直保持的世界最大制造业国家的位置将被中国夺走。美国媒体称，世界正在目睹昨天的“苦力”在华丽翻身。 荣耀背后，中国人付出 30 多年努力 根据国际铁路联盟定义，时速 200 公里以上就可以称为高速铁路。 1978 年秋天，邓小平考察了日本新干线，无不感慨地说：“像风一4样快，我们现在很需要跑！”当时，国外高速列车的时速已达到 300 公里，中国却仍久久停留在 43 公里的水平线上。 从此，中国开始了“追风”之旅。 高铁技术被称为“大国技术” ，数十年来，全
7、世界走在这一技术前沿的只有加拿大、法国、日本和德国。现在，这份名单上要打上“中国”的名字了。 2004 年，中国引进高速列车技术时，日本川崎重工总裁大桥忠晴曾这样耐心劝告中方技术人员：不要操之过急，先用 8 年时间掌握时速 200公里的技术，再用 8 年时间掌握时速 350 公里的技术。在大桥忠晴看来，这已经够快了。毕竟，新干线从时速 210 公里提升至 300 公里，日本人用了近 30 年的时间。但是，中国人可等不起！从车辆到线路，再到通信信号技术，一边引进、消化、吸收，一边自主创新，中国人用自己的方式“跑”了起来。 2004 年至 2005 年，中国南车青岛四方、中国北车长客股份和唐车公司
8、先后从加拿大庞巴迪、日本川崎重工、法国阿尔斯通和德国西门子引进技术，联合设计生产高速动车组。动车组是尖端技术的高度集成，涉及动车组总成、车体、转向架、牵引变压器、牵引变流器等 9 大关键技术以及 10 项配套技术，涉及 5 万个零部件，短时间内消化吸收如此纷繁复杂的技术，谈何容易！ 每一个看似不起眼的部件，每一项细微的技术，都凝聚着引进、消化、吸收、再创新的艰辛与付出。比如，高铁的乘客大多不会注意，两节车厢连接处外端有一对长条橡胶风挡，看上去没有多少技术含量。 5在 2005 年双方联合设计时，中方人员问：“请问，这个橡胶长条是干什么用的？” “哦，没什么大用，只是为防止乘客从站台上掉下来。
9、” 轻描淡写的解释却令中方人员疑云丛生， “不会这么简单吧？风挡的橡胶标准要求这么高，难道只为防止乘客从站台上掉下？” “哦，这个应该还可以减少空气阻力吧。 ”对模棱两可的回答，中方人员将信将疑。2006 年初，第一批原型车进厂后，中方人员通过试验分析，发现原来这对风挡竟然有替代转向架防止列车侧滚的功能。 三年磨砺，一朝惊艳。40 对、时速 200 公里以上的国产动车组，在2007 年 4 月 18 日全国铁路第 6 次大提速时首次闪亮登场。它们有一个共同的名字“和谐号” 。中国从此有了属于自己的高速列车。 五年面壁，终成正果。至 2010 年，中国通过消化吸收从国外引进的先进技术，已取得累计
10、 946 余件高速铁路相关专利授权，用“中国芯” 、“中国脑”打造出“中国制造”的闪亮“名片” ；完全国产化生产时速200 至 250 公里的高速列车；自主设计时速 350 公里动车组；自主制造时速 380 公里动车组，成就高速铁路技术集大成之作，京津高铁、武广高铁、福厦高铁、沪杭高铁相继投入运营，越来越多的高速列车在地面上“飞”起来！武广高铁在线的动车组累计高速奔驰超过 300 万公里，故障率仅为十万分之四。这是国际一流的可靠性。 “站在巨人的肩膀上”自主创新 中国高铁在速度上不断刷新着世界纪录，其技术也被公认为国际领6先，但国外不少人认为中国高铁技术抄袭了西方技术。不久前，国家知识产权局局
11、长田力普表示，中国高铁技术在原有技术的基础上有大量创新，是拥有自主知识产权的高铁技术，不存在所谓“抄袭” 。 从我国高铁发展的速度和成就来看，用举世瞩目来形容毫不夸张。目前，我国是世界上高速铁路运营速度最高、运营里程最长、在建规模最大、技术体系最全、集成能力最强的国家，高铁最高运营时速已达 350公里，世界上没有哪个国家做到这点。 仅仅 10 多年前，中国研究高铁已经 20 年，但核心技术一直难以突破， “蓝箭” 、 “中华之星”都是准高速，没达到标准高铁的水准。直到引进了德国、日本的技术并消化吸收，才把窍门点破了。 说到底，没有自己几十年的积累，仅仅引进别人时速 200 公里的火车，是不可能
12、造出 380 公里时速高铁的。事实证明，单纯买专利，是无法实现自主创新的。高铁技术长期垄断在德国、法国、加拿大、日本手上。中国通过购买高铁设备和高铁建设，在实践中吸收消化，然后探索最新技术，这叫做“站在巨人的肩膀上”发展自己的技术。买外国的专利？核心技术从来不卖，即使卖给你也是已经失去领先地位的技术。比如说，当年德国西门子提供的路轨混凝土垫板，各块均不相同，却能保证列车高速行驶的安全。垫板由中国工厂生产，但检测者都是西门子技术人员。为什么各块路轨混凝土垫板都不同，不同点在哪？这些秘密，德国人打死都不会告诉你。中国人最后自己反推，计算出公式。这，就是铁轨路面施工的核心技术。 有些西方人眼红中国高
13、铁成就，并指责我们抄袭，这恰恰提醒我们，7核心技术和知识产权的突破终归要站在前人的基础之上，现代高新科技的发展也总是“站在巨人的肩膀”之上。在基础性知识产权通过购买与合作模式获得之后，在原有基础之上的创新成果，同样也是一种自主知识产权。 “天河” ，用“中国智造”引领世界速度 打破美国多年垄断 攻克种种难题，不断创新，突破瓶颈，中国人自行研制的“天河一号”在 2010 年超级计算机的“奥运会”竞赛场上打破美国的多年垄断，摘得金牌。 2010 年 11 月 17 日，世界超级计算机权威组织 TOP500 发布最新一届世界超级计算机 500 强榜单。由中国国防科技大学研发的千万亿次级超级计算机“天
14、河一号”荣膺第一，打破了美国长期保持的世界第一纪录，成为超级计算机新的世界之冠。 “天河一号”研发团队说，我们赢得的并非只是一场“看谁更快”的竞赛，而是一场为荣誉为国家的理想主义之战。 由国防科技大学的年轻科技工作者组成的“天河一号”研发团队，平均年龄只有 30 岁。他们出于对“银河” （我国第一台亿次巨型计算机）的热爱而聚到一起，坚持走自主创新之路，努力突破核心元器件技术瓶颈，冲到了该领域的世界之巅。 8他们说：“这是一项伟大的事业，参与者都有莫大的自豪感，这是多少金钱也买不来的。 ” “天河一号”的运算速度有多快？有人打了一个比喻，用“天河一号”计算 1 秒，相当于全国 13 亿人连续计算
15、 88 年；用“天河一号”计算 1 天，一台当前主流电脑则需要计算 160 年。 “天河一号”的成功研制，也让我国超级计算机制造能力从百万亿次跨越至千万亿次，截至 2010 年10 月，世界最快超级计算机为天津国家超级计算机中心的“天河-1A” ，速度为每秒 2.5 千万亿次，比第二名的美国国家实验室的计算机快 30%。 为何要研发超级计算机？ 超级计算机究竟有什么用？是不是像有些人想象的那样，各国争相研发超级计算机只是一场单纯的“看谁更快”的竞赛？ 超级计算机可以帮助众多领域的科学家更好地理解自然世界、发现科学规律，从而推动科技进步，涉及的领域包括生物医学、气候预测、地球物理勘测和材料科学等
16、。尤其在国防领域，目前美国已基本停止了核武器试验，而改用超级计算机进行模拟试验。因此，超级计算机对于科研、国防来说，具有重大意义。 “天河一号”在天津超算中心投入使用后，已经有几十家用户排队预约。中石油有项运算任务，用以前的超级计算机，需要 3 个月才能算完，在“天河一号”上只用不到一个星期就完成了。 一个“天河一号”研发人员记得 1988 年经历的一幕：中国气象局从美国租来超级计算机。因为美国人不愿意把这种计算机卖给中国，中国9气象局只能租用。计算机拉到中国后，放置它的屋子有 24 小时监控，中国人不能进去，连操作的技术人员都是外国人。他说，过去我们经常遇到这种情况，大家心里都有种被刺痛的感
17、觉。所以，我们一定要研发自己的超级计算机。 超级计算机的发展规律是每 10 年性能提高 1000 倍。2000 年的国际先进水平是万亿次，到 2010 年达到千万亿次。因此在 2005 年，当国产超级计算机才刚刚突破十万亿次之时，科研人员就感到，如果要占领制高点，就要尽快攻克千万亿次超级计算机系统。 中国人如何突破技术瓶颈？ 2007 年夏， “天河”研发团队总设计师、国防科大副校长杨学军教授在国际计算机体系结构年会上发表了论文64 位流处理器体系结构研究 ，引起轰动。 其原因，不仅在于这是十几年来中国内地学者首次独立在这一顶尖水平会议上发表成果，还在于论文为突破技术瓶颈作出了突出贡献。 普通
18、个人电脑的结构，是主机+显示器，而主机的心脏就是 CPU。从20 世纪 90 年代开始，超级计算机的主流技术路线就是把几十、几百、上千个 CPU 联结在一起。到了 2000 年，当超级计算机的速度达到了万亿次并向更高的水平发展时，人们发现 CPU 数量增加到一定程度不能带来运算速度的提高，造成一系列无法解决的技术瓶颈。 科研人员将这些问题形象地称为“墙” 。比如，所谓“内存墙” ，就10是 CPU 数量多了而内存带宽有限，会影响 CPU 读取数据的速度，就像高速公路上挤满了车跑不快一样；所谓“功耗墙” ，即超级计算机规模越来越大，用电量也随之增大。一台千万亿次的超级计算机的用电量，相当于一个中
19、等城市的用电量。曾有专家说：“如果不解决功耗问题，今后超级计算机只能与核电站建在一起。 ”还有“造价墙” ，国外建一台超级计算机往往要斥资逾 10 亿美元。 为翻过这些“墙” ，国外有人提出“异构”的概念，将 CPU 与某种加速器结合起来以提高效率。但至于用什么类型的加速器，二者如何融合，大家都在摸索。杨学军的论文，正是从理论上确定了 CPU+GPU（图形处理器）这种异构结构的可行性，意义非凡。国防科大就是决定根据这个思路，来研发千万亿次超级计算机。 “这种结构目前看来是最好的” 整个“天河”研发团队非常年轻，平均年龄只有 30 岁，总设计师杨学军也才 46 岁。因为大家都是年轻人，每次开会讨论问题，大家都争得脸红脖子粗，就像吵架一样，没有老师与学生的区别，也没有上下级的区别。但他们说，这样轻松开放的氛围，才利于尽快找出问题的症结所在，才能出新。 他们从国外买回性能最好的 GPU，将其与 CPU 连在一起，却发现运算效率只有 20%。 为了突破难关，他们拉着核心团队去长沙郊区“闭关” 。那个地方手机信号差，不通公交车，人呆在那儿更容易沉下心来思考问题。
