从1999年5月美国轰炸我驻南斯拉夫大使馆为起点,我国国防科技工业奋发图强,得到了快速发展,一大批重大型号装备研制成功并列装部队,譬如歼20、运20、直20等新型战机服役,极大地提高了我军战力。但对标新时代国防科技发展的新要求,我国的国防科技工业仍需在肯定成绩、总结成功经验的同时,直面问题、提出对策、加速发展,提高质量。
一、我国国防科技工业存在的问题
(一)“仿-试-改-再试”的研制模式需要与时俱进
我国的国防科技工业有一段时间以跟踪研仿为主,主要是“仿-试-改-再试”的研制模式。这种模式对于我们处于追赶阶段的国防工业来说是最佳模式,无可厚非。
但时至今日,当我们国防工业已取得长足进步,已经从跟跑到并跑,甚至要领跑的时候,这个模式就不能再占据主导位置。此时,就需要与时俱进,高风险、高投入、高回报,能“改变游戏规则”的国防科技原始创新模式就要逐渐成为主导。原始创新就需要深厚的基础研究水平作为支撑。
(二)“工程能力强,学术能力弱”的不平衡亟需改善
我们经常听到国防工业部门的技术人员说,“我们是搞工程的,不是搞学术的”。同样,我们也经常听到高校的教授们说,“我们是搞学术的,不是搞工程的”,潜意识中均认为这两者的区别是比较明显的,不可兼得,甚至是矛盾的。
实际上,当科技发展到较高水平的时候,特别是需要原始创新的时候,一个研究组织或者一个研究人员的工程与学术素养不可偏废。工程与学术需要达成一定程度的平衡,否则会导致我们很难搞出一流的武器装备。
(三)“1”多“0”少严重制约国防工业原始创新
1999年5月至今,我们国家成千上万的型号装备研制成功并列装部队。此处,我们可以将这些型号装备称之为“1”,型号装备背后的科学问题称之为“0”。可以发现相对于众多的型号装备,我们提炼出的科学问题要少的多,也就是“1”多“0”少。这意味着“知其然但不知其所以然”的情况在国防军工行业应该是存在的,这就造成我们进一步开展高水平创新工作会比较困难。
反观美国,他们的“1”多“0”也多。以美国的DARPA为例,其产生多个型号装备的同时,也产生了很多基础研究的突破。譬如其先后孕育出互联网、全球定位系统(GPS)、自动语音识别与翻译等重大原始创新成果,改变了后来的人类文明进程。
综上可见,基于当前众多的型号装备,我国的国防科技工业建立了多支工程能力与学术素养兼备的队伍,有组织地开展1到0的反向基础研究,应该是天时、地利、人和均已具备,恰逢其时,意义重大。一方面将加深我们对于型号装备的理解,提高其性能和质量。另一方面,也有助于新知识、新能力的产生。
二、1到0的反向基础研究的重要性
(一)基本概念
1到0的反向基础研究是指研究人员通过攻关,突破核心技术指标、实现装备应用后,再回过头来的“细嚼慢咽”,就像牛羊等反刍动物的多胃消化过程一样。该研究模式由西北工业大学党委书记李言荣院士针对西工大系统、整机、型号研究能力比较强的现状,率先提出并在西工大大力推广。这种模式是非常有意义却又容易被忽视和轻视的科研活动,是当前我国国防科技发展从 “仿-试-改-再试”的研制模式向并跑甚至领跑转变的关键一环。
(二)1到0的两个例子
火药与化学。我国早在宋朝就发明了火药,但却对其背后的化学反应本质规律缺乏足够的探索。如果我们有良好的1到0研究文化,也许我们就能比西方更早地建立现代化学。当然,化学的建立需要物理学、数学等多学科支持,而中国当时各领域知识相对孤立,未形成跨学科整合的机制,这也是宋朝科学家没能早些发现火药背后化学定律的一个原因。
都江堰与流体力学。我国早在战国时间就建造了都江堰工程,却没有深究其背后的相关流体力学问题。譬如,鱼嘴分水堤通过岷江的弯道地形,是利用弯道环流原理,将表层较清水流引入内江,底层含沙水流排向外江。再譬如,都江堰宝瓶口通过宽窄深浅来调节水流与水量,符合伯努利方程,但都缺乏进一步的1到0反向基础研究,丧失了建立相应流体力学定律的机会。
三、针对上述问题的几点思考与建议
(一)将1到0的反向基础研究作为军工单位的必修课
当前,每个军工单位都已经积累了大量的“1”,已经建立了一支经验丰富的型号攻关队伍,对于型号研制的工程难点、技术难题已经了然于胸。让每一个军工企业都开展1到0的反向基础研究具有非常好的基本条件,时机也很好。若能将其作为每个企业必须要干的任务之一,将显著提升现有武器装备的性能,产生新一代装备技术创新。
(二)成立校企科学共同体,开展1到0反向基础研究
国家一直都非常重视开展校企的深度合作,譬如校企联聘长江、高校派出青年教师赴企业挂职总师、校企共建国家卓越工程师学院、校企共建全国重点实验室等。基于这些平台开展合作的抓手有很多,但当前的1到0反向基础研究也许是一个最好的抓手。通过建立相关的校企科学共同体,设立专项资金,有组织地开展从1到0的基础研究,一定会让校企双方都受益良多。
(三)建立基于AI的1到0反向基础研究模式
当前,我们进入了真正的第一个AI时代,各军工企业也积累了大量的数据。在安全可控的前提下,如果能把这些数据输入计算机,利用AI开展深度学习,将大大加深我们对于很多型号工程、很多技术难题的理解,进而提炼出真正的科学问题。同时在AI的帮助下,也将加速老员工知识的传承、新员工的培训进程。
总之,我认为从1到0的反向基础研究对于当前的国防工业非常重要,非常紧迫,亟待开展。当然,个人水平有限,对很多问题的理解还不够深刻,抛砖引玉,仅供参考。