中國模式之科學發展（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。”這句話表達了人類進入太空的探索精神和科學預測。

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。”這句話表達了中國人為人類太空事業作出貢獻的雄心壯志。

第三句話是美國前總統喬治·布什說的：“在新世紀，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。”這句話表明載人航天是當今世界綜合國力競爭的制高點。

1992年9月21日，中央正式決定搞載人航天工程，并確定了三步走的發展戰略。第一步,發射載人飛船，建成初步配套的試驗性載人飛船工程，開展空間應用試驗。第二步，在第一艘載人飛船發射成功后，先發射一個目標飛行器——天宮一號，突破載人飛船和空間飛行器交會對接技術、補加技術和再生式先保技術，最終建設一個空間實驗室，解決有一定規模的、短期有人照料的空間應用問題。第三步，建造載人空間站，解決有較大規模的、長期有人照料的空間應用問題。

以錢學森為代表的老一輩科學家為中國載人航天工程打下了堅實的基礎，新一代航天人接班很成功。他們不但繼承了“特別能吃苦、特別能戰斗、特別能攻關、特別能奉獻”的載人航天精神，而且是一支年富力強又經驗豐富的隊伍，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。《紐約時報》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，禁止空間科技產品對華出口，美國國內的空間學術會議不允許中國科學家參加，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》則引用科學家希恩的話說：“10年前，中國連像樣的偵察衛星都沒有，相關技術起碼落后美國25年，但如今他們的偵察衛星和美國的一樣好，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。”《紐約時報》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。

北斗衛星導航系統是中國正在建設的自主發展、獨立運行的全球衛星導航系統。2012年形成區域網，2020年形成全球網。屆時，可與美國GPS媲美。北斗衛星導航系統是中國重大的科學基礎設施工程，它將很好地服務于社會，服務于國家安全。據軍事專家說，北斗網完全形成后，威力很大，人民解放軍先進武器的戰斗力會增加上百倍。

深海科技創新

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。在端午節期間，蛟龍與神九遙相呼應，一個“上九天攬月”，一個“下五洋捉鱉”，共同鐫刻了中國科技創新的里程碑。

馬里亞納海溝，位于西太平洋，是地球上最深的海溝。蛟龍號能深潛7000米，在馬里亞納海溝懸停定位，暢游自如，標志著中國海底載人科學研究和資源勘探能力升至國際領先水平，創造了世界紀錄，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。破浪頂風任否泰，向陽紅號惹人愛。

千變萬化龍世界，太多神奇，查探正未艾。端午時節心澎湃，太平洋底展風采。

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

深海科技關系到國家的經濟發展和國防安全，是綜合國力競爭的戰略要點。面向太平洋的中國，必須在深海科技中搶占先機。

中國的深海科技創新是全方位推進的。

2011年8月16日，中國第五顆海洋衛星發射成功。中國的海洋衛星具備全天時全天候開展海洋觀測能力，在海洋環境監測與預報、海洋調查與資源開發、海洋權益維護及海洋科學研究等領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核資源勘探合同區。2011年，中國又在印度洋國際海底區域獲得了1萬平方公里多金屬硫化物資源勘探區。中國在這些資源區享有優先開發權。

2012年4月，中國自主設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，標志著中國油氣開發已經可以向3000米深海進軍。

“海洋石油981”的開鉆，表明中國深海資源開發的聯合艦隊正式起航。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。

計算科學創新

高性能計算機是世界綜合國力競爭的一個焦點。

人們應當記得，克林頓當美國總統時，為了阻礙中國科技的發展，凡是運算速度在300萬次/秒以上的計算機，都嚴格禁止向中國出口。

美國的這種“卡”，卡出了有志氣的中國科學家非凡的創造力。

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

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，與系統的中國設計專家們進行了交流，對計算結果進行了驗證。”他還強調，由于中國人自主研發了獨特的“互聯”系統，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，說明中國正向科學計算領域的前沿進軍”。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則的法寶，體現了經濟競爭力正從西方向東方轉移。”美國弗吉尼亞大學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域的優勢陷入了危機。而且，人們還會說這打擊了我們未來的經濟基礎。”

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、經濟和國防力量的發展太重要了。

超級計算機可以廣泛應用于石油勘探數據處理、生物醫藥研究、航空航天裝備研制、資源勘測和衛星遙感數據處理、金融工程數據分析、氣象預報、新材料開發和設計、大型土木工程設計、基礎科學理論計算等許多重要的領域。比如，設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“數字風洞”輔導設計，幾個月就可以完成。用“天河一號”數值模擬蛋白質分子結構，可以快速研發生物醫藥。科學家可以在較短時間內從幾十萬甚至幾百萬種化學物中，篩選出最有效的藥物成分，不僅可以節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”，可以快速構建數字地質模型，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。可以說，有了“天河一號”這樣超級強大的計算系統，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技術發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勢在科技事業中也充分展現出來了。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“國家高性能計算環境”的研究；“十五”期間，設立了“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計劃中設立了“高效能計算機及網絡服務環境”重大項目。這個重大項目的總體目標是：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1000萬億字節以上存儲能力的中國國家網格服務與應用環境，支撐信息化重要應用。圍繞著這個重大項目，一些具有計算機系統超強研發能力的高等學校、科研院所和大企業共同組合成為沖擊超級計算機桂冠的國家隊，穩步而快速地登上了計算系統的巔峰。

其次是“天河一號”實施過程形成了科研院所、公司企業、超算中心優勢互補的發展機制。國防科技大學、浪潮電子信息產業有限公司、國家超級計算天津中心共同承擔了“天河一號”的研制任務。根據課題特點和單位自身優勢，取長補短、緊密協作。國防科大承擔關鍵技術突破；浪潮公司主攻主板設計和固件設計，保障系統技術突破和計算機生產的順利進行；天津中心則在研制過程中大力開展應用推廣和試算，并為應用單位進行技術培訓，使千萬億次計算系統一落戶就有大批用戶上門。這種產學研用相結合的研發機制大大提高了研發效率，使研究成果最大化，使高科技既能“頂天”，又能“立地”。“頂天”是指技術上有大的突破和創新，在世界上占有領先地位。“立地”是指技術發展要滿足社會的實際需要，要扎根于經濟土壤，成為戰略性新興產業的引領者。

三是表現了中國科學家非凡的創新精神。美國計算科學家說“天河一號”的研制有一個“秘訣”。這個“秘訣”，就是中國科學家在國際上首創的CPU和GPU互融互聯的計算結構。CPU是通用中央處理器，GPU是通用圖形處理器。傳統上，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。中國科學家有創新思維，他們采用混合語言編程技術，通過自適應動態任務劃分流式數據存取，軟件流水及親和調度等技術，極大提高了GPU的計算效率，充分發揮CPU和GPU的協同計算能力，滿足應用對計算資源的不同需求，最大限度提高了計算效能。美國斯坦福大學計算機系主任、NVIDIA公司首席科學家比爾·戴利說：“中國的天河計算機采取的CPU與GPU配合的結構，代表了高性能計算機的發展趨勢。隨著計算機規模的不斷拓展，這種結構雖然不是唯一的解決方法，但目前看來是最好的。”

最后是中國超級計算機研發隊伍很強大。10多年前，中國還不能研發每秒百萬次的計算機。到2002年，中國才開始投資研發超級計算機。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”的研發隊伍形成了“胸懷祖國、團結協作、志在高峰、奮勇拼搏”的銀河精神。“天河一號”研制成功后，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家仍將是未來超級計算的頂尖高手。

能源科技創新

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濟體之一，中國經濟的發展需要大量的能源供應。

現在的能源供應情況怎么樣呢？我國2010年的能源消費結構中，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新摘掉了“貧油國”的大帽子。

1913年，美孚石油公司組織調查團到中國許多地方調查油氣資源，一無所獲。1921年美國明尼蘇達大學一位教授斷言：“所有產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的淡水地層。”第二年，美國斯坦福大學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，后來成為：“中國陸相貧油”的理論根據。

中國地質學家李四光、潘仲祥等人經過大量調查研究，于20世紀40年代提出了創新的“陸相生油論”。新中國成立后，在陸相生油論的指導下，我國發現了許多大油氣田，一舉甩掉了“中國是貧油國”的帽子。

正是地質學理論的創新，我國在松遼盆地、鄂爾多斯盆地、塔里木盆地、渤海盆地都發現了大油氣田。到2011年，我國石油地質資源量881億噸，天然氣地質資源量52萬億方。只要堅持油氣勘探技術的創新，我國油氣地質資源量將會繼續增加。

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

（未完待續）