大科學(xué)工程關(guān)鍵技術(shù)自主可控的有效路徑建議

曾剛 王傳珂 淡晶晶 莫磊 劉冠秀

[摘? ? 要] 以激光聚變研究科學(xué)工程為例，針對大科學(xué)工程關(guān)鍵技術(shù)自主可控的有效路徑進(jìn)行探索，提出了“創(chuàng)新要素互通共享、科技項目分工協(xié)作、關(guān)鍵技術(shù)聯(lián)合攻關(guān)、創(chuàng)新成果轉(zhuǎn)化集成”等建議。

[關(guān)鍵詞] 大科學(xué)工程;先進(jìn)光學(xué)制造業(yè);雙向驅(qū)動;創(chuàng)新;科技資源整合

doi ： 10 . 3969 / j . issn . 1673 - 0194 . 2020. 15. 060

[中圖分類號] G304;F273? ? [文獻(xiàn)標(biāo)識碼]? A? ? ? [文章編號]? 1673 - 0194（2020）15- 0140- 04

1? ? ? 引? ? 言

2018年5月28日，習(xí)近平總書記在中國科學(xué)院第十九次院士大會、中國工程院第十四次院士大會上講話時強調(diào)，“關(guān)鍵核心技術(shù)是要不來、買不來、討不來的。只有把關(guān)鍵核心技術(shù)掌握在自己手中，才能從根本上保障國家經(jīng)濟(jì)安全、國防安全和其他安全”。

大科學(xué)工程[1-3]具有投資強度大、建設(shè)周期長、技術(shù)難度高的特點，一般涉及多學(xué)科、多部門、多領(lǐng)域。激光聚變研究（ICF）大科學(xué)工程[4-6]中科學(xué)、技術(shù)、工程問題相互交織，面臨若干逼近科學(xué)、工程極限的挑戰(zhàn)與難題。美國、法國、俄羅斯等綜合國力較強的大國均在努力推進(jìn)。近年來，我國先后建成了神光系列萬焦耳、十萬焦耳激光裝置。一方面，ICF科學(xué)工程的實施有力提升了科技生產(chǎn)速率，促進(jìn)了相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，在驅(qū)動社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展方面產(chǎn)生了積極影響;另一方面，ICF科學(xué)工程的實施本身就是全面深入推進(jìn)軍民融合深度發(fā)展的過程，對于促進(jìn)軍民科技協(xié)同創(chuàng)新落地生根，突破并掌握關(guān)鍵技術(shù)，加快建設(shè)創(chuàng)新型國家，發(fā)揮了積極作用。

本文研究探索了大科學(xué)工程關(guān)鍵技術(shù)自主可控的有效路徑，提出了“創(chuàng)新要素互通共享、科技項目分工協(xié)作、關(guān)鍵技術(shù)聯(lián)合攻關(guān)、創(chuàng)新成果轉(zhuǎn)化集成”等建議。對于大科學(xué)工程，我們深入探索軍民科技協(xié)同創(chuàng)新的有效路徑，可為我國高新領(lǐng)域相關(guān)科學(xué)研究在關(guān)鍵技術(shù)自主可控研究方面取得實效提供有益借鑒。

2? ? ? ICF科學(xué)工程關(guān)鍵技術(shù)自主可控實踐探索

現(xiàn)代激光物理與能源的一個代表性的大科學(xué)工程是慣性約束聚變工程（ICF）[7-8]，其實質(zhì)上是一個龐大的多路大尺寸激光光學(xué)系統(tǒng)陣列裝置。美國、法國、俄羅斯等相繼建造了多臺大型ICF激光裝置。美國率先建成了國家點火裝置（NIF），法國正在研制建造兆焦耳激光裝置（LMJ），俄羅斯也啟動了超級激光聚變裝置（UFL），這些激光裝置就其規(guī)模、投入、周期和風(fēng)險而言，是前所未有的大科學(xué)工程。這些項目不僅需要集合固體激光科學(xué)與技術(shù)，還有賴于先進(jìn)光學(xué)制造業(yè)持續(xù)發(fā)展的支撐。

我國大科學(xué)工程是科學(xué)技術(shù)與國家目標(biāo)緊密結(jié)合的平臺，尤其是大型激光裝置的實施成為我國光學(xué)工業(yè)界的機(jī)遇和挑戰(zhàn)，正在牽引先進(jìn)光學(xué)制造領(lǐng)域的跨越式發(fā)展。我國適時啟動的神光-Ⅱ升級、神光-Ⅲ原型激光裝置等項目，需要不斷發(fā)展激光技術(shù)及先進(jìn)光學(xué)制造業(yè)來應(yīng)對面臨的若干逼近科學(xué)、工程極限的挑戰(zhàn)與難題，其對先進(jìn)光學(xué)制造業(yè)帶動作用已經(jīng)顯現(xiàn)。

神光-Ⅱ升級、神光-Ⅲ原型激光裝置等項目使用大口徑光學(xué)元件包括口徑接近1米的磷酸鹽釹玻璃放大片和平面反射鏡、離軸楔形非球面聚焦透鏡，以及非線性晶體、位相元件等五大類。為保證激光系統(tǒng)在高通量條件下穩(wěn)定運行，并獲得理想的光束聚焦質(zhì)量，這些精密的光學(xué)元件不僅需達(dá)到良好的面形精度、表面質(zhì)量及超光滑的表面粗糙度指標(biāo)，同時還需滿足極為嚴(yán)格的中頻波前誤差控制及與激光損傷相關(guān)的低缺陷控制要求。除了必要的生產(chǎn)規(guī)模擴(kuò)充之外，更重要的是要提高制造技術(shù)的確定性、可控性，降低對加工者經(jīng)驗的依賴。先進(jìn)光學(xué)制造在不斷挑戰(zhàn)光學(xué)工業(yè)極限難題中尋求突破之路，有力支撐了我國高功率固體激光裝置的發(fā)展。在神光-Ⅱ升級裝置、神光-Ⅲ原型裝置等大科學(xué)工程牽引下，我國全面提升了先進(jìn)光學(xué)制造水平，增強了參與國際光學(xué)制造業(yè)競爭的實力。當(dāng)前項目已實現(xiàn)先進(jìn)光學(xué)制造業(yè)產(chǎn)品的自主可控，主要情況見表1。

以ICF科學(xué)工程為研究對象，研究探索了光學(xué)元器件關(guān)鍵技術(shù)自主可控的管理方法，歸納并提出了通過“面對面同臺競技”“心連心集智攻關(guān)” “背靠背多路攻關(guān)”“手牽手分工協(xié)作”四種不同模式開展關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)的管理舉措，如表2所示，確保了光學(xué)元器件技術(shù)狀態(tài)取得較大提升，實現(xiàn)了光學(xué)元器件產(chǎn)品研制生產(chǎn)的質(zhì)量和效率提升，相關(guān)舉措和方法對我國其他大科學(xué)工程管理具有較強的借鑒意義。通過巨型激光裝置研制的牽引拉動，近年來，各主要光學(xué)元件的技術(shù)成熟度得到有效提升，如圖1所示。激光玻璃元件由5級提升至7.5級，其中提升最為明顯的是氙燈器件，由5級提升至8級。

3? ? ? ICF科學(xué)工程關(guān)鍵技術(shù)自主可控經(jīng)驗總結(jié)

3.1? ?創(chuàng)新要素互通共享是推進(jìn)關(guān)鍵技術(shù)自主可控的基本前提

我國發(fā)展規(guī)劃綱要提出“創(chuàng)新驅(qū)動、內(nèi)生增長”的戰(zhàn)略目標(biāo)，黨的“十九大”報告指出創(chuàng)新是引領(lǐng)發(fā)展的第一動力。這些重大理論均釋放出重要的信號：創(chuàng)新已成為中國未來經(jīng)濟(jì)增長與可持續(xù)發(fā)展的核心驅(qū)動力，創(chuàng)新是中國經(jīng)濟(jì)、社會及生態(tài)文明和諧發(fā)展的重要引擎，綜合國力競爭說到底是創(chuàng)新的競爭。

推進(jìn)關(guān)鍵技術(shù)自主可控，創(chuàng)新要素互通共享是基本前提。ICF科學(xué)工程是科學(xué)、技術(shù)、工程相互交織的項目，需要打破科學(xué)、工程、技術(shù)各領(lǐng)域創(chuàng)新要素相互分離、自成體系的存在格局。通過大科學(xué)工程管理部門的協(xié)調(diào)推動，促進(jìn)創(chuàng)新要素的開放、滲透和高度共享，既有助于優(yōu)化科技創(chuàng)新資源配置，提高科技創(chuàng)新資源要素利用效率，減少資源要素重復(fù)投資和閑置浪費等現(xiàn)象，又有助于增強軍民科技創(chuàng)新能力和提高軍民科技創(chuàng)新效率。通過大科學(xué)工程的帶動，突破核心元器件、關(guān)鍵材料、先進(jìn)工藝的工程化和產(chǎn)業(yè)化瓶頸問題，加快補齊制約制造業(yè)創(chuàng)新發(fā)展和質(zhì)量提升的突出短板。同時利用獨立自主突破的一批核心元器件、關(guān)鍵材料和高端裝備，打破國外壟斷，支撐和推動大科學(xué)工程裝置建設(shè)，搶占國家戰(zhàn)略制高點。

3.2? ?科技項目分工協(xié)作是推進(jìn)關(guān)鍵技術(shù)自主可控的重要抓手

關(guān)鍵技術(shù)國際禁運或封鎖，是因為這些技術(shù)難度比較高。要實現(xiàn)技術(shù)的突破，有必要將某些技術(shù)難度高、資金需求大和人才需求多的軍民重大科技項目分解為若干子項目，并通過競爭方式將不同子項目外包給有研發(fā)實力的軍民科技創(chuàng)新主體，由不同的軍民科技創(chuàng)新主體按照軍民重大科技項目的標(biāo)準(zhǔn)和要求進(jìn)行分工協(xié)作。實施軍民重大科技項目特別是國家軍民重大科技項目，是推進(jìn)軍民科技創(chuàng)新的重要抓手。實施軍民重大科技項目通常需要投入大量資金、技術(shù)和人才等資源，并具有較高的風(fēng)險和成本。要想使軍民重大科技項目取得成功和快速突破，需要有效統(tǒng)籌和利用軍民科技創(chuàng)新資源，充分調(diào)動軍民科技創(chuàng)新力量，在軍民科技創(chuàng)新不同主體間進(jìn)行科學(xué)分工和開展密切協(xié)作。

在科技項目分工協(xié)作的同時，也適當(dāng)引入競爭機(jī)制，依托國家先進(jìn)光學(xué)制造業(yè)基礎(chǔ)，發(fā)揮社會生產(chǎn)的協(xié)作化優(yōu)勢，形成“小核心、大協(xié)作、寓軍于民”的武器裝備生產(chǎn)格局。建立“競爭、評價、監(jiān)督和激勵”機(jī)制，處理好壟斷與競爭的關(guān)系，適時調(diào)控軍工市場的格局，改變主承包商控制國防市場的局面，引導(dǎo)和鼓勵掌握創(chuàng)新技術(shù)的組織進(jìn)入國防領(lǐng)域，從而形成大小兼?zhèn)洹⒐?yīng)商眾多的新型國防市場格局。

3.3? ?關(guān)鍵技術(shù)聯(lián)合攻關(guān)是推進(jìn)關(guān)鍵技術(shù)自主可控的成功法寶

在大科學(xué)工程與先進(jìn)光學(xué)制造的雙向驅(qū)動過程中，不僅激活了產(chǎn)學(xué)研實體組織的創(chuàng)新活力，發(fā)揮標(biāo)桿和典范作用，吸引更多的組織來參與相關(guān)創(chuàng)新活動，其結(jié)果導(dǎo)致先進(jìn)光學(xué)制造集約化發(fā)展，而且優(yōu)化了大科學(xué)工程系統(tǒng)中的科技資源配置。

大型激光裝置研制是全世界高功率固體激光界共同面臨的挑戰(zhàn)，所需的高精密光學(xué)元件達(dá)到了現(xiàn)階段光學(xué)工業(yè)及科學(xué)技術(shù)極限，局部的短板可能帶來全局的困難和風(fēng)險，技術(shù)創(chuàng)新任務(wù)艱巨。我國要在引進(jìn)、吸收外國先進(jìn)技術(shù)的基礎(chǔ)上進(jìn)行自主創(chuàng)新，在沒有外援的條件下，獨立自主、自力更生，使我國的激光驅(qū)動裝置不但在總體規(guī)模上達(dá)到美國NIF、法國LMJ的水平，在綜合性能方面也將達(dá)到NIF/LMJ的水平，同時借助重大科技工程提高先進(jìn)光學(xué)制造業(yè)自主創(chuàng)新能力。

巨型激光裝置建造是一個研究、試（實）驗、改進(jìn)多次反復(fù)的發(fā)展過程，整個工程是在各方面不斷發(fā)展、交互作用中向前推進(jìn)的。很顯然，管理創(chuàng)新的核心是研究諸方面的依存和制約關(guān)系，合理地劃分階段，明確關(guān)鍵節(jié)點，找到適合于這種工作狀態(tài)的技術(shù)、工程和組織等方面的具體途徑與措施。管理者的責(zé)任是用科學(xué)的理念研究時間、費用、風(fēng)險三維矩陣的內(nèi)在規(guī)律，并綜合分析找出最優(yōu)路徑，從而實現(xiàn)高效管理。

實施巨型激光器建造工程，美、法、英三國已組成聯(lián)合體，發(fā)揮各自優(yōu)勢，并與工業(yè)界廣泛合作。我國的實際情況則更要求實行一種開放政策，形成新形勢下大力協(xié)同的局面和機(jī)制。傳統(tǒng)觀念的更新和政策上的導(dǎo)向是首要的，同時要花大氣力通過競爭構(gòu)筑協(xié)作網(wǎng)絡(luò)，使各專業(yè)、行業(yè)間互相理解、互相滲透，在巨型固體激光裝置建造中達(dá)到最佳結(jié)合，形成我國巨型激光裝置一套有效的組織運行機(jī)制。

對某些需要聯(lián)合攻關(guān)的重大軍民關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行戰(zhàn)略規(guī)劃，明確一個時期需要軍民聯(lián)合攻關(guān)的關(guān)鍵技術(shù)項目，并制定和實施促進(jìn)軍民聯(lián)合攻關(guān)的財政、金融、投資等方面的支持政策，引導(dǎo)軍民科技創(chuàng)新主體積極主動實施聯(lián)合攻關(guān)。鼓勵在軍民科技創(chuàng)新人才、設(shè)備、平臺等方面具有比較優(yōu)勢的科研或生產(chǎn)單位牽頭，就其軍民科技開發(fā)或產(chǎn)品生產(chǎn)中遇到的迫切需要解決的關(guān)鍵技術(shù)，主動尋求具有較強研發(fā)實力的軍民科技創(chuàng)新主體簽訂關(guān)鍵技術(shù)聯(lián)合攻關(guān)協(xié)議，或者組成聯(lián)合攻關(guān)團(tuán)隊，對關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行聯(lián)合攻關(guān);也可鼓勵軍民龍頭企業(yè)、骨干企業(yè)和軍民科研機(jī)構(gòu)或高校牽頭，積極創(chuàng)建優(yōu)勢互補、強強聯(lián)合、風(fēng)險共擔(dān)、利益共享的軍民關(guān)鍵技術(shù)聯(lián)合攻關(guān)戰(zhàn)略聯(lián)盟，通過制定關(guān)鍵技術(shù)聯(lián)合攻關(guān)路線圖，集成軍民科技創(chuàng)新主體各方的技術(shù)、資金、人才等資源優(yōu)勢，聯(lián)合攻克制約我國國防建設(shè)和經(jīng)濟(jì)建設(shè)等領(lǐng)域的關(guān)鍵技術(shù)瓶頸和難題，并加快取得實效。

3.4? ?創(chuàng)新成果轉(zhuǎn)化集成是推進(jìn)關(guān)鍵技術(shù)自主可控的關(guān)鍵步驟

創(chuàng)新成果轉(zhuǎn)化集成是創(chuàng)新的一種高級形式，是通過人們有意識的理性設(shè)計促進(jìn)不同創(chuàng)新資源高效結(jié)合以提高創(chuàng)新績效的活動。在大科學(xué)工程高功率固體巨型激光裝置牽引下，不斷激發(fā)國內(nèi)優(yōu)勢資源的競爭力，形成積極向上、公平公正的行業(yè)競爭機(jī)制及科技資源整合平臺，有利于國家“軍民融合”體制及科學(xué)決策機(jī)制的建立。因此，創(chuàng)新成果轉(zhuǎn)化集成是推進(jìn)關(guān)鍵技術(shù)自主可控的關(guān)鍵步驟。

高功率固體巨型激光裝置本身是一項關(guān)系國家安全的科技工程，也是一個資源優(yōu)化整合、工業(yè)能力高度集中的跨專業(yè)、跨區(qū)域、跨學(xué)科、跨組織、協(xié)同研制的綜合資源集成平臺，必須充分發(fā)揮國防與國民經(jīng)濟(jì)兩大體系的資源優(yōu)勢，實行全方位的融合。通過高功率固體巨型激光裝置建設(shè)，不斷培育自主創(chuàng)新的面向軍工產(chǎn)品研制生產(chǎn)和國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)的先進(jìn)光學(xué)制造業(yè)能力，通過集成裝置或平臺為載體，形成支撐重大工程的新型制造業(yè)體系，打破軍工產(chǎn)品研制和國力支撐的“供求僵局”。高功率固體巨型激光裝置與先進(jìn)光學(xué)制造的技術(shù)成果、人才、資金、信息等資源要素呈現(xiàn)雙向擴(kuò)散、交流和融合的態(tài)勢。雙向驅(qū)動的資源整合模式有助于推進(jìn)技術(shù)創(chuàng)新能力與國際水平接軌，打造堅實的國家安全與發(fā)展的戰(zhàn)略基石和支柱。

通過軍民先進(jìn)科技創(chuàng)新成果的雙向轉(zhuǎn)化，或者通過軍民先進(jìn)科技創(chuàng)新成果的相互集成，實現(xiàn)軍民科技創(chuàng)新成果的兼收并蓄、取長補短、博采眾長，就成為促進(jìn)軍民協(xié)同創(chuàng)新和提升推進(jìn)關(guān)鍵技術(shù)自主可控的有效途徑。

4? ? ? 結(jié)? ? 語

以ICF科學(xué)工程研究對象，研究探索了光學(xué)元器件關(guān)鍵技術(shù)自主可控的管理方法，歸納并提出了通過“面對面同臺競技”“心連心集智攻關(guān)” “背靠背多路攻關(guān)”“手牽手分工協(xié)作”四種不同模式開展關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)的管理舉措，確保了光學(xué)元器件技術(shù)狀態(tài)取得較大提升，實現(xiàn)了光學(xué)元器件產(chǎn)品研制生產(chǎn)的質(zhì)量和效率提升。針對大科學(xué)工程關(guān)鍵技術(shù)自主可控的有效路徑探索，提出了“創(chuàng)新要素互通共享、科技項目分工協(xié)作、關(guān)鍵技術(shù)聯(lián)合攻關(guān)、創(chuàng)新成果轉(zhuǎn)化集成”等建議。相關(guān)舉措和方法對我國其他大科學(xué)工程管理具有較強的借鑒意義。

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