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中国科技的实力究竟如何?
来源:风云之声   发布时间:[2018/07/12 10:38:28]

重庆时时彩走势图 www.3hpne.com.cn 焦虑来自知识的缺乏


最近有一件有趣的事,从一个特别的角度表现了公众对科学的需求,就是中国人民居然掀起了一个全民恶补半导体知识的高潮。

许多非常硬的技术性文章,充满了晶元、制程、DSP、FPGA之类的黑话,以前是大多数人一看就头疼的,最近却被争相传阅,创造了很多10万+。如果中国人民平时也有这么爱学习,那么我们早就成为一个发达国家了!

当然,大家都知道,这场全民学习运动的起因,是美国宣布对中兴禁运,一下子就让这家世界第四、中国第二的通信业巨头陷入了休克。许多人这才发现,没有美国的芯片,中国的许多东西都造不出来。

全民学习是一个积极的反应,不过也有一些消极的反应。例如不少人就开始疑神疑鬼,甚至怀疑中国的科技成就全都是假的,陷入了一种惶惶不可终日的状态。

这种心态充分地反映了,焦虑来自知识的缺乏。中世纪的时候,大多数人看待世界的方式,是认为世界充满了无法理解、不可控制的力量,例如魔鬼和天使,因此这些人心中充满了不安全感,就像随波逐流的浮萍。

而科学的兴起,一个非常重要的作用就是祛魅,祛除的祛,妖魅的魅。祛魅,就是把魔鬼、天使这些神秘的力量驱逐了出去,用理性解释了世界。从此之后,人们不再把命运交给神秘,而是掌握在了自己手中。

我们今天的主题,是定位中国的科技。事实上,准确的定位就是一种祛魅,就是一种理性的思维方式,就是掌握自己命运的第一步。因此,就让我们从芯片业开始,来理解中国科技产业的大图景。

为什么中国的芯片业跟美国有巨大的差距呢?很多人立刻就能够指出若干条原因,例如:芯片业的投资巨大,收回投资的周期漫长,发达国家对中国进行技术禁运,中国对芯片业的投资不足等等。

我在这里想说的是,这些原因都是成立的,但还不够基本。因为这些困难适用于很多产业,但是在不少其他的产业当中,中国都已经在很大程度上克服了这些困难,站到了一个不错的位置。而相比之下,芯片业是一个例外,是一个难度特别高、以至于中国到现在都还没有成功的例外。

为什么芯片业的难度特别高呢?有一个原因是基本的,而大多数人还没有注意到。这个原因来自物理原理,下面我们来一层层地介绍。

大多数行业有一个共同点,就是它们的销售是金字塔结构。低端产品占据大部分市场份额,高端产品虽然利润率高,但是市场份额低,总的利润低。

因此,中国企业一旦进入一个行业,在技术水平还不高的时候,就可以利用低成本的优势,在低端市场发动价格战。原来的国际巨头无法对抗这样的价格战,就只得放弃低端市场,退守高端市场。

这样表现出来的利润率可能比原来更高,但总的利润却下降了。日本企业这些年的失败,很多就是这样的轨迹。

中国企业在低端市场就可以积累利润、人才和技术,因此就会逐渐地向上爬升,最终攻占高端市场。

十多年前,我的朋友陈经就注意到了这个现象,写文章向大家指出:中国对世界经济格局的改变是前所未有的,因为中国会一级级地向上走,占住了一个产业就不放弃。

但是,芯片业却跟绝大多数产业都有一个重大的区别:芯片业的市场,是倒金字塔结构!也就是说,销量最高的,就是技术最先进的产品。技术不是最先进的芯片,占据的市场份额都很少。

为什么会这样呢?因为芯片业的技术进步太快了。大家都听说过摩尔定律,这是英特尔的创始人之一Gordon Moore提出的,它说的是:芯片的性能每过一到两年就会翻一番。

我们需要解释一下,这个定律是一个基于历史事实的观察,经常被作为对未来趋势的预测,但并不是一个物理定律或者自然法则。它当然不可能是一个物理定律,因为这样的指数增长最后总会停下来,不可能无限持续下去。

顺便说一句,Gordon Moore的最高学位是博士,而且他的博士专业跟我一样,是化学物理。因此有一个笑话:如果你要做成大事,你不一定要大学辍学,你也可以读一个化学物理的博士!

芯片性能的超高速增长,导致芯片业出现了一个奇妙的格局:技术最先进的产品,就是性价比最高的产品。这就对后来者造成了巨大的困难,因为他们无法从芯片的低端市场获得利润,也就难以积累人才和技术。因此,芯片业的追赶在本质上就比传统产业艰难,而且是艰难得多。

作为一个相近的例子,很多人都知道,中国的京东方成为了世界数一数二的显示企业。现在全球消费电子产品的屏幕中,有四分之一来自京东方。你现在用的手机、电脑、平板或者电视机的屏幕,很可能就是京东方生产的。

京东方所在的这个领域,大多数人把它称为平板显示,但京东方的董事长王东升却倡议大家把它称为半导体显示。通过这个称呼很容易看到它跟芯片业的联系,都属于半导体产业。

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京东方2018年1季度市占率


在最近十多年的时间里,通过努力的研发和大量的投资,京东方的技术一直在快速进步。但是在财务报表上,京东方却长期是亏损的,以至于股价总是涨不上去,很多股民痛骂它是骗钱的。

直到2013年,京东方才进入了稳定盈利。直到2017年,京东方的业绩爆发,股价才开始大涨,而此时京东方的技术已经十分接近最先进的了。

由此可见,在这样的行业里出头,就好比是一个“浮出水面”的过程,只要你还在水下,即使只差一点点,你都呼吸不到空气,只有到露出头时才行。

这就跟传统产业构成了鲜明的反差。你可以认为传统产业是easy模式,而半导体产业是hard模式,甚至是地狱模式。


信息不是实物


如果我们再问一个进一步的问题:为什么会有摩尔定律?也就是说,芯片业的技术进步为什么这么快?那么答案就蕴含在物理原理之中了。

根本的原因在于,信息不是实物。这里说的实物是实际的物质,不是吃的那个食物??悸且幌?,表示一个单位的信息,也就是一个比特,需要多大的物理体系呢?在原则上,你可以只用一个粒子,比如一个电子。

我们还没有做到用一个粒子来表示一个比特,但是想一想信息载体的历史演变,从古代的在石头上刻字,到竹简,到书籍,到缩微胶卷,到现在的超大规模集成电路,信息密度已经提高了多少个量级!现在一个晶体管的尺寸,可以只有几个纳米。

这已经是一个小得惊人的尺寸了,只有一根头发丝直径的万分之一,但是这还不是极限,人们还在继续向下走。这种令人目眩的进步之所以可能,都是因为,信息不是实物。

而相形之下,关于实物的技术就完全是另外一幅光景。例如发动机,再要把效率提高一个百分点,都是非常困难的。

这就好比今天我们的演讲,在现实的空间里,上海音乐厅只能容纳一千多位观众,但是在信息的空间里,观看直播的观众就可以有几十万几百万。这就是信息跟实物的区别。

实际上,在信息产业的各个领域,都存在跟摩尔定律类似的规律。例如在计算机领域有一个贝尔定律,说的是大约每十年都会出现一类新的计算机,基于新的编程平台、新的网络和新的界面,产生新的应用,建立一个新的产业。

从六十年代的大型机,到七十年代的微型机,然后到八十年代的个人电脑,再到九十年代的网络浏览器,然后是云计算、移动设备、物联网等等,都是贝尔定律的表现。

又如在通信领域,有一个吉尔德定律,说的是通信系统的带宽每过12个月就会增加到原来的三倍,这个速度甚至比摩尔定律还要快。所有这些定律,基本的原因都是信息与实物的区别。因此,信息产业成为了几十年来人类所有的科技门类当中发展最快的一类。

明白了芯片业为什么追赶如此艰难,我们也就能看到一个机会。随着接近物理极限,芯片的进步速度在减缓,业内人士都在谈论摩尔定律的结束。

以前大家的电脑更新得很快,从286到386,然后到486,到奔腾,每一代都比上一代有巨大的提升,让你不得不换,但是现在,你已经有多久没有换过电脑了?这就是芯片进步减缓的表现。

现在最先进的芯片工艺技术已经达到了3纳米,但是还很不成熟,良品率还很低。业界普遍认为,在一段时间内,28纳米的技术将保持性价比最高的地位。

而28纳米的技术,中国已经接近掌握了,这就给了中国一个难得的追赶机会。如果我们做出足够的努力,那么,将来我们也有望在芯片业上取得突破。

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从一个更深刻的视角来看,芯片进步的减缓是“技术大停滞”的一部分。我的朋友方承志博士指出,人类目前并不是像许多媒体宣传的那样,处在一个技术爆炸的时代,而是正相反,处在一个技术停滞的时代。

大家之所以感觉技术在爆炸,是因为整个科技体系当中有那么一部分,就是信息技术,在快速进步,人类的科技树上有一个分支在快速地点亮。但实际上,科技树的其他很多个分支是进步缓慢的,典型的例子就是能源动力技术。

二十世纪初的时候我们在用内燃机,现在我们在用什么呢?还是内燃机,这是令人忧虑的。在中国落后的时候,技术大停滞有利于中国的追赶。但是当中国达到领先以后,我们也会面对这个技术大停滞的困难。


我们所担心的问题正是进步的体现


好,在做完这一通扫描之后,我们观察到什么样的图景呢?

中美两国有一个共同的特点,就是参与竞争的领域特别多,在绝大多数的领域当中都在力争上游。好比有人参加奥运会,参与了一大堆的项目,跑步、游泳、射箭、举重、乒乓球、自行车全都来。

先不论他在每一个项目得到第几名,单凭能够参与这么多项目,他就已经是一个了不起的运动健将了。实际上,外界越来越多地把中国和美国看作当今世界的两个超级大国,这就是原因之一。

在绝大多数领域都有能力参与,是中美作为超级大国的特色,是跟英国、法国、德国、日本、俄罗斯、印度、韩国等等最大的区别。

回想一下,40年前刚刚改革开放的时候,中国是一个什么状况呢?当时外国舆论的一个非常常见的评论是:中国提出了规模宏大的现代化计划,真是可喜可贺,不过这个花费要以万亿美元计。

大家都不知道如何筹集到如此巨量的资金,——这得卖多少石油、煤炭、木材???你看,在那时的人看起来,中国要赚钱只能靠卖原材料,这是不证自明的!

当时我们自己的宣传,也经常是这个调调。著名的相声艺术家马三立有一个相声,叫做《西江月》,用填词的形式歌颂党的十二大召开,里面就有这样几句:“中国地大物博,资源丰富无穷。在哪儿开采都现成,足够万年使用。油田煤矿普遍,森林树木山峰。金银锡铁钨锰铜,自己就往外拱?!?/p>

事实上,当时我们提出过要建“十个大庆”,希望通过卖石油来筹集资金。但是这个愿望没有实现,因为我们的油田并没有相声里说的那么“普遍”,跟沙特真是没法比!

现在大家可以想一想,有多久没有听到“地大物博”这个说法了?我们不讲“地大物博”了,是因为这是个弱势的宣传方式,就像“主要看气质”,人家一听就知道你拿不出其他高大上的优点了,只能讲这种没有技术含量的。

那么,实际的历史轨迹是什么样的呢?是中国筹集到了巨量的资金,成功地支撑了现代化建设,但是并不是来自出口原材料。那时没有人能想到,中国变成了一个出口工业品的国家!更没有人能想到,中国变成了工业产值世界最高的国家!

在我小的时候,政治课本上经常说,发达国家用工业品交换发展中国家的原材料,是一种不等价交换,是一种剥削。当时看着真是挺义正辞严的。

大家有没有注意过,这种说法是什么时候从政治课本上消失的?消失的原因显然是,我们就在用工业品交换其他国家的原材料!包括很多发达国家的原材料!而且我们成了世界上出口工业品最多的国家!

好吧,我们再也不提所谓不等价交换了,宣传基调变成了“和谐世界”、“人类命运共同体”,这可真是……令人欣慰啊。

一个具有喜剧色彩的事态发展是,现在美国反而成了一个出口能源换钱的国家。我们对此当然都乐观其成。

许多人把这一点作为美国一个新的优势,对此我只想问一句:以前有很多人说,美国放着自己的能源不开采,优先用别人的,这是美国的优势,现在请出来走两步?

在改革开放之初,虽然全国人民喜迎所谓“科学的春天”,热情传诵陈景润和科大少年班的事迹,但是以现在的标准看来,当时中国人民对于科技的理解是比较肤浅的。其实应该说,那是相当的肤浅。肤浅的一个典型的表现,就是不清楚自己的定位。

例如1977年,邓小平邀请30位科技界的代表在人民大会堂召开座谈会,我国半导体学界的灵魂人物王守武说:“全国共有600多家半导体生产工厂,它们一年生产的集成电路总量,只等于日本一家大型工厂月产量的十分之一?!?/p>

邓小平跟王守武说:“你们一定要把大规模集成电路搞上去?!焙?,然后邓小平提出了一个时间期限。大家来猜一猜,他说的是多长?

邓小平说的是:“你们一定要把大规模集成电路搞上去,一年行吗?”

回忆这样的有些滑稽又有些悲伤的往事,不是为了嘲笑任何人,只是为了让我们记住,我们当年曾经落后到什么程度,更加珍惜前辈们的筚路蓝缕,现在做出更大的努力。

实际上,当时我们连吃饭问题都还没有解决。新闻整天在那儿报粮食产量增长了多少,人均粮食达到了多少,作为振奋人心的喜报。

在九十年代之前出生的朋友们可能还记得,以前我们有一样宝物,叫做“粮票”!那时买粮食不是有钱就能买,而是必须要有粮票,少年朋友们听着有没有感觉不可思议?不止是粮票,还有肉票、布票、油票等等。这些票证,就是短缺的典型表现。

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1992年,我14岁到科大上学的时候,录取通知书上说,报到要带500斤粮票。而且必须是全国粮票,省级的粮票不行哦。

到了第二年,1993年,中国废除了粮票,我带的这500斤全国粮票终于成了纪念品。你看,仅仅是25年前,我们才解决了粮食供应问题,不再担心吃不饱饭了!


“中国人不会创新?”


时光如流水,到了二十一世纪初,中国经济的爆发式增长引起了全世界的注意。这时再也没有人认为中国是一个无足轻重的国家了,不过绝大多数观察仅仅集中在经济上。

在很多人把“中国全靠山寨”当成了默认的事实之后,常见的评论还有善意和恶意之分。善意的就是说:中国不能总靠山寨,将来总是要自己研发的。恶意的就是说:中国只会山寨,因为中国人不会创新。

请注意,“中国人不会创新”不只是外国人的说法哦,我亲耳听到过中国人这么说,而且是地位相当高、对社会有很大影响力的中国人。我后来对科学传播有热情,在很大程度上也是因为受到了这样的刺激。

我当时就在现场反驳了他,后来也不断地在反驳类似的论调。大家是不是也遇到过这样的事?是不是也想反驳这种谬论?我支持你。

他们直接就认定了中国是一个没有创新的国家,然后以此为前提,反思了一通中国的这个问题那个问题。其实我一点都不反对反思,但你首先应该把事实搞清楚??!

你看,许多媒体的水平低下到了这种程度,对中国创新默认的态度就是一串否认三连。于是乎,当我们做出高铁这个了不起的创新的时候,许多媒体的做法却是:一有机会就疯狂地抹黑一通。

这种抹黑还真的在一段时间内见了效,成功地拖慢了中国高铁的发展,令许多有识之士扼腕叹息。直到不久之前,我们才拨乱反正,重新恢复了高铁应有的速度。

如果你能想起这些不是很久以前的往事,你就会注意到,现在你担心的不是吃不饱饭,不是没有足够的原材料出口换钱,不是“中国人不会创新”,不是“高铁请慢些走,等一等你的人民”,而是“中国的芯片不如美国”,这已经是一个多么巨大的进步了!

别忘了,芯片可是美国压箱底的杀手锏,我们解决吃饭问题才20多年,就打到了最后的关卡,还要啥自行车!

事实上,如果我们把视线向历史纵深放得更远一些,我们就会发现一个更加惊人的道理:当你进入高科技的竞争时,在某种意义上你就已经胜利了。


星辰大海,才是我们的征途


这里的关键在于,科技竞争并不是战争,虽然我们经常这么比喻。战争是破坏性的,用博弈论的术语说,战争是零和博弈,甚至是负和博弈。而科技竞争是正和博弈,因为科技是第一生产力,是把蛋糕做大的。

在科技竞争中,并没有传统意义的失败者,实际上所有的参与者都会从科技进步中获得好处。在这个意义上,科技是全人类共同的事业,而且是全人类最伟大的事业。

这就是为什么,各国的科学界都天然地乐于帮助其他国家的科学进步,科学家是天然的国际主义者。

我在美国的博士后导师们都跟中国有很多合作,为很多中国科学家提供过热心的帮助,包括中国量子化学的两位奠基人徐光宪和唐敖庆在内。同样的道理,中国的科学界也在帮助很多国家的科学进步。

我们希望中国的科技超过美国,但绝不是希望美国下降,而是希望中国上升。在美国有许多反科学、反理性的反智主义思潮和活动,我们对此并不是幸灾乐祸,而是深恶痛绝,跟对中国的反智主义同样的深恶痛绝。

在这个方面,全世界的科技工作者都天然地站在一起。我们希望的是,中国、美国以及世界上所有国家,大家都在进步,为人类创造出无限的可能性。

一个国家如果成为了以科技为基础的工业国,那么它再怎么都不会太差。

例如意大利,一提到这个国家你可能想到很多笑话和吐槽,但是别忘了,即使经过两次世界大战的胜利,意大利仍然是一个非常富裕的国家。是的,我说的是“即使经过两次世界大战的胜利”,这是因为意大利在两次世界大战当中都成功地跳反了,跳到了战胜国的一方,堪称神走位!

如果你对意大利的了解超过意大利面和意大利炮,那么你就会知道,意大利的汽车、机械和化工产业都是十分强大的。例如法拉利、玛莎拉蒂、阿尔法·罗密欧等豪华汽车,都是意大利品牌。现在你想起意大利的实力了吧?

同样的道理,还有德国。即使经过两次世界大战的失败,德国仍然是一个非常富裕的国家。这是因为,德国的汽车、电子、机械、化工、光学等等许多产业都非常发达。

德国的强项我就不用多介绍了,甚至有时你会感到德吹太多了,已经吹过头了。请问看直播的朋友们,现在的弹幕,是不是充满了一片“德国的科学技术是世界第一”?

同样的道理,还有荷兰。即使自从英国崛起以来就退出了大国争霸的舞台,还在二战当中一上来就被德国推倒占领了,荷兰仍然是一个非常富裕的国家。这是因为,荷兰的食品、化工、炼油和电机等等产业十分强大。

与芯片相关的,就有一个重要的例子:荷兰的ASML是世界上最大的光刻机巨头,最先进的半导体加工技术全都要用到ASML的光刻机。

最近中国芯片业一个重要的进展,就是中芯国际订到了一台ASML的极紫外光刻机,价格1.2亿美元,预计2019年交货。能买到就要谢天谢地,这是什么样的概念!

总体而言,十九世纪时的工业国现在仍然过得不错,因为它们仍然是科技先进的工业国。工业国跟农业国有质的区别,因为科技能带来无限的增长可能,而农业的增长空间十分有限。这才是基本面,好比冰山在水面下的八分之七。

我们经常在新闻上看到这些国家的各种奇葩事,比如又闹罢工啦,政府又难产啦,这些都属于冰山露出水面的八分之一。

不是说这些负面新闻不重要,但如果只看到这些,你就遗漏了基本面,低估了这些工业国的实力,犯了一个严重的错误,古人把这种错误称为:明察秋毫之末,而不见舆薪。

反过来,如果一个国家的发展不是建立在科技的基础上,那么即使现在是富裕的,也并不可靠。例如拉丁美洲和东南亚的不少国家,落入了所谓“中等收入陷阱”,根本原因就是它们没有成功地发展科技。

又如一些西亚国家,靠卖资源就富了,但自己几乎毫无技术能力,如果没有外国工程师,连自己的石油都开采不出来,我们会羡慕这样的国家吗?

在这个意义上,中国近百年来不懈奋斗的一个重大成果,就是把自己提升到了高科技竞争的层次。到了这个层次,只要自己不作死,像苏联、南斯拉夫那样乱来把自己搞分裂了,就无论如何都不会太差。因为,科技才是人类发展的正道,我们应该走正道。

我们应该树立这样的价值观:科学本身就是好的。就基本的动机而言,科学只是为了满足好奇心,而不是为了实用。但是当发现了新的原理之后,科学的用处却会远远超过单纯追求实用的做法??蒲?,是人类最伟大的“无用之用”!

实际上,科学对于中国人是一个新鲜事物,是一种新的思维方式。想想看,在遇到问题的时候,我们怎么寻找解决方法?以前我们最习惯的思路是,一不怕苦,二不怕死?;褂芯褪?,发挥组织能力的优势?;蛘卟愦胃咭恍?,发挥信仰的力量。

这些都很好,但都不是用科技来解决问题。而到了现在,越来越多的人的思路是,开发一个新的软件,制造一个新的机器,或者提出一个新的原理。习惯于用科学技术来解决问题,这就是一个了不起的进步,是现代社会的一个本质特征。

因此,我希望大家注意到一个重要的定位:今天这个时代,是中国第一次拥抱科学!中国的科学在世界上地位最高的时代,就是现在,而不是历史上的任何时期!

当然,中国的科学以后会在世界上占据更高的地位。这需要所有人都付出努力,都为科学事业做出贡献。诸位朋友们,我期待着你们的贡献!

如果人类只知道在地球这个摇篮里优游岁月,虚度时光,那么最终的结果必然就是像太平洋的许多小岛一样,资源耗尽,文明退化,陷入悲惨的境地。人类要避免困死在地球上的命运,就必须发展出可控核聚变,飞出地球,移民宇宙。星辰大海,才是我们的征途。

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