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硕果累累闪耀创新之路

2015-05-30

发明与创新·大科技 2015年2期
关键词:深水烯烃科学技术

1月9日,2014年度国家科学技术奖励大会在北京隆重举行。经过严格评审,2014年度国家科学技术奖共授奖318项成果、8位科技专家和1个外国组织。中国科学院院士于敏获国家最高科学技术奖。

年年岁岁花相似,岁岁年年人不同。与往年相比,2014年度国家科技奖有哪些成果脱颖而出?获奖项目呈现出哪些新亮点?本刊为你一一解读。

国家科学技术奖代表着我国科技界的至高荣誉,此次大会上,获奖项目呈现出的新特点,或许可以用数字来解读。

15%、25%、60%——2014年度授奖国家自然科学奖46项、国家技术发明奖70项、国家科学技术进步奖202项,比例结构约为15%、25%、60%。

29——此次共推荐中华人民共和国国籍科学技术合作奖29项,为历年推荐数量最多。诺贝尔物理学奖获得者、俄罗斯科学家若列斯·伊万诺维奇·阿尔费罗夫等7位外籍科学家和美国德州大学MD安德森癌症中心获奖。

47.3——2014年度获奖项目主要完成人的平均年龄为47.3岁,获奖项目中最年轻的第一完成人是35岁的国网山东省电力公司检修公司员工王进。继北京大学教授施章杰之后,38岁的哈尔滨工业大学教授高会军成为第二位通过同行专家提名推荐自然科学奖专门渠道的40岁以下青年科学家。

10.7——2014年度获奖项目从立项到结题的平均时间为10.7年,研究时间最长的是自然科学奖二等奖项目“中国两栖动物系统学研究”,该项目研究从1961年7月至2010年3月,历时49年。

138——共有138所高等院校作为第一完成单位或参与完成单位,合计在三大奖中获得180项,各项所占比例均超过50%,体现高等院校的科研实力及对国家科技创新和经济发展的贡献。

4万——为确保公正公平,通用项目网络初评从逾4万名评审专家中随机遴选,专家姓名以编号代替,随机分派的工作人员仅通过短信平台与专家进行交互,减少泄露评审信息风险。

2倍——环保领域的推荐项目和评审数量均比上年度翻了一番,尤其是大气污染防治成果突出。2014年度获奖项目热点还集中于信息领域的突破性成果、能源化工领域的重特大成果、基础研究领域的国际前沿成果、国家安全领域的自主创新成果。

我国著名核物理学家,“两弹一星”功勋于敏院士独得2014年度国家最高科技奖。不熟悉奖励规则的人会问:以前多为两人获此殊荣,今年为何就一个?“其实,这很正常。”国家科技奖励办公室有关负责人解释,“按照规定,国家最高科学技术奖每年授予人数不超过2名,即可以2人,也可1人,甚至空缺,但必须高标准、严要求,符合奖励条件。”

回溯历史沿革,国家最高科学技术奖自1999年设立,2000年首次评审以来,除2004年空缺,共有25位科学家获此殊荣。其中,有三年是一人获奖,除了2014年度的于敏外,还有2002年的高性能计算机领域著名专家金怡濂和2006年的小麦远缘杂交奠基人李振声。

国家最高科技奖获奖者的奖励条件,必须是在当代科学技术前沿取得重大突破或在科学技术发展中有卓越建树;在科学技术创新、科学技术成果转化和高技术产业化中,创造巨大经济效益或社会效益。

那么,该奖是如何评出的,评委是何人、需具备什么资质?

国家最高科技奖的产生首先由具有推荐资格的推荐单位或最高奖获奖人提名推荐,经国家科学技术奖励工作办公室形式审查合格受理后,产生当年有效候选人。然后,组织召开初评会议,由专家投票进行差额初选,对初评通过者还将进行实地考察。接下来,召开国家最高科技奖评审委员会会议,投票选出当年建议授奖的候选人,再由国家科学技术奖励委员会会议进行审定后,经科技部审核,报国务院批准,最后由国家主席签署并亲自颁发证书。

最高科技奖评委主要由科技界德高望重、功勋卓越的资深科学家、当年候选人所从事专业学科或领域内的同行专家等构成。

在所有获奖项目中,无论是揭示自然奥秘的自然科学奖,还是创造新手段的技术发明奖、促进生产力提升的科技进步奖,每项获奖成果都凝聚着科学家潜心探索、奋勇攀登的智慧和汗水。

按照国际惯例,一般将水深超过300米海域的油气资源定义为深水油气,1500米水深以上称为超深水。超深水半潜式钻井平台出现之前,我国海洋石油工业勘探开发的海上油田水深普遍小于300米,它的应用一举将我国油气资源开采提升到3000米。

我国南海是世界四大海洋油气聚集中心之一,占我国油气总资源量的1/3,但其中70%蕴藏在深水区。深水油气勘探高投入、高风险,加上没有超深水钻井的一系列核心技术,使我国面对这块财富,只能望而却步。

为尽快开发南海油气资源,中国海洋石油总公司(下称“中海油”)决定研制自己的超深水钻井平台。从2006年起,中海油先后组织了国内百余家单位5000余人进行研究、设计、建造、调试和运营。经过近6年的攻关,研究团队成功研制了具有世界先进水平超深水半潜式钻井平台,我国成为继美国、挪威之后第三个具备超深水半潜式钻井平台设计、建造、调试、使用一体化综合能力的国家。

这是我国首座自主设计、整合全球一流设计理念和一流装备的超深水半潜式钻井平台。该平台最大作业水深3000米,钻井深度可达万米;平台自重超过3万吨,自动化水平超越其他同类平台标准;平台可变载荷9000吨,大大提高了平台的远海作业能力,解决了平台在深海区作业远离陆地的补给困难。

该平台创造了多个世界首次:首次采用南海200年一遇的环境参数作为设计条件,首次采用3000米水深范围DP3动力定位和1500米水深范圍锚泊定位的组合定位系统,首次突破半潜式平台可变载荷9000吨,为世界半潜式平台之最……平台的建成,不仅标志着我国在海洋工程装备领域具备了自主研发能力和国际竞争能力,也带动了海洋工程、船舶、机电制造业等行业的技术进步和产业升级。

“为实现DMTO的技术突破和产业化,大连化物所的四代人整整干了30多年,黑发人干成了白发人。”中科院大连化学物理研究所研究员刘中民忍不住感慨。

DMTO是大连化物所自主研发的甲醇制烯烃技术,是煤制烯烃的核心步骤。烯烃是化学工业中最重要的基础原料,之前一直从石油中提炼。上世纪70年代石油危机爆发后,发达国家相继启动了煤代油攻关计划,先用煤制甲醇,然后用甲醇制取烯烃。

1981年,甲醇制取低碳烯烃被列为中科院的重点课题,大连化物所临危受命,成立了以陈国权、梁娟為正副组长的研究小组。经过几年努力,该小组在国内首先合成了ZSM—5型沸石分子筛,并对其合成规律、反应性能调变、改性及表征等进行了系统研究,为我国实现以煤代油的战略目标迈出了第一步。

之后,研究人员乘胜前进,先后完成了3吨/年规模沸石放大合成、4—5吨/年规模的催化剂放大设备,以及日处理量1吨甲醇规模的MTO(甲醇制烯烃)固定床反应系统和全部外围设备,并于1991年4月完成中试。

进入20世纪90年代,以蔡光宇研究员为组长的团队继续创新,提出了采用新型分子筛的甲醇制烯烃流化床工艺。新一代学术带头人刘中民带领研究组,对甲醇制取低碳烯烃开展更加深入的基础研究和应用研究,形成了具有自主知识产权的整套技术。1995年,他们完成了流化床MTO过程的中试运转,被业内专家评为国际先进水平。1996年,这一成果获得中科院科技进步奖特等奖。

2005年,国际油价回升,国内煤制烯烃热情再起。煤炭大省陕西省计划在榆林开展煤制烯烃,就派专家到大连化物所实地考察,并与刘中民研究小组签定合作合同。陕西省政府专门成立了陕西新兴煤化工科技公司(即后来的新兴能源科技有限公司),划拨8300万元试验经费。经过双方的共同努力,世界首次甲醇制烯烃工业性试验于2006年5月宣告成功,每天可以转化甲醇75吨,在世界上遥遥领先——国外1天的制造量还不到1吨。

2010年8月,神华集团采用刘中民研究组的DMTO技术,在包头建设的180万吨煤基甲醇制取60万吨烯烃装置,投料试车一次成功,成为世界首套甲醇制烯烃工业示范装置。

如今DMTO技术工业装置实施技术许可合同已签下20套,烯烃总规模1126万吨/年。

在DMTO大规模产业化的同时,刘中民团队又研发出新一代甲醇制烯烃技术(DMTO—II),申请国际专利29件,并完成了工业性试验,使中国的DMTO技术在国际上持续领先。

继自然科学一等奖上年度终结此前连续3年的空缺之后,这一代表基础研究重大突破的奖项再次名花有主——中南大学校长张尧学院士和他领导的团队摘得这一桂冠。

“网络计算的模式及基础理论研究”—— 一项计算机领域的突破能得到自然科学一等奖青睐,让人惊讶。要知道,自电脑诞生以来,尽管运算速度一日千里,但能够算得上“基础研究重大突破”的创新可谓凤毛麟角,计算机基础体系理论始终难以撼动。究竟是怎样的成果,让我们这个一直在计算机领域“奋力赶超”的国家扬眉吐气了一把呢?

对张尧学获奖项目中首提的透明计算,国际同行形容是“先于云计算、包含云计算”。不少评论认为,这是首个由中国人推动的计算技术。芯片巨头英特尔的专家则评价:“今后的十年,将是透明计算的十年。”

张尧学解释,这里的“透明”,是指这个跨平台的运算过程一般用户看不到,也不用在意硬件、软件在哪里和怎么运行管理,就像用水时只需打开水龙头接水,而不用管水是从哪里来。“对用户来说,重要的是获得了什么服务,满足了什么需求,而不是买了什么样的产品。”

张尧学说,人们熟知的冯·诺依曼结构,就是一台计算机带有存储器和计算处理器,一个管存储,一个管计算,然后拿个“管子”连起来,也就是总线。随着互联网高速发展,这种传统结构的局限性日益凸显——网络安全性低,计算机产业链在操作系统、芯片等多个环节易被钳制,用户也很难在同一个终端上实现跨平台操作。

几经思考,早年就研究网络并研制出中国第一台路由器的张尧学,脑海里出现了一幅新的图景:将冯·诺依曼结构进行扩展,将网络带宽看成虚拟的计算机总线,网络中的所有计算机都看成资源,一个独立的网络就可以组合成一台“超级计算机”,由网络超级操作系统来管理。这个新的网络计算模式,能够提高计算机的安全性、可操作性、跨平台性,降低成本与功耗。

“对个人用户来说,用智能手机等终端设备访问这台‘超级计算机,就能轻松获得所需服务,用小马拉动大车。”张尧学说,原来的存储计算也由流式计算代替,通过流式计算,操作系统和应用程序都能变成用户随时随地获取的服务,无需用户预先安装,就像欣赏网络视频,内容是“流”到用户终端上。

目前,透明计算已有多个成功应用案例,包括医疗大数据系统和国内大型冶金企业的工控系统与工程设计部门。“透明计算,最终就是把选择权交还给用户,以用户为中心,而不是让人成为机器的奴隶。”张尧学说。(本刊综合)

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