中国模式之科学发展（九）

搞载人航天有什么意义？以下三句话可以回答这个问题。

第一句是一位俄罗斯科学家齐奥尔科夫斯基在100多年前说的：“地球是人类的摇篮，但是人类不会永远躺在摇篮里。他在不断地扩大自己的生存空间，首先小心翼翼地穿过大气层，最终要征服整个太阳系。”这句话表达了人类进入太空的探索精神和科学预测。

第二句是中国前国家主席胡锦涛讲的。他在神舟六号成功发射庆功大会上说：“无限太空是人类共同的财富，探索太空是人类共同的追求。”这句话表达了中国人为人类太空事业作出贡献的雄心壮志。

第三句话是美国前总统乔治·布什说的：“在新世纪，谁能够有效地利用太空资源，谁就能获得额外的财富和安全。”这句话表明载人航天是当今世界综合国力竞争的制高点。

1992年9月21日，中央正式决定搞载人航天工程，并确定了三步走的发展战略。第一步,发射载人飞船，建成初步配套的试验性载人飞船工程，开展空间应用试验。第二步，在第一艘载人飞船发射成功后，先发射一个目标飞行器——天宫一号，突破载人飞船和空间飞行器交会对接技术、补加技术和再生式先保技术，最终建设一个空间实验室，解决有一定规模的、短期有人照料的空间应用问题。第三步，建造载人空间站，解决有较大规模的、长期有人照料的空间应用问题。

以钱学森为代表的老一辈科学家为中国载人航天工程打下了坚实的基础，新一代航天人接班很成功。他们不但继承了“特别能吃苦、特别能战斗、特别能攻关、特别能奉献”的载人航天精神，而且是一支年富力强又经验丰富的队伍，平均年龄只有31岁，而美国航天团队平均年龄是42岁，俄罗斯航天团队年龄比美国还要大。

神舟八号和天宫一号成功交会对接之后，美国人开始反思他们的对华科技政策。《纽约时报》2011年11月5日的文章说，美国国会1989年立法限制对华科技交流，禁止空间科技产品对华出口，美国国内的空间学术会议不允许中国科学家参加，有16国参与的国际空间站项目也不允许中国人加入。然而在将中国挡在空间精英俱乐部门外的20年里，中国靠本国科学家努力和政府慷慨投资追逐空间探索之梦，并不断成功。同一天的英国《每日电讯报》则引用科学家希恩的话说：“10年前，中国连像样的侦察卫星都没有，相关技术起码落后美国25年，但如今他们的侦察卫星和美国的一样好，如果势头保持下去，中国将在2040年前坐上空间强国的头把交椅。”《纽约时报》和《每日电讯报》说得都有道理，中国航天科技的前景是无限量的。

北斗卫星导航系统是中国正在建设的自主发展、独立运行的全球卫星导航系统。2012年形成区域网，2020年形成全球网。届时，可与美国GPS媲美。北斗卫星导航系统是中国重大的科学基础设施工程，它将很好地服务于社会，服务于国家安全。据军事专家说，北斗网完全形成后，威力很大，人民解放军先进武器的战斗力会增加上百倍。

深海科技创新

2012年6月30日，“蛟龙”号深潜至7035米的太平洋底，圆满完成大洋深潜任务。在端午节期间，蛟龙与神九遥相呼应，一个“上九天揽月”，一个“下五洋捉鳖”，共同镌刻了中国科技创新的里程碑。

马里亚纳海沟，位于西太平洋，是地球上最深的海沟。蛟龙号能深潜7000米，在马里亚纳海沟悬停定位，畅游自如，标志着中国海底载人科学研究和资源勘探能力升至国际领先水平，创造了世界纪录，可喜可贺。笔者特作词一首，以表兴奋之情：

蝶恋花

蛟龙潜海

蛟龙出征潜大海，七千米深，马里亚纳带。破浪顶风任否泰，向阳红号惹人爱。

千变万化龙世界，太多神奇，查探正未艾。端午时节心澎湃，太平洋底展风采。

地球绝大多数面积是海洋，海洋蕴藏着及其丰富的资源，海洋资源又集中在深海之中。国际能源机构最新统计数据表明，海洋油气资源44%藏在大于2000米的深水区。至于富含铜、镍、钴、锰等元素的多金属结核，完全分布在大于4000米的大洋底部。

深海科技关系到国家的经济发展和国防安全，是综合国力竞争的战略要点。面向太平洋的中国，必须在深海科技中抢占先机。

中国的深海科技创新是全方位推进的。

2011年8月16日，中国第五颗海洋卫星发射成功。中国的海洋卫星具备全天时全天候开展海洋观测能力，在海洋环境监测与预报、海洋调查与资源开发、海洋权益维护及海洋科学研究等领域具有很好的运用潜力。

早在2011年，中国在东太平洋获得了7.5万平方公里多金属结核资源勘探合同区。2011年，中国又在印度洋国际海底区域获得了1万平方公里多金属硫化物资源勘探区。中国在这些资源区享有优先开发权。

2012年4月，中国自主设计和建造的第六代半潜式钻井平台“海洋石油981”正式在南海开钻，标志着中国油气开发已经可以向3000米深海进军。

“海洋石油981”的开钻，表明中国深海资源开发的联合舰队正式起航。与“海洋石油981”相伴的，有3000米深水铺管起重船“海洋石油201”，还有最先进的深水钻井隔水管装置等。

计算科学创新

高性能计算机是世界综合国力竞争的一个焦点。

人们应当记得，克林顿当美国总统时，为了阻碍中国科技的发展，凡是运算速度在300万次/秒以上的计算机，都严格禁止向中国出口。

美国的这种“卡”，卡出了有志气的中国科学家非凡的创造力。

2010年10月28日，国际高性能计算机TOP100组织发布2010年度前100强排行榜，中国的“天河一号”超级计算机系统，以峰值性能每秒4700万亿次、持续性能每秒2507万亿次的优异表现，双双刷新了当前世界超级计算机系统运算速度记录。

国际媒体在第一时间对计算机新的世界冠军的诞生进行了报道。英国广播公司BBC专门采访了评审委员会负责人、美国计算机专家杰克·唐杰拉。杰克·唐杰拉说：“这千真万确。上周我在中国参观了这套超级计算机系统，与系统的中国设计专家们进行了交流，对计算结果进行了验证。”他还强调，由于中国人自主研发了独特的“互联”系统，使“天河一号”的运算能力获得了惊人的增长。实际上，“天河一号A比美国的‘美洲豹’要快47%。”

美国《纽约时报》于10月28日报道此消息时指出，中国最快计算机让美国感到不安。美国一些研究人员认为，天河一号“为美国敲响了警钟，说明中国正向科学计算领域的前沿进军”。美国劳伦斯利弗摩尔国家实验室计算机专家马克·西格说：“在高性能市场里，这无疑是颠覆游戏规则的法宝，体现了经济竞争力正从西方向东方转移。”美国弗吉尼亚大学超级计算机专家冯伍春称：“这件事所造成的不安，使美国在高速计算领域的优势陷入了危机。而且，人们还会说这打击了我们未来的经济基础。”

美国人对超级计算机冠军被中国人夺去感到不安是可以理解的，因为这种超强的计算能力对一个国家科技、经济和国防力量的发展太重要了。

超级计算机可以广泛应用于石油勘探数据处理、生物医药研究、航空航天装备研制、资源勘测和卫星遥感数据处理、金融工程数据分析、气象预报、新材料开发和设计、大型土木工程设计、基础科学理论计算等许多重要的领域。比如，设计一种飞机的气动外形，原来要花三五年，如果运用“天河一号”进行“数字风洞”辅导设计，几个月就可以完成。用“天河一号”数值模拟蛋白质分子结构，可以快速研发生物医药。科学家可以在较短时间内从几十万甚至几百万种化学物中，筛选出最有效的药物成分，不仅可以节省购买实物化合物的大量资金，而且能大大缩短研制周期。借助“天河一号”，可以快速构建数字地质模型，探明地层中是否有石油，并能精确计算出储量，判断是否具有开采价值。可以说，有了“天河一号”这样超级强大的计算系统，可以使中国人认识世界和改造世界的能力获得飞跃式的发展，其他国家能做的，我们也能做；其他国家不能做的，我们也能做。

“天河一号”的研制成功还透露出中国科学技术发展的意义深刻而深远的重大信息。

首先是社会主义可以集中力量办大事的优势在科技事业中也充分展现出来了。早在我国实施第九个五年计划期间，就开始了“863”计划重点项目“国家高性能计算环境”的研究；“十五”期间，设立了“高性能计算机及其核心软件”重大专项；到“十一五”期间，科技部在863计划中设立了“高效能计算机及网络服务环境”重大项目。这个重大项目的总体目标是：研制成功每秒千万次浮点计算的高效能计算机，建成具有300万亿次以上聚合浮点计算能力和1000万亿字节以上存储能力的中国国家网格服务与应用环境，支撑信息化重要应用。围绕着这个重大项目，一些具有计算机系统超强研发能力的高等学校、科研院所和大企业共同组合成为冲击超级计算机桂冠的国家队，稳步而快速地登上了计算系统的巅峰。

其次是“天河一号”实施过程形成了科研院所、公司企业、超算中心优势互补的发展机制。国防科技大学、浪潮电子信息产业有限公司、国家超级计算天津中心共同承担了“天河一号”的研制任务。根据课题特点和单位自身优势，取长补短、紧密协作。国防科大承担关键技术突破；浪潮公司主攻主板设计和固件设计，保障系统技术突破和计算机生产的顺利进行；天津中心则在研制过程中大力开展应用推广和试算，并为应用单位进行技术培训，使千万亿次计算系统一落户就有大批用户上门。这种产学研用相结合的研发机制大大提高了研发效率，使研究成果最大化，使高科技既能“顶天”，又能“立地”。“顶天”是指技术上有大的突破和创新，在世界上占有领先地位。“立地”是指技术发展要满足社会的实际需要，要扎根于经济土壤，成为战略性新兴产业的引领者。

三是表现了中国科学家非凡的创新精神。美国计算科学家说“天河一号”的研制有一个“秘诀”。这个“秘诀”，就是中国科学家在国际上首创的CPU和GPU互融互联的计算结构。CPU是通用中央处理器，GPU是通用图形处理器。传统上，CPU是用来计算的，GPU是用来进行图形和视频处理的，如果将GPU用来计算，不仅编程很难，而且计算效率也很低。中国科学家有创新思维，他们采用混合语言编程技术，通过自适应动态任务划分流式数据存取，软件流水及亲和调度等技术，极大提高了GPU的计算效率，充分发挥CPU和GPU的协同计算能力，满足应用对计算资源的不同需求，最大限度提高了计算效能。美国斯坦福大学计算机系主任、NVIDIA公司首席科学家比尔·戴利说：“中国的天河计算机采取的CPU与GPU配合的结构，代表了高性能计算机的发展趋势。随着计算机规模的不断拓展，这种结构虽然不是唯一的解决方法，但目前看来是最好的。”

最后是中国超级计算机研发队伍很强大。10多年前，中国还不能研发每秒百万次的计算机。到2002年，中国才开始投资研发超级计算机。起步虽晚，但进步神速，短短几年之间，先后超越日本、欧洲。到2010年6月，中国超级计算机仅次于美国，位居世界第二。仅仅过了几个月，到2010年10月，“天河一号”就超过美国最强大的计算机“美洲豹”，登顶世界第一。超级计算机进步的神速，是因为中国超级计算机研发队伍越来越强大。这确实是一支庞大的队伍，而且是一支生机蓬勃的队伍。直接参与“天河一号”研发的科技人员有200多人，平均年龄为36岁。他们思维敏捷，富有创新精神，敢于同世界最强者比试武功。更重要的是“天河一号”的研发队伍形成了“胸怀祖国、团结协作、志在高峰、奋勇拼搏”的银河精神。“天河一号”研制成功后，他们将攀越新的高峰。未来十年左右，他们或许会造出比“天河一号”强大1000倍的计算机。再往后，量子计算、光计算、生物计算将会替代电子计算，我们可以期望中国科学家仍将是未来超级计算的顶尖高手。

能源科技创新

中国有13亿多人，13亿人的生活需要大量的能源来满足。中国是世界最大的经济体之一，中国经济的发展需要大量的能源供应。

现在的能源供应情况怎么样呢？我国2010年的能源消费结构中，大体上是煤炭占70%，石油占18%，天然气占4%，水电、核电等其他能源占8%。

当今世界，由于化石能源耗竭的危险日益临近，中东海湾一带的政治冲突威胁着石油安全，全球都弥漫着一种能源短缺恐惧症。中国也不能置身事外，由于我国50%以上的石油和天然气供应依赖进口，能源危机的警钟一直在敲响着。

其实，人们大可不必那么害怕能源危机。

宇宙是无限的浩大，自然是无限的富有，人们生产生活需要的能源随手可得。但这需要智慧，需要能力，更需要创新。

比如，中国长期被认为是没有油气资源的国家，但有智慧、有志气的中国人用科技创新摘掉了“贫油国”的大帽子。

1913年，美孚石油公司组织调查团到中国许多地方调查油气资源，一无所获。1921年美国明尼苏达大学一位教授断言：“所有产油层几乎毫无例外地都是海相地层或与海相地层密切相关的淡水地层。”第二年，美国斯坦福大学教授勃拉克韦尔德在题为《中国和西伯利亚的石油资源》一文中说，中国没有新生代海相沉积。这些论调，后来成为：“中国陆相贫油”的理论根据。

中国地质学家李四光、潘仲祥等人经过大量调查研究，于20世纪40年代提出了创新的“陆相生油论”。新中国成立后，在陆相生油论的指导下，我国发现了许多大油气田，一举甩掉了“中国是贫油国”的帽子。

正是地质学理论的创新，我国在松辽盆地、鄂尔多斯盆地、塔里木盆地、渤海盆地都发现了大油气田。到2011年，我国石油地质资源量881亿吨，天然气地质资源量52万亿方。只要坚持油气勘探技术的创新，我国油气地质资源量将会继续增加。

如今，我国石油产量达到2亿多吨，位居世界第四位；天然气产量达到近千亿立方米，位居世界第六位。按现已探明的油气资源量看，维持这样大规模的油气产量可以延至2030年之后。中国无疑是世界上油气生产大国之一。

（未完待续）