摘要:不必说“两弹一星”、核潜艇、大庆油田,老一辈央企科学家以算盘敲数据的倔强,把《东方红》不屈的音符传向宇宙;也不必说量子科技、核聚变、生物制造,央企青年科技人才以科幻照进现实的不羁,把《少年强》自信的诗篇写给未来。单是当前以60后、70后为主力的央企科技领军人物
煌煌七十余载,央企科技创新魂脉不断。央企的科学家们是历史的亲历者,也是历史的创造者。他们树立一座新时代央企科技创新的丰碑,将跨越与守望的故事镌满。
近期,《国资报告》杂志第5期刊发报道《中央企业科技创新群英谱》,聚焦多位央企科技领军人物,展示科技成就背后的拼搏故事。小新为您全文分享——
煌煌七十余载,央企科技创新魂脉不断。
不必说“两弹一星”、核潜艇、大庆油田,老一辈央企科学家以算盘敲数据的倔强,把《东方红》不屈的音符传向宇宙;也不必说量子科技、核聚变、生物制造,央企青年科技人才以科幻照进现实的不羁,把《少年强》自信的诗篇写给未来。单是当前以60后、70后为主力的央企科技领军人物群体,就有满箱的故事。
中国移动合纵连横,击退美国围堵,将TD-LTE推举成全球两大主流4G标准之一;中国有研破釜沉舟,突破专利障碍,拿下我国航空铝材首个大范围国际专利授权;“华龙一号”创新团队卧薪尝胆,在福岛核事故影响和美欧三代核电技术的双重压力下,为中国自主三代核电“杀出一条血路”;复兴号高速列车研发创新团队乘胜追击,在永磁牵引技术的脱胎换骨中不断刷新“中国速度”……
如今,4G迭代,高铁远去,成就渐淡成背景,一个个虽不年轻但仍朝气的面容在岁月洗礼后却愈发鲜活。或是爽利,或是豪迈,或是儒雅,或是质朴,不一样的笑声中,流露出一样身经百战的从容与宝刀未老的坚毅。这代央企科学家是幸运的。中国用几十年时间走完了发达国家几百年走过的工业化历程,这意味着他们所经历的从跟跑追赶到并跑领跑的历史片段再难复制。
他们是历史的亲历者,也是历史的创造者。他们树立一座新时代央企科技创新的丰碑,将跨越与守望的故事镌满。
“我们追赶了那么多年,能不能开展原始创新”
一步入报告厅便听见王晓云爽利的笑声,家长里短的攀谈很快温热周遭的空气。王晓云留着一头棕色短发,干练中不失时尚。长期练习瑜伽带来的松弛感和活力由内而发。当话题转向移动通信技术,一个热情可爱的大姐瞬间切换成了精明强干的女科学家。
王晓云是中国移动总工程师、首席科学家,也是1个国家科学技术进步奖特等奖项目和2个国家科学技术进步奖一等奖项目的主要完成人之一。过去40余年,中国经历了“1G空白、2G跟随、3G突破、4G并跑、5G引领”的跨越式发展,王晓云用半生履历为其作注。
“20世纪90年代初,我国的移动通信产业一穷二白,网络受制于人。我当时的主要工作就是翻译欧洲和美国的技术标准,研究哪个技术更适合中国。”王晓云介绍,移动通信领域有FDD(频分双工)和TDD(时分双工)两类关键技术。FDD类似于用两条轨道,一个负责接收,一个负责发送;TDD则只需一条“轨道”,一段时间负责接收,一段时间负责发送,有利于最大化资源效率。1G和2G时代应用的是欧美主导的FDD。
3G时代来临时,中国提出TDD战略主攻方向,并预判其为“换道超车”的难得机遇。但机遇与挑战相伴:TDD技术难度大,全球尚无TDD移动通信成功组网先例;我国需独立探索,而产业基础本就薄弱;此外移动通信产业是全球竞争性产业,TDD面对的是FDD的强势竞争。
在一片质疑声中,王晓云和她的同事们踏上了未知的征途。但开局并不顺利。“TDD首次规模试验,同频组网后基站间干扰大,造成大量用户连不通。第一批试验终端性能也较差,使用不到一天手机就烫得不能用了。”王晓云说。
痛定思痛、化危为机。标准上,中国移动与原大唐移动、中国信通院等合作,对首个TDD的标准进行补齐和完善;产业上,中国移动带头初步构建起我国移动通信技术的端到端产业链;运营上,通过一系列创新推动我国技术第一次实现了全球商用部署。最终,“TD-SCDMA关键工程技术研究及产业化应用”项目获得2012年度国家科学技术进步奖一等奖。
但3G国内“三分天下有其一”只是一个开始。如何改变“立而不强”的局面,中国通信产业在4G时代的故事更加跌宕起伏、惊心动魄。
4G时代伊始,我国主推的TD-LTE标准在各演进路线中处于最弱地位。一方面,美欧主导的FDD霸主地位难以撼动;另一方面,美国在TDD领域部署一支奇军WiMax,与TD-LTE展开TDD标准的强势争夺。“全球有100多张试验网都用了WiMax。我们已经到了生死存亡的危急时刻。”王晓云回忆。
置之死地而后生,破局之道从技术创新和战略制胜两方面推开。王晓云和同事们砥砺攻坚,以组网架构创新突破干扰控制等世界难题,夯实技术内力。而在战略层面,在工业和信息化部的领导下,中国移动大力推动与欧洲联手的FDD/TDD融合发展战略,双方实现“技术、产业、网络”的多维度融合。“WiMax最终走向消亡,TD-LTE统一了全球TDD演进路径,成为全球两大主流4G标准之一。这是历史上非常经典的技术博弈案例。”王晓云难掩自豪。
“第四代移动通信系统(TD-LTE)关键技术与应用”项目不负众望,获得2016年度国家科学技术进步奖特等奖。
险滩罅壑之后气象豁然开朗。TDD逆袭赶超,成为5G全球主导标准,改变了全球移动通信发展格局。中国一骑绝尘,建成了全球规模最大、技术先进的5G商用网络。5G赋能千行百业,智慧工厂、智慧矿山、智慧校园、智慧城市层出不穷。华为、中兴等一路携手中国移动披荆斩棘的产业链企业,如今也站在了世界舞台中央。王晓云作为核心贡献者参与的“第五代移动通信系统(5G)关键技术与工程应用”项目再接再厉,获得2023年度国家科学技术进步奖一等奖。
中国移动建成覆盖全国、技术先进、品质优良的全球最大5G精品网络
邢继与王晓云走过相似的职业路径。20世纪90年代初,当王晓云埋头翻译欧美技术标准的时候,邢继在大亚湾核电站与法国专家们共事了1000多个日夜。
邢继从小擅长画画,高考报志愿时,老师极力劝说其报考艺术院校,但痴迷军工的他选择了哈尔滨船舶工程学院核动力装置专业。
1990年,初出茅庐的邢继被派往大亚湾核电站做核电设计。大亚湾核电站是中国首座引进先进技术、设备和资金建设的大型商用核电站。从援建的法国专家那里,他虚心请教当时国际上先进的核电站工程设计知识,边学习边思考,密密麻麻的手写资料积攒了一整柜。在这个中国刚刚起步的新领域,他很快从“门外汉”变成了团队主心骨。
但邢继拥有着超乎年龄的清醒。他认识到,合作中,对方可能会告诉你怎么去做,但不会告诉你为什么要这样做。“无论你花多少金钱,都不可能买来真正的核心技术。引进技术只是第一步,真正的核心竞争力在于自主创新。”
凭借这份清醒,不论核电技术路线如何调整,邢继都一直坚定地走在自主创新的道路上。
2009年,邢继成为中核集团CP1000(华龙一号前身)的总设计师,此时的中国核电行业正站在十字路口。2006年,中国通过招标确定引进美国西屋公司的AP1000,作为中国第三代核电站建设的主流技术路线。次年,西屋公司被日本东芝收购,中国又向法国引进第三代核电技术EPR。此时,中国自主三代核电技术仍然缺位,国家只能在多国技术之间寻求平衡。
在被各种设计图纸堆满的办公室里,邢继和团队成员创造性地提出了“177堆芯”“双层安全壳”“能动与非能动相结合的安全设计理念”等技术方案,一点点搭出了后来华龙一号的“骨架”。
然而,正当CP1000研制完成、准备开工建设时,2011年3月,日本福岛核事故爆发。国际上对核电站运营普遍采取了更为谨慎的态度,CP1000也被紧急按下“暂停键”。短暂的沮丧过后,邢继意识到:“带领团队走出阴霾的唯一办法,就是朝着更高的目标去奋斗。”
全面满足国际最高安全标准的“华龙一号”被提上日程,邢继继续担任新项目的总设计师。但方案调整不是简单的纸上推演。这位儒雅外表之下冰封着谨慎内核的技术专家开展多方调研,进行系统了解,收集翔实数据,一遍遍地推算试验,一次次地改动布局图,终于拿出了一份扎实严谨的新方案。
2021年1月30日,华龙一号全球首堆——中核集团福清核电5号机组投入商业运行,标志着我国成为继美国、法国、俄罗斯等国家之后真正掌握自主三代核电技术的国家,也意味着我国核电技术水平和综合实力跻身世界第一方阵。
2021年1月30日,华龙一号全球首堆——中核集团福清核电 5 号机组投入商业运行
华龙一号的成功,让中国核电发展路线的天平彻底倾向自主创新。如今,华龙一号已成为中国核电发展的主力堆型,也是全球在运在建机组总数最多的三代核电技术,被称为中国核电走向世界的“国家名片”。
冯江华与邢继虽研究领域不同,但对自主创新持同样的坚定态度。坚持不懈地自主创新,令中国高铁产业得以避开依赖引进技术的陷阱,擦亮了另一张“国家名片”。
1989年,冯江华从浙江大学电机系硕士毕业后,放弃留在大城市发展的机会,回到家乡湖南,一头扎进“中国电力机车的摇篮”株洲,在中车株洲所陈酿了36年时光。
“当时我们国家没有一列高速列车,甚至高速列车所需的很多核心技术,比如牵引动力技术等,对我们来说还是空白。”冯江华操着浓重的湖南口音回忆。他入行不久,便受命主持原铁道部相关课题,牵头组织大功率异步牵引控制技术的研究。
牵引与控制系统是实现轨道交通车辆能量转换的关键,它决定了车辆的速度和性能,被形容为电力机车的“心脏”和“大脑”,也由此成为国外技术封锁的重点。当时,研发团队没有任何可借鉴的资料,很多原理性试验只能“摸着石头过河”,甚至连试验结果的准确性都无法判断,只能靠查询国外文献来佐证。
为激励团队士气,冯江华在办公室里挂上一副对联——“板凳要坐十年冷,文章不写半句空”。从较小功率的系统研究起步,他们夜以继日地技术攻关,其间经历不计其数的失败,终于确立了自主异步牵引控制技术模式,实现了我国大功率交流传动控制技术的从无到有,使我国成为少数几个掌握该技术的国家之一。2001年,中国自行研制的第一列高速动车中华之星正式立项,冯江华等人的研究成果得以应用。
中华之星的研制为中国高铁的发展积累了宝贵的技术和人才,为此后进入“引进消化吸收”时期奠定了很好的基础。2004年,中国引进加拿大、日本、法国和德国的高速动车组技术,希望走一条“引进消化吸收再创新”之路。
“要跳出‘引进再引进’的怪圈,就要坚持一边引进一边自主研发,而关键一步是‘再创新’,也就是自主创新。”冯江华解释,外方并不会把核心的产品设计技术和控制技术传授给中方,中车株洲所没有满足于合作引进带来的丰厚利润,而是清醒地选择加大研发经费投入,积极引导自主研发。
在和谐号的控制系统方面,研发团队不断改进和优化控制策略,提高了列车的运行效率和安全性。同时,他们还通过优化算法解决了电机超温问题,实现了在部分技术上对国外的超越。
博采众长的和谐号实现了中国高铁的加速发展。然而,由于使用国外的技术平台、采用国外标准,我国高铁的进一步发展受到制约。
复兴号高速列车应运而生。冯江华受命主持研发复兴号牵引与控制系统。他和团队奔赴全国十余个路局、动车段调研,跟车添乘、测量,采集列车复杂、多变的运行工况数据,分析、解决各种复杂的技术难题,最终打造出完全自主知识产权、世界领先的牵引系统产品平台,使复兴号的速度、加速度、牵引动力等关键指标领先国际同行。
创新无止境。冯江华判断,永磁牵引具有能耗低、噪声低、功率密度大等优势,是更高速列车的必然选择,主流的异步牵引技术未来终将被永磁牵引技术替代。
早在2003年,冯江华就曾牵头组建国内第一支永磁牵引系统研发团队。仅仅3年后,该团队就设计出中国首台电动汽车用永磁电机,之后实现永磁牵引系统在地铁上的首次应用。2015年6月,永磁高铁在北京环铁试验基地通过首次考核鉴定,标志着我国成为全球掌握高铁永磁牵引技术的少数几个国家之一。
2018年,永磁高铁完成了30万千米运营考核,各项技术指标完全满足需求。当年,冯江华在德国行业展览会上看到国际同行也展示了一款首次使用永磁牵引技术的新型高速列车。“那时我国的永磁牵引技术高铁列车已投入商业运行,但他们还只是一台样车,确实是有点儿小自豪的。”
2024年12月,采用永磁牵引技术的时速400千米CR450动车组样车在北京发布,标志着中国高铁科技实现了又一次里程碑式的跨越。冯江华带领团队,实现了大功率永磁牵引等技术的创新应用,引领我国步入这一关键技术世界研究前沿,成为中国高铁制胜市场的一大战略利器。回首数十年间从受制于人到引领超越的沧桑巨变,他百感交集。
CR450动车组样车
冯江华的悲喜,熊柏青或许能感同身受。
作为中国有研科技委副主任、共性技术领域总师,有色金属结构材料全国重点实验室主任,熊柏青在高强铝合金材料研发领域亲历了从跟跑到并跑再到换道赶超的跨越。
熊柏青喜爱阅读中外历史、特别是战争史书籍,年轻时酷爱足球、桥牌等体育运动,对上至国与国之间竞争、下至常规体育竞技的残酷性形成了深刻的认识。这些知识无疑也给他的创新研发带来了深刻影响。“在大国博弈中,科技创新最重要的是锻长板。当别人卡你脖子的时候,你在谈判桌上能不能拿出‘非用不可、唯我独有’的东西来交换。你手里有牌没有?”熊柏青比画着一个出牌的动作,洪亮的嗓音仿佛在指挥千军万马。
他回忆,1999年,中国驻南斯拉夫大使馆遭到轰炸,我国航空航天装备进入高速发展期,高强铝合金行业随之迎来重大考验。彼时,中国的高强铝合金技术还停留在西方发达国家20世纪60年代的水平,只能制造第一代和第二代高强铝合金材料。尽快研发出第三代高强铝合金材料成为当务之急。欧美国家在20世纪70年代完成了第三代高强铝合金材料的研发,此时其专利早已过期,成分完全公开,只是工艺尚不知悉。
研发人员如盲人摸象般一点点拼凑着第三代铝合金材料的脉络图,有时候一个技术门槛花了一两年也跨不过去。“看到大家垂头丧气的样子,我经常说一句话,国外这帮人也是两个肩膀顶个脑袋,凭什么他们能整明白我们不能?要有永不服输、勇攀高峰的精神。”经过10年自主攻关,熊柏青领导研发团队全面掌握了第三代高强铝合金工业化成套制造技术。
然而,就在中国奋力追赶的时候,全球铝合金产业已全面升级。如果把20世纪30年代到70年代末的前三代铝合金材料研发称为“可靠性提升阶段”,那么20世纪80年代后该产业便进入了“竞争力提升阶段”,减重成为新的时代主题。21世纪初,美国、德国、法国相继研发出第四代铝合金材料。与追赶第三代不同,第四代的知识产权仍处在保护期,中国必须同时打破技术和知识产权的双重垄断。
“美国第四代铝合金国际专利主张的权利要求把成分和工艺范围都盖得死死的,从科学上几乎找不到突破口。从2008年到2011年,我整个人都想魔怔了。吃饭、走路,甚至睡觉都在思考如何突围。突然有天清晨一睁眼,我脑袋里有了一个灵感,从合金成分元素配比上想到了一个突破点。我当天就把知识产权律师都请过来一起讨论可行性。”循着新思路,研发团队研制出在成分和工艺上具有差异、综合性能更加优异的国产第四代铝合金材料。经过8年旷日持久的拉锯,这款新材料成为我国首个成功申请12个航空铝材主要生产国授权的高强铝合金国际专利。
但跨越的脚步并未停止。熊柏青开始思考:“我们追赶了那么多年,能不能开展原始创新?能不能跳出现有体系,率先研发出更轻、更强、综合性能优异、低成本的新一代铝合金材料?”
他把目光锁定在镁元素,这是铝合金的主要合金元素之一。镁具有密度低的优点,同时还是中国的优势资源。但既有体系中镁的添加量存在上限,如何突破上限成为重点课题。
在此前20余年深厚积累的基础上,熊柏青带领团队用2年多时间,于2023年6月工业化试制出了第一批高镁轻强铝(新型低密度-高强高韧-高镁含量铝合金材料)产品。高镁轻强铝可支撑航空航天飞行器、高铁列车中大量使用的铝合金结构件在当前水平基础上进一步实现设计减重8%—10%以上,对我国高端装备轻量化和低成本发展具有重要的战略意义。
中国有研在大型企业现场工业化试制出的高镁轻强铝大规格铸锭
目前,高镁轻强铝的中国发明专利已获授权,国际PCT发明专利已获公告,成为我国首个拥有“知识产权壁垒”的铝合金新材料。
“国之大者”的主旋律之下,跨越者舞动更快、更高、更强的节拍,守望者则在对大地和蓝天的凝视中蓄力突破。
“我的信念就是做昆仑山上的一棵草”
这是一个生命里镌满风霜的硬角色,黝黑的面孔皱纹深刻,矫健的步伐像士兵一样。
中交集团技术总监、首席专家汪双杰至今依然记得22岁那年第一次与高原冻土结缘的情景。1984年3月,刚刚走出大学校门的汪双杰被安排去喀喇昆仑山参与多年冻土区边防公路勘察设计工作。“平均海拔在5000米以上,我们修的那条路170多千米,原来送物资到哨所全靠牦牛,顶多一个月送一次,要是大雪封山可就没准了。”边防战士用青春和生命捍卫祖国领土的精神深深感动了他,也点染出他与老一辈央企科学家更加接近的生命底色。
恶劣的环境中,身边好几位同事倒下了。可汪双杰依然坚持白天边勘察边施工,晚上画图纸搞设计,与施工部队一道战斗在喀喇昆仑无人区。等到6月底的暖风吹化高原冰雪,牦牛送来新的物资,他却收到一封迟来的家书——母亲在清明节前已去世。可是施工最吃劲的时候不能下山,他只能把心事深埋在千年冻土里,擦干眼泪继续修路。“等把路修好了,再到母亲的坟前磕头吧……”
40年弹指一挥间,汪双杰已经从毛头小伙成长为冻土工程界的知名专家。其间,曾有人给出120万元年薪聘请他到南方工作,但当时年薪不足2万元的他还是选择留守高原。
2001年,汪双杰担任“多年冻土地区公路修筑成套技术研究”项目负责人。在接下来的数年里,他带领团队全身心投入到攻克冻土难题的科研工作中。他建立的公路冻土尺度效应理论,被国际冻土协会评价为“是国际冻土工程界影响深远的重大创新”。“多年冻土青藏公路建设和养护技术”获得2008年度国家科学技术进步奖一等奖。
汪双杰在冻土领域的研究成果直接支撑了一批国家重大工程的建设与改造。例如,突破了国际工程界多年冻土地区不能修筑沥青路面公路的禁区,成功建设了世界第一条跨越550千米多年冻土地区的全天候通车二级公路——青藏公路,持续支撑维养进藏物资主通道,促进西藏经济发展;支撑玉树震后生命线工程,保障恢复重建,成功建设了世界上首条多年冻土区高速公路——共玉高速,有力促进了民族团结和政治稳定;服务新藏公路、600多千米中印边界道路等多条国防“生命线”的升级改造与军事投送保障,提高边疆通道应急应战能力,有力保障了国防及社会安全。
世界上首条多年冻土区高速公路——共玉高速
40年来,汪双杰跑遍进出藏区的条条国道,参与青藏高原上几乎所有公路勘察设计。“回过头来数数,上高原至少上百次,每年都要去几次。现在随着年龄增长,高原反应越来越大,但只要还能上就上。我的信念就是做昆仑山上的一棵草,为国家进出藏战略通道的灾害防治和升级改造贡献力量!”
张少华与汪双杰一样关注着地下的世界。
我国石油对外依存度多年维持在70%以上、天然气对外依存度也达到40%以上,能源安全形势严峻。资料显示,我国深层、超深层油气资源达671亿吨油当量,占全国油气资源总量的34%。然而,找到这些更深处的油气资源却是一个世界难题。
硬仗需要强军。张少华所在的中国石油东方物探从大庆石油会战一路走来,参与了新中国成立后各个时期的石油会战,勘探足迹遍及国内各大含油气盆地,被国家授予“地质勘查功勋单位”,在业内有“找油先锋”之称。
张少华也一直坚守在为国找油找气的最前线。个子不高的张少华习惯于把自己隐藏在人群中,采访时他总是谦逊地将公司各个条线、各个层级、各年龄段的同事们都推向前台,并反复强调着集体的力量。“每个人的成长,自身努力非常重要,但企业的平台作用更不可忽视。没有好的平台,个人价值很难实现。”
东方物探人在“黄羊和雄鹰都无法到达的地方”——秋里塔格刀片山上作业,一举攻克世界级勘探难题
地震勘探是解决油气勘探难题最重要、最有效的技术方法之一,是一项系统而复杂的工程。对于张少华而言,保障国家安全分为两个层面:一是打破国外技术垄断,推动我国油气物探领域技术、软件和装备全面自主化和国产化,实现关键核心技术自主可控;二是以先进的物探技术,助力中国石油国内外油气资源勘探开发,为保障能源安全提供有力支撑。
物探软件是油气勘探的核心技术,被喻为“地质家的眼睛”。2003年1月,中国石油从集团层面正式启动GeoEast软件研发。一支由300多名科研骨干组成的研发团队经过600多个日夜的辛勤奋斗,成功研发GeoEastV1.0版本,打造出国内第一套拥有自主知识产权的地震数据处理解释一体化软件。
最好的压制不是封锁而是倾销。回过神来的竞争对手很快调整策略,纷纷表示愿意向东方物探出售软件并给予优惠。但东方物探没有“上当”。历经20多年迭代升级,GeoEast已具备从陆地到海洋、从地面到井中、从纵波到多波的全场景应用功能,已经成为全球三大主流物探软件之一。目前,GeoEast已经发展到V4.0版本,形成了新一代多学科开放式软件平台iEco,攻克了可控震源高效混叠处理等关键技术,提升了我国油气勘探领域的国际竞争力。
研发GeoEast是东方物探强化科技创新的一个缩影。核心软件方面,该公司先后自主研发了以KLSeis、GeoEast为代表的12大物探软件系列;核心装备方面,该公司打造了以EV56宽频大吨位高精度可控震源、eSeis节点仪为代表的12大自主创新装备产品;核心技术方面,该公司形成以陆上“两宽一高”、海洋OBN为代表的地震勘探技术。其中,“两宽一高”(即陆上宽频宽方位高密度地震勘探关键技术与装备)获得2023年度国家技术发明奖一等奖,张少华是项目第一完成人。
“两宽一高”技术原理通俗来讲,就好比用高清相机给地球拍照片,“宽频”相当于彩色照片,看到的地下信息更丰富;“宽方位”相当于从不同角度拍照片,可以看清地下全貌;“高密度”相当于数码相机的高像素,画质变得更加清晰,整体推动地震勘探进入“高清时代”。历时15年科技攻关,东方物探从理念方法、高端装备、工业软件等方面开展原始创新,全球首创了全新一代陆上地震勘探技术体系,攻克了深层油气勘探的世界级难题,探测能力实现了从5000米到万米油气目标的突破。
与新能源、新能源汽车等能源替代方案不同,“两宽一高”从正面回应着保障能源安全的战略需求。在国内,“两宽一高”技术支撑中国石油取得鄂尔多斯庆城等3个十亿吨级大油田、塔里木博孜大北等4个万亿方大气区等一批重大勘探发现;在海外,东方物探积极配合做好战略选区和潜力资源评价,为中国石油海外油气权益产量当量保持1亿吨稳产提供有力技术支撑。
“为国找油找气是我们最大的价值追求。我们将持续推进物探技术进步,为国家能源事业贡献物探领域的专业力量。”张少华说。
“一直从事喜欢的工作是我一辈子最幸福的事情”
为国诚可贵,而这代央企科学家身上另一难能可贵之处,则是由兴趣和理想点燃的自我意识觉醒,闪耀出人性的光芒。
中国海油研究总院总工程师李中熟练地穿行在立体迷宫般的海上钻井平台,头顶烈日如焰,脚底海水湛蓝,汗水很快沁满脸庞。听闻记者此前没坐过直升机,他的眼里闪过一丝诧异,过去数十年间,这曾是他最主要的通勤工具。
李中出生在河南南阳的一个村庄,小时候村里最高端的机械设备,就是一辆东方红拖拉机和一台用于抽水、磨面的柴油机。1972年,南阳石油勘探指挥部成立,河南油田正式诞生。矿区里错综复杂的管道和鳞次栉比的生产装置,给李中的幼小心灵带来了巨大的震撼。放学后,他总是跟小伙伴们一起往矿上跑,起初是好奇地摆弄些库房里的零部件,熟络后便帮着实验室里的大姐姐们做一些简单的实验。
高考填报志愿时,李中毫不犹豫地选择了钻井工程专业。大三那年暑期实习,他从一名转业的水兵那里得知,在广东湛江有家中国海油公司,专门负责海洋石油勘探开采。这是他第一次听说海洋石油,新世界的大门就此打开。1994年春节过后,这家公司恰好去学校招人,李中思虑再三,迈出了他职业生涯最重要的一步。
李中怀着忐忑的心情初次出海。从湛江乘飞机到三亚,再转乘直升机赴海上钻井平台。相比陆上石油,海洋石油从通勤工具到生产设备再到作业方式所带来的系列震撼,让他坚信自己做出了正确的职业选择。
此后在海上一线工作的25年里,李中把论文写在了祖国的碧海蓝天之间,1个国家科学技术进步奖特等奖和2个国家科学技术进步奖一等奖是他已修的学分。
李中的主攻方向是钻完井。海洋石油勘探开采需要在地下油气藏和海面的钻采平台之间建立起一条供油气通行的稳固隧道,这项工作就是钻完井。钻完井作业集中体现了海洋石油工业高风险、高科技、高投入的“三高”特性。好莱坞大片《深海浩劫》就再现了2010年美国墨西哥湾井喷事件的灾难现场。
我国南部海域地处三大板块交汇区,是全球唯一同时聚集高温高压、深水、复杂断块三大世界级钻完井技术难题的海域,近年又迈入了海洋深层新领域。
该区域的高温高压曾让国际巨头望而却步。早年雪佛龙等6家国际石油公司在该区域钻探15口井,由于钻井事故频发先后退出。
李中带领团队深入分析前期钻井失利原因,并很快抓住主要矛盾——既然钻完井的工作对象是地层,那就不能只想着怎么加固井筒,还要深入进行地质研究,对不同的地层特点采取针对性措施。他带领团队集中精力钻研各层段优快钻进技术,并与中海油服等单位密切合作,研发适合高温高压探井作业的配套产品。2010年前后,团队逐渐摸清了高温高压的“暴脾气”,形成了四大创新成果。这四大创新成果互相支撑,形成完整的海上高温高压钻完井关键技术体系。得益于这套技术,2010年后公司累计发现了7个高温高压气田,天然气地质储量达4126亿方。
更直观的成绩来自一场无意中的同台竞技。2015年前后,李中率领团队在南部海域的某区块开展作业,几乎同时某国际巨头也在同一区块20千米远处对同一目的层进行了勘探。出于对中国技术水平的不信任,这家公司事先在新加坡举行了国际招标。但最终结果是李中团队仅用该公司1/5的费用、1/3的时间即顺利完钻。“那年的工作总结特别好写。”李中笑说,团队一战成名,如今这套技术体系已走出国门,在国外高温高压区块48口井中成功应用。
“海上高温高压钻完井关键技术及工业化应用”获得2017年度国家科学技术进步奖一等奖,李中是项目的第一完成人。
海上高温高压钻完井技术体系还有力促进了深水油气勘探的突破。李中先后参与了2014年度国家科学技术进步奖特等奖项目“超深水半潜式钻井平台研发与应用”、2023年度国家科学技术进步奖一等奖项目“‘深海一号’超深水大气田开发工程关键技术与应用”。前者在我国海洋工程装备领域具有“破天荒”的里程碑意义,后者在保障能源安全的大背景下将最大作业水深拓展到1500米以上、最大井深达5000米以上。
“深海一号”气田是我国迄今为止自主开发建设的作业水深最深、地层温压最高、勘探开发难度最大的深水气田。图为“深海一号”能源站
但李中并没有躺在功劳簿上。2020年从海上一线调入中国海油研究总院后,他与时俱进地瞄准了“信息化、智能化钻完井”的新方向。“科研无尽头,永远不要想着大功告成。我们要发扬钉钉子精神,钉牢一颗再钉下一颗,不断钉下去,才能让科技创新成果源源不断涌现出来。”
同样受到儿时梦想激励的还有窦强。
飞腾系列CPU总设计师窦强出身科研世家。小时候每逢寒暑假,他总会跟着参与高性能计算机研发的父亲去办公室加班。在老一辈科技工作者的耳濡目染下,他小小的心里就坚定了接下信息安全接力棒的信念。怀揣这一梦想,高中时他便考入湖南四大名校之一师大附中的首届理科实验班,这是一个选拔全省尖子生集中冲刺国内外各大竞赛的“卷王”班级。
学霸的人生在高考后找到归宿。当时适逢我国大规模集成电路初露锋芒,窦强报考国防科技大学,成为最早一批从事大规模专用集成电路研究的成员之一。求学岁月里,窦强把实验室当成了第二个家。当同龄人还沉浸在校园生活的缤纷多彩中时,他总在实验台前与示波器的荧光为伴,在成摞的技术文献中探寻芯片世界的奥秘。这份专注与执着,让他在高性能计算系统结构与芯片设计领域逐渐崭露头角。
CPU是信息系统中最核心的集成电路芯片,长期依赖进口,属于“卡脖子”关键技术。20世纪末,西方各国签署《瓦森纳协定》,对我国CPU芯片开始封锁与禁运。
窦强带领团队攻克了多项“卡脖子”关键技术堡垒,创新性地提出了多项总体技术思路,并负责全芯片逻辑设计、功能模拟与验证、流片与测试等芯片设计各个主要阶段的组织协调工作。
2014年,飞腾团队迎来历史性转折。当年,在中国电子、天津市滨海新区政府和天津先进技术研究院的联合支持下,飞腾公司正式成立,窦强目前还担任着中国电子首席科学家、科技委副主任。同年年底,飞腾公司第一颗高性能通用CPU芯片研发成功。
窦强回忆起这颗芯片的点亮场景:当“Hello World”字符出现在屏幕时,40余名研发人员相拥庆祝,“那一刻印证了中国芯片设计能力的突破”。那天半夜,团队成员找到一家尚未打烊的米粉店,喝光了店里所有的酒。
4年后,一款名为 FT-2000/4 的桌面CPU芯片被紧急立项。这是一个完全没有国外技术资料可作参考的空白领域,项目要求技术指标在国际同类产品中居于前列,同时要兼顾自主性与安全性。400多个奋斗的日夜里,团队如同接力赛道上的选手,通过精准高效的工作衔接,提前实现了产品的快速定型与批量供货。这款产品进一步缩小了中国芯与国际主流桌面CPU芯片之间的性能差距,成为了首款销量突破百万片的国产桌面CPU芯片。
窦强带领团队再接再厉,不断缩小与国际先进水平的差距。在CPU研发最难的内核研发设计方面,窦强带领团队不断深耕,迭代推出了FTC8、6、3三大系列处理器内核,在高性能、高效能、低功耗方面满足不同产品系列的需求。飞腾团队先后研制、量产了十余款高性能飞腾微处理器产品,使飞腾系列CPU在高端服务器、桌面办公信息系统、嵌入式工控等领域实现对国外同类芯片的国产化替代。其CPU产品获得了2019年度国家科学技术进步奖一等奖,这是高端芯片领域的首个国家科学技术进步奖一等奖。
飞腾系列国产CPU产品谱系图
不久前,飞腾系列CPU销量突破1000万片。“从行业角度看,高性能CPU获得百万片的应用,就意味着突破了‘可用’这一关;而CPU芯片到了千万级的应用规模,才可以说从‘可用’向‘好用’迈进,在千行百业大规模的推广应用中发挥了‘能担大任’的作用。”窦强说。
算力的尽头是电力。“三峡梦”成为“60后”一代水电科技工作者青春的主旋律。
1987年,一位几乎没见过下雪的广西壮族青年来到了哈尔滨。这里有中国水力机械专业最前沿的“阵地”——哈尔滨电机厂大电机研究所。“如果能参与到三峡工程,就是豁出一辈子也值了。”覃大清心想。
覃大清是一个念旧的人,就连身后的背包也是多年未换,一如他年少时的梦想。从小浸润于广西柳州浓厚的工业氛围里,他对工业可谓情有独钟。18岁那年,他考入华中工学院。在大学期间,覃大清对水力机械专业产生了浓厚的兴趣,此时,葛洲坝电站陆续投运,三峡工程呼之欲出,中国已初步建立起完整的现代水电设备制造业雏形。一个坚定的信念深植在他心里:“要去探索专业技术的源头,去专业最前沿的地方,更好地为国家服务。”
哈尔滨迥异的气候和饮食习惯并没有难倒他,这些在先进实验仪器面前都显得微不足道。覃大清兴奋地每日沉浸在实验台前。在他看来,哈电有大厂房、有研究所、有实验室、有计算机,能够实现他的“三峡梦”,而实现“三峡梦”,需要做好充分的知识储备和技术准备。为此,凡是他认为能够对干好三峡工程有用的知识,他都去学,就连走路吃饭也在想着解决学习中遇到的问题。
十年磨剑,终于迎来了三峡工程主机招标。1997年,覃大清带领团队承担了三峡右岸机组的水轮机水力开发工作。横亘在研发团队面前的,是三峡左岸进口机组也未能解决的“癌症”级世界难题——水轮机高部分负荷压力脉动。水轮机在负荷范围内运行,压力脉动的数值非常大。压力脉动一大,机组运行就不稳定,很容易发生危险。
为了完全攻克这一难题,覃大清带领团队5年攻关,先后通过20多个方案的优化设计和上百次的试验,成功研制出混流式水轮机L型叶片转轮,使中国水电技术短短几年时间就实现了国外30年的跨越。在与发达国家同台对比中,该转轮综合性能最优、稳定性最好,最终取代三峡左岸国外技术,成功应用在三峡右岸机组中。
圆梦三峡后,2003年到2007年,覃大清又带领团队自主研制了溪洛渡、向家坝水轮发电机组,将世界水轮发电机组的最大容量从70万千瓦提升到80万千瓦。
百万千瓦“无人区”近在咫尺。从2007年开始,覃大清带领团队不懈攻关,研发出了11台模型转轮。近一年的时间里,该团队完成了50余遍不同设计方案详细的模型试验。最终,该团队开发出世界单机容量最大的100万千瓦混流式水电机组长短叶片转轮,使我国在该领域处于世界领先水平。
2021年6月28日8时8分,哈电集团研制的白鹤滩水电站右岸14号机组带负荷100万千瓦成功。这是全球首台实现100万千瓦满负荷发电的机组。
哈电集团自主设计制造的白鹤滩首台全球单机容量最大功率百万千瓦水轮发电机组
“我们登上了水电领域的珠穆朗玛峰。”如今已是哈电集团首席科学家的覃大清回忆起来,仍然难掩激动之情。
中国机械总院首席科学家、高端装备铸造技术全国重点实验室主任娄延春也曾有个“三峡梦”。
娄延春与铸造专业结缘始于偶然。报考大学时他对专业的认知还比较模糊,由于高考成绩优异,被直接分到了沈阳工业大学的王牌专业——铸造。在陈士梁、程宽中等老一辈铸造专家的培养下,娄延春被金属凝固、液态成形、铸造工艺等知识的奥妙深深吸引,由懵懂而逐渐熟悉并热爱上这个专业。
毕业后,娄延春以优异的成绩被分配到我国唯一一个国家级铸造技术专业研究所——沈阳铸造研究所(现属中国机械总院)。当时正是我国着力发展高端装备大型铸件的关键时期。在一个又一个项目的研发中,他逐渐成长为沈铸所的业务尖兵,开始在国家重大工程、重点装备用高品质铸件研发中挑起大梁。
1992年,《关于兴建长江三峡工程的决议》获得通过,几乎所有相关企业都想参与其中一展身手。彼时,大型铸锻件的质量难题迟迟未得到解决,引起中央领导高度关注。
沈阳铸造研究所主动请缨。没有项目经费支持,他们就自己出资先研制出一个等比例重达10多吨的不锈钢试验件,然后拿给国外第三方中介机构检测。经过多轮实验、检测后,其产品完全符合外方订货合同要求,并且比进口铸件价格降低了一半以上。
2003年,三峡水电站正式将左岸机组用大型水轮机导叶铸件国产化任务委托给沈阳铸造研究所,使其成为三峡左岸水轮机部件中唯一的国内供应商。作为所长兼项目总负责人,娄延春不敢怠慢。此后一年多时间里,他和团队取消了所有休息日,24小时待命:万家团圆的节日,他们在实验室进行性能测试;夜深人静的午夜时分,他们坚守在设备旁开展产品试制研究。从新型特种设备研制、材料优化、工艺理论模型搭建到铸造成形技术方案实现,他们克服了重重困难,仅用一年时间,圆满完成了合同规定产品的全部制造,顺利通过外方设计单位的审核,一次性通过验收。“电渣熔铸水轮机导叶双精炼铸造”成为我国具有自主知识产权的大型铸件制造新工艺,填补了国内空白,达到国际领先水平。
圆梦三峡后,娄延春与覃大清一样开启了白鹤滩的“珠峰之旅”。白鹤滩机组的关键构件制造技术没有国际先例可以参考。同时,在世界范围内大型水轮机叶片疲劳裂纹和空蚀破坏也是一个巨大的技术难题。在经过前期多轮研讨、试验后,娄延春率队另辟蹊径,发明了一种新技术,最终成功研制出世界首个百万千瓦级水轮机电渣熔铸模压叶片,较传统工艺金属利用率提高40%以上,制造周期缩短65%,目前产品已批量应用于白鹤滩水电站。
白鹤滩电站用水轮机转轮铸件
“看到自己参与的一项项研究成果被用在了我国水电、核电和航空航天等领域装备制造上,我非常骄傲。能一直从事自己喜欢的工作,为我国铸造事业的发展贡献自己的一份力量,是我一辈子最幸福的事情。”娄延春说。
“不仅要跑好这一棒,还要传好这一棒”
由己及人,薪火相传。央企科学家发现青年人才、融入青年人才、托举青年人才,在时代的交接棒中完成科研生命的延续。
对国网电科院(南瑞集团)的采访和参观各环节均被严格精控到分钟,对比行程表竟无丝毫差异。这种对安全、稳定、可控的近乎偏执的追求刻在一代代电网人的基因里,包括郑玉平。
郑玉平是国家电网首席科学家、电网运行风险防御技术与装备全国重点实验室主任。在国网电科院(南瑞集团)求学和工作的40余年冲淡了他的福建口音,但他依然清晰记得中学时因停电而瞬间没入黑暗的一个个自习夜晚——那是他毕生奋斗的原动力。
20世纪70年代至90年代,我国电力系统网架十分薄弱,电网稳定性破坏事故时有发生。而在电网稳定性破坏事故中,由继电保护设备缺陷导致的事故占到一半以上。
为保障电力系统安全稳定运行,我国构建了以“三道防线”为基础、适应我国国情的电网风险防御技术及装备体系。作为这一体系建设的重要实践者,郑玉平主攻“第一道防线”继电保护。继电保护设备是指在电力系统事故或异常运行情况下动作、保证电力系统和电气设备安全运行的自动装置,郑玉平称其为“电网的贴身保镖”。
从业40多年来,针对我国电网发展的不同阶段,郑玉平先后主持三代“贴身保镖”装置研制,不仅彻底打破国外垄断,而且推动我国继电保护技术引领世界发展。相关技术产品应用于国内外成千上万个变电站,为央企提升经济价值和功能价值作出了双重贡献。无论是早年的二滩、三峡外送工程,还是后来的特高压输电工程背后,都有它们的身影。
青海省海南藏族自治州塔拉滩不同电压等级电网线路织成一道风景
从一线科研人员到科研工作负责人和学术带头人,郑玉平深知“团队建设要固本,更要塑魂”,并积极为建立有利于科技创新的体制机制而发声。他认为,结构科学、分工合理、团结协作、高效精干的科研团队是科技攻关的基础,只有不断探索符合科研人员特点的人性化管理之路,努力创造条件让科研人员心无旁骛地做好本职工作,才能让团队的凝聚力和战斗力不断增强。例如,南瑞集团建立的科研骨干长期股权激励机制,就像是给大家吃下了“定心丸”。
在科研人员之外,郑玉平还有一重身份——博士生导师。“博士培养需要跟其他高校合作,会不定期地带博士。南瑞自己有硕士点,我每年会坚持带1个硕士。带他们也促进我思考。”郑玉平说。
不论是实验研究还是课题攻关,他都以身示范,指导博士后、博士、硕士研究生26名,为我国电力保护控制装备产业持续发展输送人才。团队成员每个月都要开展一次集中交流。每次交流时,他都会把舞台让给年轻人,鼓励大家踊跃发言,大胆表达自己的观点。“他从不大包大揽,善于营造自由讨论氛围,启发大家思考,培养发挥年轻人的主动性。”团队成员潘书燕说。
如今,郑玉平正带领团队探索和破解新型电力系统的时代新课题。“现在取得的成果不属于我一人,都是团队的力量。时代接力棒传到我们手中,不仅要跑好这一棒,还要传好这一棒。”
航空工业沈阳所首席专家、第五任总设计师王永庆也肩负着继往开来的重大使命。
航空工业沈阳所是王永庆成长的摇篮,更是一个有着光荣传统的英雄集体,被誉为中国“战斗机设计研究的基地,航空英才的摇篮”。歼8、歼11、歼15、歼35和无人机等5大系列共40多个航空武器装备重点型号在这里研制;顾诵芬、管德、李明、李天、杨凤田、孙聪、王向明等7位院士在这里奋战……
航空工业集团沈阳所研制的歼-35A在第十五届中国航展亮相
王永庆是我国多型航空主战装备总设计师,他主持研制了歼35A等多型主战装备,作为型号常务副总师为我国首型舰载机歼15研制作出卓越贡献。
王永庆被大众所知始于2012年。当年11月23日,歼-15在辽宁舰首次成功起降。从这天起,中国海上没有舰载机的时代成为历史,中国战斗机也实现了从陆地向海洋的跨越。媒体的聚光灯投向这位笑容可掬的常务副总师。相比3年前歼-15陆基首飞时的挥泪当场,此时的王永庆似乎更多了一份胸有成竹的淡然。
在担任航空工业沈阳所第五任总设计师的15年间,他主抓体系建设,重点放在技术的发展和能力的建设上。他致力于飞机研发基础能力的提升,重视专业建设,使沈阳所研发技术能力同步实现跨代提升。他创新技术手段,在国内首次推行全机三维数字化设计,摸索建立起一套完整的数字化设计体系。他倡导正向设计理念,重视推广流程理念,促进知识工程的常态化建设,强调“只有用流程串起来的知识才是知识”。
王永庆像前辈们一样努力托举着新一代的科研力量。作为博士生导师,他已培养出2名博士生、7名硕士生。除此之外,一批80后、90后已经快速成长为沈阳所的核心与骨干。王永庆对团队的年轻人充满信心,在他的鼓励下,结合重点项目的研制工作,年轻的技术人员们投入到实战中,得到了真刀实枪的培养和锻炼,从而快速建立和稳固了人才队伍。以王永庆主持研制的歼35A战机为例,其设计核心团队平均年龄才30出头。
王永庆对年轻人的关心延伸到工作之外。周末,他会换上布鞋,拿上小竹篓,装满自己种的西红柿分享给大家。加班的日子里,他会一早起来给大家烤地瓜。他喜欢跟年轻人一起玩桌游、狼人杀,知道YYDS是“永远的神”的意思。他亲切地叫他们“孩子们”,并欣赏他们身上与自己相似的反差感。“他们身上融入了新时代斜杠青年的美,没有丢失认真和负责,有时代赋予他们的新鲜生命力。他们的思维方式很适应信息化、现代化的发展需求,所以他们创新的精神头、动力更足。”
作为我国盾构技术产业化的开拓者之一,半路出家的李建斌如今把徒弟也带成了全国闻名的盾构机“老专家”。
2018年,王杜娟当选第十三届全国人大代表,同时被中央宣传部、科技部、中国科协评为“最美科技工作者”。这位从崇山峻岭走来、不掩尘土风霜的女科学家,面对镜头一遍遍讲述着国产盾构机从0到1再到领先全球的逆袭故事,通过议案频频为产业工人队伍建设、制造业高质量发展等发声,赢得了舆论的尊敬。
舞台中央的王杜娟,总能让李建斌想起24年前那个团队集结的下午。
2001年2月16日,中国中铁正式成立盾构机研发项目组,李建斌成为项目负责人。他在系统内选调了18名来自机械、液压、电器等方面的工程师,王杜娟便是其中之一。盾构机有刀盘刀具、液压、电器、泥水、砂砾等五大系统,这五大系统成为国家“863”计划中有关盾构研发的5项课题,均由李建斌所率团队承担。这18人也被称为第一支“盾构梦之队”。
盾构机,正式名称为“全断面隧道掘进机(tunnel boring machine,简称 TBM)”。它是集机械、电器、液压、传感、信息等多项现代技术于一体的高科技隧道施工装备,广泛应用于城市轨道交通、地下综合管廊、铁路及公路隧道工程、引水隧洞工程及军事防护工程施工等领域。
世界最大直径高铁盾构机“领航号”
由于制造工艺复杂,技术附加值高,盾构机曾长期被少数发达国家垄断。汽车运输工程专业出身的李建斌,早年曾在隧道施工现场见识过洋专家的傲慢与防备。“造中国人自己的盾构”成为他一直以来的夙愿。
这群“新兵蛋子”大部分都是毕业不久的大学生,有人甚至连盾构机都没见过。项目启动后,李建斌做的第一件事情就是带着大家到处看盾构机,四处找项目,深入隧道现场,一根根管子排查,一个个元器件核对,比较参数、核实数据、查阅资料,经常奋战到凌晨。“以我们的能力和水平,照葫芦画瓢制作不是难事,但这不是我们的本意。我的出发点就是掌握设备的设计理念,掌握核心技术,做自主研发工作。”
2008年,中国第一台拥有自主知识产权的复合式土压平衡盾构——“中铁1号”成功下线。这台样机随后被应用于天津地铁三号线施工项目。业主单位起初以为是台进口盾构机,便将其用在施工难度最大的标段,地表以上是张学良故居、瓷房子等组成的历史文化街区。施工验收时发现,在各个标段中这个标段工程成绩最优,不但掘进速度快,而且地表沉降控制在三毫米以内。李建斌告诉业主这是一台国产盾构机。自此,中国盾构实现了从0到1的突破,国外盾构一统天下的格局被打破。
此后,李建斌带领团队研究设备在不同地质条件下,比如硬岩、黄土、沙土中的工作状态,逐步攻克了超大直径、超小直径、极限工况下的装备设计、制造关键技术,成功研制了一大批世界首台、国内首台的开创性产品,产品直径覆盖2米至18米,广泛应用于国内外多项领域和重点工程。2020年9月,中国中铁自主研制的第1000台盾构机下线,成为国内第一家下线隧道掘进机突破1000台的领军企业。
国际市场也为之打开。截至目前,中国中铁研制的盾构机已经出口至德国、法国、意大利等30多个国家和地区。
随着事业的壮大,团队也由最初的18人发展到现在3000多人。李建斌介绍,团队每年会从各相关专业引进几百名大学生。入职后,将对他们进行“设计院—车间—工地”的3阶段训练,先在设计院以师带徒的方式学习设计,然后去工厂学习组装,最后去现场观察设备的实际应用情况。
李建斌在人才培养中强调交流分享的重要性。他要求团队每周开展一次头脑风暴,就是大家坐下来一起分享好的想法和经验。同时,他还亲自给大家讲课,分享自己早年从事隧道施工工作的经验和后来开展盾构机研发的经验。更重要的是拓展全球眼光,他坚持带领团队分批去国外交流,了解盾构机传统强国的发展情况。“这套组合拳下来,我们团队的青年人才成长非常快。很少有团队能胜过我们。”
寒雨连江,李建斌头戴铝盔,行走在挖掘中的崇太长江隧道。“领航号”盾构机在89米的江底加速奔向江苏太仓。“盾构机是一种只能前进、不能后退的装备。盾构精神中的‘一往无前’由此而来。”
这像极了央企的科学家群体,一旦选择了开始,便风雨兼程,一往无前。
来源:国资小新一点号