【國有經(jīng)濟】人民日報：群星閃耀創(chuàng)新路——2014年國家科技獎獲獎項目巡禮
【國有經(jīng)濟】人民日報：群星閃耀創(chuàng)新路——2014年國家科技獎獲獎項目巡禮
發(fā)布時間：2015-01-15 信息來源：
1月9日，黨中央國務(wù)院在北京人民大會堂隆重舉行2014年國家科學技術(shù)獎勵大會，又一批在科技創(chuàng)新中做出突出貢獻的科技工作者登上國家最高科技領(lǐng)獎臺。
2014年國家科技獎共授獎318項成果，包括自然科學獎、技術(shù)發(fā)明獎、科技進步獎三大類。無論是揭示自然奧秘的自然科學獎，還是創(chuàng)造新手段的技術(shù)發(fā)明獎、促進生產(chǎn)力提升的科技進步獎，每項獲獎成果從立項到結(jié)題平均歷時10年以上，凝聚著科學家潛心探索、奮勇攀登的智慧和汗水。
國家科技進步特等獎“超深水鉆井平臺”石油開采走向深海
按照國際慣例，一般將水深超過300米海域的油氣資源定義為深水油氣，1500米水深以上稱為超深水。超深水半潛式鉆井平臺出現(xiàn)之前，我國海洋石油工業(yè)勘探開發(fā)的海上油田水深普遍小于300米，它的應(yīng)用一舉將我國油氣資源開采提升到3000米?！俺钏霛撌姐@井平臺研發(fā)與應(yīng)用”，因其實現(xiàn)了我國海洋石油工業(yè)從淺水走向深水的歷史性跨越，獲得2014年國家科學技術(shù)進步特等獎。
我國南海是世界四大海洋油氣聚集中心之一，占我國油氣總資源量的1/3，但其中70%蘊藏在深水區(qū)。深水油氣勘探高投入、高風險，加上沒有超深水鉆井的一系列核心技術(shù)，使我們面對這塊財富，只能望而卻步。
為盡快開發(fā)南海油氣資源，中國海洋石油總公司（以下簡稱“中海油”）決定研制自己的超深水鉆井平臺。從2006年起，中海油先后組織了國內(nèi)百余家單位5000余人進行研究、設(shè)計、建造、調(diào)試和運營。近6年的攻關(guān)，研究團隊成功研制了具有世界先進水平超深水半潛式鉆井平臺，我國成為繼美國、挪威之后第三個具備超深水半潛式鉆井平臺設(shè)計、建造、調(diào)試、使用一體化綜合能力的國家。
這是我國首座自主設(shè)計、整合全球一流設(shè)計理念和一流裝備的超深水半潛式鉆井平臺。該平臺最大作業(yè)水深3000米，鉆井深度可達萬米，瞄準了油氣資源豐富而勘探難度高的深水海域；平臺自重超過3萬噸，自動化水平極高，超越其他同類平臺標準；平臺可變載荷9000噸，為全球同類平臺最大的可變載荷，大大提高了平臺的遠海作業(yè)能力，解決了平臺在深海區(qū)作業(yè)遠離陸地的補給困難。
超深水鉆井平臺和淺水的技術(shù)點完全不一樣。雖然我國在淺水石油開采技術(shù)已經(jīng)達到世界先進水平，但該平臺啟動研制之時，研究團隊沒有任何經(jīng)驗借鑒。更大的困難是南海的自然環(huán)境。南海是世界上臺風繁多的地區(qū)之一，惡劣的自然環(huán)境對鉆井平臺提出苛刻的要求，很多設(shè)計都需要為南海海況“量身定做”。比如，為抗擊南海海況，研究團隊就研制世界上強度最高的R5級海洋工程系泊鏈，強度較R4級提高了16%。
該平臺創(chuàng)造了多個世界首次：首次采用南海200年一遇的環(huán)境參數(shù)作為設(shè)計條件、首次采用3000米水深范圍DP3動力定位和1500米水深范圍錨泊定位的組合定位系統(tǒng)、首次突破半潛式平臺可變載荷9000噸，為世界半潛式平臺之最……平臺的建成，不僅標志著我國在海洋工程裝備領(lǐng)域具備了自主研發(fā)能力和國際競爭能力，也帶動了海洋工程、船舶、機電制造業(yè)等行業(yè)的技術(shù)進步和產(chǎn)業(yè)升級。
編輯點評
海油人對此或許記憶猶新：去年8月18日，中海油在南海陵水17—2測試獲得高產(chǎn)油氣流，創(chuàng)造了我國海油自營氣井測試日產(chǎn)量最高紀錄。陵水17—2氣田平均作業(yè)水深達1500米，能在南海如此深的海域勘探氣田，我國首座超深水半潛式鉆井平臺可謂功不可沒。
海洋油氣資源非常豐富，約占全部油氣儲量的34％。近年來，全球獲得的重大勘探發(fā)現(xiàn)中，一半來自海洋，且主要在深水海域。業(yè)界普遍認為，深海將成為全球油氣勘探開發(fā)的重要接替區(qū)域。我國南海蘊含著豐富的海洋油氣資源，但長期以來，深水石油勘探開采技術(shù)，僅為少數(shù)國家掌握。我們不能依賴別人的技術(shù)開采自己的資源，該鉆井平臺的建成，將深海石油勘探的自主權(quán)掌握在我們自己手中。
平臺投入兩年來，鉆井17口、完井4口。在取得經(jīng)濟效益的同時，一個更長遠的意義是提高了我國海洋工程裝備能力。裝備制造是進軍海洋的重要支撐，相信這些在平臺建設(shè)中誕生的技術(shù)將在我國未來海洋工程裝備制造上大顯身手。
國家科技進步特等獎“天河一號”站上世界超算之巔
冬日的陽光下，在位于天津濱海新區(qū)的國家超級計算天津中心，由國防科技大學計算機學院研制的我國首臺千萬億次超級計算機系統(tǒng)——天河一號正在高速運轉(zhuǎn)，指示燈頻頻閃爍，發(fā)出繁忙運算的蜂鳴聲。
“天河一號應(yīng)用水平已經(jīng)進入世界先進行列?！敝行闹魅蝿⒐饷髡f，天河一號目前有重點用戶600多家，每天有1000多個計算任務(wù)在天河一號上運行，平均利用率達到82%。
2007年，這個項目才剛起步——國防科大計算機學院成功申報了“千萬億次高效能計算機系統(tǒng)研制”國家“863”計劃重大項目。經(jīng)科技部批復(fù)，國防科大與天津濱海新區(qū)達成科技合作協(xié)議，聯(lián)合建設(shè)以千萬億次計算機為業(yè)務(wù)主機的國家超級計算天津中心。國防科大積極展開千萬億次級超級計算機系統(tǒng)的基礎(chǔ)研究與技術(shù)攻關(guān)，相繼突破了一系列核心關(guān)鍵技術(shù)。2009年10月，天河一號橫空出世，比預(yù)計時間提前了一年。它的研制成功，實現(xiàn)了我國自主研制超級計算機能力從百萬億次到千萬億次的跨越，使我國成為繼美國之后世界上第二個能夠研制千萬億次超級計算機系統(tǒng)的國家。
2010年11月17日，落戶國家超級計算天津中心的天河一號，以優(yōu)異的計算性能在第三十六屆國際超級計算機500強排行榜上位居世界第一，這是我國高性能計算機首次登上世界超算之巔，標志著我國高性能計算機研制技術(shù)跨入了國際領(lǐng)先行列。
支撐這一“中國速度”的是中國創(chuàng)造。天河一號在國際上首創(chuàng)“CPU+GPU”相結(jié)合的異構(gòu)融合計算體系結(jié)構(gòu)，部分采用了該校自主研制的“飛騰—1000”芯片，在體系結(jié)構(gòu)、互連通信、并行操作系統(tǒng)和高性能微處理器等多個領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了一系列關(guān)鍵技術(shù)突破。
天河一號研制成功后，迅速在國家超級計算天津中心、長沙中心和廣州中心投入運行，廣泛應(yīng)用于大科學、大工程以及產(chǎn)業(yè)升級和信息化建設(shè)，在石油勘探、生命基因、腦科學、新材料、高端裝備制造、互聯(lián)網(wǎng)金融等20多個領(lǐng)域獲得成功應(yīng)用，取得顯著經(jīng)濟和社會效益。中石油東方物探公司在天河一號成功進行了世界領(lǐng)先的高密度勘探數(shù)據(jù)處理，極大提升了我國石油勘探企業(yè)生產(chǎn)效率，提高了“找油找氣”能力；中科院上海藥物研究所在天河一號實現(xiàn)了微秒尺度的大規(guī)模分子動力學模擬，有力支撐了我國藥物研究和醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)由仿制為主到創(chuàng)制為主的轉(zhuǎn)變；北京大學牽頭的研究團隊運用天河一號進行高壓、低溫條件下的全量子化計算模擬，在國際上首次驗證高壓低溫量子液態(tài)氫這一奇特物質(zhì)的存在。天津超算中心與有關(guān)部門合作，在天河一號上構(gòu)建的霧霾預(yù)警業(yè)務(wù)系統(tǒng)，已形成了72小時霧霾預(yù)警預(yù)報能力。
去年8月28日，我國首個以超級計算機為平臺，集建筑規(guī)劃、三維設(shè)計、造價精算、模擬分析、施工管理、運行維護等于一體的建筑信息模型（BIM）產(chǎn)業(yè)園，在國家超級計算天津中心揭牌，天河建筑信息云平臺同時發(fā)布，此舉對提升建筑行業(yè)信息化水平、促進智慧城市建設(shè)具有變革性的重要作用，標志著天河超級計算機推廣應(yīng)用邁上一個新臺階。
編輯點評
“天河一號”創(chuàng)造的不僅僅是速度，還創(chuàng)造了超算領(lǐng)域的融合創(chuàng)新樣本。軍民融合式的發(fā)展創(chuàng)新模式促進了研發(fā)與應(yīng)用的融合，該模式的成功也體現(xiàn)在天河二號的研制上。截至目前，天河二號已構(gòu)建了六大應(yīng)用服務(wù)平臺，為國內(nèi)外220多家用戶提供了高性能計算和云計算服務(wù)。
計算速度并不是超級計算機的唯一追求。雖然融合創(chuàng)新模式推動了天河一號的實際應(yīng)用，但是與世界最先進超級計算機相比，真正的差距在于缺少應(yīng)用需求。畢竟，超級計算機在中國的發(fā)展歷程不長，國內(nèi)科學界和工業(yè)界尚未具備成熟運用超級計算機的能力。過去20年，中國高性能計算實現(xiàn)了從無到有、從有到優(yōu)的巨大跨越，以這樣的發(fā)展速度，人們有理由相信：隨著應(yīng)用需求的日漸龐大和細分，未來20年我國超級計算機將能解開更多應(yīng)用的實際命題。
國家技術(shù)發(fā)明一等獎“甲醇制烯烴”煤炭高效利用探新途
“為實現(xiàn)DMTO的技術(shù)突破和產(chǎn)業(yè)化，大連化物所的四代人整整干了30多年，黑發(fā)人干成了白發(fā)人?！泵鎸τ浾?，中科院大連化學物理研究所研究員劉中民忍不住感慨。
DMTO是大連化物所自主研發(fā)的甲醇制烯烴技術(shù)，是煤制烯烴的核心步驟。烯烴是化學工業(yè)中最重要的基礎(chǔ)原料，之前一直從石油中提煉。上世紀70年代石油危機爆發(fā)后，發(fā)達國家相繼啟動了煤代油攻關(guān)計劃，先用煤制甲醇，然后用甲醇制取烯烴。
1981年，甲醇制取低碳烯烴被列為中國科學院的重點課題，大連化物所臨危受命，成立了以陳國權(quán)、梁娟為正副組長的研究小組。經(jīng)過幾年努力，該小組在國內(nèi)首先合成了ZSM—5型沸石分子篩，并對其合成規(guī)律、反應(yīng)性能調(diào)變、改性及表征等進行了系統(tǒng)研究，為我國實現(xiàn)以煤代油的戰(zhàn)略目標邁出了第一步。
之后，大連化物所的研究人員乘勝前進，先后完成了3噸/年規(guī)模沸石放大合成、4—5噸/年規(guī)模的催化劑放大設(shè)備，以及日處理量1噸甲醇規(guī)模的MTO（甲醇制烯烴）固定床反應(yīng)系統(tǒng)和全部外圍設(shè)備，并在1991年4月完成了中試。
進入20世紀90年代，以蔡光宇研究員為組長的團隊繼續(xù)創(chuàng)新，提出了采用新型分子篩的甲醇制烯烴流化床工藝。新一代學術(shù)帶頭人劉中民帶領(lǐng)研究組，對甲醇制取低碳烯烴開展更加深入的基礎(chǔ)研究和應(yīng)用研究，形成了具有自主知識產(chǎn)權(quán)的整套技術(shù)。1995年，他們完成了流化床MTO過程的中試運轉(zhuǎn)，被業(yè)內(nèi)專家評為國際先進水平。1996年，這一成果獲得了中科院的科技進步獎特等獎。
“那年我們申請的是一等獎，中科院卻給我們頒發(fā)了特等獎。這在以往的科技評獎中是不多見的，足見評委們對我們成果的高度認可?！眲⒅忻窀嬖V記者，“我27歲擔任研究組副組長，成為研究組長時31歲，獲獎時也只有32歲?！?/font>
煤代油因油價攀升而熱，也因油價暴跌而冷。令劉中民沒有想到的是，其后油價一路下跌，他們的技術(shù)也因經(jīng)濟上不劃算而少人問津。直到2005年，國際油價回升，國內(nèi)又燃起了煤制烯烴的熱情。煤炭大省陜西省計劃在榆林開展煤制烯烴，就派專家到大連化物所實地考察，并與劉中民研究小組簽了合作合同。陜西省政府專門成立了陜西新興煤化工科技公司（即后來的新興能源科技有限公司），劃撥8300萬元試驗經(jīng)費。經(jīng)過雙方的共同努力，世界首次甲醇制烯烴工業(yè)性試驗于2006年5月宣告成功，每天可以轉(zhuǎn)化甲醇75噸，在世界上遙遙領(lǐng)先——國外1天的制造量還不到1噸。
2010年8月，神華集團采用劉中民研究組的DMTO技術(shù)，在包頭建設(shè)的180萬噸煤基甲醇制取60萬噸烯烴裝置，投料試車一次成功，成為世界首套甲醇制烯烴工業(yè)示范裝置。
據(jù)介紹，如今DMTO技術(shù)工業(yè)裝置實施技術(shù)許可合同已簽了20套，烯烴總規(guī)模1126萬噸/年。
劉中民告訴記者，在DMTO大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化的同時，他們又研發(fā)出新一代甲醇制烯烴技術(shù)（DMTO—II），申請國際專利29件，并完成了工業(yè)性試驗，使中國的DMTO技術(shù)在國際上持續(xù)領(lǐng)先。
據(jù)介紹，采用DMTO—II，每噸烯烴甲醇消耗降低10%以上，使原料成本大幅度降低?！拔覈敲禾看髧壳笆蛯ν庖来娑纫呀咏?0%，DMTO—II技術(shù)產(chǎn)業(yè)化的意義不言而喻?！?/font>
編輯點評
劉中民團隊的“30年磨一劍”，不禁讓人想起國家最高科技獎獲得者李振聲院士多年前一個創(chuàng)新案例報告的題目——“30年干好一件事”。李振聲院士剛好也是用了30年時間，攻克了小麥遠緣雜交育種世界性難題，該項目同樣也獲得過國家技術(shù)發(fā)明一等獎。這兩個看似偶然的例子說明，科學研究在瞄準目標后，要耐得住寂寞、經(jīng)得起挫折，不可輕言放棄。
實施創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展戰(zhàn)略，就是要瞄準國家需求，把創(chuàng)新成果轉(zhuǎn)化為實實在在的新技術(shù)、新產(chǎn)品、新產(chǎn)業(yè)。這不僅需要SCI論文，更需要像甲醇制烯烴、小麥遠緣雜交這樣既具有國際領(lǐng)先水平、又能對經(jīng)濟社會產(chǎn)生重大影響的科技成果。這類成果的產(chǎn)出，需要科學家有“板凳坐得十年冷”的定力，同時相關(guān)部門也應(yīng)創(chuàng)造良好條件和寬松環(huán)境，讓科學家能夠潛心研究、長期攻關(guān)。
國家自然科學一等獎“網(wǎng)絡(luò)計算”引領(lǐng)下一個計算時代
繼自然科學一等獎去年終結(jié)此前連續(xù)3年的空缺之后，這一代表基礎(chǔ)研究重大突破的獎項，今年再次沒有讓人失望——中南大學校長張堯?qū)W院士和他領(lǐng)導(dǎo)的團隊摘得這一桂冠。
“網(wǎng)絡(luò)計算的模式及其理論研究”，一項計算機領(lǐng)域的突破能獲得自然科學一等獎青睞，讓人驚訝。要知道，自電腦誕生以來，盡管運算速度一日千里，但能夠算得上“基礎(chǔ)研究重大突破”的創(chuàng)新可謂鳳毛麟角，計算機基礎(chǔ)體系理論始終難以撼動。究竟是怎樣的成果，讓我們這個一直在計算機領(lǐng)域“奮力趕超”的國家揚眉吐氣了一把呢？
對張堯?qū)W獲獎項目中首提的透明計算，國際同行形容是“先于云計算、包含云計算”。不少評論認為，這是首個由中國人推動的計算技術(shù)。芯片巨頭英特爾的專家則評價：“今后的十年，將是透明計算的十年?！?/font>
“創(chuàng)新不是忽悠”，至今還掛著清華大學教授頭銜的張堯?qū)W看上去有些嚴肅?！白约褐皇潜葎e人幸運一些?！睂τ讷@獎，張堯?qū)W說：“現(xiàn)在，透明計算已經(jīng)在行業(yè)形成一種共識，很多年輕人、學者都在往這個方向做。從這點來看，我們的研究算是取得了一些成果?！?/font>
讓人覺得“也蠻拼的”是，突破以現(xiàn)代計算機發(fā)明者馮·諾依曼命名的體系結(jié)構(gòu)的局限，研制出具有獨立知識產(chǎn)權(quán)的超級操作系統(tǒng)，貢獻出一系列具有原創(chuàng)性與系統(tǒng)性的重大創(chuàng)新成果，他和科研團隊經(jīng)過了20余年的潛心研究。只是說起這些，張堯?qū)W的語氣顯得風輕云淡?！爱敵鯄焊鶅阂矝]想過要獲這個獎。平時大家說‘只問耕耘，不問收獲’，我們是連‘耕耘’都沒多想，就那么做了?！?/font>
透明計算是什么？張堯?qū)W解釋說，這里的“透明”，是指這個跨平臺的運算過程一般用戶看不到，也不用在意硬件、軟件在哪里和怎么運行管理，就像用水時只需打開水龍頭接水，而不用管水是從哪里來?！皩τ脩魜碚f，重要的是獲得了什么服務(wù)，滿足了什么需求，而不是買了什么樣的產(chǎn)品?！?/font>
張堯?qū)W說，人們熟知的馮·諾依曼結(jié)構(gòu)，就是一臺計算機帶有存儲器和計算處理器，一個管存儲，一個管計算，然后拿個“管子”連起來，也就是總線。隨著互聯(lián)網(wǎng)高速發(fā)展，這種傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的局限性日益凸顯——網(wǎng)絡(luò)安全性低，計算機產(chǎn)業(yè)鏈在操作系統(tǒng)、芯片等多個環(huán)節(jié)易被鉗制，用戶也很難在同一個終端上實現(xiàn)跨平臺操作。
幾經(jīng)思考，早年就研究網(wǎng)絡(luò)并研制出中國第一臺路由器的張堯?qū)W，腦海里出現(xiàn)了一幅新的圖景：將馮·諾依曼結(jié)構(gòu)進行擴展，將網(wǎng)絡(luò)帶寬看成虛擬的計算機總線，網(wǎng)絡(luò)中的所有計算機都看成是資源，一個獨立的網(wǎng)絡(luò)就可以組合成一臺“超級計算機”，由網(wǎng)絡(luò)超級操作系統(tǒng)來管理。這個新的網(wǎng)絡(luò)計算模式，能夠提高計算機的安全性、可操作性、跨平臺性，降低成本與功耗。
“對個人用戶來說，用智能手機等終端設(shè)備訪問這臺‘超級計算機’，就能輕松獲得所需服務(wù)，用小馬拉動大車?！睆垐?qū)W說，原來的存儲計算也由流式計算代替，通過流式計算，操作系統(tǒng)和應(yīng)用程序都能變成用戶隨時隨地獲取的服務(wù)，無需用戶預(yù)先安裝，就像欣賞網(wǎng)絡(luò)視頻，內(nèi)容是“流”到用戶終端上。
目前，透明計算已有多個成功應(yīng)用案例，包括醫(yī)療大數(shù)據(jù)系統(tǒng)和國內(nèi)大型冶金企業(yè)的工控系統(tǒng)與工程設(shè)計部門?！巴该饔嬎悖罱K就是把選擇權(quán)交還給用戶，以用戶為中心，而不是讓人成為機器的奴隸?！睆垐?qū)W說。
編輯點評
屏蔽此推廣內(nèi)容張堯?qū)W既是科學家，又是大學校長，他對科研活動特別是基礎(chǔ)研究的艱難深有感觸。
在科研活動中，目前真正的原始創(chuàng)新相對較少，很多時候科研人員都是跟著別人在做。但如果長期缺乏獨有的技術(shù)，既不能跟世界強國共享產(chǎn)業(yè)鏈，也很難支撐起國家的長期發(fā)展。基礎(chǔ)研究是創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展的源頭，當前我國基礎(chǔ)研究開始進入從跟蹤國外到與發(fā)達國家并行發(fā)展的轉(zhuǎn)型期，日趨激烈的國際競爭環(huán)境更凸顯了具有產(chǎn)生突破性或顛覆性產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新潛力的基礎(chǔ)研究的重要性。而一些基礎(chǔ)研究領(lǐng)域往往投入周期長、失敗風險高，更需要國家與社會給予長期穩(wěn)定的支持，為科研人員營造一個持之以恒，勇于創(chuàng)新的環(huán)境。
就像張堯?qū)W所說，應(yīng)該給科研人員提供寬松的環(huán)境，而不是給予太多指標性的限制。大的突破，往往是給方向比給錢更重要，也往往來自科研人員長期積累后的靈光一閃。（本文章摘自1月12日《人民日報》）
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