作者：米磊 硬科技理念提出者、中科創星創始合夥人
編者按：硬科技理念提出者、中科創星創始合夥人米磊博士對“卡脖子”問題有切身的感受，本文中，他講述了中科院西安光機所團隊是如何把一種光學材料從被“卡脖子”做到世界第一的。本文中米磊博士就我國核心科技不再被卡脖子的關鍵點在哪談了他的思考。米磊博士的新書《硬科技：大國競爭的前沿》講述了更多關於硬科技創新突破的故事。
01核心技術靠化緣是要不來的
工業革命自英國開始，到現在已經兩百多年了。我們國家自建國以來，加速工業化的追趕，目前已完成了率先發生在西方發達國家的第一、第二、第三次工業革命的技術轉移。
但是，在前三次工業革命中的一些關鍵核心技術還存在卡脖子的問題，這些技術西方發達國家是不可能向我們開放的；第四次科技革命最新的前沿硬科技，西方發達國家也是不會向我們轉移的。這就是為什麼總書記在西安光機所調研的時候講“核心技術靠化緣是要不來的，只有自力更生”，其實他在2015年的時候就已經判斷得很清楚。
今天，我們的很多關鍵材料、晶片、機床，還有較大的差距，還要補過去拉下的課。中國是全球第一製造大國，但目前還只是全球第一組裝大國。也就是說，儘管我們出口很多汽車、計算機，晶片仍然要靠進口。2020年，中國花掉3800億美元購買晶片，而全球總共才生產了價值4400億美元的晶片，這還是在中國已經被限制進口的情況下。這只是我國工業製造現狀的一個縮影。
除了晶片，還有材料、高階機床、工業軟體，都可以看到類似的景象。去工業企業看一下，會發現最高階的東西都是進口的。我們在硬科技上還有很多的課要補。過去的一些年，我們只是把組裝和中低端製造的課補完了。但是，中國的整體科技實力的進步速度非常快，只要沉下心來，堅持不懈、腳踏實地地去做，未來我們會有很多的機會。
02 自聚焦透鏡往事：和日本賽跑
從我個人的經歷來說，實際上我一直在做解決“卡脖子”問題的工作。2001年，我畢業之後進入中科院西安光機所工作，很快就參加到西光所當時最大的一個科技成果轉化專案中，做自聚焦透鏡的產業化工作。這個專案非常大，於是西光所資訊光學研究室的大部分人當時都參與到產業化公司——飛秒光電的建立中去了。
自聚焦透鏡也叫梯度折射率透鏡，是一項非常關鍵的技術。這種透鏡很神奇：我們一般認知中的透鏡都是球形的，或者是曲面的，比如放大鏡、我們戴的眼鏡，都是曲面的，而自聚焦透鏡不需要曲面，透過兩個平面就能實現球面透鏡的效果，它的原理是在透鏡的內部透過漸變折射率來實現對光線彎曲的效果。自聚焦透鏡可以做到尺寸比常規球面透鏡小很多，適用於光纖的耦合、光束的控制。
因此，這種透鏡主要用於光纖通訊，是光纖通訊中非常重要的一個基礎元件。在20世紀90年代美國資訊高速公路建設中，光纖通訊的公司特別火爆。由於光纖通訊是網際網路的基礎設施，所以20世紀90年代末和2000年代之初的網路泡沫，一半是光纖通訊的泡沫，另一半是網際網路的泡沫。
當時這種自聚焦透鏡在全球都非常緊缺，誰能拿到，誰就能做出光纖通訊的器件。美國有一家公司叫JDSU，大量採購這種透鏡，用於生產光器件。在2000年最高峰時，JDSU的市值達到了2500億美金，是矽谷最火爆的公司之一。而這種透鏡的核心材料當時全球只有一家公司能做，就是日本的NSG公司；2000年後，由於市場太大，美國的康寧公司也在做，但是沒有做成，失敗了。
在上世紀70年代，西安光機所在實驗室裡是和日本同時代研製出這種材料的，但是我們國家的產學研體系當時還沒有建立起來，導致實驗室裡做出來的東西沒有能夠實現產業化。而在日本，他們成功地將這種材料從實驗室推到了產業中，於是在90年代光纖通訊的需求發展起來以後，日本這家公司就發展得很大。這個時候大家就意識到，如果沒有這個核心的材料，在光通訊領域我們就面臨一個極大的“卡脖子”問題。
在這樣的情況下，西安光機所團隊開始做這種材料的產業化，當時投資額很大，2001年飛秒廣電公司成立時註冊資本是8000萬元人民幣，是世界500強的著名央企投資的。
從實驗室到產業的過程是非常難的，這裡面有很多的工藝問題需要解決。在這中間我們有過很多快要堅持不下去的時候，比如，做出來的東西在實驗室是沒問題的，經過了檢驗，但是大批次生產出來後到了客戶那裡總是有各種各樣的質量問題，產品質量的一致性難以保障。如此反覆，這是很折磨人的過程。
是什麼讓我們堅持了下來？我們去到客戶那兒的時候，客戶就說你們一定要堅持下去，因為只要你們還活著，日本公司就不會對我們態度那麼惡劣。在此之前，客戶曾經遇到過日本公司發來的整批貨都是廢品的情況，他們卻完全不敢投訴，也不敢吭聲，只能自己認了。因為在那個時候，你要去買這種材料，日本供貨商要對你的公司進行嚴格審查——不是買東西的人對賣東西的人進行供應商審查；而且，因為只有一家供應商，你如果把他們得罪了，人家就徹底不再賣給你了。
後來，我們一步一步地堅持下來，直到最後實現了真正的技術突破。現在，我們的銷量做到了全球第一：一年能夠賣出幾千萬只透鏡。在2007年，這個技術獲得了國家科技進步二等獎——也是因為西光所產業化團隊打破了日本在這個領域的壟斷。
到了今天，咱們國家所生產的這個材料和日本的相比，在品質、技術上，是沒有什麼差別了，在銷量上我們是遙遙領先的，日本公司已經基本退出這個市場了。
03 硬科技的關鍵突破是熬出來的
透過這個經歷，我就懂得了一個道理：技術的突破，並不是因為我們這些人有多麼強、多麼優秀，而是在產業化上大力度的資金投入以及整個團隊多年堅持不懈的努力奮鬥，加上光機所幾十年的技術積累，才使我們最終實現了技術上的突破。我後來總結，其實這種突破並沒有想象中的那麼難，核心是從實驗室一直到產業化長期穩定的投入支援。如果沒有這種長期的支援，我們很多的實驗室成果都停留在了實驗室裡。很多寶貴的技術因為沒有後期的這種支援，成果未能實現轉化。
我們的老一輩科學家是非常有前瞻性的，西安光機所的第一任所長龔祖同就是其中的一位，還有很多這樣的科學家。西安光機所做出了中國第一根光纖、第一個自聚焦透鏡、第一個微通道面板，但是因為沒有產業化，現在已經沒有人記得西安光機所是中國第一根光纖的誕生地了。自聚焦透鏡因為產業化成功了，現在大家還認自聚焦透鏡是西安光機所這麼多年做成的。所以很多的技術不是說我們做不出來，卡脖子問題實際上是因為投入不夠，尤其是在產業化階段資源投入不夠，沒有走下去；如果能夠有長期堅持不懈的投入，我們是能夠做出來的。
劉忠範院士講“重大突破”是“熬”出來的，這點我是非常認可的。很多卡我們脖子的技術，像材料、晶片、EDA軟體等，實際上美國已經積累了很多年，這是一個從小到大、從弱到強長期積累的過程。很多的核心技術，最初就是一個教授把這個東西做出來，頭10年是一家只有不到十個人的小公司在做，然後不斷地積累，積累了30年，最後就變成了一個很高的壁壘，我們很難做出來了。所以，很多卡脖子技術，只要我們長期投入，都是能夠慢慢攻下來的。
在做自聚焦透鏡材料產業化的過程中，除了廠商的鼓勵、持續不斷的投入。如果說還有另一個重要的因素，就是在關鍵時刻資金不能斷。
當時西安光機所堅持投入，才使我們把這個事情堅持下去。所裡支援這麼大，我們的團隊沒有退路了，不可能半途而廢，只能全力往前走。正如任正非先生講的，沒有退路就是勝利之路。當你真的沒有退路的時候，你就一直往前走，其實堅持下來就會發現沒有想象中的那麼難。
這個經歷讓我對硬科技、對卡脖子問題比一般人有更多的信心，因為我覺得我們這個團隊不是最優秀的，中國有很多人比我們優秀。我們這個團隊能解決一個很小的領域中的卡脖子問題，做到世界第一；中國有這麼多優秀的人才，只要給他們信心，給他們支援，他們應該可以做出更多的世界第一。
04 要把舉國體制和民間創新結合起來
創新分為兩種:一種是延續性創新，一種是顛覆性創新。對於延續性創新來說，舉國體制更有優勢，像兩彈一星，美國人已經搞出來了，在這種情況下我們有一個明確的目標。雖然當時中國一窮二白，但是我們研製兩彈一星所用的時間比美國和其他國家都要短，就是因為在這種目標已經明確的情況下，舉國體制會發揮其特有的優勢。
在未有明確方向的前沿創新情境中，充分調動民間創新的積極性將更有優勢，像馬斯克這樣的企業家做了很多前沿的、探索性的創新，推動了新技術的發展。未來科技的發展有無限可能，方向有無數個，這時候採用舉國體制，一旦押錯了方向，將會給國家帶來巨大的損失。鼓勵民間的企業家大膽地去探索，給他們提供支援，培育大膽創新的氛圍，是激發社會前沿技術突破的有效方式。
美國可能有無數個像馬斯克這樣的人，只不過馬斯克選對了方向、抓到了機會，做出來了。其實冰山一角之下，還有大量的創業者在勇敢創新。美國的風險投資很活躍，在這種活躍的風險投資環境中假設有1萬名創業者得到了資助，最後一定會有喬布斯、馬斯克湧現出來。
創業者勇於承擔風險，又得到資本的支援，他們可以去做更創新的事情，這就促使我們的社會能夠不斷突破科技的前沿，有更大膽、超出想象的創新誕生。
我國要把舉國體制和民間創新結合起來，根據科技創新的規律，發揮各自最大的效能，我們就能把事情做得更好。
錢學森在晚年提出“為什麼我們的學校總是培養不出傑出人才”，後來成為著名的“錢學森之問”。他講的是科技創新人才培養的問題。加州理工學院鼓勵創新的氛圍和文化，激發了錢學森的創造力。
我們現在在創新人才培養方面，還存在一些問題。我們現在的教育體系是過去為了滿足國家大規模工業生產人才的需要而設計的，而隨著我國向創新型國家轉型，未來需要的是思維更活躍、更有創造力的創新型人才，這就需要教育體系做出相應的調整，要以培養創新型人才為主體。這也需要我們在全社會培育創新的文化和氛圍，就像矽谷、以色列這些地方一樣，更多地寬容失敗、鼓勵創新。創新人才的培養和環境是密不可分的，我們國家不缺少人才，只要環境慢慢培育起來了，相信會孕育出更具有活力、更具創造力的創新型社會。
《硬科技：大國競爭的前沿》
國務院發展研究中心國際技術經濟研究所
西安市中科硬科技創新研究院 著
2021年10月
中國人民大學出版社
引領世界的核心要素是什麼？點亮未來的燈塔在哪裡？《硬科技：大國競爭的前沿》一書給出了答案。書中對硬科技的內涵、外延、演變及其對全球變革的影響進行了系統詳盡的探討，試圖用科普的方式，讓讀者走進硬科技這個既神秘、高階又與我們每個人息息相關的領域。
什麼是硬科技？硬科技就是比高科技還要高精尖的科技；是有極高壁壘、難以被複制和模仿的科技；是需要較長時間積累、極大地領先現有水平的技術。書中全面梳理了資訊科技、光電晶片、智慧製造、新能源、生物技術、新材料、航空航天、海洋科技這八大硬科技領域的最新成果及趨勢、各國佈局以及我國在這些領域的“卡點”和“堵點”，並提出了前瞻性、針對性、操作性強的發展建議。
硬科技的研發週期長、回報慢、風險高，該書深入研究瞭如何做好硬科技與金融協調發展，回答了硬科技時代需要怎樣的金融這個難題，並探討了如何從政策層面促進硬科技成果的轉移轉化。書中還對比分析了以色列、日本、美國在科技創新方面的行動舉措和經驗教訓，為我國硬科技發展帶來啟發。
