干勇，中國工程院院士，中國工程院原副院長、國家新材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展專家咨詢委員會主任。長期從事國家產(chǎn)業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略研究，以及新材料、冶金、現(xiàn)代鋼鐵流程技術研究，是我國著名的戰(zhàn)略科學家。主持國家“十一五”重大支撐計劃項目，并擔任國家科技創(chuàng)新2030重大項目“重點新材料研發(fā)及應用”編制專家組組長。
裝備制造業(yè)是國之重器，是實體經(jīng)濟的重要組成部分。近十余年來，我國裝備制造業(yè)成為推動工業(yè)增長的主力，高端裝備制造業(yè)發(fā)展勢頭向好，產(chǎn)業(yè)規(guī)模不斷擴大。后來者居上的北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)、屢創(chuàng)世界之最的百萬千瓦水輪發(fā)電機組、成功逆襲的盾構(gòu)機、破除“海上禁區(qū)”魔咒的海洋石油鉆井平臺、突破技術封鎖的三代核電機組等一大批標志性裝備取得突破，國際競爭力不斷增強。高端裝備如何成為建設科技強國、實現(xiàn)高水平科技自立自強的有力抓手？
黨的二十大報告指出，堅持把發(fā)展經(jīng)濟的著力點放在實體經(jīng)濟上，推進新型工業(yè)化，加快建設制造強國、質(zhì)量強國、航天強國、交通強國、網(wǎng)絡強國、數(shù)字中國。我國大國重器為什么能達到現(xiàn)在這么高的水平，進入國際一流方陣，有的甚至超過國外同類集成技術的重大裝備。因為我們用40多年的時間追趕了西方國家200多年的工業(yè)化進程，科技創(chuàng)新能力和制造能力躍上了新臺階。
中國盾構(gòu)機進入國際一流方陣
中國的基建任務量大，要求也很高，隨著鐵路、公路、地鐵、海底隧道等大量基礎設施的建設，盾構(gòu)機需求很大。盾構(gòu)機是一個涵蓋了機械、液壓、電氣、力學等數(shù)十個學科交叉復雜的大型裝備，有3萬多個精密的零部件，每一個單體控制就有2000多個控制點。我國地形非常復雜，幅員遼闊，所以盾構(gòu)機在使用過程中會遇到各種各樣的問題，是世界上最難的。盾構(gòu)機的刀盤非常重要，如果斷裂它就失效了，所以我們必須保證整個刀盤的強度和韌性，它的壽命絕對要保障。原來我們用的盾構(gòu)機完全是靠進口，從德國買一個盾構(gòu)機，刀盤一斷，拿回去一換，5000萬元修一次，而且影響工程進度。
2008年我們制造了“中鐵一號”，完全是自主設計，打破了洋盾構(gòu)機一統(tǒng)天下的格局。后來我們研發(fā)了“京華號”——最大的盾構(gòu)機，開挖直徑16.07米，機器長150米，重4300噸，是個巨無霸。我們攻克了常壓換刀、泥水量遠距離高效大功率輸送難題，同時把鑿好的隧道進行封頂，全部工作同時完成。川藏鐵路是迄今為止建造難度最大的鐵路，全長1800多公里、340座大橋、180多座隧道，橋隧占比為84%，而且?guī)r石非常堅硬，一般的盾構(gòu)機根本無法掘進。但是我們中國鐵建研發(fā)的硬巖隧道盾構(gòu)機就解決了這些難題。
目前我國盾構(gòu)機出口了24個國家，特別最近3年，硬巖掘進的隧道盾構(gòu)機出口超過了103臺，金額大概235億元，進入了盾構(gòu)機研發(fā)制造的國際一流方陣。
“強天下者必勝于海”
“強天下者必勝于海”，發(fā)達的海洋經(jīng)濟是建設海洋強國的重要支撐。但是走向“深藍”并不比走向“深空”簡單。這里是世界各國科技力量角逐的重要舞臺。在海洋工程裝備制造研發(fā)中，我們遇到了很多挑戰(zhàn)。深遠海地質(zhì)條件復雜，既有高山峽谷、硬巖淤泥，還有臺風襲擾、暗流涌動，既要面對海水的超強腐蝕，又要抵抗大洋深淵的超高水壓，突破這些難關必須掌握高端海洋工程裝備制造技術。
以前我們說向海洋再要20萬億元GDP（國內(nèi)生產(chǎn)總值），現(xiàn)在快完成了一半。中國海洋工程裝備支撐了我國海洋經(jīng)濟9.5萬億元，預計未來的速度會更快，為300萬平方公里海域的發(fā)展開發(fā)增添了澎湃的動力。
為什么南海這么重要？我們每年大概要引進5億噸原油，占了我們自己用油的70%。我國55%以上的油氣資源，現(xiàn)在都埋藏在水深超過1000米的南海海域。20世紀80年代，6個國家（包括美國）的石油巨頭在南海展開了長達20余年的勘探，想在這里開采石油。但由于鉆井事故頻發(fā)，雖耗資50億元，最終紛紛鎩羽而歸。南海因此被國外石油公司稱為“海上油氣勘探開發(fā)的禁區(qū)”。后來中海油、大連船舶重工聯(lián)合起來，讓我們徹底打破了“海上禁區(qū)”的魔咒。
南海采油有幾個難關，主要是臺風和內(nèi)波。應對遠洋臺風，我們有時間準備，但是南海本身的土臺風距離近、來得快，而且南海內(nèi)波（水下暗流）涌動非常復雜。我們的鉆井平臺有1萬多個傳感器，對船的位移，包括船艏的方向，空氣中的風、溫度，海水流速等指標進行監(jiān)測，完全能夠隨時響應環(huán)境變化。兩個定位系統(tǒng)，一個是錨泊定位系統(tǒng)，一個是動力定位系統(tǒng)，上抓北斗，下抓地下的聲吶信標，綜合天地協(xié)同定位。另一個難點是深海之下工作環(huán)境惡劣。在1000米以下的深水里看不見光線，45厘米的鉆頭對準井口插進去，只有1.8厘米的縫隙。為此，我們研發(fā)了能精準對位的水下機器人，深潛能力達到4500米左右，解決了進行各種復雜的水下作業(yè)的難題。此外還有井噴和淺層氣，如果鉆井時在淺層發(fā)現(xiàn)有天然氣是很危險的。如果一旦鉆透，氣體很快噴發(fā)到平臺位置，就面臨機毀人亡的危險，但是我們依靠精確的控制技術很好地解決了這個問題。
筑牢能源安全的根基離不開高水平能源裝備
我國是世界上最大的能源消費國之一，推動能源科技實現(xiàn)高水平自立自強，已成為把握新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革機遇、贏得創(chuàng)新發(fā)展主動權、保障國家能源安全的必由之路。筑牢能源安全的根基，離不開高水平能源裝備。
我國的能源裝備市場規(guī)模達到了1.8萬億元，占全球1/4，特別是新能源發(fā)展優(yōu)勢明顯，鋰動力電池、光伏芯片產(chǎn)量占全世界90%以上，光伏組件占全世界78%。我國的光伏電池達到26.1%的轉(zhuǎn)化率，達到世界先進水平，為可再生能源大量用綠電或者生產(chǎn)綠氫創(chuàng)造了條件。
中國是唯一掌握和實踐特高壓這項尖端技術的國家。所有超低鐵損取向硅鋼全部國產(chǎn)，變壓器從100萬千伏安、300萬千伏安到450萬千伏安，國產(chǎn)超低鐵損取向硅鋼都能用。
我們突破了數(shù)百項特高壓的工程技術，已經(jīng)有33項特高壓工程，線路長達5萬公里以上，以近5000億元直接投資帶動西部地區(qū)投資1.3萬億元，每年拉動西部地區(qū)GDP2600億元，增加稅收500億元。我國需要建設非常大型、安全強大的能源網(wǎng)絡，這個能源網(wǎng)絡可以接受微型網(wǎng)分布式發(fā)電，特高壓就是網(wǎng)絡組成的核心部分。
我們累計出口了500億美元的特高壓工程裝備，例如利用我國的設備從巴西的美麗山，把亞馬孫河將近1100萬千瓦的發(fā)電輸送到里約熱內(nèi)盧和圣保羅，輸送工程長達2000多公里，巴西非常滿意。特高壓技術可能很多國家多少年都學不來，我們已經(jīng)達到很高的程度，可以說遙遙領先。
高端醫(yī)療器械和生命科學完美結(jié)合
高端醫(yī)療器械關系14億多人口健康需求，和生命科學完美結(jié)合。全球醫(yī)療器械市場規(guī)模達到6000億美元以上。目前我國高端醫(yī)療設備已取得突破性進展，超聲設備、CT機、核磁共振等高端醫(yī)療影像設備國產(chǎn)率已占50%左右。我國3個特斯拉的核磁共振“聯(lián)影”獲得國家科技進步獎一等獎，5個特斯拉的設備已開展攻關。另外，我國開發(fā)了多模態(tài)的分子影像裝備PET-MRI，首臺國產(chǎn)體外膜肺氧合機（ECMO）上市。在新冠疫情期間，工信部緊急啟動ECMO專項，4家單位100名科學家臨危受命，1000天完成任務。2023年1月國產(chǎn)ECMO獲得了三張注冊證，三周之內(nèi)生產(chǎn)了300臺，解決了重癥救治的燃眉之急。但是總體看，我國高端醫(yī)療器械仍然大量進口，年進口額180億美元左右，還需要進一步努力。
北斗系統(tǒng)完全取代GPS沒問題
北斗系統(tǒng)完全取代GPS沒問題，為我們安全、可靠、精準定位和定時提供了非常強大的支撐?，F(xiàn)在我們南海領域全部換裝北斗系統(tǒng)的航標，我們的衛(wèi)星可以覆蓋全球。但是，我們的基站沒有美國的便利，美國在別的國家可以大量安裝基站，我們出了中國就很難。為了解決這個限制，需要把衛(wèi)星連接起來，衛(wèi)星的互聯(lián)通過互相計算、互相定位，能看到全世界每個角落，通過與國內(nèi)的基站進行信號比對和修正，通過云平臺運控系統(tǒng)，從而達到非常快的速度多軌道組網(wǎng)運行。
新質(zhì)生產(chǎn)力提供新需求新機遇
一個個舉世矚目的國之重器背后，是制造業(yè)加速智能化轉(zhuǎn)型的革新力量。在席卷全球的人工智能浪潮下，國之重器有了“智慧大腦”，新質(zhì)生產(chǎn)力加速形成。未來我們該如何布局，加快實現(xiàn)高水平科技自立自強？
未來國力比拼靠算力。算力就是國力體現(xiàn)，建立在算力基礎上的新一代的人工智能、連續(xù)大數(shù)據(jù)是未來決定勝負的重要手段之一。我國重視算力底座的構(gòu)筑，例如建立超算中心、大數(shù)據(jù)中心、數(shù)據(jù)庫等。在材料領域，材料基因組計劃利用大數(shù)據(jù)加高通量計算、高通量制備和表征測試，通過算力把新材料的研發(fā)成本降低一半，研發(fā)周期縮短一半。特別是未來量子計算、量子檢測發(fā)展起來以后，我們還有一定基礎。我國在數(shù)學學習方面人才濟濟，我們不怕艱苦，也甘于寂寞，要集中力量為算力底座打下基礎。
光刻機是芯片發(fā)展的攔路虎。芯片戰(zhàn)爭實際上是算力之爭。高端芯片是中國的一個短板，我們在先進制程受制于人，但是我們做到了7納米的設計、14納米的制程、12英寸大硅片的生產(chǎn)。光刻機的供應鏈高度依賴國際分工，3萬多個分件，超過10萬個零部件，13個系統(tǒng)，全球5000多個企業(yè)為它服務。高端光刻機把全球最好的技術、最精密的技術和裝備部件耦合在一起。國產(chǎn)光刻機要守住底線，奮起直追。
大國重器體現(xiàn)了中國的制造實力、硬實力，新一代材料要引領高端制造業(yè)的發(fā)展。面向未來產(chǎn)業(yè)的量子技術、自旋電子、低維材料、超導材料、超寬禁帶半導體等等，我們要提前布局。
習近平總書記提出加快形成新質(zhì)生產(chǎn)力，標志著科技創(chuàng)新高質(zhì)量發(fā)展的嶄新時代已經(jīng)來臨。新質(zhì)生產(chǎn)力將加快高新技術的轉(zhuǎn)化速度，未來產(chǎn)業(yè)會盡快落地和發(fā)展。讓我們以科技自立自強為己任，為實現(xiàn)中華民族偉大復興而奮斗。
