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我國越來越重視工程科技創新的發展

來源:第一財經 2022-11-04 10:50中投網 A-A+

  科學家與工程師之間有著千絲萬縷的聯系。一些偉大的科學家偏重于理論,需要工程師助力實驗;而另一些科學家本身也是優秀的工程師,善于解決問題。如何能夠嫁接起科學家與工程師之間的橋梁,使科學家與工程師互相成就?這一問題近年來引發高度關注。

  在中國,技術正在引領行業的新一輪變革,科學家也從未像今天這樣需要工程師。然而能夠幫助科學家實現想法的高端工程技術人才缺口非常大。在這一背景下,我國越來越重視工程科技創新的發展。

  11月3日,在世界頂尖科學家論壇的一場工程科技創新峰會上,中國科學院院士、上海交通大學常務副校長丁奎嶺談到如何培養面向未來的卓越工程人才時表示:“科學技術發展的速度不斷加快,在很多領域已經明顯快于企業和教學內容的更新速度。從人才培養的角度,既要加強當前緊缺人才的專業建設,又要看準發展趨勢主動布局未來的學科,向復合型人才培養轉變。”

  從引力波到量子糾纏,實驗是關鍵

  從引力波到量子糾纏,幾乎所有的基礎科學理論的驗證都需要工程來解決。例如理論物理學家基普·索恩(Kip Thorne)很早就發現了引力波的巨大潛力,他描述了引力波信號的特征并估算了引力波的強度,但要探測到引力波,這是一個工程問題。

  物理學家雷納·韋斯(Rainer Weiss)發明了激光干涉儀引力波探測器,正是這個“經得起時間考驗的設計”為驗證引力波奠定了實驗基礎;在這一基礎上,另一位物理學家巴里·巴里什(Barry Barish)建立起了激光干涉引力波天文臺LIGO,并將引力波項目打造成一個世界級的大科學項目。

  上述三位科學家共同獲得了2017年諾貝爾物理學獎。巴里什表示:“幾乎每一個科學發現都需要工程的支持,建構實驗需要現代物理學、天文學等基礎知識背景?茖W家更需要提出精準和領先的需求,但我們也需要精準、系統的工程驗證,才能夠運轉LIGO這樣的儀器,實現靈敏的激光測量。”

  今年的諾貝爾物理學獎得主阿蘭·阿斯佩(Alain Aspect)和約翰·克勞澤(John Clauser)則是用光子糾纏實驗證明了證明貝爾不等式,反駁了愛因斯坦的定域性理論,證明了宇宙的非定域性。另一位科學家安東·塞林格(Anton Zeilinger)的實驗則讓量子糾纏的應用變得更加具體。后來塞林格還與中國科學院潘建偉院士團隊完成了洲際量子通信實驗,在國際上首次實現北京-維也納兩地量子保密通信。

  這些例子都說明基礎科學研究與實驗工程密不可分。美國天體物理學家、2011年諾貝爾物理學獎得主亞當·里斯(Adam Riess)告訴第一財經記者:“科學家是設立目標的人,在將問題分解后,可以交由工程師按照需求完成測試,最終形成可靠的方案來實現預期的結果,在這一過程中,工程師發揮了重要的作用。”里斯曾致力于哈勃望遠鏡大科學項目。

  人才培養思維要轉變

  隨著技術的進步發展,對工程人才的要求也越來越高,他們已經不僅僅是傳統的機械加工技師,更是需要懂科學的交叉性復合人才。

  在近十幾年的技術發展過程中,涌現出像特斯拉CEO馬斯克這樣的人才。馬斯克還因“在可重復使用運載火箭,可持續運輸和能源系統的設計、工程、制造和運營方面取得的突破”當選美國國家工程院院士。

  馬斯克也注重工程技術人才的培養,他曾表示正在認真地考慮在得州辦一所理工學院。目前馬斯克已將特斯拉的總部遷往得克薩斯州。

  而在中國,這樣的高端工程技術人才數量仍然嚴重缺乏。丁奎嶺解釋了其中一個重要的原因:“工程人才培養需要隨著現代產業發展不斷優化調整,要實現由單一學科以知識傳授為主,向復合型以能力培養為主的轉變,換言之,以往我們是用過去的知識培養現在的人才,去解決未來的問題,今后要用未來的眼光培養未來的人才,創造未來的世界。”

  中國科學院院士、東華大學材料科學與工程學院院長朱美芳告訴第一財經記者,基礎研究與工程應用在過去相當長的一段時間里是“兩張皮”。“比如材料科學和應用以前是脫節的,做技術研究的科學家,不太會想到去找工程師合作,而工程師對基礎科學也缺乏了解,但是現在人們越來越發現,工程問題本質上是科學問題,而科學問題也需要用工程的手段來解決,兩個領域正在加速融合。”她說道。

  朱美芳表示,東華大學材料科學與工程學院現在就在致力于培養一批既懂科學、又懂工程的復合型交叉人才。“首先要讓學生對某一方面的科學問題產生興趣,并且要培養他用工程化的方法解決問題的能力。這是一種全新的教育模式,老師和學生都在探索中。”她對第一財經記者表示。

  為此,朱美芳鼓勵自己的學生與不同領域的人交流,并創造這樣的機會。“我一直堅持認為,有交叉的地方就最容易取得突破。例如材料與生命科學領域的交叉,有望創造出全新材料的醫療器械,這需要年輕一代人的努力。”她表示。

  在朱美芳的鼓勵下,已經有學生開始“工程跨界”。她告訴第一財經記者,一位學生在觀看完心臟支架介入手術后,就對醫療器械產生了興趣,希望能研發一種新的材料,應用到心臟支架上。“現在我的這位學生經常和醫生科學家們一起討論,我覺得這種思維的碰撞很好,跨界之后才有望誕生引領性的成果。”朱美芳告訴第一財經記者。

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