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对话路甬祥

来源:  发布时间:2014-01-06

本刊记者 夏 炎

  
  作为一名长期宣传报道中国科学院、中国工程院院士的记者,我和我的同行往往只关注于这些著名科学家们的求学经历、科研成果和社会影响,而忽略他们同时又是教育领域的专家,他们对教育问题也有自己的深刻思考。诸如竺可桢、钱学森等科学前辈,曾提出过“竺可桢之问”和“钱学森之问”。本次采访对象是中国科学院和中国工程院院士、中国科学院原院长路甬祥,他虽年逾古稀,但依然活跃在科普教育第一线。我们在对他提出一些科技前沿问题的同时,也请他谈一谈所关注和思考的教育问题。
  
  本刊记者:近年来,3D打印产业以其“增材制造技术”备受关注,更被誉为第三次工业革命的标志。请您谈谈对增材制造技术与产业发展的看法。
  路甬祥院士:产品生产技术的革新是一个永恒的话题。回顾3D打印的发展历程,最早可以追溯到19世纪末。由于受到两次工业革命的刺激,18-19世纪欧美国家的商品经济得到了飞速的发展,为了满足科研探索和产品设计的需求,快速成型技术当时已经开始萌芽,例如Willeme光刻实验室在这个时期开展了商业的探索,可惜受到技术的限制没能获得很大的成功。3D打印的概念,国外早在几十年前就已提出。《经济学人》杂志曾将这种技术列入第三次技术革命范围。而伟大发明所能带来的影响,在当时往往是难以预测的。1750年的蒸汽机如此,1450年的印刷术如此,1950年的晶体管也是如此。
  最近20多年,由于激光束流和数控技术的发展,使得有可能根据某个三维设计的图像,通过三维数控和分层熔融堆砌的方法来制造零部件,这是制造工艺中的创造。过去一般的制造都是采取切削加工,或者锻打铸造成型的,多是采取制造一个毛坯型腔,然后锻打铸造成型,然后还要精加工。3D打印则是采取增材的方法,它融合了计算机辅助设计、数控加工、材料、激光或等离子束流等新的科技进展和技术手段,是计算机辅助制造跟增材成型完美的结合。这样做,在一些难熔融、难加工材料的零件加工中具有优势,比如钛合金,熔点比较高,采取钛合金粉末通过激光,用熔融分层堆积的方法一次成型,这在航空航天钛合金精密零件制造中有比较优势。以前零部件设计时候要考虑加工工艺的可行性,而现在只要想象得出来,设计得出来,采用分层堆积的办法都可以一次做成。这就使得航空航天零部件设计更加自由,重量更加减轻,结构更加合理,性能可以更加提升。现在已经有很多成功的应用案例,国外有,国内歼十飞机中一些零部件也已经采用3D打印制造。
  第二个典型应用领域是生物医学工程。每个人的牙齿、牙床都不一样,修补牙齿要与牙床骨骼完全吻合,现在可以用X光成型的技术取得牙床图像,通过软件处理获得要修补牙床的三维图像,直接用适合的材料打印出适合的牙齿。同样,骨科中需要修补的部件也可用3D打印直接做成……3D打印对于生物医学工程个性化制造是最适合的。
  用3D打印制造试样也能起到高效的作用。比如,采取计算机辅助设计,设计新的手机,可以通过3D打印把三维的设计图像打印成为样品,不仅可以看,组装后还可以直接应用,做出一些样品给用户试用,取得用户的反馈,从而缩短新产品的研发周期,降低研发成本。在目前科技发展日新月异、竞争激烈的情况下,这既节省成本又高效地赢得优势。3D打印的功能把计算机辅助设计、数字制造紧密联系起来,继续发展下去,可以作为桌面系统,配置到学校,配置到家庭。使得每个人可以通过自己的设想设计出喜欢的产品,并且用3D打印出产品,不管是幼儿园儿童,还是大学生。3D打印对鼓励创造和设计提供了很好的平台,以后会有很大市场。美国政府已经开始为1000所学校(包括中学)配置3D打印的设备,为培养下一代制造方面的优秀工程师做准备。我觉得中国也可以这么做。更富有想象的3D打印,只要有设计图像,有多样的材料供给,便可以实现不只是单种材料构成的零部件,还可以打造复合材料的零部件,甚至可以直接打印集成电路,减少复杂工艺装备的投入。
  当然,用3D打印成型,还需要相关技术的发展和配合,但前景是可以想象的。甚至还有人认为3D打印可以打造活的器官,我觉得这是一个很伟大的目标,虽然目前看来还遥远一些。不过打印器官模型现在已经可能了,采用多种色彩性能的高分子材料,直接打印出一个心脏、血管和器官组织。只要你了解心脏的构造,将其转化成为三维数字图像,原则上都可以打印出来,但是打印活的器官还需要一点时间。
  3D打印有很好的前景,可以构成未来网络制造、智能制造强有力的新手段,当然也有一定的局限性。大批量的生产,如果用3D打印一个个地打,能耗和效率并不见得是最优的,它更适应的是个性化制造。很多专家认为,一项新技术出现,人们对它的期待往往很高,但它要实现目标走的路也远要比人们想象得长。
  我们要积极支持发展这些新出现的技术。我相信,3D打印将会和传统的工艺结合起来,成为未来制造业新的发展方向,成为新的生产方式。我始终认为,未来要满足多样化、个性化需要,需要逐步实现个性化定制生产;另外一方面,未来的定制生产,还需要信息化、机械化、自动化、智能化融合的规模化生产。3D打印在支持规模生产方面也有用武之地,比如用它来制造模具。我在常州看到用数控喷砂的办法直接打印出发动机的铸造模型,可以批量地铸造发动机,这就是3D打印和传统工艺的结合。3D打印技术还处于开始发展的阶段,美国、中国、欧洲几乎同时起步,这也给我们制造了机会。通过努力,我们可以在3D打印这样的新兴技术领域走到国际前列。中国工程院和中国机械工程学会已经对它进行了一项战略咨询研究,提出了关于加强3D打印的研究发展。包括3D打印技术在内的制造新技术发展,在我国是可以大有作为的。现在我们还无法预测,3D打印在未来将如何改变这个世界。
  
  本刊记者:网络信息技术对国家安全、信息社会至关重要,关系到经济社会发展和社会团结稳定等各方面。“棱镜”事件和早先的“维基解密”事件充分印证了这一点。而当前我国网络信息产业从硬件(CPU)、软件(Windows)、数据库(Oracle)到网络大多采用国外的技术,您如何看待这一现象?
  路甬祥院士:网络信息技术安全的问题我一直在关注。现在网络技术的迅速发展和广泛应用,覆盖了我们几乎所有的生产生活和社会管理,它带来的是整体效率的提升,包括生产、生活、管理模式的革命,另外一方面也肯定带来新的安全问题,比如信息的泄露、滥用,网络上的道德伦理,个人、团队、国家有目的地非法窃取信息等等都可能发生。所以在发展信息技术应用的同时,必须加强对信息安全的关注,改善信息安全的管理,同时要构建网络虚拟空间的道德伦理规范、法律制度。这对提高功效,降低负面危害、促进持续发展十分重要。
  斯诺登事件出来之后,网络安全问题更加引起重视,而在此之前,网络安全问题也是客观存在的。其中主要包括两个问题:一、我国银行系统,包括一部分政府系统所使用的计算机服务器,许多是外国公司的产品,包括软件也多是微软的。并不是说外国的产品就一定有问题,但是有的的确有后门,有的是故意留下的,也有一些并非是主观故意的,但客观上是可以被人利用。软件也有同样的问题。我们应当更理性地分析,国产的软件也会有漏洞,也可能被不良的团体或组织利用,存在安全隐患。二、数据库的问题。我们国家的很多数据库存储和管理节点还是在美国,这也是一个不安全因素。一方面要发展我们的硬件技术,海量的数据库还要放在国内,但是这不是绝对的,网络的特点就是互联互通,即使把一些主要的数据库放在国内,还是要跟国际上沟通,而只要沟通就有安全漏洞存在。更重要的是要掌握防范非法窃取信息的方法,建全网络安全立法,倡导道德伦理,提升监管手段和能力,还要有先进的安全软件,要与时俱进、不断创新。需要全社会的共同努力,才能够真正做好,同时要完善国际合作的规范,签署网络道德法规国际条约,维护全球网络安全。网络这是一把双刃剑,效率与安全也是矛和盾的关系。举个例子,科技界有科学数据自由获取公约,参加了这个公约,数据库尤其是基础科学数据库就要开放,这是很好的事情,但是,也要遵守基本准则,要保护商业秘密、国家机密、个人信息,不能任意透露。
  网络安全是人类文明进程中出现的新问题,涉及面很宽,不可能只靠技术手段来解决,还要依靠法律、国际公约、伦理道德的规范。要靠专业部门,也要靠每一位网民来共同遵守和维护。
  
  本刊记者:“求是”是浙江大学前身求是书院的名字,1938年经竺可桢校长提议成为浙大校训。而“求是创新”是1988年您当校长时,校务会议决定通过的新校训。从那时起,浙大的发展日益迅猛,创造了新的辉煌。请您谈谈当时增加“创新”作为浙大校训的背景和您对“求是创新”的理解。
  路甬祥院士:“求是”的渊源可以追溯至浙大的前身求是书院。求是书院自创建之日起,就提倡“务求实学,存是去非”,并在师生中逐渐形成了“正其谊、不谋其利,明其道、不计其功”、“以尽一已职责”的“求是”校风,并一直延续到以后的浙江大学。抗战期间,浙江大学西迁流亡办学,历尽艰难困苦和生死别离,使竺可桢校长对“求是”有了更深刻的理解。新中国成立以来,特别是改革开放以来,浙江大学的历任领导人在继承和发扬求是精神的基础上,都强调在新的历史条件下的开拓创新精神。自那以后,浙江大学逐渐形成了“实事求是,严谨踏实,奋发进取,开拓创新”的优良校风。
  我接任浙大校长之后,曾做过毕业生社会表现的调查。浙大毕业生在求是学风上做的是比较好的,而在开拓精神、组织能力、领导意识、创新意识方面,还有不足。当时就分析思考这是为什么?结果发现主要是对“求是”精神的理解不全面。往往认为,有十分能力只承诺七八分职责,而留两三分余地,这才是实事求是。我认为,如果社会有需要,自己又有七八分能力,差的两三分可以通过学习提高来适应,或组织其他力量合作协同来满足。“求是”是求真唯实,求真是永无止境的,要不断开拓创新去认识。许多事物的开拓发展,不能重走老路,要靠开辟新的途径。比如生物制造,生物资源由单细胞生物演化至现今,经历了40余亿年的进化,进化出生物多样性和许多神奇的功能,是取之不尽的知识宝库,人类可以利用它,改进技术创新的能力,比如仿生学等等,可以创造出比天然生物界有更高效率的、更加符合人类需求的某些功能。通过调查研究,我们认为在当今快速发展的时代,只讲“求是”不够,还要讲创新,于是在1988年5月5日,校务会议决定以“求是创新”为新时期浙江大学校训。我觉得“创新”是对“求是”的继承和弘扬,求是和创新是永恒的真理。
  
  本刊记者:浙江大学老校长竺可桢曾向浙大新生提问,“第一,到浙大来做什么?第二,将来毕业后做什么样的人?”著名科学家钱学森先生也曾提问,“为什么我们的学校总是培养不出杰出人才?”您曾经是浙大的学生、老师、校长,也是中国改革开放时代的科学家和教育家,如果请您来问的话,会是什么样的问题?
  路甬祥院士:竺校长问得很根本,激励和启发了一代代浙大学子;而钱老提出了针对中国教育体制的一个很尖锐的问题。他们的问题,对我们很有启发和激励,值得不断思考。
  如果我要问的话,就不再问学生。我要问这样两个问题:一、学校要教给学生什么?二、社会最需要什么样的人才?其实我在浙大从教、从研和在科学院工作期间也一直在思考这两个问题。
  第一个问题,学校要教给学生什么?我认为肯定不仅是知识。学校给学生的知识总是有限的,知识是个海洋,是个不断发展的宝库,学生毕业后还需要终身学习。更重要的是,学校要教给学生做人的道理,培养学生创新创造的自信心,要教给学生学习思考、实践创造的能力,也要教给学生自学、思考能力的同时,还要学会与人交流合作的能力。只有这样,学生才可以在社会上做出贡献,人生的梦想也才会得到更好的实现。中国的教育传统,往往过多地注重知识的灌输,重视知识的掌握。所灌输的那些知识,看看学生掌握了多少,这成为了考试考核的标准,形成了一个恶性循环,灌输、考试、再灌输、再考试……这样的循环,干扰了学生的自我探索精神,压抑了创新创造的兴趣和信心。这是问题的所在,必须要转变过来。一个人与生俱来就有探索世界的欲望,一睁开眼睛就要观察世界,能够爬行就要触摸事物,问题是怎么引导和培育他,既要鼓励他探索客观世界的好奇心和信心,也要培育他探索客观世界的能力。这就要随着年龄的发展逐步培养,而不要约束。所以我主张提倡教育和实践的结合,教育跟科研、社会实践的结合。现在一流大学都强调教育和科学研究结合,这并不完整。社会实践不是科学实验可以替代的,科研实践当然也是一类实践活动,但它多是人为设计的,往往是可以重复的,社会实践包括生产实践等等,是很难事先规范和设计的,它是复杂的、多样的,也很难重新再现的,所以社会实践跟科学实践有不同。我们既要提倡教育和科学研究的结合,同时还要提倡教育跟社会实践结合,要提倡学企结合。比如,你是学新闻的,如果不到媒体去实习,你不太可能充分体会作为一名记者,一个媒体人所承担的社会责任和可能带来的社会影响,这点在学校是很难学到的。现在有的学校已经在往这方向努力,我觉得还要加大努力的力度。
  从科学家或者其他领域的杰出人才成长过程来看,他们也并非都是靠学校培养出来的,有许多离开学校在社会上实践发展才成为杰出人才。远一点说,爱迪生,原来是个报童,没读过书,但从小就有探索精神,得到母亲和社会的鼓励和支持,通过发明实践不断提升自信心,在探索中不停地学习知识,一生数千项发明,光是电灯就照亮了人类前行的道路。近的有比尔·盖茨,他进过哈佛一年就不想念了,创办了自己的公司,他也成功了。你说他的成功是哈佛的功劳么?我觉得不全是,更主要的是他对软件的理解超乎常人,还有比较强的组织管理创新能力。再比如乔布斯,大学门没进就创业了,我相信现在没有一个智能终端的公司可以摆脱苹果产品的影响。中国的马云、马化腾也不是一流大学毕业的,照样也可以在做出大成绩,他们搭建的平台影响了中国人的生活,改变了中国人生活的方式、商业的模式,也带动了上百万人的就业,几亿人运用他们的成果交友、网购、丰富自己的生活。这说明一个人的想象力、创造力、合作的能力是最重要的。对人要真诚诚信,对工作要敬业,在做好本职工作的过程中不断有创造和开拓是最重要的,同时要有理想信念,遵守法纪和伦理道德底线,我相信这些对学生最重要,立德才能够立人。另外,学校不能以某个学科强,就不断投放资源,不断增招学生,这样结构就可能失衡,而要考虑社会需求。教育要满足的是两个方面,一是经济社会发展对人力资源的需求,对人才的需求,二是满足人民群众不断增长的教育需求。这两方面应当是有机统一,不能把热门专业越办越火,而把社会需要的专业忽略掉。只有两个需求有机统一,上学有好学科、毕业有好工作,才能大家都满意。因此,学校的专业结构设置要不断适应社会需求。
  第二个问题:社会需要什么样的人才?社会需要有道德、知识、能力和梦想追求的人,不仅要有从事研究发展的人才、有经营管理的人才,更多的是有专业技能的人才、各行各业有担当的人才,这样社会发展才能协调。如果能回答好这些问题,我们的教育环境一定能更好,更理性。我国高技能人才比较短缺,而一些学科的毕业生找工作比较难,这反映的是教育结构问题。国家提倡大力发展职业教育,但现在高中阶段职业教育和普通高中的比例是1比1,这样的比例是不是最佳?我国还处于社会主义初级阶段,职业教育培养的技能型人才与普通教育培养的学术型人才相比,哪方面的数量应该更多一些?这很值得思考,这方面德国、瑞士、荷兰等都是有经验的。
  
  本刊记者:由中科院、中宣部、教育部、科技部、工程院和中国科协等单位共同主办的“科学与中国”院士专家巡讲团已经走过了整整十年的历程,先后举办了近千场报告活动。2013年9月,您作为巡讲团成员给贵州大学的广大师生们作了《提升创新设计能力,促进创新驱动发展》专题讲座。您这样热心科普事业,这一定和您的学习、工作经历有关,请您谈谈自己的想法。
  路甬祥院士:科学价值在不断创新,创新是重要的,永恒的;另外科学技术的社会价值体现是普及和应用,是广大人民群众掌握科学技术知识,掌握正确的科学方法,传承科学精神。科学技术只有通过广大公众的参与,通过普及应用才能变成物质力量和精神力量,所以科学普及和创新一样重要。
  科学家其实有两个责任,一是要不断创新,另外一方面要做科学普及工作,我做的科普工作主要在两方面,一是沟通科学院跟媒体的联系,希望通过媒体宣传新的科学知识、科学发现、技术发明,弘扬科学精神,传播科学方法;二是科技创新本身要回顾科技发展历史,认知科技创新的规律,展望未来科学发展的态势。并把回顾与展望介绍给公众,从历史发展中体验科技创新的规律,来体验科学经验和方法手段的创新;前瞻科技的未来,激励公众尤其是青年人投身科学,开拓未来的科技创新。现在我可以有更多一些时间来做科普工作,我每年结合重要纪念日,做些回顾,联系当前实际和科学的发展的一些科学未来的展望,观察国内外科技政策方面的热点、存在的一些问题,谈一点自己的看法和读者分享。
  要实现中华民族伟大复兴的中国梦,科学的普及、科学文化素养的提高,是非常重要的。
  
  本刊记者:2012年11月29日,习近平总书记在参观“复兴之路”展览时,第一次阐释了“中国梦”。他说:“实现中华民族伟大复兴,就是中华民族近代以来最伟大的梦想。”请谈谈您心中的“中国梦”。
  路甬祥院士:全面建成社会主义小康社会,实现现代化,实现中华民族伟大复兴,不光需要产值上提升,发展方式也要转变,使得每个人都能共同参与实现中国梦,共同分享中国梦。我想中国梦也是由每个人的梦想追求所组成的,中华民族有共同的梦想和追求,但每个人都不同的兴趣和爱好,有自己的梦,我觉得个人、家庭、企业跟国家是一个整体,现在提倡中国梦,正能量,就是要把大家的智慧、梦想、力量汇集起来,共同努力来实现。习主席在美国的时候也说中国梦和美国梦有许多是相通的,说明追求美好生活的理想是人类共同的。现在世界的发展,经济上已经是全球融合,中国梦的实现过程中也必须加强国际交流和合作,既要深化改革也要扩大开放,把全世界的智慧、力量、经验跟各民族的优势都学习借鉴过来,成为我们建设中国特色社会主义养分。一个人要有梦想,要脚踏实地从现在做起,通过艰苦努力,诚实劳动,智慧创造才能够人生梦想、实现中国梦。
  
  本刊记者:习近平总书记在主持中央政治局集体学习时曾指出,我们要以更加积极的姿态参与国际事务,共同应对全球性挑战,努力为全球发展作出贡献。您认为全球性挑战主要有哪些?中国应该如何应对?
  路甬祥院士:几乎所有重大问题都是全球性的。发达的交通和网络把世界联接成为整体,经济也已经全球化,许多面临的问题都是全球性的挑战,比如由美国引发的金融危机,后来导致主要经济体经济衰退,影响到全世界。欧债危机带来的欧洲的经济增长停滞、需求疲软,也影响到新兴国家的出口。所以需要大家共同努力,来保持全球经济复苏的势头,保持全球金融安全、经济复苏和持续增长,这需要全球主要经济体之间很好的合作才能够实现。再比如,生态环境问题有的是带有局域性的,水污染多数是局域性的,土壤污染基本是局域性的,但是气候变化就是全球性的,二氧化碳不管是哪个国家排放多少,温室气体都会带来全球生态环境的变化,另外还有海平面的上升,极地冰盖的缩小等等,这些问题都需要全球共同应对。各国承担共同有区别的责任,合理分担责任,要积极推广节能减排的技术,实现共赢发展,对大家都有好处。网络安全也是当前面临的新挑战,网络的特征就是全球互联互通的,当然要全球共同承担责任,共同遵守规则。粮食安全、健康安全的问题也是要全球共同应对。
  

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2018年7月下

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