袁岚峰和美国相比中国科技实力到底是巨弱无比还是强悍到令人窒息.docx
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袁岚峰和美国相比中国科技实力到底是巨弱无比还是强悍到令人窒息
袁岚峰：
和美国相比，中国科技实力到底是“巨弱无比”还是“强悍到令人窒息”？
中国科技，别吹上天，莫贬入地。
对中国科技实力的评价，一向是个热门话题。
在美国对中兴禁运芯片之后，这个话题的热度更是达到了一个历史高峰。
许多人从中认识到了核心技术的重要性，认识到了不是所有东西都可以买到，认识到了自主创新是国家的根本。
这些是正面的效应。
不过，也有不少错误的想法和做法还很流行，我们正好以此为契机澄清一下。
一种常见的错误是胡乱吹捧中国的实力，动不动就谁谁震惊，谁谁慌了。
经常有人给我转来各种“震惊体”的文章，问我怎么看，真有些不堪其扰。
一个典型的例子是中微半导体设备公司创始人尹志尧的遭遇。
隔三岔五就有文章这样报道他：
“刚刚，这位中国老人，突然回国，美国人彻底慌了！
”“中国再一次在核心领域突破技术‘无人区’，弯道超车，率先掌握5纳米半导体技术！
”尹志尧称，这些夸大报道搞得他们很被动。
中微不是制造芯片的，是为芯片厂提供设备的。
他们多次要求把文章从网站撤下，但过一些时候，又改头换面登出来，实在令人头痛。
芯片制造有很多道工序，中微做的是其中的一环，叫做蚀刻机。
在蚀刻机这一环做到世界领先当然很好，但中国在许多其他环节依然是落后的，甚至在有些领域是一片空白。
媒体的炒作，对尹志尧来说，不但是浪费时间，牵扯精力，而且会影响商业利益，扰乱企业经营。
这实际上是损人利己。
另一种常见的错误是反过来，把中国说得巨弱无比，认为所有讲中国成就的宣传都是假的。
在这些人看来，中国前几年“吹牛吹大了”，“到了中美贸易战的这一天，我们才发现，一些吹得神乎其神的科技神话、工业神话，真的是神话”，“中国以为在某些方面已经超越美国，那是假象”。
我们不妨把这类文章称为“神话体”。
那么，中国的科技进步是神话吗？
答案当然是否定的。
我在许多地方介绍过中国领先世界的科技领域。
例如抗疟疾的特效药青蒿素，屠呦呦为此获得了2015年诺贝尔生理学或医学奖。
又如杂交水稻，为世界人民解决吃饭问题，袁隆平为此获得了2004年的沃尔夫奖。
又如超级计算机，现在排名第一的是中国的神威太湖之光，第二是中国的天河二号，第三是美国的泰坦。
又如量子保密通信，中国2016年发射了世界第一颗量子科学实验卫星“墨子号”，2017年开通了世界第一条量子保密通信干线“京沪干线”。
总体上，中国排第一的科技领域虽然不是很多，但总是有一些，而大多数国家是一项都拿不出来。
如果问中国排在世界前列的领域有哪些，那这个名单就相当长了，实际上包括大多数领域，例如卫星导航系统、航天、手机等。
“墨子号”卫星
许多人有一个误区，就是看到中国强的地方，就极度兴奋，而看到别的国家比中国强的地方，例如美国的芯片，就极度沮丧。
这些人虽然知识水平和思辨能力相对较低，但立场还是希望国家好的。
奇葩的是另一些人，看到外国比中国强的地方，就产生一种“兴奋”，认为这说明讲中国成就的那些宣传全是假的。
必须强调一下，这些反应都是错误的。
世界是非常复杂的，科技是非常广阔的。
中国在很多领域做得不错，同时美国或其他国家也在很多领域强于中国，这两者之间并不矛盾。
我经常批评中国的不足，介绍其他国家的成果。
但是一码归一码，中国实际取得的成果还是应该承认。
如果你一定要数不出一个外国比中国强的地方，才能承认中国有成果，那你等于是把标准抬高到了一种荒诞的程度，好比在奥运会上，如果一个国家没有包揽全部金牌就一无是处似的。
没有任何国家能达到这样的标准，也没有任何理性的决策是基于这样的标准做出的。
说得再大白话一点，好比现在有1000个科技领域，中国在100个领域领先，美国在800个领域领先，那么正常的反应是承认差距，继续努力。
而许多人的反应，却或者是把中国领先的全部抹杀，或者是把美国领先的全部抹杀。
成都武侯祠有一副著名的对联：
“能攻心则反侧自消，从古知兵非好战。
不审势即宽严皆误，后来治蜀要深思。
”如果你问，对于中国的科技宣传，对于中兴事件的反应，应该是硬的好还是软的好，积极的好还是消极的好？
那么回答是，这些都不是关键，关键是，不审势即宽严皆误，不实事求是就怎么都不好。
把中国吹上天的“震惊体”和把中国贬入地的“神话体”，看似针锋相对，其实在本质上是相通的，都是由于无知和懒惰，对世界做出一种最省力、最简单的解释。
省力的结果就是像哈哈镜一样，把现实照得面目全非。
实际上，这些人的目的不是对世界获得深入的理解，而只是情绪的发泄。
有一个基于游戏《英雄无敌3》的笑话形象地说明了这种感情需求：
一个农民走到“城堡有限公司”的总裁办公室门口，问守卫的枪兵：
“请问，十字军总裁在吗？
”枪兵告诉他：
“十字军是二代的总裁，现在已经下台了。
”“知道了，谢谢。
”农民微笑着走了。
第二天，这个农民又来问枪兵：
“请问，十字军总裁在吗？
”枪兵说：
“我已经告诉过你了，十字军是二代的总裁，现在已经下台了。
”“知道了，谢谢。
”农民微笑着走了。
第三天，这个农民又来问同样的问题，枪兵暴跳如雷：
“我最后告诉你一遍，十字军是二代的总裁，现在已经下台了。
你到底想要干什么？
”
“没什么，我只不过想再多听几遍这个好消息。
”农民微笑着走了。
你看，“震惊体”和“神话体”的读者都是这样，并不关心真实的世界，只是想多听几遍自己想听的消息。
最滑稽的是，这两种文章还互相以对方的存在作为自己存在的理由，好像众人皆醉我独醒。
在不同的观点之间，真正的区别不在于是捧还是踩，而在于是否实事求是。
一个观点不会因为它是褒就自动正确，也不会因为它是贬就自动正确，只会因为实事求是而正确。
只有在客观认识现实的基础上，才能根据现实而不是想象来决策。
而为了客观认识现实，关键就是要提高科学素养，既要了解具体的科学知识，也要了解科学的思维方式。
附：
袁岚峰：
中国科技实力正以多快的加速度逼近美国
本文于2015年8月原载于作者博客，原文有删节。
科技水平是国家实力、人民生活水平的最本质的标志。
当今世界科技水平最高的国家显然是美国。
中国的科技水平处于什么位置呢？
我的回答是第一集团，跟美国有显著差距，但属于同一级别。
1、基础研究的论文与期刊
笔者从事理论与计算化学的基础研究，所以先在这里介绍一下基础研究的现状。
基础研究的成果，在绝大部分情况下表现为学术论文，发表在科学期刊上。
科学界之外的人往往觉得能发表论文就很了不起了，但其实不同的论文之间水平相差很远，科研人员对论文质量的重视程度远远超过数量。
如何评价论文的质量？
简单而有效的办法是看它发表的期刊。
英国的《自然》（Nature）和美国的《科学》（Science）是两家著名的顶级期刊，它们的文章范围涵盖整个自然科学。
有一些声名卓著的杂志涵盖整个一级学科，如《物理评论快报》、《美国化学会志》、《德国应用化学》、《化学科学》。
又有一些质量很高的杂志覆盖一个二级学科，如《有机化学通讯》、《高能物理杂志》。
再往下，门槛越低，杂志越多。
这是一幅学术金字塔的图像。
把哪些杂志称为一流是有一定任意性的，但出入也不会太大，科研工作者的共识比歧见多得多。
2、自然指数
近年来，《自然》的发行者自然出版集团提出了一套衡量国家或研究机构基础科研产出的指标，称为自然指数。
他们挑选了68家一流期刊，统计每个国家或研究单位在这些期刊上发表多少论文。
这是最基础的指标，他们称之为文章计数（articlecount，AC）。
这并不是说不在这68家杂志上的文章都不好，其实出自档次比较低的期刊的重要文章也不少，还有得到诺贝尔奖的。
也不是说这68家杂志上的文章都很好，这些文章中也难免有一些价值不大的。
但毕竟，在这68家杂志中出现重要文章的概率比在其它杂志上大得多。
在不知道更多信息的情况下，你看到一篇出自这些杂志的文章和一篇出自其它杂志的文章，可以十拿九稳地猜测前者比后者重要。
所以作为一个对大量样本的统计，选取这68家期刊是可以接受的。
当代科学合作很频繁，一篇文章经常有多个跨单位甚至跨国的作者。
所以他们又做了进一步的分析，把一篇文章平均分给每个作者，再根据每个作者的地址信息确定每个国家或单位占多少份额，称为分数计数（fractionalcount，FC）。
比如一篇文章有两个作者，一人来自中国，一人来自美国，那么中美就各得到0.5的FC。
此外，在这68家期刊中的天文学论文占世界所有天文学论文的比例大约是其它学科的5倍，因此他们又把天文学论文的权重乘以0.2，把FC调整成加权的分数计数（weightedfractionalcount，WFC），作为最重要的评判指标。
这套做法在期刊的选取、各个作者的贡献等细节上当然还有很多可以商榷或改进的地方，但基本思路是合理的，参考价值比较高。
2014年12月，自然出版集团公布了2014年（实际上是2013年12月至2014年11月）的统计结果。
美国的WFC排第一，18643。
中国第二，5206。
德国第三，4077。
四到十位是日本、英国、法国、加拿大、西班牙、瑞士、韩国，从3371到1151。
超级大国苏联的继承者俄罗斯不在前十之中。
可以看出美国非常强大，WFC是中国的3.6倍。
但中国排第二，达到德国的1.3倍、日本的1.5倍，也相当不错。
再从研究单位的角度看，WFC最高的是哪一家？
答案是中国科学院，高达1209，是第二位哈佛大学（852）的1.4倍。
也许你会说这不公平，中国科学院是由许多研究所组成的，跟一个大学没有可比性。
然而第三位是德国马克斯?
普朗克学会（729），第四位是法国国家科学研究院（721），它们都和中国科学院类似。
可见至少在科学协会之间比，中国科学院排第一是没有疑问的。
以上结果对科学界之外的人来说可能有点意外，但对科研工作者来说很正常，因为符合我们的日常感觉。
仅仅十多年前，中国的一流文章还非常少见，很多教授都从来没发过，有一篇就显得很高大上了。
进入21世纪以来，中国科技论文的数量和质量都出现了爆炸性的增长，对人才的标准也一路水涨船高。
现在想在科大这样的单位获得副教授职位，五篇一流文章算是起步价。
出门介绍研究成果，如果不是这种量级的，简直不好意思跟人打招呼。
美国的一流和二流大学的研究水平是非常高的，随便拎出一个教授来都是响当当的人物，还有一大波诺贝尔奖得主。
是的，不少诺贝尔奖得主是在美国二流大学工作的。
不是很久（十年？
）以前，中国大学的研究水平整体而言跟美国还没得比，相差太远。
不过中国的进步非常快，现在中国一流大学的研究水平我觉得已经接近美国的二流大学了。
至少人们的期待值发生了变化，中国的研究单位作出世界一流的成果被看成理所当然的事，不会令人感到惊讶了。
进步也表现在广度上，以前只有中国的一流院校才能指望作严肃的研究，现在连一些二流院校都不时发一篇《自然》、《科学》了。
中国的上升势头之猛可以从各国2014年与2013年WFC的对比上看出来。
美国下降0.8%，德国上升1.0%，日本下降2.3%，英国上升0.9%，然后六到十位的法国、加拿大、西班牙、瑞士、韩国都是下降的。
中国呢？
上升14.9%！
这是个什么概念？
如果保持14.9%的增速，5年就会翻一番。
如果中美都保持14.9%和-0.8%的变化率，8.7年后中国就会赶上美国。
然而这还没完。
自然出版集团的WFC数据是每月更新的。
现在显示的是从2014年6月到2015年5月的统计，跟2014年12月的数据相比刚好过去了半年。
（本文写于2015年8月）仅仅半年时间里，中国的WFC又从5026变成了6318，增长25.7%！
按照这样的速度，两个半年即一年就会增长58%，达到7942。
因此以后如果看到报道中国2015年的WFC达到7000甚至8000，不要感到奇怪。
《自然》和《科学》的学术声誉和发表难度比其它大多数一流期刊更高，我们可以把它们作为顶级期刊的代表。
当然这个代表性低一些，因为历史上发表在《自然》与《科学》之外的里程碑式论文（包括许多得到诺贝尔奖的）实在是太多了，远远多于发表在那68个一流期刊之外的，不过仍然不妨做个参考。
自然出版集团也给出了只限这两个杂志的WFC，我们姑且把它作为各个国家或研究机构发表顶级论文的指标。
从2014年6月到2015年5月，国家中最高的是美国（860），然后是英国（144）、德国（116）、法国（67），中国（58）只排在第五位。
研究单位中最高的是哈佛大学（75），而中国科学院（17）只排到第十五位。
这里固然有《自然》与《科学》对英美特别照顾的因素，不过也反映出我们在顶级论文中的地位比在一流论文中的地位低一截。
换句话说，就是我们的优势主要在于次顶级的成果。
后面将会谈到，这是一个具有某种普遍性的现象，而且与中西的历史与文化有关。
3、五大知识产权局的专利数据
基础研究的产出可以用科学论文度量，下面我们再来看应用技术的产出，用专利度量。
世界五大知识产权局是欧洲专利局、日本特许厅、韩国特许厅、中国国家知识产权局和美国专利商标局，五局处理了世界80%的专利申请，承担了专利合作条约95%的工作。
2014年五局共收到230万件发明专利申请，其中最多的是中国，高达92.8万件，占了40%！
其次是美国，57.9万件。
日本、欧洲、韩国分别是32.6、27.4和21.0万件。
这是中国连续第四年居于发明专利申请量第一的位置。
跟2013年相比的增速，中国也是最高的，达到12.5%。
美日欧韩的增速分别是1.3%、-0.7%、3.1%和2.8%。
再来看发明专利的授权。
2014年五局共授权了95.54万件发明专利，其中最多的是美国，30.1万件，占31%。
其次是中国，23.3万件。
日本、韩国、欧洲分别是22.7、13.0和6.5万件。
中国的增速12.3%最高，美日韩欧的增速分别是8.2%、-18.0%、1.9%和-3.1%。
有一点需要注意的是，每个知识产权局的申请人都来自全世界，不只是自己国家。
在中国国家知识产权局的申请人中，86%来自中国，4%来自美国。
而在美国专利商标局的申请人中，只有50%来自美国，3%来自中国。
在授权方面，中国国家知识产权局的专利权人中，来自中国和美国的分别占70%和7%。
美国专利商标局的专利权人中，来自美国和中国的分别占48%和2%。
显然，美国专利的国际化程度比中国高不少，吸收外国智力成果的能力值得我们学习。
4、研发人员与经费
看完了专利，再来看国家在研究上的人力物力投入。
科技部出版的《中国科技人才发展报告（2014）》显示，2013年我国的研究与发展（R&D）人员总数为353.3万人，超过美国，居世界第一位。
根据国家统计局的《2014年国民经济和社会发展统计公报》，2014年中国的研究与试验发展经费支出为13312亿元，比2013年增长12.4%，占国内生产总值（GDP）的2.09%。
按照1美元兑换6.2人民币元计算，相当于2150亿美元。
根据世界银行的数据，前文中2014年WFC世界前十位的国家在2012年的R&D支出占GDP比例是：
中国1.98%，美国2.79%，德国2.92%，日本3.39%（2011年），英国1.72%，法国2.26%，加拿大1.73%，西班牙1.30%，瑞士3.41%，韩国4.04%（2011年）。
中国的比例处于中等偏低，不过在较快地上升。
由于中国的GDP仅次于美国，超过第三名日本的两倍，所以可以肯定中国的研发投入处于世界第二位，接近美国的一半。
2014年，世界经济合作与发展组织在《经合组织2014年科学技术与工业展望》中预测，中国的研发支出将在2019年前后超过欧盟和美国，跃居世界首位。
5、日常生活中反映的科技水平
看完这些统计数据，再来谈老百姓的日常生活。
现在一个典型的中国中产家庭拥有这些物质财富：
房子，汽车，计算机，智能手机，大屏幕电视，空调，冰箱，洗衣机，多种家具、衣服等。
在这些服务业上花费不菲：
教育，医疗，养老，餐饮，电商，娱乐，旅游，健身，美容等。
享受这些公共设施：
高速公路，高速铁路，飞机场，电信，医院，学校，绿地，剧院等。
还有软环境：
良好的治安，高效的政府服务，快捷的物流等。
这样的生活和美国中产家庭有多大区别？
区别不大。
中美中产家庭生活的相似之处远远多于不同之处。
区别总是有的，如美国人赚钱更多，买高档汽车更容易，出国旅游更方便，飞机场更多，如果能进名牌大学，就能受更好的教育。
不过中国占优势的地方也不少，如治安普遍更好，高铁网络更发达（美国还没有高铁呢），中餐更好吃（美国大部分的饭店就是悲剧），电信网络覆盖度更高（中国有村村通，美国在不赚钱的地方就不通）。
总体而言，中美中产阶层的生活属于同一级别。
不同之处属于各有千秋，而不是瞠目其后。
从收入看来似乎相差很多（中国的人均GDP只有美国的1/7），但实际生活质量却相差不远。
这是因为中国的中产比例低于美国（但中产人口高于美国），也因为美国的贫富差距比中国大，少数的富人拿走了太多的资源，还因为美国是一个高成本的生活体系，消费效率比中国低。
6、工业技术水平
再来看生产中的技术水平。
第四代战斗机，美国有已服役的F-22和F-35，中国有试验中的歼-20和歼-31。
航空母舰，美国有11艘核动力航母，中国只有一艘从买来的瓦良格号改建的辽宁舰，蒸汽动力，据说国产航母正在建造。
卫星导航系统，美国有GPS，中国有北斗。
导弹防御系统，中美都有。
导弹打卫星，中美都有。
弹道导弹打航母，只有中国有。
有源相控阵雷达，中美都有。
预警机，中美都有，中国的更先进（注：
有源相控阵雷达在原理上比无源先进）。
超高音速飞行器，中美都在试验中。
空间站，美国、俄罗斯等16国共用国际空间站，中国有天宫。
太空探索，美国的探测器登陆火星，中国只到月球。
芯片，美国有Intel、AMD，中国只有龙芯、华为麒麟。
操作系统，美国有windows、iOS、安卓，中国没有像样的代替物。
电信，美国有思科，中国有华为、中兴。
4G标准，美国有FDD-LTE，中国有TD-LTE。
搜索引擎，美国有谷歌，中国有XX。
电子商务，美国有亚马逊、eBay，中国有阿里巴巴、京东。
社交媒体，美国有脸书、推特，中国有微信、微博。
汽车，美国有通用、福特、克莱斯勒，中国只有奇瑞、吉利、长城。
电动汽车，美国有特斯拉，中国有比亚迪。
手机，美国有苹果，中国有华为。
高铁，美国还没有，中国占世界一半以上。
大飞机，美国有波音，中国的商飞正在研制C919。
液晶显示，美国几乎没有，中国有京东方……
这个名单可以列很长。
基本的特点是，大多数领域美国领先，但差距在缩小中。
也有些领域中国领先，如预警机、火力发电。
有些领域美国占压倒性优势，也有些领域中国占压倒性优势。
能在几乎所有领域和美国正面对抗，而且还互有攻防的，世界上只有中国一家。
其他西方国家由于体量较小，又缺少国家意志，在四代机、搜索引擎、电子商务、社交媒体、手机等领域基本都放弃了。
日本放弃得更多，除这些外还有电信标准、导航系统、大飞机等。
俄罗斯只能抓军工和航天，在大部分领域里都退出了竞争。
只有中国在全面发力，在每场竞赛中都不缺席。
7、重剑无锋，大巧不工
综合以上对科学论文、专利、科研人力、研发经费、生活质量、工业水平的讨论，就得到了前边说过的结论：
中国的科技水平处于第一集团，跟美国有显著差距，但属于同一级别。
有一点值得注意的是，论文和专利表示的是科技的增量，而不是存量，正如GDP表示的是财富的增量，而不是存量。
由于我们爆炸式发展的时间还比较短，科技和财富的存量可能还不如其他一些国家，换句话说就是那些国家还有老本可以吃。
但是在各种增量指标上，我们都已经是数一数二的了。
而在这些增量指标的增速上，即增量的增量，我们毫无悬念是世界第一，如前面说的2014年WFC比2013年增长14.9%，发明专利申请数增长12.5%，其他国家不下降就不错了。
这是因为我们的经济在快速发展，科技投入在快速增加，即使其它条件都不变，科技产出也会快速上升的。
1999年左右，杨振宁到科大演讲《近代科学进入中国的回顾与前瞻》，结论是：
“以下的几个长远的因素是使得一个社会、一个国家能够有辉煌的科技发展的必要条件。
第一个是需要有聪明的年轻人，有头脑做科学研究；第二是需要有重视纪律、重视忍耐心、重视勤奋的社会传统；第三要有决心；第四要有经济条件。
……中国在20世纪里有前三者，到了21世纪我认为将四者具备，所以我对21世纪中国科技的发展是绝对乐观的。
”
他这些道理看起来很质朴，简直土得掉渣，但却是“重剑无锋，大巧不工”。
这正应了《道德经》里的话：
“上士闻道，勤而行之；中士闻道，若存若亡；下士闻道，大笑之。
不笑不足以为道。
”
8、中国量子信息的成功之路
我们来看一个中国的例子。
量子信息现在是一个非常热的概念，经常上新闻联播，大家都知道中国的量子信息搞得很好。
量子信息究竟是什么？
量子信息的应用分为量子计算和量子通信两大部分，前者比后者的技术难度高得多。
量子计算在理论上可以解决很多现在无法解决的问题，或大大加强现有的计算能力，如加速对无结构数据的搜索，模拟真实的量子体系，通过对大整数的质因数分解破解最常用的密码体系。
科学家提出了若干种量子计算的实验方案，但目前还没有一种达到实用程度的，都只能做一些算法的演示。
例如对于因子分解，传统算法的计算量随位数的变化是指数增长，而量子算法只是多项式增长。
这意味着什么呢？
分解一个5000位的数字，经典算法（“经典”是跟“量子”相对的词）需要50亿年的时间，量子算法却只需要2分钟！
但这么美妙的事只是理论，只是潜在的可能性。
真正在量子计算机上分解了的最大的数字是什么？
是143=11?
13，这是科大的杜江峰、彭新华等人在2012年实现的。
另一方面，量子通信已经有一个应用了，称为量子密码术。
这一个就非常了不起，它在物理原理上阻绝了泄密的可能，是真正的绝对保密。
前面说的量子因子分解可以称为最强的矛，而量子密码就是最强的盾。
最强的矛能攻破所有经典的密码，只有最强的盾才能抵御它。
中国在量子通信领域是世界领先的，多次刷新了传输距离的世界纪录，有一些试验性的政务网络已经在运行中。
科大的上海研究院在研制一颗量子卫星，预计2016年发射，用来做卫星与地面之间的量子通信实验。
如果成功，就可望建立星地一体的绝对安全信息系统，有非常高的军事与民用价值。
9、科技新闻在你身边
对以上各个结论，人们有一些常见问题。
下面我们来拟一个答客问，解释一下若干常见的误解。
问：
中国的科学已经这么厉害了？
我怎么感觉不到？
答：
因为你没有关心这方面的消息。
如果你关心的话，就会看到很多。
例如2015年3月，理化所和清华大学制备了一种液态金属机器人，含镓的液态合金吸收一小片铝以后，就可以在电解质液体中运动很长时间，能够蜿蜒前进和变形，被比喻为终结者。
2015年3月，军事医学科学院生物工程研究所和天津康希诺生物技术有限公司联合研发出了2014基因型埃博拉疫苗，针对性强，稳定性好，并具备大规模生产技术条件，优于美国、加拿大的需零下80度冷冻保存的1976基因型疫苗，已经治愈了一名英国
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