作者:周恒 来源: 中国科学报 发布时间:2019-10-10
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技术发明评价需小同行和专家结合

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20世纪80年代,曾有人发明了一种与航空发动机燃烧有关的技术。在评奖会上,多数专家认为可授予二等奖,而在场的一位颇具声望的专家认为可授予一等奖。鉴于该专家的影响力,该技术最终获得一等奖,但迄今似乎该技术并未被采用。

究其原因,该顶级专家就航空发动机的燃烧问题来说,并不是小同行,因此在判断该技术是否有创新、是否的确可以用于航空发动机上,可能不如小同行准确。

对技术上的创新而言,一般来说,有关的科学知识已不存在大的问题,问题在于将某一新的“有价值”的事或物做出来。因此,技术的成就主要表现在发明,而不是发现。

例如,在建筑领域,钢筋混凝土构件被广泛应用。具体什么时候由谁发明的,我没有查到。但钢筋混凝土的发明从科学上讲,只要有工科大学二年级的材料力学知识就够了。混凝土实际是人造石头,而石头一般仅能做成柱子、墩子等而不能做成梁。其原因是石材能抗压,但不能抗拉,而材料力学告诉我们,梁在载荷的作用下,其下部产生的是拉应力,因而仅用混凝土不能做梁。后来人们发明了在混凝土梁的下部加上钢筋,在梁承受载荷后,其下部产生的拉应力可由钢筋来承担,于是就有了钢筋混凝土梁。梁是众多建筑不可或缺的构件,其发明无疑是非常有价值的。

到了20世纪50年代,美籍华人林同炎对钢筋混凝土梁又做出了重要的改进。梁中有了钢筋就可以由它承受拉应力,但钢筋的强度远高于混凝土(即使是抗压),而且在被拉断前会有明显的拉长。因此,在梁的载荷不断增大、钢筋远未被拉断前,梁下部的混凝土已经开裂了。也就是说,在梁中的钢筋还有很大的潜力。

林同炎提出,如在用梁或制梁前,在钢筋上预先加拉应力而同时使其附近的混凝土产生压应力,则梁的容许载荷可显著增大。因为在没有载荷时,梁下部的混凝土有预加的压应力。在对梁加载荷时,只有载荷达到某一值时,梁下部的混凝土才开始有拉应力。该载荷值,就是钢筋预加拉应力的情况下,梁能多承受的载荷。这样就大大地提高了钢筋混凝土梁承受载荷的能力。这种构件就是预应力钢筋混凝土构件。

这个发明,同样只需要材料力学的知识就够了。但是要发明这一技术,就一定要对传统的钢筋混凝土梁的使用有长期的观察,熟知其破坏的原因,这样才能有针对性地创新,就和普朗特的创新一样。由于钢筋混凝土梁使用广泛,这一发明的重要性不言而喻。林同炎后来成为美国第一位华裔工程院院士,再后来又成为中国科学院外籍院士。

可见,对于技术上的创新,其评价标准应该是其实用的价值。

但新技术刚发明时,还未经实践的检验,对其最终价值的判断并非易事。例如,对大飞机而言,减少空气产生的摩擦阻力是永恒的课题。因此,科技工作者不断提出各种湍流减阻的理论和方案。

几年前,英国皇家学会的Transaction of Philosophical Magazine 有一期是专门针对飞机减阻的理论和技术的。其刊登的十几篇文章中,除一篇外,全是高校和科研机构的专家所写。从纸面上看,他们的方案都是有效的。最后那篇文章的作者是在波音公司工作的,也是有一定名气的湍流方面的专家。他在文章中给大家泼了一盆冷水。他指出,各种方案看起来不错,但从技术和经济上看可能都不可行。

的确,迄今为止,没有一家航空公司在它们的大飞机上实际采用任何一种以控制湍流为手段的减阻技术,也看不到其可能性,尤其是看起来非常诱人的主动控制技术。其原因是,只要是主动控制,就要有非常复杂的传感器、作动器和计算机。而增添这些装置大大增加了飞机出问题的可能性,即降低了飞机的安全性,而飞机的安全性是第一位的。所以仅从论文或实验室数据看似乎很有创造性的很多成果,实际上并没有使用价值。

因此,技术发明不仅要看其科学性和新颖性,还要看其可行性。而对可行性的判断往往不是大学或科研单位的专家的长项。所以,对技术发明的评价,不但要有小同行参与,也应该有潜在的使用部门的专家参与。

有些技术发明,不但要看其本身的科学性、可行性,还要从更宏观的方面考虑。例如,利用太阳能制氢可能是一种提供清洁能源的途径。而利用太阳能直接发电的光伏技术也是一种途径。但两者都不能就事论事孤立地考虑,而需要放在更大的范围考虑。利用太阳能制氢,就牵涉到氢的收集、储存和运输,以及最终如何利用氢的问题,每一步都有新的技术难题。而利用太阳能发电,则最大的问题是不能保证平稳发电,要大规模使用,有赖于和其他电源合理调配。

目前看来,智能电网技术是可能的解决方案之一,但实际做起来同样难度不小。因此,这两种途径,究竟谁更有前途,不能仅限于电解水技术和光伏技术本身。由于从技术发明到实际应用之间,还有事先难以完全预估的困难,因此评价哪种途径更有前途,即更有潜在价值,其难度是很大的,需要在宏观上能把握技术发展前景的专家参与评估,而不仅限于做学术研究的专家。

钱学森先生在提倡发展技术科学时就指出,“在开发一种新的工程技术时,首先要对其可能性、可行性和克服困难的主要途径作出判断”。因此,对于一种还没有实际被采用的技术发明,其评价指标中应该有“其可能性、可行性和克服困难的主要途径”。这也正是技术发明评价的难点。

所以,对技术发明的评价,同样需要小同行和顶级专家相结合。这里的顶级专家,是指知识面广泛,能从技术实现的可能性、可行性、经济性等做出判断的专家。有了对科技成果的可靠评价方法,则项目、人才、机构的评价问题也就迎刃而解,只要对其相应的具有标志性的成果进行评价就行了。

(作者系天津大学教授、中国科学院院士,本报记者沈春蕾整理)

《中国科学报》 (2019-10-10 第5版 转移转化)
 
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