5·30致敬“挑大樑”的青年科學家
右手比作“OK”狀,3個手指代表“3”,拇指和食指圍在一起代表“0”,合起來就是“5·30”。左、右手指尖靠在一起,形成一個“心”。這便是全國科技工作者日的“LOGO”。
在5·30全國科技工作者日到來之際,科技戰線以“矢志創新發展 建設科技強國”爲主題陸續開展相關活動,展現科技工作者的創新風采與使命擔當。中青報·中青網記者採訪了在科研一線“挑大樑”的青年科學家,瞭解他們如何面向國家重大戰略需求潛心攻關,爲中國式現代化貢獻科技力量。
“我們的計算機事業發展曾受制於人。”在中國科學院團委近日舉辦的“學精神、強作風、促攻堅”青年先進典型宣講活動上,1985年出生的中國科學院計算技術研究所研究員郭崎回望了我國計算機技術從“一張白紙”到“躋身全球前列”的奮鬥歷程。
新中國成立之初,遭到西方的政治孤立和經濟封鎖,國內計算機學科尚屬空白。當時30多歲的夏培肅成功設計試製我國第一臺自行設計的通用電子數字計算機,作爲新中國計算機事業的“拓荒者”,帶領團隊從零開始,硬是在一窮二白中開闢出一條技術道路。
“如今,我們希望突破國產芯片面臨的工藝受限和生態不足等壁壘,並借力人工智能自動設計,力爭實現換道超車。”這是接棒者郭崎的心聲。
在半導體領域,半導體材料和有關純金屬及其物理化學的研究同樣需要技術攻關。90後青年科學家、中國科學院上海微系統與信息技術研究所研究員鄭理介紹,硅片是佔比最大的集成電路耗材,硅材料高質量供給事關集成電路產業安全。
“大硅片的晶體生長、平整度、表面潔淨度、高純度等方面的要求,均趨近於物理極限。硅晶體是鑽石結構,單根晶棒重量達450公斤,以平整度爲例,對其要求,相當於北京到上海1000多公里高速公路的上下起伏,要小於30釐米。”鄭理說。
2018年,中國科學院上海微系統與信息技術研究所成立了青年突擊隊,由鄭理擔任副隊長,同時擔任大硅片三大任務之一“極限表徵”的負責人。團隊最終解決了大硅片的技術問題,實現了國產大硅片製造技術“0”的突破。
在能源方面,同樣面臨攻關難題。中國礦業大學教授江海深是一名90後,也是國家重大人才工程青年項目、中國科協青年人才託舉工程入選者。“難篩分礦物高效篩分”是國際篩分領域的研究難點和熱點,正是他的攻關對象。
“發達國家都在開展技術攻關,在激振方式、篩面結構上開展了研究,取得了一定進展,但一直未取得重大突破。”江海深說。
與此同時,我國作爲世界上最大的煤炭生產與消費國,低品質煤儲量大,細粒煤佔比較高,而傳統篩分技術難以適應粘溼煤炭大規模深度篩分需求,導致原煤入選率低、商品煤質量差。關鍵裝備價格昂貴,難以適應複雜工況,已成爲我國能源資源清潔高效利用的技術瓶頸。
能源領域難題的解決,不僅需要“腦力”,還需要“體力”。
江海深表示,在解決粘溼動力煤高效深度篩分與重介分選難題的過程中,他與團隊成員爲了獲得準確的第一手資料,在現場一待就是幾個月。
“頭戴安全帽、身着藍工裝,肩上扛着試驗用的煤樣,一袋一袋地取樣裝車,成了我們在生產現場的工作常態。”江海深說,他曾爲了掌握篩機運動特性,鑽進篩機裡安裝傳感器;爲了解決分選介質迴流堵塞問題,爬進帶有料漿的分選機裡尋找答案。
最終,在導師趙躍民院士帶領下,以及團隊的共同努力下,動力煤3mm深度篩分與重介淺槽分選工藝系統成功落地。投產當年,爲企業創造了顯著的經濟效益。他所在團隊的科研成果“難篩分礦物高效篩分關鍵技術及應用”獲2020年教育部科技進步特等獎。
除此之外,還有鈉離子電池技術研究、智能導鑽技術、航空航天遙感技術……這些題目大多與國家戰略、國家需求相關,需要新一代青年科學家們繼承先輩精神“破題”。
中國科學院上海技術物理研究所研究員張亮是空間主動光電技術研究青年團隊的一員,團隊通過技術攻關有力支撐了我國探月工程、首次火星探測任務、空間站任務、量子科學實驗衛星等項目的成功實施。這支平均年齡32歲的團隊在過去5年,獲多項省部級以上科技獎勵及榮譽。
“嫦娥工程是我們團隊追夢的起點。”張亮說,圍繞我國探月工程“繞、落、回”三步走發展戰略,從嫦娥一號開始,團隊爲我國探月工程及深空探測任務提供了25臺(套)激光及紅外探測關鍵載荷。2016年,我國自主研製的“墨子號”量子科學實驗衛星成功發射,團隊負責有效載荷總體研製,突破了“空間量子科學光鏈路構建”的世界級難題。
這些技術攻關也是從“零”起步。
張亮親歷了墨子號“十年磨一劍”的全過程。團隊首先要解決的核心問題,是如何將衛星產生的光子精準發送到地面站,其中的技術難度,相當於從萬米高空飛行的飛機上將硬幣同時扔進地面兩個旋轉的儲蓄罐裡。
爲了驗證技術的可行性,張亮團隊帶着研製的樣機來到了青海湖。兩年間,他們跑遍了地圖上的相關地點。“青海湖風景很漂亮,但必須克服高原反應,還要自己動手解決吃飯問題,很快,大家都成了野外生存小能手。”張亮笑着說,他們設計了一系列“五花八門”的試驗。試驗的過程困難重重,光是熱氣球的升空就經歷了多次失敗。但最終憑藉着堅強的毅力,團隊完成了世界上第一次熱氣球量子通信實驗。
“那時候雖然苦,但很開心。”張亮說,他印象最深刻的是大家一起克服困難的瞬間。
張亮回憶,在往山上運設備時,一次意外導致設備被摔斷,“當時大家都很害怕,一羣小夥子坐在懸崖邊上哭。”張亮說,電話裡導師並沒有責備他們,還安慰他們可以明年再來。
“聽了這個話,我們反而不哭了,也不知道哪來的勇氣,我們把這些摔斷的零件都帶回了住處,連續15天,幾乎是不眠不休,最終修好了設備。”回憶起那段時光,張亮帶着笑意。
最終,團隊研製的載荷圓滿完成了衛星科學目標,支撐我國成爲唯一成功完成星地千公里級量子科學實驗的國家。
像這樣“挑大樑”的青年科學家還有很多。
科技部發布的《中國科技人才發展報告(2022)》顯示,我國研發人員全時當量(爲國際通用的比較科技人力投入的指標)由2012年的324.7萬人年提高到2022年的635.4萬人年,穩居世界首位。更多優秀青年科技人才在國家重大科技任務中挑大樑、當主角,國家重點研發計劃參研人員中45歲以下科研人員佔比超過80%。
“我常和研究生們說:我們花十幾年的時間,把科學家和工程師的知識和經驗凝結到工業軟件中,後來人不用再重複這一歷程,可以極大地提高整個社會的效率。”80後劉春是南京大學地球科學與工程學院教授、中國科協青年人才託舉工程項目獲得者。他認爲,科學家的工作能改變成千上萬人開展科研和生產的方式,這也是激勵他們不斷前進的內驅力。
2022年,爲了趕某個重要項目的測試窗口期,劉春團隊多位研究生輪班調試代碼,甚至住在了辦公室。有的研究生經常到了凌晨,還在與合作企業的工程師溝通技術細節。
“這種‘數字工匠’精神,正是年輕一代科研人的特質。”劉春說,讓他驕傲的是,團隊中獲得“挑戰杯”全國大學生系列科技學術競賽金獎的本科生,如今已成長爲能獨立承擔中國航天領域仿真項目的技術骨幹。
“正是這種‘把冷板凳坐熱’的堅持,讓我們用10多年時間走完了國外40年的技術積累之路。”劉春說。
來源:中國青年報