紅周刊 本刊編輯部 | 何艷
彎道超車在避開了一些研發過程的同時，也避開了從0到1的研發經驗。而這樣的研發經驗有一些是卡住我們脖子的原因，遠的例子如汽車發動機，近的例子如芯片。硬科技要面對未知的從0到1的顛覆，這要依靠人的創造性。
(資料圖片)
科技創新概念一直是股市資金追逐的熱點，近期，堅守硬科技定位的科創板獲得市場青睞，比如，科創50指數備受追捧，大模型訓練上游的數據、算力相關的CPO概念熱度不減，同時，ChatGPT概念再度升溫，6G概念也得到提振，等等。不過，在市場異常火爆的同時，當下硬科技領域的相關技術研發及應用與實際投資之間卻出現碰撞，甚至脫節。
對此，中國科學院北京納米能源與系統研究所PI研究員魏迪博士在接受《紅周刊》專訪時表示，硬科技需要大量時間和試錯來潛心發展，而資本講究的是有限時間內的最大收益，如果把有限時間的維度縮短在幾個月或者幾年，硬科技和資本之間可能是存在一定矛盾的。在他看來，無論是最近市場一度爆火的“鈣鈦礦”，還是石墨烯新能源電池、芯片、人形機器人等，其還未能夠談及基于真正硬科技突破的產業發展。對于國家硬科技戰略也絕對不只是發展這些技術本身，其最核心的地方還在于教育以及基于此的整個科技創新體系的構建。只有真正意識到從0到1的硬科技競爭是綜合國力的較量，我們的硬科技才有可能成功。
“鈣鈦礦”們在實驗室中的科學突破
從科學到市場需跨越兩個“死亡之谷”
《紅周刊》：當下硬科技領域相關技術研發及應用與實際的投資之間出現碰撞。比如最近A股市場上一度火爆的“鈣鈦礦”部分相關公司就遭遇“打假”。“鈣鈦礦”當前的技術研發情況究竟如何？
魏迪：歷史里沒有新鮮事，總是在換裝重演，如今在資本市場被爆炒的“鈣鈦礦”跟過去火熱的石墨烯、量子計算等都是類似的。“鈣鈦礦”是一項非常好的太陽能(000591)轉換技術，其發展前景是毋庸置疑的。我自己從事有機太陽能電池研究已經二三十年了，曾跟“鈣鈦礦”類似，在歐美引起資本關注的一種太陽能電池叫做色素增感太陽能電池（DSSC），早在十幾年前就非常火爆；二十幾年前也有一種有機太陽能電池（OPV），當時發展也很火熱，甚至在歐洲已經出現了幾家初具規模的公司，但最后全都破產了。不是說這些技術不原創，而是在那個歷史維度下，因為中國無機硅太陽能電池的大批量產，大大降低了全球太陽能電池的成本，讓這些技術的市場不足以支撐它們。
創新需要經歷原始創新（基礎科學）、技術轉化創新（技術應用研發）、將轉化成果變成大規模產品銷售能力（市場化）三個階段。在“科學-技術-市場”之間有兩個“死亡之谷”。從科學到技術的轉化是第一個“死亡之谷”；從技術到市場的商業化轉化是第二個“死亡之谷”。事實上，所有的硬科技，“鈣鈦礦”也好，石墨烯、量子技術也罷，都要跨越這兩個死亡之谷的壁壘。
就“鈣鈦礦”而言，它只是在從實驗室到量產的階段讓大家看到了希望，但資本市場卻預期已有大量的市場需求，發展得非常火爆。而真實情況可能并非如此。猶如昨天的DSSC和OPV，其在技術成熟階段時的市場需求是其商業化成功的關鍵。硬科技需要時間和試錯來潛心發展，無論是材料、軟件還是裝備都是如此，而資本講究的是有限時間內的最大收益，如果把有限時間的維度縮短在幾個月或者幾年，硬科技和資本之間可能是存在一定矛盾的。資本的過度炒作，可能會讓老百姓(603883)不相信一些技術的真實性。當有一天這項技術突破需要支持的時候，大家反而會質疑。從硬科技長遠發展來看，這是不健康的，猶如李逵和李鬼的故事。
《紅周刊》：石墨烯也是您的一大研究方向。作為“新材料之王”，其也一度備受市場關注，但近期熱度有所減退。也是因為您剛才提到的矛盾嗎？
魏迪：是的。石墨烯作為“新材料之王”，需要時間和試錯來潛心發展。資本的過度炒作，不利于任何一項前沿技術的探索。如果說市場上熱度有所減退，這其實對于技術發展來說不一定是壞事，因為在Gartner技術發展曲線中，這正是為真正的技術突破蓄力的過程。不論國內還是國外都有潛心做石墨烯研發的團隊，對于其殺手锏級別的應用我們是有所期待的。和中國一樣，歐盟在10年前也是矢志找到殺手锏級的應用。截至今年9月，歐盟石墨烯旗艦計劃中11個先鋒項目將結題。這里面包括不會產生廢水的超濾膜；自動駕駛汽車用的傳感器；電動汽車鋰離子高儲能電池；用于治療帕金森、癲癇和其他腦部疾病的植入式診療；以及光電子探測器等。同時在純材料領域，也有包括橡膠、塑料和碳纖維等用途的石墨烯增強型材料。
新能源車續航“魚與熊掌”不可兼得
碳基電路要在利基市場先突破
《紅周刊》：新能源也是目前石墨烯研發創新的熱點方向。對于加入石墨烯的新能源電池“充電10分鐘續航千公里”這一說法，依據充足嗎？
魏迪：是否有科學依據，我們可以用第一性原理驗證。舉一個例子，算一道難度不超過小學能力的數學題。以特斯拉Model X電動汽車為例，其電池容量是100千瓦時，理論續航500公里，實際續航大概也就300公里。我們目前按照理論續航看，要達到“續航千公里”的要求，電池的容量是2倍特斯拉電池，即200千瓦時。然后充電10分鐘（六分之一小時）要達到這個能量的話，我們需要1200千瓦的功率去給這樣的電池充電。
居民家的插座，比如功率要求最高的空調插座，大概是4千瓦。1200千瓦vs.4千瓦，前者是后者的300倍。目前電動汽車充電樁的最大功率也才200千瓦左右，也根本達不到1200千瓦的功率。假設真的有這樣“充電10分鐘續航千公里”的電池，那么該到哪里去實現這樣的速度充電呢？
儲能器件一般分功率密度和能量密度，能量密度好比一個桶里面可以裝多少水，如果裝水量多，證明能量密度高，而功率密度相當于給這個桶注水和出水的速度，單位體積內速度越快，功率密度越高。儲能領域一直面臨著魚和熊掌不可兼得的問題，即那些能量密度高的，普遍功率密度就相對較低，反之亦然。
目前，我的課題組通過打印電子方案，利用納米空間限域作用對離子動力學的影響，確實可以實現一些可同時滿足高功率密度和高能量密度的儲能技術。但都處于實驗室階段，也就是處于跨越第一個“死亡之谷”的階段，還沒有跨越到產業化階段，更沒有跨越到市場化階段。
《紅周刊》：在電子信息領域，石墨烯能否真正替代半導體硅的材料，成為下一代超快集成電路和信息產業的基石？
魏迪：以支撐我們目前電子信息產業這么多年的硅基半導體體系為例：實際貝爾實驗室制造的晶體管最初是由元素鍺制成的，后來大量開發和使用的是硅，從而奠定了現在半導體產業的基礎。從對未來的展望看，可以聯想到化學元素周期表里的碳、硅、鍺同一族元素的變遷路徑。大家會覺得這是否預示著可以從硅基變成碳基，從而實現另一個迭代，畢竟當年從鍺基迭代到硅基就只花了10年左右的時間。
從目前硅基半導體的實際情況來看，我們一些中國企業已經可以做出超純硅的硅片，并實現了量產，已經跨過“死亡之谷”的第一階段，來到了第二階段，但很多還是卡在了從規模化到大批量市場化這個階段。究其原因，就在于整個系統的融入，比如從硅片-半導體芯片制程-電子元器件，這個產業鏈已經非常成熟而且根深蒂固。如果一家公司經常從一家上游廠商進貨，那它就會知道本公司產品良品率大概是多少，如果規模做得足夠大，成本也會降低，這會使整個產業鏈高效協同。這時候，如果突然有另一家全新的上游廠商說它也能供貨，而且純度更高，但由于規模比較小，那么必然價格會貴一些。單從價格上考慮，這家公司一般不愿意更換上游廠商進行采購的。進一步假設，新的上游廠商有政府補貼，價格甚至可能會更便宜，那么這家公司可能也不會采購，因為它并不知道新產品放量后，它產品良品率到底有多少，公司一般不會拿商業信譽在既有產業鏈中冒險的。
一般顛覆性技術產業化，并不是依靠單一的技術突破去引領產業革新，它需要建立或者依靠一個生態和系統。這就是為什么半導體產業發展對我們比較難的原因之一。因為上下游產業鏈很多都在歐美西方，除非我們重建一個體系，否則就面臨著融入的競爭和挑戰，尤其是現在美國對我們技術封鎖的情況下，未來有沒有可能石墨烯替代一部分硅基呢？我認為比較接近現實的展望是，如果未來有這樣的產業化技術，它可能先要在利基市場中發揮其獨有的優勢，建立或者融入基于這個獨特市場的產業鏈體系，先找到一點突破。
硬科技要面對未知的從0到1的顛覆
車載芯片仍是我國新能源車短板
《紅周刊》：我們再來聊聊資本市場上火熱的芯片相關話題。舉國體制對于發展芯片的好處是什么？該如何利用好政府和市場兩方面力量？
魏迪：一方面，舉國體制有大優勢，集中力量辦大事很有效，只要方向找對且有足夠的資源，有重點扶持的行業，就可以迅速形成體系。另一方面，我們也要從唯物主義出發，認識到事物發展有其客觀發展規律，很多的時候科學技術是要厚積薄發的。
首先，我們的科技教育體系使我們有很大的優勢迅速消化西方的技術，甚至在一些領域可以迅速彎道超車。彎道超車的優勢在于可以在西方已經探究好的路徑上，規避那些不需要探究的已經落后的技術，直接進入迭代后的技術。比如從旋轉撥號盤式自動電話機到手機的研發，我們可以避開前面幾代的技術，去直接研發手機，這促進了我們這些年快速發展。但是我們避開了這些痛苦研發過程的同時，也避開了從0到1的研發經驗。而這樣的研發經驗有一些是卡住我們脖子的原因，遠的例子如汽車發動機，近的例子如芯片。硬科技要面對未知的從0到1的顛覆，這要依靠人的創造性。
新型舉國體制在我國技術發展中有很好的優勢體現。比如2003年我們和歐盟達成協議，要加入到歐洲的伽利略（GALILEO）計劃，重構全球定位導航系統。各種限制使我們最終退出了伽利略計劃，在舉國體制和勤奮的科研工作者努力下，我國最終自行研制成功了北斗全球衛星導航系統。打造出了繼美國GPS、俄羅斯GLONASS、歐盟GALILEO之后的全球第四個衛星導航系統,成為了聯合國衛星導航委員會已認定的供應商。
《紅周刊》：在國產替代和自主可控方面，哪些細分領域有望率先實現突破？
魏迪：中國是制造業大國，所以當年國外企業，包括半導體企業，將生產制造放在了中國，但是，要看到它們的核心技術研發部門并不在中國。這就導致在半導體產業鏈中，一些工藝相關的內容，比如光刻膠和封裝工藝我們都非常擅長，具有優勢，這是世界半導體產業分工所決定的。同時我們在資本市場可以看到，前幾年光刻膠概念相對火爆，當然，最近光刻膠又有所表現。這是當年我們可以發力的地方，雖然并不是核心技術，但卻可以形成自主可控。另外，我們在功率器件的IGBT（絕緣柵雙極型晶體管）領域的突破也是很快的，在和世界巨頭的較量中，在功率器件上，我們是可以有一些替代品的，這也是目前封鎖情況下的一些突破。
《紅周刊》：我國新能源(600617)汽車產量已經連續8年居世界第一。就舉國體制而言，我國新能源車如何才能制勝長遠？
魏迪：制勝長遠考驗的是戰略，是一個企業建立的核心系統是什么。我記得特斯拉剛開始出現時，我還是在劍橋看的它們的車展，印象很深刻，因為它們的每一輛車都是終身聯網的。當時我就意識到特斯拉的電動車做的是物聯網，每部車都是它們獲取數據的節點，做的是完整的系統，以及這套系統對應的算法和芯片的處理等。特斯拉的核心戰略不是在做汽車本身，也不是做電池。不久之后咱們中國也開始做電動汽車。我們去國內一些地方考察當時國內的電動車，大多數本質上就是安裝了鋰電池的電瓶車。我們企業在開始做電動車時，可能戰略層面首先想到的是電池，而鋰電是整個電動車產業鏈里污染最嚴重的行業，同時這里現在也是一片紅海。當然，現在國內也出現一些電動車企業，在仿照特斯拉的思路在做。
全產業鏈補齊非常重要，如果沒有系統的設計或者強工業支撐背景，那么一旦在某些領域比如車載芯片上被斷供，那就會被“卡脖子”。當然，在IGBT的功率器件上，我們國產替代已經做得不錯，但在更精密的芯片上，則面臨困難。事實上，我們在新能源汽車方面也做了很多努力，但努力的方向最初可能是用在了電池上，而不是車載芯片研發這樣難啃的硬骨頭上，如果舉國體制能夠真正傾斜到難啃的骨頭上，相信還是能夠有所突破。
“互聯網+”和“機器人+”存在不同
提高硬科技實力 核心在教育
《紅周刊》：有機構認為“機器人+”類比此前的“互聯網+”。加之最近特斯拉的人形機器人再現進展，您又怎么看人形機器人的產業化？
魏迪：個人認為“互聯網+”和“機器人+”存在不同，我國的“互聯網+”之所以能夠成功，在于基于海量消費人口的電商崛起，以及無數的外賣、快遞小哥，但它依靠的并不是硬科技。如果把算法和基礎內核去掉，那么它不存在什么科技上的東西。
而機器人本身涉及三個核心的領域。一是芯片，這個無需多說。二是軟件，也就是如何控制它，包括ChatGPT,機器學習的算法和數據庫的大小決定了它回答的準確度。三是材料，不但極端情況下需要用到特殊材料，在一些傳感上也需要用到特有的材料。所以，機器人被稱為“制造業皇冠頂端的明珠”。
說到特斯拉的人形機器人，我認為所展示的恰恰是一家公司建立系統后降維打擊的優勢。正如我剛才所說，特斯拉從開始就是建立整個系統，并不是單獨地造車，也不是單獨地造機器人，特斯拉無人駕駛打造出了能源管理、光學傳感器、雷達等復合系統，這些系統放在機器人身上，本身就是可以輕松實現各種功能的。
另一方面，我們也要尊重研發本身的積累過程。我認為世界最好的機器人技術公司不是特斯拉而是波士頓動力公司（Boston Dynamics），其成立時間是1992年，至今已30余年，經歷了多次迭代，其間雖經歷了谷歌、軟銀的收購，后又被韓國現代收購，但是技術是一直積淀和精進的。
如果達到同一既定戰略目標，有一條簡單的路和一條復雜的路都有可能實現戰略，我個人會去選擇那條相對難走的路，去啃難啃的骨頭。因為天下沒有免費的午餐，而低水平的重復不會實現成長。我認為的“機器人+”是用在外太空探索、深海監測、極限環境取樣、工業自動化控制、精準手術的機器人等等，而不是在飯店或者銀行看到的送菜或者代步機器人。
《紅周刊》：硬科技真正的競爭體現在什么方面？怎樣提高硬科技實力？
魏迪：只有真正意識到硬科技的競爭是綜合國力的抗爭，我們的硬科技才有可能成功。如果一個人一直在一些零碎的事情上忙得不可開交，是不可能再有時間做戰略性思考的。個人如此，國家也是如此。
個人認為，硬科技絕對不只是什么半導體、新材料等等，其最核心的地方在于教育。對于國家硬科技戰略也絕對不只是發展這些技術本身，其最核心的地方還在于教育以及基于此的整個科技創新體系構建，是綜合國力的較量。
在我講到的跨越兩個“死亡之谷”的三個階段，每個階段都需要極其優秀的人才。第一，從最開始的科研領域，需要好的科學家，這些人需要對科學有極大的興趣，能夠潛心做前沿的基礎科學研究。第二，從科學到技術，需要極好的工程師，他們的設計和工程能力能夠迅速地將科技得以放大。第三，從技術到市場階段，需要極優秀的科技產品經理，當然并不是我們現在市場上的產品經理。極優秀的科技產品經理必須對整個產業和技術發展有深邃的洞察力，對商業的本質有很強的理解，而這一切都來自教育。
在引領全球硬科技市場的硅谷，科技企業中很多科學家和科研人員都容易陷入技術陷阱，認為技術為大，只要產品在技術上有非常大的突破，當它走向市場的時候，就假設它一定會成功，事實上，這是不太可能的。比如被譽為“現代電力之父”的尼古拉·特斯拉，為全世界帶來了交流電、無線電等一系列重大創新，但這并未使得他個人從經濟上受益，而是常年生活拮據，窮困而死。他不是孤例，再比如，查爾斯·固特異，作為“硫化橡膠”的發明者，這項耗費了其無數精力的發明并未幫他致富，反而是別人將其技術進行產業化，才成就了世界上最大的輪胎生產公司固特異輪胎橡膠公司。
所以，對于國家硬科技戰略實現，科學家、工程師、科技產品經理三者都不可或缺，而教育是補充或者強化該人才梯隊的源泉。
（采訪對象著有《國家科技戰略引擎丨新型研發機構》一書，其中對本采訪中科技市場化兩個“死亡之谷”的概念和技術陷阱等概念有詳細的闡述。本文已刊發于4月29日《紅周刊》，提及個股僅為舉例分析，不做買賣推薦。）
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