突破世界科技难题基于思想实验与哲学思考——独家专访2017年度国家最高科学技术奖获得者王泽山侯云德
作者:朱广清 冯琬婧时间:2018-02-28 11:23 来源:《中国科技人才》杂志

记者手记 1905年,爱因斯坦建立狭义相对论,10年之后的1915年又建立广义相对论,这些不朽成就均源自这位科学巨人的思想实验与哲学思考。2017年度国家最高科学技术奖获得者、中国工程院院士王泽山和侯云德,突破世界科技难题、做出原创性科研成果,其“密钥”正是遵循科研规律和科学传统,基于思想实验与哲学思考。两位国家最高科学技术奖获得者的思想实验与哲学思考,对我国科技工作者的科研探索与实践,无疑具有方法论意义的启迪作用。


1月8日,北京人民大会堂,国家科学技术奖励大会在这里举行,中共中央总书记、国家主席、中央军委主席习近平首先向获得2017年度国家最高科学技术奖的南京理工大学王泽山院士和中国疾病预防控制中心病毒病预防控制所侯云德院士颁发奖励证书。

年过8旬的王泽山和年近9旬的侯云德都是中国共产党党员,他们从事科研的时间均超过了一个甲子。作为战略科学家,王泽山一生专注火炸药研究,突破多项世界性瓶颈技术,让中国古代“四大发明”之一火药在当代重焕荣光;侯云德曾连任3届“863计划”生物技术领域专家委员会首席科学家,率团队相继研制出2个国家Ⅰ类新药和6个国家Ⅱ类新药,其中具有自主知识产权国家Ⅰ类新药——重组人干扰素α1b,开创了我国基因工程创新药物研发和产业化先河。由此,他们两位被称为耄耋之年的“80后科研少壮派”。王泽山和侯云德分别于1999年、1994年当选中国工程院院士。

 

一、面向国家重大战略需求,恒定初心牢记使命

王泽山,我国著名火炸药学家,发射装药理论体系奠基人,火炸药资源化治理军民融合道路开拓者,系列原创性技术发明人,为我国武器装备和火炸药产品更新换代做出了杰出贡献。

谈及初心与使命,王泽山对本刊记者坦言:“童年时我就知道‘不做亡国奴,必须有强大国防’,这个思想一直支撑着我立志做国防事业……”

1954年夏,王泽山以第一志愿报考哈军工,成为班里唯一自愿学习火炸药的学生。哈军工是苏联援建项目,因而王泽山当年所做毕业论文设计就是国际前沿课题。他说,每每想到要研究和解决的问题是国家重大战略需求,是为强大国防做贡献,心中就感到很荣耀,由此更加恒定初心、牢记使命。即使是在“文革”之中,王泽山也未曾放弃他的专业,他躲到所在单位实验室,认真研读那些难得的馆藏胶片资料和一些杂志——那里有着美国前沿科研的系列专题报道;加之他在哈军工读书时就已学会使用计算机做科研计算,因而赢得了宝贵的10年时间做基础研究,这使得他在“文革”刚刚结束就能发表论文、出版著作。

从20世纪60年代开始,在对火炸药基础理论探索研究的基础上,王泽山将火药、火炮、弹药、弹道等进行多学科交叉融合,构建了“发射装药理论与技术”学科分支架构,创立了发射装药学。同时,他深入揭示了火炸药组成、结构、性能规律,建立了炮、弹、药的构效关系,发展了火炸药理论,出版著作15部。

从20世纪80年代初开始,为了解决环境温度变化对武器性能影响这一国际共性技术瓶颈问题,王泽山研究发现了火药燃面、燃速互补原理,建立了温度-燃面补偿系统,对材料、方法、工艺等进行创新与集成,发明了“低温度感度发射装药技术”,其原理、材料、稳定性及普适性,全面优于国外技术,作为项目第一完成人,获1996年度国家技术发明奖一等奖。

从20世纪90年代中期开始,面对制约远程火炮、等模块装药和炮射导弹等武器装备发展难题,经过20余年努力,王泽山建立了“最大膛压低、做功能力高”弹道。通过对发射药材料、结构和工艺的发明,攻克了国际上至今无法突破的高膛压、高过载、等模块等技术瓶颈,使我国武器发射装药技术水平处于世界前沿,作为项目第一完成人,获2016年度国家技术发明奖一等奖。

针对废弃火炸药处理世界性难题,王泽山开发了安全、绿色、资源化利用技术,创制出20余种军、民用产品,引领了我国火炸药资源化再利用研究方向,为国家火炸药储备提供了核心关键技术,成为军民融合一个成功范例,作为项目第一完成人,获1993年度国家科技进步奖一等奖。

王泽山曾3获国家科技大奖,这在国内实为鲜见。如今,他的系列技术发明,已在工程实践中广泛应用,装备于多种武器型号;军品在10余家军工企业、民品在数十家企业实现了产业化。

作为我国火炸药领军人物,王泽山策划了我国火炸药发展路线和战略,培养了90多名博士和大批火炸药高层次人才。从20世纪80年代初就与火炸药企业、研究所紧密结合,开启了火炸药行业协同创新模式,推动了我国进入火炸药世界强国进程。

侯云德,我国分子病毒学和基因工程药物主要奠基人,主导建立了“举国体制协同创新”传染病防控技术体系,成功地应对了近10年来国内和国际数次重大传染病疫情。

侯云德对本刊记者这样讲述他的初心和使命:“在留苏预备班时,我有机会深入学习了哲学。马克思认为‘认识世界的目的是要改造世界’,而我学习病毒学的目的,不但是要发现认识病毒,更要预防和控制病毒,造福中国的老百姓,这就是我当初从事病毒学研究的初心。在这60余年的科研工作中,我一直围绕防病事业进行奋斗和追求。无论是最初开始的病毒学基础和应用基础研究,还是随后成功研制8个基因工程新药,以及作为3届‘863’生物技术领域首席科学家与我国‘艾滋病和病毒性肝炎等重大传染病防治’科技重大专项专职技术总师,我始终能恪守与坚持这份初心:改造世界,控制疾病,造福人类。这也是我一生事业的执着与信念。”侯云德曾赋诗以明志:“双鬓添白发,我心情切切,愿将此一生,贡献四化业”。

侯云德在我国生物医学领域做出了诸多贡献:

奠定中国分子病毒学基础

在国际上首次发现仙台病毒可导致单层细胞融合现象并阐明其机理;在国内首次完成痘苗病毒全基因组序列测定并有多项原创成果,发现痘苗病毒是当时已知最大动物病毒,对其基因组结构与功能的研究具有重大理论和应用意义;在丙型肝炎病毒和乳头瘤病毒等研究中取得原创性成果;在我国最早研制系列基因工程载体和病毒载体,在国际上首次发现了大肠杆菌增强子样序列,为我国基因工程药物研发提供了核心技术支撑,此外完成了一系列新型病毒载体的研制和应用,为我国基因治疗奠定了技术基础。 

开创我国基因工程药物时代

成功地研发了我国首个基因工程药物及系列生物工程药物,成为我国生物基因工程药物奠基者和生物科技成果转化引领者。

推动我国现代医药生物技术产业发展

主导了我国第一个基因工程新药产业化,研制的8种基因工程药物已转让10余家国内企业,上千万患者已得到救治,产生了数十亿人民币的经济效益,对我国改革开放初期科技成果转化具有重要的指导意义。具有我国知识产权的α1b型干扰素(商品名为运德素),在我国已使用数千万剂,用于数百万慢性乙型肝炎患者和儿童呼吸道传染病治疗;2003年“非典”期间在国际上首先发现干扰素对控制SARS冠状病毒传播有效,干扰素α2b现被国家食品和药品监督管理局批准为SARS储备药物,为我国抗击“非典”做出了重要贡献。

构筑我国现代传染病防控技术体系

1.在2009年甲流防控中取得国际领先重大科技集成创新和突破,实现了人类历史上首次对流感大流行的成功干预。当年全球突发甲流疫情,在国务院领导下,建立了由卫生部牵头、38个部门组成的联防联控机制。作为联防联控机制专家组组长,侯云德针对防控中关键科技问题,开展多学科协同攻关研究,取得了“8项世界第一”研究成果,被称为“侯8条”,对全球甲流防控做出了重大贡献:

(1)“举国体制,协同创新”的新思路,已成为重大传染病防控新机制,发挥了关键作用;(2)在国际上首先研制成功灵敏性和特异性均最优甲型H1N1流感病毒诊断试剂;(3)首次证明在流感大流行基本传播系数(R0)为1.3-1.6的早期,采取医学隔离等措施可改变流行峰值的理论假说;(4)在全球首次系统揭示了新甲流的临床特征和规律;使我国对甲流的诊治居于国际先进水平,显著降低了病死率;(5)中医药治疗甲流取得突破,以严格循证医学方法证实中药组方可显著缩短甲流病程,并获国际认同;(6)87天率先研制成功新甲流疫苗,打破了世界纪录,并首次证实新疫苗不加佐剂,仅需注射1剂,保护效果就达到87.3%,推翻了当时世界卫生组织需注射2剂的专家共识;(7)通过建立全球最大副反应监测系统,首次证明格林巴利综合征与甲流疫苗无关,该研究成果结束了中国疫苗不被国际组织认可的历史;(8)首次揭示了新甲流病毒HA和NA的晶体结构,证实疫苗有显著回忆性免疫保护反应,为研制通用性流感疫苗提供了理论依据。

上述研究成果产生了巨大的社会经济效益。受联防联控机制和国务院应急办公室委托,清华大学作为第三方系统评估结果表明,我国甲流应对措施大幅度降低了我国发病率与病死率,减少2.5亿发病和7万人住院;病死率比国际报道低5倍。获世界卫生组织和国际一流科学家赞赏和认同,并获2014年度国家科技进步奖一等奖(排名第一)。

2.主导建立了“举国体制,协同创新”传染病防控综合技术平台,全面提升了新发突发传染病防控能力。

积极推动我国医学病毒学人才队伍培养和学科发展

截至2017年,侯云德共培养博士、硕士研究生200余名,其中不乏我国病毒学和生物医学领域优秀领头人;在国内外学术刊物共发表论文500余篇,著书8本。

 

二、突破世界科技难题基于思想实验与哲学思考

我国火炸药领军王泽山和我国生物医学领域战略科学家侯云德,他们突破世界科技难题、做出原创性科研成果的“密钥”,正是遵循科研规律和科学传统,基于思想实验与哲学思考。

 

王泽山:把思想实验作为科研重要组成部分

应本刊记者特别邀请,王泽山认真地讲述了他做思想实验的思维方式:依据科学原理,使用抽象逻辑思维进行理论研究分析+创造性思维。王泽山强调,此中创新思想必须根深蒂固,要立足超越;要使用发散思维,做多学科交叉;要与实践相结合,在实验中进行科研计算并与多种技术手段仿真、模拟并举;还要率团队与其他相关学科团队交叉融合。

王泽山列举他们正在攻关的一道世界难题。他说,迄今国际上一直未能解决无烟药生产使用溶剂带来的成本高、能耗大、周期长且污染环境及安全风险等一系列问题。他说,火药是中国古代四大发明之一,早在我国唐末宋初即已实用,其流传到世界各地后,曾被用于疏通尼罗河河道。当时的火药为黑火药,其成分中含碳,因而燃烧爆炸后冒黑烟。1884年,法国化学家维埃利制成了世界上第一种无烟火药,这对武器而言具有革命性影响——燃烧后无残渣,不发生烟雾或只发生少量烟雾,可提高弹道性能,增加弹丸射程。然而,溶剂带来的系列问题久攻不下。由此,他说他想到“这些问题的关键是溶剂,那么能否不用溶剂,从根本上解决这一问题?如果能在这一方向上有所突破,中国将在有着100多年无烟药发展史的制作工艺上成为领跑者。”王泽山大胆地做出假设并率团队开始了创新性探索。据记者了解,如今,王泽山领衔的这项科研已取得阶段性成果。

王泽山曾在他撰写的《科研中创新思维的3个维度》中,将科学思维方法概括为“追求本质(求本)”的思考习惯和“为什么与怎么做”的创造性思考方式。

王泽山告诉记者,在确立课题问题上,他会考虑什么是这个领域先进与前沿课题,如果这个课题提出的问题解决了,将起到什么样的作用,解决这个问题的瓶颈及其主要的关键技术又是什么;而课题一旦确立,他将再次开启他的思想实验。

王泽山说,他始终把思想实验作为科研的重要组成部分,若把思考的时间按照工作时间的一半计算,再加上“文革”赢得的10年以及如果按照正常退休年龄就又多出20多年时间计算,那么,他的思考时间实际上多于工作时间3倍!

 

侯云德:科研工作者更要懂一点儿哲学思想

侯云德告诉记者,正是由于在留苏预备班有机会深入学习哲学,因而对他一生都有很大影响。在侯云德看来,科研工作者更要懂一点儿哲学思想,因为哲学研究的是宇宙性质、宇宙万事万物演化的总规律。

正是基于哲学思考,侯云德为我国现代医药生物技术产业和现代传染病防控技术体系奠基和发展做出了历史性贡献。

1987年-1996年,侯云德曾担任3届我国“863”生物技术领域首席科学家,联合全国生物技术领域专家,分析了当前生物技术领域国内外发展现状和国家重大民生需求,顶层设计并指导了我国医药生物技术布局和发展,完成了多项前沿高技术研究任务,提升了我国生物技术研究、开发和产业化整体水平。在此期间,我国在基因工程疫苗、基因工程药物等5大领域取得了巨大成就,我国生物技术研发机构成十数倍增加,18种基因工程药物上市,生物技术产品销售额增加了100倍。

2008年,侯云德被国务院任命为“艾滋病和病毒性肝炎等重大传染病防治”科技重大专项专职技术总师,同样是面向国家重大战略需求,在前期充分调研数据基础上结合我国传染病防控技术现状,领导全体专家组设计了2008-2020年降低“三病两率”和应对重大突发疫情总体规划,着重强调能力建设重要理念,提出应对突发急性传染病“集成”防控技术体系思想,重点布置了病原体快速鉴定、五大症候群监测、网络实验室体系建立等任务,使我国成功地应对了近10年来历次重大疫情。

侯云德谦逊地说,“其实,我没有什么独特的思维方式和科学方法。只是作为一名科技工作者,作为国家培养的高级知识分子,我一直抱有“认识世界的目的是要改造世界”的指导思想去努力学习和不断思考。勤奋的学习、忘我的工作、不懈的坚持,是做出点滴成绩的基础,也应该是一名成功科技工作者的基本素养。”他强调,最重要的是,科技工作者要能够在本专业领域不断地思考、发现,要面向国家和民生重大需求,为解决和满足这些重大需求而不懈努力和攻坚克难,这样就能为国家做出更大贡献。

 

三、植根科学共同体璀灿群星之中

国家最高科学技术奖获得者王泽山和侯云德,深深地植根于科学共同体璀灿群星之中,他们是这璀灿群星的卓越代表。

采访中,王泽山所在单位南京理工大学党委副书记席占稳告诉本刊记者,南理工为“国防七子”之一,由创建于1953年的新中国军工科技最高学府——中国人民解放军军事工程学院(简称“哈军工”)分建而成,历经炮兵工程学院、华东工程学院、华东工学院等发展阶段,1993年更名为南京理工大学。

席占稳说,南理工有着面向国家重大战略需求、服务国防建设的基因,因而校歌名称就是《使命》,校风则是书写在二校门上的8个字“团结献身求是创新”。

席占稳介绍说,迄今,南理工所获国家科技奖励已达89项,其中包括国家技术发明奖、科技进步奖6项。他说,早在40年前的1978年,在被誉为“科学的春天”的全国科学大会上,南理工获得了16项奖,其数量仅次于清华,在全国高校中排列第二。去年8月,中印边界对峙期间,网上刊登的一幅图片显示一列火车上排列20几门自行火炮,该火炮即系南理工副校长钱林方为总师研制。2016年南理工成立了军民融合科技创新高端智库,此前由李鸿志院士领衔的一项系统工程“军民融合发展战略研究”已经完成。

 

侯云德所在单位中国疾病预防控制中心病毒病预防控制所,近年来成功地应对了重大疫情:2007年H5N1;2008年手足口病;2009年H1N1甲型流感疫情;2010年发热伴血小板减少综合症;2011年新疆脊灰野毒输入;2013年H7N9;2014年埃博拉出血热;2015年中东呼吸系统综合征;2016年输入性寨卡病毒疫情。

病毒病预防控制所党委书记武桂珍,本身就是病毒学专家,2003年“非典”流行时一直奋战在防治第一线。

接受本刊记者采访时,武桂珍介绍了病毒病所沿革:病毒病所前身为1949年成立的中央卫生研究院病毒系,1964年成立的病毒学研究所,归属中国医学科学院,1983年划归中国预防医学科学院,2002年1月23日,病毒学研究所正式更名组建为中国疾病预防控制中心病毒病预防控制所。

武桂珍着重介绍了该所几位院士的重大成果:

黄祯祥(1910—1987)国际著名医学病毒学家,中国科学院院士(学部委员),国际首创病毒体外组织培养法,为现代病毒学奠定了基础,被称为“医学病毒学发展史上第二次技术革命”;对流行性乙型脑炎的流行病学、病原学及发病机理进行研究,为控制中国乙型脑炎的流行做出了重要贡献。

朱既明(1917—1998)医学病毒学家,中国科学院院士,采用我国自己分离的菌种研制成功中国第一个抗生素——青霉素;首次发现甲型流感病毒丝状体,并首次在试管中流感病毒裂解为有生物活性的亚单位,为流感疫苗的研制奠定了基础;发现流感病毒的β抑制素,被命名为“朱氏抑制素”,后又发现γ抑制素;成功研制出高度减毒麻疹活疫苗;研制成功乙型肝炎哺乳动物细胞基因工程疫苗。

曾毅(1929—)中国科学院院士,国际EB病毒和鼻咽癌研究权威,建立了鼻咽癌早期诊断试剂盒用于早期筛查诊断;研制出EBV疫苗,正在进行临床试验;证明HPV是食管癌病因,正在研究新型HPV疫苗;中国首次分离出HIV病毒,并研制成功检测试剂;研制出HIV疫苗,正在进行临床试验。

洪涛(1931—)中国工程院院士,我国生物医学电子显微镜技术的主要奠基人;在世界上首次发现人类 B 组轮状病毒,并进行了系统的流行病学及分子生物学研究,为我国防治成人轮状病毒腹泻做出了重要贡献;在世界上首次发现了肾病综合症出血热病毒的形态,解决了久而未决的病原学问题,并使我国的该项研究一直处于国际领先水平;在我国率先进行早老性痴呆与慢病毒研究。

高福(1961—),中国科学院院士,曾先后主持多项国家重大科研项目,“973”项目首席科学家,国家自然科学基金委员会“创新研究群体”项目负责人,主要从事病原微生物跨宿主传播、感染机制与宿主细胞免疫研究以及公共卫生政策与全球健康策略研究,并取得诸多成果。