英国《自然》杂志刊发4篇文章 持续聚焦西安硬科技

原标题：英国《自然》杂志刊发4篇文章持续聚焦西安硬科技

11月以来，英国《自然》杂志不断将目光聚焦西安。继月初刊发《在丝绸之路的起点建起一座科技之城》后（本报11月5日予以转发），又相继刊发《西安正在推广硬科技以重塑自己作为全球技术创新中心的形象》《圆创新梦》《不可忽视的力量》《让制造业更智能》4篇专题报道，关注西安打造全球硬科技之都的努力和成果，本报现予以集中转发。

西安正在推广硬科技

以重塑自己作为全球技术创新中心的形象

随着世界各国寻求发展经济，技术创新正在改变我们的生活，改变世界。

中国西北部的古都西安正在重塑自己作为全球高科技中心的形象，主办2018年全球硬科技创新和“一带一路”创新合作会议，以吸引对这一新领域的投资。此次会议符合我国“一带一路”倡议，旨在促进古代丝绸之路沿线国家的科技合作。

硬科技更加实际和适用

“硬科技”是2010年以西安和北京为基地的中科创星科技孵化器有限公司创始人、天使投资人米磊提出的概念，指的是比高科技更先进和前沿的核心技术。它们通常需要长期投资，具有较长的研发周期，并且进入门槛很高，这些因素使得这些技术难以复制和模仿。但同时，这些技术也带来了良好的回报。

自2008年金融危机以来，中国的人口红利显然不足以依赖，国家需要多样化。“我们需要为技术创新的增长找到新的引擎”，米磊表示。“我们相信硬科技将在未来30年引领世界，我们要自己开发这些技术，确保其知识产权，实现这一点非常重要。”

硬科技不同于深科技，深科技通常是指试图解决大问题且具有高影响的破坏性技术。1995年，新泽西理工学院哲学教授大卫·罗森伯格首次提出深科技概念时，提出了使我们更接近自然的技术。现在，这个词经常用于形容建立在明显工程创新或科学进步和发现基础上的科技公司，而非商业模式或其他创新。米磊认为，这种技术带来了很大的不确定性。因此，他提出了一个更加强调基于基础科学的核心技术的词。米磊表示：“开发这样的技术需要韧性和脚踏实地的精神，这是许多陕西企业家的特点。”

与具有未来内涵的黑科技相比，硬科技也更加实际和适用。前者通常具有明确的产品定位和明确的产业基础，有助于提高产品性能，并能够领导和支持产业发展，硬科技则不同于创造虚拟世界的互联网创新。“它关注的是我们的物质世界”，米磊表示。“它是推动工业增长的引擎。”

光子学博士米磊举出了多个硬科技的例子，包括人工智能（AI）、航空航天、光子芯片、生物技术、信息技术、新材料、替代能源和智能制造。在航空航天工程领域，四翼螺旋桨采用的是高科技，但是制造大型飞机和发射火箭或卫星却需要硬科技。根据米磊的说法，至于火箭回收和登陆火星的技术，它们均属于深科技或黑科技的范畴。

其他例子还包括高速列车技术、介于硬科技和深科技之间的量子通信技术，以及无人驾驶汽车技术，其中包括激光雷达和自主驾驶系统。所有这些都具有巨大的行业潜力。

在西安推广硬科技

代表硬科技的八大领域是国家重中之重。近年来，国家、省和地方政府在这些领域注入了大量资金。为了赶上科技创新的浪潮，西安市政府致力于推进其硬科技产业，并在这些领域投入了大量资金。

对于这些领域，硬科技行业的孵化器、配套设施和初创企业的人才都会得到回报。2017年，西安市政府主办了首届全球硬科技创新大会，聚集了全球专家、主要研究人员、技术公司负责人和投资者，对最新突破和趋势进行了讨论。在政府和中国科学院（CAS）的支持下，西安市发布了一份白皮书，概述了硬科技的现状、发展和投资以及开发其八大领域的机遇。

西安正处于发展硬科技产业的有利位置，在八大领域拥有坚实的研究和产业基础。例如，由中科创星科技孵化的中科院西安光学精密机械研究所附属机构开发了一种飞秒光纤激光器，用于超快、高精度钻孔，填补了中国技术上的空白。这种微纳米加工技术是智能制造的一个重要方面，用于航空航天工程，将使中国能够制造拥有自主知识产权的飞机发动机。

位于西安的西北工业大学参与了中国第一架国产大型客机C919的总体设计，为解决电力、控制和微机电系统以及结构设计方面的问题做出了贡献。C919的研发和制造是中国在短程或中程客机领域的行业突破，也是硬科技应用的典型例子。其涉及使用先进的复合材料和铝锂合金制造飞机机身，以及设计机身的最新动力学研究。

在人工智能领域，西安交通大学拥有一所人工智能研究所，西北工业大学则拥有强大的无人机技术研发能力。在生物技术领域，西安有一个国家分子医学转化科学中心，以及利用三维打印技术制造仿生骨骼的技术。西安有两个重要的空军基地、多家大制药公司、一个石墨烯工业基地、一个新能源汽车生产基地、多个中科院研究所和一个高新区。为了发展光子集成电路、新型存储芯片、钛或钛合金产品、年发电量500 MW的高效单晶光伏电池、金属3D制造和其他硬科技，西安市规划了路线图。

“硬科技是西安正在进行的产业升级和经济转型的推进器，”米磊表示。“它也是使我们能够改变世界和未来的工具。”

圆创新梦

在中国古城西安，建立了一个新兴的智能城镇，旨在为推动科技创新的尖端技术和新颖想法提供示范点。

想象一下，一个为自动驾驶汽车建造的城镇，无人机和机器人在进行交通巡逻，公共安全受到实时监控，这一切都是发生在中国陕西省西安市南郊长安大学城的未来景象。

在国内外专家的共同支持下，“梦想小镇”建立了一个用于网络控制自主驾驶的联合实验室，以及一条测试无人驾驶汽车的道路。这是一个试点项目，用于应用自动驾驶技术以及其他新兴智能生活技术。

科技创新平台

根据中国创新主导的发展战略，两家总部位于西安且专门从事工业投资的企业——天朗集团和陕西投资集团的合资企业陕西金泰恒业天朗实业有限公司，已经与当地政府和大学合作，在长安大学城建立了创新生态系统的科技平台。这个试验镇秉承了“智能、生态、开放资源和共享”的理念，旨在促进研究成果的转化，支持创新和创业，实现可持续生活。

梦想小镇位于长安大学城的中心，占地3.6平方公里，连接着西安的高新区、航空航天基地、新商业区，毗邻研究机构。梦想小镇利用西安的研究专长，专注于开发推动全球经济创新的新兴技术，包括新一代信息技术、生物技术、新能源、新材料和环保产业。通过应用新技术和建立这些新产业，项目的建筑师期望将工业增长与文化、旅游和社区发展结合起来，为生活、生产和健康创造一个理想之地。

天朗董事长孙茵说：“我们认为，创新是推动工业发展的关键，开源对于促进技术创新至关重要。”因此，梦想小镇充分利用西安电子科技大学和其他邻近大学或研究机构的研究资源，创建了一个共享研究成果的开源信息平台。为了加强大学-研究-产业伙伴关系，并利用全球创新资源连接本地企业，梦想小镇还将建设支持物联网（loT）和大数据技术的基础设施，促进其研究成果的使用。最终，它将建设成为一个集大学、研究机构和产业于一体的世界级集群区。

集群效应促进了研究成果、资金、企业、产品和市场之间的联系，形成了一个支持性循环。最终，梦想小镇将入驻支持创业的孵化器，为科技初创企业提供研究转化和研发服务的平台，以及多部门研发团队以推动科技的创新。

放眼全球，梦想小镇也在积极参与国际合作。它引起了包括英国、美国、日本、瑞典和乌克兰在内的10多个国家高科技研发的合作兴趣，这些项目也将促进世界各地研究成果的转化。

促进研究转化、创新和创业

梦想小镇的一个基本特征是创建将云平台、物联网、区块链、人工智能和建筑信息建模技术结合起来的平台，组成梦想小镇的“大脑”。企业之间的实时共享以及平台技术的持续更新，使平台的可持续增长成为可能。这个“大脑”使得系统的、光学的、数字的和智能的技术获得更加容易，从而促进了梦想小镇企业的快速发展。

梦想小镇有四个开源平台，从而促进了创业和创新。

大学-研究-产业合作平台旨在整合全球创新驱动型企业的资源。作为大学集群区，梦想小镇将汇集研究成果资源，并通过商业、工业或大学校友会的渠道，与国内外企业建立合作研究机构、研发中心或大学附属机构。平台将帮助企业找到有希望的研究项目，帮助其确定潜在产品的市场，并帮助其寻找市场渠道，这样有助于高效的研究转化并优化公司投资。

科技金融平台专注于吸引全球资本和金融企业，旨在为梦想小镇的研究和企业机构建立投资者资源池。科技金融平台将连同其他平台一起，促进工业企业的发展和研究成果的商业化。梦想小镇还将创建一个科技服务平台，借助第三方专业团队，旨在为企业提供政策分析、法律咨询、税务指导、咨询、人才招聘、产品推广和包装以及房地产管理服务，这些综合服务有助于建立一个支持创新的生态系统。

最后，交易研究成果的平台创建了线上线下市场，以确保企业能够轻松融入市场。并且通过输送研究成果、企业需求和资本流动，形成一个基于互联网的贸易生态系统。

为了加快新技术的应用，梦想小镇正在将基础设施建设与科技产业相结合。除了正在建设的自主驾驶设施外，梦想小镇还在建立本地化的计算机网络系统、楼宇自动化系统和移动办公管理系统，建成后将有助于为客户提供相应解决方案。

梦想小镇也渴望建立一个稳固的信用体系来保护个人和企业的信誉，确保为开源创新和研究成果共享提供支持环境。

通过将物联网和大数据技术应用于教育、医疗保健、环境和工业部门，梦想小镇也建立了基础设施，让居民可以做出健康的选择。陕西金泰恒业房地产有限公司总经理马亚鹏表示：“我们将整合绿色生态建筑和信息系统，创造智能生活的模式，包括生态、科技和创新理念。”他还表示：“我们的梦想是用智能改变世界，用科技让世界变得更美好。”

不可忽视的力量

位于西安的西北工业大学正在建立新的国际合作伙伴关系，为中国西北地区培养具有全球意识的人才创建一个新的模式。

对于许多渴望在世界一流大学接受国际教育的中国学生来说，西北工业大学（NPU）的这个新合作办学机构就提供了这样一个机会，不用出国就能享受这样的教育。

西北工业大学伦敦玛丽女王大学工程学院（QMES）成立于2016年5月，是第一所位于中国西北地区的此类学校。作为一所真正的合作型学校，西北工业大学伦敦玛丽女王大学工程学院（QMES）为本科生提供的主要是高质量的材料科学和工程、高分子材料和工程方面的跨国教育学位课程。

创新重新定义未来。西北工业大学伦敦玛丽女王大学工程学院院长、西北工业大学高分子材料教授和伦敦玛丽女王大学客座教授孔杰解释说，在国家“一带一路”倡议的背景下，联合工程学校教育符合国家高等教育发展的国际化战略。

两支强大力量的联合

两个工程领域的专家强强联合成立西北工业大学伦敦玛丽女王大学工程学院。伦敦大学联盟最大的学院之一伦敦玛丽女王大学（QMUL）是罗素大学集团的成员，该集团被认为是顶尖大学的“常春藤联盟”。在2016年的泰晤士高等教育世界大学排名中，伦敦玛丽女王大学位列全球前100名，该校的材料科学专业在英国处于领先水平。

西北工业大学的历史可以追溯到1938年，该校拥有许多杰出的教师，其中包括28名中国科学院院士和中国工程院院士。西北工业大学是中国国家级重点大学，也是首批列入国家211工程和985工程计划的大学之一，这两个工程计划旨在提高全国高级人才的水平。2017年，西北工业大学被列入国家“双一流”计划（A类），该计划旨在建设中国一流大学和学科。西北工业大学的材料科学专业极具优势，在过去十年中始终位列全国前五名。孔杰是一名重点研究超支化高分子的精确设计以及在电磁陶瓷、纳米介电和能源材料领域的创新应用的科学家，他表示：“我们的伙伴关系源于我们在材料和高分子科学研究领域，尤其是在新兴的高级功能材料领域的长期合作。成立联合工程学院是为了利用我们先进的研究平台，以促进材料科学领域的国际合作，并最大限度地利用两所大学的优质教育资源。”

为了提供融合科学和工程的国际化教育，并探索科学-技术-工程-数学（STEM）高等教育的国际相关模式，该学院将伦敦玛丽女王大学在基础科学方面的优势和西北工业大学在工程和应用科学方面的专长结合起来，以提供跨学科人才培养。西北工业大学伦敦玛丽女王大学工程学院执行副院长兼伦敦玛丽女王大学材料学的教授Andrew Bushby表示：“我们希望整合英国和中国本科教育的精髓，专注于提升学生的创新能力。”

创新教育方案

西北工业大学伦敦玛丽女王大学工程学院遵循以学生和教育为中心的理念，采用英国的课程体系和评估模式。课程采用英文教学模式，由西北工业大学和伦敦玛丽女王大学教员联合教授，50％的核心课程由来自伦敦校区的伦敦玛丽女王大学教师教授。这对于创造一个全球性的学习环境和培养学生的国际研究交流能力非常重要。

Bushby表示：“我们的培训目标是让每个学生学会全面创新，能够在跨国环境中学习和工作，并具有很强的终身学习能力。”培训项目的重点是为学生奠定自然科学和人文科学的坚实基础，同时培养他们在材料科学方面的专业知识，理论和实践并重。

学生也将熟悉国际惯例，并培养全球视野。孔杰还表示：“我们希望我们能够为这些学生打开一扇了解世界的大门。”学生可以选择材料科学与工程或高分子材料与工程专业，毕业时将获得两所大学的学位。自2017年开始招生以来，该学院各专业每年招收大约120名学生。

探索国际教育合作的新模式

西北工业大学伦敦玛丽女王大学工程学院代表了西北工业大学对全国教育改革呼吁的回应。2013年末，中国教育部制定了一项提高中外高等教育合作质量的政策。同时制定了一项自上而下的指导方针，以加强国际合作的规划，最大限度地整合现有资源，平衡区域和学科差异，并改进引进国际资源和经验的机制。

在这一政策支持下，西北工业大学伦敦玛丽女王大学工程学院作为“一带一路”航空航天创新联盟的成员，也正在采取措施改善其管理体系和合作机制。西北工业大学伦敦玛丽女王大学工程学院成立了联合管理委员会、咨询委员会、学术委员会、考试委员会和师生联络委员会，以及其他相关的管理或学术机构，试图整合中英管理实践。孔杰表示：“我们正在探索学校管理、内部治理结构、学生培养模式和学术规划方面的改革。”孔杰还表示：“我们希望我们积累的经验教训能有利于中国的高等教育改革，并为学生的未来带来光明的前景。”西北工业大学伦敦玛丽女王大学工程学院还启动了一个国际教学中心（ICTL），以探索科学-技术-工程-数学学科的创新教学实践。西北工业大学伦敦玛丽女王大学工程学院将推动建设一个国际化的材料科学教师团队，改进教材，并在西北工业大学的其他学科培养具有全球意识的学生。由这两所大学共同设立的高级材料与结构联合研究中心（JRC）有五个附属研究机构，这些机构旨在通过发展一流的研究和教育基地来提高教育质量，从而支持西安和中国西部地区的民航、航空航天和材料工业。

这种位于中国中部主要高等教育基地西安的新型伙伴关系也是振兴这座古城的重要一步，西安曾经是古代丝绸之路的东端，拥有国际交流的历史遗产。孔杰表示：“通过从国外引进经验和资源以及培养最重要的专业人才是我们为该地区的高等教育发展提供的必要支持。”联合工程学校作为连接西安和世界的桥梁，也在促进该地区和其他地区的教育、文化和经济发展方面发挥着作用。

让制造业更智能

西安交通大学机械工程学院研究人员正在推动制造业尖端技术的发展。

增材制造为骨修复提供了创新解决方案。西安交通大学（XJTU）机械工程学院的研究人员于2001年成功实现了世界上首次由增材制造定制下颌骨植入的临床试验，这是一个大规模骨缺损个性化治疗方面的突破。

增材制造是始建于1913年的西安交通大学这个百年学校开设的一个特色研究。如今，机械工程学院拥有强大、独特、完整的学术课程以及240多名教师，是制造系统工程国家重点实验室、教育部现代设计和转子轴承系统重点实验室等多项先进研究平台的所在地。该学院融合硬技术和软技术，通过高端设备的智能制造，并通过培训和培养专业人才，为国家和地区制造业做出了贡献。

该学院开发的快速制造系统以处理技术与数据和精度为特色，在60多家服务公司得到推广，并已用于复杂的大型航空航天结构和医疗器械。作为增材制造领域的一支主要力量，该学院率先在西安成立了国家增材制造创新研究院，致力于这些技术的开发、标准化和产业转型。

该学院的研究项目涵盖了主要机械设备从设计和制造到使用性能的整个生命周期。该学院的研究人员首先提出了摩擦学的基本系统工程概念，并总结了摩擦学的三个原理。他们在大型滑动轴承和滚动轴承的设计和测试方面的突破具有广泛的工程应用。该学院开发的数控制造技术有望成为航空航天、核能和汽车工业智能制造的基础。该学院的研究人员还开发了一系列可能用于微纳米尺度设备批量生产的尖端技术。这些制造技术可以支持可穿戴电子设备、机器人和仿生设备等的开发。

机械工程中的一个历史性重大问题是确保关键设备在石油化工、冶金、风力、航空和高速列车等领域的安全性。这项监测和诊断技术可以追溯到20世纪80年代。它是将制造设计和智能操作相结合的新模式，提倡将重大设备从定期维护过渡到基于条件的维护的转变。

根据这一点，西安交通大学的研究人员开创了高温、高压换能技术，特殊微机械动态传感器，非稳态运行条件监测技术，全息谱技术，利用小波分析的裂纹识别技术以及故障隔离和智能诊断。由他们开发的风力监测和诊断系统已在中国100多个站点使用。该学院还与一家商用飞机发动机公司合作，建立了航空发动机健康管理和操作安全联合创新中心。

该学院计划进一步革新大规模设备、机器人、跨学科生物医学工程和其他智能制造技术。通过创新模式和形式，培养创新型人才，充分转化技术进步的潜力，用颠覆性技术造福经济、社会和环境。

本版文/据英国《自然》杂志