IIIF访谈：金涌院士谈创新

IIIF 清华大学产业创新与金融研究院

编者按

中国工程院院士、清华大学化学工程系教授、清华大学产业创新与金融研究院顾问金涌，为我国化工领域培养了一代代高精尖人才，奖掖后学，甘为人梯。耄耋之年，他仍然为我国的科普和创新事业发光发热。在金院士的著作《科技创新启示录》出版之际，清华大学产业创新与金融研究院对他做了专题采访，金涌院士对创新深刻的洞察与理解，对如何培养创新思维，颠覆性创新对于促进国家发展、人类进步的真知灼见，值得读者认真品读体会。

被访谈者：中国工程院院士、清华大学化学工程系教授、清华大学产业创新与金融研究院顾问 金涌

访谈人：IIIF执行主任 刘颖

Q1

问：作为化学工程领域的知名专家，在科研探索之余，您为什么要投入大量时间与精力专门研究和传播创新，并出版《科技创新启示录》一书。

金涌：一个人对某个领域的兴趣，源于深刻的了解，好比“林黛玉不会无缘无故爱上贾府的焦大”，热爱的前提是要产生共鸣。我一生所从事的科研工作是创新性工作，在这个历程中，我深刻理解了创新的意义与价值，以及创新对于一个民族乃至全人类的重要性。

中国在最近一百多年间错过了三次工业革命，以至于具有极其深远文化积淀的古老的中华民族，一度被外国人认为是野蛮民族。美国物理学会的会长甚至很直白的说过：“美国不要像中国一样变成一个野蛮民族，我们一定要创新，一定要做基础性研究，要知道发展的根源在哪里”。再如德国人为世界、为人类做出了许多重大发明，这些发明创造改变了人类的生产生活，让世界更美好，这令德国人引以为傲。身为一名中国人，我们应该在新的历史条件下不断创新，用创新焕起中华民族的自豪感、自信心，这不仅是为中国，也是为世界、为人类贡献中国人的智慧。

金涌院士

Q2

当前国际竞争格局发生深刻变化，某种程度上就是科技创新的竞争，您怎么理解科技创新对于我国参与国际竞争的重要性。

金涌：中国从未像今天这样迫切的需要创新。当前以及未来，国与国之间的竞争主要体现在科技竞争，而科技竞争之根本在于人才竞争，人才竞争的本质就是人的创造能力。我国科技的发展从跟跑到并跑乃至于领跑的历史性跨越正在到来，而这个跨越的过程既华丽又艰难，要遭遇各种各样的困难和阻碍，要跨越这些障碍，只能依靠创新。

当下，全球都在开展“碳中和”，“碳中和”首先是能源革命。意味着人类要从化石能源进入到可再生能源时代。煤炭、石油、天然气等传统化石能源催生并推动了工业文明，但也造成了环境污染，人类必须逐步减少对化石能源的依赖，最终走向依靠可再生能源的发展之路，这是颠覆性变革。而对于中国，要完成这一任务更加艰难：第一、我们是全世界二氧化碳排放量最大的国家，2020年我国的排放占世界总排放的1/3，比美国多一倍。英国从碳达峰到中和历经八十年时间，美国也经过了四十多年。我国要在三十年之内，完成从碳达峰到碳中和，困难与压力可想而知。与此同时，伴随着化石能源的消减，我国经济仍要保持同步发展，2050年时，我国人均GDP从现在的1万美元要提高到4万美元左右，达到发达国家水平。实现这双重目标没有颠覆性创新技术是绝无可能的。

Q3

您为什么认为：创新是人类的本能，是人类生存的本质。

金涌：好奇是人作为动物的本能。人类之所以演化到今天，塑造了高度的生态文明，就是好奇心的驱使，好奇心是大发明家永不枯竭的动力。张益唐在成为知名数学家之前，曾有十几年在美国赛百味连锁店端盘子，生活非常窘迫，一个偶然的机会他重回数学界，很快就破解了一个重大的与哥德巴赫猜想齐名的数学猜想---“孪生素数猜想”，成为知名数学家。有人问张益唐何以具备如此强大的毅力，在逆境中仍不改初衷，他答他坚持下来不是因为毅力，而是凭借好奇心。所以好奇心、兴趣才是“创新”最重要的永恒的推动。任何金钱、社会地位等外在的诱惑都会由于各种困难而破灭，唯有好奇心是永远的推动力。

Q4

创新有普适性规律吗。

金涌：创新需要什么样的素质，需要怎样的过程-----心理学家早就探讨过这个问题。不同的领域都存在创新，而创新的过程既有相通之处，也有所差异。

国学大师王国维曾对文学创作的创新过程用三句宋词概括。第一句是“昨夜西风凋碧树，独上西楼，望尽天涯路”，意思是希望看得更远，获得更多知识，有更丰富的内涵，进入沉思状态，这是第一步刚有了创新欲望；第二句“衣带渐宽终不悔，为伊消得人憔悴”，一个人为了创新变得消瘦憔悴，仍然苦思冥想、艰难探索。这是第二步进入了创造的过程，注定要付出艰苦的劳动以及巨大的精力消耗；而在这之后，会在某个瞬间灵光乍现，拨云见日，这就是第三句“众里寻他千百度，蓦然回首，那人却在灯火阑珊处”。这三句诗足以形容文学家的创新过程。但是对于科学家，顿悟之后还需要做很多细致的工作，要做系统研究，要把所有影响因素搞清楚，要做数学模型等更为细致繁琐的规律探索。这个过程也可以用一句诗词来描述----“万种思量，多方开解，只凭寂寞厌厌地。系我一身心”。这四句诗合在一起，我认为可以完整的描述科学创新的历程。而技术创新与科学创新又有不同，它追求简约，简单才能够应对产业化需求。而艺术创新与社会科学领域的创新就更复杂了。在社会科学领域，持完全相反论点的经济学家可以都被证实正确，甚至持相反观点的两个人可以分享同一个诺贝尔奖。而这在科学与技术领域不太可能。因此创新形形色色，创新非常多元，在每个领域里都会有创新的广阔空间。

Q5

科技创新本身也分层次，我国要想抢抓新一轮科技革命和产业变革的重大机遇，就要出现颠覆性创新。您怎么理解颠覆性创新，实现颠覆性创新要具备哪些条件。

金涌：不同领域的颠覆性创新会带来不同的效果。在科学领域，一个全新理念的出现并不否定原有成果，如量子力学的出现并未否定牛顿的经典力学，它只是创造了一个分界。在宏观世界，在宇宙中，牛顿力学仍然完全正确，但在微观世界，在粒子领域，就适用于量子力学。颠覆性创新实际上是找到了一个边界。但在工程技术创新领域，颠覆性创新非常残酷，它通常是替代性的，会将一个既有技术、一个工厂完全毁灭掉。比如上世纪在数码相机普及之前，世界上有三大胶卷厂家：柯达、富士和乐凯，柯达和富士对于创新的态度截然不同，在电子数码技术刚出现时，科达认为卖胶卷非常赚钱，不必着急布局数码相机，只是一味囤积专利但不正式投入运营。但富士很有远见，上个世纪末就在苏州率先试生产数码相机。后来的结果大家都知道了，2012年，胶卷在市场上彻底消失了，全部由数码相机替代，而这时柯达再进入市场已经来不及，导致破产。相反，对新的创新技术早早布局的富士很快恢复元气，占领市场。由此看出，工程技术领域的颠覆性创新是革命性的，而企业家的敏锐性，对于创新的态度会决定企业的成败。

颠覆性创新不是小修小改。我们反对“唯论文”，所谓“唯论文”就是从已发表论文的缝隙里再找到一个课题去研究，比如别人说碳酸盐好，那我就试试磷酸盐，这就叫做小修小改，这种创新成不了大事。我们提倡颠覆性创新，因为只有颠覆性创新才能带来科技革命和产业变革，才能产生增量。但颠覆性创新对人才的要求非常高。首先颠覆的前提是创新过程必须符合科学原理。不能搞一些水变油、永动机这些完全违反客观规律的事，这样的创新永远不会成功。第二、科学创新的落脚点是工程创新。工程技术总存在正负两方面，一定要考虑创新可能会产生的负面影响，比如汽车改变了人类的交通方式，影响了人类的生产生活方式，但汽车也能撞死人，带来更多的交通事故，所以作为创新者，一定要知道一项创新在工程应用中的有限性。科学家要有良心，不能一味追求新颖性，去做不符合伦理的事情。而人文素养可以赋予科学家以良知，做出正确的价值取舍。另外，好的创新永远是美的。有人说一项创新成果能否成功，看它是否符合美学就基本可以判定，一项发明创造一定要好看，好看是成功的前提，丑的东西不会得到公众的认可。所以要做出颠覆性创新，必须要有非常丰富的内涵，要有科学的素养，人文的修养，艺术的审美，才有能力去辨别真假、善恶、美丑。并且工程技术创新还要过经济关，在经济上可承受。综上，对于颠覆性创新有极高的要求，与此相应一个创新型人才要有雄厚的知识背景，全面的知识结构以及深厚的人文素养，这也是创新型人才要具备的培养环境以及所面临的挑战。

Q6

创新人才所应具备的素质，与清华大学人才培养的三个维度：知识培养、能力提升和价值塑造不谋而合。创新特别强调学科交叉，在您看来，跨学科合作以及学科之间的相互融合，对创新起着怎样的推动和影响力。

金涌：爱因斯坦曾经说过，创造的本质就是不同元素的重新组合。知识交叉是创新的本质。在每个领域里都有专门人才做了很深的研究，而恰恰在学科与学科的边缘会产生创新的富矿。尤其当科学发展到今天，固守一个学科已经不可能解决人类面临的问题，必须要学科之间交叉融合。同时，科学创新不是苦行僧，学科交叉本身就是非常愉快的创新性活动。实践证明，很多重大的创新性成果，都是通过学科交叉产生奇思妙想而意外获得。

2010年，英国曼彻斯特大学物理学家安德烈·盖姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫，从石墨中分离出石墨烯，获得诺贝尔物理学奖。安德烈·盖姆和同伴就是把科研当成有趣的游戏。每周五下午他们会把全体实验室同仁召集起来，问大家有什么奇思妙想。有人说我们能否把青蛙悬浮起来，结果这一试验成果获得2000年的“搞笑诺贝尔奖”，而令人没有想到的是，就是在这样游戏般的氛围中，十年以后，他们获得了一个真正的诺贝尔奖。在一次交流中，一个教授拿了一个石墨板，提出能否把多层的石墨分成单层，于是找到一个中国留学生在磨床上磨，四五个星期以后，模板磨得比纸还薄，当大家认为已经做不下去的时候，突然看到一个清洁工用胶带粘仪器上的尘土，受到启发，他们将两个胶带粘在薄石墨板两边，粘好后一撕就将石墨撕开了，经过二三十次反复之后，在电子显微镜下看到了一个完整的碳的网格，他们发现了单层的石墨！石墨烯透明、导电、有强度，在科学上是一个两维精品，可以做触摸屏，在纯电动车电池中是很重要的碳材料。而这个重大发现并未依靠什么先进仪器，完全产生于一个朴素的创新愿望以及丰富的想象力。所以发明家要有情趣、有爱好，触类旁通，最好给自己设定一个职业以外的活动空间，对培养创新能力，扩大视野以及启发创新思维都有极大的好处。

Q7

创新有内因也有外因，在您看来，家庭、教育以及全社会如何营造一个更加有利于创新的整体环境。

金涌：一个人成为社会人，一个人才的成长塑造，要多渠道完成。有家庭教育、学校教育、社会的影响和政府政策的推动，共同构成创新人才培养的社会环境。父母不应扼杀孩子的好奇心，同理，一个学生在学校里遇到一位优秀的化学老师，也许他就会爱上化学，并以此作为一生的事业。而社会对于人才的影响与塑造更加重要。英国人曾经认为中国人很守旧，民国时期还使用两轮马车，而早在几个世纪以前，皇家伦敦的四轮马车就非常普及。而事实上，早在3000年前春秋战国时代出土的铜制车马模型，就已经有六个轮子，后面两个大轮子承重，前面四个小轮子转向，这充分证明中国人并非缺乏智慧和创新精神，而是由于在当时的社会制度下，达官贵人要通过坐轿子彰显身份，四轮马车就不会得到发展。与之对比，新中国成立后特别是改革开放后，经济社会的高速发展需要高速铁路建设，我国的高速列车得到全世界有目共睹的飞速发展，我们的科技工作者做成全世界跑得最快的车辆结构，这就是社会的需求和国家政策对于创新的促进作用。

当前我国所处的时代，正是一个创新型国家最理想的时期，我国在科技创新方面有新理念、新设计、新战略，全社会从上到下都鼓励创新，用各种方法为创新创造条件。广大科技工作者以及有志于创新的有识之士，都要紧跟时代步伐，抓住历史机遇，把握大势、抢占先机，直面问题、迎难而上。我相信只要我们拥有强烈的创新的愿望，有刻苦钻研的精神，经过持之以恒的努力，就一定可以在各自的领域开辟出一条创新道路，产生出色的创新成果，造福于国家的发展与进步，为国家、为世界做出贡献。

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