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10個學科全球第一,皆為大國崛起之功臣

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工業是立國之本,強國之基。在近代史上,因工業基礎薄弱,我國曾長期飽受列強欺凌。于是在新中國成立之初,我國便率先開啟了國家工業化建設。時至今日,中國已經從“一輛汽車、一架飛機、一輛坦克、一輛拖拉機都不能造”變為了擁有完整工業體系的“第一制造大國”。俗話說,“無農不穩,無工不富,無商不活”。即使在和平時期,工業作為真正具有造血功能的產業,對中國這樣一個地域廣袤、氣候環境差異大、人口數量巨大的國家來說也是格外重要。小到衣食住行,大到航天入海,無一不需要強大工業實力的支持。


疫情期間,10天建成3萬多平方米的火神山醫院讓我們直觀地感受到了什么叫“基建狂魔”。實際上,類似令人叫絕的基建奇跡在中華大地上早已屢見不鮮。而“基建狂魔”的背后必不可少的是科研力量的支撐。可以說,我國在基建方面的能力有多強,它背后相關學科的實力就有多“霸道”。



在今年發布的2020軟科世界一流學科排名中,中國高校有10個學科奪得了世界第一的好成績。“冠軍學科”分別為:清華大學的通信工程、哈爾濱工業大學的儀器科學、同濟大學的土木工程、上海交通大學的船舶與海洋工程、武漢大學的遙感技術、北京科技大學的冶金工程、北京航空航天大學的航空航天工程、北京交通大學的交通運輸工程、江南大學的食品科學與工程、中南大學的礦業工程。不難看出,這些沖上世界頂尖的學科,無一不與國家工業化建設關系緊密,“基建狂魔”的練就也與他們息息相關。


可上天能下海的國之重器,由他們建造


建國以來,航天科技由于涉及國防安全,一直是國家重點發展的領域之一。我國航天領域發展形勢迅猛,造就的大國重器也是不勝枚舉,而這成功的背后聚集的眾多高校科研力量不可忽視。


據統計,從第一次發射衛星成功以來,到2020年6月24日,我國總共發射火箭442次,成功415次,總體成功率達到96%,居世界前列。2018年時,我國航天年發射次數達歷年之最,年發射次數達39次,位居全球第一;2019年,我國航天以全年發射運載火箭34次的成績再次位居全球第一。


北斗系列衛星發射數量及軌道分布

圖片來自網絡


2020年6月23日9時43分,長征三號乙運載火箭點火發射,北斗收官之星奔向蒼穹。至此,中國耗時20多年,投入超120億美元的自研衛星導航系統正式建成。這不僅意味著中國徹底結束了依賴美國全球定位系統GPS的歷史,而且也為美國壟斷衛星導航高科技的時代畫上了句號


每一次航天領域的進步背后都少不了北京航空航天大學科研人的身影,北斗的背后也同樣凝結了眾多北航人的心血。中國交通通信信息中心導航中心副主任王淑芳,28歲擔任北斗系統設計師,32歲擔任主任設計師,投身兩代北斗系統建設。北航老一輩科學家丁子明、談展中教授、張曉林教授團隊、秦紅磊教授團隊、馮文全、王祖林和黃智剛教授團隊、施闖教授團隊等分別聚焦于航空應用需求、芯片與終端關鍵、地面數管系統、信號體制、誤差建模評估、監測體制、高精度位置網及其交通應用等等關鍵技術攻關與研發,都為北斗系統提供了強大的技術保障。


“北斗女神”——王淑芳


武漢大學的遙感技術也在北斗系統開發中發揮了重要作用。武大和北航合作完成的“中國高精度位置網及其在交通領域的重大應用”項目獲2019年國家科技進步一等獎。該項目研制了高性能、低成本的北斗核心芯片和系列裝備,核心技術國際領先。其精準、快速的北斗定位服務技術體系,穩健、可信的中國高精度位置服務系統,開拓了北斗精準定位在公路、水路、設施建設和大眾出行等方面的規模化、產業化創新應用,社會經濟效益不可限量。


探月工程也少不了武大人的身影。校友邸凱昌帶領的行星遙感團隊研發了月球車導航定位與月面環境感知技術與軟件,在著陸點定位、月面三維地形重建、障礙識別、月球車視覺導航定位等方面做出了重要貢獻,為巡視探測任務的成功實施提供了有力支撐。此外,武大的遙感技術還曾在抗洪以及汶川大地震中為救災行動提供了及時、可靠的測繪數據。


當代中國測繪事業的開拓者、

攝影測量與遙感學科奠基人王之卓院士

圖片來自武大遙感信息工程學院官網


同樣在航天領域鑄造了大批國之重器的,必須提到哈爾濱工業大學。天宮一號、玉兔號、天眼、蛟龍號這些耳熟能詳的航天以及海洋重器無一不與哈工大相關。早在1987年6月,哈工大創立了中國高校第一個航天學院。自此,哈工大在中國航天及國防領域創下無數個“首次”。首次發射了中國第一顆由高校牽頭自主研制的小衛星、第一部新體制雷達,支持中國“天眼”成功“開眼”,研制成功的空間機械手在天宮二號上實現了國際首次人機協同在軌維修科學試驗,研制成功的新一代磁聚焦型霍爾電推力器在國際上首次實現空間應用,成功發射的“龍江二號”成為全球首個獨立完成地月轉移、近月制動、環月飛行的微衛星,正在建設中國首個用于模擬太空極端環境的大科學工程……“一世紀規格功夫,新百年世界一流”,為共和國培育了無數棟梁之才的哈工大,必將帶著責任與使命再立新功。


哈工大100年校慶無人機空中表演視頻截圖


近代史上,我國在落后挨打的教訓中逐漸認識到發展海洋國防的重要性。過去的二十年里,我國海軍迅速強大,從1996年的57艘水面艦艇,發展至2018年由包括航空母艦、大型導彈驅逐艦在內的300艘各類型艦艇組成的強大海軍艦隊。尤其是在2014年至2018年間,我國連續5年蟬聯世界海軍艦艇下水噸位、服役數量冠軍。巔峰時期的2018年,我國海軍更是在一年內下水了高達20.3萬噸的海軍艦艇。這五年內我國共下水艦艇67.8萬噸,超過印度海軍和法國海軍現役艦艇噸位的總合,"造艦狂魔"可以說是名副其實。而這些成就的背后上海交通大學的科學家們扮演了重要角色。


中國第一代核潛艇總設計師黃旭華院士,中國第一艘航空母艦總設計師朱英富院士,中國第一臺7000米載人潛水器(蛟龍號) 總設計師徐芑南院士,中國第一個海防導彈固體發動機總設計師王禮恒院士,“港珠澳大橋”專業護航、隧道與地下結構工程專家孫鈞院士,中國土木工程學家、橋梁專家、工程教育家茅以升院士,中國水利水電工程專家、工程教育家張光斗院士等一大批優秀人才都來自上海交通大學。近年來,“海上大型絞吸疏浚裝備的自主研發與產業化”項目、“超深水半潛式鉆井平臺研發與應用”項目均獲得國家科技進步特等獎。在海洋強國、交通強國、“一帶一路”等國家重大戰略的指引下,未來中國必將探索更加遙遠的星辰大海。


上海交通大學海洋工程實驗室大型海洋平臺

圖片來自上海交通大學海洋實驗室官網


除海防外,國家重大戰略帶動船舶制造、海上鉆井平臺等海洋相關技術迅速發展。近年來,我國造船業發展迅猛。2019年,中國造船業繼續以載重量計在國際市場份額上領先世界,造船完工、新訂單和手持訂單分別占世界市場份額的37.2%、44.5%和43.5%。2020年4月,滬東中華造船集團有限公司,拿下了迄今為止中國最大的造船出口訂單,總金額超200億美元的"卡塔爾石油——中國船舶集團液化天然氣(LNG)船建造項目,同時開創了中國LNG船建造項目的新紀元。據有關人士分析,此項目或許將一舉奠定中國在LNG船建造領域的地位。


天塹變通途,有他們的功勞


中國幅員遼闊,地理和氣候具有多樣性,西部有干燥高原、巍巍高山,深大峽谷、湍急河流,東南部瀕臨大海,河流寬闊,北部高寒。交通問題,曾經嚴重困擾著部分地區的經濟發展。因此,改革開放初期提出的“要想富,先修路”的口號一直貫穿于我國基礎設施建設的全過程。


中國中長期鐵路網規劃圖

圖片來自中國國家鐵路集團有限公司官網


近年來,中國陸地交通建設發展迅速。據《2019年交通運輸行業發展統計公報》,2019年末全國鐵路營業里程13.9萬公里,其中高鐵營業里程達到3.5萬公里。中國高鐵還走出國門,出口到美國、澳大利亞、沙特等20多個國家和地區,初始于日本、發展于歐洲的高鐵,如今在中國跑成了全球第一。2019年末全國公路總里程501.25萬公里,年末全國公路橋梁87.83萬座、6063.46萬米。目前,全世界最高的100座橋幾乎都在我國云南和貴州兩地。


位于云南省和貴州省交界處的世界第一高橋——北盤江大橋


交通建設的背后也同樣少不了高校科研力量的貢獻。因鐵路而誕生的北京交通大學曾全面參與了鐵路大提速、大秦鐵路重載運輸、高速鐵路建設和城市軌道交通核心技術自主研發等中國軌道交通發展的重大歷史事件,鐵路建設相關研究屢獲國家三大獎。北京交通大學還曾全面參與青藏鐵路技術攻關,突破凍土和通信兩大難題,為青藏鐵路建設提供了強大的科技支持和智力保障。2019年5月,北交成立川藏鐵路研究中心,為國家川藏鐵路重大科技項目的前期預研工作提供支持。


北京交通大學譚忠盛教授參加完成的項目“世界第一高隧——青藏鐵路多年凍土帶風火山隧道施工技術”,2005年獲國家科技進步二等獎


同濟大學同樣為“一帶一路”建設、國內橋梁與隧道、鐵路與城市軌道交通、水環境治理、抗震救災、洋山深水港、上海世博會等重大戰略需求提供了強有力的科技支撐。同濟曾憑借“特大橋梁顫振和抖振精細化理論”獲得2010年度國家自然科學獎。在世界超級工程港珠澳大橋的建設中,同濟大學立下了汗馬功勞,幫助工程團隊攻克了多項關鍵技術難題。同時,在虎門大橋、南浦大橋、楊浦大橋、東海大橋等其它重大橋梁建設中,同濟大學也發揮了重要作用。繼港珠澳大橋之后,珠江三角洲地區又一座世界級超級工程——南沙大橋的總工程師吳玉剛即為同濟校友。


港珠澳大橋形象介紹片截圖


在“十三五”規劃(2016-2020)中,中央政府投入了大量資金,建設高速公路、鐵路和橋梁。近年來,交通運輸脫貧攻堅也進入到了尾聲,2018年底,我國已經實現了具備條件的鄉鎮和建制村100%通硬化路,貧困地區具備條件的建制村通客車的通車率也達到了99.1%。世界正在見證中國“交通強國”夢想的實現。


工業的基礎,由他們筑牢


鋼鐵工業能為其他工業發展提供原材料,因此是國民經濟的重要基礎產業。但建國初期,中國鋼鐵工業基礎卻相當薄弱,鋼產量只有15.8萬噸,不足當時世界鋼產量的千分之一


經過幾十年的發展,2018年中國的粗鋼產量9.28億噸,超過了世界所有國家的總產量之和,占比超過51%。中國最大的鋼鐵生產城市唐山,2012年產量8107萬噸,而美國全年鋼鐵總產量不到1億噸,僅唐山一地的鋼鐵產量就相當于美國的總產量。除產量世界領先外,我國鋼鐵生產技術方面的實力也是首屈一指。太鋼不銹鋼冷連軋工程工藝技術創造了諸多世界第一,且全線裝備國產化率達到90%以上,是當今世界上集成度和生產效率最高、節能環保最優、運行成本最低的現代化不銹鋼生產線。今年5月,中冶南方向俄羅斯輸出中國冷軋硅鋼技術,打破了歐洲公司長期在俄羅斯硅鋼市場的壟斷地位。


太鋼不銹冷軋廠內景

圖片來自太鋼官網


鋼鐵產能的迅速提升得益于生產技術的進步,而技術進步的主導者是其背后的科研力量。被譽為“鋼鐵搖籃”的北京科技大學鋼鐵技術方面的科研實力強勁,學校“塊體非晶合金的結構和強韌化研究”“一維氧化鋅的界面調控及其應用基礎研究”的科研成果在基礎研究和應用基礎研究領域,作出了重大科學貢獻。近五年學校 “電弧爐煉鋼復合吹煉技術的研究應用” 、“高性能特種粉體材料近終形制造技術及應用”等大批科研成果也廣泛應用于生產,獲得了巨大的經濟和社會效益。北科聯合和東北大學成立的鋼鐵共性技術協同創新中心更是承擔了相當多經費超過千萬元的國家級科研項目,解決了鋼鐵領域眾多科研難題


高鐵用特殊鋼和產品

圖片來自鋼鐵共性技術協同創新中心官網


除鋼鐵外,礦業對中國經濟的發展也作出了巨大的貢獻。建國以來,1949年至2014年,我國的煤炭消費量增長了90倍,石油消費量增長了2600倍,天然氣消費量增長近2萬倍。粗鋼、銅、鋁的消費量也增長了數千倍。《全球礦業發展報告2019》顯示,2018年中國礦產資源總產量占全球總產量的31%,位居世界第一。如此巨大的產銷量必然伴隨采礦技術的進步,這就不得不提到采礦領域的科研力量。


中南大學擁有中國“礦冶黃埔”中南礦冶學院(1952年)的基礎,礦科實力享譽中外,采礦相關研究項目屢獲大獎。何繼善院士創立和發展的以雙頻激電法和偽隨機信號電法為特色的勘探地球物理理論體系,能深入探測地表以下10多公里深的區域,突破了國外僅能探測地下幾公里的限制,被國際上譽為應用地球物理界的重大事件。今年5月,中南大學參與研制的國內首臺智能乳化炸藥自動裝填機試運行成功,該裝備的成功運行將操作人員從危險、勞累、和污染的工作中解脫出來,對我國智慧礦山的建設具有非常重大的推動作用。


“地球把脈人”何繼善院士(中)在秘魯鐵礦勘探

圖片來自學校新聞網(李帝銓 攝)


生活的便利,少不了他們的付出


俗話說,“民以食為天”。吃,是中國人生活中的一件大事。我國是一個擁有14億人口的食品消費大國,食品生產能力也領先全球。中國小麥的年產量已達到1.2億噸,位居世界第一,國內已基本實現自給自足,進口量不到4%;水稻年產量2億噸,居世界第一位;水產品總產量及出口額、雞蛋產量、人均蔬菜占有量、羊鴨鵝肉產量等,均居世界第一位。不僅食品生產能力強,我國的食品工業研究也保持全球領先。


坐落于魚米之鄉,江南糧倉的江南大學擁有我國食品領域中唯一的食品科學與工程國家一級重點學科和食品科學與技術國家重點實驗室、國家功能食品工程技術研究中心、糧食發酵工藝與技術國家工程實驗室等平臺。食品學院更是擁有9個細分領域教學科研團隊,每個團隊均擁有多項研究專利。2015年,陳衛等人完成的發明專利“一種具有排鎘功能的植物乳桿菌及其用途”榮獲中國專利獎金獎。喝一杯酸奶就能幫助身體排出重金屬的神奇故事被媒體爭相報道。其實食品不僅可以用來吃,還可加工成其他衍生物,以淀粉為原料所得的產品有2000余種,可廣泛用于造紙,食品,紡織,醫藥,農業,石油化工等行業;食品還可加工為飼料,而飼料加工設備創制也同樣依賴于食品科學與工程研究。


江蘇新聞報道截圖


最后再來說現代生活中最離不開的通信。


中國的通信技術在經歷了1G時代的空白、2G時代的跟隨、3G時代的同步、4G的突破發展,歷經三十年風雨。到5G時代,中國終于實現了通信領域的全球領先。從標準專利,到硬件設置,再到基帶芯片、終端,中國企業華為都保持著全球領先。此外,中國的通信承建能力也是全球第一。據工信部數據,截止到2019年底,我國已經有六百多萬基站,手機信號覆蓋率世界第一。但即使如此,在深山、遠海等偏遠地區,仍難以實現信號覆蓋。因此,2020年1月,我國首個自主建設的衛星移動通信系統——天通系統投入使用,目前已經全面覆蓋我國的領海和領土,可為偏遠地區救援人員、科考人員等,提供有力的信號保障。值得注意的是,無論“天通一號”衛星,還是天通衛星電話、芯片,都是由我國自主研發生產


網絡維護人員在珠峰大本營基站開展日常維護

圖片來自中國西藏網


通信方面的技術進步少不了清華人的身影,放眼望去,數不勝數的芯片企業高管的履歷上,赫然寫著“清華大學電子工程系”。清華大學在我國芯片領域發揮著難以估量的影響力,甚至被稱為芯片“夢工廠”。中芯國際前董事長江上舟、張文義等人皆畢業于清華大學電子系。清華大學一直源源不斷地輸出的通信人才,據清華大學2018年就業質量報告,畢業生就業人數最多的行業即為信息傳輸、軟件和信息技術服務業,重點就業單位排名第一的是通信巨頭華為。2019年6月,華為與清華大學還簽署了科技合作協議,可以預見,這種“強強聯合”將會帶來更多核心關鍵技術的突破,產生更多創新研究成果。


簽約儀式現場

圖片來自學校官網


回顧歷史,中國工業各方面均起步晚,基礎差,但是基本都遵循著從遠遠落后到迎頭趕上再到最終領跑全球的發展路徑。雖然目前在高精尖技術方面我國離全球頂尖水平還有差距, 但在許多基礎工業領域,我國卻是當之無愧的世界第一。而在 “基建狂魔”的背后,以高校為代表的科研力量功不可沒!在祖國“創業期間”,他們白手起家撐起工業大國的建設;此刻站在山巔,他們放眼未來,勇敢追逐更高的目標。


當前,我國面臨“中國制造”向“中國智造”的轉變,而這個目標的實現無疑會更加依賴科技創新,也對高校科研提出了更高的要求。夢想未竟,腳步不停。在競逐世界一流的道路上,中國高校必將繼續披荊斬棘,在實現“中國夢”的歷史豐碑上,刻下屬于自己的榮光!

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