马太效应与中国科技的赶超

中国经济坐二望一,中国科技也在总体上坐二望一。然而,这“二”和“一”之间还是有显著的差距,美国的“世界唯一超级大国”不是吹出来的。中国正在重要经济转型阶段,转型成功是中国从中等收入国家转向高收入国家的关键,其中,科技是决定性的杠杆。也就是说,中国经济能否赶超美国在很大程度上取决于中国科技。但对于这一点,很多人具有疑虑,这是受到马太效应的影响。

简单化地说,马太效应就是强者愈强、弱者愈弱,可以扩大到富者愈富、穷者愈穷;聪明的孩子得到越来越多的鼓励,更加优秀,笨拙的孩子越来越得不到鼓励,愈加失落;有名望的学者更加容易得到拨款、更容易出成果,新出道的学者得不到拨款、更加不容易出头。说到底,这是起点高、累积优势的结果。

对于国家层面的科技竞赛来说,领先者不仅成果、资金、人才的存量大,体系完备,出成果的路径短,而且吸引的人才和投资也多,存量加借力,容易加速发展;落后者正好相反,而且投资和人才中很多耗散在填空补缺上,在刀把、刀柄上用的力气多了,真正能用到刀刃上的就少了。与先进的距离越远,这个问题越大。

马太效应是有道理的,但马太效应不是绝对的,否则就不存在后来居上、大国更替了。

赶超的关键在于及早跨越临界点,从“吸热”循环转入“放热”循环。这当然不容易,否则就没有先进、落后之分了。但不是不可能的。事实上,中国过去40年的发展历史就是在历史书上写下了大大的“可能”二字。

这是因为差距不仅是现存的,更是动态的。如果现状是存量的话,未来就是存量加增量。后来者常常增量更大,这不仅存在于中国。这一事实本身就是反马太效应的。

中国与美国还存在很多差距,这是显而易见的现实;但中国在几乎所有方面都有比美国更快的发展速度,这也是显而易见的现实。另一个现实是:发展速度不是静态的,未来不是现状加当前速度的线性外推,而是复杂得多。换句话说,发展有加速,有减速,真正的恒速发展反而是少见的,这是因为发展是一个动态的反馈过程。

在有利条件下,发展导致更多的积累,积累导致更快的发展,最终引向加速发展。在不利条件下,内耗导致发展的产出低于消耗,不发展不行,但继续勉强发展只是在坐吃山空,最终引向减速发展。有利条件的形成和失去(约等于不利条件的形成)都是马太效应的临界质量。在中美科技和综合国力竞赛中,不能不考虑这个因素。

有利条件的形成和失去还有时间因素。长期连续的高强度投资、高速迭代发展有利于促成有利条件,经验迅速积累,前面的教训由于项目冻结而无法实施时,可以马上在后续的项目上体现。相反,长期低速发展的话,已经积累的经验会流失,同样的错误会重犯。这是无法避免的。经验之所以是经验而不是知识,就在于难于固化、系统化、规整化。在师傅宝刀尚热的时候传授徒弟还好些,师傅自己也陌生了,传给徒弟只能是夹生的。

有利条件和不利条件也与具体产业的性质有关,新质产业的门槛低,大家都是新入行的,强者不强,弱者不弱。大家的存量也都低,就看发展增量了。成熟产业的存量影响大,门槛高,马太效应较为明显。门槛产业兼有新质产业和成熟产业的特点,动态更加明显。

当前,中美科技竞争的热点集中于信息技术、航空航天和人工智能,这些恰好分属门槛、成熟和新质产业。

人工智能作为新质产业,中美站在差不多的起跑线上。美国的起跑更早,但就人工智能发展的迅猛期而言,中国起跑并不晚。不同的研究都指出,美国在人工智能的硬件和算法方面占优势,中国在应用和产业化方面占优势。在表面上,美国的优势在更加基础的层面,本来起步就高,发展后劲也更大,但这是误导的。只有形成产业化了,才能自投资,才能可持续发展。

另外,人工智能在很大程度上还不是像数学、力学那样,具有完整、严格的理论框架和基础,而是更像早期化学,有很多发现和方法,但缺乏系统的框架。确实有说法认为,人工智能还处在炼金术向化学转化的阶段。到底转化到什么程度了,现在是只缘身在庐山中,要日后才能看清。从这一点来说,更加大量的应用才是算法发展和完善的动力。

大量的应用不是简单的重复劳动,而是在不同角度、不同层次的完善化。工程技术的发展从来不是靠灵机一动,而是在反复实践中精益求精。也只有在大量实践的基础上,而不是在象牙塔里的空想中,才能发现现有算法的不足,才有新算法的灵感。因此,中国的人工智能的发展势头至少不亚于美国,有可能比美国更有后劲。

在人工智能的硬件方面,中国确实落后了。但这是新质领域,在短期内,硬件并不是最主要的瓶颈。这个瓶颈最终需要和信息技术一同解决。

在航空航天方面,其实同时存在新质、门槛和传统领域,需要分别讨论。

航天属于门槛领域,中美已经各有千秋了,尤其在具有产业化和较高实用价值的方面,如空间站、小卫星等。这是重要的,理由也是自投资。高超音速是新质领域,中国决定性地领先了。

军事航空也是门槛领域,中国已经在主要方面极大缩小了与美国的差距,歼-20、运-20、直-20、歼-16D、无人机等都是例子。差距依然存在,主要还是在航空发动机。军航发动机已经极大缩小了与美国现有技术水平的差距,但以三涵道为代表的先进战斗机发动机、以T901为代表的先进涡轴发动机依然是值得羡慕和追赶的目标,当然这对美国也是在研发中的。换句话说,即使在老大难的军航发动机方面,美国在从起跑线往前跑的时候,中国至少站到起跑线上了,而不是以前连起跑线都摸不着的状态。在直升机方面,以FLRAA和FARA为代表的先进直升机技术也是中国追赶的目标。

在航空电子方面,具体技术水平在中美都是保密的,无从评论。但就硬件而言,中美都做到了主动电扫雷达、全数字化座舱的白菜化,至少在看得见摸得着的层面并跑了。

民航则是传统领域,中国的差距还较大,军航走过的路民航才走了一半,而民航的可靠性和经济性门槛更高。如果美国不禁运,其实中国要缩小差距可能需要的时间更长。美国禁运反而可能把中国逼出来了。

同样的问题存在于信息技术,但问题更大。

信息技术包括通信、芯片(包括芯片制造设备和技术)、操作系统和工业软件。中国实际上在通信方面是领先的,如果不遭到美国的芯片和软件封锁,中国领先的幅度还在继续拉大。

中国在芯片方面是落后的,在操作系统和工业软件方面也一样,这是熟知的问题。中国的落后来自中国的信息技术发展路线。

在很长时间里,中国信息技术的发展依靠美国拐杖走路。并不一定都是直接的美国产品,但都使用了美国的关键技术,所以美国实施“零美国”禁运的时候,华为、中芯等就要受到很大的影响。在这个阶段,中国ICT的发展可谓宝塔形:高度可观,但底座很小。

中国也在发展自主可控的芯片工业,ICT产业结构正在向埃菲尔铁塔形转化,基础加大,但依然不够稳固,也影响进一步的增高。

由于美国封锁的全面性,中国被迫从制造设备和技术开始,重塑完整的芯片工业基础。这是漫长和耗时费力的过程,也是违反全球化和比较经济原则的过程。但在美国泛政治化的大背景下,在芯片发展涉及中国的发展甚至生存权的大背景下,这也是不得已的一步。然而,这一步一旦走通,中国的ICT产业结构就转向金字塔形了。基础宽厚,发展稳健,后劲无穷。

问题是,这一步是否走得通。中国信息产业“借外国拐杖学跑步”的路线是否错误,也在本质上是相关的问题。

没有人怀疑中国有能力集举国之力而发展杀手锏的能力。在两弹一星的时代,中国做到了;在考克斯报告和沃尔夫法案时代,中国航天再次做到了。但也没人应该对举国体制能解决一切发展问题抱幻想。

举国体制之所以能管用,是因为只攻一点、不及其余。落后国家之所以落后,是因为到处都有落后的方面。撒胡椒面的话,只能一事无成。这是马太效应里穷者愈穷的体现。

但中国已经过了临界点了。中国是怎么跨过临界点是一个很大的话题,也是世界上无数人都在关注的话题。有人希望摹仿,有人希望逆转,更有人至今拒绝承认这已经发生了。但不争的事实是,40年前,中国连电冰箱、彩电都是搞不定的高技术,航空航天工业也只是在解决有无。现在,一般工业技术不在话下了,高铁、桥梁、超重型机械、通信、新能源等更是领先。需要攻关的领域少了,即使在芯片方面,中国缺门的是先进芯片,尤其是以EUV光刻机为代表的顶级制造设备,中低档芯片并无问题;在操作系统和工业软件方面,中国缺乏的不是可用的替代品,而是对标世界最高水平的并跑品。另一方面,支持攻关的基底大了,在大部分制造业领域,中国都有足够的竞争力,都自我造血有余,有些甚至在世界上成为碾压性的主导力量。这是新时代攻关的物质基础。

更重要的是,现在的攻关不仅有国家安全因素,更是全产业链升级、发展的催化剂。先进芯片突破后,马上就可以解放出来被美国禁运锁住手脚的中国ICT制造潜能,并带动全方位、全层次的智能制造。操作系统和工业软件也是类似的威力。民航发动机和其他特设的突破在先进材料和制造方面有类似的功效。这些都是在急等启动的“放热”循环,一旦启动,投料越多,产热越大,回馈也越大,推动进一步发展。这是与临界点以下的攻关截然不同的。

剩下的山头越来越高,攻坚的难度越来越大,但山头也越来越少,越来越孤立。必须说,不断有人列出中国的卡脖子清单。看似很长,实际上放到哪里都是小众的东西。中国永远不可能独揽世界所有高科技,也永远需要国际经济科技合作,这本来就是改革开放中最大的法宝之一,没有理由因为美国作梗就放弃。美国不等于世界,而且美国也是会变的,从“全面脱钩”到“部份脱钩”到“精准脱钩”就是例子。“美帝国主义者很傲慢,凡是可以不讲理的地方就一定不讲理,要是讲一点理的话,那是被逼得不得已了。”中国发展自主可控的科技,目的不是与美国脱钩,而是逼迫美国讲理。

具体到芯片,美国眼下的封锁确实暂时给中国制造了困难,这是先发者的红利。但红利是要吃完的,丧失的盈利也给美国的头部地位失血和难以为继。中国的困难是眼前可见的,但也是暂时的;美国的困难眼前或许不明显,但长期会明显,要不然也没有“精准脱钩”的问题了。事实是,“精准”的面必然越来越小,因为美国的ICT供应链的头部位置是靠中国的中段和下段“养起来”的,失去了“血源”,可持续发展就难以为继。自杀并不符合美国利益。

美国当然可以重建ICT制造业,但ICT制造业的重建不仅是ICT,实际上最终蔓延到整体的再工业化。美国为什么再工业化举步维艰是很大的话题,但不争的事实是,从奥巴马到特朗普,都在大声疾呼要再工业化,都不了了之,这还不是国会拨款就解决的。在某种程度上,这又是马太效应在作怪,只是就制造业而言,美国已经跌落到临界点之下了,重建制造业的大量投资都进了填平补缺这个“无底洞”,这对已经从即刻欢愉中拔不出来的美国是不可接受的,美国无法走过中国过去40年那样的死地后生、砥砺前行的历程。现在还没必要,到有必要的时候早已为时太晚。

这恰好是中国最终可以做到逼迫美国讲道理的原因。

同时,中国科技攻坚的本钱越来越雄厚,攻坚成功的汇报更加丰厚。有利可图的攻坚是最可持续的攻坚。

当然,攻坚不是光砸钱就行的。光刻机、航空发动机这些都是高科技攻坚,涉及理论研究,但更多的是工程研发,需要产学研一体攻坚。

产学研一体化不是想象的那样,界限还是很清楚的。产、学、研三家加入攻坚共同体的动机也不一样,谁都不是雷锋,没兴趣给他人做嫁衣裳。“产”是出钱的大头,更是最终产品化的主体,是攻坚的司政后,但对知识产权的公开化、透明化有天然的抵触;“研”是攻坚的突击队,但需要“产”的大部队跟进才能完成产品化和商业化,形成正反馈,也需要在公开学术交流中得到新的启示,争取到新的投资;“学”的目的是在干中学到本事,天然要求对从事的工作高度透明化、公开化,这是毕业后找工作的关键。

纯基础理论总是以“研”为主的,也总是远离产品化和商业化的。这不是中美科技竞争的重点,能迅速转化为产品的应用理论研究实际上是由“产”推动的,最具有活力的基础理论研究则是由应用理论研究推动的。事实上,中国科技投资的来源和流向都是产业为主,不是政府为主。这可能是很多误解的根源。

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中国科技投资的主体是产业(红线),不是政府(黄线)。事实上,中国科技投资来自产业的比例比美国(蓝线)还高,政府科技投资比例比美国(浅蓝线)还低

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在科技投资的流向方面,产业(红色)也是占绝对大头,高校(绿色)只是小头,政府(浅蓝,包括中科院和军工)比高校大,但政府加高校才刚过产业的1/4

这样的层层细化决定了“研”只能拿到碎片化的具体问题,“学”只是“研”的廉价劳动力。“研”在“学”的支持下,钻研一个碎片,有的时候成果整合到“产”的项目中,有的时候直接把这个碎片产业化了,把这个碎片做大了,但这依然是碎片,比如特种用途的特学仪器和工业软件,最终还是为光刻机、航空发动机、化工过程、冶金过程、机械制造等服务的,是附在“皮”上的“毛”。

就现阶段而言,中国科研还在很多方面填平补缺,使得体系完备程度(存量)达到欧美先进水平,所以很多精力还用在各种实验方面。这是长期工作,但不是无尽头的,而且在积累的同时,已经在开始登山了,不是必须等积累完了才开始登山。

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中国(蓝色)科研投资用于实验的比例大大高于美国(绿色)、日本(紫色),这是在填平补齐科研基础,包括材料、数据、方法、仪器、设施等。这是在磨刀,砍柴也在进行时

人们也对中国留学生赴美学习受到限制深感忧虑,这会成为中国科技进一步发展的瓶颈之一吗?

曾经有一个时候,归国留学生是中国引智的重要途经,现在则经常有“发达国家真的会教留学生核心技术吗”这样的问题。必须说,基础研究、应用研究、工程开发是不同的路数。留学生可以到大学、研究所去学习基础研究和应用研究,但工程研发只有到工业实践中才能接触到,大学、研究所是接触不到的。

工业实践不是学习的地方,是出活的地方。要在工业实践中接触到关键技术,必须在这一行扎得深、干得好,产出足够的成果。到接触到关键技术的时候,早就不是留学生了。这就像“哪里可以学到顶级大厨的手艺”一样,烹饪学校到处有,但顶级大厨不是学校教出来的,也没有大厨会教你,除非你真的是他的核心伙伴、准备一直干下去的。

事业有成的海归就是另外一回事了。他们已经是大厨了,但海归的动力归根到底不在于爱国和亲情,而在于事业和发展。在技术引导型行业,美国的存量优势本身就是强大的吸引力,这是蓝筹股思维,人才也难免俗。只有中国的活力和成功机会才能吸引事业有成的海归。

但归根到底,中国发展的人才大头要来自中国国内的教育才对。美国教育质量高,但也不是所有大学、所有学科都高。真正高质量的也是少数。这些地方进去难,出来时在美国就地工作的吸引力大,即使没有限制,对中国也是“大把撒出去、小把收回来”,反而中了马太效应的套。

科学和技术是实干出来的,不是冥想出来的。大量的科研实践才是教学质量提高的关键,产学研的一体才是工程教育质量提高的关键,依托中国发展、植根于中国的高质量教育才是解决中国发展人才瓶颈的根本出路。

中国的产学研实际上才刚刚走到需要一体化的程度。在粗放耕作的时代,“产”就是开足马力生产,以量取胜,规模为王,根本不需要“研”,“学”也是可有可无。都说77级大学生是天之骄子,毕业时工作随便挑。这说来没错,但77级自动化专业毕业生到工厂时,如果不是提干了,基本上都作为高级仪表工使用,因为生产过程根本没有到需要自动化的地步。不是不重视人才,而是人才与现实需要脱节。给《山海情》的村子里配一个营养师,他能干什么?

后来有过政绩时代的产学研,依然不是真正的产学研一体,只是政绩。现在不同了,产学研就是生产力,需要产品和技术开路了,有了内生的发展动力,这就有了接地气的“研”,最终带动接地气的“学”。

中国的产学研一体化还在初级阶段,但发展势头已经很强大了。华为的研发投入强度在世界上也是名列前茅的,并带动了“学”。中国需要更多的华为,更多的华为也在涌现。这是中国工程教育大发展的真实动力,海归只是调味品,别把食材和调味品的位置搞反了。

事实上,中国发展的人才来源和资金来源问题很相似。曾经有一个时候,外资是中国地方经济发展的重要途经,现在则经常有“外资只是把在中国赚到的钱回馈到自己的国家”的说法。外国吸引中国留学生除了有影响中国年轻人思想的动机,更加现实的动机是吸收中国最优秀的年轻人才。毕竟通常人们都是往更先进的地方去留学的。这也是一个马太效应的问题。

现在,外资依然是重要的,值得引进的,但内资不仅充足,也占主导了。中国的产学研与中国的工程教育也会这样同步发展、互相促进的。说到底,美国工程教育也是这样发展起来的。

马太效应是值得重视的,中美之间的科技、经济、实力差距更加值得重视,值得研究,值得深思,但也要注意不要被马太效应的局限限制了自己。

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