[转]1984,中国科学的寒冬——国产量子化学程序覆灭记(1)
用户已注销2009/04/20科学技术学 IP:四川
左克
根据本人半年前的文章《中国当年的量子化学程序哪里去了?》改写。
   
美国汤姆森科学论文检索(SCI)发布的数据显示,我国的SCI论文数从2004至2006年起连续三年排在世界第5位。到了2007年,中国首次超过日本位居第四,与位居第三的德国和居第二的英国只差400篇和4000篇左右。SCI论文主要反映一个国家基础科学研究的状况,我们这样一个科技论文大国,按道理说对科学计算软件的需求应当是很大的,也应该像美、英、德、日一样,有大量自己开发的科学计算软件作为支撑。但实际情况确是,目前国产的科学计算软件极少,几乎所有的计算工作都是用国外软件完成的。是中国科学家的水平不行,还是中国科学家不重视科技软件的开发?在回答这个问题之前,先让我们看看国产量子化学程序是怎么覆灭的吧。
   
量子化学就是原子和分子层次的量子力学,是量子力学在化学领域的应用。所谓量子化学程序,就是从量子力学基本方程(非相对论的薛定谔方程,或相对论的狄拉克方程)出发,通过计算原子、分子、聚合物、表面、固体材料的电子结构,预测它们的物理、化学性质的一类科学计算程序。
   
广义的量子化学计算很早就有,比如最简单的Huckel理论方法,对于小分子完全靠手算都能完成。而现代量子化学计算则离不开计算机的发展,否则就无法完成大量复杂的计算。人类第一个非经验的量子化学从头计算是1952完成的,当时人们用手摇计算机算氮分子,足足摇了两年。如今,这样的计算在最普通的计算机上只需几秒钟就能完成,可见计算机对量子化学的影响有多大。现代的量子化学程序在60年代末开始出现,但是直到70年代中期,也就是采用大规模集成电路的第四代计算机诞生后,才逐渐发展起来。
   
在当代科技中,量子化学计算在结构化学、药物化学和材料科学领域中越来越具有重要地位,因而备受重视。几乎每个发达国家都有本国开发的量子化学程序,至于美、英、德、日等国,由不同部门开发的此类程序往往有十几种甚至几十种之多(未公布的不算在内),其中用的最多的有Gaussian,GAMESS,ADF等。
   
一些量子化学的初学者常常会有这样的疑问:为什么没有听说过国产的量子化学程序呢?
   
中国的量子化学研究,早在上世纪50年代就开始了。以中科院院士(当时称学部委员)唐敖庆、徐光宪等人的研究为代表,中国科学家在这二十多年里做了大量的理论研究工作(虽然从1966年下半年到70年代初出现了短期的停滞),在研究过程中还针对具体问题,编写了一些计算机程序,不过严格意义上的量子化学程序未见公开报道。刘若庄院士曾对我国前三十年的量子化学研究工作做了总结,见:
刘若庄,戴树珊,三十年来我国量子化学的发展概况,化学通报,06,10,1979。
   
据公开的资料,中国真正的量子化学程序是1978年出现的,比国外晚了10年左右,但发展得非常快。从1978年到80年代初,出现了很多中国科学家自己开发的量子化学程序(部分公开发布的程序见附件1)。这些程序主要采用从头计算,Xα和半经验方法,用于模拟原子、分子和固体材料。有些程序即使拿到现在,与国外同类产品相比也是领先的(如用于稀土体系计算的INDO程序)。
   
既然中国曾经有不少自己开发的量子化学程序,并且在这个过程中培养了一批人才,那么中国的量子化学研究应该是越发展越好,成为强势研究领域才对。如果它们能像国外同类程序一样坚持发展到现在,不论是走学术路线还是走商业路线,都会对我国的科技事业起到巨大的推动作用。但是,经过短暂的辉煌后,从1984年开始,国产量子化学程序在“科学的春天”里销声匿迹了;更确切地讲,国产量子化学程序是和众多的高科技项目一起,集体牺牲的。据网上查到的一些材料,在这期间遇难的还有:
   
1984年,北京大学开发的国产静动力分析程序,被引进的德国程序淘汰(见附件2);
1984年,运十停飞;
1984年,半导体和通用电路研发项目全部停止,改为单纯引进;
1984年,停掉了个人计算机和小型计算机研制项目,改为进口组装;
……
另外,在1984年的1月和10月,中美合资北京吉普、中德合资上海大众先后开业,提前敲响了中国汽车工业的丧钟。
以上列出的都是民用项目和基础研究项目。比这稍早,还有大量的军事项目下马。不过军事涉嫌“不和谐”,这里略去不讲。
   
如果说,一个量子化学程序消失是量子化学界的个案,一批量子化学程序消失是化学界的个案,那么,中国各种高科技项目在1984年集体消失,还能用“个案”来解释吗?这一个个偶然中,肯定隐藏着必然因素。那么国产量子化学程序消失的原因究竟是什么呢?
   
(一)错误的科技政策
   
由于量子化学程序广阔的应用前景和对计算机速度的依赖性,使得国外著名的程序,几乎都受到计算机公司的财力和技术支持,甚至提供免费的计算机进行测试。比如IBM支持过GAMESS、HONDO、MOLCAS、Gaussian、Alchemy-II、AMPAC、MOPAC和Mulliken,而当年著名的UniChem程序(包括MNDO、Dgauss、CADPAC等),就是Cray计算机公司投资开发的。相比之下,中国年轻的量子化学程序却没有这样的机遇。原因就是1984年自废武功式的科技政策,研制计算机的科研队伍被解散。中国计算机业缺席,使得国产量子化学程序失去了可靠的运行和测试平台,缺少必要的硬件技术支持,凡是用国产计算机语言编写的程序,自然就死掉了。由于技术封锁,当年引进的外国计算机都不是最好的(何况很多实验室连这样的计算机也买不起),中国的量子化学家不仅没有必要的硬件技术支持,也没有国外计算机厂商提供的经费资助。那些采用国际通用计算机语言编写的量子化学程序,即使移植成功,也很难进行优化,导致在这些外国计算机上跑不快,不如引进的Gaussian程序好用,用的人自然就少了。
   
(二)崇洋媚外的社会风气
   
当时国内上上下下存在着一种崇洋媚外的风气,对洋技术、洋理论的无限美化,国产技术被贬为垃圾。而错误的科技政策(其根源也是崇洋媚外),又为崇洋媚外提供了事实依据,造成国产程序没人信,没人用。某些人放着国产的静动力分析程序不用,宁可进口昂贵且结果不可靠的外国程序(见附件2),也是由于这个原因。
   
(三)科研中的急功近利
   
1984年邓小平成功访美后,国家的科技政策从自主研发变为技术引进。国际著名的量子化学计算程序SCF-Xα-DV和Gaussian也是在这一时期进入中国的。当时的Gaussian还是个学术程序,远不像今天这么保守,只要花很少的一点钱,就能买到源程序。如果中国的科学家们通过研究和消化Gaussian的算法,完善自己的程序,那么国产的量子化学程序还是能够得到快速发展的,这也正是Gaussian程序引进者的初衷。但除了个别单位以外,这种情况并没有出现。原因就是科技界的急功近利。由于做应用型计算远比程序开发出文章快,对研究人员的理论功底要求又比较低,一些过去从事量子化学研究的人员放弃了程序开发,仅仅满足于引进国外软件后作应用型计算。这造成从事算法和程序开发的科研人员越来越少。
   
(四)决策者没有真正重视科学技术
   
进入八十年代后,中国科技研发经费占国内生产总值的比例,从七十年代的2%以上急剧下降,1984年更是降到0.6%以下。本人在两年前的文章《辉煌的毛泽东时代——中国计算机事业回顾》中,对此已有披露。这里再举一例。很多人都知道著名的“863计划”,说是在1986年3月,王大珩、王淦昌等4位科学家联名向中央递交了一份重要报告,很快得到某领导人的批示。在正史里,“863计划”都是作为某人的政绩来讲的,而且据说这个批示(而不是4位科学家的联名报告)“为我国高科技的发展指明了方向”。但实际上,“863计划”是一些有良知的科学家在中国科技危难之际发出的温和警告,当然最后是皆大欢喜:既为一些重点高科技项目争取到了经费,又照顾了领导的面子。但是那些被排除在高科技项目以外的基础科学研究,只好听天由命了。  
   
以上四条,对于其他消失的中国科技项目来说,也是适用的。
来自:科创总论 / 科学技术学
13
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~~空空如也
sam_jin3887
15年10个月前 IP:未同步
93154
哭了~中国的科学家们啊~
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sam_jin3887
15年10个月前 IP:未同步
93155
徐光宪……从头计算,稀土传奇啊
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虎哥
15年10个月前 IP:未同步
93160
旧题重谈,我国在光纤预制棒技术上,当初是坚决走自力更生的道路的,后来的情况大家都知道。
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用户已注销作者
15年10个月前 IP:未同步
93173
引用第3楼虎哥于2009-04-20 21:43发表的  :
旧题重谈,我国在光纤预制棒技术上,当初是坚决走自力更生的道路的,后来的情况大家都知道。

请问当时发生了什么?
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用户已注销作者
15年10个月前 IP:未同步
93174
引用第2楼sam_jin3887于2009-04-20 21:33发表的  :
徐光宪……从头计算,稀土传奇啊

个人看法,那稀土的事情对中国也不见得就有利了..或者不是因为他的新工艺...现在稀土也不至于那么产量过剩的...
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拔刀斋
15年10个月前 IP:未同步
96258
国产计算软件没发展起来的主要原因不是项目下马,而是国内搞计算的人不重视程序的标准化、不重视开发商业软件,CFD行业至今如此。
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dctyu
15年10个月前 IP:未同步
98587
LS说得有道理。
再则,如果某个软件已经有了。拿来用就是了。万不可重头开发相同的软件,做重复劳动。
要开发软件,应当拿来主义加自主创新。现在中国的思想观念还是正在变化的。相信未来前途无量。

个人较不提倡祖国再自主开发什么操作系统核心。那些痛斥中国没有操作系统核心的人根本不懂市场行情。
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supercat
15年10个月前 IP:未同步
99090
现在有那么多Open source的东西,Linux, FreeBSD, OpenBSD等都可以用,完全没有必要闭门造车........Open Source的目的之一就是避免重复劳动。而且OS这个东西也不是随便就可以开发的,必须要有硬件和软件的支持才行。
还有国内某些软件公司明明是用别人的东西,却标榜“自主知识产权”.....是什么我就不说了,而且还不止一两个。
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dctyu
15年10个月前 IP:未同步
99122
楼上所说自主知识产权想必还是存在的,但是哪一部分是自主的通常不指明。
就算说“完全自主知识产权”也是没有错的。对确实自主创新的部分,不是“完全的拥有产权”,还会是什么其他的吗?
这是商业把戏,搞技术的一眼看穿。
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supercat
15年10个月前 IP:未同步
99124
国内.......盗版横行........骗钱的项目一大堆........软件业啊..........
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我说要有光
15年10个月前 IP:未同步
99125
不用说那个时代了 就是现在 对于国产的软件 如果有国外的替代品 你还会用吗?

盲目的崇洋媚外当然是非理性的,但通常情况下这种选择有利于自身安全
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虎哥
15年10个月前 IP:未同步
99126
中国的光纤预制棒技术,历史上曾有不平常的经历,众说纷纭,总的来说,结论是技术学习应该从低阶向高阶迈进,而不能想象着下定决心,有庞大投资,就能一步登天掌握高阶的技术。80年代中国科技刚刚进入复兴周期,底子本来就很薄,科研管理也比较落后,虽然社会主义经济管理和科研管理有他的优势,但是在当时情况下已经脱离了科技发展的需要,即使继续走原来的道路,也需要一个漫长的发展时期。在那样的条件下,要想攀登技术高峰,不论从人才、市场、管理和文化等哪个方面来说,都是不经济的。所以,只有关系极核心战略的个别技术项目,按照原来的方式走了自力更生的路,而其它绝大多数都走了引进、模仿、消化的路。从宏观上看,走这条路是十分正确的。当年的中国经济不可能支持各个方面普遍发芽的自主研发,也不可能普遍的开花结果。只不过后来基础好一点以后,配套改革没有跟上,以及一些其它原因,导致了现在的普遍臃肿而落后的局面。

80年代,有多家单位浩浩荡荡开进光纤预制棒技术的学习与自主研发领域,投入大、决心大、干劲也大,按一般人的理解,没有干不出来的成果,应该是能够掌握这项光通信领域的核心技术的。但是事实是,经过多年鏖战,整个光纤预制棒研发全军覆没,造成巨大经济损失。于此同时,走先从低水平引进和学习,逐步掌握后迈向高水平领域的路线,获得了成功。从80年代后期开始,逐步引进了一些光纤拉制生产装置,通过进口预制棒,出产了质量合格的光纤。光通信普及以后,光纤需求量激增,光纤生产线遍地开花,而他们都是依靠进口预制棒进行生产的。后来,在掌握了光线生产工艺的主要技术以后,再开始在国外技术资料的基础上研究预制棒技术(或者说国外有解密资料了?这个不得而知),终于在21世纪初掌握了预制棒技术,实现了光纤的基本国产化。

从开始生产光纤到掌握预制棒技术,历时15年,况且掌握的已经是国外20年前就已经掌握的技术,可见一项尖端技术要全面掌握是极有难度的。从局部的、非核心的方面掌握一些技术并不难,但要想掌握关系行业生死存亡的、重大的核心技术,往往并不如一般人想象的那么简单。有些项目的上下马确实有非技术的、非理性的因素,但是绝大多数项目的上下马,必然是综合权衡了基础、市场、投资和风险后做出的决定。80年代的历史事实是,中国在当时是较为民主和自由的(这是后来的某某运动发生的温床之一),全国人民投身四化建设、向往着“再过二十年我们来相会,伟大的祖国该有多么美”的心情是多么的紧迫,在这样的历史条件下,所谓封锁科学研究,强令下马刚刚兴起研发热潮的某项技术,谁都知道是逆历史潮流而动,例子是很少的。如果是研究不下去了,多半是本身技术上或者管理上出了某种致命的问题,或者就是为其他某个更有吸引力的事情所动,跑去搞别的东西去了。(当然我说的普遍问题,并不特指楼主文章提到的问题,或许他们“运气”不好,遇到了国家战略的重大调整)。网上有不少抨击当年下马了某某技术的文章,如果说是博取同情,又没有同情的对象,即使有,被同情者也不能受益;如果说是为了再上马这个项目,也说不过去,今非昔比,现在已经不是由某某某通过行政命令来决定上下马的时代了;如果说要有什么经济利益,似乎也没有。对于这些文章,要提高警惕,如果不是一部分老一辈科技工作者写的回忆录,多半是有一些政治方面的问题的,要有清醒的头脑,别跟着起哄。
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supercat
15年10个月前 IP:未同步
99141
我现在用的国产软件大概也就只有WPS 2009个人版和永中Office 2009个人版了.........不管在Linux下还是Windows下,我用的软件大部分不是Open Source的,就是免费的.......
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