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       核心技術(shù)產(chǎn)品的難點不在科學(xué)原理，而在于工程細節(jié)的完善，關(guān)鍵是造出來后如何在應(yīng)用中試錯，在試錯中提高。那有沒有辦法避免耗時的多輪試錯，不用爬樓梯，一步就上樓呢？長期以來，我們進行了各種嘗試：“造不如買、買不如租”、以“市場換技術(shù)”、直接收購國外高科技企業(yè)。事實證明，這些都不是根本的解決辦法。在核心技術(shù)的能力積累方面，只有一步一個腳印地追趕，不要幻想“彎道超車”。

一、“中興事件”的啟示

最近美國制裁中興公司事件（簡稱“中興事件”）將作為中國現(xiàn)代化建設(shè)的里程碑寫在中華民族偉大復(fù)興的歷史上。它引起全民族對發(fā)展核心技術(shù)產(chǎn)業(yè)的深入思考，并積極采取行動。

改革開放四十年來，為了實現(xiàn)高速發(fā)展，在前進的道路上我們繞過了一些比較難攻的“山頭”，包括作為工業(yè)“心臟”的發(fā)動機、作為信息產(chǎn)業(yè)“心臟”的中央處理器（Central Processing Unit，簡稱CPU）、高端工控系統(tǒng)和高端儀器等。現(xiàn)在這些未攻下的“山頭”在后方作亂，成為巨大隱患。這些“山頭”有一個共同的特點，就是攻下它需要很長時間，因為它們都是復(fù)雜系統(tǒng)。影響復(fù)雜系統(tǒng)品質(zhì)的因素很多，需要在不斷試錯中發(fā)展，不可能一蹴而就。就像上樓，只能一步一步從樓梯爬上去，一步樓梯就是一次在應(yīng)用中試錯。國外產(chǎn)品是在幾十年應(yīng)用中經(jīng)歷了多輪試錯發(fā)展起來的，是沿著樓梯一步一步上的樓。改革開放以來，我國為了快速發(fā)展，每次產(chǎn)業(yè)升級都找容易取得效果的產(chǎn)品做，只能用國外的部件“攢”系統(tǒng)，計算機、汽車、飛機莫不如此。對于自主研發(fā)的產(chǎn)品，“在相同條件下優(yōu)先使用”相當于永遠不用，因為阻斷了自主研發(fā)產(chǎn)品在應(yīng)用中試錯，在試錯中發(fā)展的螺旋上升的過程。

核心技術(shù)產(chǎn)品的難點不在科學(xué)原理，而在于工程細節(jié)的完善。以汽車發(fā)動機為例，發(fā)動機的科學(xué)原理教科書都寫得很清楚了，關(guān)鍵是造出來后如何在應(yīng)用中試錯，在試錯中提高。造幾輛基于自主發(fā)動機的汽車在實驗室以及野外完成各種實驗并不難，難的是一定批量的長期的應(yīng)用驗證。有的開到空氣稀薄的青藏高原去，有的在冬天開到低溫的漠河去，有的在夏天開到高溫高濕的海南島去，而且都要有一定批量和周期。一輛車不出問題不意味著批量不出問題，一年不出問題不意味著十年不出問題。要在應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)問題，并根據(jù)發(fā)現(xiàn)的問題進行持續(xù)改進。有時候需要多輪改進才能見效，因為復(fù)雜系統(tǒng)的細節(jié)太多，即使是發(fā)動機中控制噴油嘴的電路板和芯片也不簡單。就像木桶有一百塊短板，每次改掉二十塊也需要改五輪，木桶的水才能增加，產(chǎn)品的品質(zhì)才能明顯提高。

試錯需要時間和耐心，時間是核心技術(shù)產(chǎn)品最有效的門檻。以抗輻照CPU為例。掌握抗輻照技術(shù)并研制出抗輻照CPU后，首先要在地面做多輪的輻照實驗，包括總劑量實驗、單粒子實驗、抗閂鎖實驗，做這些實驗需要通過粒子加速器加速包括電子、質(zhì)子及重離子在內(nèi)的各種粒子打在芯片上來評估CPU的抗輻照能力。做完地面實驗后第一次上天只能搭載而不是真正應(yīng)用。搭載實驗通過后可以用在備份系統(tǒng)中上天。備份系統(tǒng)使用沒問題后才能作為主份上天。上述每一步實驗的時間都需要以年為單位。龍芯從2006年開始研制抗輻照CPU，第一次上天是2015年，2017年才開始上小批量，前后共化了十多年時間。有哪個社會資本愿意支持創(chuàng)業(yè)團隊堅持十幾年不盈利呢？但一旦跨入抗輻照芯片應(yīng)用的門檻，別人想再進來也得很多年。因此，時間是核心技術(shù)產(chǎn)品最重要的門檻。任何一、兩年或兩、三年就能做出來的東西門檻都不高，門檻不高的產(chǎn)品利潤都不高。

有沒有辦法避免上述耗時的多輪試錯，不用爬樓梯，一步就上樓呢？改革開放以來，我們進行了各種嘗試。第一階段是造不如買、買不如租；第二階段是“市場換技術(shù)”，希望通過成立合資企業(yè)來掌握核心技術(shù)；第三階段是直接收購國外高科技企業(yè)。事實證明，這些都不是根本的解決辦法。2011年我國信息產(chǎn)業(yè)100強企業(yè)的利潤總和是美國蘋果公司的40%。2012年蘋果公司和三星公司占了全球手機利潤的97%，2016年蘋果公司和三星公司占了全球手機利潤的94%。背后的邏輯很簡單，那就是西方是不會真心幫助我們發(fā)展的。反之，他們會設(shè)置各種門檻阻止我們進入他們的“領(lǐng)地”，包括這次美國制裁中興公司并揮舞起制裁華為公司的“大棒”。在應(yīng)用中試錯是核心技術(shù)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展固有的規(guī)律，我們可以通過加大投入和改進體制機制加速試錯過程，但不能取代試錯過程。只有堅持自力更生，長期堅持，我國核心技術(shù)產(chǎn)業(yè)才能“上樓”，才能不受制于人。

二、自主CPU在試錯中發(fā)展過程

十八大以來，以龍芯CPU為代表的自主CPU研發(fā)和應(yīng)用取得很大進展。一是CPU性能不斷提高，超過國際主流CPU的低端產(chǎn)品，正在向中高端逼近，預(yù)計2020年前后逼近國際主流CPU的性能“天花板”。二是基于自主CPU形成了包括近千家企業(yè)的產(chǎn)業(yè)鏈，自主可控的信息產(chǎn)業(yè)體系正在形成。三是在國家安全、黨政辦公、能源、交通等領(lǐng)域得到了大量應(yīng)用，在涉及國家安全和國民經(jīng)濟安全的領(lǐng)域使用自主CPU已經(jīng)成為共識。自主CPU能取得上述進展，主要是得到了應(yīng)用和試錯的機會，在試錯中上了幾級“樓梯”。

龍芯上第一級“樓梯”是在“十二五”期間，主要面向基于嵌入式操作系統(tǒng)的單一應(yīng)用及基于Linux通用操作系統(tǒng)的簡單應(yīng)用。自主CPU開始和操作系統(tǒng)結(jié)合，在結(jié)合過程中解決了成百上千的技術(shù)問題，包括CPU成熟度不夠，嵌入式操作系統(tǒng)VxWorks的各類板級支持包（Board Support Package，簡稱BSP）和圖形包缺乏，在Linux上沒有可用的Java虛擬機、瀏覽器、辦公軟件和數(shù)據(jù)庫等。通過建立質(zhì)量體系和服務(wù)體系，并取得產(chǎn)業(yè)鏈合作伙伴的支持，初步解決了上述問題，自主基礎(chǔ)軟硬件達到“基本可用”。2015年龍芯產(chǎn)業(yè)化主體龍芯中科公司通過市場銷售達到盈虧平衡，并在此基礎(chǔ)上實現(xiàn)利潤的快速增長。這個階段主要應(yīng)用都是一個個“小煙囪”，每個應(yīng)用的軟硬件都不一樣，需要專門技術(shù)服務(wù)，而且批量都不大。這類應(yīng)用就像鹽堿地，認真種可以不餓肚子，在IT產(chǎn)業(yè)被國外壟斷集團深度壟斷的情況下，龍芯只能種好“鹽堿地”作為進一步發(fā)展的根據(jù)地。在第一輪試錯中也發(fā)現(xiàn)了CPU性能不足（只有市場主流產(chǎn)品的十分之一）、部分軟件功能（如在線Flash視頻播放）缺乏、輸入/輸出設(shè)備適配不夠等問題。總體上看，第一級“樓梯”主要的瓶頸在于CPU、操作系統(tǒng)及其結(jié)合部。

龍芯上第二級“樓梯”是“十三五”頭兩年，主要面向包括黨政辦公和行業(yè)業(yè)務(wù)系統(tǒng)在內(nèi)的復(fù)雜固定應(yīng)用，每個應(yīng)用場景有上千臺計算機，涉及操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫、中間件、瀏覽器、辦公軟件、Flash視頻、地理信息系統(tǒng)等。雖然復(fù)雜，但有邊界。在這個過程中，CPU升級到第二代，性能大幅提高到第一代產(chǎn)品的4-5倍；操作系統(tǒng)升級到64位，穩(wěn)定性大幅提高；Java虛擬機、瀏覽器性能均提高到第一代產(chǎn)品的2-3倍；解決了制約桌面應(yīng)用的網(wǎng)上Flash視頻播放等相關(guān)問題。大量自主輸入/輸出設(shè)備如高拍儀、掃描儀、打印機、身份證讀卡器等企業(yè)主動加入自主產(chǎn)業(yè)鏈，輸入/輸出設(shè)備越來越豐富。CPU、操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫、整機、系統(tǒng)集成等廠商緊密配合，協(xié)同解決用戶試點過程中發(fā)現(xiàn)的問題，形成了“應(yīng)用試點、發(fā)現(xiàn)問題、解決問題并完善平臺、在試點中檢驗”的良性循環(huán)。應(yīng)用方面達到了“可用”的水平，使用者對自主基礎(chǔ)軟硬件的抵觸情緒逐步消失。新發(fā)現(xiàn)的問題包括：對復(fù)雜的外網(wǎng)應(yīng)用，缺少像微信和QQ這樣的即時通信軟件；對大型應(yīng)用，擴展性不好的數(shù)據(jù)庫成為性能瓶頸；云計算等新興IT架構(gòu)的解決方案還需要加強研發(fā)等。總體上看，爬上第二級“樓梯”大幅緩解了基礎(chǔ)軟硬件的瓶頸，主要矛盾開始從CPU和操作系統(tǒng)的結(jié)合部轉(zhuǎn)向操作系統(tǒng)與應(yīng)用的結(jié)合部。

龍芯爬上第三級“樓梯”將在“十三五”后半期。面向的應(yīng)用具有全業(yè)務(wù)、全地域的特點。自主基礎(chǔ)軟硬件將在第三輪試錯后走向成熟，具備全面推廣的條件。龍芯在爬第三級“樓梯”過程中還將從三個方面完善基礎(chǔ)軟硬件。一是CPU通用處理性能再提高1-2倍，逼近國際主流CPU的“天花板”。通過優(yōu)化處理器微結(jié)構(gòu)提高流水線效率，并通過物理設(shè)計提高頻率，預(yù)計2020年龍芯CPU的性能可以逼近當時市場主流CPU的水平。二是完善自主基礎(chǔ)軟硬件規(guī)范，實現(xiàn)系統(tǒng)架構(gòu)穩(wěn)定和技術(shù)平臺收斂。在過去應(yīng)用中，操作系統(tǒng)需要針對不同的主板和升級后的CPU進行磨合適配，而在Wintel（英特爾公司的X86處理器和微軟公司的Windows操作系統(tǒng)）體系中可以實現(xiàn)不同主板及CPU的操作系統(tǒng)二進制兼容。其背后是Wintel體系統(tǒng)一的系統(tǒng)架構(gòu)，包括指令系統(tǒng)、地址空間布局、中斷系統(tǒng)、多核互聯(lián)架構(gòu)、IO接口規(guī)范等，需要CPU、BIOS、橋片、操作系統(tǒng)配合完成。相比之下，ARM架構(gòu)由于只規(guī)范了指令系統(tǒng)和片內(nèi)總線，其生態(tài)系統(tǒng)是碎片化的。龍芯正完善基于龍芯CPU和橋片的統(tǒng)一系統(tǒng)架構(gòu)，大幅度降低軟硬件適配工作量，并最終實現(xiàn)操作系統(tǒng)在不同主板和CPU的二進制兼容。三是以用戶體驗為中心，對自主基礎(chǔ)軟硬件展開系統(tǒng)梳理和優(yōu)化，打造集約型的系統(tǒng)，使用戶體驗有實質(zhì)性的提高，達到“好用”水平。在此之后，自主基礎(chǔ)軟硬件的主要瓶頸將由CPU和操作系統(tǒng)的結(jié)合部轉(zhuǎn)移到操作系統(tǒng)和應(yīng)用的結(jié)合部。

經(jīng)過上述三輪試錯，以CPU和操作系統(tǒng)為代表的自主基礎(chǔ)軟硬件從不成熟到成熟，自主基礎(chǔ)軟硬件產(chǎn)業(yè)鏈從組合發(fā)散到組合收斂，基于自主基礎(chǔ)軟硬件的應(yīng)用系統(tǒng)從基本可用、到可用、到好用，為構(gòu)建獨立于Wintel體系和ARM+Android體系外的自主技術(shù)體系打下堅實的基礎(chǔ)。

三、發(fā)展核心技術(shù)產(chǎn)業(yè)要堅持自力更生

在核心技術(shù)產(chǎn)業(yè)“爬樓梯”過程中，要發(fā)揚實事求是的作風和愚公移山精神，不僅要擼起袖子加油干，而且要耐著性子堅持干。復(fù)雜系統(tǒng)的發(fā)展和完善往往需要三十年時間。我國的“運十”飛機在1986年拆解，C919在2017年首飛，其中好多模塊還是別人的。前蘇聯(lián)解體后1992年將在建的“烏里揚諾夫斯克”航母拆解，俄羅斯新建的航母計劃2030年服役。時間已經(jīng)成為制約我國核心技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展最的最重要因素，因為在不斷試錯中改進是復(fù)雜系統(tǒng)創(chuàng)新的必要過程，好的體制機制以及更多的經(jīng)費可以加速試錯迭代，但不能取代試錯迭代過程。在核心技術(shù)的能力積累方面，只有一步一個腳印地追趕，不要幻想“彎道超車”。彎道超不了車，彎道超車是要翻車的。浮躁會讓我們的產(chǎn)業(yè)發(fā)展走入誤區(qū)，反而發(fā)展更慢。產(chǎn)業(yè)發(fā)展有它的規(guī)律，如果不按規(guī)律辦，投入再多的錢，也會受到規(guī)律的懲罰。使用自主研發(fā)的產(chǎn)品，剛開始可能不盡如人意，而且會有一個越用問題越多的階段。但只要堅持用，有2-3輪持續(xù)改進，就能進入越用問題越少的階段，走向成熟，甚至超過國外系統(tǒng)。

在核心技術(shù)產(chǎn)業(yè)“爬樓梯”過程中，要保持戰(zhàn)略定力，不能對西方國家抱有不切實際的幻想。在中國的近代史上，我們有三次向外國老師學(xué)習(xí)的經(jīng)驗，每次都是受老師欺負吃了虧后走上自力更生的道路。第一次是洋務(wù)運動，晚清時期中國海關(guān)關(guān)長都是英國人擔任的，是中國歷史上最開放的時期，卻被西方列強欺負得水深火熱，毛主席領(lǐng)導(dǎo)共產(chǎn)黨推翻了三座大山，解放了中國人民。第二次是建國后向蘇聯(lián)學(xué)，一邊倒，結(jié)果蘇聯(lián)在中國的土地上又想建聯(lián)合艦隊，又想建長波電臺，毛主席拒絕后蘇聯(lián)又撤專家又逼債，毛主席還是領(lǐng)導(dǎo)中國人民自己搞了“兩彈一星”，建立了自主可控的工業(yè)體系。第三次是改革開放，我們學(xué)習(xí)西方的管理理念和市場經(jīng)濟，剛開始覺得挺好的，現(xiàn)在老師又開始欺負學(xué)生了，我們唯一的辦法還是自力更生。

要提防在我們核心技術(shù)產(chǎn)業(yè)“爬樓梯”過程中西方壟斷集團的“糖衣炮彈”。在我們不掌握技術(shù)時就封鎖技術(shù)，在我們掌握技術(shù)后就通過技術(shù)合作阻止自主技術(shù)發(fā)展是國外壟斷集團的慣用伎倆。千萬不能再犯國外封鎖技術(shù)時就自主研發(fā)，一旦國外開放技術(shù)后就停止自主研發(fā)的歷史錯誤。曾經(jīng)有專家戲稱，如果美國對我國禁運五年，放開五年，則我們什么也發(fā)展不起來。近期，隨著我國自主CPU的研發(fā)和應(yīng)用推廣取得持續(xù)發(fā)展，一些我們想通過自主研發(fā)擺脫依賴的CPU和操作系統(tǒng)，紛紛通過技術(shù)合作或企業(yè)合資的方式讓我們對其建立新的依賴。這次中興事件應(yīng)當讓我們徹底拋棄幻想，堅持自主研發(fā)。

中興事件雖然短期來看對我國電子信息產(chǎn)業(yè)壓力很大，長期來看利大于弊。中興事件再次印證了習(xí)近平總書記“在引進高新技術(shù)上不能抱任何幻想”的論斷，將讓我們徹底拋棄幻想，立足于自主研發(fā)。我們自主研發(fā)北斗衛(wèi)星是因為西方國家拒絕中國參加歐洲伽利略定位系統(tǒng)。我們發(fā)展“天宮”系列空間站也是因為美國主導(dǎo)的國際空間站拒絕中國參與。西方國家對我國長期實行軍用元器件禁運，我國軍用元器件就能自主研發(fā)，不少裝備的電子系統(tǒng)的元器件實現(xiàn)了100%自主化。對“中國制造2025”來說，早制裁比晚制裁好。現(xiàn)在制裁，我們可以及時調(diào)整技術(shù)路線，使用自主研發(fā)的元器件，給以CPU為代表的自主元器件在應(yīng)用中試錯的機會。如果到了2025年我們工業(yè)控制系統(tǒng)全面實現(xiàn)自動化和智能化了再制裁，反而不利。因此，現(xiàn)在制裁，對“中國制造2025”是有利的。

四、結(jié)語

核心技術(shù)是國之重器。發(fā)展核心技術(shù)產(chǎn)業(yè)是國家的需要、時代的需要，而且我們已經(jīng)初步具備了條件，再沒有理由懷疑我們能做這件事情。只要我們克服急躁情緒，發(fā)揚實事求是的作風和愚公移山的精神，既在成績面前保持清醒的頭腦，又在困難面前堅定必勝的信心，腳踏實地、積極進取，我們不屈不撓的努力，必將穩(wěn)步達到我們自己的目的。

【本文原載于微信公眾號“龍芯中科”。胡偉武：龍芯中科總裁、中國科學(xué)院計算技術(shù)研究所研究員。】