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现在中国有很多的科研成果,没有转化成为生产力,有很多原因。其中最主要的原因我觉得是政策和制度的原因。本篇博文不谈制度,而是从工程角度谈谈科研成果难以转化为生产力的一个原因。
科学既为人类探索自然界服务,也为人类生存和发展服务。科学研究和工程研究是现在科研的两大分类,科学研究还包括自然科学研究和应用科学研究。应用科学研究和工程研究跟人类生存和发展的直接关系更大一些,它们的成果更容易为社会生产服务。
科技转化为生产力,往往是经历“科学基础研究——应用技术研究——工程研究——工程放大”这样的历程。在本文中,我把“科学基础研究”与“应用技术研究”归为科学研究的范畴,把“工程研究”和“工程放大”归为工程研究的范畴。我觉得,科技成果难以转化为生产力,在“应用技术研究——工程研究”以及“工程研究——工程放大”这两个衔接的环节有很大的问题。
先说说“应用技术研究——工程研究”这个环节的问题。这个环节的问题的本质其实是科学研究与工程研究的区别的问题。做科学研究,往往是更注重创新,做工程研究,更注重可行性和成本问题。这二者的差异导致了“应用技术研究——工程研究”的衔接出了问题。举个生物工程的例子,例如分离纯化一种蛋白质,有很多的方法,用科学研究的思路去研究,往往是研究那种办法能够达到最多的产量,最大的纯度等等,为了达到最多的产量和最大的纯度,往往是不考虑成本的,例如某种蛋白用某种亲和层析技术能够达到结果最优值,但是成本却非常昂贵,这是应用技术研究的思路。而如果用普通的介质层析,虽然纯度和产量低了一点儿,但是成本却能够降低很多,这是工程研究的思路。二者之间研究的思路是有一定的共性——都是找到最佳方法,但是应用技术研究是最优结果,工程研究是最低成本。
对于科学研究与工程研究这二者的区别,用我导师通俗的话说就是:科学研究是找差别找原因,要通过很多对照和比较的实验数据,来说明这种东西好不好。好的话就更好了,如果结果不好,能够找到不好的原因,这也是有研究意义的;而工程研究,就是要找到一种最可行的办法,如果工程的路子走不下去是不行的。”
现在我们中国很多科研机构做工程研究的思路,大多是按照“应用技术研究”思路来进行的,结果导致最后的研究成果成本高,产业化行不通。导致这个问题的根本原因是论文发表问题,唯SCI的制度导致这样的问题。因为如果完全按照工程研究的思路做研究写论文,写出来的论文很难发SCI。
在“工程研究——工程放大”环节上的问题,涉及到四方面的问题,一是工程放大过程中参数变化的问题,二是新工艺相关的新设备问题,三是工程放大过程中的成本问题,四是工程放大过程中的一些细节问题。
一、工程放大过程中参数变化的问题。现在我们的很多的工程研究,都是在实验室里搞小规模的实验,小规模的实验跟大规模实验的差别是很大的。就拿生物工程为例,很多实验室对发酵的研究往往是用三角瓶当发酵罐来做实验的,这样研究做出来的一些优化数据,对于用大型发酵罐来说不适用。因为用三角瓶来做研究,因为体积小,也便于震荡,所以传质传热方面都没有什么问题,不涉及到“三传一反”的问题。而对于大型发酵罐,三传一反是非常重要的问题。
二、新工艺相关的新设备问题。在实验室里很容易行得通的步骤,到了工业生产中不一定能够行得通。举个例子,一种植物,要让它种皮和种子分离,对于实验室这种小规模的实验,就直接用手掰开就行了,而在工业中,涉及到如何设计破碎设备,又如何设计破碎后的分离设备。因为工业大规模生产就不能人工一个个剥,必须用机器进行。所以,一种新的技术要想应用于工业生产,还必须考虑到相应的新设备的设计问题。
三、工程放大过程中的成本问题。有的时候实验室里看似很简单的一个人工操作,而在大型工程上要实现相应的结果,需要很大的能耗。例如,在实验室里经常会用手轻轻震荡一下三角瓶,把三角瓶中的液体混匀,这并不费事,一是因为手腕动几下也不觉得累,另一方面瓶子小,也容易混匀。而在大型工程中,要实现同样的结果,必须要大搅拌桨来在罐体里搅拌,这要很大的能耗。
四、工程放大过程中的一些细节问题。例如,在工程中,一个阀门做不好,可能整套设备都不能用。再举个例子,跟我们实验室合作的公司要把一种蛋白的生产从中试放大到大规模生产级别,其中蛋白质的沉淀环节就有了问题,原来可以人工把一个密封减压蒸馏仪器中沉淀到瓶子底部的蛋白刮出来,但是放大到工业规模,蒸馏装置很大,就不能人工操作来把蛋白刮出来。这个不起眼的细节的问题关系着整个项目能不能大规模运作。
因此,搞工程要搞好需要具备很多方面的知识和能力,不一定要每样都很精通,但是要略懂。例如,如果一点儿也不懂设备的话,找人设计设备的时候,因为搞设备制造的人不懂你要做的工程,所以可能最后制造出来的东西的性能跟你实际想要的不一样,并且容易谁也找不出原因。
以上是我从工程角度谈为什么科研成果难以转化为生产力,里面的很多思想是我导师经常教导我们的思想,我加上自己的感想以及自己的一些亲身体会。
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GMT+8, 2024-11-25 04:48
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