俯瞰上海光源。 視覺中國供圖
【資料圖】
產業發展離不開科研。科研可以帶來創新、提高勞動生產率，進而促進產業發展。科學研究也離不開現代化產業體系的支撐。只有產業發展了，才會有資金、有需求投入研究。產業不僅為科研提出需求，而且通過實踐不斷修正和打磨理論，最終帶來創新。
5月25日，《自然》雜志發表封面論文，題為《卷曲規則：用于柔性太陽能電池的可彎曲硅晶片》。
論文作者來自中國科學院上海微系統所。在上海微系統所位于嘉定區的一間實驗室，在科研人員手里，一片薄如紙片的單晶硅太陽能電池被彎曲、卷成筒，展開后又被彎曲、卷成筒……整個過程里，這片太陽能電池完好如初，沒有絲毫破裂。
看似平常？論文標題中的“卷曲規則”一語雙關，道出了背后的突破性價值。“卷曲規則”一層意思是論文討論的對象——一種可卷曲的太陽能電池；另一層意思則是這種電池蘊含的科學價值——單晶硅原本脆而易斷、難以彎曲，但最新研究成果改變了長久以來的定則。
熟悉太陽能電池行業的人，對這項重大突破發生在中國不會感到驚訝。論文第一作者、上海微系統所副研究員劉文柱說：“全球88%的太陽能電池產自中國。正是因為中國有了完善的太陽能電池產業平臺，我們的科研才有了依托。”
這是對傳統觀念中，產業—科研關系的一種補充。眾所周知，產業發展離不開科研。科研可以帶來創新、提高勞動生產率，進而促進產業發展。所以，大到國家、小到企業都十分重視科研。但太陽能電池的案例從反向揭示了一個事實：科學研究也離不開現代化產業體系的支撐。
不單是太陽能電池如此，記者在上海采訪了汽車、人工智能、機器人、生物醫藥、數學、材料等行業和學術研究領域，不斷聽到這樣的聲音：“產業需求是科研不可或缺的驅動力”，“科學技術只有找到市場時才會進步”。
產業是科研的“出題人”
柔性太陽能電池并不是一個新創意。1967年的一期《自然》雜志就曾經刊發一篇短文，探討了柔性太陽能電池的可能性。
這篇文章在開頭說：“過去一年，英美航天界對太陽能的興趣漸增。”在美國，興趣來自火星、木星探測計劃；在英國，科學家希望通過電力推進裝置改變航天器軌道。這些任務都對輕柔的新型太陽能電池提出了需求。
這是產業對科研的呼喚。毫不令人意外，呼聲最初由英美發出。全世界第一塊太陽能電池1954年在美國貝爾實驗室誕生。上世紀60年代，美國發射的人造衛星已利用太陽能電池作為能量來源。當英美航空事業進一步發展，厚重、剛硬的太陽能電池已經不能滿足需求，它需要變得輕巧、柔韌。需求出自英美，科研自然也出自英美。
半個多世紀后，當《自然》雜志再次發表關于柔性太陽能電池的文章時，作者變成了中國科學家。目前，我國是全球太陽能電池產業的領跑者，產量占88%，新增裝機容量占44%，專利申請量占42%。在這個太陽能生產、應用、研發均居全球第一的國家，本土科學家“卷曲規則”是順理成章的事。論文的通訊作者、上海微系統所研究員劉正新說：“產業和科研是相輔相成的。只有產業發展了，才會有資金、有需求投入研究。尤其是我從事的專業，如果不能與產業掛鉤、不能為產業服務，就沒有什么價值。”
環顧國外同行，劉正新等研究者常常看到產業轉移導致科研萎縮的例子。在德國一家頂級研究機構，太陽能電池的研究經費越來越難申請，甚至連合作伙伴都難以找到。因為德國缺少像中國一樣龐大的太陽能產業，從企業到政府，都不愿意繼續投資這個科研領域。
現代化產業是科研的“出題人”，這個道理在各個領域都是相同的。在上海材料研究所，楊旗博士正在研發一種熱穩定性與強度俱佳的不銹鋼。這項科研源于國內數控機床制造的現實需求。在張江藥谷，生物醫藥企業正在研究如何減緩T細胞耗竭。安諾瓴路首席執行官姚樹元說：“如果沒有CAR-T療法，就沒有這個研究需求。很多東西都是如此，先在實際生產中發現需求，再通過科研去創新并解決問題。”
“有些學科需要‘仰望星空’，它基于好奇心，挑戰人類智力，不見得馬上看到用途。”上海交通大學自然科學研究院院長、上海國家應用數學中心聯席主任金石說，“但很多學科是跟產業有關的，因為產業的需求推動了它們發展。”例如，近些年來應用數學學科發展得很快，因為人工智能、圖像識別、數據壓縮等對它提出了新需求。“數學很古老。但是產業需求不斷催生出數學新分支，所以它又永遠年輕。”金石說。
實踐是理論的“打磨工”
產業不僅為科研提出需求，而且通過實踐不斷修正和打磨理論，最終帶來創新。
一說到創新，人們腦海里就會閃現下列畫面：身著T恤的設計師啜飲著星巴克咖啡，二三十歲的企業家午餐后在餐巾紙上勾勒著奇思妙想；明亮通透的工作室角落里擺放著游戲桌……但哈佛大學商學院教授皮薩諾斷言：“以上這些并不是創新。創新不是實驗室里的一個發現、靈感或一臺樣機，而是一個新想法或概念應用于市場的過程。”
對于現代化產業體系如何推動創新，昆易電子董事長陳奇有切身體會。位于上海奉賢區的昆易電子是一家汽車開發工具供應商。4年前，他們接到國內某大型企業訂單，定制一款汽車開發測試產品。那時候，兩塊國產芯片加在一起，性能勉強趕上一塊進口芯片。
更要命的不是性能，而是價格。當時，國產芯片的單價是進口芯片的10倍。一個成熟的產業，不僅僅是技術是否達標的問題，更是成本問題。從產業上來說，這樣的國產芯片是無用的。
僅僅4年后，陳奇發現了可喜的變化。現在，國內至少有紫光和安路兩家公司的FPGA芯片性能接近進口芯片賽靈思水平，更重要的是，價格也降到了同等水平，因為中國有廣大的芯片應用場景。
“成果是在實踐中迭代出來的。研究，不是坐在家里想這個東西好，就真的好。實踐中會出現各種各樣的問題，需要通過產品迭代解決。”陳奇說，“純粹靠理論研究而沒有工程實踐，永遠做不成產品。沒有產品，就談不上創新。”談到芯片，公眾大多關心7納米、4納米、3納米等先進工藝，但很少有人注意到，這幾年國內成熟制程芯片的研發和制造已今非昔比。
在昆易電子所在的奉賢區臨港南橋科技城里，每天，貼著各色品牌標志的電動測試車輛來來往往。就在來來往往之間，數據在增加，算法在迭代，產業在進步，上海的科技創新能力也在一步步增強。
歷史一再證明，當一個國家或城市失去產業（特別是制造業），也將失去創新能力。以鋰電池為例，上世紀七八十年代最初由英美物理學家、化學家開發，技術成熟后，轉移到日本制造，后來產能又逐漸轉向中國。鋰電池產業流轉的同時，相關研究和創新也在流轉，先是日本、后是中國取代美國，成為鋰電池領域的創新中心。據《日本經濟新聞》統計，過去10年，鋰電池相關專利數量，中國位居首位，占全球一半以上。此外，在被視為鋰電池潛在替代品的鈉離子電池研究領域，中國的專利數量和論文被引次數均大幅領先于日美。
放棄今天的產業，將會被鎖在明天的產業大門之外。英特爾前總裁格魯夫曾這樣評論美國的鋰電池產業發展史：30年前，當美國停止生產消費電子產品時，失去了在電池領域的領先地位，然后錯過了個人電腦電池，如今在電動汽車電池方面遠遠落后。近年來，美國、日本等國家積極推進芯片、鋰電池等在本國制造，一方面是為保證供應鏈安全，更是為爭奪研發、創新的主導權，以期制勝未來產業。
在刊登“卷曲規則”一文的那期《自然》雜志封面上，一片柔性太陽能電池板包裹著路燈的燈柱，路燈射出橘黃色的光，照亮夜空。1967年，當英國科學家暢想柔性太陽能電池的未來時，可能沒有想到，它的用途將超越航天，深入人類日常生活的方方面面。他們可能也無法想到，半個多世紀后，這個產品的研究和制造中心在遙遠的中國。
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