物化成果与技术推广

祖静、张文栋教授等已研制出被用于火炮膛压测试的电子测压蛋。其外壳体积为38cm3。电路模块(含电池)直径为21mm,长16mm。记录容量为4~8k字节。采样频率为50~100k Hz。字长为8~10bit。压力范围为400~800MPa。

这一成果已被推广应用于石油井下电子测压器,引信发射、飞行、终点环境测试技术,航弹弹道加速度测试技术,导弹飞行数据记录装置(导弹黑匣子)等。

我们可以看出,“电子测压蛋”的研究与开发是一项各项技术的集成和综合应用,属于集成创新的范畴。它包括动态测试技术、现代电子技术、大规模集成技术、传感器技术、精密机械技术、微机技术,以及采用密封、灌封、隔热、降温技术和有限元设计等。这些技术的原理与方法都是相当成熟的。尽管如此,巧妙地应用这些技术,使在极有限的体积内实现工程上的严格要求,制作出体积小、操作简便、耐高压和瞬时高温、抗干扰能力强、能被直接放入被测环境中实时采集并以数字方式存储环境压力数据,并通过自带接口能直接与计算机通信的电子测压蛋,是很不容易的。

“电子测压蛋”研究成果的创造性首先表现在总体方案上。如上所述,总体设计方案的优劣关系到后期设计所能达到的水平和物化成果的水平,关系到最终成果的创造性和先进性。祖静、张文栋教授给研究课题提出了一个高的目标,即设计和制作一个集铜柱测压法和引线电测法的优点于一身的电子测压蛋。仅有一个好的想法是不够的,研究者还要全面考虑实施这一技术途径的总体方案及其实现可能性,并围绕这一目标进行各项技术设计和试验。这并不是轻而易举的。从表面上看,这似乎只是某些技术的简单应用,而实际上却要求创造性地把这些技术巧妙地集成到一个狭小的空间内。因为技术研究或开发还要考虑到物化成果的实用性和经济性,故需通过不断试验优选出最佳的技术方案。只有把所有上述的每一个技术问题都解决了,包括最后的性能试验都成功了,成果也推广应用了,才算实现了目标。此中的艰辛和困难,只有局内人才能体会到。由于这一成果的创造性和先进性及其经济效益和社会效益,“电子测压蛋”荣获1991年国家发明二等奖。祖静、张文栋教授等由此而发展了一种国内外被称为存储测试技术的新技术,并将这种技术从理论上进行了升华。这里就不细述了。

在这里,将科学研究(包括技术研究)的基本步骤概括如下:

(1)提出问题——科研选题。

(2)以已有的研究作为自己的起点(必要时做预备性/原理性实验)。

(3)找突破口,提出设想(假说、方案),或总体技术方案。

(4)逻辑推理,前验评价;或技术试验,详细设计。

(5)考察事实,理性加工;或技术实施,物化成果。

(6)后验评价,或推广应用。

我想补充的是,在上述每一个步骤中,作者都应该有自己的“idea”。实际上,突破口与假说或技术方案,观察实验与逻辑证明,技术试验与详细设计等经常交织在一起,都要通过自己的分析、对比、类比、推理、计算等进行一番考虑,在思想上产生一次飞跃,得出自己的结论;然后通过考察事实、物化成果、后验评价、推广应用等,进一步验证假说或技术方案的正确性。这样的过程可能直到反复多次,才能得到正确的结果。另外,把观察实验得到的事实,仅仅看作思维加工的感性经验材料是不够的。实际上,与感性材料有直接联系的逻辑推导也属于事实范畴。要在事实的基础上做进一步推论(逻辑的与非逻辑的),进行理性加工。此外,在技术开发上,要巧妙地、灵活地把各项成熟的技术为我所用也存在创造性或创新的问题。因此,创造性或创新贯穿于科学研究,包括技术研究全过程。

还要注意的是,要正确地观察和分析研究过程中发现的新现象。在科学研究中,出现事先没有预料的新现象是常有的,也是正常的。这就要求我们仔细观察,综合分析,由表及里,抓住内在的本质,并能根据新的现象的发生或发现,及时调整自己的研究路线。

最后我想重复说一下:科学研究方法不存在发现或发明的机械程序和万无一失的共同的模式,正如不存在包治百病的灵丹妙药一样。因此,我所介绍的科学研究和技术研究的途径或程序、过程或步骤不应被视为教条。它们只是为大家提供一些思路,告诉大家应该考虑的方方面面。我衷心希望青年学人重视科学方法在科学探索和发现中的作用,自觉地将科学方法运用于科学研究之中。