《清华科技巡礼》系列片

  (第一集)从两弹一星说起

  1999年9月,在人民大会堂,国家隆重表彰了23位“两弹一星”的功勋科学家,其中,有14位出自清华大学。原子弹、氢弹技术的学术带头人钱三强,导弹技术的学术带头人钱学森,卫星技术的学术带头人赵九章,都是清华校友。

  新中国成立伊始,刚刚回国的钱三强出任了清华大学物理系主任和中国科学院原子能研究所所长,与同是清华校友的王淦昌、彭桓武一起,把原子能研究所发展成为综合核科研基地,从理论、实践、人才等方面为我国原子弹和氢弹的研制做了全面的准备工作。

  1958年,在风景秀丽的燕山脚下,清华大学成立了核能研究院,并在60年代建成了我国第一座自行研究、设计、调试和运行的原子反应堆,完成了溶剂萃取法核燃料后处理新工艺的研究,与苏联专家的设计方案相比,不仅节省了投资,而且缩短了两年的工期。

  改革开放以来,清华大学核能研究院走上了新的发展道路。1989年11月建成了5兆瓦低温核供热堆,这是世界上第一座具有固有安全性的壳式反应堆,获得了1992年国家科技进步一等奖。

  在此基础上,200兆瓦工业示范堆的方案被正式列入了我国“八五计划和十年规划发展纲要”之中。

  从1992年开始,清华大学核能研究院又承担了国家863计划项目——高温气冷堆的研究任务。高温气冷堆是目前世界上最先进的反应堆,也是我国本世纪重点发展的三种反应堆之一。在先后完成了10MW高温气冷实验堆的环境影响报告、可行性研究报告、初步安全分析报告、初步设计之后,1996年,该实验堆开始土建施工,并于2000年12月21日成功建成并达到临界。这是我国第一座、也是国际上第7座高温气冷堆。

  现在,清华大学核能研究院已经成为以核能科学研究为主体、多学科综合发展的实验研究基地,承担着对国民经济建设有重大效益、对科学发展有重大影响的国家重点任务,建成了4座原子反应堆,在世界高等学府中名列前茅。

  此外,清华大学在核能技术的应用方面也取得了丰硕成果,研制成功了固定式、车载式和组合移动式等多种钴60集装箱检查系统,在天津、大连、青岛、上海、北京和厦门等地的海关投入使用。2000年,钴60集装箱检查系统获得了国家发明二等奖。另外,核废料循环处理技术也在我国核能应用领域获得了广泛的应用。

  在材料科学方面,通过学科建设,清华大学也取得了一批具有国际先进水平的研究成果。1999年,李恒德院士成为当选世界材料联合会主席的第一位中国人。2000年,低维材料量子设计课题的研究获得全国自然科学奖二等奖,低烧陶瓷片式电容研究项目也同时获得了国家技术发明奖二等奖。

  (第二集)信息科学的春天

  汉字是世界上信息量最丰富的文字,也是最复杂的文字之一。在汉字识别和语言识别技术上,清华大学做出了独树一帜的贡献。紫光OCR综合集成汉字识别系统能够进行多文种的印刷体和手写体的文字识别,自然书写和联机书写的识别率高达98%,脱机手写的识别率为95%,已经实现了向国外的出口。1999年,这项技术获得国家科技进步奖二等奖。

  80年代初,在柔性生产的基础上发展起来了一种高科技新技术——计算机集成制造系统,英文简称CIMS。1984年,清华大学开始了CIMS技术的探索和研究。国家863计划诞生之后,CIMS被列为自动化领域的主题之一。清华大学自动化系、精仪系和计算中心等单位积极参加了这项工作,做出了积极的贡献。

  在清华大学吴澄教授的主持下,航空航天部、机电部北京自动化所、机床研究所和清华大学等单位密切协作,按照“积极跟踪、突出创新”的精神,经过五年的努力,建成了2个系统集成实验室、7个分系统研究室。各室都以系统总集成为目标,在系统观点指导下发挥各学科的长处,出色地完成了46个配套项目的研究,实现了系统总体集成,与国际上80年代末建成的几个先进CIMS工程中心的水平相当,达到了国际先进水平。1993年,CIMS实验工程通过了国家验收,并荣获美国制造工程师学会(SME)颁发的1994年CIMS应用与开发“大学领先奖”。目前,世界上仅有十所高等院校获得“大学领先奖”,其中美国7所,英国和新加坡各一所,清华大学是获此殊荣的第三所美国以外的高等学府。

  随着全球信息化程度的提高,信息技术已经成为评价一个国家科技水平的重要标志之一。清华大学在信息科学领域中,将计算机、通信、光电子系统等优势学科相结合,在高速网络与光通信方面取得了一批接近或达到国际先进水平的成果。

  1996年,为了推动我国互联网技术的研究,“九五”国家重点科技攻关项目“计算机信息网络及其应用关键技术研究”立项,依托中国教育科研网(CERNET),经过4年的努力,解决了大型计算机信息网络体系结构、组网建设、管理运行和典型应用系统开发中的关键技术。清华大学和其他13所高校密切协作,完成了大批先进的实用化产品,不仅应用于中国教育科研网,而且在国防、金融、工业、商贸等许多相关领域的数千家单位得到了广泛的使用,创造了巨大的经济效益,对我国信息基础设施的建设起到了试验和示范作用。此外,INTERNET-II试验网、广汕光传输工程,超高速密集波分复用全光试验网等研究项目,也都为我国的信息化建设做出了重要的贡献。

  (第三集):构筑百年丰碑

  建筑被称为凝固的音乐,代表了时代的精神和民族的特色。好的建筑永远是宝贵的文化遗产。从建立至今,清华大学与建筑有关的系所通过几代大师的生花妙笔,为中国的大地增添了绚丽的色彩。

  新中国庄严的国徽包含了丰富的象征意义,建国之初,在梁思成教授的领导下,清华大学建筑系师生圆满地完成了国徽的设计任务。天安门广场巍峨的人民英雄纪念碑,同样凝聚着清华大学建筑大师们的汗水。 1958年,水利系师生承担了华北地区最大的水利枢纽工程——密云水库的设计任务。毛泽东主席等国家领导人多次视察了水库建设工地,听取了张光斗教授等设计人员的汇报,这极大鼓舞了建设者的工作热情。此后,清华大学又参加了几十个水利工程的设计和施工工作,为我国水利建设和治黄工程作出了巨大的贡献。

  梁思成教授是蜚声中外的建筑大师,他主持进行的“中国古建筑理论及文物建筑”的研究,于1987年荣获国家自然科学一等奖。

  通过继承和发扬先辈的传统,在北京市危房改造试点工程中,吴良镛教授主持设计的北京菊儿胡同四合院住宅工程大胆地采用了中国传统的四合院院落格局,又吸收了行列式单元房的优点,既有良好的私密性,又能够促进居民邻里关系的发展,不但保持了北京旧城的传统特色,还实现了较高的容积率,把传统民居风格与现代居住文明完善的结合起来,为我国建筑艺术增添了新的色彩,深受国内外建筑界的青睐。继1992年初获得“亚洲建筑师协会金质奖章”之后,又于1993年荣获联合国“世界人居奖”。此外,以广义建筑学、人居环境学为代表的建筑学科也处于国际先进水平,1999年,国际建筑师协会(UIA)第20次大会上,吴良镛教授任科学委员会主席,为大会撰写了论文《建筑学的未来》,这是广义建筑学和人居环境科学研究走向世界的一个的重要标志,现已成为建筑学术领域的重要纲领性文件,被称为《北京宪章》。 在水工结构学科方面,拱坝与地基相互作用的理论与实践的研究同样处于国际先进水平,其动静力仿真研究获1999年国家自然科学三等奖。该成果应用于清华独立承担设计及工程监理的新疆石门子水库,建成了110米高碾压混凝土薄拱坝,这是世界上首次在高寒、多震、软地基条件下建设的高坝,已于2000年10月18日成功蓄水,既缩短了两年的工期,又节省了近2000万元的投资。在结构计算、设计方法、施工技术及新材料应用等领域也取得了一系列成果,为我国的水利建设事业作出了独特的贡献。

  (第四集)老树新花

  清华大学利用先进的方法和技术,对一些传统学科进行了改造,使他们重新焕发了青春。热能系吕崇德教授等完成的大型火电机组模拟培训系统的研究,不仅填补了我国电力工业的一项空白,而且把我国电力工业的计算机仿真研究水平提高到了新的高度,目前已生产出多套火电仿真培训系统,并与中国华能集团联合创办了“北京华电仿真与控制技术联营公司”,使我国火电站的培训手段发生了质的变化,在技术和经济上都具有重要意义,获1985年国家科学技术进步一等奖。他们生产的“200MW火电仿真培训系统”,已经具备了世界上先进仿真系统的全部功能,仿真精度为世界之冠,而价格只有国际同类产品的1/8~1/10,具有广泛的开发和应用前景,被评为“1992年全国十大科技成就”之一。1993年,由他们开发的210MW火电机组全范围仿真机正式签约出口海外,标志着我国仿真技术已经走向了世界。

  电力系统及自动化学科方面,在高景德、卢强、韩英铎院士的领导下,柔性交流输电技术、电力系统非线性控制等研究方向都达到了国际先进水平。该学科1997年获得全国教学成果特等奖,研究成果也连续两年获全国优秀博士论文奖。

  机械系潘际銮教授主持进行的新型MIG焊接电弧控制法的研究,成功地解决了传统焊接电弧控制法不能解决的技术难点,提高了焊缝的质量,获1984年国家发明一等奖。用这项新发明制成的新一代焊机受到了工业部门的广泛欢迎。高效低污染煤燃烧理论和技术的研究与国计民生密切相关。1986年研制成功的中小型循环流化床锅炉技术,比原有技术热效率提高20%以上,又减少了环境污染,仅煤粉燃烧器一项每年就能创造亿元以上的直接效益。几年来,在预燃室燃烧技术、劣质燃料、低负荷燃烧稳定性和节约点火用油等方面的研究也取得了多方面的成果。

  1997年,在碳纳米管和一维半导体纳米线的可控制合成研究中,清华大学的范守善教授取得了具有创新性的成果,在国际上首次制备出氮化镓一维纳晶体,并提出了碳纳米管限制反应的概念,已被证实能够推广到制备其它材料的一维纳米晶体上。目前这项技术已被成功用于硅和氮化镓等半导体纳米线的定位、定向生长,在国际上被广泛报道和引用,先后于1997年和1998年发表在国际权威的《科学》杂志上,并被列入当年的十大科技进展和98年中国十大科学新闻。

  此外,在低维结构的量子特性和材料设计方面,清华的科学家在国际上率先研究了量子点内中性和带电的杂质态,提出了关于团簇与组装的三个预言,其中两个已经被实验证实,在半导体合金设计和生长动力学研究中也有所创新,获得了2000年国家自然科学二等奖。

  (第五集)崛起的生命科学

  生命科学是21世纪最具发展前景、应用最为广泛的学科,也是与我们的日常生活联系最为密切的。生物芯片是20世纪80年代末发展起来的一种新技术,利用微电子、微机械、化学、物理、计算机等手段,把生命科学研究中涉及的样品检测和分析过程连续化、集成化、微型化。这种技术一诞生,就得到了各国科技界、政府和商界的高度重视和巨额资助。

  1997年,清华大学果断决策,从美国引进在生物芯片领域已作出杰出成就的程京博士,依托清华大学理工交叉的优势,成立了跨系、跨学科的生物芯片研究与开发中心,很快就得到国家自然科学基金等一批项目资金的支持。

  2000年2月29日,程京博士应邀参加国务院报告厅举办的第十次科技讲座,向国家领导人提出建议,在北京中关村组建一个国家生物芯片工程研究中心,由多学科研究人员组成。这个建议立即得到了肯定和支持,经过半年多的紧张筹备,2000年11月,国家生物芯片工程研究中心正式挂牌成立。

  利用电流产生磁场的原理,国家生物芯片工程研究中心独辟蹊径,发明了国际首创的可单点选通式电磁单元阵列芯片,不仅生化分析灵敏度高、反应时间短,而且对生物分子的损害小、可供反应选择的缓冲溶液范围宽、分析结果的复现性也好。他们另一项发明——芯片微孔板细胞旋转检测技术也为国际首创,能够对药物对细胞的作用进行快速探测,从而实现快速超高通量的药物筛选。

  目前,清华在生物芯片技术方面已经申请国际发明专利11项,有3项获得批准。国家生物芯片工程中心也已开始建设,占地90亩,总投资4.9亿元。在生物自组装材料方面,生物材料的微观结构、自组装、细胞调控和应用研究也取得了阶段性成果,赋予生物材料自然骨所具有的诱导成骨功能,已经进入临床实验。 此外,清华大学及时瞄准海洋生物学,将其列为学校近年来新发展的研究领域和生命科学研究院重点发展的研究方向之一。海洋生物技术研究所主要从事海洋天然产物与药物、海洋生物矿化的分子机制研究,由海洋生物化学实验室、细胞培养室、海洋分子生物学实验室、海洋生物暂养室、仪器室等实验室组成,面积约500平米,并在广西北海设立了研究试验基地。该所现承担有国家海洋“863”、“973”等科研项目10余项,近几年已在国内外重要学术刊物上发表论文共30余篇,获省部级科技进步二等奖2项、市级科技进步一等奖1项,获得卫生部保健食品批文一项,申请国家发明专利2项。其中有两项科研成果已转让,取得一定的经济效益和社会效益。

  (第六集)新世纪的辉煌

  到2011年建校100周年之际,把清华大学建成世界一流的具有中国特色的社会主义大学,这是清华大学1993年提出的新世纪初的奋斗目标。一流大学必须在基础研究方面和人文学科学领域有自己的独到贡献。目前,清华大学已开始对某些领域进行重点扶持,并且有选择性地在应用文科领域里加大投入,并在文史哲方面树立自己的特色。

  学科建设是创建一流大学的核心,清华大学现有11个学院、44个系,学科领域涵盖理、工、文、法、经济、管理、艺术等学科门类。继理学院、经济管理学院、人文社会科学学院成立之后,1997年成立了传播学系,并正在积极筹建传播学院。1995年复建法律学系,四年后的1999年就成立了法学院。1999年与中央工艺美术学院合并成立美术学院。2000年复建社会学系、政治学系、哲学系,并建立了公共管理学院。在1994年组建生命科学研究院和1999年成立医学科学研究中心的基础上,将于年内筹建医学院。

  加强基础研究,提高原始创新能力是清华大学更上一层楼的重大举措。九五期间,清华承担的国家自然科学基金项目居全国高校前列,参加的国家重大基础研究计划共20项,其中,卢强、饶子和、陈昌和、徐端颐、过增元、毛宗强及罗毅等7位学者被聘为首席科学家。近几年,清华更是加大了对基础研究的支持力度。2000年科技部公布的SCI论文统计结果中,清华大学被国际科技引文索引(SCI)收录的论文篇数为756篇,居全国高校之首。“八五”与“九五”期间是清华大学科研经费增长最快的10年,平均增长率为26.5%,这显示出了清华大学的科技实力和在承担国家重大项目等方面发挥的重要作用。

  清华大学是全国唯一同时具有理科、工科人才基地的单位,在90年的发展过程中,不断地汲取古今中外优秀教育家的教育思想和治学精神,博采众家之长,在“自强不息,厚德载物”的校训指导下,形成了“爱国、奉献、敬业、自强”的光荣传统,“行胜于言”的务实校风,以及“严谨、勤奋、求实、创新”的优良学风。新中国成立以后,清华大学秉承优良传统,在传授知识的同时,注重学生全面素质的提高和创新能力的培养,引导学生在德智体美全面发展的道路上健康成长。改革开放的新时期,特别是“九五”期间,是清华历史上发展最为迅速的时期。

  教育兴则国兴。清华大学的校歌作于1923年,它正跨越世纪的风雨,昭示着中国更辉煌的未来。