创新助推“领跑”
———2012年度国家科技奖获奖项目巡礼②
2013年01月25日 来源：人民日报
科技进步一等奖“TD—SCDMA关键工程研究应用”——协同创新打造民族移动通信
本报记者 赵永新
从用户数为零到突破8200万，从一纸标准到近5000亿元的产业规模——由中国移动、大唐电信集团（以下简称大唐）等单位联合完成的“TD—SCDMA（以下简称TD）关键工程技术研究及产业化应用”项目，荣膺2012年度国家科技进步一等奖。
“TD从标准到成功实现大规模商用，使我国的移动通信产业实现了从低端到高端、从‘中国制造’到‘中国创造’的转型升级，极大提振了民族科技自信。”该项目的第一完成人、大唐董事长兼总裁真才基说，“TD从标准到商用，是在近乎白热化的国际市场竞争中，在工业基础极为薄弱、高端制造几乎没有的条件下实现的，殊为不易。”
2000年5月，国际电信联盟（ＩＴＵ）批准大唐提交的ＴＤ技术提案为国际三大主流3G标准之一，一举打破了此前完全由欧美厂商主导移动通信技术标准的垄断格局，实现了百年通讯史上中国标准“零”的突破，国人为之振奋。
“标准如果不能形成商用就只是一纸空文。”真才基说。然而，TD的产业化之路更为艰难。当时，除了基站，我国芯片、终端、测试仪表等关键设备都做不出来，终端产业链信心不足，国外巨头互相观望，国内厂商举步维艰，产业化窗口稍纵即逝……
面对重重困难，大唐提出了协同技术研发的新思路。一方面，梳理现有内部研发资源，推进技术模块化、产品平台化；另一方面，整合外部研发资源，从研发型向研发资源整合型转变。通过与国内22个高校、科研院所及国外知名企业合作，整合产业链创新资源，建立联合实验室，共享研发成果，实现了优势互补、合作共赢。
与此同时，大唐牵头首创了产业联盟发展模式。在有关部门的推动支持下，大唐与其他7家通信企业率先发起成立了TD产业联盟。作为联盟的龙头企业，大唐通过开放许可核心专利技术，带动产业链上下游300多家企业群体突破，打造了一条本土企业主导、主要国际企业参与、具有国际竞争力的完整民族移动通信产业链，完整覆盖了从芯片、软件、手机平台、终端，到系统设备、仪器仪表的上下游全部环节。这一专利共享、共同开发、协同组织的产业发展新机制，开创了我国产学研用相结合的产业协同创新发展模式。
经过多年的商用建设和运营，TD的产业化成果有目共睹——
截至2012年底，我国TD用户达8200万以上，成功实现“三分天下有其一”的战略目标，并成为全球3G发牌3年后发展用户数量最多的3G网络；
TD基站规模达27万，各项核心指标已达到甚至超过2G和其他3G通信系统水平，精品网络已初步建成；
TD终端款数已达1096款，销量超过8200万部，TD智能手机与其他3G制式手机达到了“同质、同价、同时”的“三同”成熟标志。
同时，TD产业带动效应突出，成为转变经济增长方式和“扩内需、保增长”的重要支撑。统计数据显示，TD规模产业化已带动近万亿规模投入，直接和间接拉动GDP合计近5000亿元，创造就业岗位43万多个。
至此，中国拥有了具有自主知识产权的3G标准TD，进而引领本土产业链主导了竞争的主动权。国内企业掌握了TD标准、系统设备、仪表、芯片、终端等核心技术，完全占据产业链高端环节，实现了历史性的突破。
在推动TD 标准产业化过程中，大唐持续关注移动通信的用户需求，不断增强企业创新实力，占据了TD系统设备市场30%的份额，终端芯片和解决方案领域35%以上的市场份额，成为引领TD产业发展的主要带动者和行业领导者。
更为可贵的是，大唐继续抢占国际移动通信标准的先机，在全球率先开发出TD—LTE（4G）原理样机，并掌握了TD—LTE技术的核心专利与知识产权。2012年1月，大唐拥有核心基础专利的TD—LTE技术标准提案被国际电信联盟接纳为两大4G国际标准之一，进一步确立了我国在4G国际标准竞争与产业竞争的话语权。
“TD带动了我国移动通信产业链整体突破，为 TD—LTE大规模商用提供了坚实的支撑能力。”真才基认为，面对新一轮的4G竞争，机遇稍纵即逝，“我们只有不失时机地推进TD—LTE的商用，才能从全球移动通信的‘同行者’变为‘领跑者’。”
技术发明一等奖“立体视频重建”——“清立方”刷新三维视频
本报记者 喻思娈
作为电子信息主体产业之一，数字视频经历了黑白、彩色和高清发展阶段，立体成为业内人士普遍预计的新发展方向。
让视频由“平面”到“立体”、实现三维对象的高精度建模，清华大学自动化系副主任戴琼海领导的宽带网数字媒体实验室团队，因其在立体视频重建与显示技术及装置上的突破，领得了国家技术发明一等奖。
“我们抓住了视频技术转型发展的机遇。”戴琼海教授说。
2000年左右，全球范围内数字媒体和文化产业升级，世界各国在信息与显示技术领域展开新一轮角逐，而戴琼海研究的初衷，则缘于他实验中一项“不愉快”的发现。
戴琼海介绍，做流媒体研究时，发现当初视频编码的标准都是别人的，中国没有知识产权，只能在人家的框架内小修小补，即使出了点成果也是在“帮人打工”。
立体视频是一个新领域，在内容、形式和显示方式与传统方式完全不同。“我们希望建立自己的标准，让国外也能够用我们的知识产权”，戴琼海说。
立体采集技术不成熟、立体片源严重匮乏，制约了立体产业的发展，平面影片立体化转换是一种有效的解决手段，可如何才能在不破坏原画面光影效果情况下使其立体化呢？
“通过二维图像恢复出三维场景信息，从计算机处理角度看，这一过程是一个‘病态难题’”，戴琼海说。为解决这一问题，研究团队综合运用计算机视觉、图形学等领域知识，发现了影响转化的透视、遮挡、聚焦等元素，在国际上首次构建了“Poft”模型，提高了视频2D转3D的质量和效果。
基于该技术，戴琼海团队成功设计的立体转换专用芯片“清立方”，已经在电视机、机顶盒等产品中规模化应用，在终端上实现了高清平面视频到立体视频的实时重建。
2D转3D依赖后期专业软件，且需要人工操作，操作者的不同理解往往影响了视频处理效果。
“怎么修正，不同的人有不同的看法，这就是3D版的《泰坦尼克号》有些地方不连贯，看着很不舒服的原因。”戴琼海说。他认为，完善立体视频的精确立体重建技术是必然的发展趋势。
精度是重建的关键。戴琼海团队发现光照影响建模精度的原理，在国际上首次提出了视觉场理论，构建了光场采集平台。当他的研究团队把光照的参数加进去后，建模精度从当初的排名第七、第四上升到世界第一，基于系统实现的三维建模误差控制在0.3毫米内。
戴琼海团队的研究还突破了视频重建的动态呈现难题。“好莱坞制作电影《阿凡达》时，所有模型的关节都要带标志，涂上特殊材料，才好捕捉影像，有了我们这个技术，这些都不需要了。” 戴琼海说。
2010年，清华大学与上海大学合作，立体视频的高精度三维建模技术应用于“上海世博会中国馆3D自由视点电视系统”以及“森林碳汇”和“希望大地”仿真湿地，成为科技办博的一大亮点。
立体视频技术在医疗、教育、军事等领域也有较大的应用空间。戴琼海团队研究人员邵航介绍，在外科手术过程中，传统显微镜只允许一到两位医生观察手术区域的立体画面，而立体视频能够通过数字成像，转成数字信号，最后借助电视屏幕等方式显示。这样看到手术区域立体画面就不受人数和距离限制。
“有了这项技术，可以方便年轻医生的大规模教学培养，北京的专家指导一个基层医生做手术也变成现实了。”邵航说。
据介绍，立体视频技术已经在中国人民解放军总医院的人工耳蜗植入实验手术上应用。
科技进步一等奖“小麦条锈病治理”——降服锈病保增收
本报记者 蒋建科
“小麦条锈病有多厉害？这么说吧，如果不加以防治，百姓餐桌上平均每两碗面条就有一碗被它夺走！”
“小麦条锈病菌源基地综合治理技术体系的构建与应用”项目获得2012年国家科技进步一等奖，项目主持人、中国农科院植保所副所长陈万权研究员深知小麦条锈病的危害。
去过麦田的人可能都会看到：小麦的叶片和穗子上，布满了像铁锈一样的东西，这就是小麦条锈病的症状。其实，小麦条锈病的病原菌——夏孢子，直径才20微米，用肉眼看不到，正是如此微小的一种病原菌，在大流行年份可以造成小麦40%以上的产量损失，甚至绝收。
锈病孢子虽小，但能量不小。它能随气流在高空进行长达上千公里的远距离传播，让人们防不胜防，因而成为一道无解的国际难题。锈病孢子虽小，但它聪明绝顶。它只在活的小麦上寄生，像候鸟迁飞一样在不同麦区迁移，循环往复，危害小麦。如果遇到小麦的抵抗，它还会产生高致病性的后代。
1991年起，中国农业科学院植物保护研究所牵头，组织西北农林科技大学、中国农业大学、农业部全国农业技术推广服务中心以及地方等20多家科研和推广机构的上百名科技人员，开展小麦条锈病研究和防治全国大协作。
然而，锈病孢子轻易不愿服输：它不断变异，产生高致病性的类型，而且变异速度超过科学家的品种选育速度。培育一个抗病品种往往需要8—10年时间，而锈病的变异只要3到5年时间。
面对严峻的挑战，陈万权带领协作组，在前人的基础上不断创新，通过长期不懈的努力，找到了小麦条锈病的“老巢”，发现中国小麦条锈病存在秋季菌源和春季菌源两大菌源基地，查清了菌源基地的精确范围与关键作用，研发成功分子诊断和异地测报技术，建立100多个测报点，预测预报吻合率高达100%，实现了早期精准预报，为防治提供了可靠的依据。
科学家们直捣小麦条锈病“老巢”，压缩这些地区的小麦种植面积。2009年到2012年，在小麦条锈病的发源地压缩近1/3小麦种植面积，大大减少了菌源数量，从源头上减轻了对下游的危害。在小麦主产区，进一步采取药剂拌种、带药侦察、打点保面、春病冬防等技术手段，切断传播途径，大大减轻了危害和损失。
2009年到2012年，累计在全国8省（自治区、直辖市）推广应用3亿亩次，有效控制了小麦条锈病的暴发流行，每年多挽回小麦损失20亿公斤以上，增收节支120亿元，为国家粮食“九连增”做出了重大贡献。
科技进步二等奖“重型高速发动机”——给重卡一个强“心脏”
冯锡惠 赵永新
“发动机是汽车的‘心脏’，而我国发动机‘缺重少轻’，希望同学们能填补重型发动机这个空白”——上大学时老师的这句话，一直印在佟德辉的脑子里。
30年以后，他作为潍柴动力股份有限公司（以下简称潍柴）的技术工程中心主任、副总裁，在项目负责人、执行总裁孙少军带领下，与同事们独辟蹊径，通过“重型高速发动机关键技术及产业化”项目攻关，成功研制出拥有完全自主知识产权的WP10/WP12系列蓝擎重型高速柴油机，不仅填补了国内空白，还在国际市场上独领风骚。
有数字为证：WP10/WP12系列柴油机的产销量已连续3年位居世界同行业首位。自2007年1月至2011年12月，该系列产品已累计销售124.7万台，实现销售收入577.1亿元，创造利税180.2亿元；带动了我国内燃机行业及相关产业的高速发展，预计形成间接经济效益约4000亿元。其中累计出口14.6万台，创造外汇17.3亿美元。已投放市场的产品，与同类型的其它柴油机相比，每年可节省燃油约145万吨、减少二氧化碳排放约470万吨，分别减少氮氧化物和颗粒物排放约32万吨和0.8万吨。
统计数据显示，项目产品目前在国内重型汽车、大客车、5吨以上装载机和160马力以上推土机等配套市场的占有率分别达到42%、80%、85%和60%，成功配装了国庆60周年阅兵方阵车辆和其它国防装备，并成为世界500强企业韩国斗山集团中国装载机产品的独家配套动力和卡特彼勒、沃尔沃中国工程机械产品的主要配套动力。
回顾10多年研发历程，佟德辉的体会是4个字：确实艰难。
潍柴攻坚克难的法宝也是4个字：独辟蹊径。他们充分挖掘自身的技术潜力，并联合多家国内外高校和供应商，采用独特的设计思路和技术手段，创造了一个个“第一”——
创造性开发了世界重型高速发动机领域独树一帜的干式气缸套与阻尼式整体框架机体的集成结构，在整机纵向尺寸缩短5%的同时提高机体承受冲击载荷能力20%以上；独创的“立组卧浇”铸造和机加工技术保证了产品的制造精度，使发动机的动力更强劲、可靠性综合指标高出同类产品约20%；
独创了发动机排气阀制动装置及基于该装置的跛行控制方法，在国内第一个推出发动机辅助制动装置，整车制动效率可提高50%，大大提高了整车的安全性；
发明了两模式进气门晚关及控制机构，开发了双循环热交换器和智能化的发动机附件，油耗降低15%；
开发了金属蜂窝状催化剂载体、后处理管路装置、后处理电子控制器及控制策略，可满足欧四、欧五的排放要求……
“发动机点火前一刹那，真像在产房外等待将要出生的孩子，兴奋又紧张。”佟德辉说，“潍柴的科技人员今后还会有更多、更兴奋的时刻！”
科技进步二等奖“肺癌微创诊疗”——大手术小切口
本报记者 赵展慧
“过去从我们胸外科手术台上下来的病人，身上必定带了一尺多长的大口子，现在80%的病人术后身上留下的，只是几个小孔的痕迹。”北京大学人民医院胸外科主任王俊告诉记者。
王俊建立的中国肺癌微创综合诊疗体系刚刚获得了2012年国家科技进步奖二等奖。
“中国的胸腔镜微创技术已经‘成年’了。”从1992年王俊开展国内首台电视胸腔镜手术至今，这套技术体系在中国正好发展了20年。现在仅王俊所在的北京大学人民医院胸外科，一年所做的胸腔镜微创手术已有七八百台，占胸外科手术的80%以上。
胸腔镜手术，一般是在患者胸部打3个以内的小孔，其中一个放入胸腔镜，能够将患者胸腔的情况清晰地展现在电视屏幕上，医生边看电视画面，边通过其他操作孔将器械探入胸腔，检查或将病变处切除。与传统的开胸手术相比，胸部微创手术能让病人减少手术痛苦，术后恢复更快，并且不会产生由身体创伤带来的严重并发症，提高病人术后的生活质量。
“肺癌是我国第一大癌症，能够将肺癌治疗前移才是微创技术带来的最重要改变。”王俊介绍，在微创手术引入之前，由于对大开胸的畏惧，病人肺内发现了微小结节后往往犹豫拖延很久才接受治疗，而这可能就是早期肺癌。“肺癌是与时间抢生命，一犹豫一拖延，等癌症转移就耽误了治疗时机”。
如今只要一个小切口就能取出肺部组织进行切片检查，消除了病人的畏惧，早发现、早介入治疗，肺癌被根治可能性就大大增加了。
2012年11月，在世界胸腔镜肺叶切除20周年庆典中，王俊的学生李运展示的中国全胸腔镜肺叶切除手术获得了这项技术录像大师赛的冠军。这项“世界冠军”证明了中国在胸腔镜肺叶切除技术方面做到了世界领先。
全胸腔镜肺叶切除是胸腔镜手术中的核心技术，这项技术的领先“秘诀”在于王俊独创的“王氏手法”。
“王氏手法”是肺癌胸腔镜治疗的一整套体系，不仅在手术手段方面更针对中国人病情，在手术器械等环节也都自成一套方法。“最初我们买来器械不适合中国人，用的时候觉得别扭、不顺手，所以就慢慢地对它进行改良，到最后完全是按照我们的思路、手术的要求来改良器械。”王俊说。
如今，王俊常常在全国各地进行讲座以及手术“表演”，常常有几百名医疗工作者通过电视屏幕观看他手术的每一个步骤。由他主持的全国胸腔镜学习班已经办到了第十三届，先后培养的胸腔镜外科医生已达1000余名。
