2014年度国家科技奖励获奖项目亮点解读（上）(2)

　　与此同时，环境效益也大为可观，至2013年已实现47000余套SCR系统的规模化应用，每年可为国家节省燃油6.9万吨，减少二氧化碳排放22.1万吨，颗粒物排放530吨，氮氧化物排放9933吨。治雾霾，果然还是科技出手有效果。

　　高端电脑 让金融秩序安全稳定

　　你用手机网上下单，会不会被黑了信用卡密码？近年来，金融信息安全日益成为公众话题。要把住安全的门，很关键就是确保银行等部门的计算机绝对安全。不然金融秩序危矣。

　　然而，中国计算机关键信息系统制造水平一度不够，对国外主机长期依赖，在金融、电信、能源、交通等关乎国家命脉的系统领域，如银行的业务交易系统、证券交易系统、电信的通讯网管系统、电力调度系统等，90%的业务运行在国外主机系统之上。

　　长期的技术缺失和市场垄断，行业信息化系统时刻面临威胁。据统计，仅2012年中国被境外控制的计算机就达1420余万台，大量涉及金融、交通、能源等多个关键部门。这种情况下，生产出高质量的高端容错计算机（又称关键应用主机），确保关键行业运营安全，成为信息领域的核心制高点和战略必争之地。

　　浪潮集团的高端容错计算机系统关键技术与应用相关成果，也因此荣获此次国家科技进步奖一等奖。浪潮集团高级副总裁王恩东介绍，高端容错计算机通常指处理器数量为8颗至64颗的服务器系统，面向复杂的及关键业务的商业应用信息化领域，如银行的储蓄业务系统、汇兑结算系统、证券的交易系统等。

　　为破解高端容错计算机缺位的困局，2008年，在国家863计划支撑下，浪潮集团启动研究，经过5年的日夜奋战，项目组在体系结构、操作系统、处理器协同芯片和硬件系统方面实现重大技术创新与突破。

　　王恩东介绍，项目组自主研发的核心芯片接口速度达到10Gbps，性能达到国际领先水平。一系列自主研发的系统板卡，在集成度、聚合带宽等方面,也已经达到国际竞争对手的现有产品水平。而且，系统可用度达到99.999%，即每年停机时间累计不超过5.26分钟。

　　2013年1月，国内首台32路高端容错计算机系统诞生，产品技术指标达到国际同类产品先进水平，使我国成为3个有能力研制此类系统的国家之一。预计2015年，浪潮还将推出我国自主研发的64路大型主机系统。

　　如今，项目成果已成功应用于金融、能源、政府、国防等关键行业，并出口津巴布韦等多个国家。系统的成功应用迫使进口产品价格和服务费用大幅下降，每年可为国家节约信息化成本数十亿元；通过系统的推广，还可带动相关软件和服务数百亿元产值，间接经济效益显著。当然，中国企业同IBM等巨头的竞争，路还很长，走着瞧吧。

　　开采厚煤 让机器挺进煤海深处

　　煤炭一直是中国主体能源，2013年占了中国生产和消费用能源的三分之二以上。中国的煤炭也确实浩瀚如海。从技术上看，厚度14米以下的煤层已经不难开采，但更厚的煤层，在全世界也没有一种安全、高效、高回收的采法。

　　为什么呢？一方面，特大开采空间，岩层稳定性不好控制；另一方面，把煤炭尽可能开采出来而不浪费，难度很大；还有，煤层比岩石的强度低很多，要进大型设备，断面就大，所以很容易巷道塌方；另外，瓦斯和火灾问题，在大开采空间下也更为棘手。

　　为此，中国煤炭科工集团联合多家单位，从2003年就开始前期研究，2008年获科技部立项，将“特厚煤层大采高综放开采成套技术与装备研发”列为煤炭行业第一个国家科技支撑重大项目，也是中国煤炭行业最大的科技研发项目，经费4.45亿元。这个项目荣获了本次国家科技进步奖一等奖。

　　这项技术发明了14—20米特厚煤层的高质量开采技术；创立了特大开采空间的围岩控制和放煤理论。技术人员还研发了世界首套年产千万吨特厚煤层的高效开采装备。另外，他们提出的支护理论和设备，以及瓦斯涌出规律，也为挺进煤海深处提供了保障。

　　这项研究成果先在大同塔山煤矿实验成功，年采1000多万吨，在全世界首次实现了14米以上煤层的高效开采，随后在大同、平朔、神东、新疆等13个矿区的32个煤矿推广。近3年新增产值564亿元。随着中国采煤重心向西部大煤矿倾斜，这项技术的前景将越来越广阔。

　　手眼融合 让机器人心灵手巧

　　未来工厂内，从事各种工作的不再是穿着沾满油污工装的工人，而是干净整洁的机器人。如今，这一经常出现在科幻大片里的场景，正逐渐变为现实。

　　目前使用机器人的制造业企业正日益增多，中国机器人产业已经开始进入爆发式增长期。在珠三角地区，机器人使用的年增速已达到30%到60%，不少制造企业掀起了一股机器人使用热潮。

　　制造业是我国的支柱产业，而装配几乎是所有制造过程的必要步骤。机器人装配由于其高精度的要求，成为研究的难点。构建让机器人更“可靠”同时又“快速”、“精准”和具有“自主学习能力”的策略及其理论基础，打破制约机器人广泛应用的关键瓶颈，这正是中国科学院自动化所机器人中心副主任乔红的科研目标。其相关成果也获得此次国家自然科学奖二等奖。

　　早在国内求学期间，一次实验时，乔红发现，传感器开关并没有打开，而机器人的“手”还是准确地实现了装配。这次偶然发现，让乔红琢磨，是否能不用传感器，也让机器人照常工作。

　　她的这一“无传感器吸引域”概念被称为“乔的概念”，当时被美国媒体广泛报道，并且认为“这个工作是现有自动装配技术的重要发展，因为它第一次提供了不用传感器和其他设备在三维空间实现高精度的装配，同时它也是在计算机和机器人领域的重要研究课题——不确定性系统研究的重要发展”。

　　“通俗地讲，环境吸引域就是在新的空间，约束对被控制对象形成了一个部分凸起的‘域’，被控制对象好比是‘豆子’。在新的空间，不管‘豆子’的初始状态怎样，只要它掉在‘域’里，它都会落在‘域’的最底部。”乔红说，这样，我们只要在新的空间设计出机器人策略，就可以在物理空间实现一系列不依赖传感器的高精度操作，关键是如何寻找这样的空间和给出存在这样“域”的物理系统条件。

　　幸运的是，这样的系统的确存在，尤其是在制造业广泛需求的装配、抓取和定位中。更加有趣的是，“吸引域”同样存在于机器人的视觉分析中，通过多个吸引域的融合，可实现机器人的“手”—“眼”融合，既可降低对视觉信息精度的要求，也可提高机器人操作的智能和效率。他们进一步开展了机器人“脑”的研究，同样发现了“吸引域”。同时，机器人与生物学的交叉和融合形成了本项目另一重要线索，并引领着他们向更远的方向发展。

　　地浸采铀 让采矿废渣降到最低

　　在通辽铀矿开采的现场，你会看到，仅手腕粗细的抽液管通过钻孔插入地中，只在地上小露半截弧度，又很快隐埋入地下，进入集控室。整个井场完全看不出任何采挖痕迹，这大大超出了人们对矿山开采的惯性认识。