 |
 |
 |
 |
 |
 |
||
 |
 |
 |
 |
 |
| 查看: 2098 | 回復: 10 | ||||
| 當前主題已經(jīng)存檔。 | ||||
[交流]
【交流】1984，中國科學的寒冬——國產(chǎn)量子化學程序覆滅記
|
||||
|
左克 根據(jù)本人半年前的文章《中國當年的量子化學程序哪里去了？》改寫。 美國湯姆森科學論文檢索（ SCI ）發(fā)布的數(shù)據(jù)顯示，我國的 SCI 論文數(shù)從 2004 至 2006 年起連續(xù)三年排在世界第 5 位。到了 2007 年，中國首次超過日本位居第四，與位居第三的德國和居第二的英國只差 400 篇和 4000 篇左右。 SCI 論文主要反映一個國家基礎科學研究的狀況，我們這樣一個科技論文大國，按道理說對科學計算軟件的需求應當是很大的，也應該像美、英、德、日一樣，有大量自己開發(fā)的科學計算軟件作為支撐。但實際情況確是，目前國產(chǎn)的科學計算軟件極少，幾乎所有的計算工作都是用國外軟件完成的。是中國科學家的水平不行，還是中國科學家不重視科技軟件的開發(fā)？在回答這個問題之前，先讓我們看看國產(chǎn)量子化學程序是怎么覆滅的吧。 量子化學就是原子和分子層次的量子力學，是量子力學在化學領域的應用。所謂量子化學程序，就是從量子力學基本方程（非相對論的薛定諤方程，或相對論的狄拉克方程）出發(fā)，通過計算原子、分子、聚合物、表面、固體材料的電子結構，預測它們的物理、化學性質的一類科學計算程序。 廣義的量子化學計算很早就有，比如最簡單的 Huckel 理論方法，對于小分子完全靠手算都能完成。而現(xiàn)代量子化學計算則離不開計算機的發(fā)展，否則就無法完成大量復雜的計算。人類第一個非經(jīng)驗的量子化學從頭計算是 1952 完成的，當時人們用手搖計算機算氮分子，足足搖了兩年。如今，這樣的計算在最普通的計算機上只需幾秒鐘就能完成，可見計算機對量子化學的影響有多大�，F(xiàn)代的量子化學程序在 60 年代末開始出現(xiàn)，但是直到 70 年代中期，也就是采用大規(guī)模集成電路的第四代計算機誕生后，才逐漸發(fā)展起來。 在當代科技中，量子化學計算在結構化學、藥物化學和材料科學領域中越來越具有重要地位，因而備受重視。幾乎每個發(fā)達國家都有本國開發(fā)的量子化學程序，至于美、英、德、日等國，由不同部門開發(fā)的此類程序往往有十幾種甚至幾十種之多（未公布的不算在內），其中用的最多的有 Gaussian ， GAMESS ， ADF 等。 一些量子化學的初學者常常會有這樣的疑問：為什么沒有聽說過國產(chǎn)的量子化學程序呢？ 中國的量子化學研究，早在上世紀 50 年代就開始了。以中科院院士（當時稱學部委員）唐敖慶、徐光憲等人的研究為代表，中國科學家在這二十多年里做了大量的理論研究工作（雖然從 1966 年下半年到 70 年代初出現(xiàn)了短期的停滯），在研究過程中還針對具體問題，編寫了一些計算機程序，不過嚴格意義上的量子化學程序未見公開報道。劉若莊院士曾對我國前三十年的量子化學研究工作做了總結，見： 劉若莊，戴樹珊，三十年來我國量子化學的發(fā)展概況，化學通報， 06 ， 10 ， 1979 。 據(jù)公開的資料，中國真正的量子化學程序是 1978 年出現(xiàn)的，比國外晚了 10 年左右，但發(fā)展得非�？�。從 1978 年到 80 年代初，出現(xiàn)了很多中國科學家自己開發(fā)的量子化學程序（部分公開發(fā)布的程序見附件 1 ）。這些程序主要采用從頭計算， X α和半經(jīng)驗方法，用于模擬原子、分子和固體材料。有些程序即使拿到現(xiàn)在，與國外同類產(chǎn)品相比也是領先的（如用于稀土體系計算的 INDO 程序）。 既然中國曾經(jīng)有不少自己開發(fā)的量子化學程序，并且在這個過程中培養(yǎng)了一批人才，那么中國的量子化學研究應該是越發(fā)展越好，成為強勢研究領域才對。如果它們能像國外同類程序一樣堅持發(fā)展到現(xiàn)在，不論是走學術路線還是走商業(yè)路線，都會對我國的科技事業(yè)起到巨大的推動作用。但是，經(jīng)過短暫的輝煌后，從 1984 年開始，國產(chǎn)量子化學程序在“科學的春天”里銷聲匿跡了；更確切地講，國產(chǎn)量子化學程序是和眾多的高科技項目一起，集體犧牲的。據(jù)網(wǎng)上查到的一些材料，在這期間遇難的還有： 1984 年，北京大學開發(fā)的國產(chǎn)靜動力分析程序，被引進的德國程序淘汰（見附件 2 ）； 1984 年，運十停飛； 1984 年，半導體和通用電路研發(fā)項目全部停止，改為單純引進； 1984 年，停掉了個人計算機和小型計算機研制項目，改為進口組裝； …… 另外，在 1984 年的 1 月和 10 月，中美合資北京吉普、中德合資上海大眾先后開業(yè)，提前敲響了中國汽車工業(yè)的喪鐘。 以上列出的都是民用項目和基礎研究項目。比這稍早，還有大量的軍事項目下馬。不過軍事涉嫌“不和諧”，這里略去不講。 如果說，一個量子化學程序消失是量子化學界的個案，一批量子化學程序消失是化學界的個案，那么，中國各種高科技項目在 1984 年集體消失，還能用“個案”來解釋嗎？這一個個偶然中，肯定隱藏著必然因素。那么國產(chǎn)量子化學程序消失的原因究竟是什么呢？ （一）錯誤的科技政策 由于量子化學程序廣闊的應用前景和對計算機速度的依賴性，使得國外著名的程序，幾乎都受到計算機公司的財力和技術支持，甚至提供免費的計算機進行測試。比如 IBM 支持過 GAMESS 、 HONDO 、 MOLCAS 、 Gaussian 、 Alchemy-II 、 AMPAC 、 MOPAC 和 Mulliken ，而當年著名的 UniChem 程序（包括 MNDO 、 Dgauss 、 CADPAC 等），就是 Cray 計算機公司投資開發(fā)的。相比之下，中國年輕的量子化學程序卻沒有這樣的機遇。原因就是 1984 年自廢武功式的科技政策，研制計算機的科研隊伍被解散。中國計算機業(yè)缺席，使得國產(chǎn)量子化學程序失去了可靠的運行和測試平臺，缺少必要的硬件技術支持，凡是用國產(chǎn)計算機語言編寫的程序，自然就死掉了。由于技術封鎖，當年引進的外國計算機都不是最好的（何況很多實驗室連這樣的計算機也買不起），中國的量子化學家不僅沒有必要的硬件技術支持，也沒有國外計算機廠商提供的經(jīng)費資助。那些采用國際通用計算機語言編寫的量子化學程序，即使移植成功，也很難進行優(yōu)化，導致在這些外國計算機上跑不快，不如引進的 Gaussian 程序好用，用的人自然就少了。 （二）崇洋媚外的社會風氣 當時國內上上下下存在著一種崇洋媚外的風氣，對洋技術、洋理論的無限美化，國產(chǎn)技術被貶為垃圾。而錯誤的科技政策（其根源也是崇洋媚外），又為崇洋媚外提供了事實依據(jù)，造成國產(chǎn)程序沒人信，沒人用。某些人放著國產(chǎn)的靜動力分析程序不用，寧可進口昂貴且結果不可靠的外國程序（見附件 2 ），也是由于這個原因。 （三）科研中的急功近利 1984 年鄧小平成功訪美后，國家的科技政策從自主研發(fā)變?yōu)榧夹g引進。國際著名的量子化學計算程序 SCF-X α -DV 和 Gaussian 也是在這一時期進入中國的。當時的 Gaussian 還是個學術程序，遠不像今天這么保守，只要花很少的一點錢，就能買到源程序。如果中國的科學家們通過研究和消化 Gaussian 的算法，完善自己的程序，那么國產(chǎn)的量子化學程序還是能夠得到快速發(fā)展的，這也正是 Gaussian 程序引進者的初衷。但除了個別單位以外，這種情況并沒有出現(xiàn)。原因就是科技界的急功近利。由于做應用型計算遠比程序開發(fā)出文章快，對研究人員的理論功底要求又比較低，一些過去從事量子化學研究的人員放棄了程序開發(fā)，僅僅滿足于引進國外軟件后作應用型計算。這造成從事算法和程序開發(fā)的科研人員越來越少。 （四）決策者沒有真正重視科學技術 進入八十年代后，中國科技研發(fā)經(jīng)費占國內生產(chǎn)總值的比例，從七十年代的 2% 以上急劇下 降，1984 年更是降到0.6% 以下。本人在兩年前的文章《輝煌的毛澤東時代—— 中國計算機事業(yè)回顧》中，對此已有披露。這里再舉一例。很多人都知道著名的“863 計劃”，說是在1986 年3 月，王大珩、王淦昌等4 位科學家聯(lián)名向中央遞交了一份重要報告，很快得到某領導人的批示。在正史里，“863 計劃”都是作為某人的政績來講的，而且據(jù)說這個批示（而不是4 位科學家的聯(lián)名報告）“為我國高科技的發(fā)展指明了方向”。但實際上，“863 計劃”是一些有良知的科學家在中國科技危難之際發(fā)出的溫和警告，當然最后是皆大歡喜：既為一些重點高科技項目爭取到了經(jīng)費，又照顧了領導的面子。但是那些被排除在高科技項目以外的基礎科學研究，只好聽天由命了。 以上四條，對于其他消失的中國科技項目來說，也是適用的。 雖然“造船不如買船，買船不如租船的洋奴哲學”在文革以后成了正統(tǒng)，但大量“中國出口一臺 32 美元的 DVD 只能得到 1 美元利潤”一類的實踐陸續(xù)曝光，不斷檢驗了洋奴哲學的錯誤。如今，“自主研發(fā)”越來越成為中國科技界的共識。在這種背景下，據(jù)說國家的科技政策也有了調整，但也有渾水摸魚的，例如我們都知道的鐵道部“自主研發(fā)”的“恥辱號”列車，就好比有人買到了 Gaussian 源代碼就稱 Gaussian 是“國產(chǎn)量子化學軟件”一樣可笑（我絲毫不懷疑龍永圖們有這種本事），至今也沒人追究。 令人欣慰的是，經(jīng)過中國科學家的努力，最近這些年陸續(xù)開發(fā)出幾個在國際上有一定影響力的量子化學程序，國家也有意對這些程序進行重點扶植。在看到已有成果的同時，我們要牢記當年的教訓，洋奴哲學的影響必須肅清。 附件 1. 早期的國產(chǎn)量子化學程序清單 據(jù)不完全統(tǒng)計，從 70 年代末至 80 年代初，公開發(fā)表的國產(chǎn)量子化學程序如下： 1. 半經(jīng)驗程序（一種計算速度較快，但精度較低的量子化學計算程序）。 1.1 大連工學院（現(xiàn)大連理工大學）開發(fā)的半經(jīng)驗 PPP/CI 程序 PPP-SCF-CI-1 ，用于有機分子激發(fā)態(tài)的計算。程序用 ALGOL-60 語言編寫，運行于國產(chǎn) TQ-16 機。 參考文獻： 程侶柏，李宗石，孫育賢，分子軌道理論在染料化學中的應用 -IV 用 P.P.P.-SCF-CI 法計算簡單有機化合物的吸收光譜，大連工學院學報， 2 ， 51 ， 1980 。 1.2 中國科學院上海冶金研究所和中國科學院上海藥物研究所開發(fā)的 HMO 程序。 參考文獻： 謝雷鳴，吳吉安，小型計算機的 H ü ckel 分子軌道 (HMO) 計算方法會話程序，化學通報， 4 ， 14 ， 1981 。 1.3 北京大學徐光憲、黎樂民等人開發(fā)的半經(jīng)驗 INDO 程序，可用于稀土化合物計算。 參考文獻： 任鏡清，黎樂民，王秀珍，徐光憲，適用于計算鑭系元素化合物電子結構的 INDO 方法，北京大學學報 ( 自然科學版 ) ， 3 ， 30 ， 1982 ； 3 ， 49 ， 1982 。 2. 從頭計算程序（計算速度較慢，但精度較高的量子化學計算程序，由于計算過程中不借助經(jīng)驗參數(shù)，故名“從頭”）。國產(chǎn)從頭計算程序數(shù)量較多，但主要從兩大程序分別發(fā)展而來，即北大的 SCFMO 程序和清華的 MQAB 程序。其中，后者在我國曾經(jīng)廣泛使用，影響很大，對量子化學從頭計算在我國的發(fā)展起了重要作用。最近還有人在用這個程序。見： 王遜博士畢業(yè)論文， Fe-Cr-Mn-C-B 系合金的電子、原子層次合金設計理論研究及其應用，大連海事大學， 2003 。 2.1 北京大學韓玉真開發(fā)的 Hartree-Fock SCF 程序。這個程序用中國自己開發(fā)的計算機語言 BD-200 編寫，運行于國產(chǎn) DJS-18 計算機上。 1978 年第一次發(fā)布，可能是最早的國產(chǎn)從頭計算程序。 參考文獻： 韓玉真 , 量子化學從頭計算程序 , 全國第二次物質結構會議福州文集 , 1978 。 韓玉真，以高斯函數(shù)為基組的自洽場分子軌道從頭計算程序，北京大學學報 ( 自然科學版 ) ， 3 ， 19 ， 1982 。 2.2 北京大學徐光憲、黎樂民、王德民等人開發(fā)的 Hartree-Fock SCF 程序 SCFMO 。 參考文獻： 王德民，鄧坤杰，朱芝仙，韓玉真，施乃，吾榕之，黎樂民，徐光憲，有機分子的自洽場分子軌道從頭計算的通用程序和 C,H 基組的選擇，高等學�；瘜W學報， 2 ， 251 ， 1982 。 一年后，他們又把程序的計算速度提高十倍，并節(jié)省了內存。打個比方，在同一臺計算機上，舊程序最大能處理丙烷（ C3H8 ），新程序能處理辛烷（ C8H18 ）。 參考文獻： 童建昌，朱芝仙，王德民，量子化學從頭算程序設計中的一些技巧，北京大學學報 ( 自然科學版 ) ， 2 ， 63 ， 1983 。 2.3 清華大學和中科院上海冶金所吳國是、廖沐真、劉洪霖等人開發(fā)的 Hartree-Fock 程序 MQAB 。程序從 1978 年開始編寫， 1980 年發(fā)布第一個版本 MQAB-80 。 MQAB 程序用國際流行的 FORTRAN IV 語言編寫，具有計算效率較高、易移植、對硬件要求低和易讀易懂的優(yōu)點。 參考文獻： 吳國是，廖沐真，劉洪霖，量子化學從頭計算 FORTRAN IV 通用程序 MQAB-80 ，清華大學學報 ( 自然科學版 ) ， 2 ， 15 ， 1981 。 吳國是，廖沐真，劉洪霖，量子化學從頭計算方法，清華大學出版社， 1984 。（ MQAB-80 程序培訓教材） 蘭州大學揭草仙通過對 MQAB-80 引入分子局部對稱性，進一步提高了計算速度。 參考文獻： 揭草仙，應用分子局部對稱性提高 ab initio 程序運算速度，蘭州大學學報 ( 自然科學版 ) ， 2 ， 169 ， 1984 。 蘭州大學杜奇石和彭周人在 MQAB-80 程序基礎上，開發(fā)了用于計算 Hellmann-Feynman 力的程序 ABHF 。 參考文獻： 杜奇石，彭周人， Hellmann-Feynman 力的 ab initio 計算及在化學鍵研究中的應用， I. 理論與計算，化學學報， 9 ， 843 ， 1984 ； Hellmann-Feynman 力的 ab initio 計算及在化學鍵研究中的應用 II.AB INITIO FORTRAN IV 通用程序 ABHF ，蘭州大學學報 ( 自然科學版 ) ， 4 ， 112 ， 1983 。 2.4 通過對 MQAB-80 程序進行改進，中國科學院上海藥物研究所創(chuàng)始人嵇汝運院士和陳凱先院士等人開發(fā)了量子化學從頭算通用程序 MQM81 和 MQM82 ，以及支持贗勢從頭計算的程序 MQMMP （ MP83 ），可用于一直到氡元素的各類分子計算。 參考文獻： 陳凱先，劉洪霖，吳國是，廖沐真，嵇汝運，量子化學贗勢法半從頭計算程序 MQMMP 的設計，分子科學學報， 1 ， 65 ， 1981 。 陳凱先，嵇汝運，劉洪霖，陳念貽，吳國是，廖沐真，大分子的量子化學從頭計算技術及其程序化，分子科學學報， 1 ， 103 ， 1982 。 2.5 中國科學院上海藥物研究所嵇汝運和陳凱先等人開發(fā)的基于從頭算法和半經(jīng)驗 CNDO/2 方法的分子靜電勢程序，用于藥物分子構效關系的研究。 參考文獻： 《嵇汝運論文選集》編輯小組，《嵇汝運傳記》。 http://www.dddc.ac.cn/group/ryji.htm 3. 密度泛函程序的前身—— X α程序。 3.1 國防科技大學趙伊君和張志杰編寫的 X α程序，用于計算非相對論性及相對論性原子結構。 參考文獻： 張志杰，趙伊君，用優(yōu)選法確定 X α理論中交換參數(shù)值，國防科技大學學報， 03 ， 21 ， 1979 。 趙伊君，用 X α法計算非相對論性及相對論性原子波函數(shù)時的一些方法問題， 04 ， 19 ， 1980 。 張志杰，趙伊君，原子的 X α波函數(shù)，原子能出版社， 1983 。 3.2 吉林大學江元生（現(xiàn)在南京大學）等人在國產(chǎn) TQ-16 計算機上編寫了 SCF-SW-X α程序。 參考文獻： 于微舟，劉永振，張明瑜，馮果忱，江元生， SCF-SW-X α方法計算多原子分子的能級和電離能，科學通報， 23 ， 1471 ， 1981 ；高等學�；瘜W學報， 4 ， 516 ， 1982 。 [ Last edited by mingdong on 2009-10-26 at 17:13 ] |
回復此樓» 收錄本帖的淘帖專輯推薦
 科研啊科研 |
» 猜你喜歡
調劑
已經(jīng)有0人回復
-
【新加坡】納米電子器件項目組有“聯(lián)合培養(yǎng)博士生”名額
已經(jīng)有0人回復
-
物理學I論文潤色/翻譯怎么收費?
已經(jīng)有195人回復
-
中德博士后2026項目5月30日截止- 國內博士后入站、德國兩年全職
已經(jīng)有0人回復
-
面向全球申請人的中德博士后2026項目5月30日截止- 國內博后入站德國兩年全職
已經(jīng)有0人回復
-
【新加坡】納米電子器件項目組有“聯(lián)合培養(yǎng)博士生”名額
已經(jīng)有2人回復
-
重慶交大材料學院26年碩士招生復試實施細則已出。歡迎加入光子學微結構與器件課題組。
已經(jīng)有0人回復
-
北工大宋曉艷教授團隊招收2026年9月入學博士【學博和專博名額均有】！
已經(jīng)有1人回復
-
天津城建大學理學院化學、環(huán)境工程、材料物理等方向接收10人
已經(jīng)有0人回復
-
天津城建大學理學院化學、環(huán)境工程、材料物理等方向接收調劑，10人
已經(jīng)有0人回復
» 本主題相關商家推薦: (我也要在這里推廣)
richard58272
金蟲 (正式寫手)
- 應助: 1 (幼兒園)
- 金幣: 3520.9
- 散金: 50
- 紅花: 3
- 帖子: 501
- 在線: 81.2小時
- 蟲號: 498114
- 注冊: 2008-02-03
- 性別: GG
- 專業(yè): 化學信息學
7樓2009-10-28 12:26:49
yalefield
金蟲 (文壇精英)
老漢一枚
- 計算強帖: 2
- 應助: 129 (高中生)
- 貴賓: 0.17
- 金幣: 21238.9
- 散金: 3440
- 紅花: 66
- 帖子: 12101
- 在線: 759.1小時
- 蟲號: 96063
- 注冊: 2005-10-07
- 專業(yè): 高等教育學
- 管轄: 計算模擬
2樓2009-03-13 00:04:02
3樓2009-03-17 01:48:53
madonion
金蟲 (正式寫手)
- 應助: 0 (幼兒園)
- 金幣: 589.4
- 帖子: 307
- 在線: 26.3小時
- 蟲號: 251164
- 注冊: 2006-05-14
- 性別: GG
- 專業(yè): 化學反應工程
4樓2009-03-17 11:01:39
5樓2009-06-13 22:29:18
zeoliters
木蟲 (正式寫手)
- 應助: 0 (幼兒園)
- 貴賓: 0.902
- 金幣: 2088.4
- 散金: 16
- 帖子: 445
- 在線: 60.6小時
- 蟲號: 772181
- 注冊: 2009-05-16
- 專業(yè): 計算化學，量子化學
6樓2009-06-13 23:38:49
lsc84
鐵桿木蟲 (著名寫手)
- 應助: 1 (幼兒園)
- 金幣: 6280.5
- 散金: 511
- 紅花: 5
- 帖子: 2969
- 在線: 386小時
- 蟲號: 646907
- 注冊: 2008-11-05
- 性別: GG
- 專業(yè): 物理無機化學
8樓2009-10-28 16:21:50
9樓2009-10-29 16:13:42
shengxiaohong
至尊木蟲 (知名作家)
實驗員
- 應助: 26 (小學生)
- 金幣: 13438.8
- 紅花: 38
- 帖子: 5553
- 在線: 517.9小時
- 蟲號: 33735
- 注冊: 2004-01-03
- 性別: GG
- 專業(yè): 配位化學
10樓2009-11-01 12:57:10
相關版塊跳轉
我要訂閱樓主 liuylyxzs 的主題更新
| 最具人氣熱帖推薦 [查看全部] | 作者 | 回/看 | 最后發(fā)表 | |
|---|---|---|---|---|
|
[考研] 求調劑 +7 | 爭取九點睡 2026-03-28 | 8/400 |
|
|---|---|---|---|---|
|
|
[考研] 085600，專業(yè)課化工原理，321分求調劑 +3 | 大饞小子 2026-03-28 | 3/150 |
|
|
[考研] 材料與化工（0856）304求B區(qū)調劑 +8 | 邱gl 2026-03-27 | 8/400 |
|
|
|
[考研] 315分求調劑 +7 | 26考研上岸版26 2026-03-26 | 7/350 |
|
|
|
[考研] 265求調劑 +8 | 小木蟲085600 2026-03-27 | 8/400 |
|
|
|
[考研] 279 分 求調劑 +4 | 睡個好覺_16 2026-03-24 | 4/200 |
|
|
|
[考研] 求調劑323材料與化工 +7 | 1124361 2026-03-24 | 7/350 |
|
|
|
[考研] 351求調劑 +4 | 麥克阿磊 2026-03-24 | 4/200 |
|
|
|
[考研] 333求調劑 +6 | wfh030413@ 2026-03-23 | 6/300 |
|
|
|
[考研] 【雙一流院校新能源、環(huán)境材料，材料加工與模擬招收大量調劑】 +4 | Higraduate 2026-03-22 | 8/400 |
|
|
|
[考研]
材料調劑
 5+4
|
想要一壺桃花水 2026-03-25 | 10/500 |
|
|
|
[考研] 材料與化工304求B區(qū)調劑 +3 | 邱gl 2026-03-26 | 6/300 |
|
|
|
[考研] 086000生物與醫(yī)藥292求調劑 +6 | 小小陳小小 2026-03-22 | 9/450 |
|
|
|
[考研] 263求調劑 +6 | yqdszhdap－ 2026-03-22 | 10/500 |
|
|
|
[考研] 材料與化工304求B區(qū)調劑 +3 | 邱gl 2026-03-25 | 3/150 |
|
|
|
[考研] 【2026考研調劑】制藥工程 284分 求相關專業(yè)調劑名額 +4 | 袁奐奐 2026-03-25 | 8/400 |
|
|
|
[考研] 一志愿吉林大學材料與化工303分求調劑 +4 | 為學666 2026-03-24 | 4/200 |
|
|
|
[考研] 340求調劑 +5 | 話梅糖111 2026-03-24 | 5/250 |
|
|
|
[考研] 一志愿武理085500機械專業(yè)總分300求調劑 +3 | an10101 2026-03-24 | 7/350 |
|
|
|
[考研] 336化工調劑 +4 | 王大坦1 2026-03-23 | 5/250 |
|