科学和技术的关系(谈谈科学、工程与技术的关系)

以下文章来源于说东道西 ，作者宋华振

导读

“科学家研究世界的本来面目，而工程学则创造不曾有的世界”

——西奥多.冯.卡门

文章来源

本文作者宋华振，贝加莱工业自动化（中国）有限公司技术传播经理，公号「说东道西」，数字化企业经授权发布。

01

为什么要谈这个话题？

前几天，戴老师转发了一篇《中国科学创新四十年，可能还没搞明白科学和技术的基本概念》，这篇文章谈及了科学与技术的差异，其中谈到了几个误区，误区1是科学技术是独立于经济活动的系统，误区2在于认为技术来源于科学，作者引用了复杂经济学创始人布莱恩.阿瑟在《技术的本质》中持有的观点“科学和技术是两个不同的概念，科学建构于技术”，认为“技术不是科学的副产品，而或许恰好相反，科学是技术的副产品”——这个观点来自于经济学视角。

人们总是谈论科学与技术，其实，这两者本身就是有差别的，即使是吴国盛教授《科学的历程》中，我也注意到，吴国盛先生也是将科学技术混在一起来讲述“科学史”,并未涉及工程。

想谈及这个话题的原因在于，工程似乎是被忽略的一个领域，而另一方面，西奥多.冯.卡门说“科学家研究世界的本来面目，而工程学则创造不曾有的世界”，关于西奥多.冯.卡门，知道的人应该了解他是我国著名科学家钱学森先生、钱伟长和郭怀永的导师。这段话至少告诉了我们一个关键信息，工程创造了不曾有的世界，这本身就意味着创新与创造。

02

科学，工程与技术之间的关系

关于科学、工程、技术之间的关系，在著名的网站Quora上关于这个话题有数十个讨论，但归结起来，如图2所示，“科学在于探索，发现自然界的规律，并形成系统的知识。而工程（Engineering）则是采用科学知识来构建/设计/创造，而技术则是所有工程工具、设备和过程的可用总和”

Quora网址：https://www.quora.com/What-is-the-relationship-between-science-technology-and-engineering

在Mark N Horenstein的《工程思维》中，作者认为设计是工程的核心，科学家通过观察具体现象并得出一般性的结论，而工程师则恰恰相反，在于由通用规律到解决特殊问题，另外，作者也谈到“自然科学帮助工程师理解物质世界，而数学提供的通用语言则帮助架起了不同学科之间的桥梁”。这也如同在《工程师史——一种延续六千年的职业》中引用了亚里士多德对于工程师的定义“解决复杂问题，并组织和使用工具”，这与“工匠”进行区别，工匠可能掌握某种技术，但，并非是一种刻意的设计过程。

工程与科学不同在于科学是发散的，寻找可能性，也正如吴国盛先生谈及科学的两个来源，一是好奇心，二是解决实际问题。记得有一次与一位企业家聊天，他谈到搞科研的提供了上千种解决他们工程问题的办法，但是，没有什么实用的，我就说“正是如此，科学就是寻找可能性，而工程才是要去收敛到一个最经济的道路上”。工程，在英文里就是“Engineering”,众所周知，英文里以“ing”结尾的词代表是一个过程，而工程即是如此。

工程是一个不断的设计过程，借助于先验知识和数学工具、方法，来解决一个实际中的复杂问题，而复杂问题则遵循严格的工程设计过程，并且，问题的解决不是只有一个唯一解，但是，工程要把很多种可能性都给压缩到其自身的评价标准上去：

产品满足技术需求吗？客户定义的性能能否得到满足？

产品能顺利运行吗？就像一个手机，它能正常打电话吗？会不会经常断线或信号不好啊？

产品成本满足要求吗？

产品安全吗？会不会有潜在的安全健康风险？

产品需要大量维护吗？如果有大量维护，对于消费电子来说就是灾难，返修将吃掉苹果的利润。

设计的产品是否存在道德与伦理问题？使小孩子沉迷于游戏是好的设计吗？

03

科学就是高级？

而工程为何不被重视？

孟子《滕文公章句上》中提出了“劳心者治人，劳力者治于人”，大概科学就是“劳心”而工程技术则是“劳力”，因此，我们的文化中，就似乎天生的把“治人”者作为上品。

还有就是“三教九流”，还分为上九流、下九流，凡是从事工匠技术这活计的，都是上不了台面的，就算医生也不过中九流罢了。当然了，这个科学家在古代的三教九流里是没有排序的，毕竟这个词它出来太晚了。

传统上来说，我们的文化里可能就缺乏对工程技术的重视。

从小到大，你看你听到的都是关于“科学家”的故事，国外有部《工程师史》，才有了国内的吴启迪开始编写《中国工程师史》，为工程师而编写历史基本上不存在。中国历史上能够编写传记的也的确不多，基本上都是王侯将相才有这个机会，因此，在历史渊源上，其实，我们对于工程技术也就没有当回事。

但是，这必须改变，因为，今天的世界，工程师创造的世界可能丰富着我们每天的生活，建筑是最典型的，水利工程、防卫工事、攻城工具，这些都是来自于工程。

为什么这个话题很重要？

因为如果纯粹为了谈个概念去讨论问题没有意义，那跟孔乙己说“回”有多少种写法没有什么区别，因为，这会影响我们对世界的看法。

因为，这里要解决几个被忽略的问题：

对“科学、工程与技术”的认知厘清必要性在哪里？

现状分析：工程科学化，而科学工程化都无助于其各自的有效发展

现在大量的科研被赋予了各种大学、研究所，而很多工科却脱离产业实际，在进行科研，或为其工作寻找科学元素，这个现象很普遍。但是，实际上工程它一定是要去解决实际产业中的问题的，而不是寻找世界的规律。而另一方面，做科学研究的，却没有从事基础理论研究，而又去创业，发展产业，因为科学与工程是完全不同的两个方向的思维，这导致了这些科研的其实做不好创业或者产业的事情，但是，又拿着体制的资金在消耗。

其实，工程问题一定是解决产业实际问题的，而且，是培养工程师的，那么，工科大学主要还是以为学生提供基础理论知识，跨学科的知识，以及工程思维的训练，而工程思维的训练比知识更为重要。前几天看到了李泽湘教授的一篇文章《为什么工程意识比上最好的大学都重要》，其实，很多自动化专业的学生，都觉得像自动化这样的“万金油”专业似乎已经没有那么流行了，也过时了。其实，具备良好的工程思维，就可以成为伟大的工程师，像马斯克、爱迪生这样的人，就是能够改变世界。而卓越的工程师，他们能够创造一个市场，为企业赢得长久利润，即使是一个优秀的工程师，他也能独当一面的设计产品或机器来实现企业的业务快速发展。

存在的问题分析

认知科学工程和技术问题如果不准确，那么，就不能有效的制定科学、工程与技术发展的政策。这是分工问题，科学研究应该由国家出资，因为这属于长期投资，且直接回报短期看不到。而企业则要重视工程体系的建设，以赢得长期可持续发展。而技术则在于经济性，经由工程不断去迭代，变得更为经济性，才能有竞争力。

不要为所谓的“填补空白”、“打破垄断”所误导，其实，那仅仅是开始，要形成真正的产业链，以及全球竞争力，仍然需要产业的工程迭代，并最终形成可复用的知识，这条路还很遥远。很多所谓填补空白，打破垄断，就本质意义来说都是仿制，而非自主原创，而要原创，就得回到科学的原理，回到问题的根源，第一性，才能打破原有竞争格局，才能真正有颠覆式的创新力，真正形成我们的突破。

只有经历市场的严苛考验的产品与技术才是真正有用的技术，才有发展前途。

如何去认知技术发展

科学，它经常是为世界寻找方向，寻找规律，基础知识，指导工程与技术应用，但是，科学的见效是非常久远的，因此，它必须是一种沉淀性的，就是说知识里的有用来自于大量无用，科学不能采用KPI考核，也不能像应试教育一样打分来考核，科学在于培养人的兴趣，培养对探索世界真理的热爱，而不是像办公室里或生产线的工人一样的考核方式。

科学并不解决具体问题，但科学要为解决问题寻找规律，就像光刻机，不应该是科学家来解决，但科学家必须寻找光刻胶的成分各种组合极其特点，并寻找不同材料的特性，金属离子激发态下的物理特性，这些都是通过大量的测试，形成知识，但是，这些知识可能大部分都没有用，但是，必须研究，因为，这些知识不用于光刻这个环节，还能用于PECVD、离子注入环节。

工程就必须用工程师的方法来看问题，即，设计出光刻机，要考虑使用已有的知识或技术，在各种组合方案中寻找在品质上更好、材料更节省、效率更高的方法，并把它经过测试验证，稳定下来。

技术人员，则在于解决应用中的问题，就算你有了光刻机，你也得在现场把它用好，这些都来自于技师，比如操作人员、维护人员，他们解决问题，有时候，借助于工具方法，但也有可能借助于“经验”。

04

为什么要重视

工程思维与工程师？

4.1 / 大部分问题依赖于工程设计与测试验证

很多时候，我们对于工程缺乏认知，对于动态过程的迭代缺乏认知。能生产某种产品，我们就觉得自己牛了，世界第一了，但是，要知道，生产这些产品的设备、技术都来自于国外。而这些设备所对应的工艺、运营都来自于别人，这很关键，因为，真正的技术是技术背后的“工程过程”，而我们对工程认知不足，使得大部分人都以为“设计出某个产品”，“完成某个设备”，打破了国际垄断，其实，设计出一个跟别人一样的产品，才是万里长征第一步，它需要经历长周期的工程与技术迭代，工程改进，以及现场技术人员的现场应用，也要找到Know-How，即窍门。因为，即使是工程设计出来的机器与设备，它也无法应对所有现场的问题，这就需要“师傅”，现场那些技术经验丰富的老法师，来运行这些机器与设备，不断的改善，迭代，才能把产品做好。

4.2 / 好的产品经由工程设计

好的产品是设计出来的，前段时间看到一篇文章提到“工业工程”的重要性，其实，这里的确如此，因为，产品不仅要设计出来，其实，这个设计不仅包括产品本身的材料、工艺，也包括制程管理的“可制造性”，而这个问题，就会牵扯到不仅仅是工程技术问题，也包括了现场运营的问题，即，产品设计出来，但是，你得到机器上去加工，也牵扯到人的参与，也牵扯到流程，这些都会影响效率，最终影响成本，而任何产品，其实，它的成本都来自于生产制造过程中的效率。

人们常说“人机料法环”，就是说任何一个产品，出现问题，都会去追溯是材料的问题吗？人的操作问题？加工方法与流程问题？环境影响问题？

那么解决问题就是：

人的问题，是操作工序容易出现误操作，比如防呆设计的参与，还是说需要对人员的熟练度进行培训，好的设计，当然降低人的干扰因素。

机器的问题：那就牵扯机械、电气还是软件问题？

材料问题：是否需要更换材料，而材料更换会牵扯到工艺和流程的调整吗？

环境影响：那是否可以被调节？

4.3 / 技术经由工程获得

不要忘记，技术需要科学，但需经由“工程”来获得，工程完成的是大量的收敛性工作，其实，消耗的成本也很高，而技术，只是最终看得到的，显性的，它最大的特征具有可重复性，依靠可复制性，才能降低成本，最终获得市场的经济性，即，物美价廉的效果。

05

如何有效配置资源的问题

如何分配资源？

科学，极少数人即可完成，这个世界其实不需要那么多科学研究者，或者称为“科学家”的人，因为，科学家的首要驱动力是“好奇心”，缺乏好奇心的人不适合去做科学研究，其次，科学是非常烧钱的，而且，并不见得能够很快见效。因此，这决定了，科学必须在整个人员配比中极少。

◉ 仅少数人从事科学研究，且其考评方式不能依靠于“应试教育”的评分制度来进行；

◉ 撒胡椒面的科研资金分配没有意义，而应该集中力量办大事，即，让今天的大部分从事所谓科研的人员从科研中撤出，而将这些资金分配给极少数适合从事科学研究的人，如果有100亿的资金，分配给10000个人，其实每个人也就分配到100万，这个干不了啥事。而是应该分配给100个，每个人分配1亿的资金。

◉ 工程和技术，来自于市场的驱动力，自身就可以赚钱，工程研发本身就是具有自我盈利能力的，大学里工程专业的老师应该以市场的横向课题为评价，或者以资本市场的投资为驱动力，这样，他们获得的资金不需要占用国家的资金，而又不会让他们知识无用武之地。

工程师可以具备良好的工程思维，解决复杂问题，构建标准化产品，从而开创一个市场，或者一个领域，这同样会取得卓越的成就。

◉ 技术，就是大量的技术人员，服务于企业的生产与日常改善，这样的人，占比应该占大多数，但是，他们完全凭借自己的技术就可以获得很好的生活。

而现在的世界，就是搞科研就在那么点资金里搞不出什么成绩，还得去依附于资源分配者，进而产生了争名夺利的风气。大学与企业之间是割裂的，一方面，大学自成一体，闭门造车，另一方面，企业缺乏技术而又无法获得资源。

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要重视工程师和技师

谈这个话题，主要还是想说，我们必须重视工程，重视工程师，他们是我们制造业的发展主力军，在现实意义还是长期意义。重视工程，那些工业软件就是服务于工程过程，降低成本的，如CAD/CAE，工艺仿真类。重视工程师，培养他们工程思维、给予他们发展空间，科学是极少数人的事情，而工程则与我们紧密相关。重视技术人员，那些身怀绝技的技师，他们能够解决大问题，就像前段时间看采访载人火箭工程的专家谈到的话题，焊接技师决定了喷射管的高品质，其实，关于载人火箭的科学问题早已解决，今天都是在工程技术实现。