1962年6月30日。
清华园,工字厅一间素雅庄重的会议室,空气中涌动着时代浪潮前的暗流。
阳光透过洁净的窗棂,在光洁的水磨石地面投下斑驳的光影,映照出空气中浮动的微尘。
室内陈设简洁,正中一张深褐色长条会议桌,桌面上铺着墨绿色绒布,几只白瓷茶杯升腾着若有若无的袅袅热气。
然而,这间寻常会议室内所聚集的人物,以及即将进行的答辩,却足以在国家未来的科技发展上,刻下深深的一笔。
吕辰站在会议桌前,身姿挺拔如松,穿着一身净、平整的“青衿致远”改良中山装,左胸口袋上方,别着一枚小小的清华校徽。
他的面容带青年人的清俊,但那双深邃的眼眸中,却沉淀着远超同龄人的沉稳、睿智与一种洞见未来的光芒。
这份光芒,源于在红星轧钢厂轰鸣车间里的日夜淬炼,更源于他灵魂深处那份不属于这个时代的广阔视野。
他的导师,刘星海教授,端坐在主持席上,面容沉静如水,目光扫过在场众人,最终落在吕辰身上时,闪过一丝不易察觉的嘉许与凝重。
今日,他不仅是答辩委员会的主席,更是吕辰学术道路上的“护道人”。
他深知,这场答辩,早已超越了对一个本科生学业的常规考核。
在刘教授左侧,是科学泰斗钱先生。
他戴着那副标志性的眼镜,面容清癯,目光温和而睿智,仿佛能穿透一切纷繁表象,直抵事物本质。
他的存在,如同一座沉默的山岳,为这场答辩赋予了国家战略层级的视野。
右侧,则是北大的魏知远教授。
他眉头微蹙,手指在桌面上轻轻敲击,似乎早已在脑海中构建了无数个理论模型,准备对吕辰的论述进行最严苛的审视。
他的合作虽已深入实践基地,但正因如此,他的提问将更加直指核心,不容丝毫含混。
坐在魏教授旁边的,是受工业部委托前来的首钢工程师卢若坪。
他约莫五十岁年纪,肤色微红,手掌粗大,指节突出,一身半旧的深蓝色工装洗得发白,浑身散发着朴实与厚重气息。
他眼神锐利,如同精密量具,将要仔细丈量吕辰构想中的每一个细节,审视其于“国家的需求”与“推广的可行性”之间,是否真正架起了坚实的桥梁。
这四位重量级人物组成的答辩委员会,其阵容之强,关注度之高,在清华机械系乃至全校的本科答辩史上,都堪称罕见。
“各位委员,”刘星海教授打破了室内的寂静,“今天,我们非常荣幸地邀请到钱先生、北京大学的魏知远教授,以及工业部委派、来自首钢的卢若坪工程师,共同组成答辩委员会,对我校机械制造系5803班毕业生吕辰同学的毕业论文进行审核。”
他目光扫过吕辰,语气愈发郑重:“吕辰同学在过去数年间,深度参与并主导了‘红星-清华’实践基地多项重大技术攻关,其毕业论文选题,正是基于这些宝贵的工程实践,进行的总结与前瞻性思考。因此,今天的答辩,既是对他个人四年学业的考核,也是对我们‘红星-清华’实践基地阶段性成果,特别是其未来发展方向的一次重要检验与研讨。下面,请吕辰同学进行论文陈述。”
所有人的目光,瞬间聚焦在吕辰身上。
吕辰深吸一口气,上前一步,向委员会成员们深深鞠躬。
当他抬起头时,眼中的紧张已化作自信。
他走到事先准备好的大型木质支架黑板前,拿起粉笔,声音清晰而有力,回荡在安静的会议室中。
“尊敬的各位委员,我的论文题目是《论集成电路对工业自动化系统的赋能与革命——基于红星轧钢厂全流程自动化实践的展望》。”
粉笔与黑板接触,发出清脆的声音,写下了一个充满力量的标题。
“本文的立论基础是,通过‘红星-清华’实践基地的成功,我们已经初步解决了复杂工业流程自动化‘从无到有’的问题。然而,未来的竞争与发展瓶颈,将在于自动化系统‘好不好、强不强、智能不智能’。而打破这一瓶颈的关键钥匙,就是——集成电路!”
开宗明义,气势已然不同。
第一部分是实践基石。
吕辰用简洁的语言,辅以框图勾勒,回顾了红星轧钢厂从板材轧制到热处理线的全流程自动化系统构建。
他重点突出了该系统前所未有的复杂性与集成度,以及当前基于“掐丝珐琅”强电控制模块、继电器逻辑、脉冲电机等自研技术的解决方案所取得的辉煌成就。
“但是,”他话锋一转,“正是成功的实践,让我们清晰地触摸到了现有技术路径的天花板!”
第二部分是现实瓶颈。
这是吕辰论述中最具批判性与洞察力的部分,他条分缕析,深入剖解现有系统的四大局限。
“其一,控制逻辑僵化。”他画了一个复杂的继电器接线图,“改变一个工艺参数,甚至调整一个生产流程,往往需要工程师重新设计、接线、配置数以百计的继电器。柔性极差,响应缓慢,无法适应未来小批量、多品种的生产需求。”
“其二,系统复杂度与可靠性成反比。”他在黑板上写下了一个公式的雏形,“元器件数量与故障概率并非简单线性关系,而是随着系统复杂度的提升呈指数级增长!我们引以为傲的‘电子耳朵’系统,其需要处理的海量振动、温度、声音数据,已远远超出了离散继电器逻辑所能高效处理的极限。系统越复杂,潜在的故障点越多,维护成本越高,整体可靠性越难以保证。”
“其三,性能触及物理极限。”他以飞剪和热处理炉温控为例,“飞剪对定尺长度的毫秒级精度要求,热处理炉内±5°c的温场均匀性,其控制回路的响应速度,已接近当前基于分离元件和机械传动所能达到的物理极限。若要进一步提升,必须寻求全新的控制载体。”
“其四,体积与能耗的桎梏。”他用手比划了一个庞大的虚拟空间,“占据半个房间的控制柜,不仅是空间的浪费,更是巨大的能耗来源,以及信号传输延迟和衰减的根源。这将成为自动化系统未来普及、升级和微型化的巨大障碍。”
每一个瓶颈的提出,都伴随着在实践中真实而深刻的案例支撑,听得卢若坪工程师频频点头,这正是他亲身所感的切肤之痛。
而魏知远教授的眼神则越来越亮,吕辰的剖析,正好与他理论模型中关于系统复杂性与稳定性的推演相互印证。
“综上所述,”吕辰总结道,声音斩钉截铁,“我们亲手建造的自动化大厦,其地基已然出现了承载未来更高要求的裂痕。我们必须为它寻找新的、更强大的‘心脏’与‘大脑’!”
第三部分是核心创新点,集成电路如何赋能与革命。
这是全文的华彩乐章,吕辰的声音充满了不容置疑的信念感。
“赋能路径一,智能替代机械。”他在黑板上画了一个芯片的符号,旁边写上“可编程”三个字,“用可编程的集成电路芯片,替代固定的、僵化的继电器逻辑阵列!实现‘软件定义硬件’!届时,改变生产流程,将不再是工程师拿着螺丝刀和电工钳在控制柜前奋战数日,而可能只是在控制终端输入几行代码,或者更换一张预先编写好程序的存储卡片!生产线将因此获得前所未有的柔性!”
“赋能路径二,算力飞跃。”他接着写道,“我们可以将复杂的控制算法,例如魏教授团队优化的算法、自适应控制模型,直接集成到芯片内部。让控制决策在硅片上以纳秒级的速度完成,实现当前无法企及的控制精度和动态响应效率!这将彻底释放被硬件速度束缚的控制理论潜力!”
“赋能路径三,集成驱动。”他将脉冲电机的符号与芯片连接起来,“将脉冲电机的驱动电路、信号处理单元、甚至位置反馈接口,全部集成到一块小小的芯片上。实现真正的‘机电一体化’智能驱动单元,大幅简化系统结构,提升可靠性与响应速度。”
接着,他提出了更具革命性的展望,引出了已在“百工大会”上播下种子的“星河计划”。
他从“专用计算器”这一初级应用目标出发,论证了其向“可编程科学计算器”,再到“专用工业控制计算机”,最终迈向“大型科学计算机”乃至连接所有科研单位的协同网络的演进路径。
他描绘了一个由集成电路驱动的、具备自感知(通过集成的“电子耳朵”)、自决策(通过芯片内嵌的智能算法)、自优化(通过实时数据反馈与模型计算)的“智能工厂”雏形。
“这不仅仅是自动化,”吕辰的声音如同预言,“这是生产模式的根本性革命!是工业生产力的一次彻底解放!”
第四部分是可行性论证。
面对如此宏大的构想,吕辰展现了其务实的的一面。
他直接引用“百工大会”的备忘录,将光学微细图形曝光、高纯度单晶硅、真空薄膜化学气相沉积、超精密电子束扫描这四项已被识别出的关键技术,一一列于黑板,
他明确指出:“实现集成电路的基础工艺火种,已然存在于我们国家的科研体系之内,它们并非凭空幻想!”
随后,他提出了一个分阶段的、切实可行的“星河计划”技术路线图。
从设计规范制定、基本逻辑单元验证,到初级计算器芯片流片、系统集成测试,再到专用工业控制芯片研发……
他将宏伟的蓝图分解为一个个可执行、可考核的科研步骤。
“这条路注定充满艰难险阻,”吕辰坦然承认,“但方向已然明确,路径已然清晰。我们需要的是国家意志下的资源整合,是跨学科、跨单位的精诚协作,是如同攻克‘两弹一星’般的决心与毅力!”
他的陈述结束,会议室陷入了一片深沉的寂静。
阳光的斑点在地面上缓缓移动,唯有茶杯上方的热气仍在无声蜿蜒。
刘星海教授环视会场:“下面,请各位委员提问。”
魏知远教授率先提问:“吕辰同学,你的论述非常精彩,清晰地指出了集成电路在提升控制速度方面的巨大潜力。然而,你是否深入考虑过,当控制器的运算和响应速度真正达到你所说的纳秒、微秒级之后,整个控制回路中,机械系统的惯性、传动间隙、执行机构的迟滞,这些‘物理瓶颈’将成为新的、更主要的矛盾?你的‘系统’论,如何量化地定义、建模,并最终解决这种‘数字世界’与‘物理世界’之间的速度失配与动态响应失谐问题?这不仅仅是控制频率提升那么简单,它涉及到整个系统动力学特性的重构!”
问题极其尖锐,直指未来系统集成的核心难点。
吕辰向魏教授微微欠身,从容应答:“魏教授,您指出的正是实现真正智能化、高精度自动化所必须跨越的天堑。这也正是我们期待与您的理论团队进行最深度合作的领域。”
他走到黑板前,在代表控制芯片的符号与代表机械设备的符号之间,画上了一个双向箭头:“您和团队所构建的复杂工业系统动态模型,其价值恰恰在于此。如果我们能将这些深刻揭示物理系统动态特性的模型,与我们通过‘电子耳朵’收集到的海量实时运行数据相结合,将其精华提炼、简化,甚至直接固化为芯片内部的‘前馈补偿算法’或‘预测控制模块’……”
他目光炯炯地看向魏知远:“那么,集成电路就不仅仅是发出更快的指令,它还能基于模型预测,提前发出‘预见性’的指令,主动补偿机械惯性和迟滞。例如,在飞剪动作前,模型已预判到传动轴的扭转变形,控制芯片会提前一个精确计算出的时间量发出指令,确保剪刀在物理上到达预定位置时,板材的边缘也正好到位。这或许可以称之为——‘数字先知,物理先行’。我们实践的舞台,正是验证和优化您理论模型的最佳试验场。”
魏知远教授紧蹙的眉头缓缓舒展,他轻轻靠回椅背,点了点头,没有再追问。
吕辰的回答,不仅没有回避问题,反而将他的理论提升到了实现未来智能控制不可或缺的核心地位。
卢若坪工程师紧接着开口,他的问题朴实而沉重:“吕辰同志,我就问你一个最实际的问题。”
他伸出粗壮的手指:“按你论文里构想的,就算只是建设一条初级的、能生产你这‘计算器芯片’的生产线,前期投入的设备、材料、专家人力,需要多少钱?我粗粗估摸,恐怕不下于我们首钢一个中型分厂一年的总产值!眼下国家还不富裕,到处都要用钱,钢铁、粮食、国防……哪一样不要投入?我们如何向国家、向人民论证,这笔看似‘遥远’的巨大投入,比多产一万吨钢、多盖一片厂房,更具有无法拒绝的紧迫性?”
这是一个关乎国家资源分配的战略性问题,直击要害。
吕辰的神情变得无比严肃,他迎向卢工程师审视的目光:“卢工,您的问题非常现实,也至关重要。这笔投入,看似巨大,但我们必须算一笔更大的账,一笔关乎未来国运的账!”
他停顿了一下:“如果我们今天,因为眼前的困难,放弃了在这片战略高地上的自主投入,那么十年后,当全球工业进入以集成电路为核心驱动力的新阶段时,我们面临的将是什么?是我们所有的机床、所有的自动化生产线、甚至国防关键设备的核心控制系统,都需要依赖进口!届时,我们可能需要付出的,不是‘一个分厂’的产值,而是‘十个、二十个分厂’辛苦创造的外汇,去乞求别人出售可能早已落后一代、两代的技术和产品!而且,他们随时可以卡我们的脖子!”
他的声音陡然提高:“这不仅仅是技术路线的选择,这更是一场关乎国家工业主权、经济主权乃至国防安全的生死之争!我们今天投入的是金钱和资源,是为了避免未来被扼住咽喉的命运!是为了将中国工业发展的命脉,牢牢掌握在自己手中!前辈,有些仗,必须提前十年打!有些投入,再艰难也不能省!”
卢若坪工程师怔住了,他脸上肌肉微微抽动,吕辰描绘的那幅受制于人的图景,深深刺痛了他这颗老工业人的心。
他沉默了半晌,重重地吐出一口浊气,没有再说话,只是看向吕辰的眼神,少了审视,多了凝重与一种被唤醒的共鸣。
最后,所有人的目光都投向了始终静默聆听的钱先生。
钱先生缓缓放下手中的茶杯,目光温和地落在吕辰身上,仿佛一位慈祥的长者在询问自家最寄予厚望的晚辈。
“吕辰,在你的构想里,这星星之火,”他微微停顿,仿佛在斟酌词句,然后清晰地吐出,“何时可以燎原?”
刹那间,会议室内的时空仿佛凝固。
刘星海教授屏住了呼吸,魏知远教授目光深邃,卢若坪工程师也抬起了头。
这个问题,没有标准答案,它考验的是回答者的格局、信念与历史洞察力。
吕辰深深吸了一口气,他面向钱先生,面向所有委员。
“钱先生,各位委员,”他缓缓说道,“火种,已经播下。”
他抬起手,依次指向黑板上的四项关键技术,指向“星河计划”的路线图:“‘星河计划’的共识,是火种;长光所、半导体所、真空所、工业学院,以及在座各位老师、同志所代表的研究力量,是火种;我们‘红星-清华’实践基地这支历经锤炼、敢打敢拼的队伍,是火种;还有全国上下,无数在各自岗位上默默耕耘、期盼着国家科技强盛的同行者,他们都是火种!”
他的目光最后落在钱先生身上,充满了无限的敬仰与坚定的信念:“我相信,在座的各位老师、同志,就是今天的东风!是推动火势蔓延的最初动力!而燎原之势,何时成就?”
他顿了顿,一字一句,清晰地说道:“始于足下,成于众志。功成不必在我,功力必不唐捐!”
“好!”
钱先生霍然起身!他眼中闪烁着如同年轻人般炽热的光芒。
他不再需要更多的技术细节追问,吕辰的回答,已经给了他最完美的答案。
“好一个‘功成不必在我,功力必不唐捐’!”钱先生的声音充满了力量,“这才是我辈学人应有的气度与胸怀!吕辰同学,你的论文,不仅通过了答辩,更给我,给我们所有人,上了一课!这一课,关于责任,关于远见,关于一个民族在科技长征路上应有的脊梁!”
他转向刘星海,郑重说道:“星海教授,此子,可堪大任!”
刘星海教授眼中充满了激动与欣慰,他重重地点了点头。
魏知远教授抚掌轻叹:“后生可畏,江山代有才人出!”
卢若坪工程师也站起身,向吕辰投去由衷赞许的目光。
刘星海教授平复了一下心绪,庄严宣布:“经答辩委员会审议,一致通过吕辰同学的毕业论文答辩,建议授予工学学士学位,并评定成绩为——优等!”
掌声,在小小的会议室里响起,并不热烈,却无比厚重,仿佛在为一个时代的开启,轻轻叩响门扉。
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