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百战归来再出发——记中国人民大学科技仪器设备和基础软件国产化攻坚战

2023-02-28 16:20:37

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来源：理工学科建设处

编辑：苏 曼

2月21日下午，中共中央政治局就加强基础研究进行第三次集体学习。中共中央总书记习近平在主持学习时强调，加强基础研究，是实现高水平科技自立自强的迫切要求，是建设世界科技强国的必由之路。要打好科技仪器设备、操作系统和基础软件国产化攻坚战，鼓励科研机构、高校同企业开展联合攻关，提升国产化替代水平和应用规模，争取早日实现用我国自主的研究平台、仪器设备来解决重大基础研究问题。

中国人民大学长期坚持自主研制大型科研仪器和基础软件产品，形成了相关领域的人大力量，取得了丰硕的成果。中国人民大学广大科研工作者认真学习习近平总书记重要讲话精神，备受鼓舞，纷纷表示要牢记嘱托、乘势而上，踔厉奋发、勇毅前行，为早日实现用我国自主的研究平台、仪器设备来解决重大基础研究问题，贡献人大力量。

一、科学仪器设备

中子散射是研究物质微观结构和动力学的重要实验手段，是探索先进材料的重要工具。过去由于大型中子源的缺乏以及中子谱仪建设的复杂性，我国科学家开展中子散射实验主要依赖于欧洲、美国、澳大利亚、日本等国家的中子谱仪。2013年以来，中国人民大学物理学系中子谱仪建设团队依托国家重大科研仪器设备研制专项经费的支持，联合中国原子能科学研究院，在中国先进研究堆上自主设计并建设完成了 “行知”冷中子三轴极化谱仪和“博雅”冷中子广谱谱仪，并于2019年顺利通过国家自然科学基金委组织的各项验收。验收专家组一致认为两台谱仪主要性能指标处于国际先进水平，“博雅”谱仪的测量效率处于世界领先水平。两台谱仪的建成填补多项国内国际空白，也使得中国人民大学成为目前国内唯一拥有本土非弹性中子散射实验条件的高校。

（2019年6月5日，国家重大科研仪器研制专项结题验收会在中国人民大学举办，两台谱仪的成功建成受到专家组高度评价）

设备验收以来，两台中子谱仪在反应堆开堆期间运行稳定，收到了国内众多科研单位的广泛合作申请，为国内相关科研团队的中子散射科学研究提供了有力支撑。中国人民大学物理学系中子散射重点实验室成员程鹏、张红霞、汪晋辰、徐大业和刘娟娟等多位老师依托两台谱仪联合中科院物理所、中山大学、华中科技大学等国内实验用户开展了凝聚态物理领域的科研攻关，在《physical review letters》《communications physics》《physical review b》《physical review materials》等国际期刊发表论文多篇，产生了重要国内外影响力。

物理学系中子谱仪设备建设团队在谱仪研制过程中自主设计，攻坚克难。国外研制一台中子非弹谱仪的周期通常是五到八年，中国人民大学物理系中子团队联合中国原子能科学研究院仅用六年时间就完成了两台中子非弹谱仪的建设。中子谱仪建设需要结合多方面的技术，包含物理设计、工程设计、辐射屏蔽、运动控制、数据采集、样品环境、数据分析和还原等，在国外谱仪建设中往往需要几十人的专业团队参与其中。而人大物理系中子团队前期只有三名成员，后期才补充到六名成员，为了完成任务，每位成员都要加班加点、身兼多职。正是由于这个精干团队的缜密规划、通力协作和团结奋进，仪器建成后首次带束调试在24小时内就收获了期待的中子信号并稳定运行，谱仪验收第二年就正式发表首篇实验成果论文，这种高效国外中子谱仪建设中都是非常罕见的。

在谱仪建设中，团队努力实现关键部件系统的国产化，积累了关键技术，产出了多项专利和代表性成果。其中，汪晋辰、张红霞等人提出了探测效率世界领先的双阵列石墨单晶分析器，比国际上同类分析器效率提高一倍；张红霞等人提出的中子导管及单色器屏蔽系统的概念设计经施工单位工程化后成功应用到上海交通大学在中国绵阳堆上研制建设的“河图”冷中子衍射工程应力谱仪上。最近，张红霞等人还成功实现了中子单色器这一中子谱仪核心部件的自主设计、大面积复合高定向热解石墨单晶的焊接，以及聚焦装置的国内制造。徐大业曾是仪器运动控制方面的专家，针对广谱谱仪探测通道多、数据量大、控制复杂等问题，徐大业、汪晋辰和罗伟等人联合自主研发了广谱软件系统，包含谱仪控制、数据采集、数据还原与分析等几大模块，是目前国内唯一应用在中子广谱谱仪上可稳定工作的软件系统。

上述这些工作为我国中子谱仪相关的技术和软件发展以及设备国产化做出了重要贡献，得到了国内外广大实验用户和同行的认可。

（冷中子三轴极化谱仪“行知”（左）和冷中子广谱谱仪“博雅”（右））

（谱仪研制团队成员在谱仪建设过程中的工作照片）

（谱仪研制团队持有的部分国家发明专利以及探测效率世界领先的双阵列石墨单晶分析器实物图）

二、数据库基础软件

数据库是核心基础软件，是现代信息系统的核心和基础，对信息管理、经济发展、人民生活都会产生重大影响。但我国的数据库产业起步晚，长期以来在技术上受制于国外，即使到2022年，我国数据库市场中外资占比仍然高达64.8%。针对数据库基础软件的“卡脖子”问题，中国人民大学信息学院师生在萨师煊教授的带领下，是国内最早开展数据库基础软件教学和科研工作的高校之一，长期聚焦国产数据库基础软件的研发，并在产学研协同创新领域取得了丰硕的成果。1999年，王珊教授带领中国人民大学一批最早在国内开展数据库教学、科研、开发的专家在校领导及相关单位的支持和鼓励下，成立了国内第一家国产数据库企业：北京人大金仓信息技术股份有限公司（以下简称“人大金仓”），开始了自主知识产权国产数据库的研发和产业化之路。

中国人民大学数据库团队与人大金仓公司长期开展紧密的产学研协同创新，先后承担了国家“863”、“核高基”重大专项、国家重点研发计划等重大重点项目。研发出的大型通用数据库产品kingbasees被由张效祥、孙家广、倪光南等院士及数据库专家组成的鉴定委员会高度评价，一致认为：金仓数据库kingbasees的技术水平和实用性达到了国际先进、国内领先水平，其系统功能和性能能满足用户要求，可以替代oracle等国外数据库产品。

（中国人民大学数据库团队承担的863高技术项目“并行数据库技术”鉴定会，怀进鹏院士、吕建院士、中科院软件所所长李明树研究员、东软集团刘积仁董事长等专家与会）

（2005年大型通用数据库管理系统——金仓数据库kingbasees成果鉴定会，张效祥院士、孙家广院士、赵沁平院士、倪光南院士、北京市科委俞慈声副主任等等专家与会）

2018年，中国人民大学与人大金仓联合研发的科研成果“数据库管理系统核心技术的创新与金仓数据库产业化”荣获国家科学技术进步二等奖，是中国人民大学首个国家级科技奖励，也是目前数据库领域斩获的唯一一项国家级科技奖励，产学研的融合进一步助力国家信息化建设。

（中国人民大学数据库团队与人大金仓长期合作的国产数据库成果获得2018年国家科技进步二等奖）

经过20余年的发展，金仓数据库已经成长为国家核心领域信息化建设的中坚力量，广泛服务于电子政务、国防军工、能源、金融、电信等60余个重点行业和关键领域，累计装机部署超百万套。金仓数据库高可靠、高性能、高安全、本土化等优势，已逐步应用到国家重点领域核心信息化系统中，打破了国外产品的技术垄断与市场垄断，促进我国信息产业的发展。2022年，金仓数据库管理系统kes 入选国务院国资委发布十项国有企业数字技术典型成果，再次彰显数据库领域国家队的实力。

在信创领域，2020年、2021年，人大金仓连续两年实现在国产数据库关键应用领域销售套数占比第一的市场地位。

在能源领域，2021年，金仓数据库在“三桶油”国产化升级项目中的市占率分别为中国石油100%、中国海油75%、中国石化50%，技术创新和综合服务能力获得市场的高度认可。

在电信领域，人大金仓成功中标中国移动自主可控oltp数据库联合创新项目，率先上线中国移动网间结算系统（每月新增数据量亿条）。oltp数据库是中国移动it业务支撑系统中核心基础产品之一，在中国移动it支撑系统有着广泛的需求和未来应用场景。

在金融领域，人大金仓累计中标45家金融机构，金融试点单位占有率达到29%，包括中国银行、中国农业银行、中信银行、阳光保险集团等大型金融机构。

（金仓数据库（kingbase）目前已形成丰富的国产数据库专利体系和产品体系）

（责任编辑：杨孟成）

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