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纯科学:世界标准日 、美国与标准战略|2022-10-14

一、最不遵守标准的美国

现在,骂美国成为一个潮流了,我们当然不能简单把这当成习惯,而是要科学地认清美国这个国家。10月14日是世界标准日,这个是为纪念1946年10月14日国际标准化组织(ISO)成立而设立的。在庆祝这个非常专业的节日里,当然要以最专业的姿态来谈一下美国:美国是一个最不遵守规则和标准,却成功引导和培养了其他人,尤其中国的大量知识分子精英们遵守“国际惯例”“国际规则”“国际标准”的心理定式和思维习惯的国家。遵守国际标准当然有其好处和价值,但是,一切国际标准都是人制定的,如果我们只是习惯遵守国际标准,而不知道如何主动掌控和制定国际标准,那就只能是成为跟随他人的二流国家。

计量基准是科学测量的基础,而测量又是科学的基础。现在国际计量体系源头是1875年5月20日由17个国家签署的《米制公约》(希望人们记住5月20日是世界计量日,不要只是当成另一个情人节)。美国是这个公约最初的签署国,但“离奇”的是,直到今天,美国却是世界上极少量的还没有采纳国际计量标准的国家。他采用的本来就是非国际标准的英制,居然又与英国的英制硬搞出很多不一样的定义,更加不标准。例如,1英吨=1016kg,而1美吨=907kg;1英加仑=4.546升,而1美加仑=3.785升。

美国在通信标准上始终喜欢另搞一套。欧洲及国际上在电话通信中音频编码普遍采用A律,而美国等极少数国家则采用μ律;国际上主流传输标准是SDH和E1标准,美国等极少数国家采用PDH和T1标准;2G欧洲和世界上多数国家采用GSM,美国采用CDMA;3G欧洲普遍推WCDMA,美国是CDMA2000,中国是三种技术都推。

在广播技术上,美国也是搞出不一样的标准。模拟彩色电视时代世界上有三种标准,美国主导的是NTSC,另外欧洲主导的是PAL,前苏联和东欧等普遍采用的是SECAM制(这个技术是法国主导开发的)。不过客观地说美国主导的NTSC是比较早开发出来的(1952年)。中国是什么情况呢?也是三种制式全兼容,这个充分反映了中国人在技术上习惯遵守所有其他人标准的理念。

在数字电视时代,欧洲及国际上普遍采用的是DVB体制(用于卫星的DVB-S、同轴DVB-C、地面DVB-T),而美国则搞出不一样的ATSC标准。美国无论是自己技术出现得早还是晚,总是要与国际标准不一样。

这种情况可能会让人很迷惑,并且可能会让有些人产生这样的疑问:是不是美国这个当领导的老是习惯于制定规则和标准,而自己却老是不守规则和标准呢?美国的确在很多标准技术的创新上很有作为。美国这个老是不守规则和标准的国家,却又最喜欢指责别人不守规则。对此该如何全面准确地理解呢?中国进行了多年的标准战略有什么值得反思和检讨的地方?这是一些非常深刻和专业的问题,在今天需要深入地思考清楚,并且对于今天中国的总体科技战略有非常重大的意义和价值。

二、标准的意义和价值

1.标准多重的含义

谈到标准一词,需要理解到它有多重的含义。

产业标准(技术标准)。以提升生产效率和生产规模、降低产品成本、简化产品设计难度、提升品质等为目的。

通信标准(技术标准)。一般的产业标准是提升各项指标,而对通信来说,标准是工作的底线的基础。如果没有标准,完全无法进行通信,它是属于刚需。

计量标准。它是一切科学测量的基础。

科研标准。这个影响是非常巨大的,决定了我们科研投入的效率和方向,也决定了我们如何从跟随型战略转向引领型和原创型的科研战略。

工作管理规范。通过建立这类标准,用于将优秀的工作经验进行规范和固化,以便于减少学习的难度,精确复制、推广过程中不致走样。以相应的规范进行认证、评价等,有助于全社会对需要采用相应规范的组织,企业工作水平的认知。

文明标准。这个是影响力最大和最深刻的标准。

2.标准的影响和价值

提升生产与工作的效率与质量。标准是技术与经验的总结与固化,采纳标准事实上是最有效地学习和继承他人的成果,有利于快速提升生产与工作的效率与质量。

行为约束。标准一旦建立,就具有了不同程度的约束性。它是生产活动、工作甚至思维的约束与规范。有些标准甚至具有必须遵守的强制性地位。

评价与考核的指标。一旦标准成为评价与考核的指标,就会深刻地决定人们思想与行为的方向。尤其考核导向,会自动地引导人们的行为方向。

垄断市场的手段。因为标准具有以上的巨大作用和影响力,有些国家或企业会利用标准获得市场上的优势甚至垄断地位。他们一方面是将自己的研究成果变成了公共产品,有利于全社会。另一方面又是将自己的研究成果、产品、专利列入标准之中,从而深度影响市场上产品的技术走向,使自己优势的技术与产品成为市场的必然选择,从而获得垄断地位。即使他人销售的产品,他们也可从中获得专利费。

控制他国科技研究活动的抓手。科技领先国家要压制落后国家,避免其超越自己,除了对落后国家进行封锁和打压以外,最隐蔽的方法就是深度影响其科研标准,使其深陷跟随型科研的泥潭,使其科研投入效率极小化。做到这一点的关键是掌控科研、文明标准的制定权,标准制定机构:使自己的语言成为世界通用科研语言,发表论文的渠道,评价科研成果的标准。

标准的战略营销。为了使其在标准中占据优势地位,配合有大量战略性的营销宣传活动。其形式主要有掌控国际顶级技术论坛、建立并掌控最顶级的国际标准组织、顶级学术刊物、顶级奖项(诺奖等)、宣传软文、联合强行推广自己制定的技术概念。

3.标准战略

西方国家很早就意识到标准战略的意义和价值,只是在过去很长时间内,国际工业化国家主要只是欧洲与北美两大势力,而他们又要合起伙来与以苏联为首的华约势力竞争。因此他们是自觉不自觉地在标准上进行竞争与合作。但到了2000年前后,随着中国逐步有能力进入标准制定的领域,发达国家逐步将标准战略作为一种显性的国家战略来进行操作。

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中国的标准战略在过去经历了两个大的阶段:

积极采纳国际标准阶段。这是在中国各方面水平都还非常落后情况下采取的一种跟随型战略,其好处是可以快速地提升中国各个方面的技术、生产、科研等水平。

积极参与及制定标准阶段。在中国以采纳国际标准的跟随型战略过程中,也不断在将自己的影响力向国际标准组织渗透,各个国际标准组织中出现越来越多的中国人身影。例如,在通信领域的国际标准组织ITU(1993年3月1日前叫CCITT),现任秘书长赵厚麟(2014年10月23日当选),在1986年时就受当时邮电部安排进入日内瓦CCITT工作。随便提一下,赵厚麟秘书长即是我在南邮的师兄,又是我在当年郑州邮电部设计院的同事。也曾为我第一本学术专著《通播网宣言》提了很多宝贵意见,并写了很多评语。另一重要国际标准组织IEEE(电气与电子工程师协会)在2021年选举产生新一任标准委员会主席袁昱是华人。我近期与袁昱博士对元宇宙技术标准的问题也有很多交流。ISO(国际标准化组织)也有多位中国人先后任主席。

这种标准战略成功地给中国制定的标准提供了更多机会,不过,目前这种战略依然存在很多需要改进的地方。例如,我们并没有系统地研究并制定出国际标准组织战略。1998年10月23日赵厚麟当选ITU标准局局长(151个成员中得票97票,反对的成员还是很多的)。他当选后就迅速成功地推动中国支持的TD-SCDMA标准提交给ITU。在阻止赵厚麟当选ITU标准局局长不成,并且中国支持的3G标准成功进入ITU候选标准之后,西方紧接着在1998年12月就成立了3GPP,力推欧洲的3G标准WCDMA,并且换了个营销概念叫UMTS——通用移动通信系统,Universal Mobile Telecommunications System。这事实上是一种“另立中央”的行为,在很大程度上抢夺了ITU制定3G标准的权力。什么叫“通用”?这言下之意就是在攻击其他候选标准是“不通用”的。西方人特别喜欢用Global、Universal、International这些概念,而中国成立技术组织要想使用“国际”这个词,在工商局是通不过的。

中国人一般只会纯粹从技术角度看问题,对以上规律基本无感。我们对国际标准组织如何运作,标准如何推动极度缺乏最基本的经验和认知。在前段时间炒作的联想对华为主推的POLAR码投反对票的事件中,人们根本就没深入想过,通信标准本来是ITU的事务,怎么会跑到3GPP里去确定呢?事实情况可能与很多人的想象差距太远:联想当时是因为收购了摩托罗拉而无意中具有了第一次参与3GPP活动的资格,他们根本就搞不太清楚自己要干什么,而不是成心要阻止华为主推的技术。但这比把他想象成故意不支持华为还要惨,他却只能是哑巴吃黄莲有苦说不出。因为比说自己不爱国更糟糕的事情是,必须得说自己无知才能获得清白。

再如,当年中国做出巨大努力将WAPI标准列入ISO标准,这并不是一个最合适的努力。因为一方面,局域网标准一直是在IEEE体系内制定的,突兀地将仅仅是增强无线局域网安全性的WAPI纳入到ISO中,并没有足够技术资源去维护和推广这一标准。当然,这么说他人要是较真的话也会存在争议,因为ISO理论上是将自己定位成一切工业技术和管理的标准组织。但事实上,有一些领域的标准是在更为专业的圈子里制定和运作的,尤其是通信和其他信息技术标准。

再者,新的标准组织需要利用新技术群出现的机会来建立,而不是局部改进性的技术(即使3GPP也只能是依附在ITU下面运作的)。美国利用IP及互联网技术的出现,新建立了IETF标准组织。由此,在通信网络技术领域形成了ITU、IEEE、IETF三个标准组织三足鼎力的局面,它们各自占据了不同的方面。

要使标准真正具有长期影响力,必须是建立在国际标准基础之上的。但我们在执行标准战略时采用的考核指标,主要以团标、地方标准、行业标准、国家标准来进行。这样制定的标准有可能面临“更不标准”的问题。虽然它的有效性和可执行性有可能会更强,但却难以具备国际影响力。

因此,我们的标准战略迫切需要做出重大的转向,从一开始就要建立以国际标准组织为立足点和出发点的“国际标准战略”。标准必须从一开始就树立国际视野。如果不是国际标准,浪费大量时间和精力,最终还是会被国际标准淹没。例如,中国在汉字编码领域做了大量工作。汉字与韩文的编码占了全球语言文字编码工作量的绝大部分。因为除这两种语言外的其他语言文字都是字母文字,只要完成了极少量字母的编码就可以了。但是,中国人在做汉字编码工作时,永远只是从汉语本身的编码来考虑问题。虽然中国人做了大量工作,最后却被美国公司建立了国际通用文字编码Unicode的专利,把中国人花费海量工作的汉字编码稍微改换了一下,就全成他们的专利了。

三、各类标准详解

 

1.产业标准或技术标准

工业化初期,工业品主要是手工业品,产品总体及各项元配件尺寸设计等都是生产者个人化定制的。很多产品参数的设计甚至可能都是生产者个人的技术机密不予外露。这类非标准化的手工业生产方式今天依然少量存在,如各种艺术品、手工业品等。这种生产方式的缺陷在于:所有产品都是从头开始设计生产,所有工序及元配件都是生产者个人定制生产。这不仅是生产效率较低,生产规模很小,成本很高,往往一个产品所有环节都必须要由生产者个人或其师徒在一个生产场地内完成。这样就难以实现更为复杂精深的产品设计。

标准化生产方式是将产品及元配件都制定成标准化的,称为标准件。产品在一开始就基于标准件进行设计和生产。这种生产方式的好处是:标准件可以在平时就进行大规模地专业化生产,由此可以实现生产的社会分工及规模效益。随着工业化进程的推进,标准化深入到了工业生产的从元配件到生产过程的各个方面。福特在汽车生产中引入标准化的流水线生产方式,使T型车的价格从早期的8000多美元,最后逐步下降到260美元。从1908年推向市场,到1927年总共销售1500万辆。这一单品销量水平到今天来看也是属于最畅销车型之列。这是标准化生产方式的经典之作。

2.通信标准

标准对一般的产业来说本质上是一种提升和改善,而对通信产业来说不仅如此,还属于必须和前提。如果没有通信标准协议支持,通信就无法进行。通信的双方只有采用相同的标准协议,才能理解收到的信号是什么含义,或建立起最基本的通信过程。尤其是数字通信,如果没有共同遵守的通信协议,收到的信号就是完全无法理解的噪声。电报技术得以从电磁学变为现实,就是莫尔斯和维尔首先解决了信息编码的标准问题,他们先制定了莫尔斯编码。在此之前的电报设计之所以失败,问题就是发明者要用极为复杂的电路去代表26个字母还有数字。莫尔斯电码以最为简单的方式进行信息编码,从而使得电报机电路设计得以最大程度地简化。

其实,为莫尔斯电码发明做出最重要贡献的是美国人艾尔菲德·维尔,当时他正在协助莫尔斯进行电报机的发明工作。在通信这个领域的开创阶段有很多远超出人们想象的历史。莫尔斯本人最初其实不仅不是发明家,而且是对通信和电子技术一巧不通的画家。他是在1832 年,从欧洲回美国的途中,遇到了发明家查尔斯·托马斯·杰克逊(Charles Thomas Jackson),和他讨论了当时刚出现的电报技术,马上产生极大兴趣,由此一头扎进去花了十年时间发明出了电报。

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电报之父塞缪尔·莫尔斯的绘画作品:穿红色长袍的女孩。是不是对莫尔斯有新的不同认识?

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这是他另一幅较有名的画:拉菲特侯爵(Marquis de Lafayette)

1844年第一份电报从华盛顿发往巴尔的摩后,电报业务开始逐步推广,人们开始意识到通信需要进行标准化的问题。1865年20个国家就签订协议同意进行电报网络的标准化工作。1906年有27个国家代表在柏林签订了一个“国际无线电报公约”。1924年在巴黎成立了“国际电话咨询委员会(CCIF)”;1925年在巴黎成立了”国际电报咨询委员会 (CCIT)”;1927年在华盛顿成立了“国际无线电咨询委员会 (CCIR)”。1957年,CCIF和CCIT合并形成了CCITT,后CCIR也合并进CCITT,并在1993年改名为ITU。

通信业的另一位创始人是伽利尔摩·马可尼,开创了无线电报的时代。马可尼生在一个很富有的家庭,他小时候没怎么上过正规的学校,是在父亲的私人图书馆读书和请家教学习的。他在1895年成功实验了无线电报技术后,兴奋地写信给意大利的邮电部门请求资助,并表示愿意将自己的发明贡献给祖国的通信事业,可对方并不受理他的专利请求。马可尼只好将技术带到英国。1896年,马可尼取得了世界上第一个无线电报系统专利。1897年,马可尼在英国成立“马可尼无线电电报与信号有限公司”,并连续获得一系列无线电报的专利,1900年马可尼为其”调谐式无线电报”取得了著名的第7777号专利。1909年,他因发明无线电报,获得诺贝尔物理学奖。1943年,美国最高法院宣布马可尼的无线电专利无效,认定尼古拉·特斯拉享有对无线电的专利。因为当时美国已经开始大量采用无线电报,不想给英国付专利费。有没有感觉当年的美国在技术专利问题上和现在的印度与俄罗斯差不多?中国太尊重美国的知识产权了,所以美国老是指责中国不够重视知识产权。

另一个让人深思的问题是:为什么马可尼没能在意大利成功?他不够爱国吗?不是,他在获得了诺贝尔奖以后,1914年还加入意大利的军队,并且只是一名中尉,后提升为上尉。1916年调任为海军司令部的中校。他曾是1917年意大利政府赴美使团的成员之一,1919年担任巴黎和会的意大利特命全权代表。同年马可尼被授予意大利军功勋章,以表彰他在军队中的服务。但是,马克尼公司却是英国的,这已经成历史了。意大利失去了马克尼最大的价值创造。

近代科学之父,意大利科学家伽利略被迫害。文艺复兴的巨匠达芬奇在1513年,应新教皇利奥十世的兄弟朱利亚诺·美第奇的邀请,来到罗马。可是他所从事的科学研究工作却被教皇斥为“妖术”。1516年,达·芬奇应法兰西国王弗朗索瓦一世之聘来到法国。弗朗索瓦一世任命达·芬奇为宫廷画师,把他安置在昂布瓦斯城堡中的克鲁克斯庄园,给他丰厚的年俸,听任其随心所欲地从事艺术创作和科学研究,并时不时地去请教。他的大量智慧也随之被带到了法国。

如果一个国家不能留住自己最杰出的人才,是不可能成为伟大国家的,即使其人才辈出也无济于事。其关键在哪里?是评价杰出人才的标准。罗马是欧洲宗教的中心,信仰标准的制定者,这使他一再错失了自己开创的科学发展历史。给予最杰出的人才以最充分的自由、资源和荣耀,他们就会为全社会创造出无尽的财富。当然,这样的条件一定是只能给予最杰出的人才。

电话的发明人亚历山大·贝尔,出生在苏格兰爱丁堡,早年贝尔的专业是声学生理学者和聋哑人语的教师。1870年7月21日,贝尔与父母一起前往加拿大,并在加拿大完成电话的发明。1876年2月14日,贝尔提交电话专利申请,该申请于3月3日批准。1877年7月9日,贝尔电话公司(现AT&T)成立。2002年6月15日,美国国会判定美籍意大利人安东尼奥·梅乌奇为电话的发明者。这个时候,人类已经进入互联网时代,电话技术已开始转向VOIP。很多中国法律界人士喋喋不休地发问“迟来的正义还是正义吗?”。如果美国国会的这个判决是正确的,这都迟了一百多年了,迟到一百多年的正义还是正义吗?如果人们以为美国国会真的是要申张什么正义,这事情可没那么简单。就在美国国会做出“正义”的判决之后一个星期,加拿大国会于2002年6月21日通过决议,重申贝尔是电话的发明者。为什么?安东尼奥·梅乌奇是在移民到美国期间搞出的电话发明,贝尔是在移民到加拿大期间搞出的电话发明,虽然他1882年也转成了美国籍。科学没有国界,但科学家那可是有国籍的。

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