徐元森：两次转变科研方向，只为国家需要
徐元森：两次转变科研方向，只为国家需要
1995年，69岁的徐元森把研究方向从集成电路转向生物芯片。
很多人对此不解。徐元森解释：“现在是信息时代，接下来可能进入生物时代。两个领域有着相通之处，都是要弄清楚各自研究对象的信息。”
这位和“信息”打了大半辈子交道的科学家，在生活中却并不爱记录。晚年被问及长寿秘诀时，他用了“健忘”一词，“生活中的烦心琐事发生了，过去了，就要忘记。”
遗憾的是，这次对话几年后，他因病去世，享年87岁。5月22日，是中国工程院院士、中国科学院上海微系统与信息技术研究所（以下简称上海微系统所）研究员徐元森的100岁诞辰。
回望徐元森的一生，“健忘”二字或许意蕴深远。他心有家国、矢志笃行，看淡个人得失，铭记国家之急难、科研之瓶颈、前行之方向。
徐元森。上海微系统所供图，下同
想开小作坊的他，成为多领域开拓者
1926年5月22日，徐元森出生在浙江省江山市一户普通农家。
少年时代，他就十分聪慧，很早便展现出很强的分析问题、解决问题的能力。但战乱年代，终究难以安放下一张安静的书桌。步行十多个小时上学、在寺庙中读书、在摆放骨灰的祠堂中睡觉，是他最深的记忆。
1946年，徐元森考入浙江大学化学工程系。多年后谈起选择化工系的原因，他的回答十分朴素：“毕业了以后‘有饭吃’，能开个小作坊，做做肥皂之类。”
1950年本科毕业后，徐元森进入中国科学院工程实验馆（上海微系统所前身，以下简称工程实验馆）工作。彼时，新中国工业建设百废待兴，许多关键技术都要从头摸索。
徐元森接受的第一个重要任务，是球墨铸铁。当时国外已有相关技术，但不符合我国生产条件，必须探索适合中国国情的新方法。那段时间，徐元森经常围着小化铁炉反复试验，任凭汗水打湿衣服、模糊眼睛。1950年底，经过近百次试验，徐元森和同事们掌握了球墨铸铁的生产和热处理工艺。相关成果随后在全国推广，为新中国工业建设提供了重要支撑。
首战告捷，而属于徐元森的科研拓荒之路才刚刚开始。
接下来十多年，工程实验馆紧跟国家钢铁建设战略布局，聚焦国内冶金产业短板，开展了系列研究。
作为团队骨干，徐元森先后参与包头白云鄂博矿、攀枝花钒钛磁铁矿高炉冶炼相关问题研究，解决了炼铁史上含钛和含氟铁矿冶炼的两大难题。
一系列科研成果，不仅为我国钢铁工业的建设提供有力支撑，也在理论上丰富了炼铁学和冶金过程物理化学研究体系。相关项目三次获国家自然科学奖，徐元森也成为我国冶炼新工艺的重要开拓者之一。
如果徐元森此后一直留在冶金领域，已经足以成为一位成绩卓著的科学家。但20世纪60年代初，美制U-2高空侦察机事件给他带来强烈触动——飞机控制单元中使用的是集成电路，而中国在这一领域几乎还是空白。
徐元森主动请缨，掷下一句“科学人要带头搞技术，要开路”，将研究方向转向集成电路。1965年，不到40岁的徐元森作为负责人，带领多家单位科研人员组成的攻关小组开展会战。经过五个月苦战，团队掌握了PN结隔离等关键技术，研制成功中国第一块双极型集成电路。
此后数十年，徐元森带领团队持续攻关，开发了多个系列、百余种集成电路，分别装备了国内第一台集成电路计算机，500万次高速计算机和1000万次大规模集成电路计算机。这些工作补齐了国产核心集成电路器件短板，为我国突破计算瓶颈、自主发展国产大型计算机提供了重要的技术支撑与硬件保障。1985年，“高速超高速双极型数字集成电路项目”获国家科技进步奖一等奖，徐元森排名第一。
徐元森（右一）和同事在讨论问题。
在推动集成电路学科发展的同时，徐元森十分重视产业应用。
“集成电路不能在研究所里关着门做，一定要和其他研究所、高校以及生产企业进行对接。”“第一研究室是以应用研究为主的，理论研究再深奥，产品出不来还是没用的。”徐元森的这些思想，指导着自己的实践。他开展的每一项集成电路研究成果均投入实际应用。身份证、一卡通等的最初构想，正是徐元森所提，后续由他的学生落地实现。
1995年，徐元森当选中国工程院院士。同一年，已经69岁、在冶金和微电子两个领域硕果累的他，又一次转身，踏入陌生的生物芯片领域。“生物芯片技术的发展和应用已经迫在眉睫，否则一个新的科技前沿领域，我们又将失去话语权。”他说。
当时，国内生物芯片基本是空白，国际上也刚刚起步。在徐元森的倡导下， 中国科学院上海冶金研究所（上海微系统所前身，以下简称上海冶金所） 成立生物芯片课题组，开展乙肝、丙肝、结核检测诊断芯片研制，生物电子也逐渐成为研究所新的科研方向之一。
徐元森终究没能开成自己的“小作坊”，却在一个个关键领域开辟道路，让更多人拥有了向前发展的底气。
能解决问题的他，习惯先找准问题
在同事眼中，徐元森“鬼点子”很多，很擅长解决问题。比“解决”更可贵的是，他能先把真正的问题找出来。每当工作被“卡”住时，他总习惯从繁杂的数据和现象中梳理出关键问题，再有目的地寻找解决方案。
包头白云鄂博铁矿冶炼就是典型案例。白云鄂博矿的矿石中含有大量氟[小雨1]，进入高炉会引发许多麻烦。氟化物会不会腐蚀炉体？会不会污染草原和黄河？这些问题不解决，包钢建设就难以前进。
高氟矿石高炉冶炼没有成熟的经验可资借鉴，连经验丰富的苏联专家都不敢贸然行事。当时不到30岁的徐元森判断，最关键的是弄清包头铁矿进入高炉后究竟发生了哪些变化。为此，他提出建一座容积一立方米的微型实验高炉，并在炉体不同位置安装取样设备，用来追踪氟的变化。
这座小而“五脏俱全”的实验高炉，成为破解难题的切入口。徐元森和同事据此开展了一系列实验，逐步摸清氟的变化规律，进而找到破局方法。这项工作后被冶金专家评价为“在当时世界上是独一无二的开拓性工作，也是出类拔萃的”。
之后的攀枝花铁矿，更是被专家判定为不适合高炉冶炼的“呆矿”。徐元森接下攻关任务，带领团队进行了长达两年的艰苦试验。
他先从冶炼难度大的症结入手。铁矿中钛含量过高，冶炼过程形成的高钛熔渣在高温下极不稳定，非常容易变稠，粘在炉内，堵死炉缸。
过去的做法是加大分母，通过在炉料中加入大量废渣、废砖等材料，降低二氧化钛占比。但这是一种得不偿失的办法。徐元森从改造实验高炉开始，走出了一条极具普及性的新路线。利用徐元森摸索出来的方法，冶炼得到的生铁质量和钒的回收率均明显提高。至今， 这套方案仍在被使用。
1981年，我国钢铁界权威人士一致认为，该成果“为攀枝花钛磁铁矿高炉成功出铁提供了理论依据，为以后的研究和生产奠定了基础”。
这种找准关键问题的习惯，也延续到集成电路研究中。
集成电路制作涉及几十道工序，任何一个环节不合格就会导致前功尽弃。当时，在实验室做成一片样品已属不易，若要大规模应用，还必须保证成品率。
“首先遇到的困难是除尘。”徐元森在一篇回忆性文章中写道，“这些尘粒大都在3微米以上，和电路的线条粗细相当，尘粒落在硅片上，既污染了电路，又破坏了平面图形。”
1973年，在徐元森的建议下，上海冶金所考虑改建洁净室。起初，围绕要不要建、如何建，所内存在不同意见。徐元森用实验数据和实际对比结果，逐步统一了大家的认识。
当时，全所没有建筑和净化方面的专业人员。上海冶金所便组建了一支以工人为主体，干部、技术人员共同参加的“洁净室改建组”。在徐元森的领导下，他们边学边干，自行设计、施工，仅用16个月就建成100级洁净室，满足了大规模集成电路工艺要求。后来，这一经验被推广到国内许多单位。