徐元森：两次转变科研方向，只为国家需要
徐元森
■本报见习记者 江庆龄
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，虽看淡个人得失，却铭记国家之急难、科研之瓶颈、前行之方向。
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10多个小时上学、在寺庙中读书、在摆放骨灰的祠堂中睡觉，是他儿时最深的记忆。
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：“为了毕业以后‘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。
徐元森接下的第一个重要任务，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，徐元森和同事终于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10多年，工程实验馆紧跟国家钢铁工业建设战略布局，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3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。
如果徐元森一直留在冶金领域，也完全能够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5个月苦战，团队掌握了PN结隔离等关键技术，成功研制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，分别装备于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”获国家科学技术进步奖一等奖，徐元森排名第一。
在推动集成电路学科发展的同时，徐元森也十分重视产业应用。
“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。”徐元森的这些思想，指导着自己的实践。他取得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。这一年，已经69岁、在冶金和微电子两个领域硕果累累的他又一次转身，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，否则在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“小作坊”，却在一个个关键领域开辟道路，让更多人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例子。白云鄂博矿的矿石中含有大量氟，进入高炉会引发许多麻烦。氟化物会不会腐蚀炉体？排放会不会污染草原和黄河？这些问题不解决，包钢建设就难以推进。
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1立方米的微型实验高炉，并在炉体不同位置安装取样设备，用于追踪氟的变化。
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。这项工作后来被冶金专家评价为“在当时世界上是独一无二的开拓性工作，也是出类拔萃的”。
之后的攀枝花钒钛磁铁矿，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实验。
他先从冶炼难度大的症结入手——铁矿中钛含量过高，冶炼过程中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。然而，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，这套方案仍在使用。
1981年，我国钢铁界权威人士一致认为，该成果“为攀枝花钒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做法，也延续到集成电路研究中。
集成电路制造涉及几十道工序，任何一个环节不合格就会前功尽弃。当时，在实验室做成一块样品已属不易，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。
退休后，徐元森仍保持着对关键问题的敏锐度。
20世纪80年代末至90年代初，徐元森多次赴美国和欧洲考察，针对我国集成电路研制与西方差距扩大的现实建言献策。转向生物芯片领域后，他又像学生一样大量阅读专业资料，带着笔记本去高校旁听相关课程，并在与医生的交流中寻找来自临床一线的“真问题”。
曾领航行业的他，隐于时代浪潮下
2006年，徐元森80周岁。上海微系统所计划为他举办庆祝会，他听说后再三推辞。直到所领导说明庆祝会的主要目的是纪念我国第一块半导体双极型集成电路诞生40周年，让年轻科研人员更好地传承科学精神和学术传统，徐元森才勉强同意。但他仍反复叮嘱：“简单点，再简单点。”
他不习惯站在聚光灯下。取得重要成果后，很多记者想采访徐元森，他却很少答应，因为“不愿被捧得很高，更不想也不会借机吹嘘自己”。即便接受采访，他也坚持两个原则：实事求是，未开鉴定会的不报道、鉴定结果出来前不报道；宣传集体，不突出个人。
这种自我“退后”，几乎贯穿了他的科研和生活。每次申报科研项目时，他总坚持把每一位参与者的名字都署上；审阅媒体报道时，他常常删去突出自己的语句，代之以对集体力量的强调。
徐元森一生中绝大部分精力都花在学术研究和指导学生上。多位学生后来成为我国微电子领域的中坚力量，也有人走上政府或企业的重要岗位。而他本人当过最大的“官”就是研究室主任。他常提醒学生：“既然选择了做学问，就不要三心二意。又想做学问，又想当官，学问是做不好的。”
80多岁时，徐元森仍坚持每天上班。上海微系统所提出给他配车，他一口回绝，“不想增加单位负担”。研究所领导去看望他，问他有什么需要帮助，他总是连声说“没有没有没有”，生怕给组织添麻烦。
2011年7月住院后，徐元森明确表示不希望所领导前去探望。但只要在科研上有了新想法，他又会把相关所领导、研究室主任叫到医院，交流科研发展的最新动态和自己的思考。接受治疗期间，他甚至把病情指标的变化绘成曲线图，作为“第一手活标本”，要求学生查资料、作对比研究。
“科学有险阻，苦战能过关。求实又求真，才能有所获。”这是徐元森写给同事和学生的；他留给子女的则是“求是求实，为国为民”。前一句是治学方法，后一句是人生底色。
一个人能在一个领域做出成绩，已属不易。徐元森却在冶金、集成电路、生物芯片3个看似相去甚远的领域，从头开路并取得累累硕果。今天再看，芯片已经成为全球科技竞争中的关键词，生命健康检测也成为前沿交叉领域的重要方向，这更凸显了徐元森当年所走的路的艰难和重要。
时代浪潮继续向前，最初铺路的人常常隐入深处。而浪潮之所以能够奔涌，是因为有人曾在更早的时候俯下身，把第一块基石放稳。