數控係統是數字控製係統簡稱
，英文名稱為Numerical Control System
，早期是由硬件電路構成的稱為硬件數控（Hard NC）
，1970年代以後，硬件電路元件逐步由專用的計算機代替稱為計算機數控係統。數控係統之於機床
，就像CPU（中央處理器）之於電腦，中國數控技術必須盡快突破技術遏製 
   數控係統之於機床
，就像CPU（中央處理器）之於電腦
，是大腦

，是心髒。數控技術是改造傳統機械加工裝備產業
、構建數字化企業的重要基礎，它的發展一直備受人們關注。數控機床以其卓越的柔性自動化的性能、優異而穩定的精度、靈(ling)捷(jie)而(er)多(duo)樣(yang)化(hua)的(de)功(gong)能(neng)引(yin)起(qi)世(shi)人(ren)矚(zhu)目(mu)，它(ta)開(kai)創(chuang)了(le)機(ji)械(xie)產(chan)品(pin)向(xiang)機(ji)電(dian)一(yi)體(ti)化(hua)發(fa)展(zhan)的(de)先(xian)河(he)，因(yin)此(ci)數(shu)控(kong)技(ji)術(shu)成(cheng)為(wei)先(xian)進(jin)製(zhi)造(zao)技(ji)術(shu)中(zhong)的(de)一(yi)項(xiang)核(he)心(xin)技(ji)術(shu)。另(ling)一(yi)方(fang)麵(mian)

，通(tong)過(guo)持(chi)續(xu)的(de)開(kai)發(fa)研(yan)究(jiu)以(yi)及(ji)對(dui)信(xin)息(xi)技(ji)術(shu)的(de)深(shen)化(hua)應(ying)用(yong)促(cu)進(jin)了(le)數(shu)控(kong)機(ji)床(chuang)性(xing)能(neng)和(he)質(zhi)量(liang)的(de)進(jin)一(yi)步(bu)提(ti)升(sheng)

，使(shi)數(shu)控(kong)機(ji)床(chuang)成(cheng)為(wei)國(guo)民(min)經(jing)濟(ji)和(he)國(guo)防(fang)建(jian)設(she)發(fa)展(zhan)的(de)重(zhong)要(yao)製(zhi)造(zao)裝(zhuang)備(bei)。另(ling)外(wai)
，數(shu)控(kong)技(ji)術(shu)以(yi)高(gao)精(jing)度(du)隨(sui)動(dong)控(kong)製(zhi)和(he)多(duo)運(yun)動(dong)協(xie)同(tong)控(kong)製(zhi)為(wei)主(zhu)要(yao)特(te)征(zheng)
，與(yu)自(zi)動(dong)火(huo)炮(pao)控(kong)製(zhi)、雷達控製以及陀螺導航控製技術具有共性的技術基礎，具有典型的軍民兩用的應用特征。
   正是因為數控技術軍民兩用的特征，國際競爭環境對中國數控技術崛起的遏製意圖明顯。從“巴統”到dao考kao克ke斯si報bao告gao的de技ji術shu封feng鎖suo階jie段duan
，到dao通tong過guo合he資zi辦ban廠chang，本ben地di化hua生sheng產chan
，低di端duan產chan品pin傾qing銷xiao
，渙huan散san中zhong國guo國guo內nei的de自zi主zhu研yan發fa力li量liang均jun可ke體ti現xian遏e製zhi意yi圖tu。相xiang當dang多duo的de事shi實shi證zheng明ming我wo們men試shi圖tu通tong過guo引yin進jin技ji術shu
，“以市場換技術”的美好願望隻是一廂情願，結果往往是市場也丟了，技術卻沒換回來。目前以日本FANUC和SIEMENS為首的控製器巨頭的產品壟斷市場80%以上

，高端產品不僅壟斷

，而且限製中國進口。中國通過近20年持續不斷的技術攻關和市場培育，誕生了一批數控廠商，在中低端市場打開局麵，形成了一定市場規模
；但在技術密集的中高端控製器市場，國產控製器規模始終處於被壓縮的狀態，利潤空間被壓縮，研發體係不能支持可持續技術進步。
   行業專家坦言“中國數控機床技術水平與世界發達國家相差起碼15年”。日本國際經濟學家長穀川慶太郎，在日本《呼聲》月刊2005年5月號上發表了一篇題為《中國的未來取決於日本》的文章。文章說，在汽車製造業

，生產汽車部件的機床年均工作時間高達3500小時，也隻有日本製造的機床能保證連續5年性能不變。“沒有日本的機床
，中國的汽車產業將寸步難行”。 長穀川慶太郎預測：中國對日本的依賴隻會越來越加強而不會越來越削弱。這就意味著“日本越來越有能力控製中國”。keguanfenxizhepianwenzhang，paoqiribenshaoshuxuezhekuangzaodexintai，jinjiuzhuangbeizhizaoyezhongyishukongxitongweidaibiaodezhizaozhuangbeiguanjianbujianjishuhechanpinshangdechajushangkan，wenzhangdeguandianshiyingdanghuanqiwomendeyouhuanyishi。
   dapoguowaiduiwomenshukongjishuezhidezhuyaoshouduanjiushijiangdiduiguowaijishudeyicundu，xuanzeyoujishuzhichitiaojiandeguanjianjishuzuoweitupokou，zhudongtupo，cainengzhengqujingzhengshangdezhudong。shukongjishuzaijinshinianjisuanjiruanyingjianjishuhetongxinjishujinbudezhichixia，jubeiguanjianjishutupokoudetiaojian。congchanyedejiaodukanshukongkongzhiqichanpindejibentezheng，keyigaikuoweizhuanyongdegongyejisuanji
；伺服驅動係統產品的特征是驅動電機專用的工業電源；伺si服fu電dian機ji產chan品pin的de特te征zheng是shi裝zhuang有you高gao精jing度du位wei置zhi反fan饋kui原yuan件jian的de高gao精jing度du電dian機ji。針zhen對dui這zhe些xie產chan品pin特te征zheng，從cong產chan業ye角jiao度du看kan
，中zhong國guo完wan全quan具ju備bei高gao端duan數shu控kong係xi統tong產chan業ye條tiao件jian的de，有you些xie具ju有you類lei似si產chan業ye特te征zheng的de產chan品pin的de產chan能neng是shi世shi界jie領ling先xian的de。因yin此ci，跳tiao出chu狹xia義yi的de運yun動dong控kong製zhi器qi製zhi造zao領ling域yu，從cong中zhong國guo產chan業ye全quan局ju看kan
，數shu控kong係xi統tong產chan業ye突tu破po是shi具ju有you產chan業ye支zhi持chi條tiao件jian的de。數shu控kong係xi統tong產chan業ye的de另ling一yi個ge特te征zheng是shi技ji術shu的de軟ruan件jian化hua。運yun行xing在zai數shu字zi控kong製zhi器qi和he伺si服fu驅qu動dong器qi上shang的de軟ruan件jian承cheng載zai了le係xi統tong的de主zhu要yao功gong能neng和he性xing能neng的de實shi現xian。因yin此ci在zai這zhe一yi產chan業ye領ling域yu的de競jing爭zheng將jiang更geng多duo轉zhuan化hua為wei基ji於yu軟ruan件jian技ji術shu、控製技術和製造技術的智力層麵的比拚和以技術融合為特征的工程層麵的比拚。 
   反fan遏e製zhi的de關guan鍵jian是shi構gou建jian適shi合he核he心xin技ji術shu體ti係xi生sheng長chang的de自zi主zhu創chuang新xin平ping台tai，從cong被bei動dong的de技ji術shu追zhui趕gan變bian為wei主zhu動dong的de技ji術shu對dui抗kang。高gao端duan數shu控kong技ji術shu不bu僅jin僅jin是shi控kong製zhi器qi的de問wen題ti，而er是shi關guan聯lian電dian機ji
、驅動、測量、通訊、計算機軟硬件技術以及機床測試、仿真等技術的技術學科群。這些技術環節都將對最終的設備控製效果產生影響。
   以高速高精度高響應運動控製為例來說明這個問題。從FANUC公(gong)開(kai)的(de)材(cai)料(liao)上(shang)看(kan)
，控(kong)製(zhi)分(fen)辨(bian)率(lv)提(ti)升(sheng)到(dao)納(na)米(mi)可(ke)以(yi)將(jiang)被(bei)加(jia)工(gong)產(chan)品(pin)的(de)精(jing)度(du)提(ti)高(gao)一(yi)倍(bei)，表(biao)麵(mian)質(zhi)量(liang)提(ti)高(gao)一(yi)倍(bei)。但(dan)這(zhe)一(yi)結(jie)果(guo)需(xu)要(yao)控(kong)製(zhi)器(qi)全(quan)麵(mian)的(de)技(ji)術(shu)提(ti)升(sheng)。對(dui)於(yu)高(gao)速(su)度(du)運(yun)動(dong)控(kong)製(zhi)技(ji)術(shu)的(de)實(shi)現(xian)而(er)言(yan)，基(ji)於(yu)超(chao)前(qian)讀(du)機(ji)製(zhi)的(de)運(yun)動(dong)軌(gui)跡(ji)分(fen)析(xi)和(he)預(yu)測(ce)是(shi)必(bi)需(xu)的(de)。這(zhe)一(yi)機(ji)製(zhi)將(jiang)對(dui)係(xi)統(tong)的(de)體(ti)係(xi)結(jie)構(gou)提(ti)出(chu)更(geng)高(gao)的(de)要(yao)求(qiu)。軌(gui)跡(ji)平(ping)滑(hua)和(he)加(jia)加(jia)速(su)度(du)控(kong)製(zhi)都(dou)是(shi)在(zai)高(gao)速(su)運(yun)動(dong)控(kong)製(zhi)中(zhong)避(bi)免(mian)衝(chong)擊(ji)的(de)必(bi)要(yao)技(ji)術(shu)手(shou)段(duan)。插(cha)補(bu)器(qi)的(de)計(ji)算(suan)精(jing)度(du)要(yao)從(cong)1個um提升到1個nm
，計算字長要增加三位，有效計算精度要提升3geshuliangji。ruanjianpingtaiyaozhichixiangyingzichangdejisuan。lingyifangmiankongzhijiepaiyexuyaoxiangyingtigao
，fouzedanchundezhilingjingdutigaomeiyouyiyi。zhedangranduixitongdejisuanfuheyougenggaodexuqiu，xitongyingjianpingtaiyaojuyougenggaodesudu。jinzaikongzhiqineishixianzhegefenbianlvshibugoude，haiyaojiangzhegekongzhiliangsonggeisifuqudongzhuangzhi。youyuyouxiaozichangdekuochong，kongzhijiepaidetigao，xiangyingtongxundaikuandexuqiuyeyaotigao。duisifutongxunwentiyidingyaocaiyongshuzifangshi，maichongfangshihemonijiaweizhimaichongfankuidedoubunengfuheyaoqiu。zaisifucehenxianranyaozhuiqiugenggaojingdudekongzhiwenti。shouxianjiushixuyaogenggaojingdudeweizhifankuiyuanjian。muqianguojishanggaojingdusifuzhuangzhichuanganqiyijingtishengdao200萬線～400萬線了，這樣才能夠與現有的機械裝置配合實現納米級控製。我們國內的控製器產品的傳感器大多在2000或2500左zuo右you。這zhe種zhong傳chuan感gan技ji術shu的de差cha距ju直zhi接jie導dao致zhi我wo們men的de驅qu動dong裝zhuang置zhi的de調tiao速su比bi上shang不bu去qu，速su度du平ping穩wen性xing有you差cha距ju。高gao分fen辨bian率lv的de傳chuan感gan器qi還hai麵mian臨lin另ling一yi個ge問wen題ti就jiu是shi傳chuan感gan器qi接jie口kou問wen題ti。顯xian然ran這zhe種zhong分fen辨bian率lv下xia不bu能neng用yongAB脈衝形式接口。
   能夠保證控製器同步采樣的高速數字通訊協議是必須要解決的問題。伺服本身高精度控製的問題也是必須要解決的問題。FANUC強調HRV（高響應矢量控製），三菱強調OMR（優化機械響應控製）都將問題直指高精度伺服控製的核心問題——高精度
、kuaisuxiangyingdedianliuhuansheji。zhiyoulianghaodedianliuhuantexingcainengweilianghaodesudukongzhiheweizhikongzhidiandingjichu。zaijiejuezheyihexinmaodundeguochengzhongxuduokongzhijishudoukeyiyousuozuowei
，baokuogezhongzhuangtaishibie

、滑膜控製和變參數控製等等。
   實shi現xian高gao精jing度du控kong製zhi
，僅jin依yi靠kao控kong製zhi器qi和he伺si服fu驅qu動dong裝zhuang置zhi是shi不bu夠gou的de。電dian機ji設she計ji本ben身shen就jiu是shi直zhi接jie影ying響xiang運yun動dong控kong製zhi效xiao果guo的de重zhong要yao因yin素su。對dui於yu永yong磁ci同tong步bu伺si服fu電dian機ji而er言yan
，良liang好hao的de反fan電dian勢shi正zheng旋xuan性xing

，很hen小xiao的de齒chi槽cao力li將jiang非fei常chang有you利li於yu伺si服fu驅qu動dong器qi實shi現xian低di速su的de平ping穩wen控kong製zhi。許xu多duo高gao精jing度du驅qu動dong裝zhuang置zhi的de廠chang商shang本ben身shen也ye是shi電dian機ji製zhi造zao商shang。在zai很hen多duo國guo內nei的de研yan究jiu機ji構gou中zhong，電dian機ji技ji術shu與yu伺si服fu驅qu動dong技ji術shu是shi部bu門men割ge裂lie的de，有you的de甚shen至zhi沒mei有you電dian機ji技ji術shu支zhi持chi單dan搞gao伺si服fu驅qu動dong。在zai研yan究jiu高gao精jing度du運yun動dong控kong製zhi中zhong，仿fang真zhen技ji術shu將jiang極ji大da的de縮suo短duan我wo們men在zai控kong製zhi算suan法fa的de相xiang關guan研yan究jiu中zhong的de時shi間jian和he實shi施shi成cheng本ben。在zai仿fang真zhen技ji術shu支zhi持chi的de同tong時shi，還hai需xu要yao研yan製zhi有you關guan的de試shi驗yan平ping台tai
，用yong來lai評ping價jia運yun動dong控kong製zhi的de效xiao果guo，評ping價jia伺si服fu驅qu動dong和he電dian機ji的de性xing能neng。例li如ru
，如ru何he評ping價jia低di速su平ping穩wen性xing和he剛gang度du等deng。
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   shangmianjinyigaosugaojingduyundongkongzhijishuweilishuominggaodangkongzhiqijishushiyigeouhejinmidejishuxuekequn。zuoweigaoduanshukongjishudejishuchuangxintixiyingdangjuyoujishuliandewanzhengxing，yinciwomenchengzheyangdejishuchuangxintixiwei“技術創新平台”。這樣的技術創新平台建設投入是巨大的。以日本FANUC公司為例，在技術上保持領先
，在產量上居世界第一
，該公司現有職工3674人，科研人員超過600人，月產能力7000套，銷售額在世界市場上占50％
，研發投入為銷售額的10%，每(mei)年(nian)投(tou)入(ru)研(yan)發(fa)費(fei)用(yong)上(shang)億(yi)美(mei)元(yuan)。很(hen)顯(xian)然(ran)，支(zhi)持(chi)上(shang)述(shu)平(ping)台(tai)在(zai)中(zhong)國(guo)現(xian)有(you)的(de)科(ke)研(yan)條(tiao)件(jian)下(xia)，依(yi)靠(kao)一(yi)家(jia)企(qi)業(ye)或(huo)單(dan)位(wei)是(shi)非(fei)常(chang)困(kun)難(nan)的(de)。我(wo)們(men)隻(zhi)有(you)通(tong)過(guo)包(bao)括(kuo)高(gao)等(deng)院(yuan)校(xiao)和(he)其(qi)他(ta)研(yan)究(jiu)機(ji)構(gou)在(zai)內(nei)

，以(yi)產(chan)業(ye)鏈(lian)和(he)技(ji)術(shu)聯(lian)為(wei)內(nei)在(zai)聯(lian)係(xi)的(de)企(qi)業(ye)技(ji)術(shu)創(chuang)新(xin)聯(lian)盟(meng)
，整(zheng)合(he)技(ji)術(shu)資(zi)源(yuan)，形(xing)成(cheng)新(xin)型(xing)的(de)產(chan)學(xue)研(yan)創(chuang)新(xin)組(zu)織(zhi)
，在(zai)國(guo)家(jia)有(you)關(guan)政(zheng)策(ce)支(zhi)持(chi)和(he)指(zhi)導(dao)下(xia)實(shi)現(xian)相(xiang)關(guan)多(duo)技(ji)術(shu)緊(jin)密(mi)耦(ou)合(he)的(de)創(chuang)新(xin)技(ji)術(shu)平(ping)台(tai)

，才(cai)可(ke)能(neng)實(shi)現(xian)技(ji)術(shu)跨(kua)越(yue)。
   充chong分fen利li用yong通tong用yong技ji術shu領ling域yu的de新xin技ji術shu手shou段duan，把ba握wo數shu控kong核he心xin技ji術shu的de發fa展zhan動dong向xiang
，有you所suo為wei有you所suo不bu為wei。處chu於yu後hou進jin競jing爭zheng狀zhuang態tai的de中zhong國guo裝zhuang備bei控kong製zhi器qi產chan業ye必bi須xu充chong分fen利li用yong新xin的de技ji術shu手shou段duan，把ba握wo數shu控kong技ji術shu的de發fa展zhan方fang向xiang，根gen據ju自zi己ji的de實shi際ji情qing況kuang，有you所suo為wei有you所suo不bu為wei
，形xing成cheng後hou發fa優you勢shi，加jia快kuai技ji術shu進jin步bu的de步bu伐fa，才cai能neng實shi現xian追zhui趕gan和he跨kua越yue。
   首先需要明確中國數控技術需要的發展方向。我們可以從SIEMENS數控係統對華出口限製的方向中受到啟發。這些功能絕大多數十被認為直接影響歐洲裝備核心競爭力的功能。
   分析上述功能，可以概括高端控製器幾個重要的技術發展方向： 
1）複雜運動規律的控製技術。上表中的“螺旋線插補2D+6”


、“5軸加工程序包”、“多軸插補（>4軸）”doushuyuzheyijishufangxiang。fuzaxingmianhequxiandeyundongkongzhishuyushukongjichuzhongdejichujishu

，yeshifuzegongyizhuangbeidexianshixuqiu。tebieshiwuzhoujiagongkongzhijishu
，shifuzaqumianjiagongdejichuzhichijishu。gaijishushiguanxidaohangkonghangtianzhizaoye
、武器裝備製造業、動力裝備製造業的關鍵技術。
2）多軸耦合關係運動控製。“搬運（機器人）變換包”
，“位控循環中的1D/3D間隙控製”，“懸垂度補償，多維”，“主動數值耦合和曲線列表插補”，“電子齒輪單元”


，“連續修正”
，“測量2級”都dou體ti現xian了le上shang述shu特te征zheng。上shang述shu功gong能neng的de共gong性xing特te征zheng是shi某mou坐zuo標biao軸zhou運yun動dong不bu再zai是shi受shou計ji劃hua性xing軌gui跡ji執zhi行xing，而er是shi與yu其qi他ta軸zhou的de運yun動dong或huo邏luo輯ji量liang具ju有you某mou種zhong耦ou合he關guan係xi或huo者zhe協xie同tong關guan係xi，即ji實shi時shi插cha補bu過guo程cheng還hai引yin入ru了le其qi他ta控kong製zhi因yin素su。上shang述shu功gong能neng顯xian然ran對dui於yu複fu雜za裝zhuang備bei是shi非fei常chang必bi要yao的de，屬shu於yu經jing典dian插cha補bu運yun動dong控kong製zhi的de重zhong要yao補bu充chong。
3）開放式結構。“開放式結構NC核心編譯循環”和“同步操作”都屬於這一技術方向。“開放式結構NC核心編譯循環”引擎支持用戶將自己編寫的控製功能加入係統中，並可按照指定的執行頻度周期性執行。而“同步操作”shiyonghuyigaojiyuyandexingshiyuedingzhixingtiaojianhezhixingdongzuo。zheliangxianggongnengfenbietixianlekongzhixitongbutongcengcidekaifang，yizhongshizhixingyinqingdekaifang，lingyizhongshiyonghuyuyancengmiandekaifang。zheleidejishuxianranyouliyuzhujichangdekuaisuxiangyinggongyixuqiu，jiangzijizhuanyoudejishurongrudaokongzhiqizhong，ercikaifajuyouzijitesedekongzhiqi
，jidadituozhanlekongzhiqidekongzhinengli。
4）與伺服控製技術的融合。“內部驅動變量評價”jiushuyuzheyijishufangxiang。sifuqudongzhuangzhidexingnengzhijieyingxiangzhenggeshukongxitongdekongzhibiaoxianhezhenggezhuangbeidexingnengbiaoxian。yinci，sifuqudongxiangguanjishuyechengweigaoduankongzhiqijishuqundezhongyaojichu。youyusifuqudongzhuangzhiqianrushixitongdetedian，yunsuanziyuan、存(cun)儲(chu)資(zi)源(yuan)和(he)人(ren)機(ji)交(jiao)互(hu)能(neng)力(li)的(de)局(ju)限(xian)性(xing)，伺(si)服(fu)係(xi)統(tong)參(can)數(shu)的(de)可(ke)視(shi)化(hua)和(he)優(you)化(hua)需(xu)要(yao)通(tong)過(guo)上(shang)位(wei)的(de)數(shu)字(zi)控(kong)製(zhi)器(qi)來(lai)實(shi)現(xian)。因(yin)此(ci)，控(kong)製(zhi)器(qi)技(ji)術(shu)與(yu)伺(si)服(fu)驅(qu)動(dong)技(ji)術(shu)的(de)技(ji)術(shu)融(rong)合(he)就(jiu)成(cheng)為(wei)數(shu)控(kong)技(ji)術(shu)發(fa)展(zhan)的(de)重(zhong)要(yao)方(fang)向(xiang)。這(zhe)一(yi)技(ji)術(shu)特(te)點(dian)可(ke)以(yi)從(cong)許(xu)多(duo)控(kong)製(zhi)器(qi)產(chan)品(pin)中(zhong)得(de)到(dao)映(ying)證(zheng)。
   上述四大技術方向對數字化裝備的進步非常重要。我國的數控技術在上述方向基本上存在較大的差距，應當成為我們努力的方向。
   我(wo)國(guo)的(de)數(shu)控(kong)技(ji)術(shu)的(de)進(jin)步(bu)和(he)發(fa)展(zhan)除(chu)了(le)技(ji)術(shu)本(ben)身(shen)的(de)問(wen)題(ti)外(wai)，還(hai)需(xu)要(yao)國(guo)家(jia)政(zheng)策(ce)的(de)鼓(gu)勵(li)和(he)扶(fu)持(chi)
，以(yi)及(ji)製(zhi)造(zao)裝(zhuang)備(bei)廠(chang)商(shang)的(de)支(zhi)持(chi)。特(te)別(bie)是(shi)要(yao)解(jie)決(jue)首(shou)台(tai)首(shou)套(tao)的(de)應(ying)用(yong)示(shi)範(fan)工(gong)程(cheng)，一(yi)方(fang)麵(mian)將(jiang)國(guo)內(nei)外(wai)數(shu)控(kong)技(ji)術(shu)水(shui)平(ping)的(de)差(cha)異(yi)量(liang)化(hua)，明(ming)確(que)國(guo)產(chan)控(kong)製(zhi)器(qi)的(de)努(nu)力(li)方(fang)向(xiang)；另一方麵
，打破進口品牌的神話，為國產品牌的數控產品的應用推廣提供機遇，以華中數控、廣州數控、沈陽數控、大連數控、齊重數控等企業為代表的中國數控機床產業，從“以技術引進消化吸收為主”到“主要依靠自主創新”，走zou出chu了le具ju有you中zhong國guo特te色se的de數shu控kong技ji術shu發fa展zhan之zhi路lu。中zhong國guo的de數shu控kong技ji術shu趕gan超chao世shi界jie先xian進jin水shui平ping是shi任ren重zhong而er道dao遠yuan，相xiang信xin在zai建jian設she創chuang新xin型xing國guo家jia的de社she會hui氛fen圍wei下xia，通tong過guo以yi企qi業ye為wei核he心xin的de新xin型xing產chan學xue研yan創chuang新xin模mo式shi組zu織zhi下xia，充chong分fen利li用yong通tong用yong技ji術shu領ling域yu的de新xin技ji術shu手shou段duan，實shi現xian製zhi造zao技ji術shu
、控製技術和計算機技術的融合，通過堅持不懈的努力，自主創新，逐步打破技術封鎖和遏製，加速技術進步
，是大有希望的。