中国读者最近几年比较关注日本科学家不断获得诺贝尔奖的新闻报道。日本的国家底色是制造业，上世纪 80 年代以后，日本受到全世界瞩目，正是因为 “Made in Japan” 的工业产品席卷全球。目前，全世界有多个聚焦工学领域的奖项，被称为 “工学领域的诺贝尔奖”。本文将简单介绍日本过去 30 年在工学领域获得的主要国际奖励。当然，介绍这些奖励的目的并非彰显日本的成果有多辉煌，而是想通过这些成果提供一个观察和认识日本的视角，进而思考科学、技术与产业发展的关系。相较于基础科学领域的诺贝尔奖，工学领域的大部分获奖成果，在全球范围内得到了更广泛的应用。
从整体情况来看，可以得出以下几个结论：1. 工学领域几个重要的国际大奖，日本科学家和工程师均有斩获，但整体获奖人数并不算多，甚至低于日本的诺贝尔奖获奖人数；2. 比起诺贝尔奖，工学领域的成果在现实社会中的应用更直接、更广泛；3. 截至目前，尚无日本科学家获得信息化和人工智能时代最重要的奖项图灵奖。日本在计算机科学基础理论方面的滞后，也是其未能在信息时代掌握技术主导权的重要原因之一。
一、查尔斯・斯塔克・德拉普尔奖
查尔斯・斯塔克・德拉普尔奖（Charles Stark Draper Prize）是美国国家工程院（United States National Academy of Engineering）设立的奖项，主要授予做出杰出贡献的科学家（并非仅限美国科学家）。其中不少获奖成果，中国读者也十分熟悉。
例如，1989 年该奖项颁发给了杰克・基尔比（Jack Kilby）和罗伯特・诺伊斯（Robert Noyce），获奖理由是集成电路芯片的发明；1999 年授予光纤领域的三位科学家，分别是高琨（Charles Kao）、约翰・麦克切斯尼（John MacChesney）和罗伯特・莫勒（Robert Maurer）；2001 年表彰了对互联网发明做出巨大贡献的四位科学家 —— 文顿・瑟夫（Vinton Cerf）、罗伯特・卡恩（Robert Kahn）、伦纳德・克兰罗克（Leonard Kleinrock）和劳伦斯・罗伯茨（Lawrence Roberts）；2003 年授予为全球定位系统（GPS）做出重大贡献的两位科学家；2009 年颁发给动态随机存取存储器（DRAM, Dynamic Random Access Memory）的发明者罗伯特・登纳德（Robert Dennard）；2018 年则授予 C++ 语言的开发者比雅尼・斯特劳斯特鲁普（Bjarne Stroustrup）。在这个工程领域的重要奖项中，日本科学家有 3 个年度与国际同行共同获奖。
2015 年，日本科学家赤崎勇和中村修二（当时已加入美国国籍）与其他三位科学家共同获奖，理由是发光二极管（LED, light-emitting diodes）的材料、制作工艺的发明、改良及商业化。赤崎勇和中村修二曾于 2014 年获得诺贝尔化学奖，获奖理由是蓝色发光 LED 的发明 —— 若没有这一突破，如今广泛应用的 LED 灯便无从谈起。
2014 年，日本科学家吉野彰、西美绪与其他两名科学家（包括约翰・古迪纳夫（John Goodenough））获奖，表彰他们实现了让移动设备更小型、轻量化的可充电锂离子电池的产业化。索尼是全球首个将锂电池实用化的公司，西美绪正是索尼锂电池部门的核心技术人员。约翰・古迪纳夫与吉野彰于 2019 年共同获得诺贝尔化学奖。
2013 年，日本工程师奥村善久与其他四位科学家获奖，理由是为全球首个蜂窝电话网络、系统及标准的建立做出了开创性贡献，简单来说，就是为全球最早的手机通讯系统奠定了基础。奥村善久的相关科研成果可追溯至 20 世纪 70 年代。
二、IEEE 爱迪生奖
IEEE 是电气和电子工程师协会（Institute of Electrical and Electronics Engineers）的简称，于 1963 年由美国电气学会（AIEE, American Institute of Electrical Engineers）与无线电工程师学会（IRE, Institute of Radio Engineers）合并而成。IEEE 颁发的爱迪生奖（Edison Medal）是电子工程领域历史最悠久的奖项，自 1909 年起每年评选一位获奖者。截至目前，共有 4 位日本科学家获此殊荣，分别是 2000 年的西泽润一、2011 年的赤崎勇、2021 年的伊贺健一和 2023 年的松波弘之。
西泽润一是在半导体和光通信领域均有重要贡献的科学家，如今半导体制造工序中关键的 “离子注入” 技术，便是他的科研发明。
赤崎勇的获奖源于其在蓝色发光 LED 领域的突破性研究。伊贺健一在日本算不上知名科学家，其核心贡献是发明了垂直腔面发射激光器（VCSEL, Vertical Cavity Surface Emitting Laser）。虽然除激光领域研究者外，中国人对他或许并不熟悉，但每天都在使用他的发明。VCSEL 作为激光的一种，是伊贺健一于 1977 年取得的科研成果。目前广泛应用于计算机鼠标、光纤通信、激光打印机、手机人脸识别等领域，1995 年美国霍尼韦尔公司首次将该成果商业化。
2023 年获奖的松波弘之同样并非家喻户晓的科学家，但他是碳化硅领域的顶尖科学家之一。松波弘之开发了碳化硅的结晶方法，以及碳化硅肖特基势垒二极管（Schottky barrier diode）和碳化硅场效应晶体管（Field Effect Transistor）。基于碳化硅、氮化镓等第三代半导体材料的功率半导体元器件，如今在现代社会的重要性日益凸显。相较于传统硅材料元器件，它们能承受更高电压、更大电流，且自身损耗更低。
三、伊丽莎白女王工程奖
以上介绍的奖项均由美国主导，下面来看欧洲国家主导的奖项情况。英国为纪念伊丽莎白女王在位 60 周年，创立了伊丽莎白女王工程奖（Queen Elizabeth Prize for Engineering）。
该奖项 2013 年首次颁发，授予为互联网发展（The Internet and the Web）做出重大贡献的五位科学家。2015 年授予美国麻省理工学院教授罗伯特・兰格（Robert Langer Jr.），表彰其在靶向药物输送系统领域的成果。兰格教授目前已在全球范围内获得超过 200 项各类奖励。2017 年颁发给数字成像传感器（Digital Imaging Sensors）领域的四位科学家，其中包括日本科学家寺西信一。四人的核心贡献是电荷耦合器件（CCD, Charge-Coupled Device）的发明与改良。CCD 的主要发明人威拉德・博伊尔（Willard Boyle）和乔治・史密斯（George Smith）曾获 2009 年诺贝尔物理学奖。寺西信一是日本电气股份有限公司（NEC）的研发工程师。2019 年授予为全球定位系统（GPS）做出巨大贡献的四位科学家。
2021 年表彰了 LED 照明领域的五位科学家，赤崎勇和中村修二位列其中。
2022 年由日本科学家佐川真人单独获奖，表彰其发明了 “全球最强永磁体”。佐川真人在上世纪 80 年代初期，发明了应用稀土元素之一钕的新型磁铁，此后该产品成为磁铁产品的主流。如今现实社会中凡有电动机的设备，基本都离不开这种磁铁。从应用的影响力来看，佐川真人将来获得诺贝尔奖也是不奇怪的。
2023 年授予钝化发射极和背面接触电池（PERC, Passivated Emitter and Rear Cell）技术领域的四位科学家，其中包括王爱华、赵建华两位华人科学家。该技术由澳大利亚科学家马丁・格林（Martin Green）于 1983 年提出，两位华人科学家是其学生，与老师同获此奖。2024 年颁发给开发高性能风力发电机的两位科学家。2025 年则授予为现代机器学习领域做出巨大贡献的七位科学家，知名华人人工智能科学家李飞飞位列其中。
四、欧洲发明家奖
欧洲发明家奖（European Inventor Award）由欧洲专利局主导，自 2006 年起颁发，设有五个不同奖励类别，日本科学家和工程师已有多人获奖。
2014 年，日本原昌宏团队（共 5 人）获得 “公众选择奖”（Popular Prize）。获奖成果就是我们每天都会使用的二维码。
2015 年，碳纳米管的发现者饭岛澄男等三人获得 “非欧洲国家” 类别奖；
2019 年，日本科学家吉野彰获 “非欧洲国家” 类别奖；
2024 年，佐川真人同样获得 “非欧洲国家” 类别奖。
五、日本尚未获得图灵奖
计算机堪称人类历史上最重要的发明之一。过去 80 年间，计算机硬件和软件技术日新月异，背后离不开众多图灵奖获得者的巨大贡献。图灵奖（Turing Award）由国际计算机学会（ACM, Association for Computing Machinery）主导，首次颁发于 1966 年，至今已有约 60 位科学家获奖，华人科学家姚期智曾获 2000 年度图灵奖。
日本自 20 世纪 90 年代后经济长期低迷，未能主导信息产业革命是重要原因之一。而从图灵奖的获奖情况来看，尚无日本科学家上榜，这从侧面反映出日本在计算机基础理论和核心技术方面的明显欠缺。
近年来，人工智能技术发展迅猛，该领域科学家也受到全球关注。但在过去几十年间，日本并未涌现出具有世界广泛影响力的人工智能领域科学家。人工智能热潮兴起后，日本媒体重点报道的本土科学家主要有两位：一位是信息几何学的创始数学家之一甘利俊一，其相关理论为深度学习理论提供了重要支撑。另一位是福岛邦彦，他于 1980 年提出了新认知机（Neocognitron）理论，这是后来卷积神经网络（CNN, convolutional neural network）的重要基础，福岛邦彦也因此被认为是卷积神经网络的奠基人之一，曾获 2021 年度鲍尔科学成就奖等重要荣誉。
2024 年诺贝尔物理学奖颁发给了约翰・霍普菲尔德（John Hopfield）和杰弗里・辛顿（Geoffrey Hinton），而甘利俊一在 20 世纪 60 年代的部分研究成果，是霍普菲尔德后续成果的重要基础。不过自 80 年代以后，日本在人工智能基础研究领域，便再未出现具有重大影响力的成果。近年来，日本在人工智能领域的发展明显落后于美国和中国，而这种差距并非近期形成，过去几十年间，美国在人工智能领域始终持续耕耘、稳步推进。
日本的问题是什么？
整体来讲，过去几十年日本在工程和工学领域的获奖情况比起欧美发达国家，算不上特别突出，也算不上落后。很明显，美国依然是科学和技术创新的第一强国。上世纪 70 年到 90 年代的 30 年，是日本电子行业最辉煌的 30 年。数码相机是日本电子行业风靡全世界的最后一个终端产品。
上面介绍的几个成果当中，日本在锂电池、LED、钕磁铁等领域都占据了 20 多年的优势。但是 2005 年之后，在全世界的影响力是逐步下降的。其背后最重要的原因有两个，一个是工业产品的专利保护期只有 20 年左右。2005 年之后，这些产品的核心专利基本都过期了。第二个原因就是比起周边新崛起的竞争对手，日本在成本方面不再具有优势。
在终端电子产品方面，日本的颓势也非常明显。可以说在 70 年代以后的 30 年，日本是当之无愧的全球家电第一强国。90 年代以后，全世界的电子行业的主战场逐步转变为个人电脑和手机。90 年代，日本企业在笔记本电脑和手机领域依然有比较大的存在感，但是 2000 年之后地位逐步下滑。目前，日本的电子行业，只剩下被动电子零部件领域日本企业还有比较强的存在感，其他领域基本上是全面溃败的态势。2007 年，苹果 iPhone 手机的诞生，宣告了日本电子强国时代的终结。
90 年代以后，电子产业发生了两个巨大的变化，一个是软件越来越重要，另外一个是彻底的国际分业的确立。日本电子行业的企业在这两个方面，都没有能够很好的应对。日本的败北还有一个原因，就是日本在计算机科学领域的基础研究的薄弱，正如上文所讲的，日本一直没有能够在计算机科学基础研究领域取得突破性成果。
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