进入21世纪以来，全球科技创新进入空前密集活跃的时期，新一轮科技革命和产业革命正在重构全球创新版图、重塑全球经济结构。科学技术从来没有像今天这样深刻影响着国家前途命运，从来没有像今天这样深刻影响着人民生活福祉。中国要强盛、要复兴，就一定要大力发展科学技术，努力成为世界主要科学中心和创新高地。基础研究是整个科学体系的源头。工程科技是推动人类进步的发动机，是产业革命、经济发展、社会进步的有力杠杆。建设世界科技强国，既需要战略科学家，也需要卓越工程师。
21世纪以来自然科学与工程技术正在经历一场空前的大整合。如果说战略科学家的任务是发现“未知的”，那么卓越工程师就是要创造“未有的”。卓越工程师，一方面要深谙基础理论，在改造自然和社会的过程中充分顾及科学原理所不及，明晰什么样的科学理论适用于什么样的现实环境；另一方面要精于运算、变抽象为具体，既在工程设计上高屋建瓴，又在流程环节上匠心独运，从而发明创造出满足人民福祉的尖端科技，确保工程实体在现实条件下运行无滞。具体来说，建设世界科技强国要求卓越工程师具备五个显著能力。
科学应用能力
强调建立在科学原理之上的推理实验，这是工程师与工匠的本质区别。现代工程师和应用科学家的出现，推动了科学技术的广泛传播，他们在实践领域不断拓展自己的科学推论，并且善于将应用技术组织整合起来。理论自然科学是现代工程技术发展成熟的前提条件，工程师的先驱们正是具备了综合运用各种科学原理的融通能力，才创造出各种各样的先进技术。英国工业革命时期的瓦特，被称为“机械工程之父”，兼具科学家、艺术家和企业家的才能。瓦特之所以能将气缸活塞的往复运动转变为发动机旋转运动的行星齿轮传动结构，关键就在于他了解天体物理，而且能够经由科学实验摸索出发动机运行的基本原理。科学原理是一套抓住世界“大本大源”的底层逻辑，对于那些陷入细节而无法自拔的人能够打开一扇拨云见日的“窗口”。诸如热力学、流体力学之类的工程科学，把自然现象放到生产环境中去考察，探索出它们在现实条件制约下的一般原理，这是把科学理论与工程设计相结合的动力学机制的一个典型例证。
系统设计能力
在建造一项工程之前，工程师必须先把它设计出来，正如爱因斯坦说的：“在我们能够在事物中发现模式以前，人的心智必须首先独立地把它们构建出来。”在实践中，中国过去有李冰父子修建都江堰水利工程，他们把岷江的分水工程“鱼嘴”、分洪排沙工程“飞沙堰”以及引水灌溉工程“宝瓶口”巧妙地结合为一个整体。三项工程的关联关系处理十分得当，形成了一个协调运转的工程总体。如果当时没有朴素的系统观念，就不会有这样的水利工程。20世纪40年代，在贝塔朗菲、香农、维纳等人努力下，人们逐步将系统作为认识客观世界的基本范式。系统工程提供了一个大容量的总体平台，其流程清晰展示了工程行为的时间理性。现代工程的复杂程度日益加深，每个大工程都需要多专业、多部门的通力合作才能完成。系统工程是“设计中的设计”，其方法论的精髓在于把所有理论和常识统筹起来，集中解决复杂环境中面临的问题与挑战。按照系统工程思想，无论对于机械装备系统还是大型工程项目系统，系统设计的关键是做好规划，而规划本身就是一项技术，应当运用好分解、综合与反馈的工作方法。
实践创造能力
工程师的实践创造能力是主体汇聚各种科学原理和常识方法后的一种涌现行为，他们在一系列工程实践中必须发挥主体的创造性，然后从实用性和有效性的角度推动科技转化为生产力。如果说科学家的创造能力更多建立在超常想象基础之上，那么工程师则必须建立在求真务实的基础上，他们要准确回答为了什么、如何做到最好？卓越工程师善于变抽象为具体，通过开发生产让发明创造进入市场，促进经济社会的快速发展。20世纪早期化学工程师通过整合化学、物理学和数学，创立了一门奠定在门类广阔的工业化学流程基础之上的工程科学，催生了许多基于新工艺流程的产业，带动了大量人口就业。技术和产业不会从学术论文的设计中魔术般地“物化”，有时连最简单的生产都要求有高效的作业流程，尤其当成本、产量与时间发生冲突之际。比如铝是地球上含量最丰富的金属，但是人们花费很长时间才开发出有商业价值的从矾土中提炼铝的电解工艺。现实的复杂性对于一项工程实践所施加的约束，制约着它背后赖以支撑的科学想象和完美蓝图。因此，“为制造而设计”成为许多工程师的座右铭，这充分表明认真对待工程设计及操作流程的有效性是多么重要。
技术创新能力
卓越工程师的科学应用能力、系统设计能力和实践创造能力，最后都会集中表现在他的技术创新能力上。按照复杂经济学的逻辑，技术是经济系统不断进化的核心要素，现代化经济体系就是围绕一定的技术集合而演化构建起来的。关键性技术创新会引发质量变革、效率变革、动力变革，促进资源要素高效流动和资源优化配置，推动产业链再造和价值链提升，进而显著增强一个国家的经济质量优势。工业革命时期英国拥有高超技术背后的一个因素是优秀的工程师开发了性能精良的机床，他们用50年时间将蒸汽动力时代升级到了机器时代。但是，进入20世纪50年代美国从英国手中夺走了机床的领先地位，美国工程师发明了两种通用机床，即铣床和转塔车床。20世纪50年代，在航空工业界和美国空军方面的支持下，麻省理工学院开发了数字控制技术，从而把机床自动化提高到了一个新水平。现代制造业比较依赖于用金属零件切削成形的机床，如果工具在速度、精度、可靠性、灵活性或成本效益方面比他人逊色的话，就会失去国际竞争优势。在世界百年未有之大变局的背景下，中国正面临一个巨大的机会，中国的数字经济发展、产业集群优势以及对接先进科技的制造能力共同塑造了前所未有的创新环境，全面建成社会主义现代化强国推动大国工程师正在加速技术创新的步伐。
协同管理能力
卓越工程师不但要具备科学应用的实践能力，同时也需具有较强的人际沟通能力和组织协调能力，能够综合运用系统科学、信息技术和工程方法解决实际问题的管理能力。卓越工程师一定要善于调动各方面力量、通力合作，综合集成研究与开发的资源，从而占据工程技术和产业发展的制高点。像英国的瓦特，除了发明和改进机器之外，还组织合营公司从事生产和销售，从而使各种机器有效地服务于社会。卓越工程师的工程技术水平一方面体现在物料使用层面，另一方面还有组织管理层面，涉及协调人与用于生产的物质资源之间的关系，包括企业事务与营销管理。譬如在加工领域，基本工艺的一类是金属成形工艺，包括铸造、模压、冲孔、轧制与锻造，另一类是金属切削工艺，包括车削、铣削、研磨、钻孔与镗削。每一种工艺都涉及若干工序，这些工序虽然各自单独看起来都非常简单，但为了完成复杂的生产任务，必须以复杂的方式共同协作。为了完成每一道工序，工程师已经发明大量工具，但是最重要的技能是协调人员与各种工具使用，以产生预期效果。个人的力量总是有限的，卓越工程师要履行好自己的职责，善于把各种工程要素的积极性调动起来，依靠整体力量攻坚克难。
建设世界科技强国呼唤卓越工程师脱颖而出，而且新时代也一定能够成就一批卓越工程师。我们需要营造良好创新环境，加快形成有利于卓越工程师成长和发展的体制机制，培植好卓越工程师的成长沃土，让这支人才队伍的根系更加发达，一茬接一茬茁壮成长。
