當(dāng)世界頂尖科學(xué)家與青年科學(xué)家相遇，會(huì)擦出怎樣的智慧火花——
本報(bào)記者 俞陶然
青年強(qiáng)則科技興。歷史經(jīng)驗(yàn)表明，許多頂尖科學(xué)家取得的突破性成果是40歲以下時(shí)取得的。當(dāng)世界頂尖科學(xué)家與各國(guó)優(yōu)秀青年科學(xué)家相聚一堂、坐而論道，他們會(huì)擦出哪些智慧火花？第二屆世界頂尖科學(xué)家論壇首日，諾貝爾獎(jiǎng)獲得者為青年科學(xué)家出了“考題”，菲爾茨獎(jiǎng)獲得者與青年科學(xué)家交流了將人工智能應(yīng)用于科學(xué)研究的方案。諾獎(jiǎng)得主還呼吁：在上海科創(chuàng)中心建設(shè)進(jìn)程中，政府和高校院所要給青年科學(xué)家更多的科研自由度。
諾獎(jiǎng)得主出“探測(cè)外星人考題”
2019年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)得主、瑞士天文學(xué)家米歇爾·馬約爾介紹了他的獲獎(jiǎng)成果——發(fā)現(xiàn)系外行星。太陽(yáng)系外有沒(méi)有行星？半個(gè)世紀(jì)前，大多數(shù)天文學(xué)家認(rèn)為，太陽(yáng)系在宇宙中很特別，其他恒星很可能都沒(méi)有圍繞它公轉(zhuǎn)的行星。馬約爾并不相信這個(gè)觀點(diǎn)，想通過(guò)一種創(chuàng)新的方法和先進(jìn)的儀器來(lái)捕獲系外行星的身影。這種創(chuàng)新的方法，就是根據(jù)多普勒效應(yīng)來(lái)探測(cè)恒星光譜的微小改變，因?yàn)樾行枪D(zhuǎn)時(shí)，會(huì)遮擋一小部分恒星的光芒。而先進(jìn)的儀器，是他與合作者共同研發(fā)的高精度、自動(dòng)化多普勒光譜儀，能長(zhǎng)時(shí)間觀測(cè)一顆恒星的光譜變化。
要取得科學(xué)新發(fā)現(xiàn)，往往需要?jiǎng)?chuàng)新的方法和高精度儀器，這是馬約爾帶給青年科學(xué)家的一個(gè)經(jīng)驗(yàn)總結(jié)。憑借這兩大法寶，他在天文學(xué)歷史上第一次發(fā)現(xiàn)了系外行星“人馬座51b”。
“既然迄今為止，我們已發(fā)現(xiàn)成千上萬(wàn)顆系外行星，那么這些行星上有沒(méi)有生命呢？這個(gè)問(wèn)題有待青年科學(xué)家的回答?！毖葜v中，馬約爾給青年科學(xué)家出了這道“考題”。這位老人說(shuō)，創(chuàng)新的方法已經(jīng)出現(xiàn)——探測(cè)系外行星的生物信號(hào)。如果那里存在生命活動(dòng)，無(wú)論是低等生物還是外星人，行星的光譜應(yīng)該會(huì)表現(xiàn)出某些特征。那么，這些特征是什么？這需要全球青年天文學(xué)家深入研究。高精度儀器的研發(fā)，也是擺在青年科學(xué)家面前的難題。馬約爾說(shuō)，分析行星光譜，難點(diǎn)在于要剔除它所圍繞的恒星發(fā)出的光芒，因?yàn)樾行欠瓷涞墓馀c恒星相比微乎其微。
馬約爾在世界頂尖科學(xué)家論壇上提出的問(wèn)題，為青年天文學(xué)家以及從事儀器研發(fā)的青年才俊指明了一個(gè)研究方向。毫無(wú)疑問(wèn)，對(duì)它的正確回答將是諾獎(jiǎng)級(jí)成果。
人工智能可否用于數(shù)學(xué)證明?
昨天下午的“桌布論壇”上，青年科學(xué)家、青少年科學(xué)愛(ài)好者與世界頂尖科學(xué)家圍坐在一起，深入交流、暢所欲言，讓這三個(gè)群體都覺(jué)得受益匪淺。
“一位菲爾茨獎(jiǎng)得主問(wèn)我，對(duì)偶學(xué)習(xí)能否用于數(shù)學(xué)證明？我們討論后認(rèn)為，這是人工智能在數(shù)學(xué)中的一個(gè)潛在應(yīng)用?！鄙虾＝煌ù髮W(xué)教授、人工智能專家俞凱欣喜地說(shuō)。據(jù)介紹，對(duì)偶學(xué)習(xí)是機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)的一種?？蒲腥藛T發(fā)現(xiàn)，很多人工智能應(yīng)用涉及兩個(gè)互為對(duì)偶的任務(wù)，如機(jī)器翻譯中，從中文到英文翻譯、從英文到中文翻譯互為對(duì)偶；語(yǔ)音處理中，語(yǔ)音識(shí)別和語(yǔ)音合成互為對(duì)偶；問(wèn)答系統(tǒng)中，回答問(wèn)題和生成問(wèn)題互為對(duì)偶。這些互為對(duì)偶的人工智能任務(wù)可以形成一個(gè)閉環(huán)，使利用沒(méi)有標(biāo)注的數(shù)據(jù)進(jìn)行學(xué)習(xí)成為可能?！斑^(guò)去，我們只能將標(biāo)注過(guò)的數(shù)據(jù)輸入深度學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)，而標(biāo)注需要耗費(fèi)大量精力，而且有些學(xué)習(xí)任務(wù)沒(méi)有大數(shù)據(jù)?！庇釀P解釋說(shuō)。
數(shù)學(xué)證明就是沒(méi)有大數(shù)據(jù)的任務(wù)，所以在菲爾茨獎(jiǎng)得主與青年人工智能科學(xué)家看來(lái)，對(duì)偶學(xué)習(xí)技術(shù)有望應(yīng)用于數(shù)學(xué)證明，讓人工智能參與這種“智力體操”，成為數(shù)學(xué)家的得力助手。
這次催生新思想的交流，也是學(xué)科交叉、跨界交流的典型案例。參加世界頂尖科學(xué)家論壇的科學(xué)家來(lái)自各個(gè)學(xué)科和專業(yè)，為新思想的萌芽、靈感的爆發(fā)搭建了一個(gè)廣闊、高端的平臺(tái)。
讓年輕人自由探索挑戰(zhàn)權(quán)威
頂尖科學(xué)家與青年科學(xué)家、青少年科學(xué)愛(ài)好者交流時(shí)，還提出了營(yíng)造更好環(huán)境，讓年輕一代自由探索、挑戰(zhàn)權(quán)威的問(wèn)題。在“桌布論壇”的小組交流發(fā)言環(huán)節(jié)，1991年諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)得主、德國(guó)生物物理學(xué)家厄溫·內(nèi)爾說(shuō)，他們小組主要討論的話題是：上海如何加快建設(shè)具有全球影響力的科技創(chuàng)新中心。
內(nèi)爾表示，要給科學(xué)家更大的自由度，特別是要讓青年科學(xué)家自由地選擇課題，不受過(guò)多干預(yù)。這是因?yàn)?，青年人的思想往往比中老年人更有?chuàng)新性，政府部門和科研單位應(yīng)呵護(hù)他們的創(chuàng)新思維，鼓勵(lì)他們按自己的興趣開(kāi)展研究工作。
“在評(píng)價(jià)體系方面，我們小組的很多成員都認(rèn)為，論文數(shù)量和影響因子都不是評(píng)價(jià)科學(xué)家的好辦法?！眱?nèi)爾說(shuō)。那么，評(píng)價(jià)青年科學(xué)家的合理指標(biāo)是什么呢？上海交大海洋學(xué)院長(zhǎng)聘教軌副教授馬建認(rèn)為，ESI（基本科學(xué)指標(biāo)數(shù)據(jù)庫(kù)）前百分之一高被引論文、前百分之一高被引科學(xué)家，是兩個(gè)相對(duì)科學(xué)、權(quán)威的評(píng)價(jià)指標(biāo)，入選兩個(gè)“前百分之一”的科學(xué)家在業(yè)內(nèi)幾乎都無(wú)爭(zhēng)議。除了客觀指標(biāo)，知名科學(xué)家對(duì)青年科學(xué)家的評(píng)價(jià)也是一項(xiàng)重要依據(jù)。
“要建成科創(chuàng)中心，教育制度也很重要?！眱?nèi)爾說(shuō)，教師要尊重兒童的好奇心，引導(dǎo)他們探索世界，還要在學(xué)校里營(yíng)造一種挑戰(zhàn)權(quán)威的氛圍，讓青少年敢于質(zhì)疑教科書上的內(nèi)容和老師的講解。這種氛圍會(huì)內(nèi)化為青少年的思維方式，對(duì)他們未來(lái)從事科技創(chuàng)新或其他工作大有裨益。
本報(bào)記者 顧泳
昨天召開(kāi)的第二屆世界頂尖科學(xué)家論壇上，2012年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)得主塞爾日·阿羅什在接受記者采訪時(shí)提及，大熱的量子計(jì)算機(jī)研究，可能是一個(gè)錯(cuò)誤的方向，原子鐘已在使用量子邏輯方面取得了驚人的進(jìn)步。原子鐘的存在對(duì)GPS（全球定位系統(tǒng)）至關(guān)重要，有了原子鐘，人類將可獲得更精準(zhǔn)的GPS。此外，原子鐘在其他領(lǐng)域應(yīng)用也頗值得期待，有望在非常高精度測(cè)量區(qū)域“表現(xiàn)優(yōu)異”。
據(jù)悉，塞爾日·阿羅什主要研究量子光學(xué)、量子信息學(xué)，尤其對(duì)量子電動(dòng)力學(xué)研究作出過(guò)杰出貢獻(xiàn)，并在實(shí)驗(yàn)量子力學(xué)領(lǐng)域享有盛名。
他犀利指出，如果所有注意力的焦點(diǎn)都集中在量子計(jì)算機(jī)，這將是個(gè)危險(xiǎn)的行為。他解釋了自己觀點(diǎn)，“我們不知道是否存在有效方法來(lái)糾正所有量子系統(tǒng)積累的錯(cuò)誤”，量子物理學(xué)告訴人類：量子系統(tǒng)可以同時(shí)以不同的狀態(tài)存在，量子計(jì)算機(jī)不可能單獨(dú)存在、完全孤立，“我們想要提取信息、放置信息，這本身就應(yīng)該是一個(gè)耦合的系統(tǒng)?！?/p>
怎樣才能既得到信息，又可以不必被動(dòng)地全部接受信息？塞爾日·阿羅什說(shuō)，這是理論可知、操作很難的命題。沒(méi)人確切地知道哪種系統(tǒng)是完全正確的。無(wú)論是量子研究還是光子研究，這位諾獎(jiǎng)得主都明確指出，都只是基礎(chǔ)科學(xué)，不宜過(guò)度癡迷甚至“上癮”。
目前中國(guó)、歐洲和美國(guó)都有利用量子技術(shù)獲取信息的項(xiàng)目，在他看來(lái)，量子信息的發(fā)展不該“把所有雞蛋放在一個(gè)籃子里”，幸運(yùn)的是，中國(guó)正是這樣做的，有中國(guó)團(tuán)隊(duì)在研究粒子指示，他給出中肯建議，“堅(jiān)持這個(gè)研究，并朝著多方向發(fā)展，說(shuō)不定就會(huì)有比量子計(jì)算機(jī)更大的驚喜。”
三年前，人類首次探測(cè)到了來(lái)自于雙黑洞合并的引力波信號(hào)，這堪稱重大突破，也是科學(xué)家學(xué)習(xí)的新窗口。塞爾日·阿羅什說(shuō)，原子鐘將可更好地幫助人類理解生產(chǎn)力的生成，它就像未來(lái)的筆記本電腦一樣有突破意義。追溯過(guò)往，直到上世紀(jì)20年代，最精確的時(shí)鐘仍依賴于鐘擺的有規(guī)則擺動(dòng)，更精準(zhǔn)的石英晶體有規(guī)則振動(dòng)，時(shí)鐘的誤差每天不大于千分之一秒。而如今的原子鐘極其精確，誤差可達(dá)10萬(wàn)年內(nèi)不大于一秒。如果問(wèn)原子鐘到底與人類生活有什么關(guān)聯(lián)？塞爾日·阿羅什坦言：確實(shí)目前看來(lái)沒(méi)有關(guān)聯(lián)。但原子鐘涉及的GPS，每個(gè)人都在使用，這就包括了量子物理學(xué)的概念，“所以我不明白為什么現(xiàn)在如此癡迷量子計(jì)算機(jī)，卻不記得我們已經(jīng)存在的GPS呢？”
科學(xué)家必須有想象力和創(chuàng)造力，但這與藝術(shù)創(chuàng)作完全不同。塞爾日·阿羅什說(shuō)，莫扎特的歌劇，無(wú)法替代莎士比亞的戲??；但沒(méi)有愛(ài)因斯坦，相對(duì)論量子力學(xué)就不會(huì)存在。事實(shí)上，科學(xué)家沒(méi)有發(fā)明，而是發(fā)現(xiàn)了那些存在于常識(shí)之外的東西，這樣的發(fā)現(xiàn)將會(huì)不斷提升，嘗試讓人類覺(jué)得世界看起來(lái)不那么奇怪，嘗試闡述為什么這個(gè)現(xiàn)象很重要、怎么會(huì)出現(xiàn)這種現(xiàn)象……這些發(fā)現(xiàn)會(huì)否促進(jìn)人類進(jìn)步，目前仍然未知。
早在百余年前，1900年在巴黎萬(wàn)國(guó)博覽會(huì)上，沒(méi)有人能預(yù)測(cè)得出飛機(jī)和GPS，因?yàn)楫?dāng)時(shí)人預(yù)測(cè)的只是對(duì)當(dāng)時(shí)發(fā)生事情的探索。塞爾日·阿羅什最后表示，所以某種意義上，科學(xué)家很難預(yù)測(cè)量子信息對(duì)應(yīng)用會(huì)有怎樣的改變，能預(yù)見(jiàn)的只有一點(diǎn)，“我們所要知道的東西，增加了我們對(duì)自然的了解?！?/span>
2019年10月30日 05： 第二屆世界頂尖科學(xué)家論壇特刊
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