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科学家也有Freestyle:“科普院士”VS“量子院士”

科Way  · 公众号  · 科技媒体  · 2017-07-06 11:05

正文

文字 | 刘禹     美编 | 毛毛    

导读:他们有的是“北斗战神”,有的是心系科普的院士,有人为中国半导体产业镌刻“光刻指纹”,也有人为祖国“神光”研制最强“心脏”,有人孕育了大众创业的强大磁场,也有人让中国的量子科学领跑世界……他们有共同的标签:“科创先锋”“美丽上海追梦人”。

听别人说一百句,不如听本人说一句。


“科普院士”褚君浩——中国红外光电子物理和半导体科学技术领域著名专家。在红外物理、窄禁带半导体以及铁电薄膜材料器件领域取得了系统的创新研究成果,为中国红外物理的发展做出了突出贡献。最近3年来,他作了50余场科普报告,每月至少一场。在他身上体现出了“智慧的创获、品性的陶熔、民族和社会的发展”三种科学人的品质。


“量子院士”潘建伟——中国科学院院士,发展中国家科学院院士,中国科学技术大学上海研究院量子工程中心主任。作为国际上量子信息实验研究领域的先驱和开拓者之一,他是该领域有重要国际影响力的科学家。2016年8月16日,由潘建伟团队牵头,联合中科院上海技术物理研究所、中科院微小卫星工程中心,实施中科院量子科学实验卫星战略性先导科技专项。国际上首颗量子科学实验卫星“墨子号”成功发射。


以下是两位院士的Freestyle现场演讲(有删减)。



褚君浩:心系科普的院士


大家好!很高兴和大家分享我从事科普工作的体会。我从小就深受科普杂志和书籍的影响,记得小时候经常看“科学画报”“科学大众”,许多科学家的传记,还有如《眼睛和太阳》《物理学的进化》《宇宙物质》等等大量科普作品,促使我从小就热爱科学。现在,我是一个科学家,主要从事红外光电子研究,国际上评论我们的工作:“现在他们不仅赶上了世界,而且在一些领域走在前面"。在科学研究的同时,我积极投身科普实践,努力推进科普工作。科普已经成为我生活的重要部分。


中国科学院、工程院总共有1000多名院士,每一位在学术上都有很高的造诣,不过以做科普闻名的,就不多了,我可以算是其中一个。大家称我为“心系科普的院士”。我一直认为,科普的重要性,并不亚于科研。没有全民科学素质的普遍提高,没有科学精神的长期熏陶,没有科学思想的广泛传播,就难以建立起宏大的高素质创新大军,难以释放人民群众的创新智慧,难以实现科技成果快速转化。所以,科普一定是奠定科技强国的社会基础! 


开展科普工作并不是一件容易的事。要做好科普,必需把知识点在脑海中生成一个动态画面,描述一幅物理图景,这幅图景越精细、越清晰、越流畅,那么这些科学知识就越能更好地传播,被人们接受。一个科普工作者如果对所要传播的内容没有深刻理解,要输出这样一幅图像,是很困难的。


科普有多个维度,首先是科学知识的本身,一幅动态的图画;其次是知识的由来,科学家奋斗的故事;再次是科学知识与技术应用、产业发展、政策环境、社会经济、甚至文化哲学等等之间的联系。如果做科普把这些维度都讲透,不仅有内容、有兴趣、有方法、有精神,而且有认识的深度,可以收到最好的科普效果,而且对科研工作本身,也是很好的促进,科学家也得以完成自我提升。


我做科普坚持一点,那就是围绕自己的专业,适当拓展,以知识点的物理图景为中心,联系科学方法、科学精神、技术应用、社会价值、发展趋势,并且还联系到参政议政。例如,在对光电技术及智慧城市、低碳城市科普的基础上,我进行了一些调研思考,在上海市政府参事室提出了“低碳世博”的想法,完成的报告得到中央领导的批示。当全国人大代表时,我提出多项关于发展可再生能源的议案,都被采纳立项,被提交人大常委会作为立法或修改法规的依据,这对社会产生的影响就比较大而且持久。我觉得,把科普和科技发展趋势结合起来,是一种高端科普。


所以,对我来说,科普不是小儿科,也不是负担,而是形成我人生格局的重要组成。



做科普,并不总是付出,有时还有很多意想不到的收获。比如说,科普可以提高科技工作者的想象力和表达力。科研能力只是科学家能力的一种,而科普则需要更多能力——你能把项目的精髓讲清楚,让评审专家接受吗?很多科学家科研做得很好,可在这个时候就“茶壶里装饺子——心里有却倒不出来”。


科普可以影响很多人,我小时候深受科普的感染,我的科普报告也同样影响着年轻人。有时候,这种成就感是实验室里难以获得的。我有好几个优秀的博士生、博士后,就是听了我的科普讲座决定来报考的。比如天合光能是全球第二大太阳能光伏企业,他们的一个技术总监张眏斌在听了我的报告后,考了我的博士生,后来带领团队做出了多晶硅、单晶硅太阳能电池光电转换效率的世界最高纪录。复旦大学研究生陈时友听了我的太阳能电池发展趋势的科普报告,确定了他后来的研究方向,并加入了我的研究团队,他发表了多篇ESI高被引用论文,今年被基金委评为优青。


但是,在现在的科研考评体系里,科学家,尤其是年轻科学家从事科普,工作量并没有计入考评,这非常影响他们做科普的积极性。今天我也提两个建议,一是我们的政策设计应该能够体现出对科学家做科普的鼓励,使更多优秀的科学家从事科普工作。 二是做好科普,不仅需要政策激励,更需要科技工作者的责任担当和服务社会的情怀。希望在座的各位科技工作者要像总书记所号召的那样,以提高全民科学素质为己任,把科普工作作为自己义不容辞的责任,为科创中心和科技强国建设贡献一份特别的力量!


潘建伟:让中国的量子科学领跑世界


我是中国科学技术大学的潘建伟,近年来我和我们团队成员一起奋战在上海,服务上海科创中心建设。很高兴同大家讲讲我们团队在上海开拓量子领域的故事。


去年8月,我们把全球首颗量子科学实验卫星“墨子号”送上了天;今年6月16日,“墨子号”首次实现星地双向量子纠缠分发的成果以封面论文的形式发表《科学》杂志上。审稿人认为该成果是“兼具潜在实际现实应用和基础科学研究重要性的重大技术突破”并断言“毫无疑问将在学术界和广大的社会公众中产生非常巨大影响”。


回想起1997年,我刚开始在国内呼吁发展量子信息的时候,曾受到很多质疑。在这段长达20年的时间里,我们一步步接近一个梦想——让中国的量子科学走在世界前沿。这中间固然有许多曲折,但每一步我们都走得非常踏实。给我印象最深刻的是,我们国家可以迅速决策并凝聚相关的队伍和资源,让“墨子号”能够在短短几年内得以上天。这种协同创新的巨大力量,我认为,将会是未来支撑中国走向世界科技强国的强大动力。


量子的概念,最早是由德国科学家普朗克在1894年提出的。一直到上世纪九十年代,我国在这个领域的实验研究还几乎是一片空白。正因如此,1996年我留学奥地利,学习量子信息实验技术。我还清楚地记得,我第一次见到我的导师蔡林格教授时,他问我的梦想是什么,我就说:“我要在中国建立一个世界一流的量子实验室。”


的确,路就是一点点走出来的。2001年,我回国组建实验室。那个时候我才31岁,杨涛、陈增兵、赵志几个刚博士毕业不久,而彭承志、陈宇翱、张强,才只有20岁出头。整整一年,大家常常睡在实验室里,几乎没日没夜地搭设备。到2004年,我们的一项重要成果发表在了《自然》杂志,这是国内量子信息领域在《自然》杂志发表的第一篇论文,并且同时被美国物理学会和英国物理学会列入了国际物理学年度重大进展。在国际学术界有了这么高的认可,国内也开始重视起来了。


有了一定的积累后,我们有了更有雄心的计划。其实早在2002年,我就萌生了把卫星送上天,利用天地之间的链路做量子科学实验的想法。当时听起来像一个天方夜谭,而且欧洲、美国并没有类似的项目。2004年,在许多专家对我的设想还心存疑惑时,中科院支持了我这个近似疯狂的想法。我记得白春礼院长——当时任中科院副院长——说:“我们要相信潘建伟的学术判断,就让他试一下吧!” 在中科院的支持下,我们开展了一系列的地面验证实验,充分证明了实现星地量子通信的可行性,因此在2011年,中科院迅速立项量子科学实验卫星。在星地量子通信这一领域,我国从起跑线上就站在了欧洲和美国的前面。所以,创新就不能总跟在别人后面,就要敢做没人做过的事情。



如果说,做前沿研究还能靠一个团队单打独斗,但到了卫星这样的工程,就一定得靠集体的力量。在2008年我们还在做地面验证的时候,中科院就“钦点”了中科院上海技术物理研究所王建宇研究员的团队,他们在做航天载荷方面,有着丰富的经验;又“钦点”了中科院微小卫星中心,让他们来做卫星平台。还有上海光机所、成都光电院等等单位。所以,在项目实施的过程中,我们也得到了上海市方方面面的大力支持。在这里,我要向上海表示深深的感谢,没有地方的各方资源协调,这件事做起来会困难很多。


我们这个联合团队最让我感动的,就是遇事绝不互相推诿,而是一起想办法解决问题。墨子号研制过程中一路上碰到了许多坎坷。本来定好2016年7月就要发射的,可以没想到,6月底卫星进场前却突然发现一个信标光激光器能量下降,大家并没有把责任推给制造激光器的单位,而是一起讨论,最终联合把问题解决了;墨子号刚进入轨道,外太空的环境比我们预计的还要恶劣,对卫星的光学系统很快就产生了影响,眼看实验就要做不成了,整个团队又在一起调整卫星参数,又把卫星“挽救”了回来——最后,卫星数据的各项参数比原来好了10倍,所以原本准备2年完成的实验,现在2个月就完成了。我们的论文投到《科学》杂志,仅用十几天就被接受,并且以封面文章发表,这是从来没有过的。


当我们的成果发表后,不少外媒评论,中国真正走到了量子通信的国际领导地位。在墨子号发射之后,加拿大也为量子卫星立项,欧洲、日本、印度等国家的项目也都开始启动。这次,我们国家真正引领了一个时代的到来。


除了量子通信外,近年来我们在量子计算等领域也取得了较好的成绩。比如,就在上个月,我们在上海发布了首个超越早期经典计算机的光量子计算原型机,还有首次实现了10个超导量子比特的量子计算芯片。我们预期,再经过3到5年的努力,就可以操纵50个量子比特,这时,量子计算机对某些特定问题的处理能力就可以超过目前最快的经典超级计算机,实现“量子称霸”这一里程碑。


总的来说,在国家的高度重视下,在中科院和上海市等的大力支持下,我国在量子信息领域整体上已经具备了和发达国家展开竞争的能力,在多个研究方向上还处于国际领先的地位。


不过,这种优势现在看来还并不一定能够长久。现在,美国科学家就开始说:“当年,德国人先开始研究原子弹,但美国后来居上了;前苏联先把卫星送上了天,而美国人的宇航员率先登上了月球。这次,我们也一定可以反超中国人。”


当年美国的曼哈顿工程就是这样,一开始只有掌握核心技术的几十个人,后来很短时间内就从全国汇聚起了上万人。现在,量子科技碰到的情况也十分类似。一开始,做前沿研究,只需一二百人就能做起来;做卫星可能上千人就好,但今后再发展,就需要更多的资源、人才汇入。我想打一个比方,如果说量子信息是一棵竹子,过去一直在泥土中酝酿破土,现在则到了破土而出的时候,人们常说“雨后春笋”,它将很快进入拔节猛长的阶段。如果它被栽在花盆里,最多就长成一个盆景,如果可以长在山林中,就可能发展成一片竹林。


现在,国家准备实施量子信息领域的重大科技项目,还在筹建国家实验室。在上海,科委、张江高新区、发改委、浦东新区等都进行了布局,作为上海建设科创中心的重要内容。我们希望可以探索一种更好的机制,利用举国之力,更有效地协同创新——我们要造出中国的量子计算机、发展中国的量子通信产业,让我国真正成为未来信息技术和产业的引领者!