編者：

從蒸汽機(jī)到電力，從信息技術(shù)到人工智能，每一次科技革命的背后，都有著深刻的科學(xué)源頭。當(dāng)物理學(xué)在百年間未能再次出現(xiàn)量子力學(xué)級(jí)別的突破時(shí)，下一輪科技革命的動(dòng)力將從何而來？

中國工程院院士、清華大學(xué)材料學(xué)院教授、北京交叉科學(xué)學(xué)會(huì)理事長周濟(jì)給出了他的答案：學(xué)科交叉。在他看來，物質(zhì)科學(xué)、信息科學(xué)和生命科學(xué)的大交叉，將成為新一輪科技革命的“源頭活水”。

本文轉(zhuǎn)載自公眾號(hào)：北京交叉科學(xué)學(xué)會(huì)

周濟(jì)院士

01

交叉為源，引領(lǐng)科技航向

提問

當(dāng)前新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)

變革深入推進(jìn)，成為影響未來

國際競爭格局和經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展

的主要因素，您如何看待這輪

科技革命和產(chǎn)業(yè)變革未來的

發(fā)展趨勢?

回答

周院士:我個(gè)人的觀點(diǎn)是，我們要研判這輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革的發(fā)展趨勢，需要去考察這輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革的科學(xué)源頭。當(dāng)然，導(dǎo)致科技革命和產(chǎn)業(yè)變革的因素是很多的，科學(xué)的、經(jīng)濟(jì)的、社會(huì)的、國際政治的因素等等，但確定的科學(xué)源頭是必不可少的。我們都知道，人類歷史上經(jīng)歷了三次影響深遠(yuǎn)的科技革命和產(chǎn)業(yè)變革:第一次是18世紀(jì)到19世紀(jì)的動(dòng)力技術(shù)革命，以蒸汽機(jī)技術(shù)為標(biāo)志，其科學(xué)源頭是牛頓經(jīng)典力學(xué)和熱力學(xué)領(lǐng)域的科學(xué)突破;第二次發(fā)生在19世紀(jì)末到20世紀(jì)初的電氣技術(shù)革命，其標(biāo)志性成果包括電力、飛機(jī)、汽車等技術(shù)的崛起，這次技術(shù)革命源于電磁學(xué)等領(lǐng)域的科學(xué)突破;第三次是從20世紀(jì)中葉開始的以信息技術(shù)，包括計(jì)算機(jī)、無線通信、互聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)為特征的科技革命，其科學(xué)源頭是量子力學(xué)與信息論，我們都是這場科技革命和產(chǎn)業(yè)變革的親歷者，并且現(xiàn)在依然經(jīng)歷著信息技術(shù)日新月異的變化。我個(gè)人認(rèn)為，當(dāng)前我們經(jīng)歷的很多日新月異的技術(shù)變革，比如智能化、萬物互聯(lián)、量子計(jì)算等等，都還是第三次工業(yè)革命的余波，這樣一些技術(shù)，早在20世紀(jì)70-80年代人們就預(yù)測到了，因?yàn)榭茖W(xué)基礎(chǔ)沒有變，科學(xué)源頭依然是量子力學(xué)和控制論。

那么問題來了，究竟什么樣的科技變革屬于新一輪的科技革命和產(chǎn)業(yè)變革?我想要厘清這個(gè)問題，就需要追溯其科學(xué)源頭。前三次科技革命的發(fā)生都強(qiáng)烈依賴于物理學(xué)的重大突破，也就是人類對(duì)物質(zhì)世界認(rèn)識(shí)的升華。然而，一百多年來，物理學(xué)上并未出現(xiàn)像量子力學(xué)那樣足以支撐新一輪科技革命的重大突破。我個(gè)人一直持一個(gè)觀點(diǎn)，新一輪科技革命的科學(xué)源頭必然是學(xué)科的交叉，也就是物質(zhì)科學(xué)、信息科學(xué)和生命科學(xué)的大交叉。從這種意義上講，人工智能的發(fā)展還僅僅是一個(gè)小小的開始，新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革，將從改造世界發(fā)展成為同時(shí)改造世界并改造人類自身，其深遠(yuǎn)影響尚無法準(zhǔn)確判斷。

02

跨界搭臺(tái)，深耕交叉科學(xué)

提問

您一直在推動(dòng)交叉科學(xué)的發(fā)展，

并且發(fā)起成立了中國首個(gè)交叉

科學(xué)學(xué)會(huì)—北京交叉科學(xué)學(xué)會(huì)。

請(qǐng)談?wù)勀鷮W(xué)會(huì)在發(fā)展交叉學(xué)科

上的思路。

回答

周院士:其實(shí)大家都知道學(xué)科交叉的重要性，但真正做學(xué)科交叉，特別是跨度比較大的學(xué)科交叉其實(shí)是很難的。不同學(xué)科的研究者在不同的學(xué)術(shù)圈子，用不同的研究范式做研究，即便有做學(xué)科交叉的愿望，也不一定能找到合適的合作伙伴，這就是我們創(chuàng)建北京交叉科學(xué)學(xué)會(huì)的原因。北京地區(qū)是全球最活躍的創(chuàng)新區(qū)域，2016年以來連續(xù)10年排在《自然》雜志科研城市全球榜首。北京科研資源雄厚，學(xué)科專業(yè)齊全，高校和科研機(jī)構(gòu)眾多，并在空間上也比較集中，這為開展交叉科學(xué)研究提供了得天厚的優(yōu)勢，因此我們?cè)诒本┦锌茀f(xié)的下建立了這個(gè)學(xué)會(huì)。

北京交叉科學(xué)學(xué)會(huì)建立以來，連續(xù)組織了三次交叉科學(xué)大會(huì)、多次小型研討，都是比較成功的。我們這個(gè)學(xué)會(huì)特別關(guān)注兩個(gè)方面的學(xué)科交叉:一是大交叉，比如自然科學(xué)與社會(huì)科學(xué)的交叉、科學(xué)與藝術(shù)的交叉等，跨度越大越鼓勵(lì);二是尚未發(fā)生交叉的學(xué)科之間進(jìn)行:交叉，爭取能產(chǎn)生新的科學(xué)體系。我們希望能夠通過這樣一個(gè)學(xué)會(huì)的建立，為北京地區(qū)乃至全國學(xué)界搭建一個(gè)學(xué)科交叉的平臺(tái)，一方面服務(wù)于北京國際科創(chuàng)中心的建設(shè)，另一方面也為國內(nèi)其他地區(qū)乃至全國的交叉科學(xué)學(xué)術(shù)團(tuán)體的建設(shè)探索出一條路子。

03

超材破界，拓展應(yīng)用新途

提問

作為中國超材料領(lǐng)域的學(xué)術(shù)

帶頭人，您近年來一直在

推動(dòng)著超材料的發(fā)展。

請(qǐng)談?wù)勀鷮?duì)超材料及其

發(fā)展前景的看法。

回答

周院士:超材料是上世紀(jì)末到本世紀(jì)出現(xiàn)的一個(gè)新的科學(xué)概念，指的是具有自然材料所不具備的超常性質(zhì)的人工材料體系。早期對(duì)這類材料體系的研究主要?jiǎng)恿碓从趯?duì)一些顛覆常識(shí)的物理現(xiàn)象的實(shí)現(xiàn)，主要是一些物理學(xué)家、電子工程師和光學(xué)工程師在開展相關(guān)的研究。作為最早進(jìn)入這個(gè)領(lǐng)域的材料學(xué)家，我們從材料科學(xué)的視角看這個(gè)體系。因?yàn)槲覀冇幸粋€(gè)參照物，就是常規(guī)材料。

我們發(fā)現(xiàn)，超材料與常規(guī)材料不僅在構(gòu)成和性質(zhì)上不一樣，其設(shè)計(jì)思想、改造方式乃至整個(gè)研究范式都是完全不同的。從這一點(diǎn)看，超材料的價(jià)值不限于產(chǎn)生一些超常性質(zhì)，具有更為廣闊的方法論價(jià)值，我們這二十多年研究工作的出發(fā)點(diǎn)就是開發(fā)超材料的方法論價(jià)值，在這個(gè)基礎(chǔ)上我們發(fā)展出一個(gè)新的領(lǐng)域——超材料與常規(guī)材料的融合。基于這樣的思想，超材料的應(yīng)用前景是無限的。理論上講，任何常規(guī)材料解決不了的問題，都可以從超材料方法上去尋找答案。

04

AI賦能，助力科研青年

提問

您剛才提到鼓勵(lì)青年學(xué)者加入

您剛剛談到了科學(xué)研究的范式

問題，我們都知道，當(dāng)前科學(xué)

研究范式變革中最重要的影響

因素是AI的介入，您如何看待

這一問題?在AI時(shí)代，年輕的

科技工作者應(yīng)如何適應(yīng)這種

科學(xué)研究范式的變革?

回答

周院士:我個(gè)人不是AI領(lǐng)域?qū)＜遥瑢?duì)AI for Science這方面的了解也是初學(xué)者水平。就我個(gè)人的研究領(lǐng)域，我知道AI與超材料的結(jié)合將真正實(shí)現(xiàn)材料的按需設(shè)計(jì)，意義非常大，AI時(shí)代對(duì)新一代科學(xué)工作者來說是機(jī)遇也是挑戰(zhàn)。

當(dāng)前的科學(xué)研究真正原創(chuàng)的其實(shí)并不多，多數(shù)人做的事情都是摸條件、調(diào)參數(shù)，我想未來這部分工作用AI來做，效率將是非常高的。科研人員做什么? 做思維層次更高、原創(chuàng)性更強(qiáng)的工作，年輕的科技工作者應(yīng)該認(rèn)識(shí)到這一點(diǎn)，及時(shí)調(diào)整自己的研究方向和知識(shí)結(jié)構(gòu)。這也涉及教育，教育應(yīng)該從對(duì)知識(shí)的傳授走向想象力、創(chuàng)造力的培養(yǎng)。從這一點(diǎn)看，我們的教育任重道遠(yuǎn)。

周濟(jì)，中國工程院院士，清華大學(xué)材料學(xué)院教授、博士生導(dǎo)師。現(xiàn)任北京交叉科學(xué)學(xué)會(huì)理事長，兼任國務(wù)院學(xué)位委員會(huì)材料學(xué)科評(píng)議組召集人、中國材料研究學(xué)會(huì)超材料分會(huì)理事長、中國電子元件行業(yè)協(xié)會(huì)科學(xué)技術(shù)委員會(huì)主任等職。

來源：北京交叉科學(xué)學(xué)會(huì)

編輯：柯欣

審核：王汝霖

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