科恩伯格:未来前沿科技趋势

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导 读

科学无国界。在为期三天的论坛上,来自世界35位顶尖科学家,与近40位中国两院院士、青年科学家,以及200余位科研工作者,共同围绕“科技,为了人类共同命运”这一主题,进行了深入探讨,充分交流。他们的论述代表了各自领域的先锋理念和学术成就,能够推动基础科学研究的深入与追求卓越科学精神的传承。本文为世界顶尖科学家协会主席罗杰-科恩伯格主席《未来前沿科技趋势》。

以下为演讲全文

近几天的讨论和热烈的交流,涵盖了物理、生命、化学、信息、经济等多个领域的内容,同时也探讨了关于学术评价、科研素质培养和科技创新机制、青年人才的重视、社会经济经济发展规律和公平效率的问题。为我们展示了顶尖和前沿的最新成果和思想,对未来科技前沿热点领域方向进行了展望:

宇宙是人类探索未知永恒的话题。我们的宇宙如何诞生、是否永远的加速扩张,还是有其他的过程,最后如何终结,宇宙具体包含什么样内容,包括宇宙的质量和能量,仍然都是一些迷。暗物质包括负能量不断的推动我们整个宇宙的扩张,它的属性是什么,如何通过理论进行探索,我们未来希望可以在实验室包括外太空找寻到答案。

天体物理的国际合作成果让我们可以看的更远。如Fast射电望远镜作为国际合作项目,团结了中国、澳大利亚、美国、荷兰等多个国家的科学家,整合了成千上万最新系统和基础成果,如澳大利亚的工业联合组织提供了最新低温恒温器技术使其更加精准。Fast射电望远镜已开始第一次观测,对整个脉冲星进行了新的研究,系列最新突破已有出版。

量子技术,包括量子力学、计算、通讯技术正在不断的进步。我们精准的量子状态测试实验,使得量子力学的研究越来越深刻,促进各种技术融合发展。量子计算利用粒子的波粒二象性实现并行计算,从而超越传统计算机0或1的线性计算能力。不断发展的电磁理论和量子霍尔效应推动了拓扑量子技术,在未来可以实现经过拓扑结构保护的量子计算。在量子力学和宏观力学交界处和电磁干扰环境下进行量子纠缠研究,不仅有利于全球量子通信网络的建立,为人来带来非常安全的信息传递,也有助于进行更精准的引力波探测等基础粒子物理研究。通过对纳米材料光、声、电、磁、力学和流体特性,尤其是其生命体活体细胞环境中的特性和作用规律进行量子调控,将极大促进未来光子科学、生命科学和信息学的发展。

人工智能和传统的理论学有机结合,有望帮助人类提升科学研究的效率和拓展相关的领域。AI能够帮助我们通过更好的算法,来探测到一些全新的材料。很多热动力学,还包括其他的高温超导的材料可以通过AI进行检测。AI通过对电子,原子重新的组合,可以实现对元素周期表进一步的拓展,并预测哪些化学物是可以存在的。AI可以帮助生物学家进行基因组合,尝试不同基因的转录,可以把千万级的抗体进行重新组织,从而提高研究效率。AI可不断学习现有材料的属性,预测超导体新的物种。机器学习促进经典物理学新的突破,促进和量子力学的结合。人类通过深入认知大脑的工作,借鉴生物智能可以开发更高效的人工智能。通过先进的示踪技术和实验体模拟训练,可辨别认知如位置细胞、网格细胞、头部方向和速度细胞的功能关系等。了解仅有百万的海马体如何实现对各种特定环境的位置进行编码,有助于通过仿生实现高效存储和信息处理。AI可通过机器学习复制像大脑一样神经网络的功能,如借鉴大脑的时空记忆规律,通过对人工智能网络进行时间和空间训练,将会开发出更加高效的人工智能导航系统等。

现代分析方法和工程技术,如多模多维的高精度的测量,使人类对于微观世界认识和再创造,增加了更加多元的维度和手段,推进科学的突破。了解电子的每一个量子数值,包括能量、流动能等,相信未来在相对较短时间会实现进一步的发展。多模多维的高精度的测量能够实现更多的洞察。通过冷冻电镜与三维重建相结合,利用现代数据处理技术可以实现毫秒级的蛋白、核糖体等结构分析,可以通过非化学的技术来分析生命活动中生命物质的动力学的特征。我们未来可以通过分子层面控制和操纵物质,不断的采用把原子、分子结合和自上而下的方法构建出越来越多的新物质,开发出新材料,各种组成结构可控、性质功能可设计调节的量子尺度材料的合成制备已不再是梦想。我们生命科学领域的研究,对疾病机理和预防也有了更多的方法。研究细胞囊泡和离子通道工作机理,构建人造抗体或化学抗体,了解生物体内分子马达、动力蛋白的运动机制,可以帮助我们进行病理学和诊断的研究,帮助发现新的靶向药物。通过研究癌症和感染关系,中西医药研究体系的融合、以及转化医学等技术,使得我们未来疾病预防和治疗的手段更加扩展和多元。

基础科研、青年人才和科技教育,也是非常重要,对此我们形成高度共识。我们提议要倡导和支持研究,特别是基础科研,希望在国际层面来倡导和推动广泛的基础科研。其次要促进未来新一代科学家成功的成长,希望在全世界范围内培养新一代的青年科学家。未来社会的可持续发展需要发挥所有人的聪明才智,因此要对全民进行良好的科技教育,而且应从幼儿开始,尽早开设和教授科学研究和技术创新课程,提高科学和工程的吸引力,培养和提高大家的科技创新思维和素养。

来源:《腾讯网》、工业4.0俱乐部

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