第04版:新闻眼

科学家眼中的2035,什么样?(上)

本报记者 杜军玲

本期主人公(从右至左):

齐 让:十二届全国政协人口资源环境委员会副主任,中国科协原副主席

研究方向:材料科学,科技政策、规划和科普

朱 星:十二届全国政协委员,北京大学物理学院教授

研究方向:凝聚态物理,纳米科技

周玉梅:十三届全国政协委员,中科院微电子所研究员

研究方向:集成电路设计

张德兴:十三届全国政协委员,中科院北京基因组研究所副所长、中科院动物研究所研究员

研究方向:进化生物学

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1月27日,我们邀请不同学术背景的十二届全国政协委员齐让、朱星,和十三届全国政协委员周玉梅、张德兴一起,在中国科技馆发展基金会办公室做了一场小型座谈,一起来展望2035。

大家聊的,是一个“大”话题,因为2035远景目标,对国家来说,是一个宏大的战略。但大家聊的,更是一个“小”话题,因为对每一个人,每一个家庭来说,这话题意味着对未来15年烟火生活的向往。

朱星委员的微信头像,是一个甜美乖巧的小姑娘,那是他三岁的小外孙女。到2035年,她将成长为一个亭亭玉立的青春少女。届时,她将面临怎样的生活、工作可能?作为长辈,我们今天应该认真做好哪些工作,给孩子们一个更安全、更美好、更值得期待的明天?

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问:您心目中的2035什么样? 答:更便捷,更科学,更健康,更和谐

张德兴:“十四五”规划和2035远景目标建议,描绘了一幅非常美丽的图景。我想到的是,我们现在的科学技术已经非常发达,可以上天,可以入地,但疫情的发生,给我们泼了一盆冷水:小小的病毒,竟然把全世界搞得一片狼藉。这说明我们对自然界、对科学奥秘的认识还非常有限。再过十几年,我觉得一个很大的变化,可能是人类作为大自然的一个物种,会变得更加谦逊一些。

这个世界有生命的东西都是互相联系的。有人问,病毒那么有害,能不能把它消灭掉?我回答,具体到某一个病毒,是没有问题的。但是病毒作为一类生命体,我们是离不开它的:没有了它,大概我们人类也没法生存。比如,如果没有病毒,大概这个世界就全被细菌给占满了,是病毒每天让好多细菌回归大自然,这是一个生态循环。

所以,我对2035年的展望是更谦逊的人类、更上进的社会、更健康的地球。

周玉梅:张委员提到的病毒,按尺度来说,0.1微米左右小东西,竟然给整个人类正常生活带来巨大的变化。疫情期间,我们出门到处都要刷健康码,后台就是靠信息技术做支撑。畅想未来15年,在信息技术上还会有什么样的发展?我觉得,信息技术除了原始创新推动之外,更多的是需求牵引,只要有需求,只要你想到的话,就一定会做到,这是一个互动的过程。

我们捕捉一些信息,然后做信息处理,做信息传输,这是一个链路里最基本的三项东西。这三项的技术一直在不断推进。

比如摄像头清晰度越来越高,视角越来越宽。现在手机拍一张照片,可能都会有十几、二十几兆。这样数据量会比较大,再去做处理,就对运算有要求,对芯片处理有要求。比如游戏迷或者手机迷说的“卡不卡”,体现的就是数据处理速度快不快。集成电路技术、微纳加工技术,或者说是芯片加工技术,追求的就是让最终用户感受不到这种“卡”,不断提升它的速度。随着5G的推进,其带宽和速度不断提升,会引领并带来很多新的应用,这些应用一定是服务于百姓的需求。

目前在无线通信大背景下,我们都看到了物联网,万物互联,我们可以畅想一下:未来15年,可能我们无论走到哪儿,也许不需要动手,也不需要动脚,就动动嘴巴下下指令,该动的东西都可以动起来。人工智能的发展,其实在硬件上也是靠集成电路的芯片来支撑。我想人工智能的发展可以畅想出更多的事情,比如现在家庭里所有的累活儿,是不是都可以交给机器来做?

更重要的影响,其实还不仅仅在于生活,信息技术的发展,可以为我们经济的发展,为我们行业的发展作出更多贡献。15年之后,我相信我们会享受到信息技术带来的更多便捷。

朱星:我从事的工作是纳米科技的研究。很多人会问,纳米科技到底是指什么东西?周委员刚刚讲述的信息技术,其中大家关心的未来集成电路一个尺度7纳米,是现在芯片的典型尺寸。7纳米对我们到底有什么含义呢?一根成年人的头发,直径大概是70微米。也就是说,一根头发丝相当于7纳米的1万倍。头发丝的万分之一,就是我们研究的对象。我认为,纳米科技对普通人的影响可以说是:惠及千家万户,人人都享受到纳米科技带来的好处。只不过人们还没有充分意识到这点。

纳米科技是个高度学科交叉融合的领域,其中一个重要概念,就是将纳米技术与生物技术、信息技术和认知科学互相交互融合,英文简称为NBIC-Nanotechnology-Biotechnology-Information technology and Congnation Science。很巧合的是,今天在座接受采访的几位,研究领域刚好分别是纳米技术(我)、生物技术(张)、信息技术(周)和认知科学(齐),更便于大家讨论学科交叉的故事。在2001年,美国开始实行了国家纳米技术行动计划。其中一个很重要的人物,美国总统科学顾问、科学家M.Roco对纳米科技提出了中期和远期的规划。针对今天的主题,我回想了一下,他在2000年前后,是怎么来讨论纳米科技的发展的?

当时他把纳米科技发展分成了4个不同的阶段或者四代。第一代,纳米材料是被动而没有智能的,尺寸很小,但是功能已经具备了。第二代,纳米尺度的器件,已经有了一些功能和智能。第三代,纳米分子体系,有可能会应用于生命科学。第四代,分子纳米系统,具有相对独立的智能和创造性。

这是20年以前科学家们的畅想。那么站在今天展望未来15年,我想更多的可能,是偏向于纳米技术、纳米器件的智能化,比如纳米尺度的机器人,钻到的血管里面去进行清理,或者是无处不在的纳米传感器,执行高智能的操作甚至更复杂的一些工作。而这些智能操作的水平将远远高于目前的简单机器人。

齐让:刚才三位科学家畅想未来,谈到纳米,朱委员用头发丝来做比喻。我换一个比喻,我们国家有14亿人口,(如果把这14亿人当作1米),纳米相当于什么?1.4个人!我关心的是,2035年,我们国家公民的科学素质能到一个什么程度?

最近中国科协根据30万份样本的调查数据,正式公布:我国公民具备科学素养的比例,达到10.56%。这是个什么概念?好比在计算机或手机打游戏过三关,公民理解科学、公民具备的科学知识和科学精神,100个人里面有10个人,具备这三项,就是10%。

我们回到15年前,也就是2005年。我那时候正好是从科技部到中国科协工作,其中一项任务是抓《全民科学素质行动计划纲要(2006—2010—2020)》的制定和组织实施。当时的测度,只有1.6%!也就是100人中只有1.6人达标。纲要里面就着重抓四个重点人群,未成年人、农民、城镇劳动人口、领导干部和公务员科学素质行动,还有四项基础工程来推动这项工作。5年以后,2010年,达到3.27%。到了2015年,国务院给的指标是5%,我们达到了6.2%,超额完成了。原来确定2020年指标是10%,现在10.56%,也超了。未来的指标,还在规划研究过程当中,可能会达到25%。

科学素质是公民素质的重要组成部分。公民具备基本科学素质一般指了解必要的科学知识,掌握基本的科学方法,树立科学思想,崇尚科学精神,并具有一定的应用它们处理实际问题、参与公共事务的能力,它是建设创新型国家的一项基础性社会工程。党的十八大以来,习近平总书记提出并多次强调实施创新驱动发展战略。我理解其核心是要解决科技和经济社会发展深度融合,关键是要提高自主创新能力,而基础是提升公民科学素质。我想这一轮做公民科学素质规划,要在4个重点人群基础上,再增加一个人群:老年人。按照现行的统计,60岁以上的人群已经达到2亿4500万人。退休科技工作者也近2000万人。这么大的一个人群,畅想2035年,在未来如何更好发挥这个人群的作用,是一个很大的问题。

问:畅想未来,我们的信心和底气哪里来?

答:一说“卡脖子”,好像就觉得我们的基础什么都没有。不是这样!

周玉梅:谈到信息技术领域或者说芯片、集成电路领域,大家会提到一个词——“卡脖子”。一说“卡脖子”,就觉得像喘不上气的感觉。我觉得它有两层含义,第一层含义,这说法确实体现了它的重要性,我们国家要做到“自主可控”,需要这个东西,所以我们把它列在了相当重要的位置。但一说“卡脖子”,好像就觉得我们的基础什么都没有,其实不是这样!

集成电路从发明到现在,也就是60年多一点点,准确说是62年。我觉得没有一个技术,仅用了60年就可以对人类生活产生这么大影响。

从20世纪70年代开始,集成电路顺着摩尔定律快速向前推进。大家希望新手机上有新功能,这个推动就是靠集成电路的芯片,从最早的微米开始,一直到现在的7纳米、5纳米、3纳米,推进速度相当快。

但这个行业最大的特点,就是没有任何一个国家可以从头做到尾,它是一个全球的产业链,因为它发展得太快,需要大量的资金、人力和技术投入。

中国的集成电路产业,其实从集成电路的研究开始,我们并不落后,我们从20世纪50年代开始做。我们有很多前辈,包括黄昆院士、王守武院士、林兰英院士,都在这个领域取得了骄人的成就。当初我国发射的东方红一号上面的锗晶体管,都是我们自己做的。

但为什么我们没有那么快速地跟进到世界前沿?

我觉得首先我们要承认我们还是一个发展中国家,而这个领域的发展,是需要财力堆起来的。第二,这是一个人才高度聚集的行业。这两点可能是导致了我们虽然起步并不晚,但是没能随着摩尔定律快速推进,投入的资金和人力不足,造成相对滞后。第三,可能还是需求牵引不够。大家可以想象倒推20年、30年,我们对信息技术的依赖度并不是很高。

但从2006年开始发生了转机,国家开始部署16个重大科技专项,在这16个专项里前三个专项都跟集成电路相关:01专项是核心电子器件、高端通用芯片和基础软件;02专项是极大规模集成电路制造装备和成套工艺;03专项是新一代宽带无线移动通信。

在这三个专项推动下,无论是集成电路的基础研究、技术应用,还是产品研发,都在快速推进。当然,全球整个行业都依然在遵循摩尔定律继续往前走,别人没有停止,我们也在继续追赶。

从集成电路行业的产值来看,我国连续三年增长率都是两位数,我们自己的能力在提升,中国的市场也在扩大。比如CMOS图像传感器,中国在全球市场出货量排在了第二位。你做出来的东西质量好、便宜,你就能占到市场。

这个行业是一个开放行业,没有一个国家能够做到闭环。开放的最大好处,就是你可以享受到最先进的技术,从而有机会做出更有竞争力的产品。

通过国家重大专项将近15年的支持,在这个领域,我们已经奠定了一个很好的基础,但是还需要持续支持。未来可期。

朱星:纳米科技这个领域和生物技术、信息技术等其他成熟领域相比,只是一个很小的小弟弟。这是20世纪70年代末80年代初刚刚发展起来的。

过去20-30年里,我国纳米科技得到国家较高强度的持续支持,因此,纳米科技在基础研究层面已经达到了国际第一梯队水平!特别是这一两年来,我国科学家在国际第一流期刊发表的论文,几乎每周都可以看见,以前我们大概一年也看不到一篇。

我们展望2035年纳米科技发展的美好前景时,除了需要持续的科学基础研究之外,其他重要的还有纳米科技教育、一流的纳米科技人才培养和引进,以及国家科研经费的大力投入。

目前在中国大学里,虽然在研究生阶段有很多人从事纳米科技研究,但纳米技术或者纳米科学还没有作为本科教育的基础教育学科点,这件事情已经引起各方面的重视。西方不少国家从K12教育,即小学到高中教育中已经引入纳米科技知识。我希望未来我们的教育体系能从高中开始,就有纳米科技的知识教育,让学生在成长过程中,不断体会到纳米科技带来的好处,不断提高对纳米科技的兴趣。

关于经费支持,在科技体制改革以后,国家以重点专项的形式支持各个领域发展,支撑一批科学家们,能够集中精力工作。纳米科技重点专项在“十三五”规划实施中,已经在新材料、新器件、新型医药与诊疗、新的检测手段,以及能源与环境领域显示出重要的成果。

30多年前我刚刚出国学习的时候,起点太低。不知道课题里在教什么东西,最要命的是,根本不懂他们的语言,更不了解他们的文化和历史,所以我们的起点要低很多。但这些年以来,我们有非常多的科学家从海外学成归来。包括在座的几位,他们不仅带回先进的前沿科学知识,也有更开阔的科学视野。

纳米科技教育、一流科研人才引进和培养以及国家高强度科技经费的支持,这些是我们目前在纳米科技发展中所具备的基本条件和基础。

齐让:根据2005年《国家中长期科技发展规划纲要(2006—2020)》和2016年《国家创新驱动发展战略纲要》定的目标,2020年我们要进入创新型国家行列。我参加了评估组,我们的结论是“基本进入”。因为我们还有些主要指标没完成,比如R&D的投入强度,我们当初确定的目标是R&D占GDP为2.5%,现在是2.2%。还有一个结构指标:基础研究投入,多年来我们一直在5%,现在达到6%,但和国际上的15%、20%相比,还相差很大。我们回过头来看,这15年总量在不断上升,基础研究投入绝对量也在增加,但是比值还是小不少,强度远远不够。

科学技术发展到现在,关键还是靠人才。科研人员的时间分配,我们往往重视不够。过去做过调查,大概各1/3:1/3时间用在实验室搞研究;1/3可能是间接和研究有关,用在报项目、报奖励、发论文、学术交流;还有1/3时间用于其他事务。我觉得这方面重视不够。虽然也出了一些政策,但是在落地方面还需要下一点功夫。

具体到科学素质,我们已经达到了10.56%。但从全国来看,实际上是上海、北京这些比例高的地方,把一些比例低的地方拉起来了。因为中国太大,区域差别也很大。

日本海啸那年,我国出现了抢盐的现象。日本海啸,我们抢盐,实际上也是科学素质的问题。说明客观上我们确实差距还比较大。像这次疫情,我看是多点散发常态化,不容乐观。我们对病毒本身的研究未知的东西太多,特效药也还没有,病毒变得快,疫苗赶不赶得上还有待观察,所以日常防护更显得重要:出门戴口罩,勤洗手,常通风,保持社交距离。

说到未来,我们应该对自己有信心,增强自信心很关键,我们得有底气。现在国家双循环以内循环为主,所有的制造业门类和加工能力我们都有,世界上这样的国家还真不多。再加上我们GDP过了100万亿元,这是很大的底气。而且这次疫情防控,充分体现了党的领导和我们社会制度的优势。

我们发展和生活的标准不能定得太高,因为我们是发展中国家,要量力而行。这和家里面过日子是一样的。

张德兴:在科学基础和技术前沿方面,我们跟西方发达国家还是有很大差距的,不过这是经过努力可以缩小的差距。我们的集体主义精神是有传统的,我们差的是个性的发挥。如果我们把发挥个性自由和传统的集体主义精神结合起来,我们就无敌了,这也是我们民族的底气所在。在人的进化中,除了遗传上的进化,文化的影响非常大。文化的变化,跟基于遗传的传统进化的差别,在于它的变化非常快。一些看似顽固的文化现象,也能比较快地改变。

我们社会现在有对孩子溺爱,假货、假药等现象,这些东西我觉得有一个根源,就是我们这一代,包括我们父母这一代,经历的苦难太多,资源非常稀缺,财富非常少。改革开放以后,大家突然意识到,原来有钱很重要。但这扭曲了一些我们原有的好传统。

我是1999年底回国的,当时一个月的工资才1600元,和在海外收入差太多。但要看到,从那时到现在,再从现在到2035年,变化会同样巨大。我爱人就老说我,你怎么老在家里留着那些“垃圾”?我舍不得啊,小时候穷怕了。

到2035年,我们基本上实现全民富裕,那时候,精神、心理状态会更加积极向上,并且对很多问题的看法会发生积极转变。我觉得那时大家会意识到,不管做什么工作,个人兴趣得到满足而开心最重要,不会再那么在乎职业差别。家长可能就不再老期望孩子一定要考北大。他随便考哪个大学,只要孩子满意就好,不用纠结。这就为个性自由和创造力的发挥打下了基础。

(后续报道见2月10日12版)

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