8月1日，首屆“青年科學家50²論壇”在南方科技大學舉行。此次論壇由騰訊和南科大共同主辦，邀請多位兩院院士、重點大學校長、“科學探索獎”獲獎人出席。

論壇現(xiàn)場 劉傳書攝

“50²”寓意“科學探索獎”每年評選出50位青年科學家，將對未來50年的科學技術突破產生重大影響。

“科學探索獎”是由騰訊基金會出資支持、科學家主導的公益性獎項，是目前國內金額最高的青年科技人才資助計劃之一。獎項面向基礎科學和前沿技術領域，每年遴選不超過50名獲獎人，每位獲獎人將在5年內獲得總計300萬元人民幣的獎金，且可自由支配。“科學探索獎”于2018年騰訊公司成立20周年之際設立，由騰訊公司董事會主席兼首席執(zhí)行官馬化騰，聯(lián)合楊振寧、饒毅、陳十一、程泰寧、高文、何華武、李培根、毛淑德、潘建偉、施一公、鄔賀銓、謝克昌、謝曉亮、張益唐等知名科學家共同發(fā)起。

論壇上發(fā)布了由100名“科學探索獎”獲獎人提出并投票產生的“十大科學技術問題”，體現(xiàn)中國杰出青年科學家們的前沿探索和對未來趨勢的判斷。

十大科學技術問題

一.人類的意識，以及學習和記憶的生物基礎從何而來?

解讀人：李毓龍(北京大學生命科學學院教授，2019年“科學探索獎”生命科學領域獲獎人)

目前研究表明，意識的產生以及學習記憶能力的發(fā)展主要依賴于我們的大腦。而人類大腦中有數百億的神經元，神經元之間會形成復雜的網絡連接。想要進一步理解大腦的工作原理，人類需要在技能樹上點亮一系列學科深度交叉的新技術：包括神經網絡空間結構解析技術、大規(guī)模神經活動記錄和分析技術，以及精準的神經操控技術。

二.人腦和機器是否能實現(xiàn)直接通訊?

解讀人：楊玉超(北京大學人工智能研究院研究員、2019年“科學探索獎”信息電子領域獲獎人)

根據世界衛(wèi)生組織報告，截止目前全球殘疾人數量已超過10億，僅中國就有超過8500萬，這樣一個龐大群體的生存質量亟待改善。對于具有肢體殘疾和感知障礙的人群來說，實現(xiàn)人腦和機器的直接通訊可以部分甚至完全恢復其運動和感知功能，極大地便利其生活，是一個關系億萬人福祉、具有重要現(xiàn)實意義的問題。

當前腦機接口技術已經實現(xiàn)高速意念打字、人腦控制機械手快速抓取等任務，但離人腦和機器直接通訊還有相當大的距離。精準、小型化、高度集成化、生物兼容性強的腦機接口是未來的發(fā)展方向。

三.通用人工智能是否能實現(xiàn)?

解讀人：山世光(中國科學院計算技術研究所研究員、2019年“科學探索獎”信息電子領域獲獎人)

人類一直以萬物之靈自居，但計算機誕生后，人類的基礎計算能力和機械記憶能力卻被機器碾壓式超越。65年前，人工智能(AI)作為一門學科誕生，其先驅們曾經樂觀地相信不用20年即可實現(xiàn)人類水平的智能，現(xiàn)實卻是殘酷的，AI科學家們越來越清晰地認識到實現(xiàn)通用人工智能(AGI)是一項巨大的科學挑戰(zhàn)，人工智能研究的兩次“寒冬”讓更多的研究者徹底失去了實現(xiàn)AGI的信心。但最近十年來，深度學習的復興，特別是最近BERT/GPT-3等具備超強語言能力的預訓練大模型的誕生，再次燃起了AI專家心中的理想火焰。目前，求解之路仍然迷霧重重，甚至連初見端倪的預訓練大模型是否是正確的起點亦不得而知，AI科學家們只能在迷霧中上下求索。

四.如何延緩衰老，促進機體修復，提高人類壽命?

解讀人：劉穎(北京大學未來技術學院教授 、2019年“科學探索獎”生命科學領域獲獎人)

隨著人口老齡化的加劇，衰老及相關疾病正在帶來巨大的社會和經濟負擔，大力推進衰老領域的研究刻不容緩。1939年，研究人員發(fā)現(xiàn)限制熱量攝入可延長大鼠的壽命，首次證明衰老可以被人為干預。1988年，利用秀麗隱桿線蟲進行的遺傳學研究實現(xiàn)了另一突破。研究人員發(fā)現(xiàn)一個名為age-1的基因的突變可以將線蟲的壽命增加40-60%，證明了對單一基因的干預就能影響和決定生物體的壽命，這些讓人們確信能找到決定衰老速度和壽命長短的“法寶”。未來我們需要更多的工作來整合多條衰老相關遺傳通路，以加深對衰老生物學基礎的理解。

五.如何實現(xiàn)量子計算實用化?

解讀人：陸朝陽(中國科技大學量子物理與量子信息研究部教授、2019年“科學探索獎”前沿交叉領域獲獎人)

在數據暴增的時代，如何滿足人類對算力“貪得無厭”的需求?量子計算是目前人類唯一被嚴格證明具有解決經典計算機無法求解的問題的潛力的新方法。然而，真正的應用還有諸多挑戰(zhàn)，其中之一就是如何把真實重大應用映射到量子計算系統(tǒng)中。量子模擬和計算的能力隨可操縱的量子比特數呈指數增長，因此如何有效擴展量子比特的規(guī)模和高保真的邏輯操作是核心任務。

六.清潔能源、環(huán)境保護、氣候變化的協(xié)同機制如何建立?

解讀人：王書肖(清華大學環(huán)境學院教授、2019年“科學探索獎”能源環(huán)保領域獲獎人)

當前世界面臨能源資源匱乏、全球氣候變化、生態(tài)環(huán)境惡化等一系列重大挑戰(zhàn)，原因之一就是人類對化石能源的大量消耗和嚴重依賴。目前全球化石能源占一次能源消費比重超過80%。化石能源燃燒產生的二氧化碳占溫室氣體總排放的70%以上，是造成全球氣候變化的主要原因;同時，化石能源生產和使用過程產生大量的二氧化硫、二氧化氮、一氧化碳、揮發(fā)性有機物、顆粒物等大氣污染物，導致大氣環(huán)境惡化，每年造成全球數百萬例早逝。探索能源環(huán)境氣候協(xié)同治理機制，提出氣候友好的清潔能源和環(huán)境保護協(xié)同路徑，對于實現(xiàn)全球可持續(xù)發(fā)展目標具有重要意義。

七. 暗能量和暗物質的本質是什么?

解讀人：施勇(南京大學天文與空間科學學院教授、2019年“科學探索獎”天文和地學領域獲獎人)

量子力學和廣義相對論是20世紀物理學兩大輝煌的成就，奠定了現(xiàn)代科技的基礎。暗能量和暗物質的出現(xiàn)卻直接證明了當前的粒子理論和引力理論是不正確的或者不全面的，我們賴以發(fā)展科技的“基礎”，還存在被優(yōu)化的空間。暗能量是指未知的“斥力”來加速宇宙的膨脹，暗物質是指未知的物質來產生額外的引力，按照目前的觀測推算，這兩者分別約占宇宙總能量的70%和25%，而由質子、中子和電子組成的正常物質只占5%。未來，地面和空間的各類大型科學基礎設施將通過多種手段來探索暗能量和暗物質。

八.人類如何在地外行星(如火星)上居住一年以上?

解讀人：魏勇(中國科學院地球與行星物理重點實驗室主任、2020年“科學探索獎”天文和地學領域獲獎人)

走出地球是人類永恒的夢想，深空探測是科技競爭的制高點。美國和中國掌握了火星軟著陸技術，承載著人類登陸火星的夢想，將賦予人類進化和人與自然關系新內涵。人類火星往返包括一年的太空旅行和一年半的火星生活。火星往返提出三大挑戰(zhàn)：地火往返技術、生命保障系統(tǒng)、生理心理干預。太空旅行擁有載人登月的寶貴經驗做基礎，火星生活則是一個從零開始的全新工程。實現(xiàn)宇航員在火星居住一年以上，是對人類航天、能源、通信、電子、醫(yī)學、生物科技等各方面科技水平的全面檢驗，由此產生的新的理論突破和發(fā)明創(chuàng)造將顯著改變人們的生活方式，甚至引發(fā)新一輪歷史性的科技革命。

九. 如何“求教”大自然，開發(fā)高度集成、智能、可修復的仿生系統(tǒng)?

解讀人：王鉆開(香港城市大學機械工程系講座教授，工學院副院長、2020年“科學探索獎”先進制造領域獲獎人)

科技迅猛發(fā)展使得人類入太空潛深海，似乎“無所不能”。但一個最基本的科學事實卻是，即便神舟十二號上精巧的“天和”機械臂，其系統(tǒng)的集成度、智能化、以及自我修復功能也遠遠低于生物系統(tǒng)。在集成度方面，生物體系可以利用簡單有限的生物材料，高效制備和自組裝形成復雜的生物個體，科學家雖然能制造復雜的化學和物理單元，然而讓這些單元自發(fā)裝配成為復雜高度集成的個體結構，仍是夢想;在智能化方面，生物體系可以融合個體感知、思考和控制反饋，衍生出群體溝通、競爭和合作，相比而言，仿生智能軟硬件卻只能實現(xiàn)其中的“冰山一角”;在修復方面，小到壁虎斷尾再生，大到生態(tài)系統(tǒng)的有機統(tǒng)一、低能耗和動態(tài)平衡，生物體系擁有非凡的修復本領，仿生系統(tǒng)的可修復探索還僅僅停留在分子層面的自愈合。

十.太陽能發(fā)電的規(guī)模化高效應用如何突破?

解讀人：周歡萍(北京大學材料科學與工程系特聘研究員、2019年“科學探索獎”能源環(huán)保領域獲獎人)

地球上一切能源來自于太陽能，地球每年消耗的全部能量，僅相當于太陽“給予”地球能量的一萬分之一，太陽能利用還大有可為。有效利用太陽能既能逐步滿足人類的能源需求，作為最重要的清潔能源之一，太陽能的高效利用也有助于減少環(huán)境污染和應對氣候變化。光伏技術是實現(xiàn)太陽能直接向電能轉化的最有效途徑，是解決人類能源危機、環(huán)境污染的重要手段。如何通過技術手段使太陽能發(fā)電規(guī)模化高效利用，也就因此成為重大科學問題。針對太陽能發(fā)電的規(guī)模化高效應用，目前科學家主要圍繞材料體系、制備工藝，器件結構及工作原理展開工作。

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