军事科学院徐馥芳:要有勇闯科技“无人区”的胆识******
光量子干涉实物图。图片来自新华社
党的二十大报告在总结十年来的重大科技创新成果时,再一次提到了量子信息。近年来,“墨子号”“九章”“祖冲之号”等一批量子信息领域的成果集中涌现,我国量子科技实现从跟跑、并跑,到部分领跑的重大历史性飞跃,量子科技发展的体系化能力正在稳步建立。
量子力学自1900年诞生以来,打开了人类认识世界的一扇新的大门。第一次量子革命,量子力学催生了晶体管、激光等重大发明。近年来,以量子计算和量子通信为代表的第二次量子革命兴起,极大地影响和改变着人类的生活。
本期科技访谈录,我们邀请到军事科学院量子技术方向学科带头人、国防科技创新研究院前沿交叉技术研究中心副研究员徐馥芳,请他谈一谈神奇的量子世界,展望量子科技发展的宏阔未来。
量子之美,美在未知
记者:习主席在党的二十大报告中,把量子信息列入新时代十年重大科技创新成果之一。量子信息是什么?它和我们经常提及的量子科技有什么关系?如今我国在量子信息领域都取得了哪些重要成就?
徐馥芳:量子信息是量子物理学和信息科学交叉催生的技术领域。它利用微观体系的量子效应,实现信息的高灵敏感知、安全传输和高速处理。量子信息主要包括量子通信、量子计算和量子精密测量等3个典型技术分支。
量子科技是一个更宏观的概念。它指的是量子力学建立后催生和发展起来的一系列科学与技术。随着量子信息技术的发展,量子科技发展进入新阶段,第二次量子革命兴起。这是一次巨大的飞跃,直接或间接改变和提升着人类获取、传输和处理信息的方式和能力。
近年来,我国在量子信息领域取得了很多重大成果。在量子通信领域,我国实现了光纤量子保密通信应用演示与验证的“京沪干线”,成功发射了“墨子号”量子卫星;在量子计算领域,我国实现了“九章”光量子计算原型芯片和“祖冲之号”超导量子技术原型系统;在量子探测领域,我国多个单位研制的冷原子干涉重力测量样机在国际重力比对试验中都取得了优秀成绩,针对水下目标探测的量子磁力探测样机已经针对典型场景开展了测试,等等。
记者:我们知道,量子力学是描述微观物理世界的理论。在您的眼里,又或者说在您的想象里,量子世界有多美?
徐馥芳:量子世界之美,在于它的神秘与未知。在量子的概念提出之前,我们对微观世界的认识,往往基于对宏观世界的理解之上。受到物理学自身限制,我们无法直接观测微观世界,甚至借助光学、电子学显微镜等也只能观测到皮毛。如今,了解过量子测量的我们都知道,量子测量会对被测量子系统产生影响;处于相同状态的量子系统被测量后可能得到不同的结果。这种因果颠倒的试验结果听来近乎玄幻,也是诸多科学家无法用经典物理学理论解释黑体辐射实验的原因。
在量子世界,很多经典物理学中不存在的物理状态变得可能。量子力学直接颠覆了我们对整个世界的认知。一个全新的世界在我们面前徐徐打开,太多的未知等待着我们去探索。这怎能不令人欣喜?
如今,还有许多物理现象难以被我们理解,比如量子隧穿、电子自旋、电子轨道跃迁、单电子自身干涉、测量导致的坍缩、共轭物理量无法同时精确测量(海森堡测不准原理),等等。这些都是量子世界里的一扇扇神秘的“大门”,一旦打开走进去,里面可能是一个更加幽远深邃的“洞天”。
但是,量子世界的神秘,或者说对量子世界的疑惑,并不足以使我们怀疑量子力学。量子力学的一部分已经得到实验验证,基于量子力学发展起来的科学与技术,已经极大地改变了我们的社会,并将继续服务于人类社会生活。
量子概念图。资料图片
对未来世界的影响,将远超你的想象
记者:有句俗话说,“遇事不决,量子力学”。量子似乎已经走进了人们的日常生活,又似乎还很遥远。您怎么看?
徐馥芳:很多时候,我们会觉得量子力学离我们很远。这一略带神秘、略显高深的学科,告诉我们微观世界中存在一些超导、超流、纠缠等神奇的量子效应,一般人很难理解。虽然一直都在说量子科技正在走进我们的生活,但是这一过程,往往以基础科学的形式在起作用。量子力学指导和推动了电子技术和信息技术的发展,但是我们的科学家、工程师和用户并不一定需要对量子力学懂太多。传统的学科还在将技术进一步推向前沿,仍有在不引入量子力学的情况下的进步空间。或者更直白地说,期望改变世界的量子信息技术,目前许多还停留在实验室阶段或者初步应用阶段,有待进一步突破。
另一方面,量子力学其实离我们又很近。我们周围的物质,包括我们的身体和大脑都是由原子分子构成的,它们在微观上遵守的是量子力学的规则。我们享受的现代科技产品,手机、电脑等都是量子力学指导的产物。近年来,随着量子信息技术的快速发展,量子通信、量子计算、量子精密测量领域都取得了一些重大进展,相关的科技产品正在加速走进我们的生活。
当然,我们更需清醒地看到,量子技术在向世界展现出其强大能力和发展潜力的同时,也面临巨大挑战。这其中,不仅有来自对量子态的长时间维持和精确调控等人类改造世界能力的挑战,更牵扯到物理学基础理论等人类认识世界能力的挑战。也许,还需经过漫长的时间,有新材料、新机理等特殊契机出现后,量子技术才能真正向世界显示其威力。
记者:请您设想一下,量子信息技术会给我们的未来生活带来怎样的改变?
徐馥芳:量子信息技术对未来世界的影响,将远超你的想象。在量子信息技术的3个分支中,量子精密测量和量子通信发展得相对成熟,已经从实验室“飞入寻常百姓家”。而难度最大的量子计算,发展仍处于早期阶段,距离商用普及仍有较长距离。我们乐观估计,还要20年以上的时间才能实现。
量子计算是量子信息技术中最综合的一个技术分支,也是对信息技术冲击最大的一个分支。从算盘时代发展到冯·诺依曼架构的电子计算机时代,人类社会发生了翻天覆地的变化。从经典计算机到量子计算机,“量子比特”取代了经典的“比特”,量子计算机在理论上具有秒杀所有传统计算机的计算能力。可以想象,一旦通用量子计算机发展起来,人类社会又将再次经历巨大变化。网络信息安全、大数据和人工智能、化学生物制药、金融工程、智能制造等领域都将因为量子计算机的巨大信息处理能力,发生颠覆性改变。
有没有勇闯科技“无人区”的胆识,决定了我们未来能走多远
记者:在钻研量子技术的道路上,您遇到最艰难的挑战是什么?
徐馥芳:从我的经历来看,最艰难的往往是起步阶段。我们这个团队是伴随着2017年新军事科学院调整组建而成立的一个研究团队,刚刚成立时,团队只有几个人,来自全军不同的单位。我还清楚记得,大家刚来到单位的时候,办公场地都是临时借用的,第一份项目申报书,是在临时租借的宿舍中完成的。但大家都没有被这些现实困难吓倒,科研经费有限,就省吃俭用买设备买器件;团队人才短缺,就想方设法引进、培养青年人才……几年时间过来了,我们的团队已经相对稳定成熟,科研条件有了很大改善,也取得了不少研究成果。
回顾这段从零起步的创业历程,我最大感触是,我们这一代科研人员赶上了一个好时代。在国家高度重视科技创新的大背景下,在党中央和中央军委的相关政策扶持下,在军事科学院良好的科研氛围下,我们团队可以瞄准一个目标,心无旁骛地共同努力。在这种环境下,拼搏也成为内在的自发本能。
记者:您认为,研究量子技术和其他科学技术有什么不同?研究量子技术需要怎样的科学精神?
徐馥芳:由于量子物理的概念与宏观世界完全不同,从事量子技术研究需要经过科学的系统训练,接受其独特的逻辑和技术方法。量子力学是一门完备的、严谨的科学。没经过系统训练,利用学习到的部分量子概念,结合自己的现实经验看待或处理问题,很容易走入歧路,产生错误观点。
现在社会上对量子技术存在着两种极端理解:一种是认为量子技术是骗子技术,所有的都是假的,不认可量子力学的正确性,或者认可量子力学但不认可量子技术;另一种认为量子技术是万能的,会彻底颠覆现在的电子技术和信息技术。这两种理解毫无疑问都是错误的。量子力学是一门基础学科,我们需要理性认识基于量子力学发展起来的量子技术,尤其是方兴未艾的量子信息学。它是一门全新的交叉学科,它的发展将成为我们传统信息技术的有力补充,并成为信息技术深化发展的基础。
从我长期从事量子技术的经历来看,我认为,研究量子技术,一是需要科学严谨的态度,能够严格依据量子理论进行推理和验证,进行试验设计和现象解释;二是需要前瞻的洞察力,量子世界的现象和规律与我们熟悉的经验世界完全不同,对研究中碰到的问题,必须敢于大胆假设,勇于创新,小心求证;三是需要持之以恒的韧劲,在研究量子信息技术时,科学难题和工程技术难题同在,很多时候在短期内都难以出重大应用成果。中国古人常讲“十年磨一剑”,但在这个领域,有可能十年都难磨一剑,所以必须沉下心来埋头苦干。
在科学研究上,有时看似下的是慢功夫,实则走的是快车道。量子技术是一门非常前沿且深奥的学科,目前虽然已经有了一些研究成果,但还有更多的“无人区”等着我们去探索。当我们与世界同行站在同一起跑线上,有没有勇闯科技“无人区”的胆识,决定了我们未来能走多远。
文字整理:张志华
高校清理校级科研机构——去除冗余之后,科研组织管理怎样优化******
光明日报记者 杨飒
高校是我国战略科技力量的重要组成部分,是我国基础研究的主力军和主阵地。过去十年间,高校科技力量为我国实现高水平科技自立自强作出了巨大贡献。其中,校级科研机构成为高校加强科学研究工作的重要力量。
然而,近期不少高校却纷纷发布清理校级科研机构的通知,引发社会关注。清理校级科研机构释放出何种信号?学校应如何更好地管理校级科研机构?记者采访了相关专家。
2022年6月17日,在重庆大学的实验室,学生进行新型硅肥研究实验。新华社发
淘汰“僵尸”机构,减轻学校管理负担
近期,湖北大学发布《关于清理校级文科研究机构工作的通知》,称“为规范我校校级文科研究机构的管理,进一步提高文科研究机构科研水平……学校决定启动校级文科研究机构清理工作。”
稍早前,华南农业大学也在《关于开展校级科研机构优化调整和申报工作的通知》中表示,对学校“校级非实体科研机构进行整合优化调整和清理(含自然科学类、人文社会科学类)”。值得关注的是,在撤销一批不符合要求的非实体科研机构的同时,该校还明确,要新建一批聚焦前沿科学的非实体科研机构。
对此,中国人民大学首都发展与战略研究院副院长郭英剑表示,清理校级科研机构的原因,应该从其成立目的、运作情况等方面分析。一般来说,成立科研机构大都是为了促进学术发展,推进科研成果产出,支持科研成果的技术转化等。成立初衷往往是积极的。“但据我了解,一些校级科研机构在成立的时候,并没有获得学校的实质性支持,严格说来属于‘三无机构’:无经费、无人员、无办公场所,即学校不提供额外的经费支持,需要个人去申请纵向或横向科研经费;除了带头人外,没有编制,所以无固定人员,全都是兼职;因为无行政规划,也难以配套专门的办公室或实验室等。此类现象,在文科类科研机构中比较普遍。当然,也有一些科研机构,可能从学校某个部门或者机构负责人所在学院获得少量的经费支持,但大都不长久,很难维持一个科研机构的正常运转。”
郭英剑补充道,从相关报道中可以看到,一些高校所清理的科研机构,大都处于停运、负责人退休状态等等。因此,应该属于正常的清理范围。
同济大学高等教育研究所副所长张端鸿也认为,清理校级科研机构主要是把名存实亡的“僵尸”机构淘汰掉,减轻学校的管理负担。“校级科研机构从建立到发展,有的影响力越来越大,有的逐渐被淘汰走向消亡,都是可能发生的情况。”
张端鸿认为,校级科研机构的优胜劣汰是高校优化科研组织管理的必然过程。一些校级科研机构曾经发挥过积极的作用,但逐渐被淘汰了;也有一些校级科研机构建立以来只是一个空转的平台,客观上需要清理。建立常态化的校级科研组织动态管理机制是非常必要的,这意味着高校更加重视内涵发展、高质量发展。
2021年6月11日,中国农大河北省鸡泽县综合试验站小麦试验田中,师生们在田间采集数据。金书怀摄/光明图片
校级科研机构获批不易,但管理考核标准不完善
清华大学科研院丁帆等学者曾梳理了清华大学校级科研机构的基本形式,主要包括学校自主批建科研机构和联合科研机构(学校以协议形式与校外独立法人单位联合建立的科研机构)。其中,自主批建科研机构分为部委委托学校建立、根据学校战略发展部署建立、学校顶层规划布局建立、学校为筹备政府批建科研机构建立四类。联合科研机构则包括与国内企事业单位或国(境)外企业合作建立,与国(境)外大学、研究机构或组织合作建立两类。
丁帆等学者认为,校级科研机构的出现为高校构建了科学研究和成果转化平台,开辟了多学科融合发展的新途径,也为高校提高科研能力及实现协同创新提供了良好的发展道路。
那么,高校校级科研机构的建立和清理是否有相关规章制度可参考?
张端鸿指出,除了省部级平台、国家级平台有相应层面的管理机制外,一般性的校级科研机构均归属学校内部科研管理,其成立和清理主要依据学校科研机构管理办法。按照通例,高校层面会出台校级科研机构管理条例或者办法,由学校科研部门、机构或组织人事管理部门负责审核,重要的校级科研机构需要通过校长办公会议审议。
郭英剑介绍,对于少数获得学校经费支持的科研机构,高校一般都有考核指标;但是,对于那些“三无机构”,高校通常并没有具体考核指标,所以,机构负责人的成果,一般都被认为是科研机构的成果,以此作为机构能否继续存在下去的重要依据。当然,具体的管理,各校有不同的方式,但大都归科研处管理。
记者查阅资料发现,不少高校均出台了科研机构管理办法,不仅有设立要求,更有管理与考评指标。
例如《上海师范大学科学研究机构管理办法(修订)》中提出的申报标准之一是“申报科学研究机构必须以学校相关学科为支撑,有明确的研究目标、研究任务、研究方向,以及相对稳定的建设规划。”而在“管理与考评”中明确规定,“校级科学研究机构建设周期为四年。自批复日期起,四年建设周期结束,通过相关绩效考核可进入下一轮建设周期。绩效考核的对象为原科学研究机构的全体成员。对连续两次考核不合格的科学研究机构,由主管部门报请主管校长批准后撤销”。
张端鸿表示,校级科研机构是依托院系等教学科研组织建立的具有相对独立性的科研平台,也有少部分是完全独立于院系的。跟院系内设的科研机构相比,校级科研机构或者其负责人一般已经具备了一定的科研水平和影响力,才能在学校层面获得审批。校级科研机构以学校层级的名义面向社会各界拓展科研合作。而涌现一批活跃的校级科研机构,有助于高校科研整体活力和实力的提升。“校级科研机构管理比较灵活,有助于形成较强的科研资源吸纳能力。很多校级科研机构具有成长性,有些省部级平台、国家级平台也是从校级科研机构成长起来的。”
郭英剑认为,校级科研机构要想运转良好,就必须认真对待。“现在的情况是,申请成立获批不易,但成立之后,管理相对放松,很大程度上处于自生自灭的状态。”
2021年6月26日,在江苏泗洪经济开发区新科技实验室内,党员工程师带领科研团队开展研发工作。耿怀军摄/光明图片
清理机构的同时,更应多扶持有潜力的科研机构
丁帆等学者曾在《设立校级科研机构的必要性探讨》一文中指出,校级科研机构的建立有助于发展新兴学科、前沿学科、交叉学科,对高校学科建设及声誉提升起到重要作用。
文章表示,成立校级科研机构可聚集多方资源,突破传统学科束缚,通过集中科研力量,避免人力、物力和科研资源的隐性浪费,控制科研成本,降低科研工作重复率,提高科研成果产出率,拓展科研思路及方法,发展优势学科、开拓新兴学科,扩大高校的科研与学术影响力。
那么,校级科研机构建立后,如何才能保证其长效运转?
郭英剑认为,首先需要学校投入,并认真加以管理。“既然批准机构成立,就应该有一定的经费投入,为机构运转提供必要的支持。相比于为科研机构提供充足编制、供给办公场所,给予一定科研经费支持虽然也有难度,但存在较大可能性。当然,如果成立该科研机构的目的,是为了以此为学校争取额外的科研经费,那另当别论。有了经费,即使没有固定人员,也可以临时聘请工作人员,或者按照科研项目要求聘请人员,会议室、实验场所等空间也都可以自行租用,机构也就可以迈开正常运转的第一步了。”
张端鸿指出,校级科研机构有效运行的关键是人,机构成立后,核心成员是不是继续在这个平台上投入足够的时间和精力非常关键。高校应当对校级科研机构建立动态监测和管理机制,着力培育一批充满活力、具有影响力的校级科研机构。“我认为,清理校级科研机构不应只把关注点放在‘淘汰后进’上,更要发现并扶持有潜力的科研机构乃至院系内设科研机构,同时不断优化管理。”
郭英剑表示,“从我个人的经验来看,今天的文科科研机构比过去具有更大的作用与价值。在新文科建设背景下,可以不局限于学院较为单一的专业设置、学术资源,通过科研机构的形式,将不同学科不同专业的人员组织在一起,从而进行学科中各专业与其他专业的重组,形成文理交叉。这样,一方面可以促使教师开展跨学科研究,另一方面,可以为学生提供综合性的跨学科学习,达到扩展知识和创新思维的目的。”
他认为,如果建设得较为成功,校级科研机构完全可以在新文科背景下,发挥重要的纽带作用。“对于文科而言,已经到了科研机构转型的关键时期。利用整顿清理的时机,对其中的‘潜力股’给予一定的科研经费支持,让其在新文科背景下发挥文理交叉与融合的时代作用。这比一味清理、淘汰,意义要大得多。”
《光明日报》( 2023年01月03日 14版)
(文图:赵筱尘 巫邓炎)