北京
今年的諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)，再次頒給了兩位曾在谷歌工作的科學(xué)家。這背后是一場(chǎng)不易察覺(jué)的靜悄悄變革。
美國(guó)的高科技研發(fā)模式在悄然轉(zhuǎn)換，科研與產(chǎn)業(yè)的界限變得越來(lái)越模糊，基礎(chǔ)創(chuàng)新的舞臺(tái)從傳統(tǒng)的大學(xué)實(shí)驗(yàn)室，轉(zhuǎn)變?yōu)橐淮笃诤袭a(chǎn)業(yè)、學(xué)術(shù)、工程的新田地，這種變化對(duì)諾貝爾獎(jiǎng)產(chǎn)生了重要影響。
我們從今年的主角之一馬丁尼斯來(lái)看這個(gè)變化。
今年的諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)授予約翰·克拉克、米歇爾·德沃雷和約翰·馬丁尼斯三位科學(xué)家。
馬丁尼斯是一位量子計(jì)算領(lǐng)域的頂尖物理學(xué)家，早年在加州大學(xué)圣巴巴拉分校任教，專注于探索量子現(xiàn)象如何在實(shí)際設(shè)備中實(shí)現(xiàn)。
量子現(xiàn)象是什么？
作一個(gè)形象比喻，兩個(gè)或更多量子比特“糾纏”在一起后，無(wú)論相隔多遠(yuǎn)（甚至光年），改變一個(gè)，另一個(gè)瞬間跟著變，就像一對(duì)心靈相通的雙胞胎——一個(gè)打噴嚏，另一個(gè)馬上感冒。這個(gè)現(xiàn)象（量子糾纏）的理論早在20世紀(jì)就被提出，其驗(yàn)證者剛剛在2022年獲得了諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。
現(xiàn)在的關(guān)鍵是，如何把這些神奇的量子效應(yīng)“搬”到人造的芯片和電路這些實(shí)際設(shè)備上，讓它們能穩(wěn)定存在、可以控制。
二十多年前，馬丁尼斯還在大學(xué)的實(shí)驗(yàn)室里，和一群年輕學(xué)生、導(dǎo)師們對(duì)著滿屋子的低溫裝置和儀表忙得不可開(kāi)交。他們就是為了實(shí)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo)。
2002年，馬丁尼斯帶著團(tuán)隊(duì)，在實(shí)驗(yàn)室里讓超導(dǎo)材料里微小的量子部件發(fā)生跳動(dòng)，雖然距離“能用的量子計(jì)算機(jī)”還很遙遠(yuǎn)，卻讓人突然看到了遠(yuǎn)方的火花。
2014年，谷歌收購(gòu)了其團(tuán)隊(duì)所在的初創(chuàng)公司。谷歌希望在量子計(jì)算這個(gè)前沿賽道上搶先“跑通”。
馬丁尼斯帶領(lǐng)一撥原本屬于校園的研究團(tuán)隊(duì)，搬進(jìn)了谷歌提供的新實(shí)驗(yàn)室。他們要做的，不只是“讓它能夠發(fā)生”，而是要“讓它能夠工作”。
2019年，他們?cè)诠雀枞〉昧恕傲孔觾?yōu)越性”的突破。
馬丁尼斯和他的團(tuán)隊(duì)造出了一臺(tái)特別厲害的量子計(jì)算機(jī)。他們讓這臺(tái)機(jī)器完成了一項(xiàng)非常難的算題，這種題目，用世界上最快的超級(jí)計(jì)算機(jī)也要幾天才能算出來(lái)，而量子計(jì)算機(jī)只用了一兩分鐘。
由此大家就可以充分發(fā)揮想象了。如果將其用于新藥研發(fā)，那就像有了一個(gè)“超級(jí)拼圖手”，一次同時(shí)試驗(yàn)大量分子組合，大大加快新藥篩選速度，快速找到最合適的藥物分子。
它還能幫助科學(xué)家更快看清蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)針對(duì)性更強(qiáng)的藥物。
原本可能要花費(fèi)幾十億和很多年的新藥開(kāi)發(fā)，就有望在更短的時(shí)間內(nèi)完成，大幅節(jié)省時(shí)間和成本。
量子計(jì)算機(jī)在某些特殊的任務(wù)上，“跑”出了常規(guī)電腦“跑”不出的速度，這就叫“量子優(yōu)越性”。
在量子計(jì)算推動(dòng)下，全世界包括中國(guó)的研發(fā)者們現(xiàn)在都在忙著尋找人工智能的突破。
時(shí)至今年，馬丁尼斯和同事們的這段研發(fā)歷程，就得到了諾貝爾獎(jiǎng)的最高認(rèn)可。
這樣的故事聽(tīng)起來(lái)也許像是一部勵(lì)志片，但其實(shí)背后的變化來(lái)得比鏡頭里的情節(jié)更為深遠(yuǎn)。
傳統(tǒng)上，基礎(chǔ)科研的舞臺(tái)往往屬于大學(xué)和國(guó)家實(shí)驗(yàn)室。
無(wú)數(shù)重大發(fā)現(xiàn)，都是研究人員在相對(duì)封閉、慢節(jié)奏的環(huán)境下，靠著好奇心和創(chuàng)新精神單打獨(dú)斗。
諾貝爾獎(jiǎng)的評(píng)選也長(zhǎng)期偏向“理論本原”。
進(jìn)入21世紀(jì)，尤其近十年，美國(guó)高科技領(lǐng)域的“水系”發(fā)生了“改道”，開(kāi)始流進(jìn)一些高科技公司。
谷歌、微軟、IBM這樣的企業(yè)，扮演著把實(shí)驗(yàn)室成果“產(chǎn)品化”或者“上市”的傳統(tǒng)角色，越來(lái)越多地直接整合最前沿的基礎(chǔ)探索。
他們主動(dòng)招募科學(xué)家，讓平日看似分工涇渭分明的“工程師”和“科學(xué)家”變成同一組隊(duì)友。有的人上午在和物理學(xué)教授討論最極端的測(cè)量誤差，下午就和工程師們琢磨怎么把算法跑在更真實(shí)的電路板上。
結(jié)果不僅提升了創(chuàng)新效率，更讓很多原本只能在學(xué)術(shù)論文里出現(xiàn)的“奇想”有了大顯身手的地方。
2024年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)就頒給了谷歌DeepMind的兩位科學(xué)家，他們開(kāi)發(fā)了能預(yù)測(cè)蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的AI工具。這和馬丁尼斯的情況類似，顯示企業(yè)實(shí)驗(yàn)室正成為諾獎(jiǎng)級(jí)創(chuàng)新的搖籃。
細(xì)心觀察諾貝爾獎(jiǎng)，實(shí)際上也能發(fā)現(xiàn)它的“指揮棒”也在調(diào)向。
獎(jiǎng)項(xiàng)的評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)悄悄變化。從往年獎(jiǎng)勵(lì)驗(yàn)證宇宙深層規(guī)律，到近年越來(lái)越關(guān)注那些“既深刻又可用”的理論與發(fā)明，比如鋰電池、光纖通信、量子計(jì)算、基因編輯等等。
這種研發(fā)模式的轉(zhuǎn)型，源自幾個(gè)方面的共同驅(qū)動(dòng)。
首先，新的科學(xué)前沿越來(lái)越倚重“大工程”。
以量子計(jì)算為例，僅僅“想明白”物理定律遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，關(guān)鍵在于如何把這些奇異的現(xiàn)象變成可以批量制造、可靠運(yùn)行的實(shí)用系統(tǒng)。
量子部件極易“出錯(cuò)”，對(duì)設(shè)備、溫度、材料有極高要求。一臺(tái)量子機(jī)的研發(fā)，需要幾十甚至上百專家的多學(xué)科配合，涵蓋低溫技術(shù)、微納工藝、信息論、控制論、軟件算法、系統(tǒng)工程等。而像谷歌這樣的科技巨頭，具備支撐巨大研發(fā)成本、搭建復(fù)雜跨學(xué)科工程體系的能力。
其次，知識(shí)和人才的流動(dòng)方式也在驅(qū)動(dòng)變革。今天，頂尖科學(xué)家往往擁有多重身份，既在大學(xué)保留教職，又在企業(yè)工作。高科技公司成為他們的“另一個(gè)實(shí)驗(yàn)室”，并且不再只是“雇用”，而是形成真正意義上的“聯(lián)合體”。
當(dāng)然，大學(xué)的探索仍不可替代。
像芯片架構(gòu)、材料物理、粒子天體物理等，很多關(guān)鍵的原創(chuàng)思想依然在高校孕育。只不過(guò)，如今這些思想的“長(zhǎng)大成熟”，越來(lái)越常見(jiàn)的是被企業(yè)的平臺(tái)、產(chǎn)業(yè)的投入或更復(fù)雜的跨界協(xié)作激發(fā)、放大并落地。
所以，諾貝爾獎(jiǎng)的評(píng)選標(biāo)準(zhǔn)也隨著這樣的變化而調(diào)整。評(píng)獎(jiǎng)委員會(huì)希望諾獎(jiǎng)能催生更多“改變世界”的技術(shù)。
the end
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