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静心探索重要的基础科学问题不求“短平快”70后物理学家翁红明******

　　翁红明在讲解电子运输理论。

　　田春璐摄

　　人物简介：

　　翁红明，1977年出生，现为中国科学院物理研究所凝聚态理论与材料计算实验室研究员、博士生导师。主要致力于凝聚态物理计算方法和程序的开发以及新奇量子现象的计算研究，成果入选2015年度中国科学十大进展、英国物理学会《物理世界》2015年度十大突破、美国物理学会《物理评论》系列期刊创刊125周年纪念文集等。

　　在中科院物理研究所（以下简称“物理所”）的年轻人里，研究员翁红明是小有名气的一位。就在刚刚过去的2022年，他因在数学物理学领域的杰出贡献，获得第四届“科学探索奖”。

　　在国际计算凝聚态物理研究领域，翁红明成果颇丰。其中最为人称道的，是他和同事们合作首次在固体中观测到外尔费米子和三重简并费米子的准粒子。这是国际上物理学研究的重要科学突破，对拓扑电子学和量子计算机等颠覆性技术的诞生具有非常重要的意义。

　　自由思考、厚积薄发，真正对人类文明有所贡献

　　1928年，英国物理学家保罗·狄拉克提出了描述相对论电子态的狄拉克方程。1929年，德国科学家赫尔曼·外尔指出，当质量为零时，狄拉克方程描述的是一对重叠的具有相反手性的新粒子，即外尔费米子。这种神奇的粒子带有电荷，却不具有质量，因而具有确定的手性（指一个物体不能与其镜像相重合，如我们的双手，左手与右手互成镜像，但不能重合）。

　　但是80多年过去了，科学家们一直没有能够在实验中观测到外尔费米子。直到2015年1月初，中科院物理所方忠研究员带领的研究组与普林斯顿大学研究小组合作，从理论上预言了在以砷化钽为代表的一批材料中存在着外尔费米子。此后，这个理论预言经过实验得到了进一步验证。

　　在研究过程中，翁红明发挥了至关重要的作用。他从发表于1965年的一篇实验文献中受到启发，并通过第一性原理计算，初步认定砷化钽晶体等同结构家族材料可能是无需进行调控的、本征的外尔半金属。这类材料能够合成，没有磁性，没有中心对称，是实验制备、检测都非常便捷的绝佳材料。

　　翁红明说：“这一发现的难度在于，从众多材料中找到合适的对象犹如大海捞针，必须对外尔费米子和材料物理特性都有相当认识才行。”

　　在外尔费米子被发现的一年后，翁红明和同事们又进一步“预言”：在一类具有碳化钨晶体结构的材料中存在三重简并的电子态。

　　2017年6月，这个新预言被实验证实，三重简并费米子被首次观测到。这是物理所科研团队继拓扑绝缘体、量子反常霍尔效应、外尔费米子之后，在拓扑物态研究领域取得的又一次重要突破，引起国际物理学界广泛关注。

　　成绩源于多年的深耕积累。翁红明很享受在物理所工作的经历：“这无关荣誉，我找到了更感兴趣、更加深入的研究领域和方向。”

　　自由思考、厚积薄发，一直是翁红明喜欢的学术氛围。他所追求的不是多发表文章，而是能攀登科学高峰，真正对人类文明有所贡献。

　　科研仅靠一个人或一个小组的力量是不够的

　　作为理论物理学家，翁红明专攻量子材料的计算和设计。

　　物理学通常分成两大类，即理论物理和实验物理。理论物理通过理论推导和公式推算得出的结论被称为“预言”，“预言”必须通过实验验证才能成为国际公认的科学事实。

　　在翁红明看来，他接连获得的几次重大发现，都离不开与同事们的通力合作。这，也是他做科研一直特别重视的一点。

　　“理论预言、样品制备和实验观测，这三个环节缺一个都不行。”翁红明说，“在当今科学领域细分程度非常高的情况下，科研仅靠一个人或一个小组的力量是不够的。当有重要任务目标时，我们几个小组紧密合作，在理论、样品、实验等环节实现了环环相扣、无缝对接。”

　　在许多人的想象中，理论物理学家的工作，就是每天独自埋头在稿纸堆里计算推演，然后坐着冥思苦想、灵光乍现。

　　但翁红明认为，计算推演的确要做，思考分析也不可少，但和同行们的交流也非常重要。他每天上班的第一件事就是查看和了解国际上最新的科研进展，然后分析、思考、计算，再把自己的想法跟同事们交流。“很多时候，我的一些想法，或者说突然的一些灵感，其实都是在思考、交流和工作过程当中产生的。”

　　“发现三重简并费米子”这一成果，就源于翁红明和石友国、钱天两位同事一次喝咖啡时的思想碰撞。

　　物理所的咖啡厅在学术界享有盛誉，不但因为咖啡好喝，也因为常有科研人员汇聚在此畅聊科学、各抒己见，聊着聊着，灵感经常“火花四射”。

　　和大家一样，翁红明、石友国和钱天工作之余也喜欢在咖啡厅一聚。翁红明有什么新想法会第一时间告诉他俩；石友国和钱天在实验过程中有什么新发现或疑惑，也会第一时间反馈给翁红明。

　　“闲聊中就能交换信息，我们的交流是完全敞开的，毫无保留地让大家知道彼此做了什么。”翁红明说。

　　翁红明告诉记者，在科研道路上，自己非常珍视的成功秘诀有两个，一个是注意总结和积累，另一个就是跟别人多交流。

　　“目前我努力发展基于大数据和人工智能的凝聚态物质科学研究，其实也是基于这两点考虑，因为所有人的知识积累都体现在这些数据当中。”翁红明说。

　　做研究应该抓住一些更新奇、更本质的问题

　　1977年，翁红明出生在江苏泰兴一户普通人家。他的父母都是农民，家里还有一个姐姐。

　　初中开始，翁红明第一次接触到物理，从此便沉迷其中。“物理让我对周围的世界有了更深入的了解和认识。”翁红明说。

　　兴趣是最好的老师。对物理的热爱，指引着翁红明叩开了物理科学的大门。

　　1996年，翁红明参加高考。在填报志愿时，他毫不犹豫地将所有的志愿都填上了物理。最终，他如愿被南京大学物理系录取。

　　南京大学的物理系在凝聚态物理领域积淀很深。翁红明在这一领域进行相关知识的学习与研究，一学就是9年，直到博士毕业。毕业后，他去了日本的东北大学金属材料研究所做博士后研究，主要研究各种材料的导电性质。

　　到日本一年半后，翁红明萌生了转换研究方向的想法。

　　“我想要转到计算方法和程序的发展上，这是凝聚态物理领域中一个最基础也是最具有核心竞争力的方向。”翁红明说，“如果想要在这个领域有长远发展，就要在这个方向上有一定的积累。”在他看来，静下心来探索重要的基础科学问题，要比做一些“短平快”研究更有意义。

　　想归想，但真正下定决心，翁红明也经过了一番纠结。

　　他坦言：“当转到一个更基础的方向，也意味着你在未来的几年甚至是更长的时间里都需要耐得住坐冷板凳。所以必须做好思想准备，去做一些积累性的工作。”

　　2008年，翁红明的人生又有了一次重大转折。

　　那一年，物理研究所研究员、博士生导师方忠到日本访问交流，翁红明跟他进行了深入的交谈和讨论。

　　翁红明告诉记者：“他跟我介绍了当时做的一项很有意思的工作。虽然我那时并没有很深刻的理解，却受到很大的启发——做研究应该抓住一些更新奇、更本质的问题。”

　　在方忠的影响下，2010年，翁红明决定回到国内，入职物理研究所，成为方忠团队的一名成员。

　　翁红明说：“每个人在一生当中可能会跟很多人交往交谈，但在人生重要转折时刻能够给你启发的却不多。能有这样的机遇去跟方忠老师交流并受到启发，我觉得这是非常宝贵和幸运的。”

　　在新的一年里，翁红明说自己有很多研究工作要做，尤其是如何在拓扑电子学器件研究方面取得突破，促使拓扑电子态理论变成可落地应用的技术。而这，需要跟器件和应用等方向的研究人员进行交流和讨论。

　　翁红明相信，拓扑时代的黎明时分正在临近。（记者 吴月辉）

专家学者激辩“元宇宙”：是概念还是技术？应拥抱还是远离？******

　　中新网北京12月7日电 (记者 孙自法)近一段时间以来，“元宇宙”议题引发广泛关注与热议。近日在北京举行的2021人工智能合作与治理国际论坛“元宇宙未来治理前瞻”主论坛上，人工智能及相关领域专家学者线上线下“云聚”清华大学，聚焦元宇宙是概念还是技术、应拥抱还是远离、元宇宙(虚拟世界)和本宇宙(现实世界)如何关联等热点话题，以圆桌论坛形式展开学术激辩和争鸣。

　　元宇宙或把人类带进一个超历史空间

　　中国社科院哲学所科技哲学研究室主任、科学技术和社会研究中心主任段伟文研究员认为，人类目前为自己构建的技术世界建立在赛博物理空间(CPS)之上，不论是否称为元宇宙，下一步如果继续以信息和数据作为构建世界的关键路径，将会是整合多种新技术而产生的新型虚实相融的互联网应用和社会形态。

　　亟待深入思考的是，元宇宙的构想与构建具有超越性，可能会把人类带进一个超历史空间。这个空间不仅仅涉及现实、虚拟及扩展现实等感知体验世界，更是一个超越现实与虚拟体验，涉及符号/象征、想象等观念和意义创造的世界。

　　他说，未来，对元宇宙的监管和治理可能面临的不是单一维度的技术体系——唯一的大写的元宇宙帝国，而是一个多维整合的技术体系——多样化的元宇宙共和国或多种微世界的联合体。对元宇宙的治理应有前瞻性的考量。

　　首先，涉及符号/象征和想象层面时，要赋予其充分的自由创造空间，不应急于出台一套标准化的制度体系，而应强调在自我意识基础上的自主管理和自我控制。

　　其次，应该看到，不论元宇宙以何种技术路径实现，都发生于地球、社会和人自身之上，故促进人的可持续性、社会的可持续性(如团结与沟通)、自然的可持续性应成为元宇宙治理的基本价值诉求。

　　其三，要对元宇宙可能导致的颠覆性社会价值伦理冲击展开深入研究。人一直生活在其用技术构建的世界里，元宇宙可能是技术世界的未来版本。不论元宇宙是否成真，在当前的技术路径下，最为突出的问题是数据正在替代信息成为新的技术世界的基础设施——数据就是人的行为，而元宇宙的构建似乎不能不基于对数据无时不刻无处不在的监测。这亟待我们从自然、社会和个人的维度对此技术路径展开反思和讨论，以形成包括元宇宙在内的深度科技化未来的新的社会契约。

　　元宇宙虚实相融未来面临诸多风险

　　在清华大学新闻学院新媒体研究中心执行主任沈阳看来，元宇宙是虚实相融的新世界，元宇宙实现了对时空的拓展，其未来面临着诸多风险，如虚拟人的归属问题、虚拟人的责任困境、人机交互下个人认知异化和行为异化等。

　　当前，元宇宙整体发展处于初级阶段，其技术应用还处于低级层次。对于元宇宙的治理，可以采取边调研边发展边治理，确保不出现重大风险，又能积极推进元宇宙产业发展。近期可在现有的制度、法律、政策框架内来讨论，将当下的治理抓手落实在个人权力和利益关系层次。

　　沈阳表示，未来元宇宙治理需建立在充分调研的基础上，经过多元主体的社会大讨论，实现发展与治理的平衡，避免一刀切式的治理框架。要在发展过程中发现问题、分析问题、解决问题，实现精准式的动态治理。

　　联合国开发计划署助理驻华代表张薇指出，随着元宇宙概念被广泛关注，迫切需要从各个角度全面审视元宇宙可能引发的未来治理问题，包括政治经济、国际关系与全球治理、伦理、立法、监管等，从而建构一个公正、开放、负责任、向善、可持续的虚拟世界。她强调，全球尚有37%的人口没有接入或使用互联网，相较于元宇宙的治理问题，数字化的加速和颠覆性技术带来的更迫切、更现实的挑战依然是数字鸿沟。

　　应该善用虚拟/增强现实远离元宇宙

　　“元宇宙相关的若干概念目前在科学上十分不清晰并有误导性。”联合国教科文组织人工智能伦理特设专家组成员、中国国家新一代人工智能治理专委会委员、中国科学院自动化研究所曾毅研究员将自己的主要观点概括为：善用虚拟/增强现实，远离元宇宙。

　　曾毅赞同虚拟现实和增强现实扎根现实，对现实通过虚拟和增强进行扩展和辅助人类对现实的认知，因此在善用的理念下适度使用是合适的。他认为，元宇宙在字面上表示有“宇宙的宇宙”“超越宇宙”之意，如果认为需要去塑造元宇宙，就应当与现实世界高度关联并不能完全脱离现实世界，一旦失去了这种关联，元宇宙就失去了根基。

　　他还认为，面向人类的“数字孪生”概念也不具备科学合理性。孪生一方面强调相似性，另一方面本质上是完全不同的两个人，无法对应到同一个实体。此外，目前的人工智能并不能克隆人类到数字系统中，人工智能目前也没有真正的理解能力、意识和真正的自主性，因此以数字孪生的愿景建构虚拟智能体模糊和混淆了人与人工智能的界限，而目前的人工智能只是一个看似智能的信息处理的工具，目前技术的发展远无法支持“数字孪生”。

　　曾毅特别强调，当“元宇宙”相关基本概念、愿景和应用仍然看似有重大风险时，尤其不应当将青少年推向这个未知的空间。首先，目前对元宇宙这一概念的刻画还相当不扎实；其次，在通用人工智能还未到来之时，互联网、人工智能所存在的所有风险就足以使人类社会受到巨大冲击，由于“元宇宙”基于现代网络与人工智能技术发展，其风险将会在此上基础上叠加；最后，从文化背景看，虚拟和现实世界，都是历史产物。重塑虚拟社会，历史不可磨灭。在虚拟平台进行共治，文化互鉴和互信是重要的“基础设施”。

　　“从技术角度来看，当我们许诺给全球公众和政治系统概念的时候，在提出经经得起科学推敲的基础理念前提下，要考虑技术可行性和社会应用合理性。完全脱离真实世界重塑的新概念会将人类带向真正的生存风险。”曾毅说。

　　元宇宙应以人为本强化现实世界

　　微软(中国)首席技术官(CTO)韦青称，每个人对元宇宙有不同的理解。元宇宙应该以人为本，应该用来强化现实世界，而非替代物理世界，不能让人们沉迷于虚拟世界。越来越多的人发现，虚拟空间与真实空间都需要治理，都需要有秩序。但什么是好的治理，目前仍没有明确的答案，需要人类社会一起达成共识。在数字社会发展过程中，数字鸿沟是一个很大的挑战。“我们的技术向前迈进的同时，不能落下一部分人。面对新技术，我们需要有足够的信心认为技术能够为人类的美好生活做出贡献”。

　　《元宇宙通证》作者之一余晨认为，创造的虚拟世界都可以被视为元宇宙，虚拟并不可怕。纵观人类历史，就是一个由实入虚的过程。元宇宙及现代社会很多问题的根源在于很多人混淆了符号和其所指的对象、混淆了拟像与真实。虚拟空间需要秩序，也需要治理。对于新技术可能的威胁，不能与之前的技术进行简单的归纳和类比，毕竟人工智能技术可能不需要拥有意识就足以毁灭人类，人们往往低估了新技术的次生危害。原则上技术是中立的，但技术是人性的“放大器”，对新技术的治理应该是动态的过程。“元宇宙给我们带来创造价值可能性的空间，我们需要将恶的部分排除，将善的部分留下”。

　　英伟达中国区Omniverse负责人何展说，元宇宙是一个概念，而非一项技术。由于近年来许多数字技术的出现、落地和爆发，元宇宙这一概念被广泛讨论。确切来讲，元宇宙是包括人工智能、机器视觉、物理仿真模拟、高性能计算等许多技术的融合，进而形成虚实交融的新业态。元宇宙之“元”，代表客观存在的世界与人的主观意识、意愿和谐共处，需要服务于真实世界。比如开发点餐机器人，帮助人们针对喜好推荐合适的食物，过去几十年，大多数人已经率先体验了虚拟世界带来的红利。但有趣的是，如果能够区分现实世界和元宇宙之间的不同，人们往往会选择从锻炼自身做起优化自己的现实生活，实现虚实之间的平衡。

　　“我们在元宇宙中的身份，不仅只是代表一个人的虚拟身份，而是一个集合。”Bilibili up主籽岷认为，当前，许多人可能不清楚正在使用的就是元宇宙，或者根本不了解这一概念。他认为，对元宇宙概念的理解，主要是基于虚拟与现实技术的讨论。从虚拟世界和现实世界的关系来看，虚拟世界目前是一个雏形，而现实世界是已成型的，开发虚拟世界旨在用其帮助现实世界。例如，在虚拟世界中进行模拟培训和学习(如消防演习)，是对现实世界发展进步的促进，并且希望多方可以合作，使用元宇宙来帮助需要帮助的人，实现他们的理想。特别是B站上的青少年群体，对他们的人生发展，职业规划起积极意义。还有那些贫困地区的人口，也应该降低门槛，积极把他们纳入到元宇宙中来。因此，未来元宇宙和现实世界将会是互相依存和促进的关系。

　　人工智能和区块链艺术家宋婷认为，元宇宙不是物理宇宙的替代品，数字艺术也不是物理艺术的替代品，基于数字孪生的新文化在元宇宙中大有可为。她希望产业界能够继续开发可编程的、具有拓展性的艺术空间，从而使元宇宙能够赋能人的创造力，而不是减少创造力。元宇宙使得艺术家可以与全世界的同行们交流，不受地理的限制。而由于区块链技术让每一笔交易都可见，所以信用在元宇宙非常重要。

　　2021人工智能合作与治理国际论坛由清华大学主办、清华大学人工智能国际治理研究院承办，国际支持机构为联合国开发计划署，“元宇宙未来治理前瞻”是三场主论坛之一。参加该论坛专家学者表示，赛博空间已经与现实世界的既有秩序、组织和结构形成了张力、也对现实世界的治理提供了全新维度的挑战。这些张力和挑战已经引起了人性挑战、社会撕裂、政治动荡、金融风险等一系列问题，并仍在酝酿新的隐患。因此有必要重新审视目前分散但有联系的各个虚拟空间对现实世界的冲击。虚拟空间中缺乏制度共识和构建、虚拟空间和现实世界制度的冲突，已经成为下一代互联网迫切需要解决的议题。(完)

　　（文图：赵筱尘 巫邓炎）