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中科院校长对话诺贝尔化学奖得主Dan Shechtman

时间: 2018-08-11 18:47:28 | 来源: 新浪科技 | 阅读:

新浪科技讯 8月11日消息, 8月10-12日,世界科技创新论坛在北京会议中心举办,包括Kip Thorne、Thomas J.Sargent、Michael Levitt、朱棣文在内的20余位诺贝尔奖获得者,以及曹春晓、美国国家工程院院士陈刚等诸多中外顶级学者专家应邀出席,共同打造史无前例的中国最高级别智慧盛宴,探讨全球科技创新成果、描绘未来中国科技创新蓝图。

下面我们进入对话环节,我请四位嘉宾上台,找到你们的位子。中国科学院大学的副校长和汉德工业促进资本主席蔡洪平先生来介绍一下。下面环节请中方的两位嘉宾每人先花5-8分钟时间作个简单介绍,然后大家来问问题。

以下是演讲全文:

先介绍一下中方的嘉宾,苏刚教授是中国科学院大学的副校长,物理学特聘教授,国家杰出青年基金的获得者,获得学位以后先后在纽约、日本等大学从事工作,也是凝聚态物理方面的,中国很多学者做了很多这方面的工作,这块是中国跟世界接轨比较近的地方。

另外我们请来了多年在华尔街帮中国民企和国企上市的蔡洪平先生,蔡先生也是中国在金融界很知名,刚才我们聊的时候有很多共同的朋友,李山、张宏利(音)、汪潮涌等等,有些甚至都是他的部下,帮助很多的民企,包括好朋友的公司,凤凰网刘闯他们上市都是在华尔街德意志银行时候一起做的,很高兴蔡先生今天跟大家一起分享。

首先请苏刚教授,中国科学院大学的副校长跟大家分享5-8分钟时间。

苏刚:谢谢,因为刚才两位诺贝尔奖讲的跟材料都有关系,第一位的Dan Shechtman:教授讲的是种金获得的诺贝尔化学奖,是非常重要的发现。第二位获得者F.Duncan M.Haldane教授是讲的拓扑材料,从凝聚态物理尤其是量子物理隐身发展的,现在拓扑材料对未来的量子计算,尤其是拓扑量子计算有很重要的应用。

我们这个部分的主题是新材料先进制造的新引擎,我的发言主题是说因为先进制造需要材料,材料从哪来?新材料从哪找到?所以这是一个非常艰巨的任务。我的发言的主题是说新材料从经验探索到可预测的设计。

大家知道,材料是构建我们社会发展的物质基础,从最初的从天然材料的远古时代,到后来用火,制造青铜器和铁器的时代,我们有了很多的文明,再逐步利用物理、化学的原理人工制造材料,到了工业革命时期,这里面高分子材料和复合材料等等,再到今天的信息时代和大数据时代,这样的话在这个时代人类可以利用先进的计算机技术,结合量子力学的原理计算、设计、预测材料的性能,这些都表明人类社会的发展时期往往是以材料的发展为标志的,可以说人类社会的发展史就是材料的发展史,材料是制造的基础,先进制造更要充分利用性能优异的新材料才能够实现。另一方面,才能的合成和应用也是推进科学技术迅速发展的主要原因,新材料的开发对推动新材料的制造、科技发展乃至人类文明进程都是至关重要的。

说到新材料的研发,常规的材料研发大多是通过知觉或者是经验的探索,或者是偶然的因素实现的,无论是从天然材料的提纯到合成材料,还是从单一材料到复合材料,人们经验从中起到很重要的作用。新材料从最初发展到最终大规模应用需要10-20年,甚至更长的时间。刚才Dan Shechtman教授也讲到铁里面加了碳,还有铝里面加了铜,运用到工业时间很长。如何适应人们不断增长的物质和精神的需要,要缩短新材料的研发周期,我们能够很快速的把新材料找到,而且降低费用,这就是本世纪材料科学家面临的巨大挑战。但是幸运的是,我们信息的技术和计算机的发展使得这种探索是可能的,人们可以通过计算机的模拟来实现材料的研发路径,从经验型的探索到可设计、可预测的方向发展。这里面有个很重要的例子,2011年6月份,奥巴马总统提出来一个材料基因组的计划,这个计划实际上是为了将能源、交通和安全的材料等领域先进材料的研发时间和研发费用减半,基本的思路是这样的,材料基因组工程的思路是这样的,通过开发快速可靠的计算方法和计算程序,基于元素的基本性质,从元素周期表找几个元素,按照基本性质以及物质结构和承建理论,按照高性能计算机设计模拟和预测相关材料的化学性质,获得预测材料各种参数,然后再开发高通量的实验方法快速的对理论预测进行验证,这样可以构建庞大的数据库,从而大大缩短新材料的研发周期,从而极大降低新材料的研发费用,因为不需要盲人摸象了。

这种新材料的研发模式,尤其是在新药创制和新能源等等领域发挥非常重要的作用。由于这样的计划,世界各国都在积极的做,中国也做了很多的项目和工程。最近几年使得计算材料科学的发展方兴未艾,从新材料的结构设计与预测,计算方法与计算程序的方法,特别是机器学习和人工智能技术的材料搜索方法,到实际材料的合成及表征的验证,以及建立与大数据的共享等等,这些都为新材料的筛选和研发奠定必要的理论基础。现在大家从网上看到很多材料的库,包括中国有很多新材料的库,使新材料的研发从经验的探索到可设计、可预测的方向发展。

这里要强调一点,理论设计和预测都是在理想的条件下,基于物理与化学原理,经过大规模预算得到的。设计材料也是这样的一个方式,理论设计可能跟实验制造在参数和性能上也许存在一定的差距,这样的探索是值得的,是为前期海量的可能性中快速筛选出合适的,少数的材料指出了方向,哪些结构是可以的,可以去试,哪些结构不可以,你不用去试了,这样大大缩短了新材料的探索周期,降低了费用。所以我们可以大胆的设想一下,在未来新材料的研发和工业制造,能够根据人们进行的需要的性能,就跟餐馆点菜一样,根据性能进行材料和器件的一体化设计,再加上快速发展的3D打印技术,直接从材料设计到一次性成型,把所需要的器件打印出来、制造出来,这个可能是未来先进制造的方向。我的发言就到这里,谢谢。

刘科:下面请蔡洪平先生从资本的角度谈新材料相关的话题。

蔡洪平:非常同意苏刚校长的观点,人类的文明史就是新材料的进化史,从旧石器时代、新石器时代、青铜器等等,下一个时代是什么?很多说法都有,我认为这个时代是对的。

我有两个问题,我们作为一个投资人、商人,我们看到两大问题怎么解决,这是大家需要讨论的。新材料是推动人类文明和当代科技进步很重要的东西。两个问题,一个问题是我们在投的过程中,凡是我们想投一些新的材料公司,我想我要不要跟科学家走,我永远要听他们说什么,但是我真的不愿意投什么,因为这个是一个长期的过程。举个例子,很多例子可以说明,现在半导体材料的硅,现在形成的砷化钾等等,这个是新的有前景的东西,投进去需要十年甚至二十年,远远超过我们的投资周期,我们从投资角度时间的有效性和技术材料研发和商业化的长时间是不成正比的,这是第一个很大的瓶颈。

第二个很大的新材料,我再举个例子,现在无人驾驶车,我去年还大胆在旧金山坐了一次无人驾驶车,上了101高速,开到80迈的速度,停下来一看根本没法用,这就是人工智能,后来开玩笑说人工智能听他们说可以,讲故事可以,一旦投资一定死的,这是我们从商业角度。但是这样对科学家不公道,他们做了很多贡献,那个车开完以后,上面雷达扫射,下面芯片处理,后面已经烫的不行,三分之一的电都被计算烧掉了,先不说多贵,有科学家告诉我他们正在做14纳米的芯片,可是14纳米的芯片做出来以后,谁帮你留片,排留片要排半年以上,而且这么小的规模可能也不够,为什么帮助四你做留片,甚至真的要跑上动态的,在160多个无人驾驶的场景下,计算各种不同场景的结果和算法出来,14纳米都不够。后来有几个科学家很好,发明了扫射的时候固定的楼房和树不需要扫,只是动态的物件,对车发生危险的扫射一下,所以变成了小雷达。但是这些都需要新材料的跟进,都需要芯片。所以我看比如说芯片14纳米、7纳米,但是真的投进去看不到边界,这是我们蛮苦恼的事情。

第二个是是一个法律瓶颈,怎么样能够从商业化推动新材料的应用,这是我们对科学家唯一做的事情,否则很多科学家出来的东西,很多诺贝尔奖获得者跟我说过去很多新科技没有被应用就淘汰了,没有被验证的东西可能没有生命力,最后的效果是要检验你对社会的贡献和应用的可能性,这个问题是要解题的。

第二个题,有些科技理论出来以后,最后计算瓶颈没法解决,怎么样做生产就是一个问题,现在说到14纳米,我看光科技都要做很大的调整,有的几乎超出人的极限,我在德国看了一个做半导体光科设备的一家企业,它几乎就是在这种想象力,比如说多少微米的,最后怎么做成功产品,里面最要命的两个问题是,一个是稳定性,还有一个是合格率。这个稳定性不解决、合格率不解决,没有一个商人会用你的。我们看到中国有些人做(英),日本有人做了很多年,有两个老板,一个死掉了,一个癌症。我的家庭是做化纤的,碳化过程中的均衡度,96%的合格率,这家江苏的企业做出来了,800T也做出来了,700T也做出来了,1000T也做出来了,合格率只由60%。所以那个老板在三年前见我的时候说不敢晚上去卫生间,12点以后去了卫生间就睡不着觉,他已经投了几十亿元进去。

中国对新材料的研发有三大问题需要解决,第一个是合格率需要解决,这个跟设备有关,跟IP有关。第二个是可靠性要解决,精度要解决。我们现在看到的国内以前,不是现在,报纸上经常充斥着院士们经常吹牛逼,报喜,厉害了我的国,在材料上根本没有解决这些问题,我看了蛮痛心的,很着急的,他们通常把一个论文以为就是技术,他们把中科院评院士当成待遇,后来很多人跟我说当了院士以后没有成果了,我不相信这句话,但是确实是这样。材料这块在中国的应用上面,特别是在中国,还有很多的路要走。

两周前我看了深圳和宁波的科技企业,我发现今天为止所有的装备都是进口的,比亚迪是在16年前一手帮的忙上市的,我当时很感受的,当时进入半自动化生产线做出了电池,电池是做锂电池,我们伴生的生产线可以做这样的电池很不错,但是在一个月前我参观的时候傻掉了,这么好强的企业家最后电池生产线全是智能化的,没有工人,他最后设备是1000多万美元,没有一家是中国的,这么好强的十多年前电池革命的人,今天做电池的他要做811,电池密度很重要,要到280以上,甚至到300以上,最后已经不是人可以操作的,一定要有设备。有了设备以后再往上走,到300以上,我们设备哪里来?我们设备技术跟上也是很大的瓶颈。

两大技术,一个是技术要跟进,装备要跟进。这两个不跟进,另外一个最大的问题就是再好的东西拿来以后,我投了德国的做汽车轻量化的材料,45秒钟到50秒钟一个零部件就出来,分量比铝还要轻,可是王传福就跟我说的很清楚,蔡总,没问题,但是我希望你轻一公斤的质量不能增加我30块钱,这个砍就很麻烦,现在车2.5吨是不够的,电池一吨不能降材料,以后可能以后会降,重量1.5吨,所以要把钢铁产品变成化工产品,化工产品要求非常高,这样的话里面材料的要求也非常高,这里面问题来了,用了材料以后,一公斤两千人民币真的不敢用。所以我们一起思考和一起努力,来解决推广过程中的问题,怎么去克服。

刘科:非常感谢,其实我回国这些年来也感觉到,中国在新材料和新能源的投资方面有很多的炒作,前些年电池材料,包括石墨烯,其实最后大家都是一败涂地,因为本身这个东西的研发周期有十年甚至更长的时间,而资本是没有这个耐心的。包括中国的芯片,到最后变成一个Knowhow,最后开发一套工艺出来,我们很多创业公司是没有实力没有时间去做这个的。

蔡洪平:还有在中国国内弥漫着非常庸俗的完全非科学化的议论,从2014年开始很多人说你们是,国内有一个毛病稍稍有格局就去炒股票。像前两三个月看到很荒唐的做白色家电的女企业家说我要花500亿做芯片,后来说是董明珠,她真的不懂科学,这是一个漫长的科学,多方的合作和全球化的合作,我觉得这个东西没有很好的教育和引导。

刘科:我自己关注能源的,在电动汽车个人觉得一大帮投资电动汽车的资本炒作了一大堆的假新闻,比如这个地方突然什么石墨烯用上去了,其实电容器根本不是电池材料也在炒作。包括前一段最大的一个假新闻,德国宣布2030年禁止生产内燃机,这个不可能的,即使轿车用了,大客车、轮船、飞机呢?它只是众多一个提案而已,结果到中国内部就被炒作成一个法律了,这个国家这一年要停止内燃机,结果中国工信部副部长说在一个论坛说我们也要停止中国停止内燃机生产的路线图2030年,个人感觉这种炒作太厉害。包括第一个季度电池材料的事,中国第一个季度,电动车效益狂跌83%,我一直在算这个值,其实铅酸电池比内燃机早发明21年,有了铅酸电池有了电动车,整个电动汽车有了。理论上电动车其实比内燃机车早发明,但人类为什么没有走这条路?第一条生产线在福特,2016年中国的电动车从50万辆到77.7万辆,国际钴价格、锂价格都翻了一倍。您觉得欧洲和美国甚至中国,12年以后我们将禁止内燃机车辆的生产,只生产电动车,这可能吗?请您谈一下。

Dan Shechtman:我觉得您说的是对的,电池也在不断改变它的性能,在未来的新世界将用绿色技术发电,比如太阳能、风能其实是一个性质的来源,因为它的来源都是太阳,我们会有大量的电能。但是巧在太阳能主要是在欠发达国家比较丰富,因为欠发达国家他们以后会有向其它地方出售太阳能的机会,如果能降低每千瓦时成本的话,某种意义上我同意未来会有大量的电动车,会自动驾驶,不需要有人去操纵,这将是一场革命。

这里的关键问题不在于新材料,而在于新技术,就是利用新技术用好现有的材料,改良现有材料。这里我们要解决两个挑战,我认为有解决之道。

第一个,我们现在基本上没有用到合金,那么它们的原子结构是符合化学秩序的,有一些是可以用作结构材料的。

第二个,还有一个技术基本是空白的,就是磁制的材料,我们需要用磁的材料,在室温情况下不要这么脆,我觉得是可以做到的,但我们应该付出努力,如果我们能做到的话,我们先鼓励大学,政府资助的实验室开展这样的试验,因为这个需要大量的耐心,我们都同意技术是一个长期投入才会有成绩的工程。大的公司可以开发得起,但我发现往往在大学,政府资助的实验室它的难度更容易一些,有政府资助背景的难度更低一些。您作为生产商,应该去找政府说,政府我们需要ABCD几个条件,我们愿意资助这个,也希望您跟我们一起资助研究的实验室,因为这代表了中国的未来。谢谢。

刘科:现在有不少的争论关于量子通讯的,像去年有一个大新闻中国发射了墨子号卫星来做量子通讯,我当时读到不同的观点,有一方认为这将是中国领先世界的机会,下一代通讯中国将领先世界。但也有不同的观点,说量子科学跟通讯没关系,量子只是增加了通讯的安全性。最近我又看到有一个VC的人,找到一个索尼的科学家说我在你身上投入,但没有回报。他说我不是量子科学的专家,但你是这个领域的专家,您是否能谈谈,给我们讲讲这到底是怎么回事。

F.DuncanM.Haldane:说到这个通讯,还不知道它的效果会具体怎样好,一般来说我们说窃取代码,是在一端或者另一端偷窃代码,听上去很时髦的,如果用量子的方法传输数据,听上去很时髦。我认为真正有意义的应用,应该是用于量子计算,但如果能保证远距离的保持缠绕的一致性,那会很好,但我不知道它的商业价值到底有多大,我知道有人会卖这个设备,现在已经有人卖这个设备了。你可以利用光纤传输,还利用卫星,它的用处有多大说实话我不敢讲。

至于量子计算,我还是比较怀疑的,跟过去的大部分人一样持怀疑态度。但随着研究人员的数量增加,量子比特目前的程序要比过去有进步,但目前还是小规模的IN设备。从知识的角度来讲,拓扑的量子运算比较有吸引力,但是刚才这些朋友们讲了,技术跟科学还是不一样的,技术是找到足够好的东西,足够可靠的东西,而不是最时髦的东西。微软是在这方面花了很多钱了,我不知道微软这种热情会坚持多久才能量产,铝合金材料以及这些新的材料都需要一同发展。所以这方面领域还是取得了一些令人意外的成果,至于要花多久,目前说不好,看上去有点在加速发展,性能越来越好,但我在想到底花多少时间才能足够好,然后大规模推向市场?这个还很难讲。

刘科:大家听到一个关键词,就是技术不同于科学。蔡先生刚才讲了科学和技术是两回事,像他刚才提到的非常好的科学家,但科学和技术、科学和应用是两回事,其实我们中国需要像潘建伟先生他们那样把科学做到顶端,但往往资本太急于去赚钱,这是矛盾之所在。我个人觉得让科学家继续做科学家,让技术者继续搞技术,资本家去赚钱,把这些东西全部搅合在一起之后就会产生矛盾。像刚才讲的科学家都是伟大的科学家,中国现在确实不管是潘先生还是文小刚、张首晟都是做出伟大的科学贡献,但这些东西到底什么时候能变成科技?最后由科技变成knowhow最后变成产品,这个时间很长,但只有发生了我们才知道发生。中国在这一块在国际上到底是什么样的,上个礼拜小刚又获了国际大奖,中国人还是做了很多优秀的国家,从这个角度评价一下我们国家的国际地位,还有未来对科学甚至未来,科技会有什么样的影响。

苏刚:这个问题大家都很关注,基础研究是探索基本的规律的,尤其是发现现象后面隐藏的机制,所以他是一个长期的。而资本、技术或者工厂,工业界是希望尽快要把产品做出来。我刚才非常同意每一个群体把每一个群体的事做好,也别指望着今天投下去明天就把钱拿回来,这是急功近利的一件事。

中国的凝聚态物理最近一二十年发展确实非常迅速,而且取得了非常重要的成绩,比如潘建伟院士,刚才提到几个都是非常好的好朋友,经常在一起讨论。目前在国际上,在某一些分支确实已经走在国际前列。包括拓扑材料,虽然拓扑材料原始的想法不是我们提出来的,但在我们真正寻找新的拓扑材料真实的材料方面,我们确实是走在国际前面。包括高温超导,薛院士做的试验,验证了1988年诺贝尔奖的理论成功,2013年做出来的,这个试验非常难做,但确实是非常重要的。所以中国的物理学的发展,尤其凝聚态物理这方面的发展现在已经跟国际在某些领域确实是处于并驾齐驱的方向发展。

可能中国在粒子物理方面,我们有好几个重要的大型实验装置,也在国际上属于前列的。因此,中国的物理学的发展,包括材料科学的发展,现在都在奋起直追,我说现在要到领先世界多少多少,这个我们不能这么说。至少,现在在某一些方面,我们是在国际上属于并跑的状态。

刘科:蔡先生您从这个投资者的角度,新材料往往是赢者通吃,可能研究几百种,最后只剩一个材料统治很多年,在这个行业您从一个投资人的角度,对在座各位甚至中国的科技界,从投资人的角度有什么样的建议?

蔡洪平:分两点,如果你是风险投资人,可以这个投点那个投点,总有一个投出来比较好的。但作为比如PE投资,我特别反对政府投资,他们往往把一件事不确定的时候,要么投的规模过剩。中国有一个麻烦,刚刚一说什么事,全部立马都是什么,而且我们加上非常混杂的商业因素,拿地,拿别的政策混在一起,所以很麻烦。所以中国政府在里面我认为研发性投资可以投,但经营型投资绝对不可以投,也就是我可以培养你喂奶,但孩子下地以后就不能再给财政补贴,这一块我希望更加理性来看。

还有一点我们投资人也需要长期的耐心来看待,特别有些应用方面的东西不是一天两天能做好的,谢谢。

刘科:非常好,我非常同意您这个观点,我们回来八千多个千人计划。

蔡洪平:还有一点,千万反对科学家去做生意,科学家去赚钱一定完蛋,千万不要投。

刘科:您刚才讲另外一点我非常同意,最近我们在写一个GS的报告。政府只补贴研发,但不要去补贴产业,因为科研是永远需要支持的,科研本来就是花钱的,而科研你再花多少钱,这个是小钱,但产业补贴是无底洞。我自己前几年,比如中国补贴太阳能,几年前我回到洛杉矶一个太阳能展全部是中国的企业以低于成本的价格在那边互相竞争,我看的很伤心。

电动车,一补贴,第一季度出来92家企业里面83家骗补,产业补贴,第一很容易出现过剩,第二实际上是腐败的源泉。政府只管科研,把技术做出来,而且要补贴顶多给你三年时间,不要永远补贴下去。政府在研发上花钱,但产业上让思想做总结。时间不早了,这个讨论部分结束,非常感谢大家。

新闻标题: 中科院校长对话诺贝尔化学奖得主Dan Shechtman
新闻地址: http://armandsorchardsideinn.com/keji/211420.html
新闻标签:新材料  材料  纳米
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