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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。

論壇現場劉傳書攝

“502”寓意“科學探(tan)索獎”每年評選(xuan)出50位青年科學家，將對未(wei)來(lai)50年的科學技(ji)術(shu)突(tu)破(po)產生重(zhong)大(da)影(ying)響(xiang)。

“科學探(tan)索(suo)獎”是由(you)騰訊基金(jin)會出資支(zhi)持(chi)、科學家主導的公(gong)益性(xing)獎項(xiang)，是目前(qian)國內金(jin)額最(zui)高的青年(nian)(nian)科技(ji)人才(cai)資助(zhu)計劃之一。獎項(xiang)面向基礎科學和(he)前(qian)沿技(ji)術領(ling)域，每年(nian)(nian)遴(lin)選不超過(guo)50名(ming)獲(huo)獎人，每位獲(huo)獎人將在5年(nian)(nian)內獲(huo)得(de)總計300萬元人民幣的獎金(jin)，且可自由(you)支(zhi)配。“科學探(tan)索(suo)獎”于(yu)2018年(nian)(nian)騰訊公(gong)司(si)成立20周(zhou)年(nian)(nian)之際設(she)立，由(you)騰訊公(gong)司(si)董事會主席兼首(shou)席執行官馬化(hua)騰，聯合(he)楊振(zhen)寧(ning)、饒毅、陳十一、程泰寧(ning)、高文、何華武、李培根、毛淑(shu)德(de)、潘建(jian)偉、施(shi)一公(gong)、鄔賀(he)銓、謝克(ke)昌、謝曉亮、張益唐等知名(ming)科學家共同發起。

論壇上發布了由100名“科(ke)(ke)學探索獎”獲獎人提出(chu)并投(tou)票(piao)產生的“十大科(ke)(ke)學技術問(wen)題”，體現中國杰出(chu)青(qing)年科(ke)(ke)學家們的前(qian)沿(yan)探索和對未來(lai)趨勢(shi)的判斷(duan)。

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(jie)讀人(ren)(ren)：李毓龍(北(bei)京(jing)大學(xue)(xue)生命(ming)(ming)科學(xue)(xue)學(xue)(xue)院教授，2019年“科學(xue)(xue)探索獎”生命(ming)(ming)科學(xue)(xue)領(ling)域獲獎人(ren)(ren))

目前研究表(biao)明，意識的(de)產生(sheng)以(yi)及(ji)學習記憶能力(li)的(de)發展(zhan)主要(yao)依(yi)賴于我們的(de)大腦。而人類大腦中有數(shu)百億(yi)的(de)神經(jing)元，神經(jing)元之(zhi)間會(hui)形成復(fu)雜的(de)網絡(luo)連(lian)接。想(xiang)要(yao)進一(yi)步理解(jie)大腦的(de)工(gong)作原理，人類需要(yao)在技(ji)能樹上點亮一(yi)系列學科深度交叉的(de)新技(ji)術(shu)：包括神經(jing)網絡(luo)空(kong)間結構解(jie)析技(ji)術(shu)、大規(gui)模神經(jing)活(huo)動(dong)記錄和分析技(ji)術(shu)，以(yi)及(ji)精準的(de)神經(jing)操控技(ji)術(shu)。

二.人腦和機器是否能實現直接通訊?

解讀人：楊玉超(chao)(北京(jing)大學人工智能(neng)研(yan)究(jiu)院研(yan)究(jiu)員、2019年“科學探(tan)索獎”信息(xi)電子領(ling)域(yu)獲獎人)

根據世(shi)界衛(wei)生(sheng)組織報告，截(jie)止目(mu)前全(quan)球殘疾人數量已超過10億，僅(jin)中(zhong)國就有(you)(you)超過8500萬，這樣(yang)一(yi)個龐大群(qun)(qun)體的(de)生(sheng)存質量亟待改(gai)善。對于具有(you)(you)肢體殘疾和感(gan)知障礙(ai)的(de)人群(qun)(qun)來說，實(shi)現人腦和機器的(de)直接通(tong)訊可以(yi)部(bu)分甚(shen)至完(wan)全(quan)恢復(fu)其運動和感(gan)知功能，極(ji)大地便利其生(sheng)活，是一(yi)個關系億萬人福(fu)祉、具有(you)(you)重要現實(shi)意義的(de)問題。

當前腦(nao)(nao)(nao)機(ji)接口技術已經實現高(gao)速意(yi)念打字、人腦(nao)(nao)(nao)控制機(ji)械手快速抓(zhua)取等任務，但離人腦(nao)(nao)(nao)和機(ji)器直接通(tong)訊還有相當大的(de)距離。精準、小型化、高(gao)度集成化、生物兼(jian)容性強的(de)腦(nao)(nao)(nao)機(ji)接口是未來的(de)發展方向。

三.通用人工智能是否能實現?

解(jie)讀人(ren)：山世(shi)光(中國科學(xue)院計算技術(shu)研究所研究員(yuan)、2019年(nian)“科學(xue)探(tan)索(suo)獎”信息電子領域獲(huo)獎人(ren))

人(ren)類一(yi)直以萬(wan)物之靈自居，但計(ji)算機誕生后，人(ren)類的(de)(de)(de)基礎計(ji)算能(neng)(neng)力(li)和(he)機械記憶能(neng)(neng)力(li)卻被機器碾壓式(shi)超越。65年(nian)前(qian)，人(ren)工智(zhi)能(neng)(neng)(AI)作為一(yi)門學(xue)科誕生，其先驅們(men)曾經樂觀地(di)相信(xin)(xin)不用20年(nian)即可實現(xian)(xian)人(ren)類水平的(de)(de)(de)智(zhi)能(neng)(neng)，現(xian)(xian)實卻是(shi)(shi)殘酷(ku)的(de)(de)(de)，AI科學(xue)家(jia)們(men)越來越清晰地(di)認識到實現(xian)(xian)通用人(ren)工智(zhi)能(neng)(neng)(AGI)是(shi)(shi)一(yi)項(xiang)巨大的(de)(de)(de)科學(xue)挑戰，人(ren)工智(zhi)能(neng)(neng)研(yan)究的(de)(de)(de)兩次“寒(han)冬(dong)”讓更多的(de)(de)(de)研(yan)究者(zhe)徹(che)底失去了實現(xian)(xian)AGI的(de)(de)(de)信(xin)(xin)心(xin)。但最(zui)(zui)近十年(nian)來，深度(du)學(xue)習(xi)的(de)(de)(de)復興，特別是(shi)(shi)最(zui)(zui)近BERT/GPT-3等具(ju)備超強語言能(neng)(neng)力(li)的(de)(de)(de)預訓(xun)練大模型的(de)(de)(de)誕生，再(zai)次燃起(qi)(qi)了AI專家(jia)心(xin)中的(de)(de)(de)理(li)想火焰。目前(qian)，求解之路仍然迷(mi)(mi)霧(wu)重(zhong)重(zhong)，甚至連初見端倪的(de)(de)(de)預訓(xun)練大模型是(shi)(shi)否(fou)是(shi)(shi)正確的(de)(de)(de)起(qi)(qi)點亦不得而知(zhi)，AI科學(xue)家(jia)們(men)只(zhi)能(neng)(neng)在迷(mi)(mi)霧(wu)中上下(xia)求索。

四.如何延緩衰老，促進機體修復，提高人類壽命?

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

隨著人口老齡化(hua)的(de)(de)(de)(de)加劇，衰(shuai)(shuai)老及相關(guan)疾病正在帶來(lai)巨大的(de)(de)(de)(de)社會和(he)(he)經濟負擔，大力推進衰(shuai)(shuai)老領(ling)域的(de)(de)(de)(de)研究刻不容(rong)緩。1939年，研究人員發現限制熱量攝入可(ke)延長(chang)大鼠(shu)的(de)(de)(de)(de)壽命(ming)(ming)，首次證明衰(shuai)(shuai)老可(ke)以被人為(wei)干(gan)預。1988年，利用秀麗隱桿線蟲(chong)進行(xing)的(de)(de)(de)(de)遺傳學研究實現了(le)另一突破。研究人員發現一個(ge)名為(wei)age-1的(de)(de)(de)(de)基因的(de)(de)(de)(de)突變可(ke)以將線蟲(chong)的(de)(de)(de)(de)壽命(ming)(ming)增加40-60%，證明了(le)對(dui)單一基因的(de)(de)(de)(de)干(gan)預就能影響和(he)(he)決定生(sheng)物(wu)體的(de)(de)(de)(de)壽命(ming)(ming)，這(zhe)些讓(rang)人們確信(xin)能找(zhao)到決定衰(shuai)(shuai)老速度和(he)(he)壽命(ming)(ming)長(chang)短(duan)的(de)(de)(de)(de)“法(fa)寶”。未來(lai)我們需(xu)要更多的(de)(de)(de)(de)工作來(lai)整合多條衰(shuai)(shuai)老相關(guan)遺傳通(tong)路，以加深對(dui)衰(shuai)(shuai)老生(sheng)物(wu)學基礎的(de)(de)(de)(de)理(li)解。

五.如何實現量子計算實用化?

解讀人(ren)：陸朝(chao)陽(中國科技大學量子(zi)物理與量子(zi)信息研究部教授、2019年“科學探(tan)索獎(jiang)”前沿(yan)交叉領域獲獎(jiang)人(ren))

在數(shu)據暴增(zeng)的(de)時代，如何滿足人類對(dui)算(suan)(suan)力(li)“貪(tan)得(de)無厭(yan)”的(de)需(xu)求?量(liang)(liang)子(zi)計(ji)算(suan)(suan)是(shi)目前人類唯一被嚴格證(zheng)明具有(you)解決經典計(ji)算(suan)(suan)機(ji)無法求解的(de)問題的(de)潛力(li)的(de)新方(fang)法。然而(er)，真(zhen)正的(de)應用(yong)還有(you)諸多挑(tiao)戰，其中(zhong)之一就是(shi)如何把真(zhen)實(shi)重大應用(yong)映射(she)到量(liang)(liang)子(zi)計(ji)算(suan)(suan)系統中(zhong)。量(liang)(liang)子(zi)模擬和(he)計(ji)算(suan)(suan)的(de)能力(li)隨可操(cao)(cao)縱的(de)量(liang)(liang)子(zi)比特數(shu)呈指(zhi)數(shu)增(zeng)長(chang)，因此如何有(you)效擴展量(liang)(liang)子(zi)比特的(de)規(gui)模和(he)高保真(zhen)的(de)邏輯操(cao)(cao)作是(shi)核心(xin)任務。

六.清潔能源、環境保護、氣候變化的協同機制如何建立?

解讀人：王書肖(清華大學環(huan)(huan)境學院教授、2019年“科學探(tan)索獎”能源環(huan)(huan)保領域(yu)獲(huo)獎人)

當前(qian)世(shi)界面臨(lin)能(neng)(neng)(neng)(neng)源(yuan)(yuan)(yuan)資源(yuan)(yuan)(yuan)匱乏、全球(qiu)(qiu)氣(qi)候(hou)(hou)變化(hua)、生(sheng)態環(huan)(huan)(huan)境惡化(hua)等一(yi)系(xi)列重大(da)挑戰，原(yuan)因之一(yi)就(jiu)是人類(lei)對化(hua)石(shi)(shi)能(neng)(neng)(neng)(neng)源(yuan)(yuan)(yuan)的(de)(de)大(da)量消(xiao)耗和(he)嚴重依賴。目前(qian)全球(qiu)(qiu)化(hua)石(shi)(shi)能(neng)(neng)(neng)(neng)源(yuan)(yuan)(yuan)占(zhan)一(yi)次能(neng)(neng)(neng)(neng)源(yuan)(yuan)(yuan)消(xiao)費比重超(chao)過(guo)80%。化(hua)石(shi)(shi)能(neng)(neng)(neng)(neng)源(yuan)(yuan)(yuan)燃燒產(chan)生(sheng)的(de)(de)二(er)氧(yang)化(hua)碳占(zhan)溫室氣(qi)體總排放(fang)的(de)(de)70%以(yi)上，是造成全球(qiu)(qiu)氣(qi)候(hou)(hou)變化(hua)的(de)(de)主(zhu)要原(yuan)因;同時，化(hua)石(shi)(shi)能(neng)(neng)(neng)(neng)源(yuan)(yuan)(yuan)生(sheng)產(chan)和(he)使用過(guo)程產(chan)生(sheng)大(da)量的(de)(de)二(er)氧(yang)化(hua)硫、二(er)氧(yang)化(hua)氮(dan)、一(yi)氧(yang)化(hua)碳、揮發(fa)性有機物、顆粒(li)物等大(da)氣(qi)污染物，導致大(da)氣(qi)環(huan)(huan)(huan)境惡化(hua)，每年造成全球(qiu)(qiu)數百萬(wan)例早逝。探索能(neng)(neng)(neng)(neng)源(yuan)(yuan)(yuan)環(huan)(huan)(huan)境氣(qi)候(hou)(hou)協同治(zhi)理機制，提出氣(qi)候(hou)(hou)友好的(de)(de)清潔能(neng)(neng)(neng)(neng)源(yuan)(yuan)(yuan)和(he)環(huan)(huan)(huan)境保(bao)護協同路徑，對于實現全球(qiu)(qiu)可持續發(fa)展(zhan)目標具有重要意義。

七.暗能量和暗物質的本質是什么?

解(jie)讀(du)人(ren)：施勇(南京大學(xue)天文與(yu)空間科學(xue)學(xue)院教授、2019年“科學(xue)探索獎”天文和地學(xue)領域獲(huo)獎人(ren))

量(liang)子力(li)(li)學和(he)廣義(yi)相對論(lun)是(shi)20世紀物理(li)學兩(liang)大(da)輝(hui)煌的成就(jiu)，奠(dian)定了現代(dai)科技的基(ji)礎。暗(an)(an)(an)能(neng)(neng)量(liang)和(he)暗(an)(an)(an)物質(zhi)(zhi)的出現卻直接證明了當(dang)前的粒子理(li)論(lun)和(he)引力(li)(li)理(li)論(lun)是(shi)不(bu)正確的或者(zhe)不(bu)全(quan)面(mian)的，我們賴以發(fa)展科技的“基(ji)礎”，還存在被優化的空間。暗(an)(an)(an)能(neng)(neng)量(liang)是(shi)指(zhi)未知的“斥力(li)(li)”來(lai)加速宇宙(zhou)的膨(peng)脹，暗(an)(an)(an)物質(zhi)(zhi)是(shi)指(zhi)未知的物質(zhi)(zhi)來(lai)產生額外的引力(li)(li)，按照目前的觀(guan)測推(tui)算，這兩(liang)者(zhe)分別(bie)約(yue)占(zhan)(zhan)宇宙(zhou)總(zong)能(neng)(neng)量(liang)的70%和(he)25%，而由質(zhi)(zhi)子、中子和(he)電子組(zu)成的正常物質(zhi)(zhi)只占(zhan)(zhan)5%。未來(lai)，地面(mian)和(he)空間的各類(lei)大(da)型科學基(ji)礎設施(shi)將(jiang)通過多(duo)種手段來(lai)探索暗(an)(an)(an)能(neng)(neng)量(liang)和(he)暗(an)(an)(an)物質(zhi)(zhi)。

八.人類如何在地外行星(如火星)上居住一年以上?

解讀人：魏(wei)勇(yong)(中國(guo)科學院地(di)球與行星物理重(zhong)點實驗室(shi)主任、2020年“科學探索獎(jiang)(jiang)”天(tian)文和(he)地(di)學領域(yu)獲獎(jiang)(jiang)人)

走(zou)出(chu)地球是(shi)人(ren)類永恒的(de)(de)(de)夢想(xiang)，深空(kong)探測是(shi)科技競(jing)爭的(de)(de)(de)制高點。美國和中國掌握了火(huo)(huo)(huo)星(xing)(xing)軟著陸技術，承載著人(ren)類登(deng)陸火(huo)(huo)(huo)星(xing)(xing)的(de)(de)(de)夢想(xiang)，將(jiang)賦予人(ren)類進化和人(ren)與(yu)自然關系新內涵。人(ren)類火(huo)(huo)(huo)星(xing)(xing)往(wang)(wang)返(fan)包括(kuo)一年(nian)的(de)(de)(de)太空(kong)旅行和一年(nian)半(ban)的(de)(de)(de)火(huo)(huo)(huo)星(xing)(xing)生(sheng)活。火(huo)(huo)(huo)星(xing)(xing)往(wang)(wang)返(fan)提(ti)出(chu)三(san)大挑戰：地火(huo)(huo)(huo)往(wang)(wang)返(fan)技術、生(sheng)命保障系統、生(sheng)理(li)心理(li)干預。太空(kong)旅行擁(yong)有載人(ren)登(deng)月的(de)(de)(de)寶貴經驗做基礎，火(huo)(huo)(huo)星(xing)(xing)生(sheng)活則是(shi)一個從零開始(shi)的(de)(de)(de)全新工程。實現宇航(hang)員在火(huo)(huo)(huo)星(xing)(xing)居住一年(nian)以(yi)上，是(shi)對人(ren)類航(hang)天(tian)、能源、通(tong)信、電(dian)子、醫(yi)學、生(sheng)物科技等各(ge)方面(mian)科技水平的(de)(de)(de)全面(mian)檢驗，由(you)此產(chan)生(sheng)的(de)(de)(de)新的(de)(de)(de)理(li)論突破和發(fa)(fa)明創(chuang)造將(jiang)顯著改變人(ren)們的(de)(de)(de)生(sheng)活方式，甚至引發(fa)(fa)新一輪(lun)歷(li)史性的(de)(de)(de)科技革命。

九.如何“求教”大自然，開發高度集成、智能、可修復的仿生系統?

解讀人(ren)(ren)：王鉆(zhan)開(kai)(香港城市(shi)大學(xue)機(ji)械工程系講(jiang)座教授(shou)，工學(xue)院副院長、2020年(nian)“科學(xue)探索(suo)獎(jiang)”先(xian)進制造領域獲獎(jiang)人(ren)(ren))

科技迅猛發展使得(de)人類(lei)入太空潛深海(hai)，似乎“無所不(bu)能(neng)(neng)”。但一(yi)個(ge)(ge)最基(ji)本的(de)(de)科學(xue)事(shi)實卻是(shi)，即便神舟十(shi)二號上(shang)精巧的(de)(de)“天和(he)(he)”機械臂，其系(xi)統的(de)(de)集成(cheng)度、智能(neng)(neng)化、以及自(zi)我(wo)修(xiu)復(fu)功能(neng)(neng)也遠遠低于生(sheng)物(wu)系(xi)統。在(zai)(zai)集成(cheng)度方面(mian)，生(sheng)物(wu)體(ti)系(xi)可以利用簡單有限的(de)(de)生(sheng)物(wu)材料，高效制備和(he)(he)自(zi)組裝形成(cheng)復(fu)雜(za)的(de)(de)生(sheng)物(wu)個(ge)(ge)體(ti)，科學(xue)家雖然(ran)能(neng)(neng)制造復(fu)雜(za)的(de)(de)化學(xue)和(he)(he)物(wu)理單元(yuan)，然(ran)而讓這些(xie)單元(yuan)自(zi)發裝配成(cheng)為(wei)復(fu)雜(za)高度集成(cheng)的(de)(de)個(ge)(ge)體(ti)結(jie)構(gou)，仍是(shi)夢想(xiang);在(zai)(zai)智能(neng)(neng)化方面(mian)，生(sheng)物(wu)體(ti)系(xi)可以融合(he)個(ge)(ge)體(ti)感知、思考和(he)(he)控(kong)制反饋，衍生(sheng)出(chu)群(qun)體(ti)溝通、競爭和(he)(he)合(he)作，相比而言，仿(fang)生(sheng)智能(neng)(neng)軟硬件卻只(zhi)能(neng)(neng)實現(xian)其中的(de)(de)“冰山(shan)一(yi)角”;在(zai)(zai)修(xiu)復(fu)方面(mian)，小到(dao)壁虎斷(duan)尾再生(sheng)，大(da)到(dao)生(sheng)態系(xi)統的(de)(de)有機統一(yi)、低能(neng)(neng)耗和(he)(he)動態平衡(heng)，生(sheng)物(wu)體(ti)系(xi)擁有非凡的(de)(de)修(xiu)復(fu)本領，仿(fang)生(sheng)系(xi)統的(de)(de)可修(xiu)復(fu)探索還僅(jin)僅(jin)停留(liu)在(zai)(zai)分子層面(mian)的(de)(de)自(zi)愈合(he)。

十.太陽能發電的規模化高效應用如何突破?

解讀人(ren)：周歡萍(北京大學(xue)(xue)材料(liao)科學(xue)(xue)與工(gong)程(cheng)系(xi)特聘研究員、2019年“科學(xue)(xue)探索(suo)獎(jiang)”能源環保(bao)領域(yu)獲獎(jiang)人(ren))

地球(qiu)上一切能(neng)(neng)(neng)(neng)源(yuan)來(lai)自于太(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)陽(yang)能(neng)(neng)(neng)(neng)，地球(qiu)每年消耗的(de)(de)(de)全部能(neng)(neng)(neng)(neng)量，僅相(xiang)當(dang)于太(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)陽(yang)“給予(yu)”地球(qiu)能(neng)(neng)(neng)(neng)量的(de)(de)(de)一萬分之一，太(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)陽(yang)能(neng)(neng)(neng)(neng)利用還(huan)大有(you)可為。有(you)效利用太(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)陽(yang)能(neng)(neng)(neng)(neng)既能(neng)(neng)(neng)(neng)逐步(bu)滿足人(ren)類的(de)(de)(de)能(neng)(neng)(neng)(neng)源(yuan)需求，作(zuo)為最重(zhong)要的(de)(de)(de)清潔(jie)能(neng)(neng)(neng)(neng)源(yuan)之一，太(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)陽(yang)能(neng)(neng)(neng)(neng)的(de)(de)(de)高(gao)(gao)效利用也有(you)助于減少環(huan)境(jing)污染和應對氣(qi)候(hou)變化。光伏技(ji)術是實現太(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)陽(yang)能(neng)(neng)(neng)(neng)直(zhi)接向電能(neng)(neng)(neng)(neng)轉化的(de)(de)(de)最有(you)效途徑(jing)，是解決人(ren)類能(neng)(neng)(neng)(neng)源(yuan)危機、環(huan)境(jing)污染的(de)(de)(de)重(zhong)要手段(duan)(duan)。如何通過技(ji)術手段(duan)(duan)使(shi)太(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)陽(yang)能(neng)(neng)(neng)(neng)發(fa)電規(gui)模化高(gao)(gao)效利用，也就因(yin)此成為重(zhong)大科學(xue)問題。針對太(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)陽(yang)能(neng)(neng)(neng)(neng)發(fa)電的(de)(de)(de)規(gui)模化高(gao)(gao)效應用，目前科學(xue)家主要圍繞材料體系、制備(bei)工藝，器(qi)件結構(gou)及工作(zuo)原理展開工作(zuo)。