专访潘建伟院士：
量子技术帮助我们了解人类智能
量子技术对于普通人来说是难以理解的，听起来很神秘。 “量子鞋垫”、“量子水杯”、“量子口罩”等也相继出现在市场上。 一些培训机构推出了“量子涨落速读法”。 这些可靠吗？ 甚至有人声称量子技术可以治疗糖尿病、癌症等疑难杂症。 这些说法科学吗？ 记者近日采访了著名量子技术专家、中国科学技术大学教授、中国科学院院士潘建伟。
量子技术基于量子力学，无法治愈糖尿病、癌症等疑难杂症。
记者：量子技术的基础是量子力学。 您能介绍一下什么是量子力学吗？ 量子革命是关于什么的？
潘建伟：量子力学诞生于20世纪初。 自1900年普朗克提出量子论以来的100多年来，许多物理学家通过对量子定律的观察，成功构建了量子力学的理论大厦。 通过量子力学，人们对微观世界的规律有了深入的认识。 在此基础上产生了半导体、激光、核能等改变世界的重大发明，诞生了现代信息技术。 这是人类第一次量子革命。
与经典力学相比，量子力学描述的微观粒子具有量子叠加的特征。 如果量子叠加扩展到多个粒子，就会出现“量子纠缠”现象。 爱因斯坦将量子纠缠称为“遥远地方之间的奇怪相互作用”。 在对量子纠缠的奇异相互作用进行大量实验研究的过程中，科学家们开发出了复杂的量子控制技术。 人类已经从被动观察量子定律发展到能够主动操纵量子态。 这类似于人类对生物学认识的一次巨大飞跃，从孟德尔的遗传定律到DNA的结构。
量子控制和信息技术的结合催生了量子信息这一新兴学科。 量子信息包括量子通信、量子计算、量子精密测量三大应用，可以突破经典技术在保证信息安全、提高计算速度、提高测量精度等方面的瓶颈。 以量子信息为代表的量子技术快速发展，人类迎来了第二次量子革命。 经过学术界多年的努力，量子保密通信和量子雷达现已进入实用化阶段，相关产品现已上市。 其他量子技术的产业化和商业化还需要一段时间。 至于市面上出现的量子鞋垫、量子水杯、量子波读取方法等，都与量子技术无关。 量子技术尚未应用于糖尿病、癌症等疑难杂症的治疗。
量子通信的两个典型应用：量子密钥分发和量子隐形传态
记者：您提到量子通信已经进入实用化阶段。 您能给我们详细介绍一下吗？
潘建伟：国际学术界将量子密钥分发和量子隐形传态称为量子通信。 量子通信实际上包括两种最典型的应用方式，一是量子密钥分发，二是量子隐形传态。
量子密钥分发利用单光子的量子态通过一定的协议加载信息并生成密钥。 量子力学的基本原理保证了密钥的安全。 量子保密性的安全性基于量子力学的基本原理。 与传统的加密算法不同，它的安全性与计算复杂度无关。 只要量子力学正确，量子保密通信原则上就是无条件安全的。
量子隐形传态利用量子纠缠将量子态从一个粒子传输到另一个粒子，而不传输信息载体本身。 打个形象的比喻，上海有一个微观物体，它可以由几千个、几万个原子组成。 如果上海和北京之间有很多纠缠原子，为了将上海系统的状态传输到北京，可以对上海的物体和纠缠原子进行共同测量； 测量完成后，测量结果可以通过无线电台发送到北京。 只要北京根据这些结果对手中的颗粒进行相应的操作，上海的系统就可以在北京重新准备。 对于量子信息研究来说，量子隐形传态可以连接量子信息处理单元构建量子网络，也是实现远距离量子密钥分发的重要环节。
量子计算机拥有超强的计算能力，人脑的运行机制可能与量子计算机类似。
记者：量子计算机最近也是一个热门话题。 请您介绍一下量子计算的原理和发展趋势。
潘建伟：经典计算机中的一个比特只能处于0或1两种状态之一，两个比特只能处于00、01、10和11四种状态之一。对于量子计算机来说，一个量子比特可以不仅是0或1，而且是同时处于0和1两种状态的叠加。 两个量子位可以同时处于四种状态的叠加。 这意味着，原则上，量子计算机可以同时计算四种数据，因此量子计算的计算能力随着量子比特的数量呈指数级增长，可以为人工智能、密码分析、天气预报、例如，一些量子计算机可以快速分解大数，而分解大数的计算复杂度是目前广泛使用的公钥加密算法的安全基础。 如果量子计算机研发出来，传统的信息安全体系将受到极大的威胁。 ; 量子计算机还可以快速求解线性方程组，将广泛应用于人工智能、大数据等领域。
量子计算的发展分为三个阶段：第一阶段，对于某些特殊问题，必须建造一台计算速度比目前最快的超级计算机更快的机器。 这被学术界称为“量子优越性”。 实现这一目标需要能够连贯地操纵大约 50 个量子位。
在第二阶段，我们希望能够操纵数百个量子位并实现专用的量子模拟器。 我们可以计算一些复杂物理系统的机理超级人类科技，例如高温超导，这是当前超级计算机无法解决的。 解决实际问题。
第三阶段是实现可编程通用量子计算机，它可以像我们现在使用的计算机一样计算很多问题。 实现这一目标的关键是量子纠错。 目前还没有定论它将在哪个物理系统中实现，因此需要包括光、超导、超冷原子、离子、固态、拓扑态等各种系统来开展相关工作。 实现可编程通用量子计算机还需要20年或更长时间。
我们在量子计算方面的研究主要集中在三个方向：一是光量子计算。 我们已经取得了相当于 48 个量子位的结果。 今年我们预计可以实现50或60个光子的相干操纵，并且还可以实现量子优越性。 。 我们的技术方法与谷歌不同。 使用随机线采样，而我们使用 Bose 采样。 Bose 采样的优越性已经得到严格证明。 根据目前最好的算法估计，我们的系统可以比顶点计算机快大约一万亿倍。 第二，在超导量子计算方面，我们最近已经达到了24个超导量子位。 我们希望到今年年底，能够实现约60个量子比特的相干操控，实现量子优越性。 第三，我们还是希望能够像费曼所说的那样，真正解决物理、化学、材料等领域经典计算机无法解决的一些重要问题。 这需要操纵数百个粒子系统。 目前，我们正在研究超冷系统。 原子量子模拟已经取得了比较好的进展。
从长远来看，量子计算可能在人工智能领域有重要的应用。 这是因为经典计算机毕竟是确定性的。 无论经典人工智能多么先进，我们仍然认为它是机器、机器人，它不能完全像人脑一样思考。 量子力学首次将观察者的意识与物质的演化结合起来。 一些科学家推测，人脑的运行机制可能与量子计算机有一些共同之处。 随着量子计算的发展，它可能有助于我们更好地了解人类智能。
（本报记者 袁宇飞）
《光明日报》（2020年11月03日第08页）
2022年11月6日，以“科学创新创造未来”为主题的第五届世界顶尖科学家论坛在上海开幕。
“整个世界都面临着新的挑战，科学可以应对甚至解决它们。”
11月6日，第五届世界顶尖科学家论坛（以下简称鼎克论坛）开幕式在中国上海举行。 这是世界顶尖科学家协会（以下简称顶尖科学家协会）主席、2006年诺贝尔化学奖获得者罗杰·科恩伯格在开幕式上的主旨演讲。 他仍然相信科学的力量。
开幕式上，首届世界顶尖科学家协会奖（以下简称顶尖科学家协会奖）被授予美国科学家迈克尔·乔丹和德国科学家德克·格里希。 每人获得奖金1000万元。 。
乔丹研究人工智能，因“对机器学习的理论基础和应用做出基础性贡献”而获得“智能科学或数学奖”； 主修生命科学，因“对机器学习的理论基础和应用做出基础性贡献”而获得“智能科学或数学奖”； 格里希专门研究生命科学，“发现细胞质和细胞核之间的蛋白质”。 “转运机制及其选择性的关键发现”荣获“生命科学或医学奖”。 这两个全新奖项就像在科学海洋中树立起的新航标，照亮了基础科学研究前进的方向。
颁奖仪式结束后，获得首届TITAS奖的两位科学家及TITAS相关人士接受了《环球人物》记者的采访。 他们充满激情的叙述，为记者展现了一幅科学家探索未知、改变世界的精彩画卷。 也让记者感受到了鼎科论坛推动科学界开放合作的强大磁力。 论坛永久会址启用、国际科学共同体建设等好消息更令人鼓舞。 通过听科论坛的开放平台和听台科协奖的最高荣誉，中国正在向世界展示科学如何创新、共创未来。
发现“科学家的遗产”
TOP科协奖的背后是一个成立6年的科学家组织和持续5年的科学盛会。
科协是世界上最大的非政府、非营利性科学家组织之一，宗旨是“科学技术促进人类共同命运”。 2017年，顶尖科技协会在香港特别行政区启动。 2019年，TITTA上海中心成立，成为中国大陆运营代表处。
顶级科协奖标志。
2018年，首届鼎克论坛在上海开幕。 五年来，每年秋天，来自世界各地的顶尖科学家都会聚集在这里。 用科恩伯格的话说，听科论坛每年都会给中国带来前沿的科学成果和思维，为激发和实践创新创造了良好的土壤和环境。
今年的听科论坛堪称一场“现象级”的科学盛会。 来自20多个国家和地区、跨越12个时区的60位国际顶尖科学家和30余位中国两院院士在线上或线下齐聚本次论坛。 来自国内外的“最强大脑”齐聚一堂，分享最新学术成果，寻求新的科研合作机制，探索人类面临的共同问题的解决方案。 从生命科学到人工智能，从农业育种到零碳发展，每个科学课题的背后都是COVID-19疫情、气候变化、粮食短缺、能源危机等对人类命运的挑战。
2022年11月6日，最高科协主席科恩伯格在论坛开幕式上致辞。
2013年诺贝尔化学奖获得者、TIM科学技术协会副主席迈克尔·莱维特表示，世界上没有任何一个论坛能像TIM 那样将这么多顶尖科学家齐聚一堂，进行跨学科交流。和技术论坛。
今年科学家的聚会上，最引人瞩目的当属首届顶尖科学技术协会奖的颁发。 顶尖科协上海中心秘书长于立成告诉《环球人物》记者，该奖项由顶尖科协发起，上海世界顶尖科学家发展基金会主办。 这是一项针对世界各地科学家的国际奖项，从今年开始每年颁发一次。 目前设有“智能科学或数学奖”和“生命科学或医学奖”两个单项奖。 该奖项单项奖金达1000万元人民币，跻身全球奖项最高的科学奖项之列。 同一奖项最多可由 4 名获奖者获得。
顶尖科协常务理事、顶尖科协奖励管理委员会主席吴向东表示，今天，科学已经发展到了相当的高度、深度和广度，但仍然有许多杰出的科学家，做出了重大科学发现，却没有得到应有的认可。 许多优秀科学家的真知灼见没有得到应有的重视，阻碍了科学事业更好的发展。 随着中国变得更加强大和富裕，它应该承担更多责任，为世界做出更多贡献。 我们的目标是使 TITAS 科学技术奖成为世界级的独特科学奖项。
首届顶尖科协奖征集仅数月，共收到来自17个国家和地区的104份有效提名。 之后，评选委员会将对所有符合要求的提名申请进行评选，并产生各单项奖候选人名单； 经评审委员会评审后，产生获奖名单； 随后由TITAS奖管理委员会审核并确定最终获奖者。
“智能科学或数学奖”评选委员会主席为2017年图灵奖获得者约翰·轩尼诗，“生命科学或医学奖”评选委员会主席为2013年诺贝尔奖获得者兰迪·谢克曼在生理学或医学。 据他们介绍，最高科协奖一开始就与其他科学奖项有所不同。 轩尼诗表示：“诺贝尔奖设立时计算机科学还不存在，它们没有像其他历史悠久的领域一样受到重视。最高科学技术协会奖将改变这一现状。” 而乔丹在这一领域也取得了巨大的成就。 突出贡献。 谢克曼说：“我们必须寻找那些做出了巨大贡献但被忽视和未被认可的‘科学家的瑰宝’。” 格里希被谢克曼称为“科学家的瑰宝”。
，TITAS奖“智能科学或数学奖”评选委员会主席。
谢克曼，最高科学技术协会奖“生命科学或医学奖”评选委员会主席。
：在森林中散步时灵感迸发
在原本狭小的采访室内，面对各家媒体的接二连三的提问，很少接受采访的格尔利希显得有些矜持。 他说：“我很少遇到这样的场景，也许下次我能回答得更好。” 几句开场白凸显了德国人冷静、严谨的性格。
当谈论他熟悉的领域时，格里希变得更加放松。 “细胞质膜和细胞核之间的蛋白质运输具有选择性，但人们对其如何选择和运输知之甚少。通过深入研究，我们发现可能是最有效的蛋白质分选的核心自然界的机制，一种新的生物状态——FG相模型的核孔复合通道。” 他示意向记者解释，“我们把这种物质称为选择相或FG相。” 正是这一发现让邦格·埃利希获得了该奖项。
在鼎克论坛上，格里希接受了采访。
6岁时，格里希梦想成为一名科学家。 他生长在一个科学氛围浓厚的家庭，还有一个同样热爱科学的哥哥。 兄弟俩喜欢收集水晶和矿物，也会一起去森林观察植物和动物。 格里希读的第一本书是关于矿物的，他无法控制地爱上了化学。 “我把植物和矿物质带回家玩。我童年的房间就是一个小实验室。” 格里希微笑着回忆道。
“因为我对化学的热爱，化学陪伴了我一生，”格里希说。 在德国著名的马丁路德大学哈勒维滕贝格攻读生物化学硕士学位期间，他开始研究细胞内蛋白质跨膜转运和易位系统。 1993年，格里希进入剑桥大学罗恩·拉斯基实验室进行博士后研究。 2005年出任德国著名的马克斯·普朗克生物物理与化学研究所所长，并成为德国国家科学院院士。 2022年，格里希将担任新成立的马克斯·普朗克多学科科学研究所所长。 近年来，他们提取的纳米抗体可用于治疗Covid-19感染、疟疾、细菌感染、败血症等疾病。
（左）和科学同事在显微镜下检查核孔屏障。
“我基本上是受好奇心驱使去做科学研究，但另一方面，我也很高兴看到基础研究带来了许多对人类有用的发明。” 对于格里希来说，这些都是科学意义。
格里希研究生命科学，他的办公室嵌入大自然之中。 普朗克研究所位于萨勒河畔，周围环绕着森林。 为了对细胞核进行研究，格里希和他的同事还在附近饲养了几只羊驼。 这样的环境成为了格里希进行科学研究的绝佳场所。 他说：“灵感从来不是在压力下获得的，而是在森林里行走时迸发出来的。那里没有分散注意力的电视，可以让你静下心来思考。对我来说，思考的自由是最重要的。” 重要的自由。”
在20多年的科学研究中，格里希也经历过许多艰难的时刻。 选择相模型的提出最初并没有得到学术界的认可。 当被问及如何坚持下来时，格里希的回答是“相信自己”。 “如果其他人说‘这没有道理’或‘我不相信’，但你认为这是唯一可能的解决方案，那么不要灰心，尝试检验你的假设。科学总是伴随着挫折，所以容忍挫折很重要。”
对于格里希来说，做实验本身似乎就是一种消遣。 中国学者傅正林是格里希的博士生。 他告诉《环球人物》记者：“格尔利希教授对实验化学特别感兴趣，他的办公室里有很多化学试剂。在德国，教授地位较高，一般不会自己做实验，但他有总是自己做。格里希教授从心底里热爱科学。”
运动和音乐也可以补充他的能量。 “德国有句谚语：健康的大脑需要健康的身体。” 格里希每周进行六次体育锻炼。 他喜欢各种运动，经常打排球和乒乓球。 用他自己的话说，“一半时间留给科学，一半时间留给体育”。 心情低落的时候，格里希会自己听音乐或者弹一首钢琴。 德国音乐家巴赫是他的最爱。
采访最后，“超级爸爸”格里希谈到了自己的“教育经历”。 格里希的五个孩子有不同的爱好。 女孩们对语言学感兴趣，而男孩们则痴迷于科学。 只要格里希有时间，他就会陪他们讨论行星和黑洞。 “如果你环顾四周，你会发现各种各样的科学问题隐藏在你每天使用的物品中。比如，电脑芯片是如何工作的？飞机为什么会飞？这些都是你可以和孩子谈论的事情。” 在 Come 观看，与孩子谈论他们的爱好有助于形成创造力。 这也是家庭生活中最有趣的时刻。
对于格里希来说，科学意味着无尽的乐趣。 “对于科学，我们必须思考、尝试和玩耍。”
乔丹：睡前读书的“三院院士”
在听客论坛上，乔丹发表获奖感言时，自嘲道：“我的教育背景在学术界有点‘格格不入’。” 30岁之前，他在学术生涯中广泛涉足心理学、哲学和数学。 、统计学、认知科学等学科。
小时候，乔丹崇拜意大利探险家马可·波罗，渴望探索更广阔的世界。 在大学里，乔丹学习了心理学，并对人类的思维产生了兴趣。 为了获得硕士学位，他学习了数学和统计学。 作为加州大学圣地亚哥分校的博士生，他研究了新兴的认知科学。 乔丹回忆起他第一次接触认知科学。 “这门学科利用科学和数学来理解人类的思维方式。 这是一次启发性的经历。”
随着研究的深入，乔丹认为，如果想了解人类思维的奥秘，就必须回到更广阔的思维推理和决策领域。 博士毕业后，他前往麻省理工学院教授人工智能课程，并开始专注于机器学习算法。 那是 20 世纪 80 年代，第二次人工智能浪潮兴起。 他领导建立了神经网络认知模型，后来被命名为“乔丹网络”。
1998年，乔丹加入加州大学伯克利分校，担任统计人工智能实验室主任。 “当时学术界面临的困境是数据复杂但算法太简单，感觉就像小马拉大车。” 与乔丹一起在加州大学伯克利分校做博士后研究的龙明生告诉环球人物记者。 乔丹指出了统计学与机器学习之间的内在联系，推动了统计学与计算机科学的深度融合。他是对智能科学与数学交叉做出最大贡献的科学家之一。在他的领导下，机器学习进入了一个新时代。时代。”
乔丹站在领奖台上。
当他可以退休时，乔丹致力于新的研究。 ” 2008年，他开始推动优化理论向适应性、高效性、分布性方向发展。2018年，他开启了一个新课题：整合经济系统、计算机算法和统计原理进行研究，重点关注个人与群体之间的协作关系，旨在提高人类社会的效率，让机器学习产生更大的经济价值。” 龙明生说道。
“乔丹是一个活到老、学到老的人，他从来没有退休的概念，只要还有精力，他就会继续工作。” 上次约旦来中国时，龙明生带他爬了长城。 “乔丹当时已经60岁了，我告诉他：‘慢慢爬，注意安全。’” 但他说：“你觉得我老吗？” 原来他爬得比我还快。”
乔丹不仅是一位具有伟大学术成就的科学家，也是一位教育家。 作为美国国家科学院、国家工程院、艺术与科学院院士，乔丹的日程安排得很满，但他仍然抽出时间来指导每一位学生。 在加州大学伯克利分校任教时，乔丹每周都会组织学生进行科研讨论，还要求学生每半个月与他进行一次“一对一”的交流，了解学生的想法和遇到的困难。面临，并找到帮助解决的方法。
人工智能能为人类带来什么？ 乔丹曾经在一篇文章中分享过他的故事。 14年前，他未出生的女儿被误诊为唐氏综合症。 经过一番对比研究，乔丹发现女儿大脑上的白点只是检查时出现的白噪音。 几个月后，女儿健康出生。 这段经历让乔丹想到：如果能够借助机器学习建立一个庞大的数据库，类似的错误就可以大大减少。 他坚信，准确的数据收集和分析可以极大地改善人类的生活。
在接受《环球人物》记者专访时，乔丹再次谈到了人工智能。 他表示，当前人工智能的主要运行模式是收集和分析不同领域的大量数据，寻找各种不确定性背后的逻辑联系，并以此进行逻辑推理和数据评估，最终做出决策。 该系统已广泛应用于经济学和统计学领域。 这也使得人工智能研究成为一个跨学科的前沿领域。
科学研究对约旦意味着什么？ 答案可能是——一扇通往世界的窗户。 乔丹说：“学习新事物、寻找事物之间的联系是我最大的乐趣。” 今年已经66岁的乔丹，每年仍然会花至少30%的时间学习新事物。 “它们将来可能与我相关。” 。 他仍然保持着睡前看“闲书”的习惯。 “我读书是为了乐趣，读得多，读得广，努力成为一个有深度的人，而不是一个狭隘的人。”
与乔丹聊人工智能：
《环球人物》：您如何看待人类智能与人工智能的关系？
乔丹：我认为人工智能可能有很多种，而不仅仅是一种。 它包括群体和市场中发生的各种形式的情报，参与者可能是人、动物、计算机或设备。 对我来说，关键是找到最能增强人类智能的其他形式的智能。
《环球人物》：有人担心人工智能正在把我们的日常生活变成“数据集”。 您认为这种担忧有道理吗？
乔丹：继续提出这些担忧并公开讨论很重要。 我个人认为，数据分析和优化并不一定会导致人类经验的缩小——因为我们可以设计针对多样性和不可预测性进行优化的系统。 另请注意，人类可以自行收集数据并执行优化。
但与此同时，我们不能忽视对技术如何影响人类的担忧。 非常重要的是，人工智能机制是可解释的、透明的、开放的，这样每个人都有控制感和责任感。 人工智能系统必须服务于所有人，而不是少数精英。 对这些问题进行公开讨论和评估对于实现这些更大的社会目标至关重要。
《环球人物》：您花了很多时间进行跨学科研究。 跨学科研究对人工智能发展领域有何意义？
：目前，人工智能主要专注于收集大量数据并将其用于预测。 人工智能的进一步发展将需要研究不确定性下的推理、因果推理、数据评估和群体决策等课题，所有这些都在统计学和经济学领域得到了研究。 控制论和运筹学也有很多贡献。
“打开打开打开”
这是格里希首次访华。 在上海停留几天后，他匆匆飞回德国，继续生命科学领域的研究。 谈及对今年廷克论坛的感受，格里希表示：“这为学术交流和国际合作提供了一个非常好的平台，中国和欧洲科学家可以在生命科学领域开展良好的合作研究。 “他希望COVID-19疫情尽快结束，人们可以自由交流。这对科学很重要，希望这一天很快就会到来。”
乔丹非常熟悉中国人工智能产业的发展。 自动驾驶汽车、X射线分析、蛋白质折叠预测等机器学习的应用大多基于提出的理论框架。 多次来华讲学、交流，被清华大学、北京大学聘为名誉教授。 在担任清华大学特聘客座教授的三年里，他与软件学院王建民教授一起走进清华大学本科生课堂授课，给学生留下了美好的回忆。
鼎科论坛永久会址位于上海临港滴水湖畔。
本次论坛上，当被问及国际科研合作相关话题时，乔乔丹多次表示“开放开放开放”。 显然，他希望尽快消除阻碍国际科学界正常科研交流的异常因素。 “只有通过国际合作，机器学习和人工智能才能繁荣发展。而且，技术应该服务于全人类，不能成为一小部分人的牟利工具。”
听客论坛连续举办五年，充分展现了中国开放创新的博大胸怀。 自2018年以来，TIM论坛的参与人数逐年增加。 TIM协会目前有164名会员，其中包括68名诺贝尔奖获得者。 科学家成员覆盖全球25个国家的80个顶级实验室和研究机构。
“这说明开放合作是国际科学界的愿望。这也从一个维度印证了‘科学团队’对听科论坛的认可。全球科学名人在这里寄托了对中国的期待——连接世界”科学推动国际科学界高端对话，共同解决人类发展面临的共同问题。” 于立成说道。
中国科学院院士、清华大学教授饶子和表示，顶尖科协奖获得者“加强了与中国学术界的联系，可以进一步加强与中国学术界的交流与合作”。中国科学界”。 中国科学院院士、美国工程院外籍院士杨伟表示，借助顶级科协奖项，中国科学家与世界上最优秀的科学家“竞争、学习”彼此”，促进全球学术交流和科研合作，助力建设更加美好的社会。 开放的科学界。
除每年定期举办论坛外，五年来，听科论坛的溢出效应不断放大，在推动基础科学、倡导国际合作、支持科技发展等方面取得了一批重大成果。年轻人。 通过整合全球创新资源，融入全球创新网络。
如今，鼎科论坛永久会址已落户上海临港滴水湖畔。 该国第一个国际科学共同体将建设多个联合实验室超级人类科技，以吸引顶尖科学家。 “科技，为了人类共同的命运”，最高科协的这一宗旨正在中国成为现实。 （记者毛宇飞、田亮、余冰、郑傲天）（黄晓慧）
