薛其坤院士對話馬斯克!下一個顛覆性創新會是什麼?

作者:鄭金武

人類歷經三次工業革命,下一階段革命性新技術、顛覆性創新會在什麼領域出現?大學的教育,怎樣讓年輕人作好準備,實現真正的顛覆性技術的創新?物理學總給人一種比較無聊的感覺,如何吸引年輕人進入物理學領域?

在3月20日舉行的中國發展高層論壇上,中國科學院院士、南方科技大學校長薛其坤,美國特斯拉公司首席執行官埃隆・馬斯克圍繞「下一個顛覆性創新」話題展開對話。清華大學蘇世民書院院長薛瀾主持對話環節。

以下是對話環節的相關內容:

薛瀾:先請兩位專家來做開場陳述。

▲ 馬斯克:今天討論的主題很重要。我們應該探討,顛覆性創新如何來塑造未來的世界?會有什麼新的發展和影響?對人類社會有什麼影響?

現在說技術,就繞不開人工智能、數字醫療等,例如人工智能助力疫苗研發,會帶來很大的進步。

自動駕駛汽車,我們也很快就會實現,這會大大改變現在交通的面貌。隧道技術在緩解城市交通擁堵方面,也有很大的作用。全球主要城市都有交通擁堵的問題,三維隧道在這方面有很大的作用。我們剛剛在拉斯維加斯展示了隧道交通的應用。

人類將會實現多星球居住。地球有45億年了,現在人類有機會走出地球,我們也可以去探索其他星球,保持人類的傳遞與延續。

▲ 薛其坤:未來30年,顛覆性的信息技術之一是量子計算機和量子網絡,即基於電子計算機的互聯網跨入量子時代,這將是第二代互聯網技術。

但我今天講的是,太陽能的高效利用與可持續循環,會是未來一個可能的終極顛覆性技術嗎?

太陽上每時每刻進行着核聚變反應,產生巨大能量。這些能量到達地球表面,相當於每秒向地球輻射500萬噸煤的能量。太陽能造就了地球上的萬物,以及石油、煤炭等能源。這些都是不可再生能源,用完就沒有了。

人類歷史上發生了三次工業革命,一個共同特點是化石能源的開採和利用。如果沒有能源,那麼今天使用的高技術,都將不存在。

根據統計,我們的化石能源,按照目前的發展水平和用量,50年後我們的化石能源將用完。那麼到2070年,如果石油、天然氣和煤被消耗殆盡,哪些技術將會消失?如汽車、飛機、輪船等技術,能繼續嗎?

馬斯克先生為我們提供了部分答案,例如發展電動汽車。

但是,我們這幾代人不能把地球上的化石能源全部用光,必須儘可能多地留給子孫後代。為了保持目前的工業發展,唯一答案是通過科技創新,開發用之不竭的太陽能。

因此我認為下一個顛覆性技術,也是非常重要的技術,是基於光電效應的太陽能高效利用與可持續循環。

所謂可持續循環,是指在基本不使用化石能源的情況下,包括太陽能電池在內的清潔能源,能保證三次工業革命造就的主要技術被可持續地利用。

要做到這點,我們還需要一些配套技術,例如高效儲能技術,使得太陽能像化石能源一樣可方便使用。

當然這裡還有一種答案,是用氫氣(H2)來代替煤、石油、天然氣,氫氣燃燒產生能量,併產生乾淨的水。

如何得到氫氣呢?最高效的方法是利用太陽能,分解水生產氫氣。

目前,在太陽能電池技術中,砷化鎵的轉化率達到了47%。未來,我們能否製造出價格比擬硅、效率比擬砷化鎵的太陽能電池,使太陽能轉化效率從27.6%提升到40%,甚至更高?這有賴於材料科學、量子物理等科學研究來回答這個問題。

因此,下一次工業革命,是在基本上不消耗化石能源的前提下,前三次工業革命的主要技術的完美化和普及化。按照現在的科學規律,只能是這樣,除非像量子力學和相對論這樣的科學革命能出現。

自然界的基本規律是大道至簡,人類社會的發展規律也是大道至簡。

按照熱力學規律,化石能源使用過程都會造成浪費,造成二氧化碳等污染。所以我們還是要回歸初心,從最基本的愛因斯坦質能方程關係出發,利用最簡單的元素――氫,發展最清潔、最有效和最長久的太陽能光電氫能技術。

中國提出2030年前二氧化碳排放達到峰值,努力爭取2060年前實現碳中和。美國總統拜登也提出,要在2050年前實現碳中和。高效和可循環的太陽能技術,是未來可預期的顛覆性技術之一,將為人類命運共同體做出積極的貢獻。

希望全球的科學家、工程師、企業家等聯合起來,通過30到50年甚至100年時間的科技創新,在化石能源被消耗殆盡之前,完成這一使命,保障人類社會的可持續發展。

薛瀾:大學的教育,怎樣讓年輕人做好準備,實現真正的顛覆性技術的創新?

▲ 馬斯克:在教育過程中,能教給學生簡單的物理學知識,這也是非常有用的。因為物理學是關於宇宙、關於世界運轉的科學,物理學中有一些基本的規律,可以幫助大家來思考和實踐。

物理學也可以採用更加互動的方式來教學。早期可以教一些基本的知識,之後讓他們逐步參與進來。

要強調知識的相關性。我們經常教學生一些知識,學生們之後找工作,但這些知識在實際工作中不一定會用到。

尤其是大學教授。一個教授一直在講,是一人獨舞,是一種重複的教學;與其這麼做,不如讓學生參與進來。大學教育中,課堂的時間應該更多用於討論。

▲ 薛其坤:自然學科教學中,要教會學生理解自然規律,同時也要教育學生利用學到的知識,為人類可持續發展,為人類命運共同體和未來的美好生活做出貢獻。

其中很重要的一點,是要把學習的知識與社會經濟發展相結合。例如像馬斯克先生,基於您的公司辦一所大學,可以把教育和產業結合在一起。

像特斯拉這樣的大企業辦一所目的更明確的大學,推動教育與產業和經濟結合,也許是未來的趨勢。

▲ 馬斯克:這個想法很有意思。

事實上我們也想過這個問題,例如機械人編程方面,我們覺得現在缺乏這方面的專業人才;現在很多產業需要機械人,但是能給機械人編程的人才很缺乏。

特斯拉曾經想過這個事情,我覺得未來可以這樣做,特斯拉創立大學,培養專業的人才。

薛瀾:顛覆性技術給人類帶來了巨大的變革,但如何看待其中的風險?

▲ 薛其坤:風險問題是和顛覆性創新同樣重要的一個問題。因為任何技術都是一把「雙刃劍」。

技術的顛覆性越強,技術「雙刃劍」的鋒利度也就越大,總會有好的和不好的一面。

教育除了教授知識和技術,還有一方面,是教會人們朝着有利於人類可持續發展的方向,去引導創新。

比如利用核能,可以解決人類的能源短缺問題,但是利用核能製造原子彈,也可以毀滅地球。人類發展過程中,要友好地利用技術,使技術盡量朝着好的方向發展。

還有人工智能。將來如果人工智能超過了人類智能,就要引導人工智能健康發展。

所以要設立一道紅線,未來一旦人工智能、機械人跨越了紅線,出現了犯罪等情況,人類警察應該能夠阻止它們。

這些是顛覆性技術發展過程非常重要的問題。

▲ 馬斯克:人工智能,是未來人類社會面臨的一個重大挑戰,也可能是最重要的挑戰。智慧是人類與其他物種的最主要區別,但人工智能至今還沒有出現所擔心的情況。

我覺得,人工智能的管理與人工智能的共生是非常重要的。人類的大腦是有限的,所以發展人工智能很重要。

對人工智能的監管,我也是支持的,未來也要設立相關部門來監管人工智能。

薛瀾:美國在中美科技合作中採取的一些措施,對高校科研合作和人才交流有什麼困擾?您們有什麼建議?

▲ 薛其坤:目前,中美科技合作處於一個比較困難的時期。無論是在清華還是在南方科大,有許多青年學子有志去美國留學升造,但現在簽證之類的比較困難。所以影響還是很大的。

科技合作對科學的發展的促進作用還是很大的。一兩個國家之間的不合作,是短期行為。我們人類共同生活在這樣一個小小的地球上,科學是認識世界,技術是改造世界。改造世界的目的,是讓每一個國家的人,讓全世界的人都變得非常幸福。

所以不管發生了什麼,我作為一個物理學家,始終覺得應該加強交流合作,科學合作、技術合作,也包括產業合作。

就像特斯拉,在中國有很大的工廠,所以這種合作非常重要。我們不能只看到短期的五年、十年,而是應該看得更長。

我的建議,是各國應該求同存異,把我們之間的共同利益最大化。這是我發自內心的建議。

▲ 馬斯克:我也建議雙方要建立互信。

很多時候,各國都在防範間諜。比如美國要關閉tiktok,幸運的是這事沒有發生。許多人擔心tiktok竊密,但這根本是不必要的擔心。

因為對於商業企業來說,如果一個商業企業確實在進行間諜活動,那麼對這個企業其實有很大的負面影響。比如說特斯拉,用特斯拉汽車在中國或者其他地方從事間諜活動的話,那麼我們就寸步難行了。

所以我們是有很強的保密意識的,否則我們就會被關停。

我們要想要什麼樣的未來,我們是否能夠互相信任?在我看來,最好還是能夠有一個大家能夠互相信賴的未來。

觀眾:物理學總給人一種比較無聊的感覺。那麼怎麼樣讓年輕人對物理產生興趣?如何吸引年輕人進入物理學領域?

▲ 馬斯克:其實我覺得物理一點都不無聊,我覺得非常有意思。

學習物理就是希望能夠了解自然了解宇宙。物理所教授的知識可能看起來有一些乾巴巴,或者是不很有趣。

但是學習過程中要注意兩點:第一,是在物理學習當中,要讓學生培養感情。

人是有感情的動物,如果你要吸引人的話,老師必須要通過感情,告訴學生物理為什麼有趣。當然,物理實驗、物理論文寫作,是不能用情感來影響結果的。

這一點非常重要,就是要告訴學生,物理不是乾巴巴的,不是光背誦一些公式。

第二點就是必須要學習經濟學。

做的物理學研究,不僅僅要證明它是在實驗室里可行的,還要從成本的角度來講,也是行得通的,這是指技術解決方案。

技術解決方案必須要做到在成本上可行,包括有什麼樣的解決方案,它所需要的資源是最少的。

▲ 薛其坤:我也認為,物理學並不是非常無聊、非常無趣的,只要深入進去了,還是非常有趣的。

物理學是人類理解宇宙建立的最系統的科學之一,學習物理還是大有前途的。

就像馬斯克先生,也是學物理的,但他創立了特斯拉公司;薛瀾老師,也是學物理的,變成了一個重要的公共政策專家和管理科學專家。我留在物理學領域,做了點小貢獻。

我雖然接近60歲了,但我每天仍然非常幸福地、充滿感情地在物理學領域裏奮鬥。

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