中科院校長對話諾貝爾化學獎得主Dan Shechtman
2018年08月11日18:48

  新浪科技訊 8月11日消息, 8月10-12日,世界科技創新論壇在北京會議中心舉辦,包括Kip Thorne、Thomas J.Sargent、Michael Levitt、朱棣文在內的20餘位諾貝爾獎獲得者,以及曹春曉、美國國家工程院院士陳剛等諸多中外頂級學者專家應邀出席,共同打造史無前例的中國最高級別智慧盛宴,探討全球科技創新成果、描繪未來中國科技創新藍圖。

  下面我們進入對話環節,我請四位嘉賓上台,找到你們的位子。中國科學院大學的副校長和漢德工業促進資本主席蔡洪平先生來介紹一下。下面環節請中方的兩位嘉賓每人先花5-8分鍾時間作個簡單介紹,然後大家來問問題。

  以下是演講全文:

  先介紹一下中方的嘉賓,蘇剛教授是中國科學院大學的副校長,物理學特聘教授,國家傑出青年基金的獲得者,獲得學位以後先後在紐約、日本等大學從事工作,也是凝聚態物理方面的,中國很多學者做了很多這方面的工作,這塊是中國跟世界接軌比較近的地方。

  另外我們請來了多年在華爾街幫中國民企和國企上市的蔡洪平先生,蔡先生也是中國在金融界很知名,剛才我們聊的時候有很多共同的朋友,李山、張宏利(音)、汪潮湧等等,有些甚至都是他的部下,幫助很多的民企,包括好朋友的公司,鳳凰網劉闖他們上市都是在華爾街德意誌銀行時候一起做的,很高興蔡先生今天跟大家一起分享。

  首先請蘇剛教授,中國科學院大學的副校長跟大家分享5-8分鍾時間。

  蘇剛:謝謝,因為剛才兩位諾貝爾獎講的跟材料都有關係,第一位的Dan Shechtman:教授講的是種金獲得的諾貝爾化學獎,是非常重要的發現。第二位獲得者F.Duncan M.Haldane教授是講的拓撲材料,從凝聚態物理尤其是量子物理隱身發展的,現在拓撲材料對未來的量子計算,尤其是拓撲量子計算有很重要的應用。

  我們這個部分的主題是新材料先進製造的新引擎,我的發言主題是說因為先進製造需要材料,材料從哪來?新材料從哪找到?所以這是一個非常艱巨的任務。我的發言的主題是說新材料從經驗探索到可預測的設計。

  大家知道,材料是構建我們社會發展的物質基礎,從最初的從天然材料的遠古時代,到後來用火,製造青銅器和鐵器的時代,我們有了很多的文明,再逐步利用物理、化學的原理人工製造材料,到了工業革命時期,這裡面高分子材料和復合材料等等,再到今天的信息時代和大數據時代,這樣的話在這個時代人類可以利用先進的計算機技術,結合量子力學的原理計算、設計、預測材料的性能,這些都表明人類社會的發展時期往往是以材料的發展為標誌的,可以說人類社會的發展史就是材料的發展史,材料是製造的基礎,先進製造更要充分利用性能優異的新材料才能夠實現。另一方面,才能的合成和應用也是推進科學技術迅速發展的主要原因,新材料的開發對推動新材料的製造、科技發展乃至人類文明進程都是至關重要的。

  說到新材料的研發,常規的材料研發大多是通過知覺或者是經驗的探索,或者是偶然的因素實現的,無論是從天然材料的提純到合成材料,還是從單一材料到復合材料,人們經驗從中起到很重要的作用。新材料從最初發展到最終大規模應用需要10-20年,甚至更長的時間。剛才Dan Shechtman教授也講到鐵裡面加了碳,還有鋁裡面加了銅,運用到工業時間很長。如何適應人們不斷增長的物質和精神的需要,要縮短新材料的研發週期,我們能夠很快速的把新材料找到,而且降低費用,這就是本世紀材料科學家面臨的巨大挑戰。但是幸運的是,我們信息的技術和計算機的發展使得這種探索是可能的,人們可以通過計算機的模擬來實現材料的研發路徑,從經驗型的探索到可設計、可預測的方向發展。這裡面有個很重要的例子,2011年6月份,奧巴馬總統提出來一個材料基因組的計劃,這個計劃實際上是為了將能源、交通和安全的材料等領域先進材料的研發時間和研發費用減半,基本的思路是這樣的,材料基因組工程的思路是這樣的,通過開發快速可靠的計算方法和計算程式,基於元素的基本性質,從元素週期表找幾個元素,按照基本性質以及物質結構和承建理論,按照高性能計算機設計模擬和預測相關材料的化學性質,獲得預測材料各種參數,然後再開發高通量的實驗方法快速的對理論預測進行驗證,這樣可以構建龐大的數據庫,從而大大縮短新材料的研發週期,從而極大降低新材料的研發費用,因為不需要盲人摸象了。

  這種新材料的研發模式,尤其是在新藥創製和新能源等等領域發揮非常重要的作用。由於這樣的計劃,世界各國都在積極的做,中國也做了很多的項目和工程。最近幾年使得計算材料科學的發展方興未艾,從新材料的結構設計與預測,計算方法與計算程式的方法,特別是機器學習和人工智能技術的材料搜索方法,到實際材料的合成及表徵的驗證,以及建立與大數據的共享等等,這些都為新材料的篩選和研發奠定必要的理論基礎。現在大家從網上看到很多材料的庫,包括中國有很多新材料的庫,使新材料的研發從經驗的探索到可設計、可預測的方向發展。

  這裏要強調一點,理論設計和預測都是在理想的條件下,基於物理與化學原理,經過大規模預算得到的。設計材料也是這樣的一個方式,理論設計可能跟實驗製造在參數和性能上也許存在一定的差距,這樣的探索是值得的,是為前期海量的可能性中快速篩選出合適的,少數的材料指出了方向,哪些結構是可以的,可以去試,哪些結構不可以,你不用去試了,這樣大大縮短了新材料的探索週期,降低了費用。所以我們可以大膽的設想一下,在未來新材料的研發和工業製造,能夠根據人們進行的需要的性能,就跟餐館點菜一樣,根據性能進行材料和器件的一體化設計,再加上快速發展的3D打印技術,直接從材料設計到一次性成型,把所需要的器件打印出來、製造出來,這個可能是未來先進製造的方向。我的發言就到這裏,謝謝。

  劉科:下面請蔡洪平先生從資本的角度談新材料相關的話題。

  蔡洪平:非常同意蘇剛校長的觀點,人類的文明史就是新材料的進化史,從舊石器時代、新石器時代、青銅器等等,下一個時代是什麼?很多說法都有,我認為這個時代是對的。

  我有兩個問題,我們作為一個投資人、商人,我們看到兩大問題怎麼解決,這是大家需要討論的。新材料是推動人類文明和當代科技進步很重要的東西。兩個問題,一個問題是我們在投的過程中,凡是我們想投一些新的材料公司,我想我要不要跟科學家走,我永遠要聽他們說什麼,但是我真的不願意投什麼,因為這個是一個長期的過程。舉個例子,很多例子可以說明,現在半導體材料的矽,現在形成的砷化鉀等等,這個是新的有前景的東西,投進去需要十年甚至二十年,遠遠超過我們的投資週期,我們從投資角度時間的有效性和技術材料研發和商業化的長時間是不成正比的,這是第一個很大的瓶頸。

  第二個很大的新材料,我再舉個例子,現在無人駕駛車,我去年還大膽在舊金山坐了一次無人駕駛車,上了101高速,開到80邁的速度,停下來一看根本沒法用,這就是人工智能,後來開玩笑說人工智能聽他們說可以,講故事可以,一旦投資一定死的,這是我們從商業角度。但是這樣對科學家不公道,他們做了很多貢獻,那個車開完以後,上面雷達掃射,下面芯片處理,後面已經燙的不行,三分之一的電都被計算燒掉了,先不說多貴,有科學家告訴我他們正在做14納米的芯片,可是14納米的芯片做出來以後,誰幫你留片,排留片要排半年以上,而且這麼小的規模可能也不夠,為什麼幫助四你做留片,甚至真的要跑上動態的,在160多個無人駕駛的場景下,計算各種不同場景的結果和算法出來,14納米都不夠。後來有幾個科學家很好,發明了掃射的時候固定的樓房和樹不需要掃,只是動態的物件,對車發生危險的掃射一下,所以變成了小雷達。但是這些都需要新材料的跟進,都需要芯片。所以我看比如說芯片14納米、7納米,但是真的投進去看不到邊界,這是我們蠻苦惱的事情。

  第二個是是一個法律瓶頸,怎麼樣能夠從商業化推動新材料的應用,這是我們對科學家唯一做的事情,否則很多科學家出來的東西,很多諾貝爾獎獲得者跟我說過去很多新科技沒有被應用就淘汰了,沒有被驗證的東西可能沒有生命力,最後的效果是要檢驗你對社會的貢獻和應用的可能性,這個問題是要解題的。

  第二個題,有些科技理論出來以後,最後計算瓶頸沒法解決,怎麼樣做生產就是一個問題,現在說到14納米,我看光科技都要做很大的調整,有的幾乎超出人的極限,我在德國看了一個做半導體光科設備的一家企業,它幾乎就是在這種想像力,比如說多少微米的,最後怎麼做成功產品,裡面最要命的兩個問題是,一個是穩定性,還有一個是合格率。這個穩定性不解決、合格率不解決,沒有一個商人會用你的。我們看到中國有些人做(英),日本有人做了很多年,有兩個老闆,一個死掉了,一個癌症。我的家庭是做化纖的,碳化過程中的均衡度,96%的合格率,這家江蘇的企業做出來了,800T也做出來了,700T也做出來了,1000T也做出來了,合格率只由60%。所以那個老闆在三年前見我的時候說不敢晚上去衛生間,12點以後去了衛生間就睡不著覺,他已經投了幾十億元進去。

  中國對新材料的研發有三大問題需要解決,第一個是合格率需要解決,這個跟設備有關,跟IP有關。第二個是可靠性要解決,精度要解決。我們現在看到的國內以前,不是現在,報紙上經常充斥著院士們經常吹牛逼,報喜,厲害了我的國,在材料上根本沒有解決這些問題,我看了蠻痛心的,很著急的,他們通常把一個論文以為就是技術,他們把中科院評院士當成待遇,後來很多人跟我說當了院士以後沒有成果了,我不相信這句話,但是確實是這樣。材料這塊在中國的應用上面,特別是在中國,還有很多的路要走。

  兩週前我看了深圳和寧波的科技企業,我發現今天為止所有的裝備都是進口的,比亞迪是在16年前一手幫的忙上市的,我當時很感受的,當時進入半自動化生產線做出了電池,電池是做鋰電池,我們伴生的生產線可以做這樣的電池很不錯,但是在一個月前我參觀的時候傻掉了,這麼好強的企業家最後電池生產線全是智能化的,沒有工人,他最後設備是1000多萬美元,沒有一家是中國的,這麼好強的十多年前電池革命的人,今天做電池的他要做811,電池密度很重要,要到280以上,甚至到300以上,最後已經不是人可以操作的,一定要有設備。有了設備以後再往上走,到300以上,我們設備哪裡來?我們設備技術跟上也是很大的瓶頸。

  兩大技術,一個是技術要跟進,裝備要跟進。這兩個不跟進,另外一個最大的問題就是再好的東西拿來以後,我投了德國的做汽車輕量化的材料,45秒鍾到50秒鍾一個零部件就出來,份量比鋁還要輕,可是王傳福就跟我說的很清楚,蔡總,沒問題,但是我希望你輕一公斤的質量不能增加我30塊錢,這個砍就很麻煩,現在車2.5噸是不夠的,電池一噸不能降材料,以後可能以後會降,重量1.5噸,所以要把鋼鐵產品變成化工產品,化工產品要求非常高,這樣的話裡面材料的要求也非常高,這裡面問題來了,用了材料以後,一公斤兩千人民幣真的不敢用。所以我們一起思考和一起努力,來解決推廣過程中的問題,怎麼去克服。

  劉科:非常感謝,其實我回國這些年來也感覺到,中國在新材料和新能源的投資方面有很多的炒作,前些年電池材料,包括石墨烯,其實最後大家都是一敗塗地,因為本身這個東西的研發週期有十年甚至更長的時間,而資本是沒有這個耐心的。包括中國的芯片,到最後變成一個Knowhow,最後開發一套工藝出來,我們很多創業公司是沒有實力沒有時間去做這個的。

  蔡洪平:還有在中國國內瀰漫著非常庸俗的完全非科學化的議論,從2014年開始很多人說你們是,國內有一個毛病稍稍有格局就去炒股票。像前兩三個月看到很荒唐的做白色家電的女企業家說我要花500億做芯片,後來說是董明珠,她真的不懂科學,這是一個漫長的科學,多方的合作和全球化的合作,我覺得這個東西沒有很好的教育和引導。

  劉科:我自己關注能源的,在電動汽車個人覺得一大幫投資電動汽車的資本炒作了一大堆的假新聞,比如這個地方突然什麼石墨烯用上去了,其實電容器根本不是電池材料也在炒作。包括前一段最大的一個假新聞,德國宣佈2030年禁止生產內燃機,這個不可能的,即使轎車用了,大客車、輪船、飛機呢?它只是眾多一個提案而已,結果到中國內部就被炒作成一個法律了,這個國家這一年要停止內燃機,結果中國工信部副部長說在一個論壇說我們也要停止中國停止內燃機生產的路線圖2030年,個人感覺這種炒作太厲害。包括第一個季度電池材料的事,中國第一個季度,電動車效益狂跌83%,我一直在算這個值,其實鉛酸電池比內燃機早發明21年,有了鉛酸電池有了電動車,整個電動汽車有了。理論上電動車其實比內燃機車早發明,但人類為什麼沒有走這條路?第一條生產線在福特,2016年中國的電動車從50萬輛到77.7萬輛,國際鈷價格、鋰價格都翻了一倍。您覺得歐洲和美國甚至中國,12年以後我們將禁止內燃機車輛的生產,只生產電動車,這可能嗎?請您談一下。

  Dan Shechtman:我覺得您說的是對的,電池也在不斷改變它的性能,在未來的新世界將用綠色技術發電,比如太陽能、風能其實是一個性質的來源,因為它的來源都是太陽,我們會有大量的電能。但是巧在太陽能主要是在欠發達國家比較豐富,因為欠發達國家他們以後會有向其它地方出售太陽能的機會,如果能降低每千瓦時成本的話,某種意義上我同意未來會有大量的電動車,會自動駕駛,不需要有人去操縱,這將是一場革命。

  這裏的關鍵問題不在於新材料,而在於新技術,就是利用新技術用好現有的材料,改良現有材料。這裏我們要解決兩個挑戰,我認為有解決之道。

  第一個,我們現在基本上沒有用到合金,那麼它們的原子結構是符合化學秩序的,有一些是可以用作結構材料的。

  第二個,還有一個技術基本是空白的,就是磁製的材料,我們需要用磁的材料,在室溫情況下不要這麼脆,我覺得是可以做到的,但我們應該付出努力,如果我們能做到的話,我們先鼓勵大學,政府資助的實驗室開展這樣的試驗,因為這個需要大量的耐心,我們都同意技術是一個長期投入才會有成績的工程。大的公司可以開發得起,但我發現往往在大學,政府資助的實驗室它的難度更容易一些,有政府資助背景的難度更低一些。您作為生產商,應該去找政府說,政府我們需要ABCD幾個條件,我們願意資助這個,也希望您跟我們一起資助研究的實驗室,因為這代表了中國的未來。謝謝。

  劉科:現在有不少的爭論關於量子通訊的,像去年有一個大新聞中國發射了墨子號衛星來做量子通訊,我當時讀到不同的觀點,有一方認為這將是中國領先世界的機會,下一代通訊中國將領先世界。但也有不同的觀點,說量子科學跟通訊沒關係,量子只是增加了通訊的安全性。最近我又看到有一個VC的人,找到一個Sony的科學家說我在你身上投入,但沒有回報。他說我不是量子科學的專家,但你是這個領域的專家,您是否能談談,給我們講講這到底是怎麼回事。

  F.DuncanM.Haldane:說到這個通訊,還不知道它的效果會具體怎樣好,一般來說我們說竊取代碼,是在一端或者另一端偷竊代碼,聽上去很時尚的,如果用量子的方法傳輸數據,聽上去很時尚。我認為真正有意義的應用,應該是用於量子計算,但如果能保證遠距離的保持纏繞的一致性,那會很好,但我不知道它的商業價值到底有多大,我知道有人會賣這個設備,現在已經有人賣這個設備了。你可以利用光纖傳輸,還利用衛星,它的用處有多大說實話我不敢講。

  至於量子計算,我還是比較懷疑的,跟過去的大部分人一樣持懷疑態度。但隨著研究人員的數量增加,量子比特目前的程式要比過去有進步,但目前還是小規模的IN設備。從知識的角度來講,拓撲的量子運算比較有吸引力,但是剛才這些朋友們講了,技術跟科學還是不一樣的,技術是找到足夠好的東西,足夠可靠的東西,而不是最時尚的東西。微軟是在這方面花了很多錢了,我不知道微軟這種熱情會堅持多久才能量產,鋁合金材料以及這些新的材料都需要一同發展。所以這方面領域還是取得了一些令人意外的成果,至於要花多久,目前說不好,看上去有點在加速發展,性能越來越好,但我在想到底花多少時間才能足夠好,然後大規模推向市場?這個還很難講。

  劉科:大家聽到一個關鍵詞,就是技術不同於科學。蔡先生剛才講了科學和技術是兩回事,像他剛才提到的非常好的科學家,但科學和技術、科學和應用是兩回事,其實我們中國需要像潘建偉先生他們那樣把科學做到頂端,但往往資本太急於去賺錢,這是矛盾之所在。我個人覺得讓科學家繼續做科學家,讓技術者繼續搞技術,資本家去賺錢,把這些東西全部攪合在一起之後就會產生矛盾。像剛才講的科學家都是偉大的科學家,中國現在確實不管是潘先生還是文小剛、張首晟都是做出偉大的科學貢獻,但這些東西到底什麼時候能變成科技?最後由科技變成knowhow最後變成產品,這個時間很長,但只有發生了我們才知道發生。中國在這一塊在國際上到底是什麼樣的,上個禮拜小剛又獲了國際大獎,中國人還是做了很多優秀的國家,從這個角度評價一下我們國家的國際地位,還有未來對科學甚至未來,科技會有什麼樣的影響。

  蘇剛:這個問題大家都很關注,基礎研究是探索基本的規律的,尤其是發現現象後面隱藏的機製,所以他是一個長期的。而資本、技術或者工廠,工業界是希望盡快要把產品做出來。我剛才非常同意每一個群體把每一個群體的事做好,也別指望著今天投下去明天就把錢拿回來,這是急功近利的一件事。

  中國的凝聚態物理最近一二十年發展確實非常迅速,而且取得了非常重要的成績,比如潘建偉院士,剛才提到幾個都是非常好的好朋友,經常在一起討論。目前在國際上,在某一些分支確實已經走在國際前列。包括拓撲材料,雖然拓撲材料原始的想法不是我們提出來的,但在我們真正尋找新的拓撲材料真實的材料方面,我們確實是走在國際前面。包括高溫超導,薛院士做的試驗,驗證了1988年諾貝爾獎的理論成功,2013年做出來的,這個試驗非常難做,但確實是非常重要的。所以中國的物理學的發展,尤其凝聚態物理這方面的發展現在已經跟國際在某些領域確實是處於並駕齊驅的方向發展。

  可能中國在粒子物理方面,我們有好幾個重要的大型實驗裝置,也在國際上屬於前列的。因此,中國的物理學的發展,包括材料科學的發展,現在都在奮起直追,我說現在要到領先世界多少多少,這個我們不能這麼說。至少,現在在某一些方面,我們是在國際上屬於並跑的狀態。

  劉科:蔡先生您從這個投資者的角度,新材料往往是贏者通吃,可能研究幾百種,最後只剩一個材料統治很多年,在這個行業您從一個投資人的角度,對在座各位甚至中國的科技界,從投資人的角度有什麼樣的建議?

  蔡洪平:分兩點,如果你是風險投資人,可以這個投點那個投點,總有一個投出來比較好的。但作為比如PE投資,我特別反對政府投資,他們往往把一件事不確定的時候,要麼投的規模過剩。中國有一個麻煩,剛剛一說什麼事,全部立馬都是什麼,而且我們加上非常混雜的商業因素,拿地,拿別的政策混在一起,所以很麻煩。所以中國政府在裡面我認為研發性投資可以投,但經營型投資絕對不可以投,也就是我可以培養你喂奶,但孩子下地以後就不能再給財政補貼,這一塊我希望更加理性來看。

  還有一點我們投資人也需要長期的耐心來看待,特別有些應用方面的東西不是一天兩天能做好的,謝謝。

  劉科:非常好,我非常同意您這個觀點,我們回來八千多個千人計劃。

  蔡洪平:還有一點,千萬反對科學家去做生意,科學家去賺錢一定完蛋,千萬不要投。

  劉科:您剛才講另外一點我非常同意,最近我們在寫一個GS的報告。政府只補貼研發,但不要去補貼產業,因為科研是永遠需要支援的,科研本來就是花錢的,而科研你再花多少錢,這個是小錢,但產業補貼是無底洞。我自己前幾年,比如中國補貼太陽能,幾年前我回到洛杉磯一個太陽能展全部是中國的企業以低於成本的價格在那邊互相競爭,我看的很傷心。

  電動車,一補貼,第一季度出來92家企業裡面83家騙補,產業補貼,第一很容易出現過剩,第二實際上是腐敗的源泉。政府只管科研,把技術做出來,而且要補貼頂多給你三年時間,不要永遠補貼下去。政府在研發上花錢,但產業上讓思想做總結。時間不早了,這個討論部分結束,非常感謝大家。

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