突然去世!著名物理学家张首晟曾发现“天使粒子”,近年致力于通过资本连接中美科技

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突然去世!著名物理学家张首晟曾发现“天使粒子”,近年致力于通过资本连接中美科技
麻省理工科技评论 1970-01-01

1970-01-01

张首晟是斯坦福大学物理系、电子工程系和应用物理系终身教授,一直在拓扑绝缘体、量子自旋霍尔效应、自旋电子学、高温超导等领域做研究,他领导的研究团队于 2006 年提出的量子自旋霍尔效应被《科学》评为 2007 年 “全球十大重要科学突破” 之一,他的天使粒子也被认为是极有可能获得诺贝尔奖的成就,他的老师就是杨振宁教授。
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张首晟是斯坦福大学物理系、电子工程系和应用物理系终身教授,一直在拓扑绝缘体、量子自旋霍尔效应、自旋电子学、高温超导等领域做研究,他领导的研究团队于 2006 年提出的量子自旋霍尔效应被《科学》评为 2007 年 “全球十大重要科学突破” 之一,他的天使粒子也被认为是极有可能获得诺贝尔奖的成就,他的老师就是杨振宁教授。

当地时间12月1日,著名物理学家张首晟去世。享年55岁

张首晟是斯坦福大学物理系、电子工程系和应用物理系终身教授,一直在拓扑绝缘体、量子自旋霍尔效应、自旋电子学、高温超导等领域做研究,他领导的研究团队于 2006 年提出的量子自旋霍尔效应被《科学》评为 2007 年 “全球十大重要科学突破” 之一,他的天使粒子也被认为是极有可能获得诺贝尔奖的成就,他的老师就是杨振宁教授。

张首晟所获物理界重量级奖项包括欧洲物理奖、美国物理学会巴克莱奖、国际理论物理学中心狄拉克奖、尤里基础物理学奖等。

除了科学家身份以外,张首晟也是一名投资人,他于2013年创立了丹华投资,专注于投资最具颠覆性的创新科技和商业模式,并搭建起斯坦福、硅谷和中国的桥梁。

他也是《麻省理工科技评论》“35位35岁以下科技创新者”榜单的评委。

在2017年4 月 28 日的MIT TR35 中国区榜单启动仪式上,张首晟教授就提出要把中国和美国紧密结合在一起,“这被我们认为是这个时代最大一个机会。美国硅谷是一个创新中心,MIT 在波士顿和哈佛是一个创新中心,中国也是一个创新的中心。这是一个科学家可以大有作为的时代,是科学和产业前所未有地紧密结合的时代,而中国也处在一个新的历史时期,中国的发现和智慧应该为人类文明带来更大的贡献。”

(图源:维基百科)

演讲全文如下:

能否独立产生人类能力之外的科研成果,这是人工智能最大的考验

我想跟大家分享的是我自己关于创新和科研的经验,另外,我最近也在做前沿科技的投资,也希望和大家谈一谈我的见解。

我们经常讲人工智能是非常神奇的,其实人工智能早在60年代就提出来了,为什么最近才突飞猛进?主要是因为以下三个原因:

一、机器的计算能力一直按照摩尔定律呈指数增长,每过18个月翻一倍;二、互联网、大数据产生;三、算法上的改进;

在这最主要的三大支柱里,计算机的功能和人工智能要更进一步的话,其中非常重要的一点,就是我们能否保证计算能力每过 18 月翻一次倍。

过去五六十年,摩尔定律在计算机技术的发展中起着重要的作用。但是,这样的高速发展现在碰到了非常大的瓶颈,因为当运算芯片的集成度越来越高的时候,其产生的热量也会随之骤增,甚至可以烧毁整个芯片。因此很多人都认为“摩尔定律”将要死了。

为什么芯片在继续集成的情况下会碰到这个阻碍?答案在芯片的底层。我们虽然平时一直在讲信息的高速公路,但是在芯片的底层,基本上是杂乱无章的一种运动,电子在芯片的城市,就像一个非常好的跑车,在一个集市里,会到处相互碰撞,也会跟周围发生碰撞。

这种碰撞的宏观表现就是芯片发热,所以为了避免这样的情况,我们就需要让电子“各行其道”。如果拿一个往前,一个往后的两个电子做比方,我们要做的就是让这两个电子在二维的体系里,可以在空间上拆开来,使得在上面的往前,在下面的往回。

在分完道之后,我们还要做一件事情,就是当电子遇到杂质的时候,它不会出现改变方向往回走,即没有电子出现“逆行”的现象。

要实现以上的这两条,就需要借助一个神奇的效应,叫做量子霍尔效应。这个效应曾经两获诺贝尔物理奖,当时曾经被认为是半导体工业的全新技术增长点。

然而在实际应用的时候,却有一个巨大的问题,那就是要产生这样的效应,需要外加一个非常强的磁场,差不多是地球磁场的一万倍左右的数量级,而所有的半导体设备都几乎不可能在这么强的磁场下工作。

我的工作就成功地破解了这一难题,我发现的这种新的效应叫做“量子自旋霍尔效应”。在这种神奇的效应的作用下,特定材料制成的绝缘体的表面会产生特殊的边缘态,使得该绝缘体的边缘可以导电,而这种边缘态电流的方向与电子的自旋方向完全相关,同时不再需要外加磁场。

简单来说,我们通过电子自旋与电子轨道的耦合(两者的关系类似于地球的自转和公转),来取代了外加的强磁场,而产生的材料只有边缘可以导电,并且通过电子的自旋方向来决定电流的流动方向。

我们不但在 2006 年预言了这么一个神奇的效应,使得电子能够按照高速公路原理来运行,并且我们预言了一个材料,在 2007 年通过实验被发现。

在 2007 年,我发现的“量子自旋霍尔效应”被《Science》杂志评为当年的“全球十大重要科学突破”之一。

由于这个发现,我得了一些国际上非常高的荣誉,其中有一个是叫富兰克林奖。富兰克林是我的科学偶像,也是美国的建国之父。他发现雷电原理的故事对我启发很大,激发了我投身于科学技术的想法。

但是,他除了是非常伟大的科学家之外,也是一个非常优秀的发明家、政治家、企业家和外交官。

我认为,人类文明在特别伟大的时期,总是会出现这么一些天才,他们甚至是跨领域的天才。就像亚里士多德之于古希腊哲学,达芬奇之于文艺复兴。

所以,我觉得,我们现在这个时代最缺少的是这些跨界的人才,所以我有一个新的志向:跨界投资。

大家会问我说为什么会想到去做投资。其实,我所碰到的投资机会都是非常偶然的。斯坦福大学比较大,有 1/3 的老师可以住在校园里。事实上,如果大家住在同一个地方,就会产生很多跨界的机会。比如说有一次,两个孩子在踢足球时,我和另一位家长聊天,发现这位电脑系的教授创办了一个名叫VMware公司,可以实现计算机虚拟化,使得一台物理计算机能够被切割成很多虚拟机。我当时就为其进行了天使投资,这家公司后来发展得非常好,市值最高曾达到 480 亿美元。

其实,斯坦福大学历届师生们创办的公司,如果把他们绑在一起计算,他们的 GDP 占全球的第十位。如果中国的大学也能像斯坦福大学一样,一个大学能够创造出来全球第十位的GDP,那整个国家的 GDP 肯定是了不得。

我现在在做的投资公司,其实是要实现两个跨界:一个是要把科学和投资紧密结合在一起,一个是要把中国和美国紧密结合在一起。其中,让科学和投资紧密结合在一起有两层意义:

首先,我们要投一些最优秀的,类似MIT TR35这样的优秀人才,他们是真正走在科学最前沿的人。

其次,我们用科学第一性原理的思维方式来指导我们的投资,也就是说,我们完全是按照科学原理来判断投资机会,并且来判断市场价值。

而把中国和美国紧密结合在一起,这被我们认为是这个时代最大一个机会。美国硅谷是一个创新中心,MIT 在波士顿和哈佛是一个创新中心。现在,在全球范围内,中国也是一个创新的中心。但是,中美两个创业圈生态圈之间的交互还是非常弱。

那么,哪些领域真正有创业、创新成功的机会呢?

我认为,人工智能、虚拟现实和增强现实、大数据、移动互联网、基因工程、精准医疗、区块链(blockchain)这些技术都非常激动人心。在人工智能方面,我们目前在做的只是让机器模仿大脑的思考原理,但我更期待机器能够真正超过人,而并不只是像人。比如说,我觉得,人工智能最大的一个考验就是能不能自己完成一个科学发现,而且这个科学发现是人类能力范围之外的。比如说,人工智能研发出一个新材料,能够使得摩尔定理继续延续下去。

人类走到了非常关键的时刻。我们有希望见证一个新物种的产生,他们的智能可以高于人。我们也碰到一个非常伟大的机会,能够把科学和投资真正紧密结合在一起。这一种跨界必然会带来重大的化学反应,真正推动人类文明的前进。

这是一个科学家可以大有作为的时代,是科学和产业前所未有地紧密结合的时代,而中国也处在一个新的历史时期,中国的发现和智慧应该为人类文明带来更大的贡献。

所以,我在这里恭喜在座的各位,说不定你们马上就可以参加MIT TR35的评选,我也是非常乐意成为评判,帮助大家担任一部分筛选的工作,找到最优秀的人才,使得这些人才能够彻底的国际化,在新的领域为整个人类文明做出贡献,并且让你们的发明造福于人类。

谢谢大家!


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