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静心探索重要的基础科学问题不求“短平快”70后物理学家翁红明******

　　翁红明在讲解电子运输理论。

　　田春璐摄

　　人物简介：

　　翁红明，1977年出生，现为中国科学院物理研究所凝聚态理论与材料计算实验室研究员、博士生导师。主要致力于凝聚态物理计算方法和程序的开发以及新奇量子现象的计算研究，成果入选2015年度中国科学十大进展、英国物理学会《物理世界》2015年度十大突破、美国物理学会《物理评论》系列期刊创刊125周年纪念文集等。

　　在中科院物理研究所（以下简称“物理所”）的年轻人里，研究员翁红明是小有名气的一位。就在刚刚过去的2022年，他因在数学物理学领域的杰出贡献，获得第四届“科学探索奖”。

　　在国际计算凝聚态物理研究领域，翁红明成果颇丰。其中最为人称道的，是他和同事们合作首次在固体中观测到外尔费米子和三重简并费米子的准粒子。这是国际上物理学研究的重要科学突破，对拓扑电子学和量子计算机等颠覆性技术的诞生具有非常重要的意义。

　　自由思考、厚积薄发，真正对人类文明有所贡献

　　1928年，英国物理学家保罗·狄拉克提出了描述相对论电子态的狄拉克方程。1929年，德国科学家赫尔曼·外尔指出，当质量为零时，狄拉克方程描述的是一对重叠的具有相反手性的新粒子，即外尔费米子。这种神奇的粒子带有电荷，却不具有质量，因而具有确定的手性（指一个物体不能与其镜像相重合，如我们的双手，左手与右手互成镜像，但不能重合）。

　　但是80多年过去了，科学家们一直没有能够在实验中观测到外尔费米子。直到2015年1月初，中科院物理所方忠研究员带领的研究组与普林斯顿大学研究小组合作，从理论上预言了在以砷化钽为代表的一批材料中存在着外尔费米子。此后，这个理论预言经过实验得到了进一步验证。

　　在研究过程中，翁红明发挥了至关重要的作用。他从发表于1965年的一篇实验文献中受到启发，并通过第一性原理计算，初步认定砷化钽晶体等同结构家族材料可能是无需进行调控的、本征的外尔半金属。这类材料能够合成，没有磁性，没有中心对称，是实验制备、检测都非常便捷的绝佳材料。

　　翁红明说：“这一发现的难度在于，从众多材料中找到合适的对象犹如大海捞针，必须对外尔费米子和材料物理特性都有相当认识才行。”

　　在外尔费米子被发现的一年后，翁红明和同事们又进一步“预言”：在一类具有碳化钨晶体结构的材料中存在三重简并的电子态。

　　2017年6月，这个新预言被实验证实，三重简并费米子被首次观测到。这是物理所科研团队继拓扑绝缘体、量子反常霍尔效应、外尔费米子之后，在拓扑物态研究领域取得的又一次重要突破，引起国际物理学界广泛关注。

　　成绩源于多年的深耕积累。翁红明很享受在物理所工作的经历：“这无关荣誉，我找到了更感兴趣、更加深入的研究领域和方向。”

　　自由思考、厚积薄发，一直是翁红明喜欢的学术氛围。他所追求的不是多发表文章，而是能攀登科学高峰，真正对人类文明有所贡献。

　　科研仅靠一个人或一个小组的力量是不够的

　　作为理论物理学家，翁红明专攻量子材料的计算和设计。

　　物理学通常分成两大类，即理论物理和实验物理。理论物理通过理论推导和公式推算得出的结论被称为“预言”，“预言”必须通过实验验证才能成为国际公认的科学事实。

　　在翁红明看来，他接连获得的几次重大发现，都离不开与同事们的通力合作。这，也是他做科研一直特别重视的一点。

　　“理论预言、样品制备和实验观测，这三个环节缺一个都不行。”翁红明说，“在当今科学领域细分程度非常高的情况下，科研仅靠一个人或一个小组的力量是不够的。当有重要任务目标时，我们几个小组紧密合作，在理论、样品、实验等环节实现了环环相扣、无缝对接。”

　　在许多人的想象中，理论物理学家的工作，就是每天独自埋头在稿纸堆里计算推演，然后坐着冥思苦想、灵光乍现。

　　但翁红明认为，计算推演的确要做，思考分析也不可少，但和同行们的交流也非常重要。他每天上班的第一件事就是查看和了解国际上最新的科研进展，然后分析、思考、计算，再把自己的想法跟同事们交流。“很多时候，我的一些想法，或者说突然的一些灵感，其实都是在思考、交流和工作过程当中产生的。”

　　“发现三重简并费米子”这一成果，就源于翁红明和石友国、钱天两位同事一次喝咖啡时的思想碰撞。

　　物理所的咖啡厅在学术界享有盛誉，不但因为咖啡好喝，也因为常有科研人员汇聚在此畅聊科学、各抒己见，聊着聊着，灵感经常“火花四射”。

　　和大家一样，翁红明、石友国和钱天工作之余也喜欢在咖啡厅一聚。翁红明有什么新想法会第一时间告诉他俩；石友国和钱天在实验过程中有什么新发现或疑惑，也会第一时间反馈给翁红明。

　　“闲聊中就能交换信息，我们的交流是完全敞开的，毫无保留地让大家知道彼此做了什么。”翁红明说。

　　翁红明告诉记者，在科研道路上，自己非常珍视的成功秘诀有两个，一个是注意总结和积累，另一个就是跟别人多交流。

　　“目前我努力发展基于大数据和人工智能的凝聚态物质科学研究，其实也是基于这两点考虑，因为所有人的知识积累都体现在这些数据当中。”翁红明说。

　　做研究应该抓住一些更新奇、更本质的问题

　　1977年，翁红明出生在江苏泰兴一户普通人家。他的父母都是农民，家里还有一个姐姐。

　　初中开始，翁红明第一次接触到物理，从此便沉迷其中。“物理让我对周围的世界有了更深入的了解和认识。”翁红明说。

　　兴趣是最好的老师。对物理的热爱，指引着翁红明叩开了物理科学的大门。

　　1996年，翁红明参加高考。在填报志愿时，他毫不犹豫地将所有的志愿都填上了物理。最终，他如愿被南京大学物理系录取。

　　南京大学的物理系在凝聚态物理领域积淀很深。翁红明在这一领域进行相关知识的学习与研究，一学就是9年，直到博士毕业。毕业后，他去了日本的东北大学金属材料研究所做博士后研究，主要研究各种材料的导电性质。

　　到日本一年半后，翁红明萌生了转换研究方向的想法。

　　“我想要转到计算方法和程序的发展上，这是凝聚态物理领域中一个最基础也是最具有核心竞争力的方向。”翁红明说，“如果想要在这个领域有长远发展，就要在这个方向上有一定的积累。”在他看来，静下心来探索重要的基础科学问题，要比做一些“短平快”研究更有意义。

　　想归想，但真正下定决心，翁红明也经过了一番纠结。

　　他坦言：“当转到一个更基础的方向，也意味着你在未来的几年甚至是更长的时间里都需要耐得住坐冷板凳。所以必须做好思想准备，去做一些积累性的工作。”

　　2008年，翁红明的人生又有了一次重大转折。

　　那一年，物理研究所研究员、博士生导师方忠到日本访问交流，翁红明跟他进行了深入的交谈和讨论。

　　翁红明告诉记者：“他跟我介绍了当时做的一项很有意思的工作。虽然我那时并没有很深刻的理解，却受到很大的启发——做研究应该抓住一些更新奇、更本质的问题。”

　　在方忠的影响下，2010年，翁红明决定回到国内，入职物理研究所，成为方忠团队的一名成员。

　　翁红明说：“每个人在一生当中可能会跟很多人交往交谈，但在人生重要转折时刻能够给你启发的却不多。能有这样的机遇去跟方忠老师交流并受到启发，我觉得这是非常宝贵和幸运的。”

　　在新的一年里，翁红明说自己有很多研究工作要做，尤其是如何在拓扑电子学器件研究方面取得突破，促使拓扑电子态理论变成可落地应用的技术。而这，需要跟器件和应用等方向的研究人员进行交流和讨论。

　　翁红明相信，拓扑时代的黎明时分正在临近。（记者 吴月辉）

“升维思考”数字科技发展 大变局中谋求战略主动******

　　当今世界，人类社会正经历自工业革命后最重要的一场变革，数字技术是这场“大变局”的核心动力。作为一种新型生产要素，数据深刻改变着生产方式、生活方式和社会治理方式。数字化转型已经不仅仅是一个技术问题，更是一个战略问题，准确把握其发展趋势，才能谋求战略主动、赢得未来先机。

　　谈到“升维”，人们很容易联想到科幻小说《三体》中“升维思考，降维打击”的方法论。在商业变革中，“升维思考”就是数字化转型、“数实融合”的过程。自2020年起，腾讯联动百位内部科学家、技术专家和外部院士专家，连续3年发布《数字科技前沿应用趋势》报告观察。

　　继2021年的“变量”、2022年的“融合”之后，2023年数字科技的发展呈现出明显的“升维”特征。今年的报告以“升维”为题，从IT重塑、未来网络、数实交互和智能世界四个维度，从数字科技的科研突破、重大事件和创新应用等方面，对高性能计算、泛在操作系统、云计算、数字人、时空人工智能、能源互联网、Web3、机器人、数字办公、产业安全共10个热点方向进行了深入分析，对2023年的主要数字科技创新趋势做出前瞻性判断，为洞察数字经济、践行以数强实提供了“升维思考”的参考。

　　数字科技重构国家竞争新优势

　　党的二十大报告指出，“坚持创新在我国现代化建设全局中的核心地位”。放眼全世界，全球科技竞争趋于白热化，数字经济改变了全球竞争的格局，一部分国家和地区积极发展数字经济，抢占了发展先机，逐渐形成本国或本地区的竞争新优势，而有的国家和地区则处于不进则退的尴尬境地，数字经济环境脆弱，形成明显的对外依赖。

　　我们常讲，国与国之间的竞争归根结底是综合国力的竞争，在数字化浪潮的背景下，“综合国力”的概念也在嬗变。随着数字技术的持续发展，数据正在成为一种全新的国家实力要素，数字技术竞争已经成为大国关系调整的核心动力之一。

　　根据中国信息通信研究院的测算，2020年全球数字经济同比名义增长3.0%，当年全球经济负增长3.3%（世界银行数据），数字经济成为拉动全球经济增长，推动经济复苏的主要动力。

　　中国金融四十人论坛学术顾问、复旦大学特聘教授黄奇帆曾断言，“未来的数字经济时代，国家与国家的核心竞争力就是算力，是千真万确的概念。”有观点认为，当前全球经济形成了传统经济和数字经济构成的“新二元经济”，数字经济和传统产业的并行，成为现代世界的基本特征。

　　中国科学院院士、中国计算机学会理事长梅宏在《升维-2023年十大数字科技前沿应用趋势》报告推荐语中表示，数字化转型是一次根本性的变革，它带来的是一次范式变革，信息技术正从助力社会经济发展的辅助工具，转变为引领社会经济发展的核心引擎。

　　从中共中央、国务院公布的“数据二十条”意见中，我们也能深切感受到国家对于数据的重视。引言中明确指出，意见出台的重要目的在于激活数据要素潜能，做强做优做大数字经济，增强经济发展新动能，构筑国家竞争新优势。

　　农业经济时代，土地和粮食是人类赖以生存的基础，工业经济时代，石油是国家经济的“血液”，而在数字经济时代，数据作为“新型石油资源”的价值逐渐凸显，类似石油的“采－运－炼－储－用”是工业经济的核心命脉一样，数据的“采－存－算－管－用”就是数字经济的核心命脉。

　　在《升维-2023年十大数字科技前沿应用趋势》报告中，无论是高性能计算、泛在操作系统，还是不断演进的云计算、时空人工智能、Web3，以及充满未来色彩的机器人、数字人、自动驾驶，都在重构我们的ICT基础设施，组成了报告中展示的一幅“科技星图”。

　　在“科技星图”之下，AI大模型、AIGC、自动驾驶、蛋白质结构预测等人工智能应用大量涌现，数字办公、知识共创、远程交互风起云涌，人与人之间的沟通从“在线”向“在场”转变，协同的边界正在逐渐被打破。复杂场景下，“人机物”的深度融合、全面加速，算力不仅成为人类智慧的核心，更是国家核心竞争力的体现。

　　数实融合夯实高质量发展底座

　　党的二十大报告指出，“加快发展数字经济，促进数字经济和实体经济深度融合，打造具有国际竞争力的数字产业集群。”随着新一轮科技革命和产业变革深入发展，数字化转型已经不是一道“选择题”，而是一堂“必修课”。“数据二十条”意见中也提到，促进数据合规高效流通使用、赋能实体经济是一条“主线”。

　　作为一种全新定义的生产要素，有异于土地、矿产、森林、石油、人力等，在某种意义上，数据是无形的，看不见摸不着。但是，“无形”的数据却能带来“有形”的、实实在在的生产力，而数据只有流动起来，才会产生更多的可能性、更大的生产力。

　　数字化是护航实体产业“穿越风浪”的重要助手。对于企业来说，如何充分挖掘数据富矿，释放数据生产力，是数字化转型过程中的重要课题，也是“数实融合”的核心要义。

　　在《升维-2023年十大数字科技前沿应用趋势》报告中，腾讯集团高级执行副总裁、腾讯云与智慧产业事业群总裁汤道生提出，数实融合的大潮正在席卷各行各业，数字科技的加速发展，不仅让“联”更加泛在，也让“真”更为身临其境。

　　在他看来，“全真”要服务真实的场景，解决实际的问题，在城市、能源、制造、交通、教育、文旅、金融、零售等千行百业发挥更大的价值。全真互联既是技术驱动的必然方向，也是社会产业升级的关键推手。

　　腾讯集团高级执行副总裁、腾讯技术工程事业群总裁卢山也表示，科技更需要价值视角，科技创新的根本目的，是要给用户带来实实在在的价值，科技向善正在成为全社会的共识。

　　比如，报告中提出，柔性材料的革新将推动机器人仿生精进，依靠光学、电容、电磁等传感技术，机器人触觉传感器进展显著，而芯片、算法到开源生态的进一步突破，将推动机器人从触觉感知向触觉智能进化。在此背景下，远程医疗、可穿戴设备等场景未来3-5年内将有产品级应用问世。后疫情时代，健康产业站在新的起点上，相信相关数字科技将为医疗健康产业带来巨大变革。

　　实体经济面临的所有问题，都可以在数字科技中寻找答案，这也是一种“升维思考”。正如中国工程院院士、中科院大连化学物理研究所所长刘中民所说，未来具有不确定性，创新离不开对科技趋势的理性判断。以发展的眼光和广阔的视野，从更高的维度思考当前遇到的问题，找准发力点，才能更好地集中力量攻坚克难，化解人类生存发展面临的系列挑战。

　　在数字经济的语境下，“升维思考”就是通过“数实融合”推动实体经济从竞争力下降、过剩严重的传统模式向数字化赋能、生产率大幅提升的融合发展模式转变，构建以数字科技为引领、以赋能实体经济为主线的新型创新体系，夯实高质量发展的“数字底座”，推动实现中国式现代化，而这也正是腾讯这份报告的意义所在。（金言）

　　（文图：赵筱尘 巫邓炎）