十年磨一劍,騰訊WE大會見證科學無盡的前沿

2022年11月08日21:33:44 科技 1921

十年磨一劍,騰訊WE大會見證科學無盡的前沿 - 天天要聞


2022年11月6日,騰訊科學WE大會——一場幾乎人人都喜歡守着看的科學大會如期而至,開啟一場科技奇幻之旅。

自2013年開始,騰訊都會在每年的11月舉行WE大會,邀請全球前沿領域的頂尖科學家進行同台演講。

今年WE大會的前沿科學家主角,除了韋布空間望遠鏡高級科學家約翰·馬瑟、DNA修復之父托馬斯·林達爾兩位諾獎得主,還有來自國內的鑄就「大國重器」的四位技術「帶頭人」——

人造太陽」項目負責人、中國工程院院士李建剛,航天科技集團五院空間站系統總設計師、中國工程院院士楊宏中國天眼FAST)總工程師姜鵬,「奮鬥者號」總設計師葉聰,以及重新定義「從魚到人」演化史的古魚類學家、中國科學院院士朱敏。

這些科學家們分享了他們在未來能源、空海探索、生命科學等前沿領域的最新突破和發現。

作為展示全球前沿科技趨勢的平台之一,每年的騰訊WE大會都會讓眾多互聯網從業者、科技迷、投資人士和媒體人趨之若鶩。

今年也是WE大會舉辦的第十個年頭,「十年樹木,百年樹人」。騰訊高級副總裁郭凱天在現場宣布,騰訊正在深圳前海總部建造一座開放的永久科技館,將聯合頂尖科研機構,運用人工智能和全真互聯技術,打造一棵數實融合的人類百年「科技樹」。

騰訊高級副總裁郭凱天發佈「科技樹」

而這棵「樹」,將以基礎學科為根脈,以學科的發展演變為枝幹,系統性呈現百年科學的發展脈絡及突破性成果,讓人沉浸體驗人類科學成果。騰訊將以開放機制,邀請科學家和科技工作者共創「科技樹」,持續記錄科學進展。

「打造這棵『科技樹』,讓我們對『科技向善』有了更深刻的體會——科技向善正如草木向光。科技的發展,應當始終服務於社會的福祉;『科技樹』的生長,應當朝着人類文明向美好進化的方向。」郭凱天感慨道。

十年前,在首屆WE大會上,騰訊公司的CEO馬化騰種下了一顆種子,「希望助力基礎科學普及」;彼時也給WE大會定下了一個基調——「不談商業,只談科技與未來」。

在這場專註科技和未來的大會上,物理學家霍金曾做了他在中國的最後一次演講,分享了他對人類未來的思考,鼓勵科學家們肩負起探索太空的使命,向「無人之境」進發。

十年,理論物理天體物理宇宙探索等領域的世界科學大家陸續登台,為我們打開了認知宇宙的一扇又一扇大門。

WE大會見證了腦機接口、基因編輯、人造皮膚等革命性技術,是如何從科學暢想一步步進入生活,進而改變人類的生存方式;從萬維網到類腦計算、量子計算,WE大會追蹤着最前沿的計算科學革命。姚期智院士在WE大會上預言,量子計算機已經來到誕生前的「最後一里路」,這令人期待。

十年,也有越來越多有着世界級影響力的中國科學家登上舞台,他們正在書寫着「中國力量推動人類科學事業邁向高峰」的壯麗篇章。

在我看來,與其說這是一場具有影響力的大會,不如稱之為一場實實在在的「腦洞大開的科技盛宴」。

疫情之下,某個平常周末下午,這些科學家們三個半小時的精彩演講與分享,既能讓你我在科學知識的殿堂里收穫滿滿,又令人為國內科學技術實現一次次突破而熱血沸騰。

甚為欣慰的是,每年WE大會的策劃團隊都在努力嘗試新的主題、新的傳播方式和新的技術,將這場大會科技感拉滿。

自疫情以來,WE大會就從線下走到了線上,這對傳播而言也是一種挑戰。

今年WE大會運用遊戲科技的引擎渲染以及騰訊CDD虛擬影棚拍攝技術,將科學家演說及「科技樹」發佈打造成一場影視級「科幻大片」,高精度還原呈現了「人造太陽」、中國空間站等代表國家科技突破的宏大科學裝置,讓我們可以360°觀察裝置,跟隨嘉賓演講感受「太空出艙作業」、「大海萬米深潛」等場景的科技壯美。

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大會還首次在QQ上線「超現實演播廳」分會場,年輕觀眾以「超級QQ秀」數字人形象進入,在虛擬互動社交場景中,自由穿梭觀會。

通過這場非商業的科學大會,騰訊希望幫助公眾更好地關注和理解前沿科學突破,激發更多創造創新和改變未來的可能性,同時讓更多的人思考關於人類和未來的問題。

正如騰訊首席探索官網大為所說,日常生活中,我們很少去思考那些最基本的問題:我們是誰?我們在宇宙中扮演着怎樣的角色?地球上還有哪些等待我們去探索等等。

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騰訊首席探索官網大為

那些關於科學和思考的燒腦、精彩有趣且動人的瞬間,雖不一而足,但有些着實值得我們記錄。

01

「我們現在有70億人口,那麼我們預計大約在很短的時間內,人類就可以變成100億,那麼我們的資源就會在未來一兩百年甚至更短的時間都要消耗殆盡,就是把化石能源很快就用完了,同時還要產生大量的二氧化碳。那麼我們怎麼辦?」

中國工程院院士、等離子體物理學家李建剛在開場時,就提出了一個影響人類生存的嚴峻問題。

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中國工程院院士、等離子體物理學家李建剛

眾所周知,萬物生長靠太陽,而地球上的大部分的化石能源都得益於太陽,比如說煤、天然氣和石油等化石能源。

但隨着地球上人口的增加以及科技、商業的發展,在很短暫的時間內會面臨著能源消耗殆盡、同時還會產生大量的二氧化碳帶來的氣候、環境問題。

如何找到可替代的清潔能源,成為人類的共同使命。

上個世紀,國際能源署找到了3000位科學家,他們研究發現,人類最終極的能源是可控核聚變,這也是目前為止能夠穩定提供大規模能源的主力。

根據核聚變的原理,氫彈要實現爆炸,必須要用原子彈去點火,使得溫度點到3.5億度,才能實現聚變。

1958年,蘇聯首先研製出了托卡馬克實驗裝置,隨後全世界圍繞此做了大量實驗。但要實現可控、大規模的聚變,難度依然很大。

當時,有一位英國牛津大學畢業的博士提出了「勞森遜判據」——要把溫度、密度和約束時間同時放在一起,才有可能實現聚變的第一個最難的問題,也就是點火。

「勞森遜判據」一經提出,被當時做聚變的人士廣為接受。但彼時,這位博士覺得自己這一輩子都做不成而選擇了放棄。

但全世界做聚變的其他人,依然在堅持,各個國家建了大大小小的托卡馬克超過百個。

我國則從50年代開始,就在距四川樂山大佛3.6公里的一個地方設立了中國的核工業西南物理研究院。

彼時該研究院集中了一批優秀的科學家,以李正武院士和潘垣院士兩位為首,提出了中國也要搞磁約束聚變,他們在那裡做出了中國的第一個中型的托卡馬克,也就是「環流器一號」,由此開了中國做磁約束聚變的先河。

據李建剛稱,期間他們經歷了無數的困難和挑戰,除了經費不足外,技術也要靠自己研發迭代。

1996年向國家提出申請,經過多年的研發,到2007年,我國自主研發的東方超環(EAST)終於誕生,有「人造太陽」之稱,這也是國際首個全超導托卡馬克核聚變實驗裝置。

其後,他們又花了15年的時間,實現了當年向國家提出的1兆安、1億度和1000秒的三大科學目標。

在美國影片《鋼鐵俠》中,鋼鐵俠的發動機就是我們所說的托卡馬克;在《流浪地球》中,也還原了人類要靠1萬個聚變發動機推着地球到另外一個星系,要依靠聚變拯救地球。

2021年,EAST兩次刷新世界記錄,實現了可重複的1.2億攝氏度101秒、7000萬攝氏度1056秒的離子體運行。

「下一步,我們計劃實現億度上千秒,甚至不限時地運行,為未來發電奠定紮實基礎。我們也在推進中國聚變工程實驗堆(CFETR)的建設,攜手國際共同實現『終極能源』的夢想。」李建剛在WE大會上說。

02

星辰大海是人類永恆的浪漫嚮往,浩瀚宇宙有很多奧妙需要人類去探索,當今世界很多國家更是把航天發展上升到了國家戰略層面。

而探索宇宙的載人航天事業是一個系統工程,它就像一個龐大的機器,每個人可能是顆螺絲釘,或者是個齒輪,或者是個傳送帶,只有每個人的工作到位了,這個龐大的機器才能正常運轉。

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中國工程院院士、航天科技集團五院空間站系統總設計師楊宏

「浩瀚太空是資源豐富的寶庫,載人航天事業是通向這座寶庫的橋樑。」中國工程院院士、航天科技集團五院空間站系統總設計師楊宏,講述了中國空間站「天宮」近十年密集攻堅系列關鍵技術的發展之路。

通過楊宏的講述,我們了解到,從載人航天技術到空間實驗室和組合體的控制管理技術等關鍵技術突破,背後其實都是每位航天人員的辛苦付出。

待這些關鍵技術突破後,他們要把涉及到的多學科的設備要組裝成一個個艙段,隨後要經過嚴格的測試和試驗。

據介紹,空間站一共有三個艙段,分別是天和核心艙、問天實驗艙和夢天實驗艙。夢天實驗艙入軌後順利轉位,與天和核心艙、問天實驗艙、神舟十四號載人飛船、天舟四號貨運飛船合體,「天宮」由此完成『T字構型』組建。

「獨創的三艙構型可以整合重構多艙段、多航天器的系統,大幅提升整體運行的可靠性,也為後續擴展打下基礎。」楊宏表示,「中國空間站是開放型的太空實驗室,歡迎全球科學家在此開展生物學、基礎物理等領域的科學實驗,共同開發空間資源,為增進人類福祉做出貢獻。」

03

來自國家天文台的姜鵬研究員,也是FAST的總工程師,他給大家帶來的是關於「中國天眼」的故事。

姜鵬在現場揭秘了關鍵技術的創新突破,「中國天眼」(FAST)是目前全球最大單口徑、最靈敏的射電望遠鏡,主要以接收宇宙電磁信號、檢測星際分子和星際通信訊號等方式,探索宇宙起源和演化。巨大工程體量與毫米級動態控制精度的矛盾,是貫穿FAST整個建設階段的核心難點」。

2011年3月,FAST正式開工建設。

但開工並不順利,因為這是一架極其複雜的望遠鏡系統,且工作的理念跟傳統望遠鏡是完全不同的,所以面臨著很多挑戰。

據姜鵬介紹,首先FAST具有超大型的結構工程體量,相對於鳥巢而言,FAS的工程體量是前者的好幾倍;同時對精度要求極高。

而超大工程體量和超高的精度,本身就是一對矛盾體。這也是整個FAST的建設階段的核心的技術難點所在。

同時,還要面臨複雜的地形和地貌特徵,當時大型設備沒法進場。以至於幾乎所有的施工技術,都是專門為FAST而設計,包括圈樑、饋源塔和索網的安裝方案等施工方案都形成了國家工法。

期間為了保證了整個望遠鏡安全平穩的運行,還做了一次最大規模的鋼索的疲勞實驗研製工作。

據姜鵬介紹道,「差點讓FAST毀於一旦的索疲勞問題,索網要在球面和拋物面之間頻繁變化,會導致鋼索要長期承受500兆帕應力幅的疲勞載荷,這是在全世界範圍內從未被實現過的鋼索疲勞性能。」

在經歷了近百次嘗試全方位改進索體的工藝後,終於研製出FAST的成品索結構,這也是FAST得以順利推進的一個基礎性的工作。

「下一步,我們就要如何實現望遠鏡精準的控制。」在展示FAST探測到迄今最大原子氣體系統、發現660顆脈衝星等觀測成果時,姜鵬也分享了他對拓展探測視野的思考,「存在很多不確定性,但阻止不了下一代『觀天巨眼』的到來,未來會將人類視野再往前拓展一步。」

04

海洋目前對人類來說還是充滿了未知,我們現在在陸地上可以得到非常精確的定位信息、地理信息系統,但是如果把這個系統轉移到海洋,其實我們對海底的了解還特別的匱乏,有超過80%的海底地貌沒有得到準確的測繪。

每年新發現的生物物種,80%以上來自海洋。「奮鬥者」號總設計師葉聰,在現場展示了中國載人深潛從「蛟龍」號開始,自主攻堅構建起全海深潛水器譜系的歷程以及剛剛投入應用的奮鬥者號探索萬米深海的秘密。

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「奮鬥者」號總設計師葉聰

中國的載人深潛應該是從21世紀開始起步,在此之前,中國的潛水器曾經探索過6000米的深度,中國的載人的裝備下潛的記錄不超過600米。

2002年,中國的第一台大深度載人潛水器「蛟龍」號正式立項,「蛟龍」號的目標指向水面以下7000米。

這是一個巨大的跨越。「蛟龍」號是面向國際海底礦產資源的勘探開發以及環境保護,經過10年的不懈奮鬥,我國已經攻克了一系列潛水器相關的總體結構(和)機械電氣,包括它的管理運維相關的技術。

2012年,我國實現了實現蛟龍入海——深度載人潛水器「蛟龍」號,最大的下潛深度達到了7062米。這也意味着,中國成為繼美、俄、日、法四個國家後,第五個掌握大深度載人深潛技術的國家,並且一舉將全世界載人深潛作業的最大深度,推進到了7000米。

這些年,「蛟龍」號已經累計下潛超過220次。中國的第二台大深度載人潛水器名叫深海勇士號,它的最大作業深度是4500米。

2020年,「奮鬥者」號在海試過程中完成了一項被稱之為「萬米海底」的直播互動。這次下潛作業,奮鬥者號抵達了10909米的海底。

2021年,「奮鬥者」號正式投入了科考應用,這意味着萬米的下潛不再是一種冒險,不再是一種探險,而是進入了一個例行的、常規的科考的時代。

截至目前,「奮鬥者」號已經實現了21次萬米級的下潛任務,有27位中國的科學家和工程師,通過乘坐「奮鬥者」號載人潛水器完成了他們的萬米之旅,中國是全球萬米載人次數和人數最多的國家。

科學家團隊在「奮鬥者」號的航次中也提出了馬里亞納生態研究計劃,「目前,我們為科學家提供了1000多條海洋環境、生物的數據量,這應該是目前全球最大的深淵數據庫。」葉聰表示。

05

宇宙大爆炸後,發生了什麼?

作為迄今性能最強、造價最高的紅外波段太空望遠鏡,「韋布」在距地球150萬公里的「拉格朗日2點」幫助科學家探索早期宇宙的奧秘。

在本次WE大會上,2006年諾貝爾物理學獎得主、韋布空間望遠鏡高級科學家約翰·馬瑟介紹了韋布的系列觀測成果。

對於探秘早期宇宙,他表示,「這與科技樹『根系過去,枝連未來』的理念一致,韋布望遠鏡幫助我們了解宇宙的誕生及發展,我們將能以此更好地預測未來。」

2006年諾貝爾物理學獎得主、韋布空間望遠鏡高級科學家約翰·馬瑟

近日,約翰·馬瑟還與中科院國家天文台研究員及巡天空間望遠鏡光學設施責任科學家詹虎、中科院國家天文台研究員苟利軍以及遊戲AI技術專家、「全變源追蹤獵人星座計劃」(CATCH)騰訊方面負責人鄧大付交流,深入探討宇宙探測的未來可能,包括韋布空間望遠鏡、中國巡天望遠鏡、CATCH計劃等大型天文觀測項目的工程突破、觀測計劃,以及如何應用遊戲AI技術輔助天文觀測及處理觀測數據。

托馬斯·林達爾在2015年因「DNA修復機制研究」被授予諾貝爾化學獎。他發現的「鹼基切除修復」為理解癌症等疾病的發生機制、癌症預防和治療打開了新窗口。

這一次,林達爾帶來了癌症治療的最新研究,「我們希望嘗試『暫停DNA修復』,將癌細胞的DNA短暫地暴露於平時不怎麼起作用的破壞介質,來獲得打擊癌細胞的好機會,從而實現更好的治療效果。」

林達爾帶領觀眾回顧生命起源與進化的重要節點,呼籲科學家探尋地球最早期生命的痕迹,「生命和自然還有太多未解之謎,我們要思考、探尋地球上是否存在另一種生命形式,這將對生命科學的研究價值巨大。」

「我們通過億萬年前的化石實證、多學科交叉,模擬重建過去的生命世界,可以加深對有頜類重要器官和身體構型演化的認識,也有可能揭示環境因素之外,生物間相互作用對各主要類群興起與滅絕的影響。這是人類認識當今地球生物和環境協同演變規律的重要途徑。」

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中國科學院院士、古魚類學家朱敏

9月底,《自然》雜誌以封面形式同期發表朱敏團隊的四篇論文,詳細報道了有頜類起源與最早期演化的研究成果,它改寫了有頜脊椎動物崛起的傳統認知,將若干人類身體結構的起源追溯到4.36億年前的化石魚類。

「讀懂過去,才能了解現在,探索未來。」中國科學院院士、古魚類學家朱敏展示「從魚到人」探源研究的最新成果時,表達了與林達爾同樣的觀點。

十年磨一劍,WE大會一直致力於面向公眾分享最具突破性的科學發現和前沿思想,讓更多的人了解那些對終極問題的偉大探索。數據顯示,公眾線上線下參會累計達到近1億人次。

十年,WE大會和上億人一起見證了上全球頂尖科學研究者先後就宇宙學、理論物理、生命科學、信息科技等前沿領域發表演講。

智識穿越時空,人類對科學的熱愛不停,探索科學的腳步就不會止。

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