今年的諾貝爾物理學獎,再次頒給了兩位曾在谷歌工作的科學家。這背后是一場不易察覺的靜悄悄變革。
美國的高科技研發模式在悄然轉換,科研與產業的界限變得越來越模糊,基礎創新的舞臺從傳統的大學實驗室,轉變為一大片融合產業、學術、工程的新田地,這種變化對諾貝爾獎產生了重要影響。
我們從今年的主角之一馬丁尼斯來看這個變化。
今年的諾貝爾物理學獎授予約翰·克拉克、米歇爾·德沃雷和約翰·馬丁尼斯三位科學家。
馬丁尼斯是一位量子計算領域的頂尖物理學家,早年在加州大學圣巴巴拉分校任教,專注于探索量子現象如何在實際設備中實現。
量子現象是什么?
作一個形象比喻,兩個或更多量子比特“糾纏”在一起后,無論相隔多遠(甚至光年),改變一個,另一個瞬間跟著變,就像一對心靈相通的雙胞胎——一個打噴嚏,另一個馬上感冒。這個現象(量子糾纏)的理論早在20世紀就被提出,其驗證者剛剛在2022年獲得了諾貝爾物理學獎。
現在的關鍵是,如何把這些神奇的量子效應“搬”到人造的芯片和電路這些實際設備上,讓它們能穩定存在、可以控制。
二十多年前,馬丁尼斯還在大學的實驗室里,和一群年輕學生、導師們對著滿屋子的低溫裝置和儀表忙得不可開交。他們就是為了實現這個目標。
2002年,馬丁尼斯帶著團隊,在實驗室里讓超導材料里微小的量子部件發生跳動,雖然距離“能用的量子計算機”還很遙遠,卻讓人突然看到了遠方的火花。
2014年,谷歌收購了其團隊所在的初創公司。谷歌希望在量子計算這個前沿賽道上搶先“跑通”。
馬丁尼斯帶領一撥原本屬于校園的研究團隊,搬進了谷歌提供的新實驗室。他們要做的,不只是“讓它能夠發生”,而是要“讓它能夠工作”。
2019年,他們在谷歌取得了“量子優越性”的突破。
馬丁尼斯和他的團隊造出了一臺特別厲害的量子計算機。他們讓這臺機器完成了一項非常難的算題,這種題目,用世界上最快的超級計算機也要幾天才能算出來,而量子計算機只用了一兩分鐘。
由此大家就可以充分發揮想象了。如果將其用于新藥研發,那就像有了一個“超級拼圖手”,一次同時試驗大量分子組合,大大加快新藥篩選速度,快速找到最合適的藥物分子。
它還能幫助科學家更快看清蛋白質結構,設計針對性更強的藥物。
原本可能要花費幾十億和很多年的新藥開發,就有望在更短的時間內完成,大幅節省時間和成本。
量子計算機在某些特殊的任務上,“跑”出了常規電腦“跑”不出的速度,這就叫“量子優越性”。
在量子計算推動下,全世界包括中國的研發者們現在都在忙著尋找人工智能的突破。
時至今年,馬丁尼斯和同事們的這段研發歷程,就得到了諾貝爾獎的最高認可。
這樣的故事聽起來也許像是一部勵志片,但其實背后的變化來得比鏡頭里的情節更為深遠。
傳統上,基礎科研的舞臺往往屬于大學和國家實驗室。
無數重大發現,都是研究人員在相對封閉、慢節奏的環境下,靠著好奇心和創新精神單打獨斗。
諾貝爾獎的評選也長期偏向“理論本原”。
進入21世紀,尤其近十年,美國高科技領域的“水系”發生了“改道”,開始流進一些高科技公司。
谷歌、微軟、IBM這樣的企業,扮演著把實驗室成果“產品化”或者“上市”的傳統角色,越來越多地直接整合最前沿的基礎探索。
他們主動招募科學家,讓平日看似分工涇渭分明的“工程師”和“科學家”變成同一組隊友。有的人上午在和物理學教授討論最極端的測量誤差,下午就和工程師們琢磨怎么把算法跑在更真實的電路板上。
結果不僅提升了創新效率,更讓很多原本只能在學術論文里出現的“奇想”有了大顯身手的地方。
2024年諾貝爾化學獎就頒給了谷歌DeepMind的兩位科學家,他們開發了能預測蛋白質結構的AI工具。這和馬丁尼斯的情況類似,顯示企業實驗室正成為諾獎級創新的搖籃。
細心觀察諾貝爾獎,實際上也能發現它的“指揮棒”也在調向。
獎項的評定標準悄悄變化。從往年獎勵驗證宇宙深層規律,到近年越來越關注那些“既深刻又可用”的理論與發明,比如鋰電池、光纖通信、量子計算、基因編輯等等。
這種研發模式的轉型,源自幾個方面的共同驅動。
首先,新的科學前沿越來越倚重“大工程”。
以量子計算為例,僅僅“想明白”物理定律遠遠不夠,關鍵在于如何把這些奇異的現象變成可以批量制造、可靠運行的實用系統。
量子部件極易“出錯”,對設備、溫度、材料有極高要求。一臺量子機的研發,需要幾十甚至上百專家的多學科配合,涵蓋低溫技術、微納工藝、信息論、控制論、軟件算法、系統工程等。而像谷歌這樣的科技巨頭,具備支撐巨大研發成本、搭建復雜跨學科工程體系的能力。
其次,知識和人才的流動方式也在驅動變革。今天,頂尖科學家往往擁有多重身份,既在大學保留教職,又在企業工作。高科技公司成為他們的“另一個實驗室”,并且不再只是“雇用”,而是形成真正意義上的“聯合體”。
當然,大學的探索仍不可替代。
像芯片架構、材料物理、粒子天體物理等,很多關鍵的原創思想依然在高校孕育。只不過,如今這些思想的“長大成熟”,越來越常見的是被企業的平臺、產業的投入或更復雜的跨界協作激發、放大并落地。
所以,諾貝爾獎的評選標準也隨著這樣的變化而調整。評獎委員會希望諾獎能催生更多“改變世界”的技術。
the end
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