作者:王敏 来源:中国科学报 发布时间:2022/5/23 22:38:16
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中国科大4位院士开讲 一场科普盛宴来袭

实现“碳达峰”“碳中和”面临哪些挑战?没有免疫学,人类会是怎样?量子计算机何时实现家用……

5月21日,为大力弘扬科学精神,普及科学知识,根据科技部、中宣部、中国科协、中科院总体部署,中国科学技术大学举办2022年科技活动周暨第十八届公众科学日活动。其中,作为活动周“重头戏”——系列科普报告会第一阶段报告“开讲”,中国科学技术大学包信和、陈仙辉、田志刚、郭光灿4位院士,科大讯飞董事长、中国科学技术大学教授刘庆峰为社会公众带来了一场科普盛宴。中国科学技术大学党委书记舒歌群与杨金龙、叶向东、杜江峰、陆夕云4位院士分别主持第一阶段报告。

包信和:降碳的最佳路线是节能

能源是人类的生命之源、文明之源,我们的美好生活离不开能源。

在系列科普报告会上,中国科学院院士、中国科学技术大学校长包信和作《碳能源的前世今生——碳达峰碳中和的机遇和挑战》报告。

包信和从传统化石能源的使用和发展历程入手,分析二氧化碳排放和温室效应,及其对生态环境的影响、对人类社会可持续发展带来的严峻挑战。

包信和指出,我国实现“碳达峰”“碳中和”是一场“硬仗”。因为“碳中和”目标实现,需要经济社会达到一定的条件和水平。而目前我国人均GDP仅1万美元,能源消费仍处于上升通道,并且没有时间重复发达国家“人均能源消费先快速增长、长时间饱和、逐渐下降”的历程。

因此,他认为产业结构调整和能源结构变革是必由之路。

化石资源还用不用?包信和说,“煤转化一直是我国的发展战略,但要彻底改变传统工艺,从根本上减少二氧化碳排放和水消耗。煤转化的必然趋势是与可再生能源和氢等耦合。”

可再生能源怎么用?包信和认为,要规模化利用可再生能源,其中太阳能是未来可再生能源规模化利用的重点,并且提出了氢通过甲醇、氨等作为储能载体的可能途径。

可以说,推动可再生绿氢的生产与应用,成为实现“碳达峰”“碳中和”目标的重要路径。那为何选择氢?包信和指出,因为氢具有效率高、无污染优势。氢能技术的最大挑战就是如何高效、低成本制备氢,如何安全经济地储运氢。自然界本身没有氢能,氢能是可再生能源的“搬运工”。

最后,包信和总结了“碳中和”与“能源革命”的必然路径,即化石能源是基础,可再生能源是根本,氢能技术是关键,负碳技术是未来。他认为,“降碳的最佳路线是节能。”

陈仙辉:室温超导体或是支撑下一代人类文明的材料

人类的文明可以用材料来划分,从石器时代、青铜器时代 、铁(钢)器时代, 再到如今的硅基时代。下一个能够用来支撑人类进步的材料又是什么?陈仙辉认为,可能就是室温超导体。

系列科普报告会上,中国科学院院士、中国科学技术大学教授陈仙辉作《神奇的超导及其应用》报告。

超导是20世纪最伟大的科学发现之一,是首个被观察到的宏观量子现象。超导电性是指某些材料在降到一定温度时,电阻消失为零并具有完全抗磁性的宏观量子态。

陈仙辉介绍了超导体的特性和微观理论、超导研究发展的历程,尤其是非常规超导体的发展和现状,以及超导体作为一种量子材料广泛应用的物理基础以及在弱电和强电方面众多领域的应用。

与此同时,陈仙辉指出超导研究面临新的挑战,包括铜氧和铁基高温超导体的非常规微观机理。陈仙辉认为,“如果非常规超导电性的微观机理得到解决,会极大推动凝聚态物理学的新发展。”

此外,从应用角度来看,陈仙辉认为科学家们还需要探索更适于应用或更高临界温度(甚至室温)超导体。

“室温超导体的发现是这个领域科学家的梦想。”陈仙辉说,室温超导体作为能源和信息材料,在科学研究、信息计算和通讯、生物医学、电力交通、能源等领域具有广泛的应用,被认为可支撑下一代的人类文明。

田志刚:没有免疫学护驾,人类健康安全倒退100年

感染、过敏、肿瘤、衰老与退行性疾病……可以说人类所有疾病均起源于免疫力失常。那何为免疫力?如何进行免疫治疗?

中国工程院院士、中国科学技术大学教授田志刚在《漫谈免疫力与免疫治疗》报告中,自问自答了“免疫力10问”,介绍了免疫力与人体健康的关系,免疫治疗前沿知识,肿瘤的免疫治疗等最新进展。

免疫力是指人体防病抗病的能力,是人体消灭外来侵入的任何异物(病毒、细菌等),清除衰老、损伤、死亡、变性的自身细胞,杀灭体内突变细胞和病毒感染细胞的能力。

田志刚指出,熬夜、烟瘾、肥胖、压力是免疫力“四大杀手”,环境污染和乱吃保健品可杀伤免疫力。免疫力衰老不可抗拒但可以延缓,其中中枢免疫器官老化最早最快,是免疫力下降的关键。

针对机体低下或亢进的免疫状态,人为地增强或抑制机体的免疫力,以达到疾病治疗的方法就是免疫治疗。田志刚表示,免疫治疗已经为人类做出历史性贡献,如近百种传染病通过疫苗得以预防,拯救了数亿人生命。

田志刚指出,免疫治疗对体弱病人更为适用,且治疗方式多样、简单易行、安全有效。目前,医学最高境界是实现重大疾病的免疫治疗,如肿瘤的免疫治疗。同时,田志刚提出了利用NK细胞开展免疫治疗的两大路径。

免疫学是研究免疫系统的结构、运动和功能的学科,为人类健康做出无可比拟的贡献。田志刚表示,“没有免疫学护驾,人类健康安全倒退100年 。”

郭光灿:量子信息技术是人类未来新一代技术

量子信息是量子力学与信息科学交叉的新兴学科。量子信息技术可以突破现有信息技术的物理局限,使人类社会从经典技术迈入量子技术新时代。

中国科学院院士、中国科学技术大学教授郭光灿作《量子信息物理与技术》报告,阐述了导致量子信息技术超越经典技术性能的物理基础——量子世界的不确定性和非局域性两大特征。

郭光灿表示,正是这些量子特性,使量子世界呈现出人们难于理解的奇奇怪怪的量子现象,帮助人们开发出服务于人类社会的量子信息技术。其中,量子计算最具颠覆性。

量子计算机是通过将实际问题转化为量子程序,在量子芯片上通过量子信息处理方式计算,以得到运算结果的运算机器。郭光灿指出,相对于经典计算机,量子计算机处理数据的能力极强,将会产生颠覆性的影响。

通常来说,量子计算机需要经历量子计算机原型机、“量子霸权”、通用量子计算机三个发展阶段。郭光灿说,“国际众多量子计算研发团队在量子计算机研制道路上取得新进展,但是依然没有实现通用的量子计算机。当前,我们还处于‘量子霸权’阶段。”

郭光灿坦言,量子信息技术包括量子计算、量子密码、量子传感、量子模拟、量子互联网等,虽然是量子力学理论预言的产物,原理是正确的,但真正研制成实用的量子器件有一个艰难过程,非“一朝一夕”可实现。

那何时量子技术时代才真正到来?郭光灿认为通用量子计算机得到实际应用之时,就是量子技术时代的真正到来之际。一旦人类社会进入到量子技术时代,其生产力将发展到新的阶段,人类社会将会发生翻天覆地的变化。因此,量子信息技术是人类未来的新一代技术。

刘庆峰:用人工智能建设美好世界

机器语音听写首次超过人类速记员、AlphaGo击败人类围棋世界冠军、机器阅读理解权威评测首次超越人类平均水平、Alphafold2掀起人工智能加速蛋白质设计的热潮……人工智能技术正切实改变人类生活。

系列科普报告会上,科大讯飞董事长、中国科学技术大学教授刘庆峰作《人工智能技术进展和典型应用》报告,介绍了近年来科大讯飞的人工智能核心技术在感知智能、认知智能方面的进展,尤其是代表中国在多语种识别等“卡脖子”技术方面取得的重大突破。

比如,在多语种识别上,研究团队利用少量的语音数据结合海量的文本信息,通过端到端联合建模等技术学习语音和文本在隐层空间的统一表达,并使用语音合成技术生成海量训练数据,最终大大缓解了低资源语种的数据稀疏问题。“目前,35个主要语种语音识别平均正确率达到90%以上。”刘庆峰说,2021年11月,科大讯飞参加了由NIST美国国家标准与技术研究院组织的国际多语种语音识别比赛,15个语种22项比赛全部获得第一。

刘庆峰还分享了人工智能核心技术在助力“幸福中国”和“工业强国”方面的典型应用,尤其是在智慧教育、智慧医疗、智慧城市、消费者产品、智能汽车、工业互联网等领域的赋能案例。

比如,安徽100多个乡镇卫生院和社区医院的电脑上都安装了“智医助理”系统。刘庆峰说,“这个系统不改变医生的任何使用习惯,但可以针对不同的疾病为医生提供智能辅助建议。”据相关统计,2021年,“智医助理”系统为安徽提供有价值的修正诊断17万人次。

人工智能是保障社会幸福指数和提升全球价值链竞争力的必然选择。刘庆峰表示,科大讯飞的历史使命就是“让机器能听会说,能理解会思考,用人工智能建设美好世界”。

系列科普报告会第二阶段报告将于5月25日、5月28日举行。5月25日,中国工程院院士、中国探月工程总设计师吴伟仁将介绍中国航天的过去、现在与未来;5月28日,中国科学院院士、国家同步辐射实验室主任封东来将讲述他作为同步辐射实验室的使用者与建设者,爱上科研的理由;中国工程院院士、中国科学技术大学核科学技术学院院长李建刚将介绍磁约束聚变的发展现状,并对未来清洁能源的发展进行展望;中国科学院院士、中国科学技术大学人文与社会科学学院院长周忠和将解读 “当代达尔文”爱德华·威尔逊倡导的知识大融通和保护生物多样性,以及将科学与人文融合的理念。

 
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