北京
今年的諾貝爾物理學(xué)獎，再次頒給了兩位曾在谷歌工作的科學(xué)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(fā)模式在悄然轉(zhuǎn)換，科研與產(chǎn)業(yè)的界限變得越來越模糊，基礎(chǔ)創(chuàng)新的舞臺從傳統(tǒng)的大學(xué)實驗室，轉(zhuǎn)變?yōu)橐淮笃诤袭a(chǎn)業(yè)、學(xué)術(shù)、工程的新田地，這種變化對諾貝爾獎產(chǎn)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(xué)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(xué)家。
馬丁尼斯是一位量子計算領(lǐng)域的頂尖物理學(xué)家，早年在加州大學(xué)圣巴巴拉分校任教，專注于探索量子現(xiàn)象如何在實際設(shè)備中實現(xiàn)。
量子現(xiàn)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(xiàn)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(xué)獎。
現(xiàn)在的關(guān)鍵是，如何把這些神奇的量子效應(yīng)“搬”到人造的芯片和電路這些實際設(shè)備上，讓它們能穩(wěn)定存在、可以控制。
二十多年前，馬丁尼斯還在大學(xué)的實驗室里，和一群年輕學(xué)生、導(dǎo)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(xiàn)這個目標(biāo)。
2002年，馬丁尼斯帶著團隊，在實驗室里讓超導(dǎo)材料里微小的量子部件發(fā)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(chuàng)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(lǐng)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(fā)生”，而是要“讓它能夠工作”。
2019年，他們在谷歌取得了“量子優(yōu)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(fā)揮想象了。如果將其用于新藥研發(fā)，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(xué)家更快看清蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)，設(shè)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(fā)，就有望在更短的時間內(nèi)完成，大幅節(jié)省時間和成本。
量子計算機在某些特殊的任務(wù)上，“跑”出了常規(guī)電腦“跑”不出的速度，這就叫“量子優(yōu)越性”。
在量子計算推動下，全世界包括中國的研發(fā)者們現(xiàn)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(fā)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(jié)更為深遠。
傳統(tǒng)上，基礎(chǔ)科研的舞臺往往屬于大學(xué)和國家實驗室。
無數(shù)重大發(fā)現(xiàn)，都是研究人員在相對封閉、慢節(jié)奏的環(huán)境下，靠著好奇心和創(chuàng)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(lǐng)域的“水系”發(fā)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(yè)，扮演著把實驗室成果“產(chǎn)品化”或者“上市”的傳統(tǒng)角色，越來越多地直接整合最前沿的基礎(chǔ)探索。
他們主動招募科學(xué)家，讓平日看似分工涇渭分明的“工程師”和“科學(xué)家”變成同一組隊友。有的人上午在和物理學(xué)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(jié)果不僅提升了創(chuàng)新效率，更讓很多原本只能在學(xué)術(shù)論文里出現(xiàn)的“奇想”有了大顯身手的地方。
2024年諾貝爾化學(xué)獎就頒給了谷歌DeepMind的兩位科學(xué)家，他們開發(fā)了能預(yù)測蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的AI工具。這和馬丁尼斯的情況類似，顯示企業(yè)實驗室正成為諾獎級創(chuàng)新的搖籃。
細心觀察諾貝爾獎，實際上也能發(fā)現(xiàn)它的“指揮棒”也在調(diào)向。
獎項的評定標(biāo)準(zhǔn)悄悄變化。從往年獎勵驗證宇宙深層規(guī)律，到近年越來越關(guān)注那些“既深刻又可用”的理論與發(fā)明，比如鋰電池、光纖通信、量子計算、基因編輯等等。
這種研發(fā)模式的轉(zhuǎn)型，源自幾個方面的共同驅(qū)動。
首先，新的科學(xué)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(guān)鍵在于如何把這些奇異的現(xiàn)象變成可以批量制造、可靠運行的實用系統(tǒng)。
量子部件極易“出錯”，對設(shè)備、溫度、材料有極高要求。一臺量子機的研發(fā)，需要幾十甚至上百專家的多學(xué)科配合，涵蓋低溫技術(shù)、微納工藝、信息論、控制論、軟件算法、系統(tǒng)工程等。而像谷歌這樣的科技巨頭，具備支撐巨大研發(fā)成本、搭建復(fù)雜跨學(xué)科工程體系的能力。
其次，知識和人才的流動方式也在驅(qū)動變革。今天，頂尖科學(xué)家往往擁有多重身份，既在大學(xué)保留教職，又在企業(yè)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(lián)合體”。
當(dāng)然，大學(xué)的探索仍不可替代。
像芯片架構(gòu)、材料物理、粒子天體物理等，很多關(guān)鍵的原創(chuàng)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(yè)的平臺、產(chǎn)業(yè)的投入或更復(fù)雜的跨界協(xié)作激發(fā)、放大并落地。
所以，諾貝爾獎的評選標(biāo)準(zhǔn)也隨著這樣的變化而調(diào)整。評獎委員會希望諾獎能催生更多“改變世界”的技術(shù)。
the end
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