看诺贝尔奖,关键要看见获奖者背景的变革
今年的诺贝尔物理学奖,再次颁给了两位曾在谷歌工作的科学家。这背后是一场不易察觉的静悄悄变革。
美国的高科技研发模式在悄然转换,科研与产业的界限变得越来越模糊,基础创新的舞台从传统的大学实验室,转变为一大片融合产业、学术、工程的新田地,这种变化对诺贝尔奖产生了重要影响。
我们从今年的主角之一马丁尼斯来看这个变化。
今年的诺贝尔物理学奖授予约翰·克拉克、米歇尔·德沃雷和约翰·马丁尼斯三位科学家。
马丁尼斯是一位量子计算领域的顶尖物理学家,早年在加州大学圣巴巴拉分校任教,专注于探索量子现象如何在实际设备中实现。
量子现象是什么?
作一个形象比喻,两个或更多量子比特“纠缠”在一起后,无论相隔多远(甚至光年),改变一个,另一个瞬间跟着变,就像一对心灵相通的双胞胎——一个打喷嚏,另一个马上感冒。这个现象(量子纠缠)的理论早在20世纪就被提出,其验证者刚刚在2022年获得了诺贝尔物理学奖。
现在的关键是,如何把这些神奇的量子效应“搬”到人造的芯片和电路这些实际设备上,让它们能稳定存在、可以控制。
二十多年前,马丁尼斯还在大学的实验室里,和一群年轻学生、导师们对着满屋子的低温装置和仪表忙得不可开交。他们就是为了实现这个目标。
2002年,马丁尼斯带着团队,在实验室里让超导材料里微小的量子部件发生跳动,虽然距离“能用的量子计算机”还很遥远,却让人突然看到了远方的火花。
2014年,谷歌收购了其团队所在的初创公司。谷歌希望在量子计算这个前沿赛道上抢先“跑通”。
马丁尼斯带领一拨原本属于校园的研究团队,搬进了谷歌提供的新实验室。他们要做的,不只是“让它能够发生”,而是要“让它能够工作”。
2019年,他们在谷歌取得了“量子优越性”的突破。
马丁尼斯和他的团队造出了一台特别厉害的量子计算机。他们让这台机器完成了一项非常难的算题,这种题目,用世界上最快的超级计算机也要几天才能算出来,而量子计算机只用了一两分钟。
由此大家就可以充分发挥想象了。如果将其用于新药研发,那就像有了一个“超级拼图手”,一次同时试验大量分子组合,大大加快新药筛选速度,快速找到最合适的药物分子。
它还能帮助科学家更快看清蛋白质结构,设计针对性更强的药物。
原本可能要花费几十亿和很多年的新药开发,就有望在更短的时间内完成,大幅节省时间和成本。
量子计算机在某些特殊的任务上,“跑”出了常规电脑“跑”不出的速度,这就叫“量子优越性”。
在量子计算推动下,全世界包括中国的研发者们现在都在忙着寻找人工智能的突破。
时至今年,马丁尼斯和同事们的这段研发历程,就得到了诺贝尔奖的最高认可。
这样的故事听起来也许像是一部励志片,但其实背后的变化来得比镜头里的情节更为深远。
传统上,基础科研的舞台往往属于大学和国家实验室。
无数重大发现,都是研究人员在相对封闭、慢节奏的环境下,靠着好奇心和创新精神单打独斗。
诺贝尔奖的评选也长期偏向“理论本原”。
进入21世纪,尤其近十年,美国高科技领域的“水系”发生了“改道”,开始流进一些高科技公司。
谷歌、微软、IBM这样的企业,扮演着把实验室成果“产品化”或者“上市”的传统角色,越来越多地直接整合最前沿的基础探索。
他们主动招募科学家,让平日看似分工泾渭分明的“工程师”和“科学家”变成同一组队友。有的人上午在和物理学教授讨论最极端的测量误差,下午就和工程师们琢磨怎么把算法跑在更真实的电路板上。
结果不仅提升了创新效率,更让很多原本只能在学术论文里出现的“奇想”有了大显身手的地方。
2024年诺贝尔化学奖就颁给了谷歌DeepMind的两位科学家,他们开发了能预测蛋白质结构的AI工具。这和马丁尼斯的情况类似,显示企业实验室正成为诺奖级创新的摇篮。
细心观察诺贝尔奖,实际上也能发现它的“指挥棒”也在调向。
奖项的评定标准悄悄变化。从往年奖励验证宇宙深层规律,到近年越来越关注那些“既深刻又可用”的理论与发明,比如锂电池、光纤通信、量子计算、基因编辑等等。
这种研发模式的转型,源自几个方面的共同驱动。
首先,新的科学前沿越来越倚重“大工程”。
以量子计算为例,仅仅“想明白”物理定律远远不够,关键在于如何把这些奇异的现象变成可以批量制造、可靠运行的实用系统。
量子部件极易“出错”,对设备、温度、材料有极高要求。一台量子机的研发,需要几十甚至上百专家的多学科配合,涵盖低温技术、微纳工艺、信息论、控制论、软件算法、系统工程等。而像谷歌这样的科技巨头,具备支撑巨大研发成本、搭建复杂跨学科工程体系的能力。
其次,知识和人才的流动方式也在驱动变革。今天,顶尖科学家往往拥有多重身份,既在大学保留教职,又在企业工作。高科技公司成为他们的“另一个实验室”,并且不再只是“雇用”,而是形成真正意义上的“联合体”。
当然,大学的探索仍不可替代。
像芯片架构、材料物理、粒子天体物理等,很多关键的原创思想依然在高校孕育。只不过,如今这些思想的“长大成熟”,越来越常见的是被企业的平台、产业的投入或更复杂的跨界协作激发、放大并落地。
所以,诺贝尔奖的评选标准也随着这样的变化而调整。评奖委员会希望诺奖能催生更多“改变世界”的技术。
the end