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這位諾獎“四院院士”,堪稱今年浦江論壇“最強大腦”,並用量子計算研發“最強大腦”
2018-10-29 00:06:44 來源: 解放日報·上觀新聞
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  “李政道研究所的幾大研究方向廣泛地反映了李政道先生的科研興趣。其中包括如何利用量子理論構建增強型通訊網絡,以及更強大的計算機——我們將致力于研究諸多重要的科學問題。” 弗朗克·維爾切克(Frank Wilczek),李政道研究所所長,諾貝爾物理學獎得主,美國國家科學院院士,美國藝術與科學學院院士,荷蘭皇家藝術與科學院外籍院士,瑞典皇家科學院外籍院士……

  30日上午,這位諾獎得主和“四院院士”,就將在2018浦江創新論壇開幕式上作大會演講。他不僅堪稱今年浦江論壇的“最強大腦”,而且正用量子計算研發“最強大腦”。

  與李政道一樣保持活躍狀態

  維爾切克是美國著名理論物理學家,因在誇克粒子理論方面取得的成就,2004年獲得諾貝爾物理學獎。他是國際物理學界公認的一位學術領袖,近年來帶領團隊,在量子計算、凝聚態物理、粒子物理等多個領域取得了非常前沿的進展。因此,現年92歲的華人諾貝爾物理學獎得主李政道,推薦維爾切克擔任以自己名字命名的研究所首任所長。維爾切克欣然應允,聘期為5年。

  “李先生是位傳奇式的人物,如今依舊保持活躍的狀態。1957年,三十而立的李政道和楊振寧獲得了諾貝爾獎,至今仍是最年輕的諾貝爾獎獲得者之一。” 維爾切克説,“去年我們在美國舊金山相聚,一同漫步並回味珍藏的記憶。盡管由于旅途出行不便,李先生無法與我們同在李政道研究所建設現場,但是他非常關心李政道研究所的發展,並為此出謀劃策。”

  眼下,距離維爾切克出任李所所長正好一年左右。就在兩個月前,李政道研究所在張江科學城正式開建暗物質與中微子、實驗室天體物理、拓撲超導量子計算三大實驗平臺。經這位外籍所長多方聯絡,已邀請17位國際頂尖的物理和天文學家,組成李政道研究所國際咨詢委員會,謀劃李所建設與發展。按計劃,國家、上海市與上海交大正合力將“李所”打造成為世界知名的重大原始創新策源地、全球向往的頂尖科學精英集聚地、面向未來的中國青年才俊歷練地。全所總建築面積約5.6萬平方米,預計2020年6月完成基建。

  在維爾切克的主攻方向上,李政道研究所將研究晶體管神經網絡,通過模擬人類大腦,力爭開發出新一代人工智能係統。維爾切克將其稱為“大腦物理學”研究:盡管傳統計算機的基本元件——晶體管排列結構已很成熟,可以完成高速運算,卻不具備學習能力;與之不同的是,晶體管神經網絡能根據輸入信息而改變鏈路方向,就像人腦那樣不斷進行自學習。李所計劃開展這個方向的研究,將統計力學、流體力學等物理學分支與計算科學結合,希望在AI基礎研究上取得突破。

  “科藝結合”形成量子計算態

  維爾切克告訴解放日報·上觀新聞記者,“李政道研究所的幾大研究方向廣泛地反映了李政道先生的科研興趣。其中包括如何利用量子理論構建增強型通訊網絡,以及更強大的計算機——我們將致力于研究諸多重要的科學問題。”此外同時,維爾切克也與上海交通大學合作建立維爾切克研究中心,研發“深得量子力學精髓”的量子計算機。

  “二維材料內部有一些特殊的粒子,叫作‘任意子’,它們能組成一條條‘世界線’。我們可以像編辮子那樣‘編織’這些線,進行量子計算。”維爾切克表示,這不是科幻。對二維材料中任意子的研究,有望催生以“拓撲量子計算”為基礎的量子計算機。

  在研究幾何圖形“連續形變而保持不變”性質的拓撲學中,面包圈和咖啡杯的結構其實是一樣的:面包圈可以經過一係列形變成為咖啡杯,面包圈的那個洞就變成了咖啡杯把手的那個洞。利用“任意子”及其組成的“世界線”拓撲結構,拓撲量子計算可以包容很多計算錯誤,因為比較小的錯誤不會改變拓撲結構。維爾切克認為,這種容錯機制,有望為量子計算機帶來強大的計算能力。“任意子還有各種‘顏色’(量子狀態),我們能用它們編織出一條條美麗的辮子。”

  不難發現,維爾切克也與李政道一樣,具有科學與藝術完美結合的思維方式。事實上,今年“李政道科學與藝術工作坊”的科藝作品主題——“時間反演”,就是維爾切克教授選定的。

  這位科學家鼓勵藝術家通過特有的藝術方式表達對“時間反演”的科學理解,“我們在實踐之河中飄蕩,河水帶著我們無可阻擋地向前流動;但在想象的空間中,我們可以令時間之河倒流。”他還特別提到了對藝術家的期待,“那種景象是神奇和美麗無比的,可以讓我們深入洞察世界之妙——讓藝術家們也擁有這樣的機會吧。”(徐瑞哲)

  

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【糾錯】 責任編輯: 冉曉寧
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