编者：

从蒸汽机到电力，从信息技术到人工智能，每一次科技革命的背后，都有着深刻的科学源头。当物理学在百年间未能再次出现量子力学级别的突破时，下一轮科技革命的动力将从何而来？

中国工程院院士、清华大学材料学院教授、北京交叉科学学会理事长周济给出了他的答案：学科交叉。在他看来，物质科学、信息科学和生命科学的大交叉，将成为新一轮科技革命的“源头活水”。

本文转载自公众号：北京交叉科学学会

周济院士

01

交叉为源，引领科技航向

提问

当前新一轮科技革命和产业

变革深入推进，成为影响未来

国际竞争格局和经济社会发展

的主要因素，您如何看待这轮

科技革命和产业变革未来的

发展趋势?

回答

周院士:我个人的观点是，我们要研判这轮科技革命和产业变革的发展趋势，需要去考察这轮科技革命和产业变革的科学源头。当然，导致科技革命和产业变革的因素是很多的，科学的、经济的、社会的、国际政治的因素等等，但确定的科学源头是必不可少的。我们都知道，人类历史上经历了三次影响深远的科技革命和产业变革:第一次是18世纪到19世纪的动力技术革命，以蒸汽机技术为标志，其科学源头是牛顿经典力学和热力学领域的科学突破;第二次发生在19世纪末到20世纪初的电气技术革命，其标志性成果包括电力、飞机、汽车等技术的崛起，这次技术革命源于电磁学等领域的科学突破;第三次是从20世纪中叶开始的以信息技术，包括计算机、无线通信、互联网等技术为特征的科技革命，其科学源头是量子力学与信息论，我们都是这场科技革命和产业变革的亲历者，并且现在依然经历着信息技术日新月异的变化。我个人认为，当前我们经历的很多日新月异的技术变革，比如智能化、万物互联、量子计算等等，都还是第三次工业革命的余波，这样一些技术，早在20世纪70-80年代人们就预测到了，因为科学基础没有变，科学源头依然是量子力学和控制论。

那么问题来了，究竟什么样的科技变革属于新一轮的科技革命和产业变革?我想要厘清这个问题，就需要追溯其科学源头。前三次科技革命的发生都强烈依赖于物理学的重大突破，也就是人类对物质世界认识的升华。然而，一百多年来，物理学上并未出现像量子力学那样足以支撑新一轮科技革命的重大突破。我个人一直持一个观点，新一轮科技革命的科学源头必然是学科的交叉，也就是物质科学、信息科学和生命科学的大交叉。从这种意义上讲，人工智能的发展还仅仅是一个小小的开始，新一轮科技革命和产业变革，将从改造世界发展成为同时改造世界并改造人类自身，其深远影响尚无法准确判断。

02

跨界搭台，深耕交叉科学

提问

您一直在推动交叉科学的发展，

并且发起成立了中国首个交叉

科学学会—北京交叉科学学会。

请谈谈您学会在发展交叉学科

上的思路。

回答

周院士:其实大家都知道学科交叉的重要性，但真正做学科交叉，特别是跨度比较大的学科交叉其实是很难的。不同学科的研究者在不同的学术圈子，用不同的研究范式做研究，即便有做学科交叉的愿望，也不一定能找到合适的合作伙伴，这就是我们创建北京交叉科学学会的原因。北京地区是全球最活跃的创新区域，2016年以来连续10年排在《自然》杂志科研城市全球榜首。北京科研资源雄厚，学科专业齐全，高校和科研机构众多，并在空间上也比较集中，这为开展交叉科学研究提供了得天厚的优势，因此我们在北京市科协的下建立了这个学会。

北京交叉科学学会建立以来，连续组织了三次交叉科学大会、多次小型研讨，都是比较成功的。我们这个学会特别关注两个方面的学科交叉:一是大交叉，比如自然科学与社会科学的交叉、科学与艺术的交叉等，跨度越大越鼓励;二是尚未发生交叉的学科之间进行:交叉，争取能产生新的科学体系。我们希望能够通过这样一个学会的建立，为北京地区乃至全国学界搭建一个学科交叉的平台，一方面服务于北京国际科创中心的建设，另一方面也为国内其他地区乃至全国的交叉科学学术团体的建设探索出一条路子。

03

超材破界，拓展应用新途

提问

作为中国超材料领域的学术

带头人，您近年来一直在

推动着超材料的发展。

请谈谈您对超材料及其

发展前景的看法。

回答

周院士:超材料是上世纪末到本世纪出现的一个新的科学概念，指的是具有自然材料所不具备的超常性质的人工材料体系。早期对这类材料体系的研究主要动力来源于对一些颠覆常识的物理现象的实现，主要是一些物理学家、电子工程师和光学工程师在开展相关的研究。作为最早进入这个领域的材料学家，我们从材料科学的视角看这个体系。因为我们有一个参照物，就是常规材料。

我们发现，超材料与常规材料不仅在构成和性质上不一样，其设计思想、改造方式乃至整个研究范式都是完全不同的。从这一点看，超材料的价值不限于产生一些超常性质，具有更为广阔的方法论价值，我们这二十多年研究工作的出发点就是开发超材料的方法论价值，在这个基础上我们发展出一个新的领域——超材料与常规材料的融合。基于这样的思想，超材料的应用前景是无限的。理论上讲，任何常规材料解决不了的问题，都可以从超材料方法上去寻找答案。

04

AI赋能，助力科研青年

提问

您刚才提到鼓励青年学者加入

您刚刚谈到了科学研究的范式

问题，我们都知道，当前科学

研究范式变革中最重要的影响

因素是AI的介入，您如何看待

这一问题?在AI时代，年轻的

科技工作者应如何适应这种

科学研究范式的变革?

回答

周院士:我个人不是AI领域专家，对AI for Science这方面的了解也是初学者水平。就我个人的研究领域，我知道AI与超材料的结合将真正实现材料的按需设计，意义非常大，AI时代对新一代科学工作者来说是机遇也是挑战。

当前的科学研究真正原创的其实并不多，多数人做的事情都是摸条件、调参数，我想未来这部分工作用AI来做，效率将是非常高的。科研人员做什么? 做思维层次更高、原创性更强的工作，年轻的科技工作者应该认识到这一点，及时调整自己的研究方向和知识结构。这也涉及教育，教育应该从对知识的传授走向想象力、创造力的培养。从这一点看，我们的教育任重道远。

周济，中国工程院院士，清华大学材料学院教授、博士生导师。现任北京交叉科学学会理事长，兼任国务院学位委员会材料学科评议组召集人、中国材料研究学会超材料分会理事长、中国电子元件行业协会科学技术委员会主任等职。

来源：北京交叉科学学会

编辑：柯欣

审核：王汝霖

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