被全世界所尊重的科学家，科学家未来，未来亲启

开篇的话

未来亲启:

站在南极看宇宙什么样?月亮上建基地我们还需走几步?暗能量啥时候能为我们所用?人类潜入世界最深处——马里亚纳海沟会是一种什么样的体验?AI是否会威胁人类,让世界遁入“黑客帝国”?

曾几何时,上班拥挤的地铁上,漫天繁星下的夜晚,手机那端的你,是否萌生过这些稀奇古怪的问题?

早春三月,中国首都北京,一年一度的全国两会上,5000余名代表委员围绕着这个国家未来的方方面面,履职尽责,建言献策。

中国最顶尖的科学家们也在此吹响了“冲锋号”,与未来对话。

本着对未来负责的态度,新华社新媒体中心与科幻文化品牌“未来事务管理局”(我们可是一群负责任的科学爱好者哦)联合邀请到这当中的六位,带着你的问题,向着宇宙、向着海洋、向着那些看得见或者看不见的世界、向着无尽可能性的科技未来发问。

提笔交心,见信如晤。未来,是我们的老朋友。给老朋友的信,我们知道,心中默念并不过瘾。

于是,我们挑选出一位胸怀好奇心的孩子,一位扮演未来角色的演员,一位以笔描绘未来的科幻作家,一位传递中国声音的记者,一位立志要把未来“管起来”的科幻迷,一位以艺术致敬未来的教师,把这一封封写给未来的信小心拆开,一字一句读给你们听。

展信佳,

收到请回答。

2017年3月13日

早期生命研究中国“领跑”

“从蓝田生物群、瓮安生物群、石板滩生物群到高于庄化石群,我国古生物科学家近年来一系列的重要发现,确立了我国在早期生命研究领域的领先地位。”全国人大代表、中国科学院南京地质古生物研究所所长杨群说。

距今5.3亿年前动物在地球上的快速出现即“寒武纪大爆发”,被认为是生物演化历史上的三大谜题之一。而寒武纪以前的生物界,由于化石的稀缺、保存程度差等原因,长期以来令人倍感神秘莫测。

2016年5月,包括中科院南京地质古生物研究所在内的科学研究小组公布,在河北省发现了距今15.6亿年的大型多细胞生物化石群。这一研究成果将地球上大型多细胞生物的出现时间提前了将近10亿年。杨群介绍,该化石群产于燕山山脉南麓大面积出露的“中元古代”沉积岩石地层“高于庄组”,被称作高于庄化石群。部分标本具有底部固着器官。“通过深入分析和验证,高于庄化石群的绝对年龄介于15.60亿年至16.25亿年之间。它代表一类具有形态分异的多细胞藻类生物,可能通过光合作用固着生活在浅海中。但其与已知生物的关系尚不明了。”杨群说。

杨群说,近年来,中国古生物学家在早期生命研究领域取得了一系列研究成果,在国际学术界产生重要影响。例如,大约距今6亿年的蓝田生物群中复杂宏体多细胞生物大发现,被国际学术界认为是“打开了通向复杂多细胞生物早期演化的一个新窗口”；距今5.8亿年的贵州瓮安生物群,其中的胚胎、休眠卵、原始海绵以及盘状卵裂动物胚胎化石的发现引起国际学术界的高度关注；三峡地区发现埃迪卡拉纪灰岩相特殊沉积类型的埃迪卡拉生物,产于大约5.4至5.5亿年的灯影组碳酸盐岩地层,被称为石板滩生物群等,引起国际学术界的高度关注。

杨群说,古生物研究的科学目标是探索地球生命的进化历史；研究生命和地球环境的协同演化。“说白了,既是为人类在内的地球生物寻根,也是探究生物进化的机制。”杨群说,值得欣喜的是,中国古生物学家已经在相当程度上主导了部分领域的进展,引领了早期生命研究的未来发展方向。”

(记者蒋芳、陈刚)

写给地球主人

全国人大代表、中科院南京地质古生物研究所所长

久远未来的地球主人:

这是一只来自2017年的漂流瓶。你是谁?是另一个文明物种在勘察人类的废墟,奇怪于我们在自然界搭起的“蜂巢”与“蚁穴”?还是已经与自然协同发展的新人类,在研究“祖先”的遗迹?

以宏演化的视角,地球上每个物种从开端到灭绝,平均“寿命”在200万年左右。作为已经走过十几万年的智人,必然会思考命运这件大事。

几亿年以来,海平面的升降已有许多个旋回；历史上完全无冰期,海平面曾上升数百米之高,只剩下少量的高地。从长周期来看,我们刚刚走出极冷期,进入间冰期,但最近100多年来气候变化加快,让我们很担心间冰期会被打断,一旦走出冰期,南极洲冰盖融化,海平面将快速上升。

在我目力所及的历史,人类对地球环境的影响、对生物群的伤害已触目惊心。作为物种之一的人类,几万年来,从非洲到欧亚到美洲,造成大量其他物种的灭绝。尤其是现代人类的短短几百年,大量开发利用土地、矿产、化石能源,造成水、大气、土壤的快速损害,未来人类生存环境堪忧。

生态系统的崩溃是否会到来?冰盖消失以后淹没城市的担忧是否会成为现实?温室效应是不是“伪命题”的争议有没有答案?

在我看来,自然的力量远超出人类的想象。人类自身的很多行为让自己越来越依赖于特定的环境。人类的这种“特化”值得高度关注,一旦我们适应的环境消失了,我们来得及应对吗?这只是对地球环境而言,更不用说星际环境了。即使征服火星,也同样要适应新的环境,而人造的环境总是非常有限的。

人类作为一个物种,创造的一切,在大自然面前,仍需充满敬畏。在我们这个时代,很多人也已经意识到,地球上很多“同伴物种”的生存能力、延续能力可能比人类要强得多。

作为自然科学工作者,我要放眼百万年；作为人大代表,我要考虑当下。现在的人类是否像当年的恐龙一样主宰着世界,站在食物链的顶端傲视群雄,体量越来越大?但如何避免恐龙的命运,检视我们发展中的问题,最后与大自然协同发展?还有很多事情要做,我们也正在做着。

杨 群

2017年3月13日

写给海洋

全国政协委员、中科院信息工程所副所长

蔚蓝的大海:

你好,这是一封来自30年前,从你身边发出的信。

作为一名海洋探测领域的研究人员,我这辈子都想着看清、听清你,此时的我,正在中国首都北京全国两会的会场上,怀揣着对未来的憧憬,与你对话。

地球因你而充满着神秘的蔚蓝,3.6亿平方公里,约占地球表面积的71%,千万年来,我们穿行在海洋,捕鱼以及远航。麦哲伦、哥伦布乃至于中国的郑和,都在你的帮助下,不断突破日常生活的范围,画出人类联系与进步的路线图。1869年,法国科幻小说家卢勒·凡尔纳发表了一部颇有悬念的小说《海底两万里》,小说中在海底航行的“*********”号激发了我们对你的无尽想象。

于是我们就像“*********”号上的尼莫船长一样,坚持着探索。我们通过声呐探测,看到海平面以下的世界也存在着山丘、沟壑以及平原；我们进行着深海钻探,才证明地球犹如拼图一样,存在着板块的连接；我们攻坚着深潜技术,1000米、4500米、7000米再到11000米,我们正逐渐走近你内心的深处。

中国,位于亚洲大陆的东部,面向太平洋,毗邻大陆边缘的渤海、黄海、东海、南海互相连成一片,管辖海域面积超过300万平方公里。这个东方大国正在逐步走向深海、远海,2016年,在世界最深处马里亚纳海沟的“挑战者深渊”,我国“海斗”号水下机器人和“彩虹鱼”号万米级着陆器相继成功进行万米海试并采样,“蛟龙号”载人深潜器远征,“向阳红01”和“向阳红03”投入使用,我国自主研发的万米级海底地震仪也于近日成功应用,成为世界上首个成功获取万米级海洋人工地震剖面的国家。

对于人类科考而言,下海和登天一样难。目前为止,尚有95%的海底未能被人眼所见。未来,我们愿意像少年派一样,在海洋上来一次奇幻漂流。在我的研究领域,声呐作为漂流路上的“眼睛”和“耳朵”,将会愈加精确、灵敏,会“感知”你的内心深处。我们的载人潜水器功能也将更加强大,突破一个又一个的生命禁区,看到一个更加丰富多彩的深蓝世界。

由近及远、由浅入深,这是人类探测海洋的必由之路,也蕴含着我们中国礼仪之邦交朋友的朴素道理。愿30年后的今天,乘坐定期往返的深潜器,着陆在你的最深处,与你这位老朋友相见,道上一句“我又回来了”。

潘 锋

2017年3月13日

写给AI科学家

全国政协常委、中国工程院院士

未来AI科学家:

你们现在打开的信来自于一名中国人工智能学者。此刻我正坐在2017年中国北京的全国两会驻地,告诉你们我对30年后AI的一些思考。对于30年前之事,因经过长时间洗刷,你们是非立判。不仅知其然,而且知其所以然。

我们判断,AI当前正处在转折之际,其技术会升级换代。它将通过跨媒体和各种无人技术而更紧密地融入人类生活；通过人机混合增强智能而成为我们身体的一部分；通过大数据和群体智能而拓展,管理和重组人类的知识,为经济和社会的发展提供建议,在越来越多专门领域的博弈、识别、控制和预测中达到甚至超过人类的能力。

因此,我们称它为AI2.0。到了你们那一代,AI2.0必已成为巨人,但是它会在哪些方面展示它与众不同的威力呢?

我猜想,大数据智能的研究,已经可以为经济智能化运行提供强大的工具,帮助政府和企业从宏观、中观、微观等多视角预测经济和市场的走向,有前瞻性地创造新产品,进行新投资,确定新政策,从而避免如次贷风波、金融危机等全球性风险,以及产能过剩、库存畸高等问题。市场经济和政府调控结合的科学基础,使人类经济的运行进入更高水平。

到你们那个时候,AI用于预防医药,该已经发力了吧?

今天我们是生病去看病,吃药或打针。这是无奈之举,属于“亡羊补牢”。医药界的梦想是祛病于未然,即预防医药。然而它的难点是对身体各种运行状态的感知和预测。近年来,涌现出的各种大型医疗仪器、小型穿戴式设备、大量生理传感器和海量的数字化病历,源源不断地产生着人体健康的大数据。将这些大数据汇合、分析、学习和提取,就可以预测健康的走向和生病的可能。对于高血压、糖尿病、癌症、老年痴呆等疾病,不知30年后是否已能预防或已经阻断?

我最想知道的,还是人类的大脑和电脑是否已经联通?

人脑和电脑如能直接联合工作,就会形成脑机混合增强智能,这是最激动人心的梦想!设想一个学生轻而易举地记住了大本大本的新华词典、唐诗宋词、古文观止、四书五经、中国通史、英汉词典、世界地理、中外法律……可以想象,我们的教育科技,会因此产生什么样的改变!

当然,这非常困难。它需要新一代AI和脑科学的深度打通。就目前来看,脑科学比AI离我们的距离更遥远,任务更艰巨。希望你们坚持不懈地努力,实现人类智能的巨大飞跃!

我估计,30年后,人们对AI不再忧虑和害怕了吧?那些被艺术作品和想象能力催生出来的畏惧感一定会被工程技术的实现而抚平。人类已经制造与使用了无数动力机械、汽车轮船、无人飞机,而人的手足并未因此萎缩,人类的安全也并未因此受到威胁。智能的机器也必然如此,人类一定能有效地驾驭它们,驶向一片又一片更自由、更美好的新天地。

潘云鹤

2017年3月13日

写给南极天文台

全国人大代表、中科院院士

20年或30年后的南极天文台:

我从没想到,自己会在三月北京春风拂面的晚上,给一个尚未奠基的“你”写下跨越时空的“对话”。不过,理论上我可以算是中国最擅长制造望远镜的人之一,那么谁又能更擅长仰望星空呢?

20年,也许是50年后,如果全球变暖没有继续恶化,那么南极的天空应该还像今天这样,宁静、透明,背对浩瀚星海,远眺茫茫冰雪。如果我没有猜错的话,那时的你已经从地球上打开了不止一个观测宇宙的新窗口,是光学和红外?还是太赫兹?又或者是毫米波?

12年前,中国科考队员登上南极内陆冰盖最高点,震动了国际天文学界,我们欢呼雀跃。“应该把中国的望远镜架到南极去!”我是如此兴奋,在仰望星空的人群中,中国人坐回了前排。

12年过去了,我们取得了很大的进步,但离成功仍很遥远。极寒条件下实现无人观测,这对观测设备耐寒、去霜、自动化都提出了相当高的要求。为了你,很多科研人员一年年往返南极与中国大陆,面对的很多问题都是天文观测的第一次。他们是在“开路”呢!

我想起一位外国女作家的一句话,“如今逗乐我们的一切都曾是某种危急关头”。比如说,当年我在欧洲南方天文台遇到瓶颈时,老师对我说,这是基础研究必经阶段,一定要熬过去。后来我回国带领LAMOST团队,我经历过困难,遭遇过质疑,在最为痛苦的攻关阶段,我告诉大家困了喝咖啡,睡不着吃安定；还有就像寻找引力波过程中经过如此长期执着坚守,有多少顶尖科学家因此被质疑,直到LIGO真的听到了那一声宇宙的涟漪……所有成功前摸黑的横冲直撞,给你带来的痛苦有多大,未来的快乐就有多大。所以,我希望现在我们所经历的一切,未来都能被你当做逗乐自己的段子。

我们正处于一个最好的时代。今年的政府工作报告提出,“完善对基础研究和原创性研究的长期稳定支持机制”,这对你我都是利好。中央提出“四个自信”,我们科学界也要自尊、自信、自强。唯有如此,民族才能崛起。

如果你不到南极,那么你只能上天了。我信心满满地对很多人说过这句话,因为,所有对未来的不确定里,你是我唯一的笃定。

崔向群

2017年3月13日

写给月亮

全国政协委员、中科院院士

亲爱的月亮朋友:

此时此刻,我从距你38万公里的地球发出这封信。作为这颗蓝色星球上诸多仰望着你的科学家之一,我研究的是近年来快速发展的遥感技术——一种非接触的、远距离的探测技术,“遥远地感知”成为这门科技最浪漫的注释。

中国,这个古老的东方大国已发射了一系列卫星用于国土的遥感,同时建有北京密云、新疆喀什和海南三亚3个陆地遥感卫星数据接收站,接收面积覆盖中国陆海全部领土和亚洲70%的疆土,去年又建成了北极遥感卫星数据接收站,用来获取地球表面大量高时空分辨率观测数据,如今大到观测全球环境、海洋调查,小到监测城市违建、遗产保护等工作,都能见到遥感的影子。

我们毕生都在为地球“探测者”寻找一个更好的角度,直到有一天,我又一次抬头看到了你——最熟悉的陌生人。“举杯邀明月,对影成三人”,“举头望明月,低头思故乡”。自古以来,有酒的地方就有你,有你的地方就有诗。从东到西,阴晴圆缺,你始终是夜空中最亮的星,你是人类最熟悉的晚间朋友。

然而,你也是陌生的。千百年来,人类的望远镜无数次落定在你的身上,想看清你的倩影,一艘艘宇宙飞船经过你、遇见你,向你发出好奇的信号。1969年7月21日,人类的脚印第一次印在你的土地上。即便如此,你依旧存在着许多秘密,正如你的背面,充满着神秘。

每天围绕地球转动的你能否成为一个“天然对地观测卫星”,在上面安装遥感设备,为我们观测地球?这真是一个开脑洞的想法。

为此,我们开始了努力,“地球宏观科学现象的月基观测研究”已成为中国国家自然科学基金委2015年批准的重大项目,目前我们正在开展前期论证,研究月基对地观测科学目标。近一两年,我们在国际学术会议上介绍了这一想法,多个国家的科学家都表达了要与中国在月基对地观测领域展开合作的意愿。

当你收到这封信的时候,或许我们已经实现这样伟大的合作了吧。月球基地上飘扬着各国的旗帜,不同类型的遥感仪器同时工作。从这个前所未有的角度,我们可以获取地球板块构造厘米、分米级的变化信息,为地震研究提供依据；可以研究东亚沙尘暴和东太平洋的厄尔尼诺现象千丝万缕的联系,为全球气候变化寻找佐证；可以借此平台,为地外文明研究带来新的数据。

当然,你不是我们探索宇宙的终点,只会是一个美丽的中转站,相信到了那个时候,我们也会在另一个星球,以一个旁观者的角度,把你看更加清楚。

郭华东

2017年3月13日

写给未来世界

全国政协委员、中科院高能物理所研究员

揭开暗物质、暗能量神秘面纱的世界:

我期待,五到十年后,人类对暗物质和暗能量的研究将会迎来突破。所以,我把这封信写给你,那个已经掀起这些神秘面纱的世界。

什么是暗物质和暗能量?现在的我们能够看到的、包括用仪器探测到的世界在整个宇宙中占不到5%。在此之外,还有着95%的黑暗世界等待开拓。这片看似虚空的太空疆土,无时无刻不在释放着神秘而强大的力量。

如今,为了探索这股神秘的力量,来自全球的顶级科学家不懈努力着。1998年,国际上两组超新星实验意外发现,我们的宇宙竟然可以从看似虚无的真空中汲取能量让自己加速膨胀,这震撼了人类对能量存在形式的认知。作为较早切入这一课题的中国科学家,我带领团队提出过上天、入地、到南极的暗物质暗能量探测路线图。目前,我所主导的“阿里原初引力波探测实验”计划,也是为了在宇宙诞生与演化、引力波、暗物质、暗能量等科学研究当中取得新进展。

一个研究宏观物理的科学家,在畅想未来时怎么能如此“短视”?暗物质与暗能量这些“世界性难题”,又怎会这么快就有成果?

某种程度上,科学家们是“分不清楚”未来和历史的。比如我所研究的宇宙学,听起来很有未来感,但实际上是考古工作。自然界所有的起源、构成与规则都不由人定。不仅如此,科学家的空间感和分寸感也“异于常识”。从0到1,只有1的进步；从1到10,进步了9；而从10到100,有90的增量。哪个更重要呢?如果单位是人民币,那肯定数值的增加更好。但对于基础科学,最小的进步却往往是最具颠覆性的。

今年两会的政府工作报告提出,完善对基础研究和原创性研究的长期稳定支持机制,建设国家重大科技基础设施和技术创新中心,打造科技资源开放共享平台。所谓的基础研究,就是0到1的变化。我希望五到十年后的你,在读到这里时能会心一笑,而不会说,“搞什么嘛”?希望几年后,公众对科学的认知能够产生飞跃。

我常常会把科学和艺术去做类比,我对自己的学生说,“enjoy physics!”人类自诞生以来,艺术领域,绘画也好,音乐也好,甚至是时装,一点点在画风、曲风和剪裁上的变化,都能让大家产生不一样的惊喜。对待科学的发展,又怎可操之过急?

揭开暗物质、暗能量面纱的世界会怎样?这股能量是否能为人类所用?坦白说,我并不知道。事实上,宇宙的命运是由暗能量主导的。我在2004年提出的精灵暗能量,就给出了一个“振荡”的未来,整个宇宙将在加速膨胀和减速膨胀之间反复演绎,甚至会周期性地膨胀和收缩,成为一个循环宇宙。

张新民

2017年3月13日

本版稿件均据新华社北京新媒体专电