·与会者认为,期刊、排名、引用等指标所体现的“学术影响力”并不一定能反映某项科学研究的优秀程度。许多研究的重要性需要很长时间才能被认识到。一味追求这些简单的科学评价指标,不仅给青年学者带来巨大压力,也不利于科学的健康发展和关键突破。
在科研领域,有人“厚积薄发”,有人“宜早不宜迟”。随着科学工具的发展和科学专业化的深入,许多研究人员在年轻时就取得了重要的科学突破,发表顶级期刊、成为教授、领导团队……成为科学探索的生力军。
2024年10月25日,全球顶尖科学家青年科学家大会在上海召开。会上,来自不同国家、不同领域的9位30岁出头的杰出青年科学家向观众介绍了他们的研究成果。议题包括行星、人体、大脑等不同尺度的结构模式探索,量子现象的观察与应用,以及太阳能新型材料、生物资源回收等能源可持续问题从理论到应用的广泛探讨。
在随后的小组讨论中,与会的青年科学家与老同事们就科学创新、学术自由和激励机制、跨学科合作等问题讨论了各自的看法。
青年科学家在会议上展示了他们的研究成果。澎湃新闻记者 季晶杰 摄
青年科学家的研究:从恒星到地球,从生物系统到量子世界
“对我来说,研究是由好奇心驱动的。当我还是个孩子的时候,我常常盯着星星,想象其中发生的一切。”当被问及为什么从事科学研究时,他目前住在德国马克克斯。普朗克太阳系研究所工作的年轻天体物理学家乔安娜·德龙科斯卡 (Joanna Drążkowska) 给出了答案。
她的研究试图回答行星是如何形成的。在经典行星形成理论中,像太阳这样的恒星形成后,剩余的气体和尘埃会在其周围形成旋转的“原行星盘”,其中通过不断的碰撞和吸附,会形成更大的“原行星盘”。星子,最终形成引力行星核心,然后吸积气体成为行星。
通过先进的数学模型以及与太阳系以外星系的新证据进行比较,Drazkowska 的团队发现“卵石”(一种由尘埃形成的厘米大小的固体颗粒)发挥了关键作用。行星并不是均匀地从尘埃演化而来,而是通过卵石、星子和尘埃的吸积逐渐形成。这些过程的位置和其他特征决定了行星的形状。这种新范式提供了对经典理论的修改。
与宇宙一样,人体是一个多层次的复杂系统。随着组学技术的发展,人们已经能够在一定程度上综合分析人体内基因、蛋白质等分子的特征。然而,这些分子在人体内具体分布如何,是一个比较难回答的问题。
宾夕法尼亚大学的邓彦翔开发了两种新的空间组学技术:Spatial-CUT&Tag 和 Spatial-ATAC-seq。通过结合机械工程、大数据分析、生物化学等技术,首次实现空间和全基因组观测。组织发育的表观遗传机制为人们了解疾病等生物过程提供了有力的工具。
“我是一名工程师出身,所以我对技术问题非常感兴趣。但同时,我也想利用这些技术来解决一些具有挑战性的生物问题,造福人类健康。”他说。
随着技术的发展和科学探索的深入,这种跨学科研究已成为新一代研究人员工作的新常态。在神经系统的研究中,香港科技大学的王一文成功建立了人工智能(AI)模型,可以根据上游区域的神经信号预测下游区域(其他反应区域,例如运动)大脑(神经活动的起始区域)。皮层)信号。她和她的合作者训练小鼠按下杠杆来响应声音,记录它们在学习过程中的神经活动,然后使用所得数据来训练人工智能模型。
传统方法中,获取准确的下游脑信号需要通过植入电极来完成,这受到伦理和技术的限制。通过AI模拟,研究人员可以根据行为结果预测大脑信号,这对于脑损伤康复和脑机接口等领域具有重要意义。
“大脑如何产生不同的行为,以及我们如何学习并与环境互动,这些都是我感兴趣的话题。”王艺文说,“这其实是人工智能和生命科学之间的一个共同问题,而我恰好就在这个交叉点工作。”
面对未知的科学领域,研究人员需要尽最大努力“铺路、架桥”,创造新的观察、测量和分析工具,比如面对神秘的量子世界时。科学家发现,当光子、电子等微观粒子相互作用时,它们会陷入“量子纠缠”状态——它们的位置、动量、自旋等物理性质相互关联,可以“交流” “即使他们相隔很远。互相诱导。
“这就像一个男人和一个女人跳探戈,互相配合改变舞步。”英国赫瑞瓦特大学的Mehul Malik进行了生动的讲解。
这种“舞蹈”可以同时反映男女舞者在多种可能状态下的位置信息,这是一种“量子叠加”。利用这一特性,人们可以构建“量子比特”(qubits),它包含比计算机比特更多的信息,并且可以进一步纠缠通信,从而使构建更快的量子计算机成为可能。
理论上,涉及两个以上“舞者”的“舞蹈”可以包含更多信息,这些信息是高维量子比特(qudits)。构建这样的单元计算量更大,信息噪声更多,并且更难以实现。 Malik领导的实验室致力于通过大数据建模与实验验证相结合,不断推动高维量子技术的发展。
要“看到”微观世界这些奇妙现象的细节,需要更有效的观察工具。加州大学洛杉矶分校的 Sergio Carbajo 设计了一种光子“视频”系统,可以观察量子纠缠态的光子。浙江大学龚晓春研制出世界上第一个阿秒集群复合测量系统。阿秒相当于 10 秒的负 18 次方。该装置中的脉冲激光器可以帮助科学家观察“慢动作”电子电离过程等现象。
除了对天地的科学探索外,年轻科学家在材料、能源等更为“接地气”的领域也取得了不小的成就。 29岁的浙江大学教授薛晶晶领导开发了一种新型钙钛矿光伏材料。通过将有机部分混合到无机结构中,该材料表现出优异的性能。香港科技大学曾超华教授领导了多项研究项目,致力于提高有机废物等生物资源的降解和回收效率,优化回收路径。
青年科学家关心什么:创新、自由、合作
在分组讨论环节,主办方向与会青年科学家提出了科学创新、科学的社会影响、跨学科合作、与社会各界沟通、研究创业、科学共识等7个主题。
青年科学家们分组讨论科学创新、学科合作等话题。澎湃新闻记者 季晶杰 摄
对于科学创新,在场的青年科学家认为,跨学科合作是创新的源泉之一。 “科学家通常都是默默地工作。”他们的研究通常是狭窄而深入的,缺乏更广阔的视野,有时他们不知道其他领域正在发生什么。不同学科使用的术语和思维方式也存在差异,不同专业的人往往难以沟通。此外,一些科学家还缺乏沟通能力,不善于寻找“队友”。这对协作创新造成了障碍。
“有时我不会在会议上与人交谈,不是因为我刻薄,而是因为我是一个内向的人。”薛晶晶道:“就算我会说话,想要找到合适的合作者也不容易。”
对此,与会代表认为,为不同背景的学者创造更多的交流机会,学习一些交流与合作的知识,或许会有帮助。
有人表示,现行“发表第一”的科学成果评价体系也从多方面阻碍了科学创新。例如,对于一项软件发明,相关论文可能会获得一些认可,但软件本身会被忽视。
与会者认为,期刊、排名、引用等指标所体现的“学术影响力”并不一定能体现某项科学研究的优秀程度。许多研究的重要性需要很长时间才能被认识到。一味追求这些简单的科学评价指标,不仅给青年学者带来巨大压力,也不利于科学的健康发展和关键突破。
“这一带来科学进步的关键突破实际上应该是由好奇心、对乐趣和自由的追求驱动的。”一位年轻科学家作总结发言时说道。
一位老科学家提到,很多“顶级期刊”掌握着评判科研质量的“生死大权”,而且还涉及很多非学术行政因素,这是不合理的。
现行的科学评价体系偏向某些研究,例如应用研究,导致许多基础研究创新得不到资金和其他支持。对于年轻的科研人员来说,这不仅限制了他们的研究自由,也阻碍了一些好的科研想法付诸实践。对此,与会人员一致认为,为青年学者和基础研究设立专项资助机构是一种有效的方法,在欧洲等地区也有一些成功的案例。
对此,科学家有责任向社会各界阐释基础研究的重要性。但也有人表示,科学家与政府、媒体和公众之间的沟通并不是很顺畅,主要是因为科学的语言往往很难“翻译”成普通语言。对此,建立更畅通的沟通渠道、加强与媒体的联系、从事科普工作等都是可能的解决办法。
对于科学家创业这个话题,很多青年学者都表示“又爱又恨”。一方面,创业带来的经济回报可以提高科学家的生活水平,帮助他们安心地进行科学研究,甚至可以成为科研经费。另一方面,大多数科学家可能不仅因为不熟悉商业世界而失败,还可能因为创业而搁置科学研究。
“创业成功了,就有财富自由,但创业失败了,可能连科研都做不了。”一位年轻的科学家说道。
最后,与会者讨论了国际科学合作的障碍。一些国家对跨境研究合作进行限制,极大损害了学术自由和创新。一位与各国研究机构有合作关系的研究员表示,这些限制造成很大不便,不利于年轻学者的成长。
“我相信在场的每个人都强烈同意科学应该开放,不应该被‘国有化’为国家‘秘密’。这违反了科学进步背后的所有原则。”会议主持人、纽约科学院院长兼首席执行官尼古拉斯·德克斯 (Nicholas B. Dirks) 表示:“我们的讨论证明了科学家们的合作意愿以及我们对建设全球科学界的坚定承诺。”
本次论坛是2024世界顶尖科学家论坛的分论坛之一。据悉,本次全球顶尖科学家论坛由世界顶尖科学家协会(WLA)主办,鹏瑞慈善基金会协办。论坛自2018年创办以来,已成功举办六届。已有诺贝尔奖获得者250余人,两院院士150余人,世界杰出青年科学家750余人。已成为世界顶尖科学家之间的重要纽带和晋升纽带。国际科学界高端对话的重要平台。论坛同期颁发的“廷达科协奖”对标全球最高学术水平。截至今年,三届共评选出9名杰出科学家。