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11月3日至5日，2022云棲大會(huì)在杭州舉行，中國(guó)科學(xué)院院士、復(fù)旦大學(xué)教授、廣東以色列理工學(xué)院校長(zhǎng)龔新高在會(huì)上作了主題為“計(jì)算物質(zhì)科學(xué)促進(jìn)新材料的研發(fā)和突破”的演講。

他在演講中提到，計(jì)算已經(jīng)成為理解實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象不可缺少的工具，計(jì)算技術(shù)的發(fā)展給物質(zhì)科學(xué)提供了很好的發(fā)展機(jī)會(huì)。

同時(shí)，物質(zhì)科學(xué)的發(fā)展為半導(dǎo)體技術(shù)提供了物理基礎(chǔ)，在電子芯片技術(shù)進(jìn)入納米量級(jí)后更是需要物質(zhì)科學(xué)的計(jì)算模擬研究。計(jì)算機(jī)因物理而誕生，物理因計(jì)算機(jī)而進(jìn)步。

中國(guó)科學(xué)院院士、復(fù)旦大學(xué)教授、廣東以色列理工學(xué)院校長(zhǎng)龔新高。圖/復(fù)旦大學(xué)官網(wǎng)

以下為龔新高院士11月4日演講部分內(nèi)容（新京報(bào)貝殼財(cái)經(jīng)記者整理）：

今年云棲大會(huì)的主題是計(jì)算、進(jìn)化、未來(lái)，我想跟大家交流物理跟計(jì)算的關(guān)系。大家都說(shuō)上個(gè)世紀(jì)是物理學(xué)的世紀(jì)，在上個(gè)世紀(jì)中有很多物理學(xué)的偉大成就，其中量子力學(xué)的建立就是這樣的成果。量子力學(xué)給出了解微觀世界基本規(guī)律的理論框架，推動(dòng)了上個(gè)世紀(jì)社會(huì)的偉大進(jìn)步。在量子學(xué)領(lǐng)域已有十幾個(gè)諾貝爾獎(jiǎng)獲得者，今年也是。

在量子力學(xué)剛剛建立不久的上世紀(jì)20年代末期，量子力學(xué)的重要參與者狄拉克先生在1929年有一個(gè)評(píng)論，說(shuō)“描寫大部分物理學(xué)和整個(gè)化學(xué)的基本物理定律所必需的數(shù)學(xué)理論已經(jīng)完全清楚了，而困難之處僅在于方程過(guò)于復(fù)雜而無(wú)法求解?！睆倪@以后三四十年，很多偉大的物理學(xué)家前赴后繼，都想讓問題得到解決，直到上世紀(jì)60年代中期才有所突破。

但是在這期間有個(gè)非常重要的成果，就是能帶理論的建立。能帶理論的建立讓人類真正從根本上理解了什么叫半導(dǎo)體，為后來(lái)半導(dǎo)體技術(shù)的飛速發(fā)展建立了堅(jiān)實(shí)的物理基礎(chǔ)，今天我們才有了這么好的計(jì)算條件。

人類第一次用計(jì)算機(jī)來(lái)解決物理問題是在1950年。偉大的物理學(xué)家費(fèi)米先生參觀美國(guó)的所謂巨型計(jì)算機(jī)的時(shí)候，看到這東西這么能干，就提出能不能做一些物理的模擬？有兩個(gè)小伙子就把這事情就做成了，該工作實(shí)際上為后面幾十年物理學(xué)的發(fā)展起到了重要的影響和推動(dòng)作用。

從上世紀(jì)50年代初期開始，科學(xué)家就開始大量使用計(jì)算機(jī)來(lái)研究物質(zhì)科學(xué)。通過(guò)幾十年的發(fā)展，逐漸演變成為了物理學(xué)中一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的研究范式?，F(xiàn)在，從事計(jì)算研究的物理人肯定比從事理論研究的人多，甚至可以跟從事實(shí)驗(yàn)研究的人數(shù)相比，物理學(xué)是一門實(shí)驗(yàn)科學(xué)，目前吸引了這么多計(jì)算人才從事物理研究，說(shuō)明了計(jì)算的重要性。

為什么計(jì)算這么重要？它不僅是理解實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象不可缺少的工具，同時(shí)還具有解決以下三方面問題的優(yōu)勢(shì)：第一點(diǎn)，實(shí)驗(yàn)上很難直接測(cè)量的物理，比如說(shuō)拓?fù)淞浚坏诙c(diǎn)，實(shí)驗(yàn)的條件很難達(dá)到，比如極端條件的物理行為；第三點(diǎn)，系統(tǒng)非常復(fù)雜，影響結(jié)果的因素可以很多，實(shí)驗(yàn)上難以分辨出來(lái)。此時(shí)計(jì)算會(huì)解決這些方面的問題。

我們今天計(jì)算科學(xué)發(fā)展這么快，是因?yàn)槲覀冇?jì)算能力的提升。過(guò)去60年，我們的計(jì)算速度大概提升了萬(wàn)億次或者是百萬(wàn)億次倍。過(guò)去的30年，中國(guó)科學(xué)家能感受到計(jì)算機(jī)的速度快了。但是中國(guó)的科學(xué)家使用的大多數(shù)核心軟件都是國(guó)外的。在軟件發(fā)展較快的那段時(shí)間，該領(lǐng)域科學(xué)水平相對(duì)還比較薄弱。我在這里也呼吁企業(yè)界、學(xué)界的各位朋友，希望共同努力發(fā)展計(jì)算物質(zhì)科學(xué)領(lǐng)域的核心軟件。

在目前情況之下，計(jì)算物質(zhì)科學(xué)發(fā)展不錯(cuò)，但也面臨著很多挑戰(zhàn)。

機(jī)器學(xué)習(xí)在商業(yè)層面、技術(shù)層面有很大的潛能和應(yīng)用，在物質(zhì)科學(xué)的研究上同樣有無(wú)限的可能，實(shí)際上。在電子層次、原子層次、結(jié)構(gòu)層次，以及材料上等多個(gè)方面都有很好的應(yīng)用結(jié)果。我舉一個(gè)具體例子，物質(zhì)世界都是原子排列的，如果要問原子是怎么排列最好？這是一個(gè)數(shù)學(xué)上非常復(fù)雜的問題。人們過(guò)去做了很多努力。到現(xiàn)在為止，只能解決三四十個(gè)原子的排列的問題。而使用AI的辦法可以在效率上提高三個(gè)量級(jí)。我相信，隨著以后更多的發(fā)展，這方面可以做得更好。

另外，在材料方面，怎樣從計(jì)算出發(fā)把真正的材料設(shè)計(jì)出來(lái)？現(xiàn)在科學(xué)家已經(jīng)做出了很好的例子，人工智能技術(shù)更是加速了這方面的發(fā)展。

計(jì)算物質(zhì)科學(xué)能不能反過(guò)來(lái)為將來(lái)的計(jì)算、硬件提供服務(wù)？我覺得這是非常可能的?，F(xiàn)在的電子芯片技術(shù)已經(jīng)發(fā)展到了納米量級(jí)或更小，量子效應(yīng)是不可忽略的、非常重要的。這個(gè)時(shí)候怎么優(yōu)化器件性能，科學(xué)家已經(jīng)開始了嘗試，即所謂的計(jì)算電子學(xué)，我認(rèn)為能為下一代器件提供很好的支撐服務(wù)。

回到最開始的原點(diǎn)，物質(zhì)科學(xué)的發(fā)展為半導(dǎo)體提供了物理基礎(chǔ)，而計(jì)算機(jī)的發(fā)展也給物質(zhì)科學(xué)提供了很好的機(jī)會(huì)。計(jì)算機(jī)因物理而誕生，物理因計(jì)算機(jī)而進(jìn)步。謝謝大家！

新京報(bào)貝殼財(cái)經(jīng)記者 羅亦丹 編輯 徐超 校對(duì) 劉軍