翁红明在讲解电子运输理论。
田春璐摄
人物简介:
翁红明,1977年出生,现为中国科学院物理研究所凝聚态理论与材料计算实验室研究员、博士生导师。主要致力于凝聚态物理计算方法和程序的开发以及新奇量子现象的计算研究,成果入选2015年度中国科学十大进展、英国物理学会《物理世界》2015年度十大突破、美国物理学会《物理评论》系列期刊创刊125周年纪念文集等。
在中科院物理研究所(以下简称“物理所”)的年轻人里,研究员翁红明是小有名气的一位。就在刚刚过去的2022年,他因在数学物理学领域的杰出贡献,获得第四届“科学探索奖”。
在国际计算凝聚态物理研究领域,翁红明成果颇丰。其中最为人称道的,是他和同事们合作首次在固体中观测到外尔费米子和三重简并费米子的准粒子。这是国际上物理学研究的重要科学突破,对拓扑电子学和量子计算机等颠覆性技术的诞生具有非常重要的意义。
自由思考、厚积薄发,真正对人类文明有所贡献
1928年,英国物理学家保罗·狄拉克提出了描述相对论电子态的狄拉克方程。1929年,德国科学家赫尔曼·外尔指出,当质量为零时,狄拉克方程描述的是一对重叠的具有相反手性的新粒子,即外尔费米子。这种神奇的粒子带有电荷,却不具有质量,因而具有确定的手性(指一个物体不能与其镜像相重合,如我们的双手,左手与右手互成镜像,但不能重合)。
但是80多年过去了,科学家们一直没有能够在实验中观测到外尔费米子。直到2015年1月初,中科院物理所方忠研究员带领的研究组与普林斯顿大学研究小组合作,从理论上预言了在以砷化钽为代表的一批材料中存在着外尔费米子。此后,这个理论预言经过实验得到了进一步验证。
在研究过程中,翁红明发挥了至关重要的作用。他从发表于1965年的一篇实验文献中受到启发,并通过第一性原理计算,初步认定砷化钽晶体等同结构家族材料可能是无需进行调控的、本征的外尔半金属。这类材料能够合成,没有磁性,没有中心对称,是实验制备、检测都非常便捷的绝佳材料。
翁红明说:“这一发现的难度在于,从众多材料中找到合适的对象犹如大海捞针,必须对外尔费米子和材料物理特性都有相当认识才行。”
在外尔费米子被发现的一年后,翁红明和同事们又进一步“预言”:在一类具有碳化钨晶体结构的材料中存在三重简并的电子态。
2017年6月,这个新预言被实验证实,三重简并费米子被首次观测到。这是物理所科研团队继拓扑绝缘体、量子反常霍尔效应、外尔费米子之后,在拓扑物态研究领域取得的又一次重要突破,引起国际物理学界广泛关注。
成绩源于多年的深耕积累。翁红明很享受在物理所工作的经历:“这无关荣誉,我找到了更感兴趣、更加深入的研究领域和方向。”
自由思考、厚积薄发,一直是翁红明喜欢的学术氛围。他所追求的不是多发表文章,而是能攀登科学高峰,真正对人类文明有所贡献。
科研仅靠一个人或一个小组的力量是不够的
作为理论物理学家,翁红明专攻量子材料的计算和设计。
物理学通常分成两大类,即理论物理和实验物理。理论物理通过理论推导和公式推算得出的结论被称为“预言”,“预言”必须通过实验验证才能成为国际公认的科学事实。
在翁红明看来,他接连获得的几次重大发现,都离不开与同事们的通力合作。这,也是他做科研一直特别重视的一点。
“理论预言、样品制备和实验观测,这三个环节缺一个都不行。”翁红明说,“在当今科学领域细分程度非常高的情况下,科研仅靠一个人或一个小组的力量是不够的。当有重要任务目标时,我们几个小组紧密合作,在理论、样品、实验等环节实现了环环相扣、无缝对接。”
在许多人的想象中,理论物理学家的工作,就是每天独自埋头在稿纸堆里计算推演,然后坐着冥思苦想、灵光乍现。
但翁红明认为,计算推演的确要做,思考分析也不可少,但和同行们的交流也非常重要。他每天上班的第一件事就是查看和了解国际上最新的科研进展,然后分析、思考、计算,再把自己的想法跟同事们交流。“很多时候,我的一些想法,或者说突然的一些灵感,其实都是在思考、交流和工作过程当中产生的。”
“发现三重简并费米子”这一成果,就源于翁红明和石友国、钱天两位同事一次喝咖啡时的思想碰撞。
物理所的咖啡厅在学术界享有盛誉,不但因为咖啡好喝,也因为常有科研人员汇聚在此畅聊科学、各抒己见,聊着聊着,灵感经常“火花四射”。
和大家一样,翁红明、石友国和钱天工作之余也喜欢在咖啡厅一聚。翁红明有什么新想法会第一时间告诉他俩;石友国和钱天在实验过程中有什么新发现或疑惑,也会第一时间反馈给翁红明。
“闲聊中就能交换信息,我们的交流是完全敞开的,毫无保留地让大家知道彼此做了什么。”翁红明说。
翁红明告诉记者,在科研道路上,自己非常珍视的成功秘诀有两个,一个是注意总结和积累,另一个就是跟别人多交流。
“目前我努力发展基于大数据和人工智能的凝聚态物质科学研究,其实也是基于这两点考虑,因为所有人的知识积累都体现在这些数据当中。”翁红明说。
做研究应该抓住一些更新奇、更本质的问题
1977年,翁红明出生在江苏泰兴一户普通人家。他的父母都是农民,家里还有一个姐姐。
初中开始,翁红明第一次接触到物理,从此便沉迷其中。“物理让我对周围的世界有了更深入的了解和认识。”翁红明说。
兴趣是最好的老师。对物理的热爱,指引着翁红明叩开了物理科学的大门。
1996年,翁红明参加高考。在填报志愿时,他毫不犹豫地将所有的志愿都填上了物理。最终,他如愿被南京大学物理系录取。
南京大学的物理系在凝聚态物理领域积淀很深。翁红明在这一领域进行相关知识的学习与研究,一学就是9年,直到博士毕业。毕业后,他去了日本的东北大学金属材料研究所做博士后研究,主要研究各种材料的导电性质。
到日本一年半后,翁红明萌生了转换研究方向的想法。
“我想要转到计算方法和程序的发展上,这是凝聚态物理领域中一个最基础也是最具有核心竞争力的方向。”翁红明说,“如果想要在这个领域有长远发展,就要在这个方向上有一定的积累。”在他看来,静下心来探索重要的基础科学问题,要比做一些“短平快”研究更有意义。
想归想,但真正下定决心,翁红明也经过了一番纠结。
他坦言:“当转到一个更基础的方向,也意味着你在未来的几年甚至是更长的时间里都需要耐得住坐冷板凳。所以必须做好思想准备,去做一些积累性的工作。”
2008年,翁红明的人生又有了一次重大转折。
那一年,物理研究所研究员、博士生导师方忠到日本访问交流,翁红明跟他进行了深入的交谈和讨论。
翁红明告诉记者:“他跟我介绍了当时做的一项很有意思的工作。虽然我那时并没有很深刻的理解,却受到很大的启发——做研究应该抓住一些更新奇、更本质的问题。”
在方忠的影响下,2010年,翁红明决定回到国内,入职物理研究所,成为方忠团队的一名成员。
翁红明说:“每个人在一生当中可能会跟很多人交往交谈,但在人生重要转折时刻能够给你启发的却不多。能有这样的机遇去跟方忠老师交流并受到启发,我觉得这是非常宝贵和幸运的。”
在新的一年里,翁红明说自己有很多研究工作要做,尤其是如何在拓扑电子学器件研究方面取得突破,促使拓扑电子态理论变成可落地应用的技术。而这,需要跟器件和应用等方向的研究人员进行交流和讨论。
翁红明相信,拓扑时代的黎明时分正在临近。(记者 吴月辉)
持续提升我国产业链供应链韧性和安全水平******
【深入学习宣传贯彻党的二十大精神】
作者:余典范(上海财经大学中国产业发展研究院常务副院长)
党的二十大报告明确提出,要着力提升产业链供应链韧性和安全水平。2022年中央经济工作会议要求,围绕制造业重点产业链,找准关键核心技术和零部件薄弱环节,集中优质资源合力攻关,保证产业体系自主可控和安全可靠,确保国民经济循环畅通。产业链供应链韧性和安全水平主要指其受到外部冲击后能恢复原样甚至达到更理想状态,在极端情况下能够有效运转,在关键时刻能够反制封锁打压,并能够在价值链中获利的能力。习近平总书记强调,维护全球产业链供应链韧性和稳定是推动世界经济发展的重要保障,符合世界各国人民共同利益。中国坚定不移维护产业链供应链的公共产品属性,保障本国产业链供应链安全稳定,以实际行动深化产业链供应链国际合作,让发展成果更好惠及各国人民。尽管我国是目前世界上少有的产业体系较为完整的国家,拥有潜在的产业稳定性和抵御风险的能力,但在一些核心技术和关键环节上还受制于人。当前,提升重点产业链供应链韧性和安全水平已经上升到国家利益和国家安全的高度,也是实现中国式现代化的重要保障。中国愿同各国一道,把握新一轮科技革命和产业变革新机遇,共同构筑安全稳定、畅通高效、开放包容、互利共赢的全球产业链供应链体系,为促进全球经济循环、助力世界经济增长、增进各国人民福祉作出贡献。增强重点产业链供应链韧性和安全水平,需要改变传统上只注重经济效益的观念,统筹发展与安全,充分发挥产业链供应链的溢出效应,促进产业链供应链实现协同发展。
不断提高产业链供应链的稳定性与可持续性
加快提高我国的产业链供应链的韧性和安全水平,未来应重视以下方面的工作:
提高产业链供应链韧性应成为基础设施建设的重要考虑维度。基础设施包括港口、铁路、公路和仓储等,涉及跨区域的规划、建设,需要建立协同机制,将物流运输链的韧性和安全水平考虑进去。新型数字基础设施建设应致力于为产业链供应链畅通提供更为精准的信息服务、分析与预测,以进一步提高产业链供应链的响应速度。
建立重点产业的关键产品目录。通过竞争性政府采购这一符合国际规范的方式,为确保产业链供应链韧性和安全水平所必需的关键产品和零部件提供支持,在研发补贴与市场应用方面为国产替代创造机会,促进生产本土化并补足产业链供应链的短板。
强化各部门、各区域之间的协同机制,推动各行业、各地区产业链供应链的协同。进一步深化部、省(市)合作,对一些涉及供应链的基础性、紧迫性、共性问题加以针对性解决,如重点产业的技术研发、劳动力教育与培训、基础设施建设等,对供应链短板进行持续改善,增强供应链的韧性。在重点行业共同梳理产业链供应链的安全图谱、断链风险图谱,形成产业链补链固链强链清单、供应链合作清单以及产业链关键技术环节清单。在资金、人才、平台等方面强化对这些领域的稳定性支持,形成强化供应链韧性的合力。利用现有的长三角一体化、粤港澳大湾区建设、京津冀协同发展等区域重大战略,通过建设具有国际竞争力的产业集群,强化我国供应链在国内国际双循环中的吸引力。进一步提升跨区域运输、人才流动、产业分工的合作水平,畅通供应链循环、产业链上下游的协作,增加对国际上高水平供应链企业的吸引力。
加强我国在重要产业链供应链的全球、区域合作机制。在提升产业链供应链韧性与安全水平的过程中,我国企业应加强与全球特别是区域重要供应链经济体的合作,建立长期的合作关系。可以借助已有的区域贸易协定如《区域全面经济伙伴关系协定》(RCEP)等,利用我国申请加入《全面与进步跨太平洋伙伴关系协定》(CPTPP)、《数字经济伙伴关系协定》(DEPA)谈判推进的机会,强化主要贸易伙伴的对话与合作,建立关键产业链供应链环节跨境联合清单,推动信息共享、常态化协商等合作机制,在发生负面冲击时保持产业链供应链稳定。同时,利用这些全球、区域合作机制,我国企业应积极“走出去”,通过开展海外并购、设立海外研发中心、设立海外制造基地、进行海外跨境的产能合作等方式参与全球资源配置和全球市场布局,构建更加稳定、多元的供应链网络。
积极推动产业链供应链的数字化转型
尽快完善重点产业供应链大数据平台系统,为我国产业链供应链快速响应能力的提升提供智慧化的平台支持。积极利用数字化技术,借助历史数据及算法模型等,通过模拟、预测产业链供应链的全生命周期过程,实现对重点产业供应链生产、销售的分析和优化。可以根据产业链供应链中的人员、原材料、物流联动的强度和分布,做好产业链供应链的动态优化方案,提升供应链的应急响应能力。
不断提升产业链供应链数字化核心能力。相关部门应尽快梳理、摸排数字化领域重点技术发展清单,推出国家专项支持计划;鼓励数字化改造服务商做大做强,设立行业数字化改造标杆,引导龙头企业转变为数字化改造方案提供商,鼓励重点数字化企业牵头参与本领域数字化转型的国际标准、国家标准的制定,提升服务能级,增强在全球产业链中的话语权。
围绕重点产业领域推动产业电商平台集群建设。在细分重点领域培育具有全球影响力的产业电商平台企业,围绕平台企业形成规模庞大的优质的一级、二级供应商,并以此带动多个领域形成万亿级规模的市场,在此基础上形成相应领域数字化供应链产业联盟,促进产业电商集群发展。同时,在产业电商平台领域规范反垄断监管,积极引导市场有序竞争,保障其在守正创新的道路上行稳致远。
积极参与全球数字贸易发展,增强国内产业链供应链竞争力。数字贸易规则是国际经贸规则重构和各方博弈的焦点,也是全球供应链重构的重要推动力量。目前包括《全面与进步跨太平洋伙伴关系协定》、美墨加协定(USMCA)、《区域全面经济伙伴关系协定》等在内的110多个区域贸易协定都设有数字贸易章节,同时签署独立的数字贸易协定如《数字经济伙伴关系协定》等成为新的趋势。为此,我们应顺应数字贸易中区域及双边协定作为规则制定的主要方式,以高度依赖技术创新和数据跨境流动的数字服务为发展重点,分步骤制定如智能网联汽车、信息技术等重点领域的数据分级分类标准和重要数据目录。用足用好进博会、服贸会等贸易展会平台,强化数字贸易核心议题的交流协商,与国际组织、数字贸易主要经济体、数字贸易领军企业等持续就面临的年度关键议题及长期发展问题进行交流、协商,建立共同推进机制。探索建设与国际高标准数字贸易规则相衔接、具有中国特色的数字贸易发展体系,打造若干具有国内示范作用和全球辐射效应的数字贸易示范区。因地制宜在不同区域构建数字贸易“朋友圈”,加快数字贸易的纵深发展,强化数字贸易领域的全方位合作。
《光明日报》( 2023年01月05日 06版)
(文图:赵筱尘 巫邓炎)