楊振寧：“他獲得諾貝爾獎(jiǎng)只是時(shí)間問題”

今晨驚聞?dòng)嚫?，丹華資本創(chuàng)始合伙人、著名華裔科學(xué)家、斯坦福大學(xué)物理系、電子工程系和應(yīng)用物理系終身教授張首晟于12月1日驟然辭世。

回溯張首晟傳奇的一生，不禁感嘆，天妒英才。

張首晟祖籍江蘇高郵，1963年生于上海。

命運(yùn)的轉(zhuǎn)折點(diǎn)發(fā)生在1978年，恢復(fù)高考第二年。

彼時(shí)，張首晟初中還沒畢業(yè)，一天，父親買了一套數(shù)理化自學(xué)叢書讓他試試，用了一個(gè)暑假的時(shí)間，張讀完了這套書。沒想到這“小試一下”，就踏進(jìn)了復(fù)旦大學(xué)物理系的門檻。這一年，他還是一個(gè)沒有接受高中教育，年僅15歲的少年，可謂“天才神童”。

次年，大學(xué)二年級(jí)的張首晟以交換生身份前往德國柏林自由大學(xué)深造，并于1983年獲得碩士學(xué)位。同年，他赴美國紐約州立大學(xué)石溪分校，師從楊振寧攻讀博士學(xué)位。1987年獲物理學(xué)博士學(xué)位，緊接著，他赴加州大學(xué)SantaBarbara分校進(jìn)行了為期兩年的博士后研究，而后進(jìn)入IBM繼續(xù)從事科學(xué)研究。

1995年，年僅32歲的張首晟被聘為斯坦福大學(xué)物理系教授，成為斯坦福大學(xué)最年輕的終身教授之一。1999年，張首晟聯(lián)合硅谷企業(yè)家共同創(chuàng)辦了華源科技協(xié)會(huì)，如今華源已成為硅谷最大的華人科技創(chuàng)業(yè)社團(tuán)。與此同時(shí)，他還擔(dān)任斯坦福大學(xué)的創(chuàng)業(yè)導(dǎo)師。2009年，張首晟入選 “千人計(jì)劃”，并成為清華大學(xué)特聘教授。

2013年，他入選中國科學(xué)院外籍院士。同年，張首晟教授與他在斯坦福的學(xué)生谷安佳博士聯(lián)合創(chuàng)立丹華資本，名字頗有寓意，“丹”既表示斯坦福（又譯“史丹?！保钟小俺嘧拥ば摹敝?，“華”取自中華，希望鏈接中美創(chuàng)新科技市場(chǎng)。丹華資本專注投資美國最具顛覆性的科技成果和商業(yè)創(chuàng)新，關(guān)注區(qū)塊鏈，人工智能、虛擬/增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)、大數(shù)據(jù)等領(lǐng)域的早期及成長期企業(yè)，截止目前，丹華資本已經(jīng)投出了70多個(gè)項(xiàng)目。此前，張首晟曾以天使投資人的身份，成功地投資了VMware，最終收獲了上百倍回報(bào)。

比起在投資方面的成績，張首晟在學(xué)術(shù)上的成就更為耀眼。楊振寧曾評(píng)價(jià)“他獲得諾貝爾獎(jiǎng)只是時(shí)間問題”。

他于2006年提出了“量子自旋霍爾效應(yīng)”，將其基于芯片業(yè)未來提出的新構(gòu)想[通過控制電子的自旋運(yùn)動(dòng)來降低能耗]在理論上完成了預(yù)言。該效應(yīng)被《科學(xué)》雜志評(píng)為2007年“全球十大重要科學(xué)突破”之一。隨后，他又憑此獲得歐洲物理獎(jiǎng)，這是獲得該獎(jiǎng)項(xiàng)的首位華人科學(xué)家。

十年之后的2017年，張首晟及其團(tuán)隊(duì)又提出一劃時(shí)代發(fā)現(xiàn)。

在整個(gè)物理學(xué)界歷經(jīng)80年的探索之后，他們終于發(fā)現(xiàn)了手性馬約拉納費(fèi)米子的存在，并將其命名為“天使粒子”。該發(fā)現(xiàn)證明了一種比量子還小的單位的存在，對(duì)量子理論有重大變革，對(duì)基礎(chǔ)物理界具有劃時(shí)代的意義。此外，他還在拓?fù)浣^緣體研究、自旋電子學(xué)、高溫超導(dǎo)等領(lǐng)域做出了開創(chuàng)性貢獻(xiàn)。

為了紀(jì)念這位科學(xué)家，投資家網(wǎng)找到了之前他在量子計(jì)算、AI與區(qū)塊鏈方面的一些前沿觀點(diǎn)，一起緬懷張首晟教授的思維之光。

一

量子計(jì)算與區(qū)塊鏈在矛盾中發(fā)展、共存

區(qū)塊鏈?zhǔn)俏乙恢狈浅８信d趣的題目，我今天想講的正是量子計(jì)算、AI與區(qū)塊鏈。

總結(jié)整個(gè)IT行業(yè)，量子計(jì)算、AI與區(qū)塊鏈?zhǔn)亲钋把睾图?dòng)人心的發(fā)展前景，且三者之間相互的關(guān)聯(lián)，如量子計(jì)算和區(qū)塊鏈必然是在矛盾中發(fā)展的過程，量子計(jì)算和網(wǎng)絡(luò)安全也有非常緊密的關(guān)系。

我個(gè)人在量子計(jì)算領(lǐng)域做了一些工作，最近的科學(xué)發(fā)現(xiàn)是“天使粒子”。往往一些科學(xué)發(fā)現(xiàn)都跟深刻的哲學(xué)理念相關(guān)。我們似乎生活在對(duì)立的世界里，有正數(shù)必然有負(fù)數(shù)，有存款必有負(fù)債，有陰必有陽，有善必有惡，有天使必有惡魔。這在基本物理世界里有個(gè)同樣的對(duì)應(yīng)，那就是在1928年的時(shí)候，一位偉大的物理學(xué)家狄拉克，根據(jù)哲學(xué)的原因把愛因斯坦狹義相對(duì)論和量子力學(xué)統(tǒng)一的時(shí)候發(fā)現(xiàn)了著名的狄拉克方程。

狄拉克方程預(yù)言的是，在自然界所有粒子必然有反粒子，但是當(dāng)時(shí)世界根本不知道什么是反粒子，所以大家都嘲笑他，說他這個(gè)結(jié)論不對(duì)。他講了一句話，他說我的方程太美麗了，你們繼續(xù)找下去吧。

五年之后，大家在宇宙射線輻射的時(shí)候找到了反粒子。正電子在日常當(dāng)中被應(yīng)用，比如醫(yī)學(xué)檢測(cè)其中有一項(xiàng)是PET，就是電子的反粒子，叫正電子。

反粒子的存在不只是在真正的生活中有所應(yīng)用，也給好萊塢帶來廣泛的想象。大家可能都看過一部電影叫《達(dá)芬奇密碼》，后續(xù)的一部叫《天使與魔鬼》，就是說正電子和負(fù)電子、正粒子和反粒子之間的淹沒有點(diǎn)像天使和魔鬼的爭斗。電影里講了一幫恐怖分子想把反粒子偷出來，他們用了100萬分之一克反粒子爆炸后產(chǎn)生的能量，相當(dāng)于5噸的TNT。

大家認(rèn)為這是宇宙永恒不變的真理，有粒子必然有反粒子。有一位物理學(xué)家很好奇，是意大利的科學(xué)家Majorana，整整80年以前做了完全新的猜想——有一種粒子存在，并沒有反面，他就是反粒子。

從此之后在整個(gè)物理學(xué)界有一個(gè)大家夢(mèng)寐以求的名單，大家想找到這些粒子。比如2012年在歐洲粒子加速中心，一個(gè)長期被期待和預(yù)言的粒子被發(fā)現(xiàn)，叫希格斯粒子。這是物理學(xué)界重大的發(fā)現(xiàn)，后來過了幾年就獲得了諾獎(jiǎng)。

我們夢(mèng)寐以求的名單當(dāng)中也有引力子、瓷單極、暗物質(zhì)和Majorana費(fèi)米子，而Majorana費(fèi)米子和別的夢(mèng)寐以求的名單中的粒子不一樣，除了粒子本身非常奇妙使得大家夢(mèng)寐以求想尋找之外，意大利人Majorana本人也非常神秘。寫下這篇文章之后沒有幾個(gè)月，他就到了一個(gè)港口上了船，本來想去細(xì)細(xì)里島，但是再也沒有出現(xiàn)。這成為整整80年的迷，他的粒子是不是存在，他本人到底發(fā)生了什么？

2010—2015年期間，我的理論小組精準(zhǔn)的告訴大家，在過去80年之內(nèi)大家都找不到這個(gè)粒子，Majorana只是一個(gè)猜想，說不定自然界存在這種粒子，但是并沒有告訴大家去哪兒尋找，就像他本人一樣神秘。但是在2010年，我的理論小組精準(zhǔn)預(yù)言了在哪個(gè)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，并且用什么樣的信號(hào)可以找到Majorana費(fèi)米子。

往往一些比較深刻的科學(xué)發(fā)現(xiàn)用最簡單的語言可以解釋得通，比如通常的粒子就像硬幣，有正面有反面，但是這個(gè)Majorana費(fèi)米子只有一面，沒有反面。所以某種意義上Majorana費(fèi)米子是通常粒子的一半，如果是通常粒子的一半，在某些性質(zhì)上也會(huì)有所體現(xiàn)。

那么，通常粒子在電導(dǎo)過程中的量子化要么是0，要么是1，要么是2，都是整數(shù)的臺(tái)階。我們理論小組大膽的預(yù)言了，如果有這種天使粒子存在，就會(huì)導(dǎo)致半整數(shù)的平臺(tái)。就在去年，我記得是7月份，我們的理論小組在斯坦福和UCLA、UC Davis UC lrvine緊密合作，真正是在實(shí)驗(yàn)條件下首次在0.5的地方發(fā)現(xiàn)，也是提供了天使粒子存在的最強(qiáng)有力的證據(jù)。

在那個(gè)激動(dòng)人心的時(shí)代，我們做科學(xué)家的樂趣是追求夢(mèng)想，但是作為科學(xué)家也是會(huì)有非常獨(dú)特的喜樂—就像我們生了自己的孩子一樣，可以給孩子取名字，我們作為科學(xué)家有重大科學(xué)發(fā)現(xiàn)，也可以給發(fā)現(xiàn)的粒子或者概念取名字。當(dāng)時(shí)我就想起我當(dāng)年非常喜歡看這本小說，也很喜歡看這個(gè)電影《天使與魔鬼》，所以向媒體界宣布這么一個(gè)消息，我們找到了一個(gè)絕妙的天堂，那里只有天使沒有魔鬼。

但是這個(gè)跟我想說的有什么關(guān)系？就是整個(gè)網(wǎng)絡(luò)安全和非常神秘的天使粒子的發(fā)現(xiàn)到底有什么關(guān)系？今天網(wǎng)絡(luò)上所有安全的協(xié)議都是建筑在最基本的數(shù)論概念上，比如今天在網(wǎng)站上看新聞，我們仔細(xì)看上面的標(biāo)題寫的是HTTP，但是如果要去淘寶網(wǎng)買東西，馬上就會(huì)變成HTTPS，這個(gè)S就是我們今天講的安全。

這個(gè)安全是建筑在什么算法上呢？就是建筑在RSA的算法，RSA算法跟安全什么關(guān)系？它是特殊的加密辦法，是建筑在數(shù)論的基本概念上，如果我們?nèi)∪魏我粋€(gè)自然數(shù)，比如我們看15和11差別在哪？大家顯然知道，15可以寫成3×5，但是11寫不成兩個(gè)數(shù)的乘積，最多只能寫成1×11，這不算。這種特殊情況不算的話，就是15和11有本質(zhì)的差別。我如果告訴你一個(gè)很大很大的數(shù)，你很難區(qū)別到底是術(shù)數(shù)還是復(fù)合數(shù)，是兩個(gè)更小的術(shù)數(shù)的乘積，還是它自己本身是一個(gè)術(shù)數(shù)。所以整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的安全就是在建筑這么一個(gè)數(shù)學(xué)原理上，這種判斷非常耗時(shí)間。

如果我們把它看成數(shù)學(xué)問題，經(jīng)典的計(jì)算機(jī)只能用窮取法找到這個(gè)數(shù)是術(shù)數(shù)還是復(fù)合數(shù)，比如把這個(gè)數(shù)先除2再除3等等，看被整除時(shí)才知道，所以經(jīng)典計(jì)算機(jī)做很多計(jì)算都是一步一步的，用窮盡法用很多時(shí)間。

但是如果來到量子的世界里，這是一個(gè)非常神奇的世界——一個(gè)粒子可以在同一時(shí)間穿過兩個(gè)孔，所以量子的世界是平行的。而如果建筑在這個(gè)原理上，能不能構(gòu)成新的量子計(jì)算機(jī)？

經(jīng)典的計(jì)算機(jī)最基本的信息存儲(chǔ)單位叫1比特，這個(gè)比特要么是0要么是1，但是量子世界如果一個(gè)基本粒子同一時(shí)間能夠同時(shí)穿過兩個(gè)孔，我們這個(gè)量子比特也可以成為0和1之間疊加的狀態(tài)。

一旦能夠達(dá)到這種狀態(tài)我們就能有量子計(jì)算機(jī)，有了量子計(jì)算機(jī)就可以把本來需要很長時(shí)間才能做得出來的數(shù)論題很快地做出來。但是量子比特非常非常脆弱，為什么量子計(jì)算機(jī)人人都在講，但是我們用的數(shù)論協(xié)議還是安全，主要是量子計(jì)算機(jī)非常難造出來?，F(xiàn)在美國的大公司都在大力的投資要造量子計(jì)算機(jī)，就是希望達(dá)到這種平行計(jì)算的可能，但是由于量子比特非常非常的脆弱，大家現(xiàn)在還沒有真正把量子計(jì)算機(jī)有效地造出來。

我的科學(xué)發(fā)現(xiàn)是天使粒子的發(fā)現(xiàn)，就是在核心上改變了這個(gè)問題。通常的量子計(jì)算機(jī)如果有一個(gè)量子比特需要10—20個(gè)糾錯(cuò)的量子比特為他服務(wù)，顯然沒有拓展性，如果有一天我號(hào)稱自己造了50個(gè)量子比特而其中可能只有兩個(gè)可以用，但是有了天使粒子發(fā)現(xiàn)之后是非常奇妙的，每個(gè)量子比特就不需要另外再糾錯(cuò)，因?yàn)樗詭Ъm錯(cuò)的功能，所以我們這個(gè)是非常轟動(dòng)的發(fā)現(xiàn)。因此，通過這個(gè)發(fā)現(xiàn)可能整個(gè)量子計(jì)算機(jī)的步伐會(huì)快速的往前進(jìn)行。

二

AI會(huì)為區(qū)塊鏈技術(shù)安全方面帶來重大影響

我們?nèi)祟愡M(jìn)化了差不多10萬年，現(xiàn)在終于有一個(gè)新的可能的智力的產(chǎn)生。在過去的10萬年人類顯然是整個(gè)地球上最聰明、最有資歷的動(dòng)物。但是現(xiàn)在AI的產(chǎn)生好像對(duì)我們自己的智力也有一個(gè)挑戰(zhàn)，AI之所以在今天這個(gè)世界會(huì)有突飛猛進(jìn)的發(fā)展，主要有幾個(gè)原因：

第一，計(jì)算能力按照摩爾定律每過18個(gè)月翻一倍，我們量子計(jì)算機(jī)發(fā)明之后這個(gè)不僅是量變，而且是質(zhì)變。

第二，海量數(shù)據(jù)產(chǎn)生，而且有非常精妙算法的產(chǎn)生?，F(xiàn)在整個(gè)人類的AI發(fā)展似乎還是在非常簡單的仿生的階段，如果做一個(gè)比喻，我們?nèi)祟惪吹进B飛帶來了很大的靈感，我們想自己能不能像鳥一樣飛，所以我們首先想到的是在自己手臂上放兩個(gè)翅膀，這個(gè)結(jié)果當(dāng)然不太好，但是最終我們理解了后面的數(shù)學(xué)原理，就是空氣動(dòng)力學(xué)，使得我們?cè)斐龃箫w機(jī)，飛得又高又快，但是并不一定像鳥一樣飛，這是給我們很大的啟示，我們AI并不一定像人才是牛，但是會(huì)有個(gè)客觀的根據(jù)來判斷AI哪一天是不是像人一樣的聰明。

我現(xiàn)在講非常值得大家關(guān)注的，區(qū)塊鏈。區(qū)塊鏈和AI會(huì)不會(huì)有非常奇妙的結(jié)合？我剛才講了區(qū)塊鏈和量子計(jì)算可能有矛盾的存在，但是和整個(gè)AI我覺得是可以成為互助的產(chǎn)生。

AI所需要的是三塊，1）計(jì)算能力的指數(shù)級(jí)增長；2）海量數(shù)據(jù)的產(chǎn)生；3）算法。但是那個(gè)海量數(shù)據(jù)的產(chǎn)生是我們現(xiàn)在最稀缺的，因?yàn)楝F(xiàn)在我們整個(gè)社會(huì)對(duì)數(shù)據(jù)的擁有權(quán)非常模糊，在這些中央壟斷的平臺(tái)上用了他們的服務(wù)，但是過程中卻把我們自己最隱私的數(shù)據(jù)暴露出來，一旦有了區(qū)塊鏈之后第一可以做的事情就是八個(gè)人的數(shù)據(jù)完全隱私的保護(hù)起來，但是這樣還不夠，如果把個(gè)人數(shù)據(jù)完全個(gè)人擁有，一點(diǎn)不跟大家分享的話，必然也不能通過大數(shù)據(jù)的學(xué)習(xí)使得AI更加往前走一步。

所以，在這個(gè)時(shí)候會(huì)有一個(gè)非常奇妙的數(shù)學(xué)算法產(chǎn)生，又能保護(hù)你的隱私，又能達(dá)到集體的智慧。我把今后整個(gè)人類金融和數(shù)據(jù)市場(chǎng)的發(fā)展用一句話來描述叫In math we trust，就是我們的信任機(jī)制可以完全建筑在數(shù)學(xué)上。

這也是使得作為一個(gè)科學(xué)家覺得區(qū)塊鏈?zhǔn)翘貏e有意思的學(xué)問，因?yàn)槔锩嬗中枰羁痰臄?shù)學(xué)，又需要跟經(jīng)濟(jì)行為緊密結(jié)合，剛才已經(jīng)講了整個(gè)加密的系統(tǒng)是建筑在數(shù)論因子分解定論上，并且有了哈希函數(shù)，很難找到哈希值，但是一旦找到之后容易被驗(yàn)證，這是區(qū)塊鏈的核心思想。

區(qū)塊鏈+AI產(chǎn)生偉大的效率必然需要下面的幾個(gè)數(shù)學(xué)理論，其中有一個(gè)叫零知識(shí)的證明。比如我解了一個(gè)非常難解的題，我想告訴你我已經(jīng)解了這個(gè)題，只想給你一個(gè)比特的信息，并不想把我解題的內(nèi)容告訴你，我把我的答案完全公布給你看，你馬上知道我到底有沒有解，但是又會(huì)造成一個(gè)問題就是給你的信息太多。所以現(xiàn)在，整個(gè)這個(gè)領(lǐng)域需要的數(shù)學(xué)理論，就是能夠保護(hù)隱私又能做計(jì)算，我能給出你一個(gè)比特的信息，就是我把這個(gè)題解了，但是不能把解的答案告訴你。

另外，加密經(jīng)濟(jì)也會(huì)使整個(gè)社會(huì)更加公平，現(xiàn)在社會(huì)帶來最大的不公平就是對(duì)少數(shù)派的歧視。但是一旦有了數(shù)據(jù)市場(chǎng)這個(gè)概念之后，會(huì)使得我們的社會(huì)變得更加公正。為什么呢？

比如剛才講AI最需要數(shù)據(jù)，但是需要哪一類數(shù)據(jù)，比如現(xiàn)在AI算法算到90%精準(zhǔn)，我要更上一步提高到99%，我需要的數(shù)據(jù)肯定跟我以前學(xué)的數(shù)據(jù)越不像越好，就是那些非常少數(shù)的算例。這樣我學(xué)習(xí)到新的數(shù)據(jù)，馬上就會(huì)想到跟以前不像的那些少數(shù)派擁有的數(shù)據(jù)，我會(huì)給它更大的比例，使得AI變得更加聰明。

在這樣的世界里少數(shù)派會(huì)得到更多的重視，就好像丑小鴨變成美天鵝，因?yàn)槌笮▲啿⒉皇撬旧沓?，而是它跟別人不一樣，在數(shù)據(jù)市場(chǎng)產(chǎn)生的那個(gè)時(shí)代也會(huì)使社會(huì)變得更加公平，所以數(shù)據(jù)市場(chǎng)也是區(qū)塊鏈很大的一塊，今天的一位嘉賓李俊先生，他們就是專門做整個(gè)底層的架構(gòu)，用上我剛才講的那些數(shù)學(xué)理論，把它真正建成能夠保護(hù)個(gè)人隱私的系統(tǒng)。

區(qū)塊鏈會(huì)給AI帶來海量的數(shù)據(jù)，既能保護(hù)個(gè)人的隱私，又能學(xué)習(xí)到集體的智慧，反過來也是一樣，通過AI也能給區(qū)塊鏈上的安全帶來重大的影響，在這個(gè)情況下的確需要AI在整個(gè)區(qū)塊鏈過程中和學(xué)習(xí)過程中把安全問題解決。

三

網(wǎng)絡(luò)世界，“分久必合、合久必分”

整個(gè)區(qū)塊鏈上大家經(jīng)常會(huì)問一個(gè)問題，我們共識(shí)機(jī)制當(dāng)然是非常重要，但是達(dá)到這個(gè)共識(shí)是指一定要付出某些代價(jià)。

從物理學(xué)的語言來講，達(dá)到共識(shí)是熵減的過程，但是整個(gè)宇宙的熵會(huì)增加?，F(xiàn)在比特幣需要燒掉一些能量還是比較自然的現(xiàn)象，因?yàn)榭偟撵卦谠黾樱覀冞_(dá)到共識(shí)時(shí)會(huì)減，必然會(huì)排出熵。我并不是說比特幣達(dá)到下限，在這個(gè)領(lǐng)域另外一個(gè)非常好的學(xué)術(shù)問題，就是達(dá)到一個(gè)單位共識(shí)的情況下要燒掉多少熵，花費(fèi)多少的資源或者多少的能源，所以并不能說比特幣現(xiàn)在就達(dá)到了這個(gè)下限，我的理論是說它必然消耗一些資源，當(dāng)然消耗的資源越少越好。

再回到跟安全問題有關(guān)的，由于不只是消耗了一些能量，并且使得挖礦的礦工大家聚集在一起，一旦聚集在一起，本來去中心化的理念就破壞了。所以，我覺得整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的世界處在分久必合、合久必分的循環(huán)，本來區(qū)塊鏈?zhǔn)侨ブ行幕?，但是大家挖礦過程中又變得中心化。

現(xiàn)在有個(gè)非常奇妙的思想出現(xiàn)，你不需要去買芯片花很多電費(fèi)達(dá)到這個(gè)共識(shí)，你只要有硬盤就可以，有很大硬盤空間，可以在硬盤上預(yù)先算過的哈希值放在硬盤上，大家比我硬盤上存的隨機(jī)數(shù)跟你報(bào)出來的隨機(jī)數(shù)哪一個(gè)最接近，哪個(gè)就有投票權(quán)，這是非常高妙的想法，我覺得這是綠色的比特幣，會(huì)使得共識(shí)機(jī)制花的能量很少，因?yàn)橛脖P不需要花很多錢買，這樣也使得整個(gè)共識(shí)機(jī)制更加去中心化。

我在這里做一個(gè)簡單的結(jié)論，這是一個(gè)非常新的時(shí)代，我認(rèn)為區(qū)塊鏈基本上是互聯(lián)網(wǎng)乘上10或者乘上100的機(jī)會(huì)，但是這里的安全性非常重要，安全性是第一性原理，一定要從第一性原理思維出發(fā)，才能真正解決區(qū)塊鏈和網(wǎng)絡(luò)世界的安全性。