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元科学、元科普、元宇宙 2022世界青年科学家峰会 用三场科学分享活动向未来致敬
发布时间:2022-11-15 09:14:58

科学之上,聆听梦想;星空之下,仰望未来。

作为世界青年科学家峰会重要活动之一的“科学分享”,由浙江省科学技术协会、温州市人民政府主办,温州市科学技术协会等承办。从2019年“诺贝尔,我在未来等你”的科学列车启航,到2020年奏响“寓见未来”科学交响三部曲,到2021年“科学三季”,再到今年“科学三元”——传播元科学、探索元科普、链接元宇宙,我们正不断向科学内核靠近……

“海派风格、江南韵味、数字赋能、科普为民。”独具浙江辨识度的“浙”里科普,正以科学之名,向未来致敬。

被科学之光牵引回科学家赛道

他分享了神秘又神奇的硅器时代

从诺奖得主谢尔顿·李·格拉肖到中国工程院院士沈昌祥,青科会科学分享每年都是星光熠熠。这次时间很巧,前两天正好是温州中学的120周年校庆,接档怀籀论坛的就是11月12日的科学分享首场活动——传播元科学·未来“芯”声,分享嘉宾是国基南方有限公司正高级研究员、主任设计师陈韬,他也是第十七届青年科技奖获得者。

元科学:改变了世界的半导体

到底是什么

对于这次参加“未来‘芯’声”的温中学子来说,这次绝对是一堂超级物理课。从双极型晶体管的诞生到集成电路的广泛应用,从第一代发展到第三代,陈韬把半导体的四个特性和发展历程娓娓道来。

浙江正在打造三大科创高地:“互联网+”、生命健康和新材料。这次分享的主题自然与新材料息息相关。

半导体的核心在于一个“半”字。“它不是导体,也不是绝缘体。”陈韬说,之所以叫半导体,是因为通过电的控制,可以使这种材料变成导体,也可以使它变成绝缘体。在生活中,半导体无时无刻不在为人类服务,有着广泛的科学应用。

半导体、晶体管、集成电路自诞生的那天,就引起世界各国的密切关注。据陈韬介绍,除了美国之外,在日本,有人把半导体比喻为工业社会的稻米,是近代社会一日不可或缺的重要元素,半导体工业发展的成败,也关系着国家的命脉。

中国发展半导体工业的历程曲折艰辛,“我们国家半导体的发展是从上世纪50年代开始,当时中国的知识分子、技术人员在外界封锁的环境下,在海外回国的一批半导体学者带领下,凭借知识和实验室,发展实验性工厂和生产性工厂,开始建立起自己的半导体行业。这期间苏联曾派过半导体专家来指导,但很快因中苏关系恶化而撤走了。”

从目前半导体技术的发展来看,美国仍处于领先水平,日本和中国次之。陈韬介绍说,中国也经历了落后到奔跑再到并跑的阶段,“特别是2001年以后,我们的发展水平以及每年的技术都是和国外保持同等水平。”

科学之路需要创新 更需要坚持

在这次的活动中,陈韬也分享了他的科研之路。

少年时期,身为医生的父母给了陈韬深刻的影响,他心中萌生出一个生物医学的梦。“尽管胆小到连鸡都不敢杀,却始终坚持走向生物医学领域的信念。”

遗憾的是,高三那年,三次体检都是色弱,被化学和生物专业拒之门外。“那时很沮丧,以为自己的科学之路也许就此中断了。”

最后,他在高考志愿上填写的是 “半导体电子专业”,家人和朋友都觉得这个专业“是做无线电的”。带着普通人对半导体电子专业的简单理解,他进入大学,就在这种机缘巧合之下,接触到了半导体材料、工艺及器件相关科学知识,而后走进了现在的专业。

在会后的互动环节上,也有学生问到如何坚持科学之路。陈韬分享了他的观点:孩子们有科研的梦想和热情是很好的开端,但处于中学阶段的话,要尽可能获得足够的知识储备,不仅仅是自己感兴趣的专业的知识,而是各学科的知识。”

坚持科研之路还需要有坚定的信念,他提到了几个科学界的高频词汇:科学家精神和两弹一星精神,“专注和执着很重要,要经得起考验,耐得住寂寞。”

他自己也曾一度受到身边人的影响,动摇过信念,想过转向金融、销售、房地产等能够直接变现的领域。“大学毕业的时候,我的老师说,你还是继续研究半导体吧。”最终,他还是在科学研究这条路上坚持了下来。“是科学之光把我从浮躁的社会中拉了回来,继续回到了科学家的赛道。”

科学是探索未知领域边界的过程。陈韬说,即便是已经走在科研的道路上,也应当有更广阔的视野,在专注自己的研究的同时,还要与正在发展的相关学科有所链接。“或许你会在困顿的时候,发现更适合的方向。”

科学词条

#硅器时代#

历史学家将人类的20万年分为石器时代、铜器时代、铁器时代,进入到20世纪后,信息时代的重要特征就是我们进入到了硅器时代。陈韬说,“上帝仿佛开了个‘玩笑’,20万年时间,人类用以制作工具的材料,从石头开始,又回到了石头。”

硅器时代,最重要的材料就是硅,它是地球上最常见的元素之一。“简单地说,就是沙子。”而硅半导体工艺就是“点石成金”的近代科学的奇迹之一。硅所代表的是半导体元件,包括储存器件、微处理器、逻辑芯片以及光电显示,如投影仪、显示器、太阳能电池等,都属于基于半导体材料固体电子学的一种元器件。

从引力波探测到纳米纤维 从科研素质到科学传播

科学大咖坐而论道 探索元科普 无界向未来

让科学的“亲历者”——科研一线的科技人员做科普,让他们“现身说‘科’”,最能让人“身临其境”,是为元科普。11月13日,“科学三元”三部曲中最重磅的一场活动“薪传无界·探索元科普”,在温州肯恩大学举行。

圆桌对话,智脑碰撞。美国肯恩大学副校长、温州肯恩大学学术副校长杨毅欣作为论坛主持,和杭州化工研究院姚献平、国科大杭州高等研究院耿朝强两位科学家,与大学生们共同探讨“怎么爱上科学?”等话题。

在科学的世界天马行空 在现实的世界推陈出新

做科学研究,深耕一个领域需要多久?答案是37年。

浙江省特级专家,俄罗斯自然科学院外籍院士、杭州市化工研究院院长姚献平,致力于以“科技梦”助推“共富梦”,助力更多科技成果落地。

他从一本旧字典身上,发现了我们国家在当代造纸技术上与国外的差距,而后发现了我们在淀粉衍生物领域相对于发达国家的落后。他暗下决心要在这两个领域为国争光,这一干就是37年。在淀粉衍生物领域,他组织开发了80余个新产品,其中国家级新产品10个,全部实现成果转化,并因此获国家科技计划执行突出贡献奖、国家及省市级成果奖30余项。

当初,那本旧字典被翻开时,纸质脆弱,容易破损,而西方国家同样使用时间的书籍却可以很好地保存使用品质,这里面很重要的原因是造纸的原料。业内人士发现,国外在造纸的时候会在原料中加入淀粉衍生物,以改变纸张的强度。国内造纸业也学习了这个做法,却发现并不能起到相同的效果,原来是原材料也存在差别。国内造纸多以草浆为原料,而国外以木浆为原料。木材资源紧缺,废水污染严重,能耗大,成了我国造纸业的三大瓶颈,为了突破这一瓶颈,寻求一种适合的淀粉衍生物成了一项重要需求。

通过探索和努力,姚献平和团队发明了天然淀粉分子多元功能基团改性关键技术。这一技术的突破,不仅改变了我国造纸术落后的状态,达成了提高纸张质量、降低能耗、增加产量、降低成本、减轻三废污染的目的,也使淀粉衍生物进入了一个新的发展空间。如今,淀粉衍生物不仅使用于造纸行业,也用到了包括食品工业、可降解塑料、催化剂等众多的领域当中。

毫不夸张地说,它的成果早已出现在每一个人的生活里。

从微观极小到宏观极大世界

感受粒子和宇宙物理之美

我们从哪里来,又会到哪里去?宇宙是由什么组成的,我们对宇宙又了解多少?

带着一系列令人遐想的热门提问,国科大杭州高等研究院基础物理与数学科学学院首席教授、博导,执行院长耿朝强带来科学与艺术的分享。

从基本粒子到宇宙物理,从对称性到大统一场,从暗能量、暗物质到引力波和黑洞,他的科普漫谈覆盖到基础科学研究领域的最前沿。

宇宙是对称的吗?关于科学与美的看法,耿院长分享一首自己的诗:“宇宙之大,起源于空。物质之重,缘于时空。对称是美,美似对称。破缺是实,宇宙生成。”

他说,一般的说法为“对称就是美,美就是对称,美就是真,真就是美。”但是绝对的对称一定是最美的吗?绝对的对称一定是宇宙真实的表现吗?

他认为对称虽美,但不对称或许是宇宙和生命存在之实。美不是静止的,在不同时间、不同空间下,美是不一样的。他引用了李政道先生的“对称展示宇宙之美,不对称生成宇宙之实”这句话告诉大家,实际上这个宇宙是不对称的。

在国科大杭高院,耿院长率领团队探测引力波,研究暗物质,并且要和他的团队一起在太空深处打造规模宏伟的引力波探测器。他希望全球青年在美丽的青春年华里,不断去了解宇宙大自然界之美丽和真实。

科学词条

#纳米纤维素#

纳米纤维素是生物质基关键新材料,不仅具有纳米材料的性能,还具有轻质高强、可降解、生物相容性好等特点。重量只有不锈钢的1/5,强度则是不锈钢的5倍以上。被视为“后碳纤维时代”的新材料,未来有望取代金属和塑料。杭化院与华南理工、杭州机电设计研究院等共同承担国家“十三五”重点研发计划项目,目前已建成210 kg/d(绝干)NFC纳米纤维素绿色制备中试示范线,并进行一系列纳米纤维素的高值化应用研究。

#太极引力波计划#

国科大杭高院“太极计划”是一个宏大的探测引力波的工程,将发射三颗卫星,在太空里形成臂长300万公里的等边三角形,用来窥探宇宙深处的震动。现在,“太极一号”已经发射,太极计划即将启动第二阶段。引力波探测对理论物理的探索有至关重要的作用,将成为了解宇宙的新窗口。“黑洞是什么?原初形成的黑洞里,会有暗物质吗?这些问题都可以在引力波探测中得到答案。”耿朝强说,“目前人类只在地球上探测过引力波,地面上的探测器壁长只有4公里,而我们的太极计划,有300万公里!”

如何成为第四次工业革命的先行者? 如何完成产业向智能化的转变?

中国工程院院士的答案藏在科技创新里

元宇宙本身不是什么新的技术,而是集成了一大批现有技术,包括5G、云计算、人工智能、虚拟现实、区块链、数字货币、物联网、人机交互等,是一种链接与创造。科普同样需要这种链接与创造。

人类的历史有250万年,但人类的经济增长,只有250年的历史。在今天,我们早已把经济增长当作常态,但在250年前,经济不增长才是常态。是什么促成了这样的转变?答案就是三次工业革命。

从蒸汽动力的发明、冶金工业的变革,到电力和内燃机的发明,再到计算机的发明、通信产业的变革,工业发展让人类的经济发展坐上了“高速列车”。时间飞速到现在,第四次工业革命正悄然来袭。

世界变化的脚步日新月异,当数字科技赋能传统产业,当人工智能遇上创新创业,又有哪些新的科创火花将会迸发?11月13日下午,科学分享第三场活动在浙江工贸职业技术学院进行,中国工程院院士谭建荣就带来了关于最新工业发展的分享。

智能化工作只有起点,没有终点

“机电产品经历了机械化、电气化、信息化,目前正在向智能化方向转变。”活动一开始,谭建荣院士就在线上跟大家分享了目前制造业的最新趋势。

过去的30多年,谭建荣院士一直在从事数据建模与虚拟现实、数字设计与智能制造等方面的研究。他以自己团队合作的企业湖州巨人集团为例,讲述了这个传统电梯企业这些年来从创新设计实力不足等问题以及制造柔性较弱、云端运维滞后的现实情况中,通过创新变革,成为国内电梯制造业大批量定制设计和生产的标杆。

“制造产业正面临着由传统的批量化生产转向定制化生产的转变,从产品单一化走向产品多样化,产品在设计生产和使用上也从长周期向短周期转变。”在谭院士看来,大批量定制生产,其实主要是满足客户的个性化需求。比如说传真机,目前有2.9亿种,自行车,目前有1.1亿种,每一种都是根据客户需求而专门定制的。

活动现场,温州市机械工程学会副理事长兼秘书长、教授级高工吴庆鸿也向大家分享了温州这些年来在机械工业上取得的成就和改变。近年来,温州机械产业重点打造新能源网联汽车和智能装备两大新千亿级产业集群,在更高层次、更大范围内整合提升了智能制造产业。吴庆鸿说,温州已经在深入推进千企智能化改造,创造一批无人车间、互联网工业设计、大规模个性化定制、智能制造等示范项目,引导和推动温州工业企业加快智能化改造步伐,提高企业发展质量和核心竞争力。

科学词条

#工业智能化#

继蒸汽时代、电气时代、信息时代三大工业革命之后,全球化分工使生产要素加速流动和配置,市场风向变化和产品个性化的需求对企业反应时间和柔性化能力提出前所未有的要求,全球进入空前的创新密集和产业变革时代。基于此,以物联网和智能制造为主导的第四次工业革命悄然来袭。

来源:都市快报   作者:记者 徐慧兴 翁丹妮 季韬 韩晓娟   编辑:陈俊男
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