陶光明

不久前，中国科学技术协会(简称：中国科协)发布了2018年60个重大科学问题和工程技术难题，被称作“我国科技领域真正的‘硬骨头’”。有关中国科技的未来，再一次引起全民关注。

33岁的陶光明，是华中科技大学武汉光电国家研究中心和光学与电子信息学院教授、博士生导师、中组部国家“千人计划”青年专家，他也是这次60个问题的初选评审专家。

他说：“科技并不能仅满足于研究者的好奇心，不能为了做新技术而去做新技术。所以做科研，除了考虑功能，还应考虑人文因素，关心使用者的感受。”

60个难题个个都是“硬骨头”

在第20届中国科协年会闭幕式上，中国科协副主席、国际宇航科学院院士李洪受邀发布了2018年60个重大科学问题和工程技术难题，涉及数理化基础科学、信息科技、智能制造、生命科学、先进材料、能源环境、农业科技、公共安全、交通运输、空天科技、地球科学、医学与健康等12个学科及技术领域。李洪并特别说明：“这些问题代表了我国科技领域真正的‘硬骨头’。”

怎么把“硬骨头”甄选出来?700多位科技工作者参与撰写，1142位专家学者参与推荐，2142名科研一线科学家参与初选，54名学科领军专家参与复选，33名院士专家参与终选。而中国科协，是中国科学技术工作者的群众组织，这60根“硬骨头”，比较集中地反映了一线科技工作者所关注的科学热点和技术难点问题。

一口气发布了60个重大科学问题和工程技术难题，如此隆重，前所未有。陶光明是参与初选的一线科学家之一，他解释，“这60个问题是按问题导向和需求导向来划分的，而并不是按照传统学科的分类”。

“这60个问题里的每个问题都涉及到方方面面，不是单一学科能去解决的，这需要众多学科群策群力。”他打了个比方：“这就像盖房子，不仅需要砖头、水泥、钢筋等，还需要建筑结构设计、能源系统管理等。科研工作者大都集中在某个具体的领域做比较深入的研究工作。而问题与问题之间，也是可以交叉的，可能一个领域的某一难关攻克了，可以同时服务于多个领域。比如我研究特种光纤、先进功能纤维以及基于纤维的微纳米制造技术，可以应用到光电信息和新材料领域，也可以应用到微纳制造、智能穿戴、大众健康科技等领域。”

科学技术是硬通货

“科协这次发布，是供给社会各界和科技工作者们的参考指南，更大的意义在于科普，在于传输科学价值，让整个社会尽可能地理解科学和技术的演化、推动和进步。”陶光明解读，在他这样的一线科学家看来，科普的意义非常重大。“可能单独发布一两个不会反响这么大，一口气发布60个就不一样了。这说明大众越来越关心和理解科学了，除了所谓的商业模式创新，公众越来越意识到，科学技术的原始积累是极其重要的。”他说道，“科学技术是硬通货”。

作为一线科学家，工作内容是精深的，工作节奏是忙碌的。陶光明以前认为，有限的时间应该多花在具体的科研项目上，而不是优先向公众去解释在研究什么、为什么要研究、研究到了什么程度。学术独立之后的科研体验让他现在对科普有了更深刻的认识，“让大众能够理解科研是什么，科学家们在做什么，他们就不会排斥让孩子去选择这个事业，这很重要。我们也会去中学，跟孩子们做科普。我们有义务向大众介绍我们的科研，尤其是希望孩子们也理解科研对国家的重要性，这对整个国家的科研工作和高科技新兴产业都是极为重要的。让更多人才参与其中，吸引得了人，留得住人，科研和实业的土壤和未来就有了”。

理解多了，误解便会消弭。“网上有时候会用调侃的方式讨论科技问题，大家调侃归调侃，无伤大雅。”陶光明打趣，转而又严肃地说：“但我们现在需要再次强调科学技术对我国社会发展和提高国际竞争力的重要性，不能让大众误解科学技术，更不能把伪科学当成科学，那不是正常的社会生态。”

【访谈】

科学思维就是从寻常中看到不寻常，在不可能里探索可能

33岁的教授博导，1985年出生的陶光明，有着“学霸大概就是这样”的简历。他的本科、硕士和博士，分别毕业于山东大学、复旦大学和美国三大光学中心之一的中佛罗里达大学光学与光电子学院(CREOL)。在海外攻读博士期间，他获得过多次荣誉，比如“2013年度国家优秀自费留学生奖学金”的“特别优秀奖”，该年度全球共有518名获奖者，但其中“特别优秀奖”仅有6名。

在华中科技大学见到这位年轻的一线“海归”科研工作者，他并不是一个“科学怪人”，工作室窗明几净，还摆放着咖啡机，飘着咖啡香，一如所有在意生活品质的年轻人。亮相学术会议时，陶光明总是妥帖的衬衫西装作正式打扮，而在工作室，他T恤、牛仔裤、运动鞋，几个学生到工作室向他请教问题，一时之间，教授和学生的外表差异，竟变得模糊起来。

他也并不像常规印象里一脸严肃的教授，谈到国际科学研究的前沿，会压抑不住兴奋地感慨“很厉害的”，解释专业而复杂的科学问题，偶尔还会拿时髦的口红色号和女生买包来作比，不失幽默。一个半年只休息了一天的人，你却在他身上看不到疲惫，整个人的状态极为兴奋，讲到那些依托科技而实现的可能，眼中闪着光，那是真切地乐在其中。

这或许反映了一部分国内青年科学家的状态，他们在科研中奋进，也在科研之外释放个性。

科学家的“异想”将手机和电脑“穿”在身上

读+：您所研究的特种光纤、基于纤维的纳米技术以及先进功能纤维等，目前在全球处于怎样的水平?

陶光明：基于织物、基于功能纤维的智能可穿戴，是非常前沿的跨界科学研究。国家的科技部和基金委等相关部门都非常支持以需求和问题为牵引的跨界科技创新平台。在国际上，我们的研究也比较前沿。我们在《Nature》(英国《自然》杂志，学术界享有盛誉的国际综合性科学周刊，以报道科学世界中的重大发现、重要突破为使命，要求科研成果新颖)发表过两次论文，还获得了国际知名投资巨头和国际上行业领军企业的关注和支持。我前段时间刚刚受邀访问了位于比利时布鲁塞尔的欧盟研究理事会(ERC)总部，并汇报了我在基于纤维的智能穿戴设备领域的一些想法。ERC是欧盟“地平线2020”创新计划中面向全世界顶级的科学工作者的前沿科学支持项目机构，以重点项目和单个项目资助金额最大著称。

读+：智能可穿戴究竟离我们有多远?

陶光明：市面上流行的智能手表，就是一种可穿戴设备。但在用户眼中，可能使用起来的舒适感还需进一步增强，佩戴会额外增加人的负担。谷歌眼镜(具有和智能手机一样的功能，可以通过声音控制拍照、视频通话和辨明方向，还可上网、处理文字信息和电子邮件等。)也是一种可穿戴设备。这是很优秀的科技作品，但也可能让佩戴者有不习惯的感觉。

把大家武装成“科学怪人”的模样，那有违常规，服务人的科技要“invisible”(不可见)。科技并不能仅满足于研究者的好奇心，不能为了做新技术而去做新技术。所以，做科研，除了考虑功能，还应考虑人文因素，关心使用者的感受，尽可能想得更全面。如果大众不接受某一款新的高科技产品，技术做得再好也难以为继。

读+：但科技不是应该领先一步，为未来而设计吗?陶光明：科技同时也需要脚踏实地。我们经常说的“顶天立地”就是讲的这个道理，既要有长远的视野，又要可持续性的发展。科技史上有很多正面或反面的例子。科技最终是要能够服务于人，能够服务于一个或者多个具有不同文化的社会环境。科研工作者要做好基础研究与服务社会的桥梁工作。

读+：您研究的基于功能纤维的智能可穿戴，您的设想是如何服务人?

陶光明：对于信息类科学，我们更关心的是，人如何更准确地读取自身信息，以及人跟外界信息的交换和对外部世界的操控。

比如，当人自己能够感受到不舒适时，往往为时已晚，因为常规的自我感知能力可能不够敏锐，我们想用飞速发展的信息技术帮助人们更早、更准确地探测和读取身体信息。这可应用到医学的健康监测，还可应用到特定行业，比如运动员、飞机驾驶员的实时身体状况评估。再比如，我想操控一个简单的电子设备，如何实现?(读+：遥控器?)我们认为遥控器还是太麻烦。如果通过每个人都需要穿的衣服就能操控，那是不是更便捷了? 在我们的设想中，衣服完全可以取代很多仪器，直接作为人机信息交互的界面。新材料和工艺会不断地刷新器件的微小程度和功能的多样性，未来，我们有可能将手机或者电脑变成日常穿着衣服的一部分。

我们希望实现的智能可穿戴，并非普通织物，而是用浓缩科学智慧的强大功能纤维织成衣物，这不会像手表、眼镜一样额外增加穿戴要求，更好地提高了人的舒适度。通过一件日常的衣服作为感知触角，帮助人去更好地理解自己的身体、更好地理解和适应这个世界。

科学家的思维将信息像丝线一样编织存储

读+：您正在组建的先进功能纤维实验室(Tao Lab)，主要是研究智能可穿戴吗?

陶光明：这只是其中的一个方向。以先进功能纤维为载体，做好这个核心元件，应用是方方面面的，可以服务各行各业。

比如，我们也可以让先进功能纤维来传输中红外激光以方便人们更好的操控和利用激光，尤其是二氧化碳气体激光器。这类激光器是目前FDA(美国食品药监局)唯一批准可用于为外科手术的激光器，同时也是绝大多数的先进制造领域都需要的激光器。对于我们来说，这就是科学解决问题，科学服务人。

读+：我们也很好奇，科学家看待世界的思维方式是怎样的?

陶光明：作为一线科研的工作者，是从最基本的物理层面去认识和理解这个世界。所谓光纤，其实是一种具有极高纯度的玻璃丝。而玻璃，其实是从自然界的沙子里提炼出来的，最重要的半导体材料硅也是以沙子作为原料的。还有蚕丝，你想象一下，苏杭的真丝围巾、旗袍，其实都可以变成防弹衣。同样的厚度，改性后的蚕丝防弹衣比不锈钢还坚固。此类新型材料还可以被视为一种新型的信息材料。

很多常规观念里看似不那么“高大上”的东西，其实只是高科技的层面尚未被挖掘出来。物质世界都是客观的，只看科学能不能挖掘和利用好。这就是一种思维方式。

再举一个有趣的例子：在上世纪60年代，阿波罗登月计划中有一个非常有意思的插曲。那个年代并没有现在的信息存储技术。当飞船运行到月球背面时，无法实现与地球的直接通信，探索可在外太空使用的信息存储技术不可或缺，这关乎飞船能否按照计划飞行。当时，信息的存储主要依靠磁条和打孔纸带，然而在复杂的外太空环境下，它们可能随时会被破坏。后来，科学家们从纺织女工那里获得了灵感，选择了磁环和电缆。比如说，当电缆穿过磁环的时候，可以代表二进制的信号“1”，而当不穿过磁环的时候，代表信号“0”。控制阿波罗飞船的导航软件，就是靠这么原始的方法，由大量女工一点点地“编织”了出来。你可以想象一下，这样编织出来的存储器的存储密度。每立方米大约只有2.5兆! 也就是说，你用现如今的智能手机拍一张自拍，所需要的存储容量可能已经大于阿波罗登月项目中一立方米存储器的容量。但就是这个编织出来的程序，最后成功地把宇航员带到了月球，又安全带回了家。

从寻常中看到不寻常，在不可能里探索可能，我想，这就是科学家的思维。

认识中国的科学水平差距是客观存在的，进步是看得到的

读+：中兴事件引起了各方讨论，中国的科技被扼住咽喉，《科技日报》总编辑刘亚东最近在科学传播沙龙上有个发言，他说，改革开放40年来，中国的科学技术取得了长足进步，但仍有看得见、摸得着的巨大差距，认为中国的经济实力、科技实力很快跟美国平起平坐是一种盲目自信。作为一线科研工作者，您觉得中国科技水平总体处于怎样的水准?

陶光明：宏观上的差距是客观存在的，但进步也是看得到的，这个进步是一线工作者集体努力拼出来的结果。这是需要正视的事实。

这个差距，不仅仅是在科研领域，可能更需要方方面面的努力，科研工作者不是独立在社会之外。举个我有切身感受的例子，我们在设计研发设备的时候遇到了一些意想不到的困难。比如，研发设备需要多个不同的专业公司来配合，包括优秀的设计公司、材料公司和机械加工公司等。然而，第一，具有特定技术的公司难寻，第二，不同的公司间配合协调和技术保护机制还有待完善。这导致我们需要花费更多的时间和精力来推进工作。

读+：自己研发设备的情况多吗?

陶光明：在仪器和设备上的创新往往可以带来科学研究的突破。在国外这极为正常，而且一流科学家都非常倡导。现在，越来越多的国内科研工作者也形成了这样的共识。从源头设备做起，不仅是为了自主科研过程中使用起来更灵活便捷，更大的重要性，在于能够把所有研发都牢牢掌握在自己手上，解决核心研发问题。刚刚说到中兴芯片，我的理解是除了关键的人才队伍的培养，技术和工艺的长期积累和不断的创新，材料和设备也是核心的决定性因素之一。

科学发展难题在于如何取长补短地跨学科研究

读+：回到科协发布的60个难题，对于中国科学界来说，如何攻克这些难题?

陶光明：科协发布的这60个问题很好，但这里面的每一个问题，都没有单一学科能够解决。没有全知全能的学科，也不存在全知全能的个人。真正实践学科的交叉和融合，远比想象中困难。领域之间的鸿沟很大，知识结构可能具有不对称性，每位科研工作者所专攻的术业可能天差地别，这都是客观存在的问题。

尺有所短寸有所长，最理想的状态是，在合作过程中，大家取长补短，认真学习彼此的领域，互相觉得对方的知识是自己所急需的。跨学科的科研工作目前面临的难题，很大程度是由于不同背景的参与者对彼此的认识还不够，没有真正理解彼此的需求和想法。

读+：还有一个争议是认为国内科研论文增多了，但真正的科研水平提高还不够，这是外界的误读吗?

陶光明：中国的科研实力在急剧增长，这是事实，而且趋势在越变越好，有些领域的研究在国际上是靠前的，甚至特定的研究方向可能在领跑。更多愿意做实事的人在努力，我本人对宏观环境和特定的微观环境还是持乐观态度的。

受到批评之处，问题肯定存在，但这些问题大都并不只是中国存在，是普遍性的。中国目前当然还有不足，但中国变化的速度很快。

我们正视问题，不回避它们，我们也希望大众能越来越了解科研工作，科学技术的发展其实跟每个人都有关系。

长江日报记者黄亚婷