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军事科学院徐馥芳:要有勇闯科技“无人区”的胆识******

军事科学院徐馥芳:要有勇闯科技“无人区”的胆识

  光量子干涉实物图。图片来自新华社

  党的二十大报告在总结十年来的重大科技创新成果时,再一次提到了量子信息。近年来,“墨子号”“九章”“祖冲之号”等一批量子信息领域的成果集中涌现,我国量子科技实现从跟跑、并跑,到部分领跑的重大历史性飞跃,量子科技发展的体系化能力正在稳步建立。

  量子力学自1900年诞生以来,打开了人类认识世界的一扇新的大门。第一次量子革命,量子力学催生了晶体管、激光等重大发明。近年来,以量子计算和量子通信为代表的第二次量子革命兴起,极大地影响和改变着人类的生活。

  本期科技访谈录,我们邀请到军事科学院量子技术方向学科带头人、国防科技创新研究院前沿交叉技术研究中心副研究员徐馥芳,请他谈一谈神奇的量子世界,展望量子科技发展的宏阔未来。

  量子之美,美在未知

  记者:习主席在党的二十大报告中,把量子信息列入新时代十年重大科技创新成果之一。量子信息是什么?它和我们经常提及的量子科技有什么关系?如今我国在量子信息领域都取得了哪些重要成就?

  徐馥芳:量子信息是量子物理学和信息科学交叉催生的技术领域。它利用微观体系的量子效应,实现信息的高灵敏感知、安全传输和高速处理。量子信息主要包括量子通信、量子计算和量子精密测量等3个典型技术分支。

  量子科技是一个更宏观的概念。它指的是量子力学建立后催生和发展起来的一系列科学与技术。随着量子信息技术的发展,量子科技发展进入新阶段,第二次量子革命兴起。这是一次巨大的飞跃,直接或间接改变和提升着人类获取、传输和处理信息的方式和能力。

  近年来,我国在量子信息领域取得了很多重大成果。在量子通信领域,我国实现了光纤量子保密通信应用演示与验证的“京沪干线”,成功发射了“墨子号”量子卫星;在量子计算领域,我国实现了“九章”光量子计算原型芯片和“祖冲之号”超导量子技术原型系统;在量子探测领域,我国多个单位研制的冷原子干涉重力测量样机在国际重力比对试验中都取得了优秀成绩,针对水下目标探测的量子磁力探测样机已经针对典型场景开展了测试,等等。

  记者:我们知道,量子力学是描述微观物理世界的理论。在您的眼里,又或者说在您的想象里,量子世界有多美?

  徐馥芳:量子世界之美,在于它的神秘与未知。在量子的概念提出之前,我们对微观世界的认识,往往基于对宏观世界的理解之上。受到物理学自身限制,我们无法直接观测微观世界,甚至借助光学、电子学显微镜等也只能观测到皮毛。如今,了解过量子测量的我们都知道,量子测量会对被测量子系统产生影响;处于相同状态的量子系统被测量后可能得到不同的结果。这种因果颠倒的试验结果听来近乎玄幻,也是诸多科学家无法用经典物理学理论解释黑体辐射实验的原因。

  在量子世界,很多经典物理学中不存在的物理状态变得可能。量子力学直接颠覆了我们对整个世界的认知。一个全新的世界在我们面前徐徐打开,太多的未知等待着我们去探索。这怎能不令人欣喜?

  如今,还有许多物理现象难以被我们理解,比如量子隧穿、电子自旋、电子轨道跃迁、单电子自身干涉、测量导致的坍缩、共轭物理量无法同时精确测量(海森堡测不准原理),等等。这些都是量子世界里的一扇扇神秘的“大门”,一旦打开走进去,里面可能是一个更加幽远深邃的“洞天”。

  但是,量子世界的神秘,或者说对量子世界的疑惑,并不足以使我们怀疑量子力学。量子力学的一部分已经得到实验验证,基于量子力学发展起来的科学与技术,已经极大地改变了我们的社会,并将继续服务于人类社会生活。

军事科学院徐馥芳:要有勇闯科技“无人区”的胆识

  量子概念图。资料图片

  对未来世界的影响,将远超你的想象

  记者:有句俗话说,“遇事不决,量子力学”。量子似乎已经走进了人们的日常生活,又似乎还很遥远。您怎么看?

  徐馥芳:很多时候,我们会觉得量子力学离我们很远。这一略带神秘、略显高深的学科,告诉我们微观世界中存在一些超导、超流、纠缠等神奇的量子效应,一般人很难理解。虽然一直都在说量子科技正在走进我们的生活,但是这一过程,往往以基础科学的形式在起作用。量子力学指导和推动了电子技术和信息技术的发展,但是我们的科学家、工程师和用户并不一定需要对量子力学懂太多。传统的学科还在将技术进一步推向前沿,仍有在不引入量子力学的情况下的进步空间。或者更直白地说,期望改变世界的量子信息技术,目前许多还停留在实验室阶段或者初步应用阶段,有待进一步突破。

  另一方面,量子力学其实离我们又很近。我们周围的物质,包括我们的身体和大脑都是由原子分子构成的,它们在微观上遵守的是量子力学的规则。我们享受的现代科技产品,手机、电脑等都是量子力学指导的产物。近年来,随着量子信息技术的快速发展,量子通信、量子计算、量子精密测量领域都取得了一些重大进展,相关的科技产品正在加速走进我们的生活。

  当然,我们更需清醒地看到,量子技术在向世界展现出其强大能力和发展潜力的同时,也面临巨大挑战。这其中,不仅有来自对量子态的长时间维持和精确调控等人类改造世界能力的挑战,更牵扯到物理学基础理论等人类认识世界能力的挑战。也许,还需经过漫长的时间,有新材料、新机理等特殊契机出现后,量子技术才能真正向世界显示其威力。

  记者:请您设想一下,量子信息技术会给我们的未来生活带来怎样的改变?

  徐馥芳:量子信息技术对未来世界的影响,将远超你的想象。在量子信息技术的3个分支中,量子精密测量和量子通信发展得相对成熟,已经从实验室“飞入寻常百姓家”。而难度最大的量子计算,发展仍处于早期阶段,距离商用普及仍有较长距离。我们乐观估计,还要20年以上的时间才能实现。

  量子计算是量子信息技术中最综合的一个技术分支,也是对信息技术冲击最大的一个分支。从算盘时代发展到冯·诺依曼架构的电子计算机时代,人类社会发生了翻天覆地的变化。从经典计算机到量子计算机,“量子比特”取代了经典的“比特”,量子计算机在理论上具有秒杀所有传统计算机的计算能力。可以想象,一旦通用量子计算机发展起来,人类社会又将再次经历巨大变化。网络信息安全、大数据和人工智能、化学生物制药、金融工程、智能制造等领域都将因为量子计算机的巨大信息处理能力,发生颠覆性改变。

  有没有勇闯科技“无人区”的胆识,决定了我们未来能走多远

  记者:在钻研量子技术的道路上,您遇到最艰难的挑战是什么?

  徐馥芳:从我的经历来看,最艰难的往往是起步阶段。我们这个团队是伴随着2017年新军事科学院调整组建而成立的一个研究团队,刚刚成立时,团队只有几个人,来自全军不同的单位。我还清楚记得,大家刚来到单位的时候,办公场地都是临时借用的,第一份项目申报书,是在临时租借的宿舍中完成的。但大家都没有被这些现实困难吓倒,科研经费有限,就省吃俭用买设备买器件;团队人才短缺,就想方设法引进、培养青年人才……几年时间过来了,我们的团队已经相对稳定成熟,科研条件有了很大改善,也取得了不少研究成果。

  回顾这段从零起步的创业历程,我最大感触是,我们这一代科研人员赶上了一个好时代。在国家高度重视科技创新的大背景下,在党中央和中央军委的相关政策扶持下,在军事科学院良好的科研氛围下,我们团队可以瞄准一个目标,心无旁骛地共同努力。在这种环境下,拼搏也成为内在的自发本能。

  记者:您认为,研究量子技术和其他科学技术有什么不同?研究量子技术需要怎样的科学精神?

  徐馥芳:由于量子物理的概念与宏观世界完全不同,从事量子技术研究需要经过科学的系统训练,接受其独特的逻辑和技术方法。量子力学是一门完备的、严谨的科学。没经过系统训练,利用学习到的部分量子概念,结合自己的现实经验看待或处理问题,很容易走入歧路,产生错误观点。

  现在社会上对量子技术存在着两种极端理解:一种是认为量子技术是骗子技术,所有的都是假的,不认可量子力学的正确性,或者认可量子力学但不认可量子技术;另一种认为量子技术是万能的,会彻底颠覆现在的电子技术和信息技术。这两种理解毫无疑问都是错误的。量子力学是一门基础学科,我们需要理性认识基于量子力学发展起来的量子技术,尤其是方兴未艾的量子信息学。它是一门全新的交叉学科,它的发展将成为我们传统信息技术的有力补充,并成为信息技术深化发展的基础。

  从我长期从事量子技术的经历来看,我认为,研究量子技术,一是需要科学严谨的态度,能够严格依据量子理论进行推理和验证,进行试验设计和现象解释;二是需要前瞻的洞察力,量子世界的现象和规律与我们熟悉的经验世界完全不同,对研究中碰到的问题,必须敢于大胆假设,勇于创新,小心求证;三是需要持之以恒的韧劲,在研究量子信息技术时,科学难题和工程技术难题同在,很多时候在短期内都难以出重大应用成果。中国古人常讲“十年磨一剑”,但在这个领域,有可能十年都难磨一剑,所以必须沉下心来埋头苦干。

  在科学研究上,有时看似下的是慢功夫,实则走的是快车道。量子技术是一门非常前沿且深奥的学科,目前虽然已经有了一些研究成果,但还有更多的“无人区”等着我们去探索。当我们与世界同行站在同一起跑线上,有没有勇闯科技“无人区”的胆识,决定了我们未来能走多远。

  文字整理:张志华

各地探索服务自动驾驶交通管理新举措******

各地探索服务自动驾驶交通管理新举措

如何为“聪明的车”建设“智慧的路”

本报记者 董凡超

  驾驶座上没司机,汽车也能上路行驶?或许,这就是未来的日常。随着5G通信、物联网、大数据、人工智能等新一代信息技术的快速演进,自动驾驶已经逐渐从蓝图走进现实。

  2022年12月,上海市十五届人大常委会第四十六次会议表决通过《上海市浦东新区促进无驾驶人智能网联汽车创新应用规定》,旨在推动产业高质量发展,保障道路交通安全。

  通过地方立法回应创新驱动下产业发展诉求的做法不仅在浦东一隅。《法治日报》记者梳理发现,近年来,各地各部门将自动驾驶作为科技创新支撑加快建设交通强国的重要领域之一,积极推进自动驾驶技术发展与应用,在政策法规、标准规范、技术研发、试点示范等方面开展了一系列工作。

  创新发展

  多个部委有举措

  清华大学法学院教授余凌云告诉记者,完善自动驾驶汽车准入制度要在充分了解自动驾驶汽车的基础上,制定一套合理而透明的市场准入标准,现行的汽车驾驶自动化分级国家标准将汽车驾驶自动化等级划分为L0-L5级。

  近年来,我国智能网联汽车产业飞速发展,目前正处于技术快速演进、产业加速布局的关键阶段。除了明确分级标准外,相关部委已开展包括深化试点示范、完善政策环境、推动基础设施建设等工作。

  在出台发展政策方面,交通运输部、工信部、公安部印发《智能网联汽车道路测试管理规范(试行)》;交通运输部联合发改委等11个部门出台《智能汽车创新发展战略》。

  在推进标准规范制定方面,工信部、交通运输部、公安部推动相关标准化技术委员会协同合作;在国家车联网产业标准体系框架下研究智能交通标准体系;制定营运客车、营运货车安全技术条件;编制《公路工程适应自动驾驶附属设施总体技术规范》。

  在推进测试验证方面,交通运输部认定6家封闭场地测试基地(北京、西安、重庆、上海、泰兴、襄阳);推动测试区数据共享、结果互认,提升测试服务水平;制定《自动驾驶封闭测试场地建设技术指南(暂行)》。

  在推进试点示范方面,交通运输部开展新一代国家交通控制网和智慧公路的试点;推动5G通信和北斗导航等技术的应用;在北京、上海、河北等地推进一批自动驾驶和车路协同试点项目。

  目前,各部委正坚持“鼓励探索、包容失败、确保安全、反对垄断”的原则,在地方先行先试、产品准入试点、智能交通基础设施建设等方面多措并举,持续推动我国自动驾驶汽车行业高质量发展。

  上路行驶

  制度保障少不了

  2021年6月23日,依据全国人大常委会授权,上海市十五届人大常委会第三十二次会议全票通过决定,支持浦东新区高水平改革开放。一个新名词——浦东新区法规,进入公众视野。由此,上海拥有两类不同性质的地方立法,一类适用于全上海,一类专门为浦东制定,在浦东新区实施。

  浦东新区法规明确,开展无驾驶人智能网联汽车道路测试、示范应用、示范运营,车辆应当具备最小风险运行模式,配备处于无驾驶人状态的显示装置以及故障或事故后的警示装置,经过有驾驶人智能网联汽车道路测试并达到规定里程或时间。开展智能网联汽车创新应用的路段、区域由市交通部门会同公安、经济信息化、通信管理等部门根据道路基础条件和实际需要划定并组织开展验收。验收通过后,应当向社会公示,并在该路段、区域及周边设置相应标识和安全提示。

  山西省阳泉市作为全国首个全域开放自动驾驶的地级市,目前已开展全市200公里道路自动驾驶测试运营工作,50个交通路口路侧基础设施完成智能化改造,形成市域级车城网。2021年9月,阳泉市多个部门出台了《阳泉市智能网联汽车示范应用管理办法》,对自动驾驶载人测试进行了支持。

  重庆市永川区和湖北省武汉市均出台管理规定,允许获得资质的示范应用主体开展车内无安全员的远程测试、示范和商业运营,为开展自动驾驶业务的企业提供详细的指导和支持。

  在政策支持下,中国在自动驾驶技术研发和应用方面均位居世界前列。各地法律、规定之于自动驾驶,态度是——鼓励创新、包容审慎、循序渐进,实行分级分类管理,按照从低风险场景到高风险场景、从简单类型到复杂类型的要求,确保安全有序、风险可控。

  余凌云指出,自动驾驶真正获得普及,还需从全国立法层面为产品准入和道路准入提供统一的合法性支撑,预防和应对技术的不确定性挑战,寻求道德伦理的正当性。

  “自动驾驶可通过地方立法进行试验来积累经验,最后在国家层面形成统一立法。”余凌云认为,自动驾驶立法应当坚持创新性、前瞻性、开放性的理念,并以“渐进式”立法思路为宜。

  保障安全

  公安机关在行动

  走进阳泉市的数字经济产业园,自动驾驶车辆不时从身边驶过。

  记者在采访中了解到,阳泉市公安局交警支队四大队为自动驾驶车辆开放了200公里的测试道路,支持其规模化测试运行。并针对区域内住宅聚集区、商业大厦等地周边人员流动性大、即停即走现象多、管理难度大的特点,设置了专用停车位和停车牌,进一步规范了自动驾驶车辆停车行为。

  据阳泉市公安局交警支队四大队副大队长胡鹏飞介绍,在日常管理中,该大队打造智能网联示范区的专门勤务模式,创建了“线下巡逻与线上巡检”相结合的管控机制,以机动中队为单位,“路长”每天对辖区道路交通情况进行巡逻,如遇自动驾驶汽车存在交通违法行为,及时通知测试安全员,并对企业进行通报。同时,还制定了专门的交通事故处理程序,为及时处置交通事故及安全事件提供机制保障。

  此外,该大队每月都会组织专人深入企业进行交通安全知识宣讲,详细检查安全员的资质及车辆的安全性能,严禁不符合安全要求的车辆上路行驶。

  在北京市亦庄新城设立的高级别自动驾驶示范区,科技带来的崭新变化正在改变群众的出行体验——北京交管局联合有关科技公司开展基于自动驾驶车辆感知设备的交通事件举报应用研究,以及基于手机定位的紧急求助、信号灯绿波护航研究等联创课题研究,探索自动驾驶与交通管理的双向赋能,全面提升群众出行的安全感与科技感。

  余凌云表示,自动驾驶的技术革命可能导致与自动驾驶汽车相关的法律问题层出不穷,也会赋予交通管理全新的执法重点并带来了技术层面考验。在可预见的未来,公安交管部门应当重点解决自动驾驶汽车的事故责任认定、隐私保护与网络安全等问题。

  “交通管理未来也会依托物联网技术的应用高度智能化、自动化、网络化,真正具有‘千里眼、顺风耳’,做到取证实时化,智能预防事故主动化。公安交管部门也应积极延展科技触角,用有效、精准同时不侵犯隐私的执法手段,护航自动驾驶技术应用行稳致远。”余凌云如是说。

  图为2022年12月23日,山西省阳泉市公安局交警支队四大队民警对辖区自动驾驶车辆道路交通通行情况进行巡逻指挥。 崔凯 摄

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