从量子计算机到脑机接口，科幻与现实的界限模糊不清

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2024年11月1日，国家原子能机构、国家发改委等十二部门联合印发《核技术应用产业高质量发展三年行动方案（2024-2026年）》，其中提及，加强基础应用研究，充分利用国内核技术研究优势资源，加大辐照生物效应、核基础数据测量等领域基础性研究力度；瞄准新药创制、新型放疗技术及高端装备研制等领域，布局一批具有原创性、前瞻性的重点科技项目；探索核技术在量子计算、新型储能、脑机接口等未来产业中的交叉应用；推动核技术与人工智能、云计算等新一代信息技术深度融合，开创核技术应用新局面。

1990年代初期，钱学森提出“灵境科技”概念，大致意思：科学和技术不再是以前那种呆板、冰冷、唯物的存在，而是以更接近真人的性灵般存在，使人类的使用与感受，都接近与真人打交道似的舒适与亲和。

随着科学和技术的发展，几十年前的科幻，如今已走到我们面前。但任何传统单一的科学研究、技术开发、生产制造、市场营销条块分割，任何单独的科技及其应用，都无法实现近似人的“灵境”状态。要想实现这种梦幻般科技跨越，多学科、多部门、多产业、多企业，跨界发展、联合研发、共享市场乃必由之路。

量子计算机



在所有要素之中，人工智能领域是所有产业的核心要素。在这方面，量子计算机，是AI发展的重要物质基础。在量子物理学产生一百多年来，量子计算机的实际研发仅近三十年。2011年5月11日，加拿大D-Wave 系统公司发布了号称“全球第一款商用量子计算机D-Wave One”，含128个量子位。2013年5月，谷歌（Google）和NASA在加利福尼亚的“量子人工智能实验室”发布D-Wave Two。2017年5月，中国科学院宣布制造出世界首台光量子计算机。2019年10月，谷歌研发的Sycamore（悬铃木）量子计算机，声称实现了Quantum supremacy（量子霸权）。2020年12月4日，中国科学技术大学发表使用76粒光子运算的量子计算机“九章”，并宣布实现量子优越性。

微软研究院量子计算研究院NathanWiebe称：“如果量子计算机足够大、足够快，我们就可以彻底改变机器学习的许多领域。”他认为：“人类大脑是否量子计算机——这是个备受争议的问题，大脑有时候的行为让人感觉它就是量子计算机。众所周知，人类的行为离不开情境；现有的选择决定了我们的偏好，这其实和我们的逻辑相悖。从这个角度看，我们确实像是量子粒子”。很多科学家认为：相较0、1组成的二进制冯诺依曼架构（Von Neumann architecture），量子计算机才是解决人工智能难题的钥匙。

但量子计算机的研发难度极大，它需要超洁净空间、超流体（仅比绝对零度高1%℃）、超导体。譬如：2018年6月，Intel研发的量子芯片，需要在接近于-273.15℃的液氦超低温下工作。整套超导装置不但价格高昂，且体积非常庞大，这导致目前的量子计算机更多是实验室科研状态，而缺乏实用价值。

“室温超导”（Room-temperature superconductor，可在高于0°C环境下有超导现象的材料），如果研发能取得真正的突破性进展，毫无疑问将大大加速量子计算机的发展，促进其更加接近于实用。难题是：“室温超导”，是人类现代及其近未来科研征途中，又一座难以攀登的高峰。

截至2020年，最高温的超导体是超高压状态下含碳硫化氢系统，压力267 GPa，其临界温度为+15°C。而如此超高压状态，不但实验设备更大更昂贵，且“量子芯片”会被压成齑粉，根本不具备实用性。在常压下最高温超导体Cuprates（高温超导体铜氧化物），在-135°C温度下，才有超导现象。

一些在科技领域的后起之秀，出于民族自豪感或企业宣传利益而宣布的“遥遥领先”，譬如：2023年7月23日，韩国科学技术研究院（KIST）量子能源研究中心，发布的LK-99新型室温超导体论文。到2023年8月16日，就被Nature发文《LK-99不是超导体——科学侦探如何解开谜团》证伪。真正严谨、务实的科研，需要沉下心来、不务虚名、实事求是、具有奉献精神、几代人传承接续、埋头苦干几十年的历史性系统工程，还要有如精卫填海般巨大研发资金投入，且要准备承担很高的失败概率。

脑机接口



另一套思路，是Elon Musk开创的“脑机接口”技术路径。如前文所述，很多科学家认为：人脑就是能在常温下运行的生物架构量子计算机。人脑的工作机制不同于0、1二进制的电子计算机（所谓“非黑即白”），而更多是在“混沌”模式下，瞬间做出极为复杂的判断与选择，匪夷所思又巧夺天工、浑然天成。

彭罗斯（Roger Penrose）提出Robust机制（鲁棒）对物质与意识之间关系的解读。哈佛大学研究认为人脑“微观结构”存在“量子叠加态”，被谓之“量子灵魂”理论。

而马斯克（Musk）的长处是把抽象的科学理论，实现为技术应用，同时具备强大到难以想象的融资能力，把“幻想-科学-技术-研发”一直推动到“产品-应用-市场-利润”阶段。其他人觉得奇妙甚至玄妙的人脑与意识难题，马斯克的设想直接、大胆、甚至有些粗暴：既然人脑类似量子计算机，那为什么不把人脑与计算机联接起来呢？用天然的人脑量子计算机来控制电子计算机里的硅基智慧呢？

这就又产生了新的科技跨界：人脑是活生生的碳基血肉，而计算机是可以重置的硅基算力，两者之间的联接，不仅涉及到物理、数学、化学，还需要生命科学、医学作为基础。而生命科学、医学又自成体系、无比浩繁。所有最尖端、最艰难的科学体系，都交汇起来，甚至搅和起来，盘根错节、剪不断理还乱……很难用传统物理学，机械性分清谁先谁后？孰轻孰重？

这种状态，最接近于人脑真实的思维状态：多维度、复杂性、立体、动态，甚至看似混沌状态，最终产生思维结果和决策。这就要求在自由思想、科学探索、技术研发、产品应用等领域，实现多学科、跨专业、产业群体联动，就像有机生命体那样：是整体的、活生生的成长，而不是先长胳膊、后长腿、最后长眼睛。这种新的科学、技术、产业综合生态，就是钱学森曾设想的“灵境”状态：接近于人类性灵的科技及应用。

基于传统物理学的传统产业结构，譬如：波音制造飞机、福特制造汽车、IBM制造电脑、Intel制造芯片模式，已无法适应“灵境科技”发展。所以，近些年来，这些较陈旧的老大公司，发展越来越慢、利润率不断下滑、曾经的领先地位不断被反超。

而最适合未来“灵境科技”发展的产业模式，同时也取得了最快发展速度、超高利润率，毫无疑问就是马斯克的“跨界产-学-研综合体”。他形成了非常奇特的“自由思想+独裁决策”体制：在科幻设想、科研路径、研发方案、技术细节等方面，百无禁忌、自由发挥，普通基层研发人员能直接拦住马斯克，与其沟通自己的设想。然后，马斯克以近乎独裁的方式，拍板、指挥、协调手下不同领域的公司、部门、团队、供应商，以实现科研、设计、实验、测试、制造、反馈，整体化协调运作。

在“灵境科技”时代，这套独创运营模式，在协调多部门配合，实现复杂的综合目标方面，有效避免了“多部门管理、大家都有管理权、大家都不完全负责、冗长的集体决策、出了问题相互推诿”之弊端，非常适合近未来“灵境”发展需求，具有相当大的参考价值。

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美逸君

责编 陈斌

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