2019/11/13-17 深圳會展中心
2019年中國高新技術論壇“改變世界的新興科技”主題論壇Ⅱ 現場實錄
新聞來源:高交會組委會 發布日期:2019-11-25

  “改變世界的新興科技”主題論壇 

  時間:20191114日   13301730 

  地點:深圳會展中心簕杜鵑廳 

   

 

  實錄內容: 

  主持人 王海東 深圳衛視主持人: 

  歡迎大家回到2019年中國高新技術論壇“改變世界的新興科技”下午場,我是深圳衛視主持人王海東。今天下午我們將圍繞生命科學、5G和飛向太空這三大話題展開討論。 

  首先進入第一個主題演講環節“生命科學的全新時代”。生命科學是我們這個時代最受關注的話題之一,今天將會有六位嘉賓就此分享他們的觀點。第一位演講嘉賓是1991年諾貝爾生理學或醫學獎獲得者、德國生物物理學家厄溫·內爾先生,他的演講題目是“突觸可塑性在正常及疾病相關腦內處理中的作用”,掌聲有請。 

    

  演講嘉賓 厄溫·內爾 1991年諾貝爾生理學或醫學獎獲得者、德國生物物理學家: 

  今天非常高興來到這里和大家分享一下我的看法,今天下午跟大家談一談突觸的可塑性。大家應該都知道突觸的可塑性,它是一個非常基本的特性,它是大腦信息處理的基本特征,神經科學家一般會使用可塑性去描述這樣的現象,突觸強度會不斷改變,尤其是你給它重復的刺激,這取決于突觸的特性。我們知道這樣的話它跟計算機非常不一樣,計算機是相互發送信息來運作,但是人的大腦是用突觸,所以突觸這樣的可塑性就體現出了中樞神經系統的復雜性,這種可塑性的時間間隔有的可能很快,有的可能是幾年。我們的大腦突觸并不是在出生的時候就已經連接了,所以它是通過我們不斷學習才連接起來的,這就是以經驗為基礎的學習,它也會對大腦的損傷作出應對。今天我主要是跟大家講突觸對于注意力以及動機的調整。在雙脈沖異化當中是10-100毫秒,也會有不同形式的可塑性,它們的時間非常不一樣。也有一些是長期的突觸可塑性的改變,有的是幾分鐘,有的可能是幾年,這也是我們學習的機理。 

  跟大家舉幾個例子,一個是短期的可塑性(STP),短期的可塑性是突觸的異化,有的時候突觸也會作出不同的應對,它對于重復性的刺激會有可塑性的改變。我們發現第一個圖片是比較小的改變,但是在下面這個圖上看到的是相反的結果,也就是在小腦當中給它重復刺激之后,我們發現攀緣纖維進行了比較大的反應,這就是造成人類抑郁的前提。這個突觸可塑性使我們發現有時候給它幾秒鐘的刺激結果會更強烈,可能會比長時間的刺激結果更加強烈。 

  再跟大家談一下神經調節,大家知道神經遞質有這樣的系統,這些神經遞質會擴散到大腦不同的位置,但是并不會讓突觸發生非常大的改變或強烈的信號,但是它們會調節其他的神經末梢對神經遞質的釋放,這樣對調節大腦的狀態也會給激勵機制或人的動機帶來很多的信號。有很多藥物會影響大腦的信號,這樣就會把精細的平衡系統打亂,就會造成抑郁的現象,這是神經調節背后的機制。這是劍橋大學做的研究,這是分子層面的,包括神經末梢的興奮性,還有神經遞質的受體相應的特性,我們對于突觸神經遞質釋放前的機制可能了解得非常少,這也是我在實驗室過去幾年研究的話題,我們想要找到一個更好的方式去了解突觸釋放前里面神經調節的機制,以及跟長期的可塑性之間的關系。 

  我們發現調節性的信號通路非常復雜,里面包括了好幾種我們所知道的受體,它們會通過幾個機制的中心來發揮它們的影響。有的時候也會通過異質渠道來發揮作用,這就是非常強的調節系統。因為這個高度的調節性是鈣離子高濃度通道所引起的,現在有越來越多其他的通路,在這里面能夠有一個第二層級信號的生成,在信號釋放通路里面,能夠讓我們在第13個自然月的觀察里面發現一個非常重要的主控因子,這個主控因子能夠幫助我們突觸得到釋放。另外,在文獻檢索里面,我們也可以描述個機制,這個機制能夠非常強烈地影響里面不同的機制,包括突觸小泡,在研究里面的精髓,我們看到這里面的主控的過程和釋放的過程,能夠更好地影響神經系統的調節,包括左邊這個突觸調節。當然這里面還有兩個不同的主控過程,第一個叫主要的突觸點,第二個叫超級主控點,而這兩個有不同的濃度和敏感度,開始的釋放會有其他的影響。這里面是在神經科學2006年出版的論文里面描述的,在這13個自然月里面發現了有其他的突觸釋放,能夠看到這里面出現了一個通路的短時增強。其他的證據也顯示了這個過程包括了無論是我們講到的生理模擬,還有在里面看到的鈣離子,以及其他我們講到的短時增強的影響。根據剛才講到的衡量參數,這能讓我們更精準地衡量突觸的回應,并且在突觸的回應級別里面進行分級管理,這就是我們剛才講到的反饋通路。而這在生理上可以進行模擬,就是當它們在承擔類似任務的時候,當你在衡量這些回應的時候,你可以看到它們回應的層級有非常大的差異,要么是抑制,要么是激活,所以有一個壓力,有一個刺激的作用。為什么會有不同的回應呢?我們模擬了神經調控,我們要在里面再現是非常簡單的,通過進行2-5倍的增強,并且能夠增加其中我們看到的神經節點的調節,能夠在這里面調節之后出現非常強烈的抑制。 

  這里面有一些非常特定的表征,其中一個表征是里面調控器的影響。當然有人會關注,首先有2-3種回應可能出現在這個模擬當中,可以看到里面有不同的響應。如果在三次刺激之后會有類似的回應,每一次回應會有不同的表征。這已經能夠得到我們剛才講到的超級主控啟動的囊泡來進行解釋,在囊泡釋放之后99%都能夠得到調控,而其他的囊泡可能屬于一個沒有那么完美的狀態,就是說沒有那么完美理想的真空狀態。非常明顯的一個表征就是我們可以看到如果囊泡的數量相似,在里面的主控啟動的囊泡跟其他的囊泡不一樣,尤其是受到了神經調控的影響。 

  接下來我們可以看一下強植后的增強,在這里面展示的是剛才講到的神經的可塑性,強植后增強是我們講到的主控啟動因素釋放之后的一個特定增量,你能夠看到在左邊通過緩慢的刺激可以幫助我們去衡量一些特定的信號通路,但是在幾秒的高頻刺激之后,我們可以看到這個響應增強了,而里面強植后的增強出現了下降,并且下降是量級化幅度非常大,也可以隨著時間的不同而出現明顯的變化。為什么這里面的增強在我們的研究當中會不斷下降呢?剛才講到啟動的囊泡能夠得到完全的強植化的處理,它們能夠回應這種刺激的時候會有不同層級的彰顯。在強植后的增量我們進行了分析,包括通過PTP處理,它改變了短時間的STP,并且能夠增加這些特定囊泡的群組或數量。所以我們可以了解這個LTP會怎樣受到影響,如果在不同的PTP階段里面,它能不能夠受到影響呢?在短時增強的突觸里面的可變性,由于不同層級主控的啟動,它可能也是由于神經調控的結果,所有這些特征都能夠由兩個假定前提的突觸囊泡群來進行處理、進行對比的研究。其中一組是超級主控,另外一個是正常的啟動,所以它們的脈沖和刺激時間都不一樣。所以我們就能夠設計一個機制來看待不同的對于突觸短時增強的處理之后的韓國。我們在研究當中也需要去處理當中的要點,包括神經調節里面的谷氨酸性的突觸,我們進行了兩組突觸群組的研究。這里面要基于一些假定的前提,我們講到了不同的神經可塑性的探別和分類,這是未來的研究導向。我非常高興看到我們在深圳的研究所也基于在過去幾年的研究成果,還有對于未來的預判也有一些研究成果的生成,基于對于神經可塑性的影響,以及對于學習記憶、人腦記憶的可借鑒影響,能夠讓我們更好地探討出一些新的有效的神經調節機制,并且能夠在調節的過程當中實現最終的目標,達到一些療法上的創新和突破。我們研究所的研究包括以下研究員,他們都是年輕有為,也有一些年輕新鮮的血液加入我們這個研究團隊,他們都是來自著名的神經研究所。我剛才給大家介紹的研究成果是基于我在德國的研究團隊的研究,這是我需要致謝的研究組的同事,謝謝。 

    

  主持人 王海東 深圳衛視主持人: 

  謝謝厄溫·內爾先生,接下來要請出的演講嘉賓是神經科學家、中科院院士、中國科學院上海生命科學研究院研究員、中科院上海分院副院長張旭先生,他的演講題目是“神經元種類和神經環路”,掌聲有請。 

  演講嘉賓 張旭 神經科學家、中科院院士、中國科學院上海生命科學研究院研究員、中科院上海分院副院長: 

  謝謝組委會的邀請,我今天講一講我研究的老本行,感覺神經元的種類,神經環路跟疼痛的關系,另一個方向是講慢性疼痛,慢性疼痛是另外一個故事,剛才厄溫·內爾教授也講了,這是非常大的一個領域,無論在基礎研究,還是在臨床治療上。 

  大腦神經元的種類是神經科學家一直追求知道的,它們是怎么連接起來的。我的工作主要是集中在被動型神經元,在脊柱兩邊,通過神經通路傳到大腦。在過去很多研究中我們知道疼痛以及觸覺,機械性感受不斷傳到大腦皮層軀體感覺區,同時也會到達另外一個區域,到達影響我們情緒的區域。這樣的連接使我們在感受到疼痛的時候還會影響我們的情緒,60%的慢性疼痛的病人會造成抑郁癥。但無論如何,在大腦中進行這么多的信息處理,最終還是要在接受很準確的外軸刺激轉變成沖動,通過神經環路,這是一個很精準的對外界刺激受分子感受以后受體,通過脊髓這個很精準的神經環路,到達大腦的時候是一個神經網絡,跟我們的視覺、聽覺等其他神經網絡形成一個整體,使我們對外界世界有一個整體的感覺和快速的反應。在信息處理階段和認知過程中,大腦就像計算機系統一樣,對過去存儲的信息進行比對,然后會在運動系統快速反應,使我們能夠產生逃避,某種傷害性刺激,或者把這種經驗或感受有提升到更高的層面進行儲存和分析來積累我們的經驗和情感上的影響。 

  神經科學家對于大腦怎么連接起來的,整個詳細的連接圖譜是不知道的。但核心內容,雖然可以在PPT上看到展示的很多不同種類的神經元,有各種不同的形態,都是通過突觸這個結構連接起信息傳導系統。在將近1000億的復雜神經元系統里面,在傳統的教科書里面我們知道有3-4種神經元,都有自己的分析標志物,我們在做研究的時候可以用染色的方法來標記特定神經元,我們把新的知識裝填到系統的框架中間。外周的感受器有痛覺、癢覺等感受器,比如在感受到熱的時候,在特定的溫度區域里面有傳導溫度的信息,也在一定程度上參與到疼痛,比如我們吃的辣椒素等化學感受。這樣的系統使我們不僅僅是能夠感受這些通路里面的化學離子變化,同時也是分子激素向上傳導特定信息的原理。在機械性感受器上,我們也知道了很多參與機械性信息傳導的分子,特別是在低閾值的機械性刺激,我們在毛發上的機械性觸覺都可以感受到。 

  中國科學院在2012年啟動的腦功能圖譜計劃,它的目標是在檢測特定腦功能神經連接通路和網絡結構的解析以及模擬上進行基礎研究和核心技術的研發。在這里面,首先我們要找到它的生物標志物,能夠標記神經元到底有多少種,然后通過跨突觸的神經追蹤劑及標注神經元分布的情況。這是2011年、2012年非常有雄心的研究計劃,當時也正好碰到這個時代,單細胞技術,其中最核心的就是RNA次序技術,我們正好趕上了第一波SMART技術,雖然通量比較小,但是檢測的基因數是比較多的。我們在過程中,這么小的一個神經元,平均有1萬種不同的基因在里面,不同種類之間的差別在5倍以上的大概將近2000種。我們可以通過統計的方法分群,用其他的方法結合起來,可以發現在每一種群類中的顯著性基因都能夠找出來,藍色的是我們當時找出來的有代表性的標志物基因。這時候就把各個亞群之間全部能分出來。我們在這個基礎上,可以一對一地把神經元的功能大概地畫出來。在這種基礎上我們能把神經元分成10種類型,以及14種亞型,以及大類的功能都能夠檢測出來。 

  在技術不斷進步的情況下,相對于SMART技術,它的通量要大得多,一下子能檢測很多的細胞。它的通量和精準度怎么樣呢?在通量大的同時精準度還是可以的。基本上可以下的幾輪,我們前面對細胞的分類,無論是神經元的類型和亞型上是合理的。在這種基礎上我們就可以用模式生物的方法,進一步結合病毒感染及其速度追蹤的方法來看。無論是在DNARNA水平,在單細胞水平進行測序,而且現在拓展到蛋白質和代謝組的水平進行系統分析和對神經元分類更多的信息。技術本身也在不斷拓展,在空間定位上也進行了新的拓展。從早期的組織化學染色切片看標志物的分布,現在新的方法也在不斷出現。 

  在過去這么多年來,在神經元種類和連接到底有多少種,基于它的功能,從這個角度出發,從細胞種類、病理學變化,在小微世界中基因網絡及其功能,以及進一步的生物信息學分析,以及cell types整個大腦中的分析,對未來解析大腦很重要的方向。謝謝大家的聆聽。 

    

  主持人 王海東 深圳衛視主持人: 

  謝謝張旭先生,接下來要請出的演講嘉賓是中國科學院院士,中國科學院神經科學研究所研究員,中國科學院大學生命科學學院榮譽講席教授郭愛克先生,他的演講題目是“探索自然智慧本質,照亮類腦智能之路”,掌聲有請。 

  演講嘉賓 郭愛克 中國科學院院士,中國科學院神經科學研究所研究員,中國科學院大學生命科學學院榮譽講席教授: 

  大家下午好,非常榮幸在這里作演講。我演講的題目是“探索自然智慧本質,照亮類腦智能之路”。 

  我們知道人類大腦是集智慧之大成,集大成之智慧,我們可以上九天攬月,可以下五洋捉鱉,世上無難事,只要肯登攀,全靠我們的大腦。人腦有1000億的神經細胞,有1萬億的神經膠質細胞,10倍于整個銀河系,有100萬億的突觸連接,人腦神經纖維總長度18萬公里,繞地球4周。在這么復雜的系統面前,前輩科學家對復雜系統做了深入研究,我這里列舉了諸位的大家,他們面對復雜系統提出的復雜系統的理論和實踐。 

  著名的人工智能專家Minsky,他將思維描繪成為由本身不具備思維的微小部分組成的社會,他稱之為《心智的社會》,他說,所謂思維并不是直接來源于幾個像波函數那樣規整漂亮的基本原理,精神活動也不是一類可以用幾個邏輯合理的運算就能描述的簡單現象。相信腦的功能是成千上萬個具有不同專門技能的子系統協作的結果,是上百萬年進化中纏繞組合的結果。 

  我們都知道大自然中有涌現現象,就是簡單中孕育著復雜,這個最有趣的例子就是螞蟻,螞蟻雖然個體是非常簡單的,但是螞蟻構成一個社會之后就非常復雜,這就是一種涌現現象,非線性系統中可以涌現出復雜行為。 

  我剛才勾畫的都是前輩的研究,用莎士比亞的話講“凡是過去,皆為序章”,作為我們今天研究的序章。我現在把這些年來關于腦研究的一些主要進展,用我的理解概括了14個方面:人腦是最復雜開放遠離平衡的自組織自適應動力學系統;人腦不是被超自然智慧設計的,它是演化和選擇的奇跡;物質變精神,精神變物質,精神是腦與行為交互的結果;大腦的網絡組合結構是跨物種的、跨尺度的不變性原則等等。我歸納了大約14條,我下面將會就這每一條給大家舉一兩個例子來說明這樣的問題。 

  一是演化+選擇創造了生命世界的多樣性。比如人的大腦和黑猩猩比較起來,人類大腦是1400立方厘米體積,黑猩猩只有400立方厘米,這就是人腦與黑猩猩腦子的對比。達爾文是一位偉大的科學家,他最深刻地理解了演化和選擇。我們相信演化和選擇適用于所有生命系統和智能系統的各個層次。在生命起源過程中,有一個寒武紀生命大爆發的地質年代,距離現在是5.42億年-4.88億年,是現代生物的開始階段,是地球上現代生命的起源。這個大爆發涌現了地球生命的五彩斑斕的生命現象,各種動物物種、各種植物生命現象。用達爾文的話說,從這個簡約的開始蘊育著更為美好,更為復雜的系統,它們曾經或正在演化著。我們腦科學家研究腦可以研究各種模式動物,比如說果蠅、線蟲、斑馬魚、小鼠,甚至研究體細胞克隆猴,還可以直接研究人類自身。 

  大腦是非常復雜的,研究簡單系統有什么用呢?其實大腦的網絡組織的一般原理可能不變地出現在解剖空間維度的各個尺度和不同的物種中間,比如可能出現在靈長類和猴子,也可能出現在簡單的物種如線蟲和果蠅,但是它的腦結構框架和靈長類動物腦結構是沒有什么不同的。線蟲神經聯接組的富人俱樂部是高度網絡樞紐中心的精英集團,它們在拓撲上相互連接,效率很高,具有小世界屬性:海內存知己,天涯若比鄰。這是人類大腦中復雜的網絡結構,像人類大腦這種網絡結構,它可以產生流體智力。大家可能會發現有些人的智力像流體一樣的,記憶力非常好,解決問題非常快,這都歸功于他們大腦內這樣的樞紐式的模塊化結構的,所以這也是我們大腦工作的基本環路導致的智力。有學者將人類大腦的工作方式比作是一個龐大的交響樂團在演奏和諧的交響樂那樣的情況,心靈的音樂網絡是我們認知能力的基礎。 

  二是兩難抉擇的腦機制。我們人類每天都遇到抉擇,因為抉擇本身就是生活,生命就是一個連續的抉擇過程。但是我們可以研究簡單的動物的抉擇原理,比如果蠅的抉擇,我們發現果蠅的非線性抉擇曲線具有S形,靈長類動物的抉擇也是這樣的S曲線。 

  三是跨物種的模式分割的去相關性原理。這兩張圖是不一樣的,左右兩個盒子里的小鼠不一樣,這是基本的神經元運算。這個神經運算原理不僅在人類負責運動編碼的小腦,也在果蠅的負責嗅覺記憶的蘑菇體,也在小鼠負責記憶的神奇的海馬腦區都是和而不同,說明跨物種具有神經環路原理的不變性原則。這個觀點很重要,如果你想研究類腦智能,你就要研究這些不變性原理。前面提到的三類腦結構的功能特點是:高度發散的投射,稀疏的突觸連接,廣泛的反饋抑制。認識到這樣的原則有什么用?我給大家舉一個例子,美國三位科學家就把這個原則用到了哈希算法的加密算法,他們把果蠅嗅覺氣味的分辨方式形式化了,改進了現在經典的哈希算法,提高效率30%-50%。我們生命系統中的很多現象和原理,我們有時是不識盧山真面目。但是明白人知道這是可以運用的原理,這就是交叉科學的魅力。 

  四是大腦內有祖母細胞嗎?其實沒有,大腦當中的細胞是以集群的方式對應外部世界表達的,它沒有什么特定的編碼祖母面孔的細胞,它是用神經元集群來表征的。 

  五是這幾年關于面孔識別的研究進展很大,大家可以看到這些京劇臉譜,發現在靈長類腦用205個不同的神經元就可以編碼50種面部特征,就可以編碼一個人的臉。 

  六是物質和精神的關系,精神來自于行為控制,精神進化的物質就是大腦。頭腦使行為更加成功。如果在大腦研究中我們想了解大腦是如何工作的,我們必須理解物質和精神的關系。揭示大腦認知功能的跨物種和跨空間尺度的神經網絡機制,并提煉出其神經計算原理,可能是理解人類大腦如何工作的突破口。 

  最后,我想強調的是,我們應當提倡跨物種、跨系統、跨尺度、跨領域的腦科學研究。揭示自然智慧原理,照亮類腦智能之路;反過來,類腦計算與人工智能也必定啟發自然智能探索。交叉互動永遠在路上。 

  我今天就講到這,謝謝大家。 

    

  主持人 王海東 深圳衛視主持人: 

  謝謝郭愛克先生,接下來要請出的演講嘉賓是華大集團首席執行官、執行董事、深圳華大生命科學研究院院長徐訊先生,掌聲有請。 

  演講嘉賓 徐訊 華大集團首席執行官、執行董事、深圳華大生命科學研究院院長: 

  謝謝大家來參加今天下午的主題論壇,前面幾位講了生物學里面非常重要的問題,一直以來我們都在問這些問題,比如人為什么能形成這樣的高等智力,認知是如何起源的。在生命科學領域,我認為有三個重要的終極問題,第一個是認知的起源,第二個是生命的起源,第三個是為什么會有生老病死。在生命科學的終極問題探索過程,同時會帶來的好處是我們對自身、對于疾病、對于生老病死認知更深刻,也就意味著我們更能夠控制自己的健康。剛才張老師就講了大量單細胞研究產生的數據對神經系統和腦的認知帶來新的認知。而我今天要跟大家分享的是在生命科學發展到今天,以實驗為基礎逐漸產生了大量的數據,生命大數據一方面帶來的是對生命科學新的認知,同時在大健康領域也產生了深刻的影響。 

  大家知道人最早是從受精卵開始的,從父親來的是精子,精子里面主要的成分是DNA;從母親來的是卵細胞,卵細胞里面最重要的也是基因。每個人都是從單細胞開始的,單細胞里面最重要的物質就是基因。可以說基因是生命最起始的,是生命的“源代碼”,而對于這樣“源代碼”的認知,會影響到我們對很多生命本質的認識。我們和其他生物的區別,比如人和人的區別,人和猩猩的區別,人和斑馬魚的區別,其實就是控制生命的基本信息——基因的編碼程序不一樣而已。甚至這樣的區別可以很小,比如人和猩猩的區別是小于1%的,人和人的區別往往只有千分之一,但是這千分之一就帶來了周圍每個人都是不一樣的,都是有自己特點的。而正是這樣的“字符”差別就帶來了生老病死,甚至帶來了癌癥或罕見病。 

  在生命科學里面有一個重要的法則,是貫穿始終的,就是中心法則。中心法則最重要的是決定了因果的方向。我們做了很多大數據的研究,大數據的研究有一個特點,得到的是關聯關系,但是在生命科學里面因為有了中心法則,這樣的關聯關系就可以轉化成因果關系。根據中心法則,最基礎的是DNA,中間產生了一系列的變化,最終導致的結果是生老病死。中心法則說明了所有的生命現象都和DNA密切相關,一生當中70%以上的疾病都或多或少和基因關系密切。 

  中心法則是內因,外因還包括了環境。因此,在一生當中,生命的信息是在不斷動態變化中的,包括基因本身受外界環境的影響會發生突變,基因在過程中受到環境的影響會發生調控上的變化,會有蛋白質層面、小分子層面、組織層面、整體的變化。 

  此外,人這一生的數據可能比城市的交通大數據還要大。所以真正的大數據最終還是來自于人生命本身的大數據,如果把一個人一生的數據全都集中到一起的話可能會超過100PB 

  為了解碼人的基因組,在20年前,中國科學家參與了人類基因組計劃,人類基因組計劃可以說是人類歷史上的偉大創舉之一,這一計劃讓我們對自身的基因更了解,帶來了生命科技往產業方向迅速轉化。當時做第一個人類基因組花了30億美金,耗時超過13年,但數據顯示,這一計劃促進了諸多科學的發展,帶動了超過8000億美金的產業機會。 

  但如果要做人類大數據,需要控制成本。而生命科學,尤其是基因科技,在這幾年迅速發展,從第一個人類基因組需要30億美金,到今天可能只要一兩千元人民幣就可以做完。整個行業在過去十年發生了翻天覆地的變化,最大的變化就是從原有的科研轉化成了臨床人人可及的基因組測序技術。同時,這樣的發展帶來了大量的生命數據,包括基因、影像在內。我們認為,在生命大數據的基礎上,生物技術(BT),結合互聯網技術(IT),可能會產生一系列重大的產業的發展。 

  在華大做測序儀之前,所有的測序儀都完全依賴進口。當時我們意識到,如果持續這樣,發展會受到影響。所以我們堅持做自主可控的測序技術,現在擁有了自主可控的國產測序儀,而且已經在臨床領域大量使用。 

  此外,一個很多人提出的問題:測一個基因組可能只要幾千塊錢,但是分析一個基因組也需要幾千塊錢,也隨著技術的發展被逐漸解決。如今,生命測序分析的成本也在迅速下降,包括谷歌在內的各大機構共同參與,不僅使它的準確率大幅提高,而且使得處理能力和成本有了快速發展。 

  正是因為測序成本越來越低,分析成本也越來越可及,所以越來越多國家力量開始進入這個行業,使得這個行業帶來快速的爆發式增長。比如英國在去年宣布要做500萬人的基因組計劃,而且目前已經在快速進行當中。美國在奧巴馬政府時期就提出精準醫學的計劃,到了去年美國政府進一步推動了“All of us”計劃。歐盟今年剛剛宣布要成為第一個完成百萬基因組計劃的區域。大數據的產出和百萬基因組之爭,這背后的原因到底是什么?為要做生命大數據?生命大數據到底帶來了什么? 

  舉一個目前在基因組領域最常用的應用,液體活檢,從外周血里面取游離DNA,通過游離DNA的檢測看到底有哪方面的疾病。一個最簡單的應用就是檢測胎兒的情況。胎兒DNA是在母親正常DNA里面特殊的一部分,如果能抓取這部分信息,就能對胎兒的健康進行診斷。另外是癌癥,癌癥基因也是區別于自體基因的。癌癥和胎兒的篩查是目前基因組能立竿見影的應用。 

  舉個具體的案例,今年深圳10月份有一場特殊的音樂會,這場特殊的音樂會有幾位很特殊的唐娃娃音樂家。其中有一位周周大家很熟悉,曾經在人民大會堂指揮過交響樂。另外一個是華大的員工,她自己特別喜歡打擊樂。這樣的出生缺陷,在中國的頻率是非常高的,出生缺陷率是5.6%,而世界的平均水平只有中國的一半,每年政府在這上面的醫療支出是非常巨大的社會負擔。 

  過去5年,深圳市在無創產前技術的有效應用,及全市各級政府和醫療機構的共同努力下,唐氏綜合征患兒的活產率從2.32/萬下降到0.92/萬,實踐經驗證明這類疾病可以被控制。而目前已經發現的遺傳疾病6000種以上,可以通過孕期和新生兒的篩查進一步控制。 

  20196月,國務院印發《關于實施健康中國行動的意見》,明確提出實施癌癥防治行動。華大積極響應,合作參與的靶向新生抗原自體免疫T細胞治療項目,在臨床試驗中治療效果明顯。這樣的技術以及更多的基于腫瘤大數據的基因組技術,將為未來治愈腫瘤帶來希望。 

  前面分享了“讀”基因,未來在堅守科技發展和應用的倫理和道德底線的前提下,“寫”基因也會帶來整個行業的巨大變化。其中一個技術就是基于基因編輯,進行疾病治愈。另外是合成生物學,可以為未來重新定義程序,比如可以為未來的綠色生物智造提供物質基礎。 

  組學的大數據的時代,很可能帶來我們對疾病的重新定義,實現對疾病預測預防的管理,改變大健康的整體格局。 

  這是我今天演講的內容,謝謝大家。 

    

  主持人 王海東 深圳衛視主持人: 

  謝謝徐訊先生,接下來的演講嘉賓是碳云智能聯合創始人兼首席信息官黎浩先生,他的演講題目是“數字生命的計算引擎”,掌聲有請。 

  演講嘉賓 黎浩 碳云智能聯合創始人兼首席信息官: 

  1944年薛定諤寫了一本書《生命是什么》,他想探討一個問題,一個生命有機體的范圍內在空間和時間中發生的事件,如何用物理學和化學來解釋。他說當時的物理學和化學在解釋這件事情顯出的無能,絕不應該成為懷疑它們原則上可以用這些學科來詮釋的理由。 

  剛才徐院長講到的中心法則可能就是一個有趣的可能去解釋生命科學的法則。物理學家希望用這種方式來解釋,但當時還沒有更好的技術來解釋這個事情。1999年霍金在接受采訪的時候,有記者問他21世紀是生物學的世紀,他打斷記者說,我相信,21世紀將是復雜性科學的世紀。復雜性科學恰恰在21世紀是BT和IT融合的過程。 

  生命是一個復雜的系統,剛才郭院士講螞蟻在自組織的過程中會產生很多自發而具有社會性的屬性,我們自身的免疫體系也是這樣的。我們看到這樣自組織的過程是涌現的表現方式。對于所有動物來講,它的代謝率和體重是非線性的表達,比如美國科學家做的一個實驗,用一個大象來做麻醉劑的實驗,用了貓的體重的1000倍來做大象的麻醉劑,結果大象當時被麻翻了,當場死亡。這代表什么呢?在代謝率和體重之間不是線性相關的關系,乘1000倍、乘10000倍就可以算出大象能受麻醉劑的劑量。大家說這只是實驗,跟我沒有關系。你想想小孩子吃藥也有可能是這樣的,這個問題就比較嚴重了你明顯看到在吃的感冒藥上標的單位是體重,而且是線性對照的,這個問題就大了。這種非線性對照是科學領域新的對于生命體的研究。第三個方向,大家看到我們的DNA、RNA在中心法則上演變,有一個更重要的現象是我們和細菌在共生,我們的腸道微生物、皮膚微生物里面有大量的微生物,這些微生物有可能是主宰你的第二基因組。同時我們這樣一個生命的復雜系統,按照薛定諤的講法,我們是對抗熵增的過程,用熵減對抗熵增。所以生命是自適應、非線性、共生、開放的復雜系統,這么復雜的系統我們如何來計算呢? 

  我們在計算科學的發展給我們打開了一個新的通路,這里面有兩個關鍵詞,一個是信息,一個是進化。我們現在的認知是信息的不斷累積一定會產生進化,進化有可能是以數學的方式不斷在信息累積架構下產生的結果。比如我們從父代基于DNA的表型,其實就是基于選擇和環境的自動選擇,這個選擇是什么邏輯呢?就是我們今天講的計算的引擎,它是非隨機、選擇性、迭代概率計算。舉個例子,對于一個種群來講如果完成了繁殖就完成了迭代,應該盡快掛掉,讓出更多的資源給下一代繁殖和生長才是更好的選擇。但我們人類如果只是完成繁殖,完成撫育后代,我們在幾十歲就應該掛掉了,但我們希望活得更好、健康、更長壽。在活的過程中我們就應該采取對抗的策略,這個策略是什么呢?可能是科技進步的發現,有可能幫助我們延緩衰老,延長壽命,提高生命的質量。 

  我們在長的時間周來看,200年前,從1800年到1900年的100年里面,人的壽命平均是30歲左右。你如果生活在那個時代,最主要的死亡原因是饑餓、戰爭和細菌,那時候最重要的關鍵科學發現我們能夠獲取更多的食物來滿足自己的代謝需求。第二個階段1900年到2000年100年間,衛生條件和傳染疾病可能是最大的死亡原因,但得益于抗生素的發明和顯微鏡的功勞,我們可以用實驗科學的方法發現抗生素,讓更多的人免于傳染疾病。我們現在面對的一百年,慢性病和癌癥成為影響人類預期壽命最主要的因素,現在20%的中年人都有可能死于心血管疾病,未來面臨大量的疾病都是慢疾病和基因突變產生的癌變。這個過程里面,未來可能從數據科學里、從算法里得出新的結論。 

    

  什么是健康呢?這個世紀人類的平均預期壽命已經快達70歲,下一個世紀或許有可能活過100歲。健康在BT和IT的加持下我們能做什么呢?如果我們的壽命能延續到100歲,我們的寬度是怎么樣的呢?這個節點有可能是轉折點 

  40歲的時候就是我從IT行業到BT行業的過程,在40歲的時候我開始跑步,開始控制飲食,開始調節情緒,開始管理睡眠,我期待我的曲線是綠色的曲線,我參考的依據是我在方框里畫的那些測序、檢驗、檢測,通過其他的工具得出的數據來指導我的健康。我們知道,對于一個人健康的影響,DNA可能只占15%的因素,其他的都可能是你的選擇。所以我的結論是健康是你的選擇,是你自我覺醒、自我認知和自我管理的過程。在這個過程里,長期性記錄一定會比一次性檢測更重要,一段時間的監測一定比一次性診斷更重要,預防一定比治療更重要,在自我管理的過程中,你還是一個健康人的時候應該更多注重飲食、睡眠、運動和情緒。我們在上面說的復雜系統引擎前提下,我們可以尋找到個性化、適應性、健康生活方式訓練養成計劃,我們可以依據這些數據找到每個人的定制化方案。這就是數字生命計算引擎下我們采取的對抗策略。 

  薛定諤是想找到生命科學里面的牛頓第一定律、第二定律,或者是愛因斯坦相對論,我們希望能尋找的東西就是在這個復雜系統下能否找到簡單的規則,我們當下的啟蒙,我們的改變可能是要看自己的選擇,如果前面是懸崖,我們就應該選擇規避,但是你如果知道前面是懸崖,你需要數據,你需要對數據的理解和認知才能判斷,所以看清自己的選擇是第一步。未來的進化邏輯是我們要依靠數據、信息、算法和算力,在BT和IT,特別是在IT科學幫助下促進生命科學的演進,有可能解決我們的生命健康,解決衰老,解決預期壽命這些問題。最終還是要對抗性的策略,對于物種來講盡快掛掉是對資源最大的貢獻,但如果我們想更好地保持自己的生命質量,你應該改變認知,加強訓練,養成和重塑你新的習慣。我們希望把掌控健康數據的權利還給每一個人,你讀懂自己的數據,成為自己數據的專家,在和專家系統的交互過程中找到適合自己的方向。 

  碳云智能做什么呢?地球上所有的生命都是以碳元素為基礎的,它被數字化的過程就是我們現在看到的數據延展的過程。我們要把所有的數據連接起來網絡化,才能在個性里尋找到共性,從共性的發現里給大家更多個性的指導。最后這一切都依賴于數據科學的進步,依賴于大數據、人工智能、云計算,依賴于存儲的增加.我們希望在未來跟大家一起探索碳基生命的硅基未來,讓每個人通過自己數據活得更健康、更自由、更長壽,謝謝大家。 

    

  主持人 王海東 深圳衛視主持人: 

  謝謝黎浩先生,在生命科學演講環節我們聆聽了兩個方向的嘉賓發表觀點,有來自諾獎的得主,有來自中科院的院士發表的極其專業的演講,我們也聆聽到以生命科學作為自己的商業模式、行業選擇的企業代表所引發的思考,這讓我們感受到生命科學是一個非常值得琢磨的學科,一方面又極其精深的學術研究,另一方面又和我們自身的利益息息相關。在這樣的專業中我們能體會到不同的極端呈現。不管是從象牙塔的研究,還是由它構成的商業模式未來潛力的研討,也許這正是生命科學獨特的價值所在,也是它如今受到社會各界如此廣泛關注的根本原因。    接下來我們要請出的是拜耳制藥全球IT及數字化轉型副總裁阿貝爾·阿肯迪亞先生,他的演講節目是“數據科學技術與數字化轉型”,掌聲有請。 

  演講嘉賓 阿貝爾·阿肯迪亞 拜耳制藥全球IT及數字化轉型副總裁: 

  大家下午好,感謝大會的邀請,我今天跟大家談一談拜耳公司的數字化轉型。今天大多數的與會者都來自高科技行業,人們也越來越關注從科技的角度看健康。首先跟大家分享一下拜耳當前的數字化歷程,對于拜耳來說,我們在數字化時代會遇到新機遇,也會面對新變化。我會跟大家舉幾個具體的例子談一談我們當下的路徑,也會分享跟合作伙伴一起做的項目,以及我們在數字化轉型當中的基石和里程碑,也跟大家簡單介紹一下轉型的意義是什么。 

  在醫藥行業,拜耳代表的是全球領先的醫藥公司,我們正在面臨著前所未有的顛覆。我們正在探索對于不同的致病因素要怎樣應對,這樣才能更好地維持健康,才能擁有更加健康的生活 

  醫藥公司的運營模式正在改變。第一個是現在數據非常多,我們的分析能力也非常強,我們之前談到硬盤的年代,那時候儲存的信息非常少,現在有云儲備的方式,我們能夠儲存海量的信息,這些都是前所未有的。另外一個非常重要的點,我們現在有能力去理解這些數據,也有一些領先的公司可以解讀這些數據,他們會有一些模型,這些模型大家都可以用,這就是新的商業模式。利用分析和數字化加速藥物開發,并改善藥物研發的質量、成本和周期。以數據驅動的數字化解決方案有助于以前所未有的速度為患者帶來新的藥物。我們的前景非常光明,我們能夠有更多創新型的藥物能夠改善人們的生活,這是我們的使命。我們在這個過程中的機會就是把這些元素組合起來,這樣才能夠把科技與數據結合起來,才會有更多創新型的數據和醫療能讓大家生活得更好。 

  面對當下的眾多趨勢,我們要研究患者如何面對這些改變公司要如何應對比如用數字化技術改變醫藥行業。我們看到越來越多的患者也會參與到整個過程當中。面對新興事物,我們要去接受,不僅僅是醫藥公司,對于其他的公司來說都是如此。我們要賦予患者健康,我們要擁抱數據,我們現在生活在IT時代,我們正在進行數字化轉型。我認為這是機遇,同時也是挑戰,能夠給我們更多的賦能。比如科學家一直都在研發大的數據集,他們希望能夠分析更多的數據,提供更多的功能。我們希望讓他們擁有更多的知識和數據,能夠積累更多科學方面的資源。 

  個體去應對所有的變化是不夠的,拜耳正在積極攜手學術界、生命科學行業和初創企業在內的合作伙伴,這些合作伙伴為我們提供了專業知識和前沿技術。拜耳相信通過合作可以利用當今的科學知識,促進創新藥物的研發。真正的合作伙伴有能力點燃創新的動力,推動醫學發展并造福患者。我們要以創新的方式來應對,更好地管理我們的公司,我們也在探索數字醫療的業務。這些做法要利用機器學習、人工智能等技術 

  我跟大家舉幾個案例,拜耳利用分析和數字化加速藥物開發,并改善藥物研發的質量、成本和周期。首先,是識別和驗證成功的靶點,以及進一步了解疾病發展途徑。大數據和先進的分析將幫助我們在藥物研發中確定創新藥物的新靶點——比以往任何時候都更快速、更準確、更高效。另外,我們還在不斷加強對精準醫療的關注,根據個體患者疾病的根本原因定制治療方案并確定能從中獲益的適用患者人群(即應答者),推進對精準醫療的關注。例如,基因檢測有助于識別某種特殊的基因融合,并使醫生在治療病人時有更大的把握。再有,分散式臨床試驗,該臨床試驗以研究患者為主。分散式臨床試驗并不是將所有的研究互動都限制在臨床研究場地內,而是借助可穿配戴設備和傳感器等設備將研究成果帶給患者。其優點是顯而易見的:患者可以更方便地參與,而我們能夠更高效快速地收集和處理實際數據。臨床試驗的時間可以縮短,我們希望能夠更準確地預測真實的患者情況。些都是我們在數字化時代變革的好處。 

  另外一個起作用的點是我們需要去吸引更多的數字化人才,能夠更好地實現我們所界定的醫療和治療假設,并且能夠更好地協作協同,可以基于過去的失敗和挫折總結經驗。另外這些人才必須要具有好奇心、動力和研究的激情能夠秉承救死扶傷的精神 

  最后我總結一下我今天演講目的,希望能夠大家分享一些前景,能夠讓大家更好地了解數字怎么樣賦能未來的醫療健康事業。拜耳也希望能夠更好地使用數字化技術,加強合作,賦能未來的醫療提升。謝謝大家 

    

  主持人 王海東 深圳衛視主持人: 

  謝謝阿貝爾·阿肯迪亞先生。接下來我們進入到今天的第二個主題“從5G元年到后5G時代,10年一次的移動通信革命”。接下來我們將通過主題演講和圓桌對話的方式對此進行深入探討。讓我們掌聲請出這個環節的主題演講嘉賓劉韻潔先生,掌聲歡迎。 

  演講嘉賓 劉韻潔 中國工程院院士、中國聯合通信有限公司科技委主任: 

  各位專家,非常高興有機會跟大家分享一下我的觀點。大家知道互聯網經過50年的發展取得非常巨大的成功,但是總結起來,它主要在消費領域對人類做出巨大的貢獻。互聯網進入到下半場,互聯網從消費領域的成功開始進入到實體經濟,就是工業互聯網、能源互聯網、車聯網。要進入這樣的領域要面臨一次巨大的技術變革。4G以前也是在消費領域,5G也要進入消費領域,也要面臨一次巨大的變革。 

  網絡經過近20年發生了一次巨大的顛覆性的技術變革,大家知道是什么嗎?在20年以前,我們的網絡基本上還是電話網、電報網,是電路交換的網絡,是確定性的,是安全的。盡管它有很多問題,但是確定性這個特點是不可替代的。互聯網出現以后,要想替代電路交換網,當時所有的專家和學者都認為幾乎是不可能的,因為沒法做到確定性的網絡,因為互聯網是盡力而為的。但是經過20多年的潛移默化的發展,一個盡力而為的技術,TCPI的技術完全代替了電路交換技術,大家想想是不是一個顛覆性的技術,但是大家沒有感覺,為什么?因為它是漸進的變革。但是互聯網要進入到下半場,進入到實體經濟,又要面臨巨大的變革,變革什么?就是從盡力而為的網要變成像電話網這樣是確定性的網絡,是安全的網絡。當然這不是簡單的技術回歸,是螺旋式的增長。另外一個變革,就是我們現在進入到實體經濟,每一種應用都有非常不一樣的對網絡的需求,怎么能滿足這樣的需求。這個變革的愿景,國內國外有一批專家稱為是未來網絡,這個就類似于5G這樣的概念一樣,這是現在的網絡。這個網絡的愿景是什么?要更多的智能,要更安全,而且可定制,現在的網絡就是普通馬路,上面有沒有快速車道,有沒有高速公路,有沒有高鐵,有沒有航空?沒有。但是我們進入到實體經濟,就需要隨時能夠提供各種差異性的網絡、差異性的服務。 

  我舉一個例子,這個事情為什么需要確定性的網絡,我從三個方面給大家提供一些數據的支持。這是ETSI國際組織制定的標準,4K/8KAR/VR等新業務對網絡的要求,有的是15毫秒,有的是20毫秒,要1G的帶寬,現在的互聯網做不到,要適應這樣的發展網絡必須要變革。Gartner預測未來十大重大戰略技術,其中一項就是全息通信、全感通信,大家不要覺得這是遙遠的未來,我今天參加會,我在北京,我不用飛過來,就一個虛擬的人在這里演講,需要1.9Tbps的速率,而且要求1-5毫秒的延遲。現在的網絡延遲,原來設計的時候是90毫秒,擁塞的時候大于90毫秒。全感的通信,比如異地的朋友也好,戀人也好,要互相擁抱,能感到對方的心跳,送她一束花的時候能聞到花的清香,這些東西不久的將來就會發生在我們的身邊。這樣的應用就會對網絡提出更高的要求。 

  第二是工業互聯網,這是3GPP定的標準,最高的抖動正負不要到于1微秒,如果大于1微秒就失敗了,現在的網絡是做不到的。 

  第三是自動駕駛的車聯網,不管是激動雷達還是毫米波,每200微秒就要發一條指令,要測試前方有沒有障礙物,如果這個抖動大于200微秒可以想像會產生什么問題。 

  我下面談一下5G和未來網絡技術的發展情況。要做到這一點,這個網絡的架構要進行變革,現在的互聯網滿足不了這樣的要求。這個變革簡單地說,就是現在的物理網絡要從現在的黑盒子變成白盒子,所謂的黑盒子就是我們并不知道網絡是怎么搞的,所謂的白盒子就是對我們是透明的、開放的,能夠可重構、可編程的,只有這樣才能生成高速公路,生成高鐵,生成航空,而且這是底層,要標準化。上層原來互聯網沒有大腦,是傻瓜的網,將來的網絡要有大腦,要有網絡操作系統,下面有業務編排,有開放的API,所有的應用都可以通過標準的API供用戶方便地調度使用。要做到這一點需要一系列的我這里列的技術都要攻關。 

  大家都說4G改變生活,5G改變社會,其實5G既改變社會,也改變了生活,大家可以看看這個帶寬,原來峰值的速率是1G,現在要發展10-20G,用戶體驗是10M100M1G,大家想向這會極大地提升我們的生活質量。大家都會關心為什么5G發展特朗普限制,這么重視中國,這么重視華為,是不是美國有些技術沒有,只有中國有,只有華為有?我的看法不是這樣,沒有幾樣技術中國有而美國沒有的,有是有,但不是很多。在5G這方面為什么會產生這樣的焦慮?這個圖大家可以看一下,這是在洛杉磯做的試驗,5G的頻譜,分6G以下和6G以上的頻譜,6G以下的頻譜資源,這是3.4G赫茲覆蓋的范圍,這是28G毫米波覆蓋的范圍,美國的頻譜6G赫茲以下都分給軍隊和國防用,只能在毫米波,毫米波就是小的覆蓋范圍,這個我算了一下,大概在10幾倍,在6G赫茲以下建5G4G的投資成本2-3倍,因為基站數越來越多,耗電也是2-3倍。現在中國就是用6G億以下赫茲的商業模式探討,何況美國如果用毫米波,而且美國又地廣人稀,他的覆蓋成本沒法去做。所以這個挑戰才產生特朗普比較焦慮的原因。 

  這里面還有一個基礎,一會要高速公路,一回要高鐵,就是所謂的切片技術,但切片技術不僅是大家現在知道的軟件切片,將來要發展到硬件切片,因為它要確定性網絡,硬件也需要進行切片。怎么做是確定性、可控制的網絡?這幾個層都要發生變化,第一層是FlexE/Flex0網絡。第二層是TSN,在TSN這方面,鵬城實驗室,我的一個團隊已經研制了設備,能夠做到10納秒,公布的標準我們已經全部實現,就是為了迎接網絡的變化。要做到這樣,就是要端到端的。大家都判斷將來要云網一體,都要上云,但是中國上云的比例比美國、歐洲都要低,盡管我們的技術很小,但這兩年增長率開始下滑,什么原因?將來上云的需求不是上一朵云,而是會上多朵云,80%的用戶都需要多云的服務。我們中國提供的服務是什么?阿里云要談兩三個月,騰訊云再談兩三個月,上中國聯通的云又以談,用戶非常不方便。我們能不能一次上云,整個云可以共享,整個資源可以切片,端到端地做。這些工作我們都在做。網絡的人工智能也是一個發展方向。網絡的安全,現在的網絡安全,如果不解決,將來的工業互聯網、車聯網都會遇到災難性的后果。 

  下面我匯報一下面對這樣的挑戰,中國在做什么事情,中國的專家在做什么事情。面對這樣的挑戰,有一批專家在12年以前就意識到這樣的網絡變革,這是大科學裝置實現的示意圖,其中有一個平面完全用白盒交換機。一開始設計這個網絡的時候,大家在質疑,一個是很難做到,第二個是就算做到了也未必是發展方向,很多人在質疑。但是我告訴大家,927AT&T正式宣布他在美國的全國骨干網,包括全球的骨干網也要白盒化技術路線。我相信AT&T做出這個決定以后,全球的運營商都會按照這個方向去做。但是我們慶幸的是什么?我們十多年以前已經在按這個方向進行準備,而且現在已經取得一些成果。 

  這個問題最大的挑戰是什么?就是網絡的操作系統。大家知道手機操作系統和電腦操作系統,因為我們起步比較晚,基本上是被國外壟斷,包括華為手機操作系統遇到的困境。如果網絡操作系統我們再起步晚,大家可以想像這個后果是什么。我們完全自主可控的操作系統已經在一個大的網上穩定運行三年以上。但這個版本的操作系統,1.0的版本是軍隊數據中心的,2.0版本是整個大網的,3.0版本是微服務的,明年就會完成3.0版本的工作。這個網絡操作系統的特點不僅要支持骨干網,還要支持邊緣網,還要支持數據中心,另外對所有的設備廠家要全兼容,對延遲也好,對帶寬也好,對不同的需求尋找不同的路徑。這個就是我們這個操作系統在中國已經初步形成一個生態環境,三大運營商都在使用這樣的系統,而且包括一些互聯網公司。這個是今年522日從深圳富士康工廠到南京5G+8K機械臂的演示,通過普通互聯網和新架構的網絡完全不一樣的結果得到驗證。另外我們把這個結果在大灣區15個城市部署,今年就可以部分城市開通,包括香港、澳門。另外在長三角也在做這個事情。在工業互聯網方面,我們用新的架構來做工信部一個新的標桿網絡。美國針對6G部署衛星互聯網,我們中國也在計劃,也是我們進行衛星互聯網的準備。大家看到中國啟動6G研究計劃,這個6G怎么覆蓋,除了地軌衛星以外,我們在試驗平流層。 

  我認為對5G也好,6G也好,中國已經有充分的準備,而且我們現在有這樣的大科學工程,我想經過大家的努力,跟全國朋友們共同的努力,跟全球的業界共同努力,我們一定會在這個過程中取得成績,對人類做出我們中國的貢獻,謝謝大家。 

    

  主持人 王海東 深圳衛視主持人: 

  謝謝劉韻潔院士,再次掌聲感謝他就5G網絡和未來網絡和我們分享他的精彩觀點和卓越的實踐。接下來我們將在現場展開一場圓桌對話,多位嘉賓將會同臺共論5G,我們掌聲請出本場圓桌對話主持人,至頂網傳媒創辦人兼總編輯高飛先生,有請。 

  主題對話主持人 高飛 至頂網傳媒創辦人兼總編輯: 

  2019年是中國的5G元年,發放了5G牌照,全球也陸續對5G展開商用,為什么大家都這么關注5G?每一代的通信技術都創造了一個龐大的市場,比如4G創造了移動互聯網市場,我們現在的工作和生活都已經和手機分不開了,5G將會創造什么樣的市場和價值呢?這還在討論,業內有一些數據,信通院在2017年的數據,說5G可能會在2030年創造16.9萬億的市場價值,這個數字很大,到底有多大呢?化妝品一年的市場差不多是3000億,電影票房每年差不多是600,這一算下來5G創造的市場是電影票房的280倍,是化妝品市場規模的60倍,數字有了,具體的應用是什么?業內還在討論。剛才劉院士舉的例子,5G的到來,讓戀人能在遠距離感受到彼此的心跳。 

  接下來有請對話嘉賓上臺,未來學家、達芬奇研究所創始人兼執行董事托馬斯·弗雷先生,博世互聯工業中國區總裁賈睿萌先生,華為5G室內數字化產品線副總裁徐之兵先生,微軟(中國)首席技術官韋青先生。 

  一開始的話題,我們先討論技術問題,討論應用之前先對技術有一個基本的把握。首先我想把問題拋給華為的徐總,我有兩個問題,第一個問題是相比4G5G最主要的技術特點是什么? 

  對話嘉賓 徐之兵 華為5G室內數字化產品線副總裁: 

  我從三個方面快速講一下,在技術這塊,大帶寬、低時延和廣連接,是4G 10倍的數據,在體驗這塊,在4G能達到100M,在5G是達到千兆網的概念。在時延這塊,端到端的網絡達到20毫秒,VR這個業務才能成為可能。連接就是醫療、傳感器連接,每平方米百萬的連接,速率是10倍,時延1/10。我們在標準這塊,我們在5G核心標準專利占了全球1/4,中國占了全球的1/3,我們第一次在標準上引領了。從中國的產業而言,我們是全球唯一一個從網絡、設備到終端標準,在5G整個產業鏈屬于全球第一陣營的,從這方面來說也是為什么5G成為中國熱議的問題。 

    

  主題對話主持人 高飛 至頂網傳媒創辦人兼總編輯: 

  任何技術的發展都有新的挑戰,5G的牌照發了,我有一些朋友用了之后跟我反饋說現在5G網絡的信號不夠好,拿手機走到哪有點像尋寶游戲,為什么5G的覆蓋這么難,有哪些難點需要突破呢? 

    

  對話嘉賓 徐之兵 華為5G室內數字化產品線副總裁: 

  第一個是我們期望跟現實之間的差距,有這樣的落差,我們看一下4G,到目前為止中國4G的物理基站鐵塔數量超過200萬個,三大運營商的基站數量加起來超過400萬個,全球一共不到1000萬個,4G的基站數量占了全球的一半,中國是20%的全球人口,占50%的基站數量,人均基站數量和帶寬跟全球市場比是非常高的。5G也是一樣,韓國到今年年底將建設20萬個基站,覆蓋韓國全境,20萬對中國是什么概念?到今年年底中國會在開通15萬個室外宏基站,近百萬個室內小基站。明年計劃在全國開通80萬個室外宏基站,室內小基站數量有望突破200萬個。4G用了5年時間達到了無處不在的普遍覆蓋,這是一個漸進的過程,未來五年5G基站數量也會追平4G。第二,網絡的建設是商業行為,網絡建設有多快、建設有多廣,取決于我們的業務能否跟上,不僅是C端用戶,還有B端企業用戶。到目前為止,從中國來說最大的推動力就是政府,其次是運營商和設備商。我們的業務發展得有多快,網絡建設就有多快,這是一個業務發展和網絡建設互相促進的過程。 

    

  主題對話主持人 高飛 至頂網傳媒創辦人兼總編輯: 

  也就是說技術上不是挑戰,只要是覆蓋上足夠多網絡就會好是吧。 

    

  對話嘉賓 徐之兵 華為5G室內數字化產品線副總裁: 

  我們有一個誤解,5G相對于4G要建設幾倍的基站數量,早期從技術上確實是有這個問題,但中國運營商拿到了5G黃金頻段,2.6GHZ3.5GHZ的,通過技術創新,我們已經克服高頻覆蓋收縮的問題,5G4G基本實現共站點,同覆蓋。但對于大型樓宇的室內環境,需要建設一張5G小基站網絡,實現室內外一體化體驗,這是5G4G建網模式的主要區別。 

    

  主題對話主持人 高飛 至頂網傳媒創辦人兼總編輯: 

  我們把視野稍微拉大一點,看一下5G技術在整個技術當中的位置,我們老聽到一個詞數字化轉型,背后的技術有很多種,有IT技術,5G屬于CT技術,在工業領域還有一個技術是OT,這么多技術,ITCTOT,在5G時代寫技術到底是什么樣的關系?這個問題我想問一下微軟的韋總。 

  對話嘉賓 韋青 微軟(中國)首席技術官: 

  這個話題早上在我的演講中已經談及過了,加上今天下午談的BT,從IT的角度來看這個問題,全世界現在都在經歷物理世界沒有更新的科技出現之前,過去幾十年將近上百年,物理世界的科學理論沒有很大的突破,通信也沒有脫離香農定律,它的頻率高低跟信噪比、帶寬信息量是有一個固定比值的。為什么說ITCTOT,包括BT再融合呢?在物理空間沒有更多的潛力可挖的時候,相信可以通過數字化的手段。數字化最大的特點是把物理空間大顆粒度的流程、物質打碎變成細粒度的,就是原子化,可以軟件化定義,一旦變成服務之后,所有的功能都變成API的調用。在這種情況下,我們可以預見通過IT在過去20年在云計算上的過程,會擴展到通信領域,也會擴展到OT領域,也會到BT領域。在我們看來,未來起碼十年之內各行各業都會走回不再唯IT專屬的虛擬化軟件定義和一切皆服務。 

    

  主題對話主持人 高飛 至頂網傳媒創辦人兼總編輯: 

  原來談3G4G好像都是運營商、設備商的事,但是您這么說完之后,這幾個T之間融合,IT公司的作用也很大,微軟在5G時代,IT公司做什么工作? 

    

  對話嘉賓 韋青 微軟(中國)首席技術官: 

  我為什么強調從IT的角度來看呢?從IT的角度來看,CT對我們來說是一個渠道,它最終的作用還是要通過以T手段把A點的信息傳遞到B點,B點反饋回A點。從微軟來說,在5G時代我們把它當作一個更加高效、更加有效的通信手段。從長期來看不只是5G,從更長遠的來看是NG,是下一代通信手段。5G由于香農定律并沒有被突破,而且進入到太赫茲,有很多人還無法理解的,包括量子和光子傳播的方式。當然這個沒有突破之前,我們認為下一代會解決很多待解決的問題,當這些問題沒有解決之前,我們就要用軟件的方式,就是挖潛和節能的方式來往前推進。用中賦能的技術,不是說微軟本身在IT,而且ITCT怎么應用到實體經濟中去。微軟要做的事就是在物理世界的理論沒有突破之前,我們充當的角色就是賦能、提效、將本、提高用戶滿意度。 

    

  主題對話主持人 高飛 至頂網傳媒創辦人兼總編輯: 

  5G技術相信在場的聽眾都有一定的了解了。接下來我們進入應用環節,首先想問一下托馬斯·弗雷先生,在中國的電信產業有一句話叫4G改變生活,5G改變社會,在您眼中看來,5G將會改變社會的哪些方面?能不能給我們一個整體的感覺展示? 

  對話嘉賓 托馬斯·弗雷 未來學家、達芬奇研究所創始人兼執行董事: 

  剛才大家都講得很精彩,我想給大家講一下5G技術可以怎樣改變我們的現實世界。你可以想象一下在最近的人類時代,我們有一個所謂的視覺虛擬。我們就像是一個人體非常大的海報版,這個海報版可以在上面嘗試不同的搭配和設計,人類在不同的社會里面產生行為,可以造成不同的印象,或者是有不同的成象。如果你的著裝從一套改為另外一套,或者從一個設計再到另外一個設計,你看到的成象和我看到的成象能夠在社交媒體上再現。就好像是我們能夠創造一個所謂的形象。我們講到的人類這些工作將會取決于在一天之內會產生多少信息流,通過這種社交媒體產生新的生活方式。如果他們獲得更多的點贊和認可就可以賺得盆滿缽滿。另外一個例子是在未來5-10年里面,我們將會有許多的傳感器在服裝或在其他可穿戴設備里面,所以我們在餐廳點贊的時候,我們在吃這盤菜之前會知道這些食物會給我們提供什么樣的營養,這就是技術帶給我們的改變。理論上來說我們應該做更好的食物選擇,能夠滿足我們的身體的需求,有更合理的膳食。人們要改變自己的習慣是很難的,需要面臨很多的掙扎。 

  現在有許多新的技術,在過去人類在懲罰一些行為的時候有很多的做法,也有一些好的社會他們會表揚做得好的人,無論是警察抓壞人,還是把壞人送到監獄里面,是懲罰壞人的方式。這就是人類最基本的理念,但是我們能夠在日常的生活當中,比如我們在點餐或安排出行的時候有什么因素會影響他們的行為,有什么樣的因素會影響他們在決策當中的細節。我們之前也進行過一些討論,我有一個想法,如果你有能力讓人們微笑的話,那你應該獲得加分。如果你能讓人開心的話就獲得加分點,傳感器就會捕捉到你做的良善行為,兩個月之后如果你的分數不斷疊加,你就會得到宣傳或社交媒體上的點贊。 

    

  主題對話主持人 高飛 至頂網傳媒創辦人兼總編輯: 

  我接下來想問的問題是在您看來,中國在5G時代有什么獨特的優勢? 

    

  對話嘉賓 托馬斯·弗雷 未來學家、達芬奇研究所創始人兼執行董事: 

  我覺得中國有需要優勢利用5G,中國是一個制造大國,有能力發明創造許多的東西,5G是起源于中國的創業精神,我們也知道它能夠依靠中國的創業精神,用一些新的思維方法去做,想前人不敢想,想別人不能做的事情。在5G的世界里面,它能夠更好地鼓勵我們進行新的創新,像小微支付,在社交媒體上你很喜歡某個人的作品,你能夠給他小額的打賞,這也能夠幫助我們改變人們的行為。這在過去是想都不敢想的,現在5G就讓我們朝著這個方向去移動。我們也看到了很多不同尋常的戰略。5G能夠讓我們用更多的計算力把它放到互聯網上,來確保我們能夠非常安全地使用5G,我們也有5G的審查,也有傳感器,有很強的算力去做我們過去不能做的事情。我們可以想像你早上醒來的時候,每個人在未來都有自己的設備,你可能在洗澡的時候有一個自己的機器人給你擦身體,幫你梳頭發,幫你化妝,也會幫助你選衣服,告訴你現在最流行的衣服是什么樣的,你應該穿什么顏色的衣服,而且它會成為你的保膘,也會成為你溝通的助理,成為你生活的一部分,無論你走到哪里,這個機器人都可以化成飛機把你送到那里去。如果有這樣的設想,我們把這種想法落實的時候,在中國有很多這方面的人才能夠幫助我們實現這樣的目標。這就是我所做的工作,把一些看似不可能的想法變成現實。 

    

  主題對話主持人 高飛 至頂網傳媒創辦人兼總編輯: 

  工業界是非常重要的領域,在工廠制造環節當中,5G更能發揮作用,對一般人而言不能理解,覺得這不就是手機電話嘛,怎么在工廠里還用5G呢?記下來請博世的賈總給我們普及和掃盲,為什么5G在工業界那么重要? 

   

  對話嘉賓 賈睿萌 博世互聯工業中國區總裁: 

  博世作為典型的汽車零部件的制造商,我們對任何一項新的技術有這樣的定位,它如何能夠真正幫助制造業提升品質,降低成本,提升交付。制造業的目標是非常純粹的。5G這樣的技術融合融入到工業和制造業,還是離不開剛才講到的三個特點,它解決的是工業領域里面不同的場景和問題。比如我們針對第一類高帶寬,隨著智能制造新的要求,比如我們對現場的管理、維護、維修和巡檢,這些信息都是流媒體信息,傳統是沒有辦法大量使用,由于整個帶寬的限制。5G技術的普及,加上提升的計算和存儲資源的整合,讓AR/VR在工業現場的應用就提升了很大的空間。另外一個是高頻信號,工廠有很多高頻信號,比如轉動設備,包括其他的制造設備。對這類我們要實現預防性維護也好,還是對設備的狀態也好,這類信息同樣需要高帶寬的通信技術來予以保障和支撐。低時延,尤其在現場層和控制層,對時間敏感一般都是毫秒級。我們在做傳統工廠,無論是對設備的利用率,還是對工廠的布局,隨著柔性化生產不斷提高,我們正在思考一種新的生產組織形式和生產資源的組織形式,5G技術就可以將傳統固定的產線根據我們的需求變成柔性化的產線,從而在我們達到一定水平以后進一步提高生產效率,降低成本。廣連接,在工業領域里面有很多典型的應用場景,無論是我們工廠里面將傳感器、安防和生產、物流進行連接,這非常基本的廣連接,還有智能制造走到今天,我們大家都在提協同制造,就是和上下游、供應鏈。上下游協同生產會隨著5G技術的普及得到信息和數據大量的協同傳輸,從而進一步能夠確保我們在整個價值鏈、供應鏈里面信息傳輸更加準確的生產和制造。5G的這三個特點能夠改善整個制造領域不同的場景。 

    

  主題對話主持人 高飛 至頂網傳媒創辦人兼總編輯: 

  賈總在日常工作中肯定會接觸很多中國傳統的制造業客戶,在5G牌照發放以后,能不能給我們舉一個例子和哪個客戶交流說這個事能不能通過5G解決? 

    

  對話嘉賓 賈睿萌 博世互聯工業中國區總裁: 

  我可以分享一個我們博世自己的例子,就在我們研發大樓的隔壁是智能裝備事業部,為我們博世提供相對來講復雜度比較高的裝配設備。隨著5G的發展,因為在傳統的產線里面,有一類設備的利用率并不一定非常高,就是機器人,機器人設備越來越得到制造業的普及。原因是整個柔性生產的產線并不會時時都在生產。但是對于機器人可靈活使用的生產資源,怎么樣進一步提高它的效率,我們聯合部門和運營商,共同將AGV機器人和視覺進行整合,讓機器人變成一個智能的、可移動的,可隨著生產訂單時時分配的資源,最終進一步提升生產的效率。我們在實驗室里面正在做這樣的案例。 

    

  主題對話主持人 高飛 至頂網傳媒創辦人兼總編輯: 

  就是有一些機器人自動化設備,有了5G以后可以讓它們協同起來工作。 

    

  對話嘉賓 賈睿萌 博世互聯工業中國區總裁: 

  博世今年在漢諾威工業展的時候提出了未來工廠的概念,未來除了天花板、墻壁和地面是固定的,其他一切都可以根據客戶定制化的需求分配和移動。 

    

  主題對話主持人 高飛 至頂網傳媒創辦人兼總編輯: 

  我們時間有限,現在進入最后一個問題,今年是2019年,通信技術每十年換代一次,十年之后的技術可能就是6G了,5G那時候也經過十年的發展了,能不能請各位預測一下,當然預測未來是很難的,而且預測錯了的話,這都有攝像機錄下來也很難辦,但是沒有關系,說錯了是正常的,說對了那更說明我們水平高。從未來學家開始,請托馬斯·弗雷先生開個頭,每個人講一項,十年后最火的一項應用,十年前沒有人預測快手和抖音,這不是預測出來的,是在實際應用中出現的,我們反過來給各位啟發現在應該干這件事情,十年之后一項應用因為5G火了,它是什么? 

    

  對話嘉賓 托馬斯·弗雷 未來學家、達芬奇研究所創始人兼執行董事: 

  我個人覺得十年之后不會有密碼了。 

    

  主題對話主持人 高飛 至頂網傳媒創辦人兼總編輯: 

  十年以后我們希望能看到一個什么東西? 

    

  對話嘉賓 托馬斯·弗雷 未來學家、達芬奇研究所創始人兼執行董事: 

  我個人覺得5G將是非常大的賦能因素,現在有互聯網教育,之前的教育體系就有點過時了,它會賦能更多的公司,它們會成為互聯網教育公司,5G將會幫助我們實現這一點,它們會成為這個過程中的燃料。所以我覺得互聯網教育的規模化會非常快,會非常好地普及教育,遍布全球各地,會在短短幾年內就完成這個過程。因為之前的教育沒有太多依靠互聯網。 

    

  對話嘉賓 徐之兵 華為5G室內數字化產品線副總裁: 

  我一直比較看好AR這個業務,我個人預測未來5-10AR會成為我們生活的伴侶。 

    

  對話嘉賓 韋青 微軟(中國)首席技術官: 

  我覺得未來5G不完全針對消費者,對消費者來講他們所需要的革命性創新應該用NG代表更合適,下一代通信技術,5G對于制造、城市管理,對于商用的革命性會更大,反而也應合了4G改變生活,5G改變社會,5G不只是消費者的,我現在還沒有看到特別巨大的革命性的革命性,但是對于制造、城市管理、醫療、教育可能有很大的改變。如果要我說最終是什么,最終就是由于通訊的無處不在,造成信息無處不在,人類就不用再談ITCTOT的事了,只著重你要做什么,你要做什么跟技術是沒關系的。 

    

  主題對話主持人 高飛 至頂網傳媒創辦人兼總編輯: 

  對于我的感受就是自從高清攝像頭出現以后,每年開車罰款金額提升了3倍,原來基本上每年就被罰兩三次,現在幾乎每年被罰10次左右。 

    

  對話嘉賓 韋青 微軟(中國)首席技術官: 

  5G為什么是改變社會呢?真正偉大的技術是你看不見摸不著的技術,5G要真想偉大的話必須是看不見摸不著,你日用而不知。但消費者看大片是不是快點了,我覺得那是次要的。 

    

  對話嘉賓 賈睿萌 博世互聯工業中國區總裁: 

  對搞工業和制造的人來說預測是非常難的事情,任何一項技術在制造里面總是有一些實質,這是工業的特點。隨著5G技術,傳感器、服務和軟件,這是一定的。從我個人的感受來講,隨著互聯網技術、電商技術,我們把to C現在不僅可以看到買的什么東西,在哪里,什么時候到我手里面。5G大范圍的使用會把to Bto C進一步拉近,讓消費者看到我的產品在工廠哪個產線上生產,也許會進一步拉近to Bto C兩端對彼此的理解。 

    

  主題對話主持人 高飛 至頂網傳媒創辦人兼總編輯: 

  特別感謝各位嘉賓,我也做一個預測,十年以后,可能我們在高交會上就會討論6G未來的應用是什么。特別感謝幾位嘉賓的精彩分享,我們今天的對話環節就到這里,也感謝各位的聆聽,謝謝。 

 

  主持人 王海東 深圳衛視主持人: 

  再次感謝高飛先生以及各位對話嘉賓。 朋友們,在圓桌對話之后關于5G的分享要告一段落了,接下來進入今天論壇的最后一個演講主題“飛向太空”,商業太空逐漸走向市場,而一場航天的商業變革以及太空技術革命已經拉開了序幕。我們在這個環節將會聆聽三位嘉賓在此作觀點分享。第一位是中國科學院院士、中國科學院上海分院院長、“墨子號”量子衛星工程常務副總設計師、衛星系統總指揮王建宇先生,他的演講題目是“太空中的光極限探測技術”,掌聲有請。 

  演講嘉賓 王建宇 中國科學院院士、中國科學院上海分院院長、“墨子號”量子衛星工程常務副總設計師、衛星系統總指揮: 

  剛剛兩場聽了非常激動,第一場是講人體里面最小的東西,第二場是講我們關注的5G,接下來我跟大家分享一下在太空里面我們能看到什么。 

  大家知道光是無所不在,是最普通不過的,但是光里面涉及到非常多的奧秘。從歷史上來看,什么是光,一直是有很大的爭論。18世紀的科學家牛頓說光是一個一個粒子,可以解釋很多光的特征,但是解釋不了光的干涉和衍射現象。后來惠更斯說是光是一種波,但對光傳播的東西又解釋不了。一直到本世紀初愛因斯坦提出了一個觀點,為什么世界上的東西一定不是這個就是那個,而不能既是這個又是那個。他的意思是說我認為光既是波,又是粒子,這是非常大的進步,這就后面奠定了量子力學的基礎。我們逐步認識到光既是一種波,又是一種粒子。5G、太赫茲傳遞的都是電磁波,在物理本質上光和電磁波是一樣的。當時的科學家非常偉大,沒有現在那么多的手段,但是把物理公式推導得非常漂亮。 

  我今天跟大家分享兩個故事,就是光在太空當中,或者在空間會有什么樣的應用。第一個故事是我們已經做成的事情,就是我主持研制的“墨子號”在太空上做什么。2016年8月16日我們把“墨子號”發射上天,說到量子力學要非常簡單地說一下量子力學的基本概念。世界上所有的東西分到最后都是一份一份的,能量也是一份一份的,光最后也是一份一份的,我們稱之為光子。在量子力學里面說任何事情都是概率,或者說量子態到底是0還是1是不確定的,中國人比較喜歡玩硬幣旋轉的游戲,如果你在桌面上轉一下,我問你拍下來是字還是國徽,沒有一個人能準確回答。但是我轉1000次,多少次是字,多少次是國徽,這樣大家都能回答,大概是各500。在量子力學里面又有一個原理量子側不準原理,這也就衍生出了量子不可克隆原理,任何量子系統去測量它,再拷貝成另外一個量子系統,不像手機上的微信發出去可以滿天下發出去,它不行,拷貝一次錯誤的概率是百分之二十幾。這些原理被我們科學家不斷地利用。 

  “墨子號”要做什么事呢第一個是量子密鑰的分發,保密中心里面最重要的就是密鑰,作為量子特性,有可能在傳輸過程中是不可竊聽或不可破譯的密碼,原理簡單來說,剛才說了量子都是一份一份的,假定我發出1萬個量子碼,收的人收到了1000個,不要僅,我只要知道他收到哪1000個,我們就可以在這里面產生密碼,而其他人如果來截取這1000個已經被對方拿走的是拿不到的,他拿到的都是這1000個以外的。在量子世界里面被竊取的光子不產生密鑰。當然也有人說還是不保密的,我有辦法把你所有的光子通通收掉,我再拷貝一份發給對方,這樣他收到的光子我全有,是不是能破譯這個密碼呢?這時候量子的第二個原理就起作用了,量子的東西拷貝以后有1/4是錯誤的,只要在收到的量子里面拿出一部分來核對,我發現錯一兩個,可能是信道的誤碼,如果錯誤率達到多少之后我就懷疑這個鏈路被人竊聽了。它最大的好處是一旦被竊聽我就能發現,反過來在它的傳輸過程中只要傳輸成功,它一定是安全的。 

  “墨子號”第一個就是要做天和地之間的密碼能不能通過衛星來傳遞。第二個是我們做一個非常有意思的實驗,這完全是物理學界的,在量子力學里面有一個非常奇怪的推論,雖然前面說量子力學的東西你不去測是不知道的,但是在某種情況下產生出來的兩個量子或幾個量子,有可能它有相同的特征,我們叫有一個被測量確定以后,另外一個立馬就確定了,這個和量子前面的理論是有矛盾的。科學都是可以懷疑的,包括愛因斯坦也認為這個東西是不對的。他就提出來這個情況下相對論的定域性說,就是對一個粒子的測量不可能影響另外一個粒子,他一定認為是量子力學的理論有矛盾或不完備造成特殊情況下錯誤的結論。到1964年有一個科學家Bell提出了這個公式,就是Bell不等式,只要我做這個實驗得出的結論超過2,那就照明了這種糾纏現象是存在的。一直到1972年有人在實驗室里做了這個實驗證明確實是存在的,國際在物理學上的進展是看誰能證明這種現象到底存在多少,或者誰能把這個距離做得更遠,我們通過這個衛星要把距離做到1000多公里,看在宇宙范圍內能否成立。 

  第三個是在量子世界里面所有的東西是不能拷貝的,一拷貝就會錯。一個世界如果不能拷貝,不能和外面準確交換信息,這個世界是沒用的。科學家認為量子界一定有自己獨特的信息傳輸方式。如果這種糾纏是存在的,那么一定是可以通過糾纏來傳遞信息,他們在地面也做了實驗。這種傳遞方式叫量子隱形傳態,要把地面上的一個量子態原封不動地傳到太空上去。 

  這三個事我們都是通過光子來做的,光子肉眼是看不到的,為了做這個我們從工程上發了一顆衛星,建了5個地面站來做這個事情。很多朋友會問這顆衛星為什么要叫“墨子號”?這里面是有一點故事的,墨子是我國的四大圣人之一,但大家不太知道的是墨子也是一位非常偉大的科學家,他記錄了全世界第一個光學試驗小孔成像實驗,我們團隊把這顆衛星取名為墨子號,為了紀念這個偉大的科學家,也是體現我們中國的文化。 

  這顆衛星上去以后,大概經過半年的實驗,我們三項目標都完成了,第一個驗證了地面兩個分別距離1200公里的地面站接收衛星上發下來的糾纏光子,確確實實證明了這種糾纏是存在的,這個論文刊登在2017年6月份《科學》雜志上,作為封面文章,去年告訴我們這篇文章獲得了2017年《科學》最佳論文,當時潘院士告訴我的時候也沒有特別激動,但是后來他又說了兩句話,非常不容易,他說整個《科學》一年只評一篇論文,第二句話億以前統計下來獲得過這個獎的科學家大概有一半的概率獲得諾貝爾獎,所以這個獎還是非常有價值的。 

  我們在上面也做了一個星地量子密鑰分發,大家會問為什么密鑰分發要弄到衛星上去?這個原理,我們地面主要靠光纖,光纖在傳輸過程中會有衰減,而且每100公里要中轉。如果我現在要和美國的領事館發送密碼的話,通過這種方式是不現實的。衛星是唯一組成全球網不可缺少的手段。我們驗證了星地密鑰分發是可能的。有了第二個實驗的基礎,我們圓滿完成了隱形傳態的實驗,這個距離也做到了1000多公里,是全世界第一個完成隱形量子態超過1000公里的傳輸。 

  下面有幾張照片,這綠顏色的就是衛星,紅顏色的,量子通信相當于把光路給接通了,這個接通的難度是比較大的,因為要找1000公里以外的衛星,要把它找到,而且要跟住。這是演示的過程,天上的衛星過去以后,地面站就可以獲得它的密碼。這個弄完以后,我們在2017年9月底用這套系統讓我們科學院院長和奧地利的科學院院長用這套系統進行了首次全球量子密鑰通信,我們為這個也專門請他們在瑞典建立了一個地面通信站。這個做完以后,國家對這方面加大了很多投入,同時也刺激了國際上對量子的研究,歐盟也有很大的投入,美國在2017年10月份就舉辦了聽證會,他們認為美國絕對無法承受在量子技術革命競爭中失敗的代價。甚至也有著名的科學家矛頭直指他們國會,他說中國五六年前就在搞這個東西,你們認為中國人搞不成,現在他們領先于我們了。但是話鋒一轉,他又說,我們美國人永遠是第一的,只要你給我錢,我們能趕上中國的。 

  這里面有很多非常難的技術,因為今天時間關系,我不可能講很多,舉幾個例子。最困難的是衛星出來以后能把它找到,而且非常高精度地跟上,這個技術我們曾經也想過是不是要從國外引進。但是像這樣的技術是引不進的,我們開始談的時候,人家給你說了一大堆,價格很貴,最后人家告訴你這個技術太先進了,我們不可能賣給你中國,這還不是美國的公司,是一家歐洲的公司。但只要自己努力去做還是有辦法的。目前做的最好的技術,我們捕獲和跟蹤的技術,因為國際上沒有量子通信衛星,但是有激光通信衛星,這個是類似的,我們對比下來,我們的指標甚至比他們個別的還好,我們現在做了幾千次實驗都是非常成功的。 

  還有一個是光,我們要接受一個一個光子,我們在地面望遠鏡要接收到一個個光子,從能量上來說相當于是在月球上劃一個火柴我在地面上能看到。對準技術也是一樣的,我要從萬米高空往地面飛機上不斷地扔硬幣,要求這個硬幣不但能放到地面上旋轉的儲蓄罐,而且要讓硬幣的方向比較偏,準確無誤地進入投幣口,我才能完成這樣的通信。 

  大家說你做的這個實驗有用嗎?我們下面要做的就是從實驗到應用,通信衛星軌道太低了,每次實驗就是幾分鐘到十幾分鐘,如果我們把軌道從500公里提高到上萬公里,我們就可以每天提供幾小時的通信量,這樣對國家很大范圍的密碼已經足夠使用了,當然要做到這個,我們的技術還要進一步提高,比如白天、晚上都要能用,原來的距離只要1000公里,現在要到上萬公里,這些相信在國家重大計劃支持下還得往前做。這些是指標參數,我就不說了。 

  第二個和大家分享的也是光的探測,也是科學里面非常敏感的,就是引力波的探測,“太極一號”。愛因斯坦當時預測了世界上或者宇宙里面有四種力,唯一的就是引力波沒有探測到。一直到2016年美國的LIGO系統測到了引力波,證明了愛因斯坦說的引力波是真實存在的。宇宙里面絕大部分的能量和物質,有的說是暗物質和暗能量占宇宙能量的90%以上,甚至95%,為什么我們看不見?科學家分析很大的原因,我們對引力波的探測不像對電磁波的探測那么成熟,引力波我們幾乎還看不到。如果我們能看到引力波了,可能以后這些暗的東西就不暗了。 

  為什么說這是人類對宇宙的認識?為什么我們在美國當時地面已經看到引力波,現在還要到天上去做引力波呢?這個道理也非常簡單,引力波和電磁波一樣也不同的頻段,在地面上因為測量的距離非常遠,距離不夠遠,所以只能看到引力波的高頻部分,這要天體發生非常大的變化才能有的,所以地面的系統幾年看不到一次信號,絕大部分天體的活動都是在引力波的中長波上面,如果能在天地上建立一個幾百萬公里的實驗平臺,那就能看到很多引力波來研究宇宙。 

  引力波的探測原理是什么呢?它也可以通過光來探測,從引力波的原理上講,引力波一來以后,根據愛因斯坦的廣義相對論會讓時空進行扭曲,這個方向距離會變短,另一個方向距離會變長,我們要探測引力波就是要探測有沒有這種變化產生,這種測量要到什么精度才能測到呢?要到10的負12次方米,可以用激光干涉的原理測量,這也是新的進展。以后在天上測引力波也是要用光的變化,測10的負12次方距離的變化就有可能在天上測到引力波。就是引力波過來以后,這是干涉儀,會發生一邊壓縮,一邊伸長的變化。 

  現在全世界都在做,我們設計了“太極一號”,歐洲人也在做,大家都在準備,真正測到這個還沒有到時間。我們“太極一號”8月31日發射的衛星已經測到了100皮米,為引力波測量打下了和國際上同一水平的基礎。這里面有一系列光的測量、慣性測量的技術,由于時間關系我就不一一說了。 

  激光干涉儀測量精度是百皮米量級,大概一個原子的大小。引力參考傳感器測量精度達到重力加速度的百億分之一,,微推進器推理分辨率達到亞微牛量級。下面我們還要策劃太極二號、太極三號,爭取在2030年之前把空間的引力波得到完美的測量。在天上我們要把衛星組成一個等邊三角形,衛星之間的距離是300萬公里,在300萬公里的范圍中測出皮米及的變化。到第三階段,希望到2033年左右完成這樣的測試。謝謝大家。 

    

  主持人 王海東 深圳衛視主持人: 

  謝謝王建宇院士,我們必須要說太空是一個非常奇妙的話題,這是我們每個人在孩提時代心中最美妙的夢想之一。接下來要請出的演講嘉賓是中國航天科工集團有限公司董事會秘書、新聞發言人侯秀峰先生,掌聲有請。 

  演講嘉賓 侯秀峰 中國航天科工集團有限公司董事會秘書、新聞發言人: 

  各位領導、各位嘉賓,女士們、先生們: 

  大家下午好! 

  宇宙浩瀚,星漢燦爛。探索浩瀚宇宙,發展航天事業,建設航天強國,是我們不懈追求的航天夢。當前,人類探索宇宙步伐加,正在催生新的變革。利用太空資源,發展太空產業,培育太空經濟,日益成為經濟社會向前發展的新動力。太空對于大眾而言已不再遙遠,全社會正在享受太空活動創造的產品服務所帶來的便利,生產、生活方式產生許多新變化。 

  太空經濟存在廣闊的發展空間,面向太空產業發展的新思想、新模式、新途徑不斷涌現,為太空產業由起跑階段向快跑階段邁進積蓄了關鍵能量,太空經濟蓬勃發展指日可待,太空產業升級壯大在即 

  一、對太空經濟及產業的理解與認識 

  太空經濟人類從事的全部太空活動及相關產業所形成的經濟業態的總稱,人類探索、開發、利用太空而誘發的全部產業活動均可納入太空產業范疇。 

  從與太空活動關聯的密切程度來看,太空產業可分為核心產業與衍生產業。 

  核心產業是與太空活動直接相關的高科技產業,具有地位的戰略性與重大性、用途的多重性與綜合性、經濟的高投入與高風險性、價值的強帶動性與擴散性等特點,主要包括以下三類: 

  一是基礎產業,即與太空活動所需的基礎設施建設相關的產業,包括火箭、衛星、空間站等廣義的空間飛行器制造,空間系統的地面終端裝備與產品制造,以及測運控系統、發射場等地面基礎設施的建設。 

  二是應用產業,即與空間基礎設施應用相關的產業,包括衛星通信、衛星導航、衛星遙感、空間站應用、空間科學實驗等。 

  三是太空資源開發產業,即利用太空環境與資源進行的產業活動,包括太空農業、太空旅游、太空制造等。 

  衍生產業主要是指與人類從事太空活動相關的法律、金融、保險、咨詢服務、教育、文化、娛樂等產業。 

  二、太空經濟及產業發展需求與意義 

  目前,互聯網經濟、海洋經濟成為國民經濟發展熱點。從實體經濟發展空間來看,繼陸地、海洋之后,太空將成為未來發展的新疆域。 

  發展太空產業對促進國民經濟發展、提高人民生活質量、充分認識地球具有重要意義。 

  從經濟發展需求來看,目前每一個新增GDP所需的投入正在逐年上升,實現經濟的高質量發展面臨諸多問題與挑戰,例如:市場需求牽引不足,制造業等第二產業產能過剩,耕地、能源、礦產等生產要素的供應日益緊張,原材料、元器件等產品質量有待提升,產業結構配置亟待優化,經濟的活力、創造力和競爭力需要進一步增強。 

  從服務民生的需求來看,航天技術轉化與應用需要更加面向國民經濟主戰場,推動太空經濟應用產業與信息、交通、安防、農業、水務、環保、抗災等領域的深度融合,發揮其強大的帶動與擴散效應,與國民經濟其他領域形成相輔相成的互動態勢,對支撐網絡強國、交通強國、數字中國、智慧社會建設,實現人民對美好生活的向往具有重要意義。 

  從人類社會可持續發展的需求來看,要想更好認識地球、認識世界,必須走出地球、邁向太空。太空活動可以極大擴展人類的認知領域,提升人類對客觀世界的認識能力,為人類社會進步提供新途徑。站在太空看地球,不分種族、地域與國界,人類社會發展面臨著共同的問題,糧食安全、資源短缺、環境污染、氣候變化等威脅著社會發展與人類生存,向太空尋求解決方案成為實現可持續發展一個選項。太空經濟及產業的發展壯大,必將為人類社會發展開啟新的篇章。 

  三、全球太空經濟及產業發展態勢 

  近期,太空經濟及產業發展呈現出市場收入持續上漲、產業發展環境日益完善、參與主體不斷增多、商業模式創新大量涌現等態勢,對經濟社會的貢獻日趨顯著。 

  從經濟規模來看,美國航天基金會統計數據顯示,目前政府預算投入和商業市場收入在太空經濟中的比例格局已由之前1:3變為1:4,收入部分呈現逐年加速上升趨勢。2013年至2018年,全球太空經濟規模由3025億美元增長至3600億美元,實現了5年19%的增長。 

  從發展環境來看,太空經濟及產業發展氛圍良好,鼓勵支持太空經濟及產業發展的法律政策日趨完善,投身太空產業的企業日益增多,社會各界給予新興企業在資金、技術等方面的支持力度正在加大。 

  從參與主體來看,通過發展太空產業獲得的經濟與社會效益,吸引了越來越多的國家、企業甚至個人的關注,使太空經濟及產業發展的參與主體更加多元化。據美國航天咨詢機構統計,2000年至2015年間,共80多家靠天使投資和風險投資起步的新興航天企業成立。2000至2005年,平均每年有7家投資者投資新興航天企業;2006至2010年,平均每年有19家投資者投資新興航天企業;截至2015年底,投資新興航天企業的公司數量平均每年激增至55家,幾乎是2000至2005年的8倍,標志著大量資本正在涌向太空產業領域 

  從商業模式創新來看,太空旅游、太空采礦等新興活動吸引了一批投資者的關注,社會各界正在積極探索太空資源開發利用的新模式。 

  四、太空經濟及產業未來發展熱點 

  縱觀全球態勢,面向未來發展,太空產業的發展熱點集中在太空運輸、衛星應用、太空制造、太空農業、太空采礦、太空旅游、太空醫療等領域,覆蓋范圍從地球,到近地軌道,再向深空拓展。 

  太空產業近期的盈利點主要源自太空運輸與衛星應用。隨著商業發射服務需求的增加及低成本運載系統、新型衛星平臺等航天器研制的推進,太空基礎產業領域的盈利空間將不斷擴大。太空資源開發產業尚處在探索階段,一旦實施將極大拓展太空產業的價值鏈,開辟更為廣闊的盈利空間。 

  面向未來,太空運輸與衛星應用發展需要注重創新、低成本與靈活性,更符合商業化需求。采用成熟的技術和通用化、標準化、模塊化的設計,采購商業現貨,有助于大幅降低系統研制成本、縮短研制周期。衛星應用可借力5G、人工智能、大數據、物聯網等產業,實現融合發展,使應用場景更加廣泛、用戶服務更具針對性。太空經濟及產業可以 “一帶一路”“互聯網+”、大數據等戰略為契機,以空間信息走廊、亞太空間合作組織、金磚國家遙感衛星星座等項目為依托,將發展的新思路、新理念、新模式落到實處,切實服務民生。 

  對太空制造、太空農業、太空采礦、太空旅游、太空醫療等新領域的探索,可促進國際合作,推動科學技術進步,啟發人類發展新思路,為解決全球問題提供更多方案。在技術驅動和需求牽引雙重作用下,這些新興活動在中遠期維度上將呈現快速增長態勢,極有可能重塑太空產業格局,對未來的產業發展、經濟增長以及社會生活產生變革性影響。 

  五、蓄商業航天之勢,促太空經濟發展 

  當前,我國航天產業正在轉型升級,商業航天已顯現出巨大發展潛力和空間,是加速形成航天產業新格局的重要途徑,也是培育太空經濟的重要手段。面向繁榮發展的商業航天,融入時代發展潮流,緊抓時代發展機遇,蓄商業航天之勢,促太空經濟發展,成為我們關注的焦點。 

  商業航天可以為太空經濟及產業發展提供良好的牽引力和支撐力,具體體現在以下三方面: 

  一是營造良好氛圍。商業航天實踐過程中探索出的創新思路和模式,初創公司迸發出來的創業激情和勇氣,監管層著力提供的適度寬松的環境,社會各界給予的關注和支持,都可與太空經濟和產業的基礎要素一脈相承,為后者的發展帶來持續動力。 

  二是探索培育市場。優良的業績表現要通過點滴累積而成。國內的商業航天從業者基于通行的市場規則,在以衛星定位導航、空間地理信息應用、天基互聯網與物聯網、商業航天發射服務為代表的若干重點方向,開展了卓有成效的先試先行。在不斷鞏固實力與口碑的同時,也將有力帶動太空經濟發展所需的資源要素投入,為不斷做大做強市場創造有利條件。 

  三是引領模式創新。發展商業航天遵循“信息化、社會化、市場化、國際化”的原則,以“信息互通、資源共享、能力協同、開放合作、互利共贏”為導向,能夠吸引眾多有實力的機構和企業共同參與到商業航天項目中,政-產-學-研互有分工又通力合作的產業鏈條正在逐步建立,這種模式對太空經濟發展所需的高層次、大規模協作協同,具有良好的先導示范作用。 

  中國航天科工集團有限公司作為中國航天事業重要的參與者和推動力量,一直致力于整合各界優質資源參與全球商業航天產業發展,共同為用戶及合作伙伴創造商業機遇和市場空間,經過一段時間的努力,取得了積極成效。我們系統實施了“五云一車”商業航天工程,截至目前:飛云工程完成高空太陽能無人機飛行試驗驗證,研制工作順利開展;快云工程完成了臨近空間浮空器樣機研制,正在開展飛行試驗;行云工程和虹云工程各自完成了商業公司組建,開展了衛星正樣產品投產研制,虹云工程技術驗證星2018年成功發射正在開展在軌測試;騰云工程完成國內首次火箭沖壓組合發動機模態轉換飛行試驗;飛行列車工程正在開展關鍵技術攻關;快舟火箭研制和發射服務工作穩步推進,近日將執行第四次商業發射。航天科工正以實際行動,努力將我國商業航天產業發展推向新高度,積極為太空經濟發展蓄勢謀篇。 

  各位領導、各位來賓,實踐告訴我們,偉大的事業都基于創新。創新決定未來。中國航天科工將繼續在航天道路上砥礪前行,與有志于此的各界同仁協同創新,為更好更快地推動航天產業發展和促進航天技術造福人類作出新貢獻! 

  謝謝大家! 

    

  主持人 王海東 深圳衛視主持人: 

  謝謝侯秀峰先生,接下來要請出的是今天的壓軸演講嘉賓,珠海歐比特宇航科技股份有限公司創始人、董事長顏軍先生,他的演講題目是“歐比特的太空夢”,掌聲有請。 

  

  演講嘉賓 顏軍 珠海歐比特宇航科技股份有限公司創始人及董事長: 

  各位專家、各位領導,非常榮幸給我這個機會向大家匯報珠海歐比特公司在衛星產業的布局。 

  歐比特公司有一個太空夢,得益于國家對衛星產業的支持,2014年國家鼓勵民營企業參與空間基礎設施的建設,我們通過四年的布局,現在我們有12顆遙感衛星,服務于政府、個人、企業。珠海一號衛星星座是由34顆衛星組成的,我們現在發射了12顆,集中于視頻衛星、高光譜衛星、高分光學衛星。我們在一個非常寬泛的譜域上設計我們的衛星,可見光從400到1000納米,對于人的眼睛來講過了780納米就看不見了,我們的衛星是從400納米到1000納米。我們后期也在布局紅外衛星,以及雷達衛星,爭取以最快的時間完成32顆衛星的布局。 

  衛星上天之后每年能獲取多大的數據呢?如果34顆衛星上天,每年是7000TB的數據回來,現在我們獲取比較少,大概是4PB的數據回來。沖上太空不是我們的目標,而是要把衛星拿來服務創造效益。我們的投資都是自己的錢,從市場融來的錢,把衛星發射上去,我們要靠衛星數據和服務來養活我們企業,養活我們員工,走上健康發展的道路。一顆衛星,假設高光譜,單軌拍攝6分鐘,幅寬150公里,掃描40萬平方公里,數據量約400GB,對于40萬平方公里這么大的數據怎么處理對我們是一個難題,我們有8顆衛星,一軌下來就是320萬平方公里的獲取量,在這么大的數據下面,我們怎么處理,這是我們需要考慮的問題。 

  我們一直在探索,除了人工處理之外,我們是不是還有更有效的能夠用人工智能的算法來處理它,這對我們來說是非常大的挑戰。衛星數據非常難以實現全自動化的處理,因為每個客戶要求的側重點不一樣。我們的信息提取能力時效性還是非常低的,所以我們更加呼喚人工智能。這里我列了一個表,對遙感應用,對分類精度評價的各種公式都擺在這,我就不細談每個公式,我們從定性評價、定量評價進行分析。 

  高光譜,對一刻衛星40萬平方公里的處理,我們可以裁剪成50×50公里的小區域,如果用人工智能來處理,對于單星單軌的數據大概是24-96分鐘的目標,這沒有滿足我們的要求。這是高光譜影像的多地類分割,比如133平方公里耗時非常少,可以忽略不計,0.01分鐘。  高分辨率衛星,因為幅寬比較小,22公里,每6分鐘可以掃描6萬平方公里,對于6萬平方公里,我們的處理時間是比較長的,我們即使用人工智能的辦法處理還是29分鐘到400多分鐘。 

  衛星上天了,企業怎么活下去?我想更多地向大家報告我們是怎么想的。大家知道對于一個遙感系統,從信息源的獲取,到信息獲取、信息處理、信息應用,這是一個大的產業鏈,我們公司有1000多人,大約一半的人都專注地做數據處理和數據應用。我們為了滿足對數據的獲取能力,我們在全國各地建了5個接收站。我們也建了大量的數據中心、存儲中心。光有衛星數據還不行,我們還要把物聯網的數據納入進來,還要把雷達衛星納入進來,這是我們設想的衛星大數據服務架構,它的應用鏈有多廣呢,可以廣泛應用于各行各業,國土、農業、環保、林業、海洋、國防等。8顆高光譜衛星組成了現在全世界最強的高光譜數據獲取能力,我們試圖打造一個全世界處理速度最快的、應用最廣泛的團隊。林業管理有什么用途?比如病蟲害,我可以大面積、大視野、大尺度地看一個森林有沒有病蟲害,有沒有著火的可能。國土管理,海洋監控,我們珠海用綠水青山一張圖,珠海的海域有9000平方公里,靠人工是不可能的,靠衛星是靠普的,幾顆衛星一天可以掃好幾次,對于海域上的各種狀況我們摸得非常清楚,而且可以進行定量分析。對于農業來講,其他很多行業也是這樣,對于歷史數據的需求越來越強烈,今年、明年、后年,這幾年攢下來的數據對未來的分析形成非常大的產業。這是內陸水體監測,現在政府對每一條河,900公里,靠人工,靠物聯網的數據也是不太靠普的,利用衛星這樣新的技術來解決監測的問題,包括黑臭水體,應用是非常廣泛的。 

  我們歐比特在布局的時候,光是提供數據服務那不是我們的追求,我們要打造一個衛星大數據應用平臺。大家在網上可以看到高光譜中國。綠水青山就是金山銀山,對于各個能想到的應用我們都放到平臺上,這是我們覆蓋各個領域的全面應用。大家說為什么要綠水青山,除了提供數據服務,它取代了過去傳統的技術不能滿足的需求,大區域、大覆蓋。大家有時間的話也歡迎大家到我們珠海總部來指導工作,我今天匯報的就到這里,綠水青山一張圖,大家記住它能解決各種各樣的問題,謝謝大家。 

    

  主持人 王海東 深圳衛視主持人: 

  謝謝顏軍先生。一家民營的宇航企業要如何活下去,一方面要仰望星空的太空夢,另一方面要腳踏實地變現的能力,再次感謝顏軍先生的分享。 

    我們今天的論壇告一段落了,今天我們以“改變世界的新興科技”為主題共同聆聽了諸位專家、嘉賓發表的精彩觀點,相信對于各位的事業也能夠有所幫助。明天還是在這里將會繼續2019中國高新技術論壇,主題是“創新引領未來”,我們將會就智能制造、智慧出行、城市規劃等話題展開討論,歡迎大家繼續關注。再次感謝各位今天的光臨,我們明天再見,謝謝大家。 

 

 

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