10月27日，得到大學在北京舉辦2019秋季開學典禮暨夏季畢業典禮。5位重量級得到老師和9位得到大學夏季班學員依次登臺，帶來14場接力演講，分享各行業的頂級認知框架和行業智慧。
清華大學微電子學研究所副研究員、得到App《前沿科技·量子計算》課程主理人李鐵夫，分享了「這一回，人類科學的天花板怎麼破?」他說，當下人類已經遇到了第三次科學發展的巨大瓶頸。計算機的算力越來越捉襟見肘，人類的認知負擔也越來越重，要怎麼才能取得科學的大突破?他的答案是：我們必須完成一次全人類級別的智力進化，結合量子計算、腦機接口、萬物互聯、人工智慧等技術，突破人類生物學的限制，構成全人類智力高效連接的「超級大腦」。
清華大學微電子學研究所副研究員、得到App《前沿科技·量子計算》課程主理人李鐵夫
以下為李鐵夫演講全文：
得到大學的同學們，大家好。我是李鐵夫，一名研究量子計算的科學工作者。
上大學的時候，我讀到過一句話，這句話我一直記到今天，說的是：「在這個時期，二流科學家很容易做出一流的成就。之後，一流的科學家也只能做些二流的工作了。」
說這句話的人叫狄拉克，他是量子力學的創始人之一，也是諾貝爾物理學獎獲得者，他說這句話的時候是100多年前。那個時代，量子力學和相對論剛剛誕生，新發現、新理論、新技術層出不窮。處在這樣的關鍵節點上，只要抓住了時機，就能做出一流的成就。
我第一次看到這句話的時候，心裡像過電了一樣，受到了極大的震撼。作為一名電子學專業、滿腔熱血的大學生，我就想，我能有幸趕上這樣的時代嗎?我能為我的時代做些什麼?
畢業後，我成為了一名科學工作者，循著狄拉克這些前輩開闢的道路，繼續向前探索。每次讀到這句話的時候，內心的觸動都會愈發強烈，我意識到，我對這個時代的感知和狄拉克對他那個時代的感知不謀而合了。當下，人類又一次處在了歷史進程的關鍵節點上，確切地說，是有史以來的第三次。
這兩年，你能看到人類在技術層面的突飛猛進：我們建成了大型強子對撞機，它能夠將質子加速到光速的99.9999999%，發現了包括上帝粒子在內的全新粒子，還將探索物質更深層次的奧秘;我們拍攝到了第一張黑洞的照片，進一步驗證了廣義相對論等基礎理論，這將會揭開更多的宇宙未解謎團;我們成功地實現了猴子的克隆，這種在腦結構和功能上與人類高度相似的靈長類動物，讓我們更深入地認識人類自身。
科技的高速發展似乎在提示我們，當下離第三次科學革命越來越近了。但是，你可能也感覺到了，這些聽起來特別炫酷的技術，並沒能給我們的生活帶來顛覆性的改變。
我們依然要承受癌症、糖尿病、老年痴呆症等疾病的困擾;我們對石油、對傳統能源的依賴依然嚴重汙染著地球環境;那些舊的電池儲能技術也依然限制著所有行動裝置和汽車，而且類似的瓶頸在各行各業都存在。
這是為什麼?可能有的人會覺得，是因為技術還沒有發展到位，你想，如果有了更好的電池材料，不就能突破行動裝置的瓶頸了嗎?也有人會說，這是因為經濟條件不允許，要是每種疾病的藥物研發都能投入足夠的資金，早就都治好了。但是，在我看來，這一切的本質，是因為人類的智力水平已經達到了承載極限。
為什麼這麼說呢? 接下來，請先跟我一起把時間的指針撥回到300年前，看看前兩次科學革命是怎麼發生的。
1666年，英國青年牛頓為了躲避瘟疫，回鄉休假，沒想到被掉落的蘋果砸中。由此，他發現了萬有引力，還創立了微積分，形成了牛頓力學，建立了經典物理學的宏偉大廈，給人類帶來了第一次科學革命。
這是我們都熟知的故事，課本上也都是這麼寫的。但是，我想告訴你的是，第一次科學革命能夠發生，不是因為那顆蘋果，而是因為一個關鍵技術的出現——望遠鏡。
什麼意思?望遠鏡發明之前，人類只能依靠肉眼觀星，範圍很有限，以人類的自身條件根本無法得到準確的觀測數據。直到1608年，伽利略發明了天文望遠鏡，給人類的觀測能力帶來量級的提高，使得那些更清楚、更精確的觀測數據能夠被記下來。正是因為有了這些數據，克卜勒才開始重新想像宇宙的結構，得出了行星運動三大定律，打碎了之前幾千年建立的地心說這一世界觀。只有在這樣的節點上，牛頓才能「站在巨人肩膀上」提出牛頓運動定律，把人類帶到了一個全新的世界。
你看到沒有，這個過程中，望遠鏡這項關鍵技術的突破，讓我們看得更遠、看得更清楚了，把我們對世界的感知邊界向外推了一步。然後，人類依靠自身智力，藉助微積分、幾何學等數學工具的幫助，就可以完全理解這個新世界，創造出全新的世界觀。
那第二次科學革命呢?時間的指針快速轉動到了兩百年之後。
引發第二次科學革命的，是兩項當時最尖端的實驗技術，麥可遜-莫雷實驗和黑體輻射實驗。麥可遜-莫雷實驗利用光的幹涉效應，讓人們確認了光速不變這個不敢想像、不可理解的事實，催生了相對論;黑體輻射實驗，精確觀測了物體溫度與輻射頻譜的關係，打破了舊的對能量的認識，這就迫使普朗克提出「量子化」來化解「紫外災難」，才有了量子力學的誕生，以及後來電晶體和電子計算機的發明。
和第一次科學革命一樣，這兩個關鍵技術的突破，再一次把人類的感知尺度向外推了一步，讓我們能夠看得更小，看得更精確。就好像原來我們只能看12英寸的黑白電視，現在一下子升級到了65英寸的4K電視，不但展現的畫面更大了，畫面中的細節也更加豐富了。然後，人類再次依靠自身智力，藉助量子力學和相對論的幫助，打破了經典物理學建立的世界觀，引爆了第二次科學革命，帶來最近一百年人類前所未有的高速發展。
現在，把指針撥回到當下。第三次科學革命的進程是不是也會像前兩次一樣呢?我的答案是，不，完全不一樣了。當下，我們的感知尺度已經足夠廣闊，但我們卻無法繼續依靠自身智力去完全解決它了，為什麼?
第一個原因，技術突破對算力的要求越來越高。舉一個具體的例子來說，我們都知道，化肥工業是當今世界最重要的生產之一。今天地球可以養活80億人口，是因為化肥提升了糧食產能。但是你可能不知道，化肥工業中，有一個重要的原料叫做合成氨。要製作這種原料需要使用一種特殊工藝，這個工藝裡用的催化劑必須在高溫高壓條件下才能發揮作用。這就意味著，合成氨對能源的消耗極大，每年消耗掉的能源，佔到整個地球總能源消耗量的1.2%，還要排放幾億噸二氧化碳。
但是，你知道嗎?土壤中的細菌在常溫下就可以在體內合成氨，完全不需要高溫、高壓催化的苛刻條件，它們體內有一種叫做鉬鐵蛋白的分子，這個分子才是這個天然合成過程的關鍵。
那我們把這個叫做鉬鐵蛋白的分子研究明白不就好了嗎?不就可以省下地球1.2%的能源了嗎?很遺憾，我們目前做不到。
因為，研究這類分子最有效的辦法是進行計算機模擬，並且一定要考慮其中的量子力學效應，才能得到準確的結果，進而加以應用。但是，鉬鐵蛋白的分子構成太複雜了，複雜到什麼程度?一個分子共有374個電子，不要說計算分析了，就連存儲這些電子全部的量子狀態，至少需要2374個比特，這個數字是什麼概念?它已經超過了已知宇宙中所有原子的個數。也就是說，以我們現有的計算機技術，根本沒辦法做到對它的精確模擬。
不只是化肥工業，同樣地，在材料合成、新能源開發、生命科學、人工智慧，乃至航天、氣候等等領域，都遭遇到了同樣的瓶頸。
你看，前兩次科學革命，我們靠著自身智力加上微積分、矩陣力學、黎曼幾何等數學工具就能完整地認識新世界，但現在，不僅靠著鉛筆和數學公式幫助智力單兵作戰的時代早已過去，而且計算機的算力也越發捉襟見肘。
這是第一個原因，再來看第二原因，人類的認知負擔越來越重。
如果你翻開18世紀以前的科學圖譜，去看看伽利略、牛頓、笛卡爾、拉瓦錫這些科學家的介紹，會發現一個有趣的現象，他們每個人都有多重身份，不只是物理學家，同時還可能是數學家、化學家、生物學家、博物學家。最厲害的是古希臘的亞里斯多德，他既是哲學家、科學家、教育家、思想家，又是心理學家、經濟學家、農學家、法學家，同時還是醫生和詩人!
可是到了第二次科學革命之後，以創立量子力學的幾位先驅為例，普朗克、薛丁格、海森堡和狄拉克，他們身上卻只有「物理學家」這一個標籤。
你看，隨著人類的知識總量越來越豐富，分科越來越精細，個人有限的智力和壽命，已經很難覆蓋多個學科了。甚至在同一個學科裡面，一個人也只能涉獵一兩個細分領域，比如在自然科學裡，不要說物理學家完全不懂生物學家在做的事情，就連物理學內部，凝聚態物理和高能物理的科學家，也幾乎沒有共同語言。這就意味著過去解決一個問題，靠個人的智力水平、知識儲備就可以覆蓋。但是現在，不行了，必須要靠彼此的跨學科合作。
不只是這樣，一個科學工作者從小學到博士畢業，念了將近三十年的書，才站到人類知識庫最前沿的一個小點上，開始自己的工作。如果運氣好的話，在人生的後40年裡，可能能把這個小點向外推那麼一點點。也許還沒看到實質性的成就，人生就走到了終點。等到了下一代，他們沒有辦法在我們的知識基礎之上，直接去做更有價值的研究，而是要再花掉三四十年甚至更長的時間，把我們曾經學過的東西再學一遍，你說這是不是一件效率很低的事?
那好，接下來，回到核心問題，這一回，人類科學的天花板到底怎麼破?
我的答案是，必須完成一次全人類級別的智力進化。因為這已經不是一個「適者生存」的時代，而是「智者生存」的時代。那是什麼樣的智慧呢?是結合了量子計算、腦機接口、萬物互聯、人工智慧等技術，構成全人類智力高效連接的「超級大腦」，它才是突破第三次科學天花板的大殺器。
怎麼獲取這個大殺器呢?一方面，精進自己，提升算力。我在研究的量子計算，帶來了遠超電子計算機的超強算力，就是為了專門攻克這些硬核難題。就拿前面那個鉬鐵蛋白來說，如果有了量子計算機，只需要374個量子比特就可以儲存全部電子的量子態，根本不需要宇宙中所有的原子。另一方面，更重要的是，連接他人，集結智力。怎麼集結呢?你們一定覺得科學家們有特別了不起的辦法，其實沒有，一百年來我們只有一個辦法，開會。
現在大屏幕上出現的這張照片是1927年的第五屆索爾維會議，它是人類歷史上一次特別重要的會議。這次會議以愛因斯坦和波爾兩人的大辯論著稱，是科學界的華山論劍，當時所有參會者都是那個時代最頂尖的物理學家。
第二張照片，是我們領域前兩天在美國一個學術會議的場景，你能從中看到這個時代科學家開會的常態。這和之前可大不一樣了，區別在哪呢?在於我們現在的任何一場學術會議，都會一共有來自二十多個不同國家的三百多位、不同專業的科學家參會，裡面可能有物理專業的、化學專業的、數學專業的、生物學專業的。我不敢說這又是一次索爾維會議，但是，你能從中看到這個時代科學家的會議常態。你不要覺得只是參會成員變了，實際上是世界的合作方式變了，我們今天你所能看到的集結智力的方式，幾乎全部都是跨界合作。
我相信，通過提升算力，連接智力，我們一定能夠打破人類科學的天花板。最後，我要問，得到大學的同學們，處在這樣的關鍵節點上，你準備好了嗎?
我想，大家從自己的行動上已經給出了很好的答案。各位選擇了得到App，成為了終身學習者，這個就是提升自己的算力。大家加入了得到大學，和各行各業精英同學們聯結在一起，這就是實現智力的連接。
各位選擇了得到App，成為了終身學習者，在未來生活當中不斷地自我進化，這個就是在提升自己的算力。你們加入得到大學，和各行各業的精英同學們聯結在一起，這就是實現智力的連接。
所以你看，不光是科學家，和在做的各位一樣，我們不都正是為了同一個目標在做著同樣的努力嗎?
讓我們一起加油!