世界著名理论研究机构,普林斯顿高等研究院,曾招揽阿尔伯特·爱因斯坦、约翰·冯·诺依曼等顶级学者,为他们及其助理、学生提供交流场所,探问最高深的学问。
上海亦有两所瞄准根本科学问题、竞逐全球学术前沿的新型研发机构,拥有“顶尖大脑”的师生聚集在此,日夜不休地寻找灵光乍现的“尤里卡时刻”。
今天,请随小编一同推开李政道研究所、上海数学与交叉学科研究院的大门,探秘世界一流的沪上科学殿堂。
集聚一流学者,问道“星辰大海”
宇宙中的“极大”和“极小”有何关联?自然界有哪些最基本和最深刻的相互作用规律?步入李政道研究所一楼大厅,巨型玻璃穹顶让人忍不住“仰望星空”;穹顶下,木制的环形阶梯座椅层叠错落,是科研工作者自由交流的独特空间。
宇宙是李政道研究所的重要研究对象。“围绕‘极端宇宙条件下物质的起源与演化’这一根本性科学问题,李政道研究所形成了天文与天体物理、粒子与核物理、凝聚态物理三大研究方向,组建了各研究方向的科研队伍,力争实现重大突破。”中国科学院院士、上海交通大学李政道研究所所长张杰介绍。
极限探测能力该如何打造?在各方支持下,李政道研究所在上海张江大本营建设了实验室天体物理实验平台、拓扑材料研究实验平台、大规模科学计算平台三个研究平台,并在全国范围内同时启动三个前进观测基地的布局:
位于四川锦屏2400米深地的PandaX暗物质和中微子探测装置二期建设
位于青海冷湖4200米海拔的JUST光谱望远镜一期建设
位于海南南海3500米深海的TRIDENT中微子望远镜(“海铃计划”)一期建设
其中,“海铃计划”旨在探索建设中国首个三千五百米以下深海海域的高能中微子望远镜。
作为高度国际化的基础科学研究机构,2016年11月成立的李政道研究所已汇聚来自美国、英国、德国、日本等18个国家和地区的全职科研人员120余人,全职学者全部有海外一流机构留学或科研经历,国际学者占比近40%。
“目前,我们已完成《李政道研究所2035发展规划》的编制工作,明确了李政道研究所的科学使命是充分发挥大科学研究范式的优势,依托专用科学装置群的极限探测能力,在根本性科学问题的探索方面做出重大突破,希望用三个五年的时间,形成基础研究的‘上海学派’,到2035年,建成有重要学术影响力的世界一流基础科学研究所。”张杰说。
走进上海数学与交叉学科研究院,一个卡拉比-丘成桐空间模型映入眼帘;走廊上,用于记录灵感的黑板随处可见;乘电梯至顶层,复旦大学光华楼映入眼帘。作为一座年轻的数学科研殿堂,该研究院由当代杰出华裔数学家、菲尔兹奖首位华人得主丘成桐领导成立。
“研究院建立的初衷是在原始创新方面取得突破,并推动颠覆性技术的发展。”上海数学与交叉科学研究院教授、副院长胡森表示,结合自身定位,研究院设立了“25%基础数学+25%应用纯数学+50%交叉学科应用”的研究布局。
量子场论与弦理论、AI数学理论是全球数学家追逐的焦点,也是研究院正在推进的研究方向。上海数学与交叉学科研究院院长李骏介绍,相较大热的AI for science(人工智能驱动的科学研究),“研究院做的是Maths for AI(数学是人工智能的基础),用数学理解人工智能算法的机理”。在这一研究领域,丘成桐团队已经做了一系列开创性工作。
目前,研究院计划资助的第一批共11个交叉学科项目已经确定,主题包括乳腺癌miRNA标志物的数据图谱构建及其在诊断和中药开发中的应用、数值风洞与机场区域仿真系统、人类语言演化复杂系统建模、复杂疾病发生的网络拓扑解析等。这些项目的核心都是通过数学对大量数据进行操控与分析。
“从默默无闻到享誉全球,普林斯顿高等研究院只用了30年时间。我们有信心在短时间内建设一座世界一流的数学中心。”胡森表示。自今年1月揭牌以来,研究院通过严格的同行评议,引进了48位科学家,其中42位为全职。他们大部分年龄在30岁左右,研究领域包括微分几何、代数几何、数学物理等。
招揽一流学生,合钓学术“大鱼”
“老师越好,培养出的学生就越好。”来自俄罗斯的上海数学与交叉科学研究院教授Andrey Losev说,“从事基础研究就像钓鱼,每个人都想钓‘大鱼’,但没人可以保证这一点,我们只能为这一天早日到来做好一切准备——即便我们最后没能取得重大进展,学生也会接替我们的工作,继续向基础研究中的突破性成果发起挑战。”目前,Andrey Losev已经来到上海,开始进行研究院的硕士研究生培养工作。
跟随“大牛”教授们学习和交流,并师承老师的学术志趣与科研方法——学生在一所顶级研发机构中的重要性不言而喻。
2023年,教育部启动全国首批数理化生国家高层次人才培养中心项目,以李政道研究所为核心的上海交大物理学科国家高层次人才培养中心是三家物理学中心之一。
发挥国际化顶尖师资队伍和大科学研究范式的独特软硬件优势,对标哈佛大学、麻省理工学院和普林斯顿大学等国际一流高校,该中心旨在吸引国内外顶尖高校的拔尖学生加入中心的“李政道博士生”项目,打造拔尖博士生培养体系,建设基于深度科研合作的博士生国际联培机制。
至2025年,上海数学与交叉科学研究院每年计划招收20名研究生,2024级学生目前已经到院上课,并参与讨论班等学术研究活动;国内和国际访问学生也共同参与研究院课程及学术活动,并和研究院研究生开展充分的学术交流。
为培养数学及AI领域的顶尖人才,“英才班”项目是该研究院与复旦大学数学中心进行联合培养的本科生项目。该项目初选30名具有优秀数学能力的上海高中生,若其高考成绩达到上海市一本线,可被录取为复旦大学相辉学院学生,并在一年后转入数学中心学习;届时将组成“数学英才班”及“人工智能英才班”,前者建成本博学制,后者建成本硕学制。
“今年7月19日开始,我们还将和复旦大学共同举办为期五周的‘丘成桐国际中学生数学夏令营’。这将是该夏令营第11次举办,且是第一次在上海举办、第一次招收大比例的国际学生参加。”上海数学与交叉科学研究院教授、副院长连文豪表示,他是丘成桐32年前在哈佛大学培养的博士后。
连文豪介绍,夏令营将邀请世界一流的数学家做学术报告,让学生了解现代数学研究的方向与成果,并鼓励学生在夏令营做专题报告发表自己的研究成果;该营将为“英才班”预选拔优秀高中生,以培养新一代年轻数学科学研究人才。
据悉,上海数学与交叉科学研究院力争在10年内培养30至40名具有国际前沿水平的青年数学家、100名具有世界一流水平的博士后和500名研究生。