10个前沿科学问题？

8月15日，中国科协在第二十二届中国科协年会上发布的2020年重大科学问题和工程技术难题，它们是：

10个前沿科学问题为：冠状病毒跨种传播的生态学机制是什么？引力波将如何揭示宇宙奥秘？地球物质是如何演化与循环的？第五代核能系统会是什么样子？特种能场辅助制造的科学原理是什么？数字交通基础设施如何推动自动驾驶与车路协同发展？调节人体免疫功能的中医药机制是什么？植物无融合生殖的生物学基础是什么？如何优化变化环境下我国水资源承载力，实现健康的区域水平衡状态？如何建立虚拟孪生理论和技术基础并开展示范应用？

10个工程技术难题为：如何开发新型免疫细胞在肿瘤治疗中的新途径与新技术？水平起降组合动力运载器一体化设计为何成为空天技术新焦点？如何实现农业重大入侵生物的前瞻性风险预警和实时控制？信息化条件下国家关键基础设施如何防范重大电磁威胁？硅光技术能否促成光电子和微电子的融合？如何解决集成电路制造工艺中缺陷在线检测难题？无人车如何实现在卫星不可用条件下的高精度智能导航？如何在可再生能源规模化电解水制氢生产中实现“大规模”“低能耗”“高稳定性”三者的统一？如何突破进藏高速公路智能建造及工程健康保障技术？如何突破光刻技术难题？

这些问题，每一项的突破对人类文明的推动都有着重要积极意义。在这里，我把科协的这项发布引用出来，是让还不知晓的人们有一个参考。但我不想根据这些当前比较现实的问题来阐述，想谈的更深远一些，更务虚一些。

根据本人对世界前沿科学以及人类发展方向的一些理解，我认为影响人类文明进程比较大的几项前沿科学问题有：暗物质暗能量、引力波、中微子、量子理论、核聚变、基因工程、人工智能、人脑及意识研究等。

这些科学每一项突破，都会对人类文明有一个巨大推动。

现代研究认为，暗能量和暗物质是主导宇宙运行的主要力量。由于暗物质暗能量不与物质发生交互作用，所以人们现在还无法监测到它们，也还不知道它们到底是什么，但已经知道它们对天体运行的影响无处不在。弄清楚了暗物质暗能量，就能够更深层次的了解宇宙，从而指导我们更好的规避宇宙灾难，利用宇宙规律为人类服务。

对引力波认识的突破，为人类观测了解宇宙增加了一种重要工具；中微子作为宇宙深处信使，近年来的突破，使人类能够更好了解遥远宇宙发生的事件以及能量等级；量子理论的研究，使人类能够探究宇宙最深层次的本质，从而从根本上认识世界，而近期量子通讯技术和量子计算机技术即将问世，将大大推动人类认识世界工具的进步；可控核聚变的突破，将会从根本上解决一个相当长时期人类能源危机，并同步提升各种工具设备效率。

基因工程，是人类从微观层面认识自己和生命的手段，是科学进化论的重要工具。人类通过基因工程可以改变世界改变自己，最终从本质上改善人类饮食结构，满足人类需求，并且从根本上克服衰老和疾病对人类寿命的影响，让医学和保健得到一次飞跃。

但这些研究都还是限于头痛医头脚痛医脚的改变，这些前沿科学问题我在过去文章多有讨论，这里就不展开来说，下面说说真正从根本上能够催动人类文明跃迁的科学技术，它们就是人工智能和意识转移。

机器一直都在取代人类，解放人类。

总体上说，人类开发人工智能的目的，还是为了让机器代替人类去工作，让人类自己过得更舒服些，可以“不劳而获”。

迄今人类的人工智能还停留在“弱AI”阶段。即便是宣称最先进的具有人类外貌的机器人，比如一度闹得沸沸扬扬美国Hanson Robotics制造的“索菲亚”，也还是“弱AI”。何谓“弱AI”？就是这些人工智能学习能力很差，基本都是依靠人类输入的程序来应对需要解决的问题，而不是通过自身学习成长，不断提升应解决问题的能力。

即便这样，人类已经出现了许多“担忧”，担心人工智能抢了自己的饭碗。其实这种担心是幼稚可笑的。自古以来，人类一直在发明制造减轻人类劳作负担的工具和机器，如锄头、砍刀、犁耙等；后来发明了纺车、织布机、手推车；再后来发明了自动纺织机器、播种机收割机、枪炮炸弹、火车汽车飞机、乃至宇宙飞船。

难道古人们的织娘、农民、剑客、车夫们都“失业了”？他们都饿死了？没有吧，因为我们都是他们的后代，只是这些后代都“改行了”，成了农业工人、军人、飞行员等等，更确切的说，是他们的后代过得更幸福了。

人工智能的发展，初期只是把人类的体力劳动更多的转为脑力劳动，随着人工智能发展到越来越高级，人类逐渐把较低级的脑力劳动转为教高级的脑力劳动，最终人类的所有工作可能就是围绕着如何制造出更好的人工智能，并且如何管理好人工智能的服务。

人工智能是人类文明进程的终结者吗？

真正具有学习成长能力的人工智能才叫“强AI”，这类机器人就像科幻影视中未来世界的智能机器人，能够应对人类的挑战，甚至超越人类。这才是科幻作品中人机大战的素材，《终结者》、《黑客帝国》系列影片就是有关人工智能的典型代表作。这类影片把人工智能描述为最终发展成为反人类的机器，人类为了生存，绞尽脑汁与它们进行了惨烈的抗争。

其实，这是人类对人工智能担忧的一种表现，不管这种担忧是不是有道理，都说明人工智能的发展，才是对人类文明发展和走向起决定作用的科学和技术，现在所有的探索发现和研究，都是为了今后人工智能发展做铺垫的。

现在的人工智能还处于“弱AI”状态，正在向“强AI”过渡，量子计算机的出现和运用，很可能会促进“强AI”的研发升级。但最终会发展到《终结者》那种状态吗？尚无法定论。时空通讯认为，即便人工智能发展到“强AI”，发展到在高级阶段，人类或许可以利用它们为自己进行自相残杀，但人类创造了它们，就一定会永远是它们的主宰者。

而真正的文明终结者，将是人机结合。

因此，我认为，真正最终极的科学研究，是人脑和意识研究，实现意识的储存和转移，才是人类的终极目标。

人类意识到底是什么？它在人脑中以一种什么样的机制遗传和生成，又是怎么样的机制运行和存在，怎样将意识从人脑中剥离出来，并制造出能够让这些剥离出来的意识保存下来，怎样将这些意识转移到人造大脑或者克隆人身上？这若干问题，才是如今科学界最前沿和深远的课题，也将是人类文明发展到高级阶段不可回避的问题，而且我认为是任何文明的必由之路。

人类只有脱离了肉身的羁绊，让意识只有飞翔，才是真正的长寿永生之路，才能够真正的载着人类的梦想飞向深空，在星系之间穿梭。今后人类很可能不再以肉身的形式存在，而是以意识或能量的形式存在，这些意识可以存在于机器中、人工智能中、克隆人中，它们是真正的人工智能，是人机结合的人类存在方式。

因此，人类的未来很可能不是与机器人抗争，而是人类内部保守派（传统肉身派）和激进派（人机结合派）的战争，人类为了生存方式和发展走向而战斗，是人类内部不同形式存在的战斗，鹿死谁手早就一目了然：意识自由必胜。

意识转移成功将是人类永生之梦实现之日。

我们都知道，人类是不是活着还是死去，最重要的就是意识是不是还存在。如果一个人脑子坏了，也就是意识丧失或者正常意识丧失，就会成为植物人或者疯子，哪怕身体五脏还“活着”，或者依靠机器维持体征运行，但已经是行尸走肉的“活死人”。

而如果脑子（意识）很好，哪怕身体都死了，也还是“活着”。霍金就是个典型的例子，这位物理学家在生时，全身只有眼睛和三个手指头会动，但脑子很好，依然成为伟大的科学家和科普作家，控制特制的轮椅和电脑写下了许多不朽的著作。

这其实是一个很好地人机结合典范，只不过霍金的意识还留存在他躯体大脑中，所以随着他的去世而丧失。现在人类还没有保存和转移意识的能力，否则霍金一定会成为第一个志愿者。

意识包括自我认知、经验和记忆、逻辑思维，只要这些依然存在，人就没有死去。因此，人只要把意识保存下来，即便没有了躯体，感觉上就还是“活着”的。；如果把人的意识转移到计算机或者人工智能、克隆人身上，意识就重新具备了控制力量。

这样人类就摆脱了肉体羁绊，可以以任何形式“活着”，整个人类文明就完全以另外一种存在形式，社会结构和发展方向就会完全改变。比如人类的日常生活再也不需要奢华的住房和交通工具，深空航天活动再也不需要制造巨大的星舰，因为“新人类”再也不需要吃喝拉撒和氧气这种巨量消耗，只要有机器和能量就可以了。

发展到三级文明，很可能意识可以单独或集合以能量的形式存在，那时，人类就能够更自由荡漾在广袤的宇宙中了。

但这个梦幻般的设想能实现吗？

我认为能。我说这话绝非空穴来风，这项研究早就在一些世界顶尖科学机构紧锣密鼓的进行。比较具有代表性的有，一个谷歌团队正在进行人的意识转移到计算机的研究，扬言在40年内取得突破；还有俄国大亨德米特里-伊茨科夫提出了阿凡达项目，招募了一个顶尖科学团队，计划在30~40年内，将自己的意识转移到一位正在创造的虚拟人身上。

这些计划能成功吗？我不敢保证，但有奢望。我想，40年不成就100年，100年不成就1000年，总能成功。因为人类躯体，包括大脑都是由宇宙物质组成的，而意识是人体这堆经过数十亿年演化的奇妙物质组合派生出来的，只要人类认识不断深化，获得了物质最深层次的奥妙，就能够实现意识的保存和转移，甚至能够制造出生成意识的物质。

我们欣喜的看到，量子力学正在朝这个方向努力，这支新兴的现代物理学科学分支，探索的正是宇宙最深处秘密。或许这种探索至今还只是掠其皮毛，还需要很久很久才能到达核心，但我相信，这是任何宇宙文明发展的必由之路，任何文明发展到高级阶段，都不可能局限于某种羁绊自己的形体。

由此，我认为，人类现代所有的科学都是为这一天的到来做铺垫的。意识的高级存在形式，才是人类科学的终极目标。这虽然还是带有科幻色彩的预测，但我有理由相信这才是真正的终极未来。