张首晟生前重磅演讲:如何深刻的理解这个世界?(深度)

本文为华裔科学家张首晟今年3月25日在IT领袖峰会上的演讲

以下是张首晟教授演讲全文:

我想讲的三个题目是「量子计算」、「人工智能」与「区块链」,我认为这是在整个IT行业中基础科技里最重要的三个模块。我一开始先讲量子计算,跟大家分享一个科学发现的故事。

1、量子计算

很多比较有意思的科学发现都跟哲学观念的改变有所关联,最根深蒂固的哲学观念就是中华民族的古老哲学上已经体现出来,好像世界是从来都是正负对立的世界观,「有正数必有负数,有存款必有贷款,有阴必有阳,有善必有恶,有天使必有魔鬼」。所以这种对立的世界观在基本粒子的物理世界里面也有一种呈现。

曾经有一位非常伟大的理论物理学家狄拉克,他跟爱因斯坦、杨振宁是我认为20世纪做出最伟大贡献的三位物理学家,他把爱因斯坦的狭义相对论和量子力学统一起来,在统一的过程中他要做一个非常简单的数学运算,就是开一个根号。

在开根号的时候始终会出现正负两个解,一般人可能只关心正解,不关心负解。但是狄拉克很聪明,他把负解解释成所有的粒子必然有反粒子。这些本来是负能的解,大家觉得非常奇怪,为什么粒子可能有负能,他就把负能的解释为所有的基本粒子有粒子必然有反粒子。

他当时这个是非常惊人的预言,1928年的时候并没有发现有反粒子的现象,大家都对他提出非常大的质疑,说他这个方程肯定不对,在世界上肯定没有看到反粒子。他说我的方程实在是太美了,你们继续去寻找。

过了5年,他也是非常幸运,果然在宇宙辐射的射线里面,大家找到了电子的反粒子,就是正粒子,命名为狄拉克海。从此之后基本粒子物理了有质子找到了反质子,有中子也找到了反中子。比如正电子对生活当中医疗领域里面已经有广泛的应用,有一种医疗测试叫PET,就是用正电子的产生,和正电子和负电子可以成像,比如我们要测阿兹海默症,最好的办法就是做PET。

最近好莱坞对科学前沿发展非常感兴趣,所以有些好莱坞大片都是跟科学发现有关。大家可能都看过一个电影叫《达芬奇密码》,有一个系列片叫《天使与魔鬼》,讲的就是有天使必然有魔鬼,有粒子必然有反粒子。恐怖分子到欧洲的实验加速器里面偷出来一百万分之一克的反粒子就可以做成炸弹,它的威力相当于4吨TNT的威力,这是人类能量储存密度最高的办法。

但是科学的发展,今天中国对科学发展非常关心,可能大家会问我科学发展最大的驱动力是什么?

我会毫无疑问地回答这是一种好奇心的驱动。这些理论物理学家,像牛顿就是在苹果树底下哪一天苹果掉下来激发了他的灵感,万有引力就发现了。爱因斯坦在坐电梯的时候感觉到电梯的上下和引力的作用非常相似,由此创造了伟大的广义相对论。

当时狄拉克成为非常有名的理论物理学家,并且大家都非常坚信在世界上有粒子,必然有反粒子。

但是出来另外一位理论物理学家他完全出于好奇心,他问世界上会不会有一些粒子并没有反粒子?他果然有找到了一个方程,现在叫Majorana方程,这个方程也是奇妙地描写了有一种粒子没有反粒子,或者它自己就是自己的反粒子。

他的文章发表之后没人理他,因为所有的反粒子都找到了,所以他没有像狄拉克那么幸运,他也感到自己的人生非常失落,在意大利的一个港口城市上了渡轮,本来想去西西里岛,但是他从来没有下过。这个就成了整个物理学的两个大迷,一个是粒子有没有存在,我们称它为Majorana费米子,它是没有反粒子,只有它自己一种或者它自己就是自己的反粒子。另外就是Majorana本人也是非常大的迷,他好像泄露天机之后就被天使叫去了。

在整个物理学界有一个梦寐以求的名单,大家都想梦寐以求地寻找,大家可能听说过有一个粒子叫上帝粒子,2012年在欧洲的加速器被找到,预言它的那位物理学家希格斯也得了诺奖。

我们前年找到了引力波,也是爱因斯坦100年前预言的现象。另外我们也想找磁单级等。在这份梦寐以求的名单中,Majorana费米子的确是大家梦寐以求的名单,但整整找了80年。

我是做理论工作的,我现在经常要接待很多国内的访问团来到斯坦福大学,都说张教授我想参观一下你的实验室,我会告诉大家我的实验室就是一张纸和一根笔,但是我非常自豪。理论物理学家会作出预言,让实验物理学家来测试。

我的实验小组在2010年的时候就预言了在哪个系统里面会找到这样一个神奇的粒子,我们预言在这么一个组合型的器件里面可以找到Majorana费米子。就是找到也没有用,就是系统有也不是完全有用,一定要告诉我们怎样是一个信号真正说明这种神奇粒子的存在。任何一个例子,没有人可以肉眼观测到,我们总是要找到一个信号,什么信号能够证明这种粒子的存在,也要进一步的灵感。

有一天,我想既然基本的粒子有两种,有正面有反面,就像硬币有正面有反面,但是Majorana粒子只有一面,没有反面,所以在某种意义上它是通常粒子的一半。

但是通常粒子在电导是台阶性的量子化,要不是0,要不是1,要不是2等等。所以我们理论小组做了大胆的预言,既然Majorana粒子跟通常粒子不一样,所以在某种意义上它只是通常粒子的一半。所以它的电导率,通常的粒子电导率是0、1、2、3整数倍的,它必然会导致半整数倍的电导台阶。大家在这个图上可以看到,通常有0和1,这是我们一张理论预言的图,它会有0.5或1/2的台阶。

后来我们理论小组就和实验小组做了一个紧密的合作,实验小组来自UCLA、UC DavisUC Irvine,他们就做了这么一个实验观察,的确在0.5的地方,大家可以看到的确是实验的原始图案,在0.5的地方出现了台阶,铁证如山地证明了Majorana粒米子的存在。

在这个激动人心的时刻,去年7月份的时候,我们准备向全世界宣布这个激动人心的发现,我又来了一个灵感,想到当时有天使必然有魔鬼,好像我们找到了一个世界只有天使没有魔鬼,只有正没有负,所以我们取名为“天使粒子”,大家非常喜欢这个名字。

两周以前,在美国物理学会召开了一个每年最大的会议,邀请我作一个主题报告,就是在引力波发现的第二个我作了“天使粒子”发现的报告,差不多有好几千人参加,大家觉得是物理学里面非常振奋人心的发现。

但是这跟IT峰会有什么关系?IT峰会最关心的是计算机,计算机已经分成两类了,有经典计算机和量子计算机。有些问题经典计算机就很容易解决,比如把两个大的数乘起来,经典计算机可以算得很快。

但是一个数看能不能拆成另外两个数的乘积,比如15可以写成3乘以5,这个数比较小的话你自己也可以算出来。但是给你一个很大的数,经典的计算机要算这个数到底是不是两个数的乘积需要花很长的时间,因为它用的算法是穷举法,把所有可能被除的数一个个除过来,最后才能确认这到底是不是两个数的乘积,经典计算机算起来非常慢。

今天人工智能要做的事情,整个人类所有计算的事情最终能转化为优化的问题,很多的可能性,我们要找到最佳的可能性,经典计算机只能用穷举法,最后才算出一个答案。但是量子世界是非常神奇的世界,是平行的世界。

比如一个著名的试验,如果我放出一个粒子,比如光子,它有两个孔,要不是左边,要不是右边。比如我打一个炮弹过去的话,要不就是从左边穿过,要不就是从右边穿过,不可能同一个时间既穿过左边,又穿过右边。

但是量子世界有一种本真的平行在里面,一个基本粒子在某一个瞬间同时穿过了两个孔,只有这种行为才能解释在后面形成的干扰条纹。假定要么是左,要么是右的话,看起来的图像就不是这个显示的图像。量子的世界本身就是平行的。如果用量子世界来做计算的话就能够秒算,把所有的可能性一下子算出来,因为量子世界有它本真的平行性,这是量子计算最基本的概念。

但是要真正造出这个量子计算机是非常困难的,比如最基本的单位,经典计算机最基本的单位是比特,就是信息要不是0就是1,用0、1就能够表达所有的信息,这是经典计算机的概念。但是在量子世界里面,一个粒子同时穿过左孔,又穿过右孔,处在某一种叠加的状态。

一个量子比特讲不请是0还是1,它是处在0和1叠加的状态里面。大家听一个比喻,薛定谔猫就处在死和活的叠加状态里面。这是一种非常奇妙的现象。

但是由于这种基本的现象,说明一个量子的比特本身是不太稳定的,你去观察一下周围就知道它要不就是在左边,要不就是在右边,要不是0,要不就是1,任何一个噪声就会对量子比特产生很大的干扰。

最近量子计算机成为全球和美国著名公司特别关注的,谷歌也在这方面做投资,微软也在做投资,IBM也在做投资,因特尔也在做投资,但是根本上不能解决这个问题,一个量子比特是非常不稳定的,如果哪天告诉我们做了50量子比特,但是关键的问题是有用的比特是多少,如果只有一个有用的比特,往往在这种量子计算的框架下需要10个、20个甚至40个、50个纠错的比特来为它服务,使得量子计算很难真正实现。但是天使粒子的发现根本改变了,这是量变到质变的过程,并不是把量子比特做得越多越好,量子比特本身自带纠错的能力,就是我把通常一个量子比特能够拆分成两个天使粒子的。

我刚才一直在讲基本的概念,通常的粒子有两面,天使粒子只有一面,所以天使粒子通常只相当于一个粒子的一半。所以通常一个量子比特就可以用两个天使粒子来储存它。一旦用了两个粒子储存它,它们在遥远的地方,它们相互是有纠缠的。但是在经典世界里面的噪音,它们相互之间是没有纠缠的,这样的话就没法用噪声来破坏由天使粒子所储存的量子,所以这是一个革命性的改变。

所以我在两周之前在美国物理学会作的演讲,首先天使粒子的发现是激动人心的发现,但是用量子做量子计算机是多少比特就多少比特,不用附加纠错的比特,自带纠错功能,这会对量子计算达到突飞猛进的发现。

2、人工智能

我接下来跟大家分享一下人工智能,人工智能也是一个基本概念,60年代就已经提出来。之所以今天人工智能能够有突飞猛进的发展,主要是三个大的潮流的汇总。根据摩尔定律的迭代,每过18个月能够翻倍,如果用量子计算的话,不只是按摩尔定律18个月翻倍,而是完全从量变到质变的,我们的计算能力在不断增长,和过去40年差不多。

另外互联网和物联网的产生,造成大量的大数据,大数据又是帮机器能够真正学习,再好的算法,再powerful的计算机没有数据的话不能达成最佳的人工智能,另外也有智能算法的发现,并且有突飞猛进的变化。

但是整个人工智能,大家虽然看到它突飞猛进在改变,但是我觉得还是处在非常早期,它今后的前景还是非常广阔。为什么这么讲呢?做一个简单的类比,比如我们曾经看到鸟飞,人也非常想飞,但是早期学习飞行只是简单的仿生,我们在自己的手臂上绑上翅膀。

但这是简单的仿生,但真正达到飞行的境界是由于我们理解了飞行的第一性原理就是空气动力学,有了数学原理和数学方程之后就可以人为设计最佳的飞行,就是现在的飞机飞得又高又快又好,但是并不像鸟,这是非常核心的一点。可能现在人工智能是在简单地模仿人的神经元,但是我们更应该思考的,在这里面有一个基础科学重大突破的机会,就是我们真正去理解那个智慧和智能的基本原理,基本的数学原理,这样真正能够使人工智能有突飞猛进的变化。

另外大家经常问的到底用什么样的判据能够真正衡量人工智能达到人的标准?大家可能听说过「图灵测试」,图灵测试是说人跟机器对话,但是我们不知道大在背面到底是人还是机器。整个对话的过程中,你如果花了一天的时间根本感觉不出来,那就是说机器人好像已经达到人的水平。

我是不太赞同,虽然图灵是一个伟大的计算机科学家,但是我并不赞同这个判决。人也是进化的过程,人的很多情感并不是理性的情感,要让一个理性的机器学一个非理性的人的大脑可能并不是那么容易,比如你可能故意激怒机器人的话,说不定它也不怎么会理你。

所以我想提出一个新的判据,机器怎么说哪一天真正超越人的智力?人最伟大的一点就是我们能够做科学的发现,最好的判据就是哪一天机器人真能够做科学的发现,人更好地知道科学发现,那一天机器就超过人了。

人类最伟大的科学发现之一,有相对论、量子力学,在化学里面最伟大的发现就是元素周期表的发现。今天的机器假定我们根本不知道元素周期表这件事情,今天的机器在没有任何辅导的情况下,他自己能不能自动发现元素周期表?我们输入的就是所有存在的科学元素的名字,把这些化合物的名字输入这个算法里面,结果这个机器自然地发现了元素周期表,它可以做出人类认为最伟大的科学发现。然后我们这个程序可以帮助我们发现新药,也可以用机器学习的办法发现新的材料。

3、区块链

接下来我会再跟大家分享我最后一个题目区块链,人工智能在突飞猛进发展,但是人工智能最缺少的是数据,恰恰今天数据是处在完全中心垄断的状态里面,不能帮助机器合理地学习。

大家听说在一个星期之前Facebook很多个人的数据被盗一样,至少在没有被允许下就用。在今天的世界个人会产生出很多的数据,「个人的基因数据」、「医疗数据」、「教育数据」、「行为数据」等。但是很多这些数据都是掌握在中心机构里面,没有达到真正的去中心化。但是区块链的产生就是能够产生一个数据市场。「所以我理想的世界,未来每人拥有自己所有的数据,这是完全去中心化的储存,这样黑客也不可能黑每个人的数据。然后用一些加密的算法在区块链上真正能够达到既保护个人的隐私,又能够做出良好的计算。」

所以我把今后区块链的整个理念用一句话来描写,叫“In Math we trust”,我们的信念建筑在数学上。这张表大家应该记得,我看到很多人在照相,某一天它肯定会为整个区块链和整个IT领域里面最基础的,它既是最基础的数学,又是能导致数据市场里面保护个人隐私,又能够做出合理的统计性的计算。比如有一种非常神奇的计算方法叫零知识证明,它能够向你证明我的数据是非常有价值的,但是又不告诉你真正隐私的数据在哪。

我今天报告的题目主要是有一个核心的理念,就是要使得IT真正能够发展,既需要物理学,又需要数学。深圳在应用方面做得不错,但是由于大学还不是在全世界范围里面最领先的大学,但是我建议最核心的投资,这一类的数学和物理,跟IT领域真正有紧密的联系。

有了区块链之后,这个数据市场的产生,我们也真正能够使得社会变得更加公平,我们现在社会最大的不公平是我们容易歧视一些少数派。但是在机器学习的过程中最需要的就是那些少数派所拥有的数据。如果今天机器学习的精准率达到90%了,我要使90%达到99%,它需要的不是已经学过的数据,而是跟以前最不一样的数据。

往往是少数派拥有的数据对机器学习来讲是最有价值的。一旦我们建筑在区块链的基础上,再加上这些奇妙的数学算法之后,我们就能够真正达到数据市场,在这个数据市场里面,这些少数派所拥有的数据是最可贵的。这样的话我们真正能够把一个丑小鸭变成一个美天鹅,因为丑小鸭并不是丑,只是跟别人不一样而已,在这个世界里面真正达成区块链和人工智能互相共存的世界理念,它们是会最有价值的。

整个区块链,大家对它的认识还不是最根本的第一性原理的认识。用最基本的物理学原理来讲,达到共识就是大家都同意同一个账本,就相当于在物理学里面,比如磁铁本来是杂乱无章的,但是到了铁磁态里面它们指向的方向都是同一样的。

所以达到共识在自然世界里面有,在今天的人文世界里面也有。但这种现象是叫熵减的现象,达到共识,大家都朝一个方向的话,这个状态的熵是远远比杂乱无章的熵要小。达到这个共识是非常难的,因为熵总是在增的,今天你要把它减是很难的事情。

在区块链上能达到一个共识系统都是用一种算法,在这上面是需要消耗能量。大家可能一开始不太理解为什么这件事情听起来不合理,一些账户为什么要耗费能量。从物理学第二定理来讲,这是非常合理的一件事情,因为达到共识本身是熵减,但整个世界的熵一定要增加,所以在达到共识的同时一定要把另外一些熵排除出去。这种没有中心化的机制跟自然世界里面磁铁从杂乱无章的状态达到有序的铁磁状态非常相像,这付出的代价也是必然的趋势。

我在这里跟大家分享,我除了做斯坦福大学教授之外,也是丹华资本创办人,我们主要的核心理念就是要把今天最前沿的科技和投资要紧密联系起来,要用第一性原理的思维方式来理解今天的世界。

我们整个世界科学是最无止境、最没有国界的,科学能真正把人类带到超越国界的,今天我们所要解决的人工智能、量子计算都是整个人类的问题。所以我们一定要把我们的眼光不要放在自己的局部,而是放眼整个全球和整个世界。

在这个过程中,中国也是一个非常大的机遇,大家都想回答的问题,我们中国除了把应用科技做得好,能不能在中国有真正原创科技的产生。我今天跟大家介绍的这些都是最基本的物理和最基本的数学原理,我们这方面能够做好的话,而且这些原理听起来比较抽象,比如熵增原理,正负电子。但是在最基本的层次上,这是我们今天这个世界的奇妙,它真正能够给整个IT行业提供最基本的科学技术发展的前景。谢谢大家!

丹华资本张首晟教授去世,曾发现量子自旋霍尔效应被评全球十大重要科学突破

他同样用他的丹华资本帮助过许多年轻人,激励过很多后来者努力地沿着他给过的建议赶上来。

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12月6日消息,美国华裔科学家、斯坦福大学物理系、电子工程系和应用物理系终身教授张首晟被曝于12月1日去世,据斯坦福校友告知,“从9楼还是19楼跳下来的。前一天周五还在和丹华的律所fund组开会。”

2007年,张首晟发现的“量子自旋霍尔效应”被《科学》杂志评为当年的“全球十大重要科学突破”之一。基于他对拓扑绝缘体和量子自旋霍尔效应的开创性研究,张首晟已包揽物理界所有重量级奖项,包括欧洲物理奖、美国物理学会巴克莱奖、国际理论物理学中心狄拉克奖、尤里基础物理学奖和富兰克林奖章。

2009年,张首晟入选“千人计划”,并被清华大学特聘为教授,开始为祖国效力。张首晟是2013年中国科学院外籍院士。他是杨振宁的弟子。2017年7月21日,美国加州大学洛杉矶分校华裔科学家王康隆、斯坦福大学华裔科学家张首晟、上海科技大学教授寇煦丰等团队合作在《科学》杂志上发表了一项重大发现:在整个物理学界历经80年的探索之后,他们终于发现了手性马约拉纳费米子的存在,张首晟及其团队将其命名为“天使粒子”。

一文读懂张首晟:科学少年、顶级物理学家、投资人的三重身份

张首晟是因抑郁症意外去世。张首晟家人在讣告中称,“在我们得到这一令人震惊的消息时,我们对大家的支持与慰问深表感谢。”

12月6日,张首晟家人发布声明,确认了华裔科学家张首晟于12月1日去世的消息。

张首晟是因抑郁症意外去世。张首晟家人在讣告中称,“在我们得到这一令人震惊的消息时,我们对大家的支持与慰问深表感谢。”

张首晟是谁?在科学家做出了哪些贡献?通过知乎用户“公子大白”的这篇文章,将帮你了解一个完整的张首晟。

以下为知乎用户“公子大白”文章全文:

2010年获欧洲物理奖。

2012年获美国凝聚态物理最高奖奥利弗巴克利奖。

2012年获得狄拉克奖。

2014年获美国富兰克林奖。

获得这些奖的人是谁你造吗?他们有一个共同的名字,叫张首晟。多年被汤森路透预测会得诺奖的他,得诺奖大概只是时间问题。但愿不是像村上春树那样一辈子陪太子读书。

一、 阁楼里的少年

1963年,张首晟出生在上海。那时还没开始文革,但是66年开始的文革也让他的学上的有一搭没一搭,喧闹宽敞的黄浦江边,却放不下一张书桌。

没办法,他只能躲到阁楼里去。白天就在学校看着各种领袖语录和最高指示,只有晚上回家以后时间才是他的。或者说,是属于他家阁楼的。似乎每一个人心中都有一个类似阁楼的奇妙地方。张首晟在阁楼里发现了他爷爷的大学毕业证书,还有许许多多稀奇古怪的书,从康德到黑格尔,从达芬奇到罗丹,从杨振宁到李政道,从艺术到科学。那个年代,读书是没用的,甚至是危险的。爱读书的孩子有可能会被扣上走资派的帽子。还好张首晟有个阁楼。他的童年就都放在了阁楼里,放在了那些看起来毫无意义的书本里。读书,有时候只是一种本能。只有自由而无限制的读书,才是真正的读书。

不过因为他爱看书,也有了一些麻烦。一些同学很喜欢捉弄这个“书呆子”,他的父母虽然曾经都是工程师,现在却不得不做起工人的活来,没人能保护被同学欺负的小首晟。这更加让小首晟躲进自己一个人的世界,躲进那充满了奇妙的阁楼里。

1976年,转眼小首晟已经13岁。阁楼外面的世界已经换了一个天,新鲜有趣的信息和物质刺激着每一个人的神经,却唯独漏下了小首晟。这一年,他的父亲给他买了一套高中自学教科书,数学物理化学等等一应俱全。就靠这套书,两年后的1978年他居然就通过了高考。当然,那是文革后恢复高考第一届。这一年他才15岁。

后来张首晟说:“我的初中学校很差,如果按部就班再读普通高中,也许结果就和今天不一样了,人生的成就总是跟你一些十字路口上的选择有关。”那次高考,允许初中生参加,每个区只有10个名额。这让阁楼少年蠢蠢欲动。他曾说:“伯父的大学毕业年册对大学有着生动的描写,我从小就非常盼望大学生活。虽然我是初中生,但当时的环境下,高中生也不比我拥有更多的知识,所以还是有些信心的。”但是如果通不过,那就没机会上高中了。这是张首晟人生里的第一次冒险。经过激烈的讨论,他的爸妈同意了他。就这样,一不小心,高考后他就进入了他爷爷曾经待过的地方,复旦大学。那年高考改变了很多人的命运,包括张首晟。不得不说,张首晟确实在某种程度上算是一个“天才”。

二、 没上过高中的大学生

在复旦,他只上了一年学。为什么呢?因为他的高考成绩非常优秀,一进学校就已经被内定成了赴德国留学的人选。其实并非生活处处靠关系不是吗?

进大学时他选择了物理系。这是因为,“初中时,在很封闭的情况下,我们都知道杨振宁、李政道获得诺贝尔奖,为中华民族争了一口气。大学时选择理论物理专业,就是冲着他们的榜样力量。”足可见,能够引导少年学科学的,并非是那些知识,而是那些人。当然,此时张首晟还不知道,他以后会与杨振宁有一场非凡的缘分。

11号楼303室,室友8人。张首晟就在这个逼仄的环境里,继续他如饥似渴的读书生涯。当然,周围的人也是如此。正如他所说,“在初中的时候,由于喜欢读书,周围的人都不以为然,我一直感觉很孤单。来到复旦之后,大家都如饥似渴地读书,有了很多的好朋友。”内向的张首晟逐渐开始变外向,第二学期班主任就把他忽悠到了同济去上德语培训。一年之后的1980年,没有高中文凭也没大学文凭的张首晟就这样踏上了赶赴德国的旅程。

当张首晟到达西柏林时,柏林墙还立着。东边的柏林大学有一些师生为了自由而翻墙来到西柏林,建立了柏林自由大学。柏林自由大学果然不愧自己的名字,校训都是“真实,公平,自由”。张首晟这一年才17岁,在自由大学里他可没让自己完全自由,勤奋的他仅仅花了三年就完成了规定五年的学制,但是学成之后的张首晟,还是有些迷惘。

在柏林自由大学他学的是理论物理,就是李政道杨振宁的专业。但是临近毕业,他有些不知所措了。理论物理的就业面太窄了。“本来我还挺有信心的,但同学之间的担忧对我产生了影响,1981年左右,我开始想到前途问题。”当年暑假,为了放松一下忧虑的情绪,他搭便车旅行了德国一圈。这场如骑士一般的浪漫旅行对张首晟的人生选择产生了重要影响。

偶然的机会,他到了哥廷根大学。在哥廷根大学旁边有一块墓地,里面埋葬了许许多多的物理学家。最为奇特的是,每个人的墓碑上都没有墓志铭,只有一个他生前发现的公式。比如海森堡的墓碑上是测不准原理,玻恩的墓碑上是波函数,奥托哈恩的墓碑上是一道核反应公式。“一个朴素的墓碑,一个简单而普适的公式,这才是人生最高境界。从此之后,我决定要把自己毕生的精力贡献给物理学研究,特别是理论物理学的研究。”几个墓碑震撼了年轻的张首晟,从此张首晟就下定决心要走科研之路。“这辈子要留下什么?”留下一道公式也就足够了。

三、 不是杨振宁继承者的弟子

在柏林自由大学学习的时候,张首晟把大统一理论当成了自己的学术目标。因为这是爱因斯坦努力一生的事业,也是杨振宁的领域。但是当他真的成为杨振宁的弟子时,杨振宁却不支持他的想法。在美国纽约州立大学石溪分校,杨振宁先生推荐张首晟去搞凝聚态物理。理由是这玩意方兴未艾,发展特别快,很适合年轻人去搞一搞。而这并非杨振宁的领域。

虽然最初大惑不解,但是张首晟还是去做了。1987年,在孤身出国7年后他终于获得了博士学位。毕业后他并没有立刻去申请教职,而是到了IBM做高级研究员。此时他在半导体领域已经深耕多年,颇有建树,也受到了当时为斯坦福大学物理系主任的朱棣文赏识。于是随后1993年他就到了斯坦福,1996年年仅33岁的张首晟就被评为了斯坦福终身教授。

2006年,张首晟提出了拓扑绝缘体理论的材料实现方案。何谓拓扑绝缘体?简单的说,首先它是个绝缘体,整体是不导电的。但是在这个物体的边缘或者表面,总是有一些会导电的区域。这种边缘导电特性可以在一定条件下稳定存在,由于其中不同运动方向的电子自旋方向相反,通过电子的自旋就可以传递信息。这样说还是很麻烦,总之你知道很复杂很高精尖很给力就行了。

在此之前首先提出了量子自旋霍尔效应。当然这也是张首晟首先预测存在的。要理解这个理论就更难了,你首先要理解霍尔效应,再理解量子霍尔效应,等等……总之你知道,量子自旋霍尔效应不需要量子霍尔效应的低温和强磁场,所以省电省地方,只要能实际运用就可以让我们的电子设备比如电脑手机更小巧耗电更少散热更少,于是这理论就很牛逼。(外行,有错请指出)

总之,因为这两项理论发现,张首晟在2010年拿到了欧洲物理学会颁发的欧洲物理奖,2012年拿到了美国物理学会颁发的凝聚态物理最高奖奥利弗巴克利奖和狄拉克奖,今年又拿到了美国的富兰克林奖,按照规律,量子霍尔效应和分数量子霍尔效应都已经获得了诺贝尔奖,量子自旋霍尔效应会不会延续这个神话呢?

四、 不是穷教书匠的投资人

牛仔很忙,张首晟也很忙。他不仅仅搞科研牛逼,当老师也牛逼,他的学生早就散布全世界了,当上教授的也不乏其人。并且,他也不是个穷教书匠了。在斯坦福,他不但是教授,还联合创办了华源科技协会,在斯坦福担任创业导师,更是天使投资人,曾经成功投资就多家创业公司。2013年又与中关村发展集团合作创立了丹华资本,专注于投资斯坦福背景的公司。有人说,献身科学研究的人,要耐得住寂寞、耐得住清贫、耐得住一生一事无成。

张首晟的今天,不缺钱,不缺事业,也不寂寞。只要他能活到80,他就还有30年去等待诺贝尔。虽然他是美籍,但是如果他能得奖就是建国后出生有中国教育背景的第一个诺贝尔获奖者了。

哦对了。他似乎还信基督教。其实这也没什么。谁说科学家不能信教?宗教在某种程度上不过是抚慰人心灵的工具罢了。当然,不要只看他的美籍身份。一个国籍并不能改变什么。他还是清华大学的长江学者,千人计划入选者呢。

张首晟曾说,“对一个人来说,最可贵的是要有好奇心伴随一生”。灵感来自什么?来自你日常的积淀,还有你的好奇心和想象力。如果仅仅有积淀而没有好奇心想象力,那么也不会有灵感。杨振宁曾经告诉张首晟,“诗歌追求的境界是用两句话将复杂的感情说清楚,科学也是追求用一个简单的公式去描写大自然的所有万千现象。艺术和科学是相通的,F=ma’、‘E=MC2’就是描写大自然的最美丽的诗句。”书本上你只能学到知识,你不能学到好奇心想象力还有艺术和科学想通的想法。想创新,说容易也容易,说难也难。创新就是敢为天下先。

张首晟,依然是当年的那个阁楼少年。因为他有自己的世界观,始终保持着如少年般旺盛的好奇心。也许这就是他成功的秘诀吧。

张首晟生前演讲:中国需要更多从0到1的创新

“中国已经可以把从1到10,从10到100这种放大性的工作做好,需要更多从0到1的原创。”

“中国已经可以把从1到10,从10到100这种放大性的工作做好,需要更多从0到1的原创。”1月8日,美国华裔科学家、2017年度中华人民共和国国际科学技术合作奖获得者张首晟在接受科技日报记者独家专访时说。

作为美国斯坦福大学物理系教授,张首晟是凝聚态理论物理领域最杰出的科学家之一。多年来,张首晟积极参与和中国科研院所的合作,使我国相关科学研究与国际最先进思想对接,极大地促进了我国凝聚态物理研究的发展。

为原创性研究营造良好环境

“我的总体感受是,中国的科研越来越走向国际前沿。”

张首晟告诉记者,他在2009年作为“千人计划”人才回到中国。这些年与国内高校和科研院所的合作十分成功,比如发现了三维拓扑绝缘体和量子反常霍尔效应。

2017年7月,张首晟与其他几位华人科学家宣布发现马约拉那费米子,并将其命名为“天使粒子”。张首晟介绍,“天使粒子”将有助于量子计算机的研发。他透露,目前正在规划在该领域与国内高校进行更深入合作。

未来更多原创性研究,张首晟对年轻一代科学家寄予厚望。

“希望他们不要只是跟风,什么热门就做什么,而是学会独立判断,真正用好奇心来驱动科学研究。”张首晟认为,好奇心驱动是做原创性工作最重要的素质之一。

张首晟说,要想催生出原创性研究,需要从教育模式和科研机制等方面营造更为有利的环境。他发现,很多中国人把科研理解为“攻关”。但“攻关”是有目标的,真正原创性的工作,很多时候没有目标。

“应该允许科研计划根据进展进行调整,甚至跟原来的想法完全不一样。”张首晟说。

张首晟介绍,美国有不同科研经费支持机构,包括美国国家科学基金会(NSF)、美国能源部(DOE)和美国国防部高级研究计划局(DARPA)等。其中前两者都允许对科研计划进行修改,有时甚至允许科研人员重新调整研究方向。

科研与投资的共性是当老师

除了凝聚态物理学家,张首晟另一个广为人知的身份是风险投资人。

2013年张首晟与学生联合创立丹华资本,他现任丹华资本的创始董事长。“丹华资本的初衷是打通两个桥梁。一是把前沿科技和投资结合在一起,二是把中国和美国结合在一起。”张首晟说。

张首晟认为,对前沿科技的投资非常重要,但是社会上懂前沿科技和懂投资的人往往是分开的:做科研的大多沉浸在象牙塔中,不了解投资;做投资的大多是商科背景,对前沿科技不了解。

“科学家的身份对做风险投资非常有帮助。”张首晟告诉记者,物理学的思维模式是把任何事物都解剖到原子层次,认识事物的本质。而且做科研需要在非常杂乱的情况下,看到清晰的研究路径。他认为,做风险投资也需要借助科学家的思维模式,用独特的眼光看清未来前景。

张首晟认为,无论是做科学家,还是做风险投资人,其共性是做一个好老师,因为两者都需要带团队。

“我经常说,CEO的全称应该是Chief Education Officer(首席教育官)。也就是把原创性的思维模式和方法论教给团队成员,这样工作会具有很好的可拓展性。”张首晟说。

张首晟告诉记者,在美国高校,既做教授又做投资的人并不多,但是既做教授又创业的人很多。“斯坦福大学允许高校教授创业,提供了非常宽松的氛围。”

张首晟家人声明:他终生追求美好,希望尊重隐私

在此悲伤难抑之际,我们对给予我们支持和慰问的人们表示感激。不过,我们希望公众在我们面临如此沉痛的时刻,尊重我们的隐私。

北京时间12月6日午间消息,当地时间12月1日,美国华裔物理学家,美国斯坦福大学终身教授、美国科学院院士、中科院外籍院士,2017年度中华人民共和国国际科学技术合作奖获得者张首晟教授去世,终年55岁。

张首晟家人对此发表声明:

我们心怀悲痛地告知大家,在与抑郁顽强对抗后,我们敬爱的首晟在12月1日——上周六意外离世。

许多人知道首晟是因为他是一名知名科学家和思考者,而我们了解他、敬爱他,是我们的丈夫和父亲。首晟珍惜与家人一起的时光胜过一切,为我们可以抛开一切。在家族度假的时候,他喜欢带我们去看世界上最美的自然景观,足迹所到之处,喜欢与我们分享古老的历史故事,鼓励我们提出新想法,开发兴趣。首晟渴望通过科学研究见证世界的奇特,他给整个世界带来了孜孜以求的精神。他最喜爱的William Blake的诗歌,可以体现他对探索和发现美好的终生追求:

To see a world in a grain of sand.

And a heaven in a wild flower.

Hold infiniyt in the palm of your hand.

And etemity in an hour.

一花一世界,一沙一天国,

君掌盛无边,刹那含永劫。(李叔同 译)

在此悲伤难抑之际,我们对给予我们支持和慰问的人们表示感激。不过,我们希望公众在我们面临如此沉痛的时刻,尊重我们的隐私。

斯坦福大学教授哀悼张首晟去世:这是巨大的损失

斯坦福大学应用物理学教授Steven Kivelson给同事的邮件中,确认了其同事华裔科学家张首晟于12月1日去世的消息。

12月6日消息,斯坦福大学现任教授Steven Kivelson(史蒂文·阿伦·基佛尔森)发邮件表达沉痛哀悼物理学家张首晟的去世。Steven Allan Kivelson(史蒂文·基佛尔森)是一位美国理论物理学家,因其对凝聚态物理学的几项重大贡献而闻名。他目前是斯坦福大学的Prabhu Goel Family人文与科学学院物理系教授。在2004年加入斯坦福大学之前,他是加州大学洛杉矶分校的物理学教授。

以下是邮件全文:

亲爱的同事们:

上周六晚,我们的同事张首晟突然去世。

这是个巨大的损失。首晟是理论物理领域长期以来做出杰出贡献的跨学科领袖。他对真理的追求和用优雅的数学方法来解决复杂的现实问题(物理及物理领域之外的问题),他对许许多多聪明学生们和学术文献的指导,以及他在研究领域的许多开创性贡献,定会刻在他的纪念碑上。

正如你们中的许多人一样,我失去了一位挚友。他对新生事物的热情极富感染力,对探索各种学科的思想和对学术的热爱,随着他悲剧的结束重新凝聚在一起。你们中那些认识他的人也会记得他和他家庭的亲密有爱的关系,以及他一直以来引以为傲的孩子:Brian和Stephanie。当然还有他的青梅竹马和一生挚爱,Barbara。关于首晟的去世,我也将对他的至亲的说明附在下面:

这对我们所有人来说都是不可名状的损失,当更多信息可披露时,我们会告知大家。因为我们都在努力处理这个令人痛苦的消息。斯坦福大学的心理咨询服务中心,全体教职员帮助中心,博士后事务中心,和宗教生活办公室等都将提供帮助和支持。

请伸出援助之手为你周围的人提供支持。

史蒂文·基佛尔森

重温 | 张首晟:大数据时代感受人文和科技的跨界之美

文明的主线,是能量与信息。帝王将相,英雄豪杰,不过是为能量与信息的交流铺路。

当地时间12月1日,美国华裔物理学家,美国斯坦福大学终身教授、美国科学院院士、中科院外籍院士,丹华资本创始人张首晟教授去世,终年55岁。

张首晟是斯坦福大学物理系、电子工程系和应用物理系终身教授,一直在拓扑绝缘体、量子自旋霍尔效应、自旋电子学、高温超导等领域做研究,他领导的研究团队于2006年提出的量子自旋霍尔效应被《科学》评为2007年 “全球十大重要科学突破” 之一。他还被杨振宁认为是下一个华人诺贝尔奖获得者,所获物理界重量级奖项包括欧洲物理奖、美国物理学会巴克莱奖、国际理论物理学中心狄拉克奖、尤里基础物理学奖等。

除科学家身份外,张首晟也是一名投资人,于2013年创立丹华投资,专注于投资最具颠覆性的创新科技和商业模式,并搭建起斯坦福、硅谷和中国的桥梁。

本文来自张首晟为吴军博士《文明之光》一书所写序言,全文如下:

从小我就酷爱读历史,那些可歌可泣的故事深深地打动我的心灵,历史似乎就是一盘棋,命运时时在那些伟人的掌控之中。然而,我也经常会问一些可笑的问题,例如:当年如果荆轲刺秦王成功,中国的历史将会如何演化?如果布鲁图刺杀凯撒大帝不成功,欧洲的历史又会怎样?如果普鲁士军队来到拿破仑与威灵顿打得不可开交的滑铁卢战场迟了两小时,世界又将转向哪个方向?如果,如果……人类的历史好像就被那些偶然的因素牵着走。

学习物理把我带进了另一个世界,牛顿方程下的宇宙,就像一个瑞士手表,每分每秒都在精密地运转。小到树上的苹果,大到太阳系的行星,都被一个简单而优美的万有引力定律所描写。这两个截然不同的世界都深深地吸引了我,但是物理世界的必然与历史世界的偶然却深深困惑了我。

当我深入学习到统计物理学,才开始慢慢看到了两者的相似之处。牛顿方程之所以能精密描述行星的运动,是因为这是个简单体系,仅有几个少量的自由度。当我们观察气体中的分子,液体中的小颗粒,它们的运动是杂乱无章的,似乎也被偶然的因素所左右。而统计物理把这些杂乱无章的个体运动提高到整个系统的行为,那些偶然的因素在统计平均中消失了,提炼出了能量守恒与熵增的普适规律,偶然走向了必然。爱因斯坦曾经说过,在知识的未来,牛顿力学,相对论,量子力学都会被修改,而统计力学的定律却是永恒的。

所以我要问,能否用同样的眼光来看历史呢?历史的浩瀚章节,戏剧式的人物故事,尽管偶然,就像液体中的小颗粒一样难以预测,但是,我们把时空尺度渐渐放大,这些偶然因素是否会在大数平均下相互抵消而消失,从而提炼出真理呢?

正当我在深思这些问题的时候,受到我好友吴军的邀请,读他的大作“文明之光”,并为书写序言。我在欣喜中一口气把书读完,深受启发。书中写的不是人们已知的帝王将相,英雄美人,而是一部光辉灿烂的文明史。这部书帮助我从噪声中寻找信号,深思主宰人类历史的真理。

每当我们读历史之时,往往会问,在这之前发生了什么?历史的起源是有人以来最常问的深刻问题,不同的民族,不同的宗教,不同的文化都有自己的传说,自己的“创世纪”.人类文明数千年,直到我们这时代,才真正了解了时间的原点。今天,我们知道,宇宙是在大爆炸中产生的,宇宙的年龄为137.98±0.37亿年,地球的年龄约为45.4亿年,恐龙是在6500万年前消失的,现代智人的年龄约为20万年,人类有文字的历史约为5500年,正如“文明之光”引言中所提,如将地球的年龄缩短成一年,人类出现仅在最后的半小时。所以,我们要读懂人类文明史,更需要从宇宙形成的原点出发,用大历史的眼光来看一切。在大历史的尺度下,更能把那些偶然因素在统计平均的意义下去掉,留下宇宙演化与文明进步的真理。

因为人类是由原子和分子组成的奇妙物种,我们要找到普适于宇宙与人类的第一性原理,必须从最基本的概念出发,那就是能量、信息与时空。它们的结合,产生了能量密度与信息密度的概念。(值得注意的一点是,物理学家引进了熵的概念,后来发现熵的统计意义就是信息,两者是等价的。)

宇宙大爆炸后,刚开始,宇宙中充满着基本均匀的微小尘埃,随着时间推移,尘埃的密度也开始发生涨落,有些密度比较高的地方,通过万有引力的作用,把别处尘埃逐渐吸引过来,尘埃间的距离会非常靠近,能量和质量的密度也会大大提高,超过临界值之后,有一种新的力会起更大的作用,即强相互作用力,它使得原子核在碰撞时产生核聚变反应,聚变反应成为新能量的来源,通过这个机制,形成了恒星和星系,从此恒星点燃了宇宙之光。

相似地,人类刚刚起源的时候,分散在地球表面,通过狩猎和采集维持生存,此时人类的能源更多来自于狩猎的动物,由于动物资源有限,所以人口密度不会达到临界状态,直到一万年前,人类发现了农业,开始了耕种,农作物通过光合作用带来能量,维持人类的生存,可以说人类利用了一个新的能源,即太阳能。这一新能源导致能量密度极大提高,造成人口密度也极大提高,形成了村庄。由于能量密度的提高,为人们更紧密的信息交流提供了机会和条件,因而产生了语言和文字,从此点燃了文明之光。

由此可以看出,整个宇宙复杂性(Complexity)的产生,无论是恒星的产生,还是人类文明的产生,都需要能量密度达到一定高度。

我也在思考,我们经常提到文明,那么什么是文明?文明的定义是什么?生物世界通常只有一个传播信息的办法,就是通过基因。而人类创造了一个平行于基因的信息体系,就是通过语言和文字,代代相传,称之为文明。所以我将文明简单定义为:平行于生物基因,可以代代相传的一个信息系统。在“文明之光”中,很多章节都提到了新能源的发现,人类每次新能源的革命,都带来了巨大的文明革命,例如蒸汽机、电力和核能的发明,都为人类文明带来的巨大的变革。

在经典的史书中,对帝王战争的记述占据了绝大的篇幅,在战争中,秦始皇、亚历山大大帝、凯撒大帝得到了他们个人至高的荣耀,却给百姓来带了兵荒马乱、妻离子散的残酷悲剧。而在人类的文明史中,战争占有什么样的地位?在我看来,战争最大的遗产是颠覆性地打开了信息交流的新渠道。

亚历山大大帝戎马一生,英名盖世,征服了当时他所知的世界,但他英年早逝,还没建立起自己的皇朝,他的帝国就崩溃了,他给人类文明留下了什么呢?是一个图书馆!亚历山大大帝有两位老师,一位是他的父亲,教他用武力征服世界,另一位则是亚里士多德,教他吸取世界知识,“文明之光”中提到,在亚里士多德的影响下,亚历山大始终对科学十分热心,对知识十分尊重,并提供人力和财力支持,使得古希腊文明广泛传播。当他征服埃及之后,建立了海边的港口城市,命名为亚历山大城。亚历山大在生的大目标是征服一切已知的世界,而他建立的图书馆的大目标是收藏人类一切的书籍与知识。当时每只船进入亚历山大港口时,都要被搜查,若找到一本图书馆里没有的书,就会被“充公”一年,等图书馆工作人员抄写完毕,重赏后才物归原主,这样年复一年,亚历山大图书馆收集了当时人类几乎所有的书籍,声名远扬,成了古代信息密度最高的地方,也吸引了古代最杰出的学者。信息密度超过了临界值,加上杰出学者的智慧,导致了一场古代社会的“知识大爆炸”。图书馆馆长埃拉托斯特尼(公元前276-前193)在一本书上读到埃及西厄这个地方,在夏至那天的正午,立竿而不见影,于是他出了一个奇妙的办法,通过亚历山大城的竿影便能测出整个地球的周长。当时人类对数学已有了许多碎片化的知识,但是没有一个完整系统,欧几里得在图书馆里阅读万卷书之后,写出了千古奇书《几何原本》,用公理化的体系,不但奠定了整个几何学的基础,也制定了整个科学研究的方法。“文明之光”中提到大科学家阿基米德与托勒密都曾在亚历山大图书馆里学习与工作,分别创立了物理学与天文学的基础。

亚历山大大帝通过战争打通了古代世界的交流,而亚历山大图书馆,则空前地汇聚了人类的知识与处理人类知识的大学者,达到了信息与信息处理的超高密度,创造了古代世界知识大爆炸的奇迹。由此看来,能使亚历山大大帝流芳千古的,并不是他在战场上的丰功伟绩,而是他留下的这个图书馆。

凯撒大帝被视为古罗马帝国的无冕之皇,现在人们每次提起他,大多讲的是他在战场上的丰功伟绩,和他与埃及艳后的浪漫史,以及他最后被自己钟爱的养子布鲁图刺杀。但我更想知道,他对人类文明起了什么作用?作为古罗马帝国的缔造者,凯撒大帝为了征服别的民族和国家,开始修建罗马大道。西方古语有云,条条大路通罗马,可以想见罗马大道的规模。罗马大道修建时是为了军事目的,用于运输军队和军事供给。道路的延伸带来了罗马版图和权利的扩张,加强了罗马帝国对被征服地区的统治。渐渐地,这个军事网络逐渐发展为金融、文明交流网络,起到了原先修建罗马大道时意想不到的作用。经济上,罗马大道使得罗马帝国征税非常方便,并极大地促进了商业的发展。文化上,罗马大道促进了非罗马地区的文明化进程,使得罗马的政治制度、法律制度、经济模式、生活方式等得到了广泛普及。但出人意料的一个例子便是基督教的传播。基督教起源于犹太国,犹太国当时是一个很小的国家,根本无法与罗马帝国在世界上的地位相提并论,耶稣基督和他的十二门徒就是来自这个小国。通过罗马大道,门徒们非常有效的传播了他们的宗教信仰,基督教从一个小小犹太国的信仰,发展为现在世界的三大宗教之一,是一个传奇的历史,可以说是人类网络效应第一个例子。从古罗马皇帝尼罗(公元37-68)压迫基督教徒,到君士坦丁大帝(公元272—337)把基督教定为古罗马国教,当中只有短短不到三百年时间。基督教在整个罗马帝国的传播,也是一个网络效应的传奇。最终,古罗马帝国逐渐衰亡,但基督教却流传下来,对世界文明造成了深刻影响。

令人叹息的是,在亚历山大大帝在修图书馆的年代,秦始皇下令焚书坑儒,春秋战国百家争鸣的盛况成为了历史绝唱;在凯撒大帝在修罗马大道的年代,秦始皇修建了万里长城,抵抗外敌的同时,却也禁锢了文化的传播。

公元476年西罗马帝国没落,欧洲进入了黑暗的中世纪,古希腊罗马光辉的文明在当时的欧洲几乎完全被遗忘。出于宗教狂热,罗马教皇乌尔班二世下令进行十字军东征,要从穆斯林教徒手中重新占领耶路撒冷。十字军东征总体上是失败的,使东西方各国生灵涂炭,但很多人不知道的是,十字军东征也在无意中搭建了西方世界与穆斯林文化的桥梁,对欧洲文化产生了长远的影响。当时穆斯林世界的文明发展远远超过了欧洲,阿拉伯的化学、天文、数字等知识便被带回了欧洲,尤其重要的是,阿拉伯保存了古希腊古罗马的文明,十字军东征把这些起源于欧洲,但又在欧洲丢失了的文明,重新带回了家乡,最终导致了西方文艺复兴的革命。十字军东征带回的书籍中就包括古希腊天文学家托勒密的著作,他的思想便是通过阿拉伯学者之手重为欧洲所知。文艺复兴所要恢复的,便是古希腊古罗马的光辉,但这个光辉,却是通过阿拉伯世界保留并传播过来的,十字军东征无意中打开了这道文化大门。

战争有时会带来意外的效果,颠覆性地打通了文明交流的新渠道,而技术的发展带来了航海、铁路、飞机与网络,相当于缩短了地球的周长,提高了文明的交流,有效增加的信息的密度。这些都是物理层次的渠道,然而还有更神奇的渠道,打开了人类知识不同领域之间的交流。欧几里得的《几何原本》,奠定了几何学的基础,本是数学领域的大作,然而,这里面有来自于数学却高于数学的思想方式,可以广泛地应用到整个人类的知识。丰富多彩的几何学,根基于五条不言自明的公理,每条几何定理都可以从这五条公理推导出来。希腊人的几何学被罗马人加以运用。今天我们来到罗马的万神庙,处处可以看出这个千年前的建筑是来自几何学的奇迹。当我们仰望万神庙的天窗时,似乎可以看到欧几里得在天堂的笑容。这是几何学在工程学的直接应用,比较容易理解。但罗马人不仅把欧几里得几何学用于建筑,更把几何公理的思想用于法律,引入了自然法的概念。法律既然要让万民遵守,必须建筑在几条简单且人人都认为不言而喻的自然法上。法律保护个人财物,视为神圣而不可侵犯。罗马法是在当年历史条件下最理性的法典。由于对个人财产的保护,使每个罗马公民都发愤图强,使得罗马繁荣昌盛。一千多年之后,欧几里得的思想主导着美国建国的独立宣言,把人人平等的思想,提为不言而喻的建国公理。林肯总统为了解放黑奴,提出了宪法第十三条修正案,就在议会争论最为激烈的时候,他手中时时紧握着欧几里得的《几何原本》。几何五大公理之一,说所有直角都是相等的,更使林肯总统深信人人平等才是建国最核心的基础。古代罗马的强大,今日美国的繁荣,是因为那些建国元勋,真正接受了来自于欧几里得的灵感,理解并提炼了科学的精神,活学活用,悟出了治国之道。由此可见,人类文明跨领域的交流可以创造新的奇迹。

回顾大历史,我们发现文明的主线,是能量与信息。帝王将相,英雄豪杰,不过是为能量与信息的交流铺路,有效提高了信息的密度。用这样的眼光看大历史与人类文明,我们能对未来有何展望呢?在人类历史的滚滚长河中,我们这代人可以说是历史的幸运儿。前面提到,我们这代人,首次找到了时间的原点,历史的起点,这是人类文明史上唯一的。而更重要的是,我们迎来了信息大爆炸的网络时代,整个人类的知识,只要轻轻一点鼠标,就会立刻呈现在我们的眼前。然而,今天不论是个人的发展,还是研究领域的推进,都越深越窄,看到的只是树而不是林,很少有人能像文艺复兴时代的大师达芬奇一样,一个人的脑袋里能装进当时整个人类的知识精华,包括艺术、医学、工程、科学等,从而爆发出惊人的创意。前面也提起,当先人把来自于科学的公理思想用于法律的精神与治国之道,带来了罗马的强大与美国的繁荣。在今天的世界,用铁路与航海来建立地理的联络已不是那么重要,而建立知识的桥梁,连接不同领域的孤岛,才是推进文明的动力。知识跨领域的连接能有效提高信息的密度,必然导致我们网络时代的文明大爆炸。本着这个意愿,邀请读者们看一位工程师写的文明史,与一位物理学家写的历史序言,也许是在这个方向上迈出的小小的一步。

张首晟生前演讲:区块链世界是怎样的?

张首晟:区块链中,底层是数学,中层是法律,上层是经济行为。

张首晟 | 斯坦福大学终身教授,丹华资本创始人

就像人类的历史一样,网络的历史也可以用「分久必合,合久必分」来概括。

我1983年去美国留学的时候,有一个巨人叫 AT&T,好像是永远不会倒的,而我当时最大的梦想,并不是毕业之后到大学里面做教授,而是去贝尔实验室工作,因为这里曾产生30位诺奖得主。

AT&T花这么多钱养出这么多诺奖级的科研人员,就是为了垄断,它垄断了所有的网络资源。

慢慢地,就出现了一个新的协议,就是网络协议。它完全是一个去中心化的协议,使点和点之间完全可以随意的交流。我可以走这条路,也可以走另外一条路,条条道路通罗马,最后都能达到结果,不再需要中心的垄断。

一夜之间,我以为永远不倒的公司,消失了。

曾经也是在竞争之后出现了 AT&T,但当一个新的网络技术出现的时候,就是合久必分的时候。

如果人人可以交流,人人都可以创造出交流的内容,这个内容广泛地撒在外围的互联网上,那么我要去找一个信息,就会变得非常非常不方便。

所以在这个情况下,分久必合,出现了一些新的中心化垄断平台,在美国就叫 Google和 Facebook。

人类历史上所有伟大的公司,做的事情必然不是自己创造全新的东西,而是把已有的东西做一个重新的排列组合。

比如说石油公司、化学公司,它们做什么事情呢?原油是原子组成的,直接可以从地下挖出来,它们做的唯一的事情,把这些原子重新排列一下,变成别的化学品,比如说已经被提炼过的油。

Google 和 Facebook 这些平台做的是什么呢?

就是把每个人的信息重新排列组合一下,比如说Google ,最开始做的事情,就是做了一个排列,使我们找信息非常容易。这些中心化平台做的事情,就是把我们撒布在网络上的内容,中心化地重组一下。

这是分久必合的时代,因为新的网络协议,AT&T 倒了,出现了思科,又出现了网络资源分散的情况,又出现了巨大的平台。

今天出现的区块链技术,也会导致新的时代。

这个时代的革命强度可能是互联网革命的十倍、百倍。互联网时代只是信息交换的时代,而区块链时代有了价值的交换,我们可以产生数据的市场,每个人拥有自己的数据,然后在交换的过程中产生新的价值。

这个伟大的时代,我用一句话来描写,就是「 In Math We Trust 」。

我们都理解货币的价值在于共识。那么人类所有的知识当中,哪一个大家最容易达到共识?显然不是经济学,不是法律学,不是政治学,不是化学,不是生物,甚至也不是物理,最容易达到共识的是数学。

用数学作为信任的机制,是最自然的做法。真正的区块链时代,就是使得我们相互间的信任建筑在数学的基础上。

如果我自己做出一个正方体的话,肯定是不完美的。但是如果作为一个数学的形态,正方体则是全对称的,每一个顶角都完全一样,每一条边都完全一样,每一个面也完全是一样的。

数学的形态是最最精准的,在精准的意义下,也是最易达到共识的。

如果你看整个宇宙最深刻的奥妙之处,那么物理学中关于整个宇宙的最核心的公式和标准模型,也是用非常非常精妙的数学来描写的,其中绝大部分的数学也是杨振宁先生所开创的。

既然大自然最根本的规律是用数学来描写,我们是不是能够使得人类社会的规则和信任也建立在数学的区块上呢?

公钥和私钥的组合,就是建立在数论上面,而且是建立在一个更高层的数论上面,叫椭圆曲线。

大家可能知道,数学里面曾经最大的一个猜想:费马大定律,最近被证明了,这个证明就是建立在椭圆曲线上。

这个听起来非常非常抽象的数学,但是今天我们每次网上购物的时候,就用到了奇妙的数学。

另外就是哈希函数。它有一个单向性,任何的东西进去,出来都是一串随机数。这跟黑洞很像,黑洞任意输进去,出来的都是随机数。

还有一个是零知识证明( zero-knowledge proof )。比如说我解了一个难题,但并不想把我的答案直接告诉你,却要使你相信,我的确把这个难题解了。

这也是非常奇妙的数学问题,但这是有解的。我可以给你一个比特的信息,我解了这个难题,但是不告诉你任何别的信息。这对整个数据的市场会是非常非常有用的,我可以一个比特一个比特把信息给出去,而不是一下把信息全部给出去。

两个百万富翁,可能有一个人是千亿万富翁,有一个人是百万富翁,他们不想把自己的财产公布出来,但是却要知道到底谁更有钱。

这用清华大学教授姚期智的办法就能算出来,只给出一个比特的信息,就可以知道谁更有钱。

数据自己拥有的话,我永远学不到大数据的智慧。可是我想了解统计数据,其他人却想保护个人隐私,所以有一个非常简单的办法:

在个人隐私数据上故意加一些噪声,这些噪声使得你辨别不出来这个数据到底是不是你自己的个人数据。在收集到这些数据之后,在大数据的环境下,这些噪声就会相互抵消,我得出来的统计数据还是完全精准的,这个办法就叫差别隐私( differential privacy )。

最后一个概念叫形式验证( formal verification )。

上世纪最伟大的数学发现是证明了数学的不完备性。如果我要给在座的同学推荐一本书的话,有一本我认为是千古奇书,它讲了数学不完备定理、艺术家的画和作曲家,三者之间的共同性。这本书是《哥德尔、埃舍尔、巴赫》(G.E.B)。

这些奇妙的数学,都可以用在区块链上,可以用来做 Formal verification。

因为今天我们来到的是开源的时代,我们今天在区块链上的智能合约,完全是开源写出来的。但是开源写出来之后,一般人读不懂,甚至专家也不一定看得懂。

那么有没有一种数学的程序,能够告诉你智能合约到底是不是吻合你的白皮书上想做的?这是一个非常奇妙的思想,用的是数学中的逻辑学。

计算机科学有两个重大的趋势,一个是 AI,一个是区块链,这两者之间有一个必然共存的关系。

我们有聪明的大脑,有聪明的算法,但是数据被垄断在中心的平台上,这样的话,AI 就不容易学习。你想出了一个算法,也不知道数据在哪儿。

但有了区块链,有了数据市场,就回到了我刚才所讲的时代,我们能够把所有的数据个人拥有。

这样的话,我把部分的个人数据,在保护自己个人隐私的情况下贡献出来,在区块链的时代,就能够得到一定的回报,大家也就有了动力保护自己的隐私。有了隐私就有了价值,而一旦有了价值,我再把这个数据贡献出来让AI学习的话,必然会带来AI的突飞猛进的变化。

除了给 AI 突飞猛进的变化,也能让社会突飞猛进。

区块链对社会的贡献有什么?至少我看到它可以带来社会更大的公正。我们今天的社会之所以有不公正的地方,主要是因为我们对少数派的歧视,在当年的纳粹帝国里面,就是对犹太人的歧视。

而如果我们来到了区块链时代数据市场,这个情况就会完全不一样。比如说我有一个 AI 的算法,已经是90%的精准了,我要让它变得更加精准,99%精准,就需要机器学习。那我需要做什么事情呢?

首先我要学到的这些数据,就不能像以前学到的那些数据一样,如果以前是99%数据的话,他们已经代表了大多数,但是要更精准,要99%变成99.9%的话,需要学习的就是那些跟以前完全不一样的数据。越跟以前不一样,越跟大众不一样,数据就越有价值。

所以如果在一个完全是数据的自有市场中,大家会对那些少数派的数据付出更多的代币,这样就会带来社会的公正,使丑小鸭变成白天鹅。因为丑小鸭并不是丑,它只是跟别人不一样,但是在这个世界里面,越跟别人不一样,它得到的就会越多。

另外一个伟大的理想,就是把所有个人的数据都归个人拥有。

个人最需要拥有的数据就是基因数据和医疗数据。数据是个人拥有的,肯定是至高无上的标准,个人拥有数据之后,就担心算不出什么东西来,只是整天保护隐私,不能通过大数据和人工智能来学习基因数据背后的关切到底是什么。

比如说我们最想知道的,就是某些病到底是对应于什么基因的突变而形成的,但是一旦我们把所有个人的基因信息和医疗信息都让个人拥有,我们就产生了一个非常有效的数据市场。

区块链上的虚拟货币如何发展呢?这可以和现在社会里的货币结构一一对应。

现在的货币结构有 M0、M1、M2、M3 等等,在最底层上面可以不断建立衍生品。

我认为像比特币这样的区块链,因为对应于黄金,对应于一个最最普适的价值,也就是 M0 的货币,相当于说,在这个系统下,世界上任何两个互不相识的人都可以形成交易。如果你我已经相识了十年,并不是两个互不相识的人,那么我们可以用 M1 进行交易。

我觉得闪电网络就符合这类性质,我们两个人进行交易,互相之间有一定的信任,但还是需要信任机制来加强。我们签约后,把一些货币抵押在比特币、区块链上,之后的每一笔交易,定期到区块链上去公示一次就可以了。

整个虚拟货币的发展,必然会像现在世界货币的发展一样,在 M0,或者是比特币,或者是更加绿色的比特币上面,可以建立闪电网络,也会有预测市场。

我们现在的金融产品里,有一个是期货。期货就是对未来的预测,但现在期货都要通过法院才能够真正为我们做担保,而我们使用了区块链以后,可以让全世界的网民为我们作证。

所有这些网络的系统,彼此之间互相帮助,来使它变得更加有效,但是现在的计费系统还不是很有效,我给你提供了一些带宽,却没有得到足够的回报。

有了区块链之后,可以做到非常公正并且比较精确的记录,这样的话,整个网络的运转就会越来越有效。

从4G走到5G,再走到6G,必然会有网络的运转在里面。

我最喜欢牛顿的《自然哲学的数学原理》,我个人拥有这本书1723年出版的第一版。用数学的原理理解了所有的自然科学,这就是牛顿的伟大。

区块链中,底层是数学,中层是法律,上层是经济行为。

社会科学一直找不到根本的数学原理,可能的确是不容易找到,因为很多经济行为建筑在人的不理性上。

到了区块链的时代,最根本的经济行为,就是信任的机制,建立在数学之上。

我们可以想像到整个经济秩序都会被改变,整个生产关系都会被改变,但是它的核心是要有一个基石,就是数学原理。

一旦有了数学,我们必然可以总结出来一个永恒不变的规律,使得我们的经济系统更加有效,使得我们的社会科学和自然科学能够达到大统一的境界。

丹华资本张首晟12月1日离世,曾预言区块链机会100倍于互联网

美籍物理学家张首晟意外离世,曾被杨振宁认为是下一个华人诺贝尔奖获得者。

12月6日,火星财经(微信:hxcj24h)获悉美国华裔物理学家、丹华资本创始人张首晟于12月1日去世,教授家人今日对外确认了此一消息。终年55岁。

张首晟系知名美籍华裔物理学家,美国文理科学院院士、美国国家科学院院士、中国科学院外籍院士。生前任斯坦福大学J.G. Jackson和C.J. Wood讲座教授。 主要贡献包括对拓扑绝缘体、量子自旋霍尔效应、自旋电子学、高温超导等领域的研究。被杨振宁评价称“他获得诺贝尔奖只是时间问题”。

据Wikipedia,张首晟教授出生1963年2月15日,卒于2018年12月1日,终年55岁。1978年考入复旦大学。1980年赴德国柏林自由大学留学,1983年获硕士学位。后赴美国纽约州立大学石溪分校深造,1987年获博士学位。毕业后在加州大学圣芭芭拉分校从事博士后研究。后前往IBM担任高级研究人员。1993年起任教于斯坦福大学。1999年被聘为长江学者讲座教授,任清华大学高等研究院客座教授。2004年出任IBM-斯坦福自旋电子学研究中心主任。

2013年张首晟教授与其斯坦福的学生谷安佳博士联合创立丹华资本,专注于投资美国与中国的科技创业领域的投资,其中近两年来多次投资区块链项目,被视作区块链领域的最重要投资者之一。

张首晟教授的猝然离世,业界人士纷纷发文悼念。火星财经发起人王峰在朋友圈发文称:“非常震惊。我前天还通过他合伙人向他问好,本来以为会再见到张教授。今天区块链行业、互联网行业乃至整个科学技术领域,失去了一位伟大的先知。他同样用他的丹华资本,帮助过许多年轻人,激励过很多后来者努力地沿着他给过的建议赶上来。”

丹华资本在发出的邮件表示:“我们与他的家人在紧密联系中,希望能尽力提供任何所需的帮助和支持”,“在张教授带领下,丹华资本已组建起了一支扎实且具有凝聚力的团队。我们将继续实践和发扬张教授的遗志,其中包括他对促进创新、推广创新的精神”。

邮件截屏

以下为张首晟教授生前针对区块链所做分享汇总,由火星财经(微信:hxcj24h)整理:

量子计算、人工智能与区块链

5月8日,2018区块链安全高峰论坛上,张首晟做了主题为量子计算、人工智能与区块链的演讲,阐述了量子计算、人工智能与区块链三者之间的关联。以下为演讲全文:

去年7月,我们的理论小组与斯坦福和UCLA等高校紧密合作,提供了天使粒子存在的最强有力的证据,并在《科学》杂志上发表。

但这跟我们今天题目有什么关系?整个网络安全和非常神秘的天使粒子的发现到底有什么关系?

今天网络上所有安全的协议都是建筑在最基本的数论概念上,这种判断非常耗时间。如果我们把它看成数学问题,经典的计算机只能花很多时间用穷取法找到这个数是术数还是复合数。

但是如果来到量子的世界里,这是一个非常神奇的世界,量子世界的一个粒子可以在同一时间穿过两个孔,所以量子的世界是平行的。所以大家猜想,能不能构成新的量子计算机,有了量子计算机就可以把本来需要很长时间才能做得出来的数论题很快地做出来。

但是由于量子比特非常脆弱,量子计算机非常难造出来,现在美国的大公司都在大力地投资要造量子计算机,就是希望达到平行计算的可能,但至今大家还没有把有用的量子计算机造出来。

而天使粒子的发现则在核心上改变了这个问题,它自带纠错的功能,每个量子比特不需要另外再纠错,所以,这个发现可能会使整个量子计算机的步伐快速地往前进行。

过去10万年,人类显然是整个地球上最聪明、最有资历的动物,但是现在人工智能的产生好像对我们自己的智力也有一个挑战,人工智能之所以今天这个世界会有突飞猛进的发展,主要有三个原因

第一,计算能力按照摩尔定律每过18个月翻一倍,我们量子计算机发明之后带来的不仅是量变,而且是质变。另外是有海量数据产生,而且有非常精妙算法的产生。

现在整个人类的人工智能发展似乎还是在非常简单的仿生阶段,人工智能并不能衡量是不是跟人像,而是要有客观的标准,我现在提出一个客观的标准,能不能可能某一天人工智能能够做一个科学的发现,而这个科学发现是超前于人类对科学的认知。

由于这个想法我最近做了一篇关于人工智能的工作,大家知道整个人类的发现,化学界毫无疑问最最伟大的发现就是元素周期表,现在假想把时间倒转过来,我们靠人工智能能不能发现元素周期表,如果把所有化学物的名字告诉计算机,不对它做任何别的训练,根据这些人工智能马上就会总结出来,自动的发现元素周期表。所以我觉得人工智能完全达到人的智能时代的确非常接近,马上就要来到。

我刚才讲了区块链和量子计算有可能矛盾的存在,但是和整个人工智能我觉得是可以成为互助的产生。

人工智能所需要的是三块,计算能力的指数级增长,海量数据的产生,算法。但是海量数据的产生是我们现在最稀缺的,因为现在我们整个社会对数据的拥有权非常模糊,在这些中央垄断的平台上用了他们的服务,但是过程中却把我们自己最隐私的数据暴露出来,一旦有了区块链之后第一可以做的事情就是把个人的数据完全隐私的保护起来,但是如果把个人数据完全个人拥有,一点不跟大家分享的话,必然也不能通过大数据的学习使得人工智能更加往前走一步。

所以,在这个时候会有一个非常奇妙的数学算法产生,又能保护你的隐私,又能达到集体的智慧。我把今后整个人类金融和数据市场的发展用一句话来描述叫In math we trust,就是我们的信任机制可以完全建筑在数学上。

这也是一个科学家觉得区块链是特别有意思的地方,因为里面需要深刻的数学,又需要跟经济行为紧密结合,刚才已经讲了整个加密系统是建筑在数论因子分解定论上,并且有了哈希函数,很难找到哈希值,但是一旦找到之后容易被验证,这是区块链的核心思想。

而数学不完备定理听起来是非常抽象的数学,但是今天可以用来做区块链的安全验证。现在的世界非常奇妙,本来以为我们数论是最最抽象的数学,是最没用的数学,今天跟整个网络安全有关,现在和网络安全和区块链有关的都是最奇妙的数学。

另外,加密经济也会对整个社会带来更大的公平,现在社会带来最大的不公平就是对少数派的歧视。但是一旦有了数据市场这个概念之后,会使得我们的社会变得更加公正。为什么呢?比如刚才讲AI最需要数据,但是需要哪一类数据,比如现在AI算法算到90%精准,我要更上一步提高到99%,我需要的数据肯定就是那些非常少数的算例,在这样的世界里少数派会得到更多的重视。

数据市场也是区块链很大的一块,并且区块链会给人工智能带来大量的、海量的数据,又能保护个人的隐私,又能学习到集体的智慧,反过来也是一样,通过人工智能也能给区块链上的安全带来重大的影响,在这个情况下的确需要AI在整个区块链过程中,在学习过程中把安全问题解决。

我在这里做一个简单的结论,这是一个非常新的时代,希望我们能够共同努力,把这个区块链这么一个新的互联网推动起来,我认为区块链基本上是互联网乘上10或者乘上100的机会,但是这里的安全性非常重要,安全性是第一性原理,一定要从第一性原理思维出发,才能真正解决区块链和网络世界的安全性。

区块链时代的核心理念是“In math we trust(基于数学的共识)

在2018 IT领袖峰会上,张首晟发表演讲,他认为“区块链的整个理念用一句话来描写,叫‘In Math we trust’,我们的信念建筑在数学上”。以下为演讲内容:

我跟大家分享一个题目区块链,人工智能在突飞猛进发展,但是人工智能最缺少的是数据,恰恰今天数据是处在完全中心垄断的状态里面,不能帮助机器合理地学习。

在一个星期之前,Facebook上很多个人的数据被盗,至少在没有被允许的情况下。在今天的世界个人会产生出很多的数据,个人的基因数据、医疗数据、教育数据、行为数据等。但是很多这些数据都是掌握在中心机构里面,没有达到真正的去中心化。

但是区块链的产生就是能够产生一个数据市场。所以我理想的世界,未来每人拥有自己所有的数据,这是完全去中心化的储存,这样黑客也不可能黑每个人的数据。然后用一些加密的算法在区块链上,真正能够达到既保护个人的隐私,又能够做出良好的计算。

所以我把今后区块链的整个理念用一句话来描写,叫“In Math we trust”,我们的信念建筑在数学上。

某一天,它肯定会成为整个区块链和整个IT领域里面最基础的,它既是最基础的数学,在数据市场里面保护个人隐私,又能够做出合理的统计性的计算。比如有一种非常神奇的计算方法叫零知识证明,它能够向你证明我的数据是非常有价值的,但是又不告诉你真正隐私的数据在哪。

我今天报告的题目主要是有一个核心的理念,就是要使得IT真正能够发展,既需要物理学,又需要数学。

有了区块链之后,这个数据市场的产生,我们也真正能够使得社会变得更加公平。我们现在社会最大的不公平是我们容易歧视一些少数派。但是在机器学习的过程中最需要的就是那些少数派所拥有的数据。

如果今天机器学习的精准率达到90%了,我要使90%达到99%,它需要的不是已经学过的数据,而是跟以前最不一样的数据。往往是少数派拥有的数据对机器学习来讲是最有价值的。一旦我们建筑在区块链的基础上,再加上这些奇妙的数学算法之后,我们就能够真正达到数据市场,在这个数据市场里面,这些少数派所拥有的数据是最可贵的。

这样的话我们真正能够把一个丑小鸭变成一个美天鹅,因为丑小鸭并不是丑,只是跟别人不一样而已,在这个世界里面真正达成区块链和人工智能互相共存的世界理念,它们是会最有价值的。

整个区块链,大家对它的认识还不是最根本的第一性原理的认识。用最基本的物理学原理来讲,达到共识就是大家都同意同一个账本,就相当于在物理学里面,比如磁铁本来是杂乱无章的,但是到了铁磁态里面它们指向的方向都是同一样的。

所以达到共识在自然世界里面有,在今天的人文世界里面也有。但这种现象是叫熵减的现象,达到共识,大家都朝一个方向的话,这个状态的熵是远远比杂乱无章的熵要小。达到这个共识是非常难的,因为熵总是在增的,今天你要把它减是很难的事情。

在区块链上能达到一个共识系统都是用一种算法,在这上面是需要消耗能量。大家可能一开始不太理解为什么这件事情听起来不合理,一些账户为什么要耗费能量。从物理学第二定理来讲,这是非常合理的一件事情,因为达到共识本身是熵减,但整个世界的熵一定要增加,所以在达到共识的同时一定要把另外一些熵排除出去。这种没有中心化的机制跟自然世界里面磁铁从杂乱无章的状态达到有序的铁磁状态非常相像,这付出的代价也是必然的趋势。

区块链技术是互联网世界新的分合转折点

2018年1月,张首晟于42章经组织的区块链主题分享会上分享了以下内容:

差不多在四年以前在区块链出现的时候,我就对这个领域非常的关注。我认为世界历史可以用两句话来描述:分久必合,合久必分。我们的互联网行业也体现了这一种规律。过去,美国网络的资源几乎被 AT&T 一家垄断,这和当时候的网络技术Circut Switching 有很大的关系。最初,AT&T 也面临过一定的竞争,但等到公司足够大,效率和规模足够优秀,最后就会出现一家垄断的现象,垄断美国战后 30、40 年的网络市场。

但是,往往技术的发明会导致合久必分。 TCP/IP 协议的发明,就促进了互联网时代的到来,Packet Switching 取代了 Circuit Switching。我们所有的通讯都是通过一个个小的Packet 相互通讯,这使得通信效率提高。在这样的情况下,就没有必要有一家公司来垄断整个网络的资源,这样就迎来了一个合久必分的时代。

当合久必分的局面持续了一段时间后,人们发现一个问题:虽然最底层的网络通讯非常去中心化,大家也会在每个网站发表自己的信息,但是对整个信息没有一个系统的组织架构,这使得信息很难被找到。在这种需求的推动下,美国就出现像谷歌这样中心化的一个搜索公司。

它做的事情和我们过去在工业时代做的事情几乎一样:只是把重组原子改为重组信息。比如大型石油公司开采原油,而原油也是一些原子组成的。石油公司的做法近乎于将原子重新组织了一下,将它变成了化学品。像谷歌这样的新一代企业,它们擅长的是重组那些 Bits、信息。谷歌并没有建立那些网站,而是利用自己的算法,对已有的网站进行排序,使得每个公司都能在这个网络世界里被很容易地找到。它驾驭了这个网络世界,是凌驾网络的新型组织机构,也导致了它的一个新的垄断时代到来,导致了分久必合。

这些都是组织信息的大平台,但是现在整个互联网行业到了一个新的阶段。如同当年 TCP/IP、Packet Swtiching 能够打败一个 AT&T 这样的巨人,区块链又让一个网络去中心化的时代来临,又到了一个合久必分的时代。人和人之间又可以通过区块链回到一种 P2P 的交流方法,更加神奇的是,人们可以在这个平台上交换价值。

价值是一个很难交换的东西。互联网第一波只是交换信息,但到了第二波希望能够交换价值,因为价值的核心就是要大家有一个共识。在一个 Distributive System(分布式)系统里面,达到共识是一个非常难的事情。每个网络的节点都有时间的延迟,计算能力也不一样。有的计算机有良好的行为,有的计算机确实有一些不良行为。在一个复杂的网络系统里面,如何达到一个共同的价值,这在那个计算机科学里面也是一直没有解决的问题。因此计算机科学中有一个 Fischer-Lynch-Paterson 定理,在采取一种完全Deterministic(固定)算法的时候,共识是永远无法达到的,因为这个网络的系统实在太复杂。

后来,大家就想到区块链的技术可以把经济行为加上随机的数学算法使得网络达到共识,比如说通过计算一个 Hash 函数的办法,对共识进行投票,这就是整个区块链上面达到了一个新共识的机制。

大家可能很难理解,为什么这个共识的机制本身会有很大的价值。事实上物理学里面有一个非常深刻的概念叫熵增,就是物理世界看起来是总是走向无序。但是生命世界和物理世界不太一样,生命世界确实越来越走向有序。走向有序的行为是把熵减少的一个行为,但是整个系统的熵还是在增大。因此,生命行为就是把自己的熵减小了,使周围的熵增大了。

这在共识机制上也是一样。如果我们要达到共识就是要把熵减少,大家如果意见非常不一样的话,熵也就很大,因为非常无序。但是如果能够统一意见,达到一种非常有序的状态,它必然是减小熵的一种行为。然而,减少熵的行为必然会增高周围世界的熵。

因此,当时提出来的算法是通过一些 Hash 函数的计算,这虽然看起来是浪费了一些周围世界的能量,其实得到了一种更可贵的财富,也就是共识。

在这个意义下,区块链的共识系统有点像生命系统本身,自己的熵在减弱,它达到了共识,但使得周围的系统熵变大。这是一个代价,但相比别的系统来讲,这个代价还是非常小。

所以,一旦我们有了共识之后,就会有一种信任,人和人之间会有一个新的合作机会。所以,我把这个新的时代称为:我们的信念是建筑在一个数学的算法上面,In math we trust。在今后的系统中,中心化平台就不再需要,取而代之的是我们能够建立一些 P2P 的区块。通过开源的投票模式,大家可以用透明的算法,定义这个Community 里面的游戏规则。这就更能导致一个新的互联网的革命,一个合久必分的时代就又会到来。

最近大家都对人工智能比较感兴趣,但其实人工智能现在碰到了一个很大的瓶颈,因为如果 AI 要非常大的进步,它必然要需要很大的数据,但是现在的数据提供方都没有足够的激励机制提供极大量的数据。但一旦有了区块链之后,如果创造数据能被价值化、共识化,就会形成一个大的数据市场,使得人工智能也能够更往前进一步。

当然,我们最大的愿望,是通过区块链的技术使得我们的社会能变得更加美好,使得人们能够通过数据的分享创造和达到价值,这样也能使社会能够更加公平,让大家有更多新的机会。

所以总的来说,就像整个人类的历史是分久必合、合久必分,我觉得区块链技术也使得互联网时代也到了一个新的分久必合、合久必分的时代。我们正是面临着区块链和去中心化技术给这个时代带来的这场新的革命。

在央视财经《经济信息联播》访谈中称 :区块链前景可期

今年5月,美国科学院院士中国科学院外籍院士张首晟在央视财经《经济信息联播》栏目中接受采访,“我认为未来的信息技术有三大模块:量子计算、人工智能和区块链 。互联网建筑的是相互之间信息的交流,但是区块链是相互之间价值的一个交换,所以我认为区块链这个技术是建筑在互联网之上,但是本身的价值是远远地大于互联网本身。”

中国可以利用区块链发展实现“弯道超车”

2018年6月2日,张首晟在上海区块链恳谈会发表演讲,他提出一个方针,“民信立数”——在数学上建立信任,在社会科学建筑在数学上,将会对社会产生根生蒂固的改变。他认为,国际现行金融体系仍是西方的,但是中国可以抓住区块链的这次机会实现“弯道超车”。

区块链技术可以通过新的方式建立信任

10月26日,在英国《金融时报》2018年度中国高峰论坛上,著名物理学家、斯坦福大学终身教授张首晟表示:“纵观人类历史,集中化是一个长期的趋势,虽然每台电脑都有自己的内容,但我们有搜索引擎和社交网络平台对内容进行集中管理。区块链技术则能够促进去中心化进程,通过新的方式可以建立信任,实现交易。”

加密经济学给数据市场带来了正确的激励机制

在2018 (第八届)美国硅谷高科技创新创业高峰会上,斯坦福大学教授,丹华资本创始人,美国国家科学院院士,硅谷高创会主席张首晟在主题演讲中指出,人工智能需要数据,但是数据往往被中心化平台垄断,因而阻碍创新,从这个意义上人工智能有所欠缺,加密经济学创造了一个对于数据提供者有正确激励机制的数据市场,人工智能能够依赖这个数据市场起飞。“我认为未来的信息技术有三大模块:量子计算、人工智能和区块链 。互联网建筑的是相互之间信息的交流,但是区块链是相互之间价值的一个交换,所以我认为区块链这个技术是建筑在互联网之上,但是本身的价值是远远地大于互联网本身。”

丹华资本创始人张首晟去世:跨界风投创业5年,超70%投区块链、金融科技

截至目前,丹华资本在金融科技与区块链领域投资项目占比超过70%。

12月6日,互联网金融新闻中心获悉,美国华裔物理学家、斯坦福大学物理系、电子工程系和应用物理系终身教授、美国科学院院士、中科院外籍院士张首晟被曝于12月1日去世,终年55岁。

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资料显示,张首晟(Shou-Cheng Zhang),美国华裔科学家,1963年生于上海。斯坦福大学物理系、电子工程系和应用物理系终身教授。2007年,张首晟发现的“量子自旋霍尔效应”被《科学》杂志评为当年的“全球十大重要科学突破”之一。

12月6日上午,丹华资本发布邮件沉痛悼念张首晟教授骤然辞世。丹华资本在邮件中表示,“我们与他的家人在紧密联系中,希望能尽全力提供任何所需的帮助和支持。此时此刻,他的家人最需要的是时间和空间来哀悼这个沉痛的损失。”

主投区块链、金融科技 占比超过70%

天眼查数据显示,2013年,张首晟与自己的学生谷安佳博士联合创立丹华资本。据已公开的数据显示,丹华资本对外投资113个项目,包括区块链、企业级应用与金融科技等领域。其中,区块链项目34个。

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据了解,丹华资本一期基金融资9200万美元,投资项目主要集中在大数据、移动互联网、虚拟现实/增强现实、人工智能等领域的中早期创业公司。crunchbase数据显示,丹华资本通过两支基金总共募集4.345亿美元资金。

当前,丹华资本官网投资项目显示,基金共投出消费与金融科技项目18个;区块链项目42个;大数据项目24个;生命科学项目16个。投中网数据显示,丹华资本在区块链技术、区块链应用和数字货币领域共计投资事件金额达到约1.88亿元。

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另有数据显示,丹华资本共投资65个区块链项目,总占比为55.4%,超过投资总数的一半。据新浪财经报道,在交易所项目中,丹华资本投资了FCoin、Hydro、SFOX、Bgogo.com、CoinPark等项目。

值得关注的是,互联网金融新闻中心了解到,截至目前,丹华资本在金融科技与区块链领域投资项目占比超过70%。

8月28日,FCoin宣布暂时不向中国大陆用户提供服务,同时,也暂时不再向古巴、伊朗与朝鲜等10多个国家或地区提供服务。

不过,公开信息显示,FCoin日本版已上线,并在日本重启“交易即挖矿”模式。10月24日,FCoin公告称,FCoin已与日本团队合作,启动新交易所FCoinJP。此团队由FCoin提供技术支持、FWing组织负责运营。

另据了解,丹华资本也投资了金融类有理财工具Compound、钱包Blockfolio、借贷平台Libra Credit等,医疗类应用Eoch,游戏类应用Hashworld和氪星球,预测类应用Bodhi,浏览器应用Brave等等。

跨界风投创业5年 张首晟:科学和金融相通

公开信息显示,张首晟出生于1963年,17岁前往德国柏林自由大学学习,专业为理论物理,“用一个公式概括整个世界”成为张首晟的梦想。1996年,年仅33岁的张首晟被评为斯坦福大学终身教授。

随后,凭借拓扑绝缘体和量子自旋霍尔效应两项理论的发现,张首晟于2010年获得欧洲物理奖;2012年获得美国奥利弗巴克利奖和狄拉克奖;2014年获得美国富兰克林奖。此外,张首晟荣获“2016年度华人经济人物”殊荣。

2017年7月21日,张首晟及其团队在《科学》杂志上发表了一项重大发现:在整个物理学界历经80年的探索之后,他们终于发现了手性马约拉纳费米子的存在,并将其命名为“天使粒子”。

2013年张首晟教授跨界创业,成立丹华资本。与硅谷诸多风投一样,丹华资本寻找投资标的渠道也是通过自身的人脉网络,尤其是发掘斯坦福大学的资源。互联网金融新闻中心发现,在互联网金融领域,丹华资本投资超过10家机构,涵盖征信、支付等。

2016年1月在旧金山召开的2016年中美创新与信用大会会议期间,美国艺术与科学学院院士、斯坦福大学物理学教授兼丹华资本创始人张首晟,以“我们信任数学”为题,介绍了信息技术推进金融创新,包括虚拟货币前景。

张首晟认为,科学和金融是相通的。“有些科学家比较牛,主要就是眼光准确,那么多可以选的题目中如何选对题目并朝这个方向走下去,从而开辟一片新天地,这个是关键的。而投资也是同样的道理,所以需要把两者之间打通。”

在丹华资本的团队中,张首晟是斯坦福的三系教授,还有创始合伙人谷安佳和来自斯坦福本科的毕业生,有着完善的投资发掘渠道。当然,张首晟在学术界的声望和地位,是吸引诸多学生创业项目的重要基础。

虽然在资源连接方面有着自己的优势,但丹华资本的最大特色还是张首晟怎样用科学思维方式做投资。

张首晟曾表示,“物理学里面有个很大的分支是统计力学,主要研究的就是概率和统计;现在讨论大数据,很多基本的算法都来自于物理学奖。现在大热的机器学习技术,几乎所有以人名命名的算法都来自于物理学奖。”

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据了解,张首晟曾多次在公开活动或发言中表示看好区块链技术。今年6月,张首晟撰文陈称,“今天出现的区块链技术,也会导致新的时代。这个时代的革命强度可能是互联网革命的十倍、百倍。互联网时代只是信息交换的时代,而区块链时代有了价值的交换,我们可以产生数据的市场,每个人拥有自己的数据,然后在交换的过程中产生新的价值。”

张首晟认为,区块链是互联网的十倍甚至一百倍,“所谓的泡沫现在很多项目都是完全泡沫,可能带领大家一个比较好的路线,一个项目不要马上ICO面向大众,通过一个著名的VC来做投资,有一个判断能力。”