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静心探索重要的基础科学问题不求“短平快”70后物理学家翁红明******

　　翁红明在讲解电子运输理论。

　　田春璐摄

　　人物简介：

　　翁红明，1977年出生，现为中国科学院物理研究所凝聚态理论与材料计算实验室研究员、博士生导师。主要致力于凝聚态物理计算方法和程序的开发以及新奇量子现象的计算研究，成果入选2015年度中国科学十大进展、英国物理学会《物理世界》2015年度十大突破、美国物理学会《物理评论》系列期刊创刊125周年纪念文集等。

　　在中科院物理研究所（以下简称“物理所”）的年轻人里，研究员翁红明是小有名气的一位。就在刚刚过去的2022年，他因在数学物理学领域的杰出贡献，获得第四届“科学探索奖”。

　　在国际计算凝聚态物理研究领域，翁红明成果颇丰。其中最为人称道的，是他和同事们合作首次在固体中观测到外尔费米子和三重简并费米子的准粒子。这是国际上物理学研究的重要科学突破，对拓扑电子学和量子计算机等颠覆性技术的诞生具有非常重要的意义。

　　自由思考、厚积薄发，真正对人类文明有所贡献

　　1928年，英国物理学家保罗·狄拉克提出了描述相对论电子态的狄拉克方程。1929年，德国科学家赫尔曼·外尔指出，当质量为零时，狄拉克方程描述的是一对重叠的具有相反手性的新粒子，即外尔费米子。这种神奇的粒子带有电荷，却不具有质量，因而具有确定的手性（指一个物体不能与其镜像相重合，如我们的双手，左手与右手互成镜像，但不能重合）。

　　但是80多年过去了，科学家们一直没有能够在实验中观测到外尔费米子。直到2015年1月初，中科院物理所方忠研究员带领的研究组与普林斯顿大学研究小组合作，从理论上预言了在以砷化钽为代表的一批材料中存在着外尔费米子。此后，这个理论预言经过实验得到了进一步验证。

　　在研究过程中，翁红明发挥了至关重要的作用。他从发表于1965年的一篇实验文献中受到启发，并通过第一性原理计算，初步认定砷化钽晶体等同结构家族材料可能是无需进行调控的、本征的外尔半金属。这类材料能够合成，没有磁性，没有中心对称，是实验制备、检测都非常便捷的绝佳材料。

　　翁红明说：“这一发现的难度在于，从众多材料中找到合适的对象犹如大海捞针，必须对外尔费米子和材料物理特性都有相当认识才行。”

　　在外尔费米子被发现的一年后，翁红明和同事们又进一步“预言”：在一类具有碳化钨晶体结构的材料中存在三重简并的电子态。

　　2017年6月，这个新预言被实验证实，三重简并费米子被首次观测到。这是物理所科研团队继拓扑绝缘体、量子反常霍尔效应、外尔费米子之后，在拓扑物态研究领域取得的又一次重要突破，引起国际物理学界广泛关注。

　　成绩源于多年的深耕积累。翁红明很享受在物理所工作的经历：“这无关荣誉，我找到了更感兴趣、更加深入的研究领域和方向。”

　　自由思考、厚积薄发，一直是翁红明喜欢的学术氛围。他所追求的不是多发表文章，而是能攀登科学高峰，真正对人类文明有所贡献。

　　科研仅靠一个人或一个小组的力量是不够的

　　作为理论物理学家，翁红明专攻量子材料的计算和设计。

　　物理学通常分成两大类，即理论物理和实验物理。理论物理通过理论推导和公式推算得出的结论被称为“预言”，“预言”必须通过实验验证才能成为国际公认的科学事实。

　　在翁红明看来，他接连获得的几次重大发现，都离不开与同事们的通力合作。这，也是他做科研一直特别重视的一点。

　　“理论预言、样品制备和实验观测，这三个环节缺一个都不行。”翁红明说，“在当今科学领域细分程度非常高的情况下，科研仅靠一个人或一个小组的力量是不够的。当有重要任务目标时，我们几个小组紧密合作，在理论、样品、实验等环节实现了环环相扣、无缝对接。”

　　在许多人的想象中，理论物理学家的工作，就是每天独自埋头在稿纸堆里计算推演，然后坐着冥思苦想、灵光乍现。

　　但翁红明认为，计算推演的确要做，思考分析也不可少，但和同行们的交流也非常重要。他每天上班的第一件事就是查看和了解国际上最新的科研进展，然后分析、思考、计算，再把自己的想法跟同事们交流。“很多时候，我的一些想法，或者说突然的一些灵感，其实都是在思考、交流和工作过程当中产生的。”

　　“发现三重简并费米子”这一成果，就源于翁红明和石友国、钱天两位同事一次喝咖啡时的思想碰撞。

　　物理所的咖啡厅在学术界享有盛誉，不但因为咖啡好喝，也因为常有科研人员汇聚在此畅聊科学、各抒己见，聊着聊着，灵感经常“火花四射”。

　　和大家一样，翁红明、石友国和钱天工作之余也喜欢在咖啡厅一聚。翁红明有什么新想法会第一时间告诉他俩；石友国和钱天在实验过程中有什么新发现或疑惑，也会第一时间反馈给翁红明。

　　“闲聊中就能交换信息，我们的交流是完全敞开的，毫无保留地让大家知道彼此做了什么。”翁红明说。

　　翁红明告诉记者，在科研道路上，自己非常珍视的成功秘诀有两个，一个是注意总结和积累，另一个就是跟别人多交流。

　　“目前我努力发展基于大数据和人工智能的凝聚态物质科学研究，其实也是基于这两点考虑，因为所有人的知识积累都体现在这些数据当中。”翁红明说。

　　做研究应该抓住一些更新奇、更本质的问题

　　1977年，翁红明出生在江苏泰兴一户普通人家。他的父母都是农民，家里还有一个姐姐。

　　初中开始，翁红明第一次接触到物理，从此便沉迷其中。“物理让我对周围的世界有了更深入的了解和认识。”翁红明说。

　　兴趣是最好的老师。对物理的热爱，指引着翁红明叩开了物理科学的大门。

　　1996年，翁红明参加高考。在填报志愿时，他毫不犹豫地将所有的志愿都填上了物理。最终，他如愿被南京大学物理系录取。

　　南京大学的物理系在凝聚态物理领域积淀很深。翁红明在这一领域进行相关知识的学习与研究，一学就是9年，直到博士毕业。毕业后，他去了日本的东北大学金属材料研究所做博士后研究，主要研究各种材料的导电性质。

　　到日本一年半后，翁红明萌生了转换研究方向的想法。

　　“我想要转到计算方法和程序的发展上，这是凝聚态物理领域中一个最基础也是最具有核心竞争力的方向。”翁红明说，“如果想要在这个领域有长远发展，就要在这个方向上有一定的积累。”在他看来，静下心来探索重要的基础科学问题，要比做一些“短平快”研究更有意义。

　　想归想，但真正下定决心，翁红明也经过了一番纠结。

　　他坦言：“当转到一个更基础的方向，也意味着你在未来的几年甚至是更长的时间里都需要耐得住坐冷板凳。所以必须做好思想准备，去做一些积累性的工作。”

　　2008年，翁红明的人生又有了一次重大转折。

　　那一年，物理研究所研究员、博士生导师方忠到日本访问交流，翁红明跟他进行了深入的交谈和讨论。

　　翁红明告诉记者：“他跟我介绍了当时做的一项很有意思的工作。虽然我那时并没有很深刻的理解，却受到很大的启发——做研究应该抓住一些更新奇、更本质的问题。”

　　在方忠的影响下，2010年，翁红明决定回到国内，入职物理研究所，成为方忠团队的一名成员。

　　翁红明说：“每个人在一生当中可能会跟很多人交往交谈，但在人生重要转折时刻能够给你启发的却不多。能有这样的机遇去跟方忠老师交流并受到启发，我觉得这是非常宝贵和幸运的。”

　　在新的一年里，翁红明说自己有很多研究工作要做，尤其是如何在拓扑电子学器件研究方面取得突破，促使拓扑电子态理论变成可落地应用的技术。而这，需要跟器件和应用等方向的研究人员进行交流和讨论。

　　翁红明相信，拓扑时代的黎明时分正在临近。（记者 吴月辉）

智慧城市建设 让城市治理变“智”理******

　　河北省廊坊市开发区智慧城市运营中心展厅电子沙盘。赵永辉摄（人民图片）

日前，在山东省东营市东营区政务服务大厅政务“晓屋”内，工作人员演示使用流程。刘智峰 摄（人民图片）

日前，在江西省赣州市蓉江新区赣南数据湖示范中心，工作人员检测记录数据运行机柜和处理器运行情况。朱海鹏摄（人民图片）

位于海南省澄迈县的中海石油码头有限公司智能化仓库。新华社记者郭程 摄

　　红绿灯实时感知车流量、自动优化配时，提高车辆通行效率；门禁系统自动识别身份，供水系统实时监测水质，提升社区居住品质；政务服务平台集合预约挂号、公司注册等功能，“数据跑”替代“群众跑”……从贯穿“数字河流”推动城市治理现代化，到“一城一策”助力城市产业智能化，再到激发“乘数效应”服务百姓数字生活，借助5G、大数据、云计算、人工智能等新技术，加速推进的智慧城市建设正不断为城市治理赋能，让城市治理变“智”理。

　　党的二十大报告提出，“加强城市基础设施建设，打造宜居、韧性、智慧城市。”建设新型智慧城市，是群众对更美好城市生活的向往，也是城市高质量发展的必然追求。为此，人民日报记者采访了一些正在建设中的智慧城市，记录新技术给我们的生活带来的改变。

　　智慧“晓屋”:

　　政务服务24小时“不打烊”

　　坐落于珠江入海口的番禺区，地处广东省广州市中南部，是粤港澳大湾区的中心位置。漫步在番禺区的街道，随处可见5G基站、智慧灯杆等高科技设施。数字化正与这座城市深度融合。其中，一座座政务“晓屋”，成为番禺独特的政务名片，真正做到政务服务24小时“不打烊”。

　　“您好，欢迎使用‘晓屋’，我是‘云坐席’，请问您要办理什么业务？”戴女士是番禺区某独资企业办税员，不久前，她来到区政务服务中心办理企业注销业务。来之前，戴女士提前做好了预约，手机扫描便打开了政务“晓屋”的玻璃门，眼前的大屏幕上，工作人员面带微笑地询问起来。

　　政务“晓屋”是一座类似于电话亭的玻璃房，通过屋内的“云坐席”，使用者可以办理咨询、辅导等以前在大厅才能办理的业务。此外，政务“晓屋”还为企业和群众提供远程“面对面”政务服务以及“手把手”全程指导。

　　在了解戴女士需要进行企业注销，但还未办理税务注销时，“云坐席”首先为她邀请了税务部门“云坐席”。

　　之后，在办理清税过程中，戴女士将申请材料通过高拍仪展示完成初步审阅，并根据指引，登录“粤税通”小程序进行信息填写与材料上传。几分钟内，她就完成了全部申请流程。清税申请提交后，因外地户籍想要咨询注销后社保待遇领取的问题，税务“云坐席”又为她邀请了社保部门的“云坐席”进行多方实时沟通，答疑解惑。

　　很快，当戴女士还在咨询社保问题时，她就在手机上收到了清税证明。办事、咨询同步进行，税务、社保多方互动，政务服务智能化刷新了办事体验。税务注销业务完成后，税务“云坐席”又为她邀请了市场监管局“云坐席”，进行营业执照注销业务的办理。

　　最后，在“云坐席”的指引下，戴女士打开桌子下方快递柜，将申请表、营业执照原件等资料放入邮政信封中，填好邮寄信息。不一会儿，手机上就收到了营业执照注销证明。

　　戴女士对人民日报记者表示，以往，办理企业注销需要来回跑税务、市场监管等服务窗口，折腾一两天都是很常见的，没想到通过政务“晓屋”竟然可以一次办成，称得上是“进屋办事，少交快办，办事不用跑”，为民众带来的便利是实实在在的。

　　对这种便民服务深有感触的还有家住市桥街的黄先生，今年准备结婚的他刚购买了一套婚房，需要办理公积金提取，从住所到区政务服务中心，坐公交往返需要2小时，此外，还要算上等待、办理的时间，费时费力。

　　因此，黄先生决定试试附近新设的政务“晓屋”。

　　利用午休时间，黄先生走进街道内安放的政务“晓屋”，接待黄先生的是一位“数字业务员”。当他咨询如何办理公积金时，“数字业务员”马上询问他的具体需求，如想要办理哪类公积金，是租房使用还是购房等。之后，黄先生又说了自己想要提取的金额，并询问了所需材料细节，“数字业务员”都一一作答。材料准备好后，黄先生在政务“晓屋”上传资料，完成了公积金的提取，整个过程用了不到半个小时。

　　黄先生对人民日报记者表示，政务“晓屋”服务帮他节省了不少时间：“‘数字业务员’的问答交流与真人很像，就像有一个24小时待命的办事员一样，非常方便。”

　　让戴女士和黄先生感到方便的服务背后，是番禺区政务服务数据管理局与百度智能云在智慧城市建设上做出的努力。小小的政务“晓屋”玻璃房内有“大乾坤”，在不到2.5平方米的政务“晓屋”内，应用了百度OCR（文字识别）技术、智能语音技术以及数字人技术。

　　目前，番禺区已在全区布设80台政务“晓屋”，可办业务数量2305项，业务涵盖32个部门和镇街，“云坐席”账号增加至179个。以政务“晓屋”为跨域通办载体，实现北京、浙江等9省市20个地区互联互通。番禺区政务数据管理局也凭此荣获“2021年度政务服务与优化营商环境示范单位”。正如番禺区政务服务中心负责人所说，政务“晓屋”在“政务下沉”的同时实现了“数据上云”，做到“一屋通晓、一屋通办”。

　　“一网统管”:

　　落实“人靠谱，事办妥”

　　今年，在关于智慧城市建设的话题中，“一网统管”备受关注。

　　“一网统管”是指在开展城市综合管理服务平台建设和联网工作的基础上，全面加快建设的城市运行管理服务平台。

　　城市治理“一网统管”是城市综合实力的体现和运行效率的保障。京东云依托智能城市操作系统，输出数智供应链能力，打造城市运行支撑平台和城市运行能力中心的“双中台”体系，服务上海市普陀区推进“一网统管”实践创新，实现“一屏观天下，一网管全域”，深化场景建设和基层治理。

　　近日，在普陀区城市运行管理中心指挥大厅里，“数智普陀·苏河秀带数字治理”的大屏上出现了“违规停放非机动车”的警示信息。信息显示，一位行人将非机动车随意停放在苏河沿岸。这一幕第一时间被“苏河之眼”捕捉，根据内置的模型算法进行提示，并将预警事件推送到普陀区城市中心综合受理派单管理系统。根据前期设定的处置流程，系统自动派单到相关工作人员的手机端，方便工作人员进行核查和处置。同时系统也将预警实时上传到“数智普陀·苏河秀带数字治理”的大屏上。

　　“之前发现违规停车问题主要靠人工巡查和现场劝阻，治理成效很低。现在有了大数据治理手段，进行事件的智能发现和自动派单，我们开展工作有的放矢，不仅减少了人员投入，还大大提高了工作效率。”谈到如今的工作，城运中心的一线工作人员竖起了大拇指。

　　运用数字孪生技术和AI（人工智能）算法，识别沿岸乱扔垃圾、违规停车等行为，同时智能监控水质环境和水位变化，对事件进行“一口派单”，精准推送到各级处置人员终端……苏河治理的数字化转变，是京东云助力普陀区政府打造“数智普陀”的一个缩影。京东云以数智技术助推普陀区治理数字化转型、“一网统管”建设，目标是建设“数字孪生无处不在、生命体征无所不知、精准服务无处不享”的城市运管服平台。

　　2021年，《上海市“一江一河”发展“十四五”规划》提出将苏州河沿岸打造成为宜居、宜业、宜游、宜乐的现代生活示范水岸，实现从“工业锈带”向“生活秀带”“发展绣带”的转变。京东云助力普陀区打造“普陀区苏河秀带数字治理”应用场景，通过苏河状态一网感知、苏河运行一网治理、数字孪生三屏联动的信息化手段，按下了“半马（半程马拉松）苏河”数字化转型的“加速键”。

　　科学治理，数据先行。有别于“人工巡查”的被动处置模式，京东云以物联、数联、智联为基础，利用AI算法实现了“智能巡查”的主动发现，可以“一屏识别”乱扔垃圾、沿岸垂钓、占道经营等情况，利用视频数据和传感器数据，快速预判，并将相应事件汇总到普陀区城市中心综合受理派单管理系统“一口派单”，精准对接到区—街镇—片区进行三级处置，并对处置效果进行考核问效，形成事件智能发现—预警—派单—治理—问效的全流程闭环，实现苏河两岸的高效治理和集约化服务。

　　海量的数据汇聚，不仅在信息维度上，将“物理河流”映射为“数字河流”，还丰富了分析研判模型，增强了风险预警能力和管理处置水平，为管理者“靶向施策”提供依据，大大提高了城市管理预警能力。

　　近年来，“一网统管”已经成为国家推进智慧城市建设的重要举措。

　　普陀区应急管理局党委书记、局长，普陀区城市运行管理中心主任张军表示，目前，普陀区正在落实“人靠谱（普）、事办妥（陀）”思想共识和行动自觉，在京东云的技术输出和集成能力的协助下，普陀区城运中心重构管理流程，打造一屏发现、“一口派单”、一站处置、一网评效、一键搜索的“一网统管”全流程闭环工作体系。高效处置每件事，做到早发现、早预警、早研判和早处置，实现城市治理由被动处置向主动发现转变，由人力密集型向人机交互型转变，由经验判断型向数据分析型转变。

　　“城市大脑”:

　　让城市治理更高效

　　如何更好推动城市治理、提高城市治理现代化水平？

　　“城市大脑”技术为回答好这个问题提供了一个新的选择。“城市大脑”是为城市生活打造的一个数字化界面。市民凭借它触摸城市脉搏、感受城市温度、享受城市服务，城市管理者通过它配置公共资源、作出科学决策、提高治理效能。

　　北京市海淀区就是“城市大脑”技术的受益者。

　　近年来，海淀区发展迅速、人口密度大。传统以人工为主的城市管理方式难以满足城市的快速发展和新形势下社会治理的新要求。加之，海淀区聚集了大量的科技工作者，对科技赋能城市精细化治理提出了更高的期盼和需求。

　　基于海淀区“城市智慧大脑”的建设需求，2018年，海淀区政府与百度签署《建设海淀区“城市大脑”合作备忘录》，双方将利用云计算、大数据、人工智能等新技术，在城市管理、交通治理、环境保护、公共安全等领域率先应用“城市大脑”，加快解决城市运行中的痛点、难点问题，在科技城市建设、提升城市管理水平等方面作出有益探索。

　　在海淀“城市大脑”的建设过程中，对渣土车的治理是一个具有代表性的治理需求。海淀区是一个建设大区，高峰时期约有300个工地在施工，渣土车运输带来了许多难题。渣土运输方多点分散，违法成本低，经常出现乱倾倒、闯红灯、未苫盖等现象；同时渣土车治理涉及的管理部门多，数据没有共享，难以形成治理合力，传统治理手段成效不明显。

　　通过与海淀区的合作，百度将自己的技术能力充分与实际场景结合，提升技术实用性的同时，为智慧城市建设打造了“样板间”。

　　“百度AI算法在渣土车车型的识别模型建设方面表现最为突出，渣土车捕获率在各家算法中最高。”海淀区城市管理指挥中心党组成员、副主任巩振文说。数据显示，“智慧大脑”支持下的渣土车治理，可以实现渣土车抓拍数量提升近30%，系统对渣土车号牌遮挡等违法特征识别的准确率达到95%以上，渣土车行驶轨迹预测分析准确率超过60%。在“城市大脑”的帮助下，渣土车违规率从26%下降到了4%。通过数字技术手段有效降低管理成本，提升治理效能。

　　百度智慧城市资深解决方案架构师张英博说道，“智慧城市的未来发展，一定是围绕城市治理需求，真正实现智能化升级。”在张英博看来，这需要产品与解决方案提供商具有强大的“技术+实战”能力。

　　“城市治理当中具有丰富的应用场景，为人工智能与云技术的发展提供了广阔的空间，技术的发展又为各类城市低门槛使用人工智能提供了可行性。”百度集团执行副总裁、百度智能云事业群总裁沈抖对人民日报记者说，“目前，百度智能云已经形成了70余个城市智慧化场景应用解决方案，能够有效提升城市治理的精细化、智能化能力。面向未来，云计算必须与实体经济深度融合，百度智能云将把算力应用到城市服务管理环节的关键场景当中，解决城市治理方面遇到的实际问题，紧抓自研技术，牢牢掌握智能化发展的主动权。”（人民日报海外版记者 杨俊峰）

　　（文图：赵筱尘 巫邓炎）