穿梭于正在兴建中的张江“大科学航母”,既有能方便科学家探微入幽的光子级“显微镜”,又有算得更准更快的“神算小子”……一个来自世界科学顶峰的大师级“朋友圈”正在慢慢形成——它们专业领域上相互补充,产业影响力首尾相接,地理位置遥相呼应,“手拉手”搭建起一座航母级的综合性国家科学“实验室”,成为最能体现“上海智慧”的新骄傲。
“鹦鹉螺”掀起“科学风暴”
浦东张江,坐落着一只美丽而又神秘的国宝级“鹦鹉螺”——上海光源。“螺心”是我国迄今为止已建成的规模最大的同步辐射装置,内有许多电子以近乎光速昼夜不停放射着“神奇之光”。自2009年5月开放后,蜿蜒放射出的7条幻彩“螺线”——光束线站,开机率、造就的全球顶级期刊论文,几乎完胜日本、英国、法国等同处国际前列的第三代同步辐射装置。
通俗点讲,上海光源就是一台超级显微镜,或说高品质的巨型X光机,其成像线站静态分辨率达到0.3纳米(比万分之一的发丝直径还小),能观测到肉眼看不到微观世界里的“奇妙景色”:花草树木的呼吸过程,蚕宝宝肚子里有一个超现实“丝国”,用皮秒级“快门”给人体内的蛋白质分子“拍写真”,看穿不同地区来源的H7N9禽流感病毒入侵人体“路线图”,帮助故宫国宝探幽千年前的传统制作技艺……
在这座目前世界上性能最好的中能第三代同步辐射光源中,利用首批建设的7条光束线站,中国科学家已发表了论文2500余篇,登上《科学》《自然》《细胞》3种国际顶级刊物的论文超过50篇,更诞生了多项世界瞩目的“明星级成果”。而在此之前,中国科学家只能到美国、日本、英国等发达国家的第三代同步辐射装置上借“光”参与最前沿的科技竞争,令科学家们难以大展身手。
配合国家蛋白质设施建设,上海光源还建成了专用于生命科学研究的“5线6站”,并已投入运行。2016年下半年,上海光源二期线站工程将开工建设,3年后线站将会陆续投入使用。此外,另有7条用户分别投资的线站也在建设或设计中。到2020年,“鹦鹉螺”将进一步升级,拥有近40条光束线站,梦想着在“大张江”升级为国家大科学中心的“科学风暴”中,“旋转”成为具有全球影响力的“科研支点”。
形成顶级科学家“朋友圈”
听说过那张举世闻名的“老照片”吗——爱因斯坦、玻尔、普朗克、居里夫人、薛定谔、海森堡等一批影响世界的顶级科学家,曾经前无古人地“同框”过:1927年,他们济济一堂参加第五届索维尔会议,探讨物理、化学的前沿问题,堪称科学史上的一次盛会。时隔近90年,来自上海的李政道研究所立志“后有来者”——打造“中国版索尔维会议”,延请全球顶级科学家汇聚张江,希冀留下一张足以影响世界科学发展的“老照片”。
成立于去年11月的李政道研究所,命中注定般与世界大师级科学家有着不解之缘。2014年12月,诺贝尔物理学奖得主李政道致信中央领导,建议参照丹麦玻尔研究所,在中国建立一个世界顶级科研机构,吸引一群全球顶尖科学家来到中国,从事物理与天文方面最前沿的研究。
这个建议得到了党和国家领导人的高度重视。去年5月,科技部、教育部和上海市政府共同决定:以李政道的名字命名,上海交通大学作为承建和托管单位,在上海创建一个世界顶级研究所。研究所要形成自由探索的学术氛围,为我国培养出一批顶级科学家,推动物理学及其交叉学科的重大发展,让我国基础科学实现从“并跑”到“领跑”的升级。
如今,李政道研究所建设指挥部办公室设在上海交大闵行校区。办公室主任赵昕告诉记者,为了建设张江综合性国家科学中心,研究所将落户张江,目前选址工作正在进行。规划建筑总面积为10万平方米,包括一座2万平方米的量子科技实验楼。建成后,这里将有600名科学家在这里学习、工作、生活,其中有10名诺奖级科学家,聚集一群世界级科学大师。
如何才能吸引全球顶级科学大师来上海搞研究,而非挂虚名,开开会,点个卯呢?这就需要凝聚一批国际一流的青年才俊到研究所工作!对此,身为李政道研究所资深教授的高能物理学家季向东深有体会:除了一流的科学装置和实验室外,顶级科学家十分看重“得天下英才而育之”。“与一帮最优秀的年轻人交流,指导他们不断成长,这会给顶级科学家带来很大的成就感。”于是,他带领团队在全球寻觅包括华人在内的一流青年科学家。
目前,研究所不仅招到了多名海归,还将聘请一位诺贝尔物理学奖得主出任所长。 据透露,这个人选已基本确定,是一位美国物理学家,由李政道推荐。“他年纪不太大,享有很高声望,是一位学界领袖。他对李政道研究所的创办理念十分认同,更重要的是愿意为中国科技进步作出贡献。”
“上海超算”正在升级扩容
一片正在太平洋上空的雨云,多久才飘来上海下场及时雨?一辆轿车,以超过每小时120公里的速度在高速路上撞车,到底有多严重的后果?……在“眼见为实”之前,张江有位“神算子”就能拍着胸脯言之凿凿!在建设具有全球影响力科创中心过程中,这种先知般的“超算能力”至关重要,能让科学家们算出未来,科学成果先人一步。
郭守敬路585号,是上海“神算子”的家。这幢弧形设计的三层办公楼,建造时是2000年上海市一号重大工程,如今在500强企业林立的张江,虽已经不起眼,却是上海乃至全国众多科研成果、重大工程、基础研究最新进展的幕后英雄:
中国商飞、中航商发、国家核电、中船工业等都来找“神算子”算过“数”——承担研制ARJ21支线飞机、大型客机C919以及国产商用飞机发动机过程中的海量计算;上海外环线隧道、上海崇明越江隧道、上海青草沙水源市政工程、南京长江隧道工程等,都来找上海超算算过“命”——预先优化和调整设计缺陷,消除安全隐患,确保了工程顺利实施和安全使用……
不过,全国各地超级计算中心和超级计算机如雨后春笋般纷纷出现。作为国内运营时间最长、经验最丰富、用户最多、应用最广的超级计算中心,上海超算多年没有更新换代,峰值纪录还停留在2009年。目前,上海超算中心正着手推进计算资源的升级扩容工作。按照“三步走”的发展规划,努力打造成具有全球影响力的高性能计算中心与科研数据服务中心。
■ 第一步,在今年将实现2500万亿次计算能力的部署,填补计算资源缺口,初步满足本市快速增长的计算需求。
■ 第二步,在市科委和市经信委等部门的大力支持下,成功参与了科技部主导的下一代E级高性能计算机原型系统研制项目,并将于2018年中部署E级预研机系统及应用。我国E级计算机将在2020年左右发布,其速度将10倍于目前世界上最快的计算机。
■ 第三步,规划积极引进E级机或更高性能的超级计算机落户上海,目前中心已和张江集团初步规划了土地、基建及电力等方面的建设方案。
本报记者 马亚宁