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)
【观点】构筑顶层设计 开创工业和信息化领域数据安全管理新格局******
近日,工业和信息化部出台了《工业和信息化领域数据安全管理办法(试行)》(以下简称“《管理办法》”)。《管理办法》作为工业和信息化领域(以下简称“工信领域”)数据安全管理顶层制度文件,是全面贯彻落实《数据安全法》等国家数据安全法律法规的重要举措,也是前期工信领域数据安全管理实践经验的固化总结。《管理办法》以安全发展理念为指引,建立健全了工信领域数据安全制度机制,搭建起工信领域数据安全管理的“四梁八柱”,细化明确了数据全生命周期安全保护要求,为工信领域企业落实数据安全管理和技术保护措施提供了明确指引,标志着工信领域数据安全管理工作迈出了具有里程碑意义的重要一步。
一、夯实数据安全根基,建立工信领域数据安全管理基本遵循
随着全球数字经济的蓬勃发展,数据已成为关键生产要素和核心战略资源,数据安全的基础保障作用和发展驱动效应日益突出,攸关国家安全、公共利益和个人权利。党和国家敏锐把握数字经济发展的战略机遇,将数据作为新型生产要素,加快培育数据要素市场,充分释放数据红利,同时,高度重视、不断推进数据安全保护工作。党的二十大报告立足中华民族伟大复兴战略全局和世界百年未有之大变局,做出“统筹发展与安全”的重要部署,要求“坚定不移贯彻总体国家安全观”,“以新安全格局保障新发展格局”,重点强化数据安全保障体系建设。
安全保障,制度先行。国务院《“十四五”数字经济发展规划》将研究完善行业数据安全管理政策作为提升国家总体数据安全保障水平的关键一环。《数据安全法》《个人信息保护法》等国家重大数据安全立法加速出台,进一步明确了数据安全行政监管的上位法依据和职责边界,对各行业、各领域承接落实也提出了新要求。
工信领域是我国数字化转型的排头兵和产业数字化的主阵地。信息通信网络覆盖社会千行百业,是经济社会运行的“神经中枢”,汇聚海量用户数据和关系国计民生的重要数据。工业数字化转型催生海量工业数据资源,且数据互联互通加快导致数据安全风险与威胁点增多,数据安全形势愈发严峻复杂,工信领域数据安全保护亟待强化。加速完善工信领域数据安全管理政策,夯实数据安全工作基石,是认真践行总体国家安全观,统筹发展和安全,护航工信领域数字化发展的必然要求,也是落实党和国家决策部署、提升国家总体数据安全保障水平的必担之责。
二、筑牢数字安全屏障,明确工信领域数据安全保护的规则指引
《管理办法》坚持安全与发展并重、鼓励与规范并举原则,推动建立健全安全可控、弹性包容的工信领域数据安全规则体系,一方面,明确数据安全管理关键制度要求,划定工信领域数据流通利用的安全基线,同时,构建多元主体协同共治格局,着力提升工信领域数字信任,为我国数字化转型保驾护航。具体来说,《管理办法》核心内容包括以下几个方面:
(一)明确管理体制,建立三级联动的数据安全工作机制
《管理办法》衔接国家数据安全工作协调机制,充分结合工信领域既成的监管体制,构建了“部-地方-企业”三级联动的数据安全工作机制:在部层面,由工业和信息化部负责工信领域数据安全总体统筹与监督管理。在地方层面,地方工业和信息化主管部门、地方通信管理局、地方无线电管理机构分别负责对本地区工业数据处理者、电信数据处理者、无线电数据处理者的数据处理活动和安全保护进行监督管理。在企业层面,工业数据处理者、电信数据处理者、无线电数据处理者承担本单位的数据安全主体责任,落实工信领域数据安全管理要求。这种条块结合的监管组织架构既贯彻了《数据安全法》对于各地区、各行业、各领域数据安全监管的责任分工,也充分考虑了工信领域管理的共性需求与实践差异。
(二)细化分类分级,建立涵盖事前事中事后的监管制度机制
《管理办法》承接细化《数据安全法》数据分类分级保护要求,以预防、控制和消除数据安全风险为核心,建立工信领域数据安全管理关键制度机制。一是明确工信领域数据分类参考因素及数据分级识别依据,建立重要数据和核心数据目录备案管理机制,为工信领域数据分类分级安全管理提供实操指引。二是建立工信领域数据安全风险监测机制及风险信息上报和共享机制,对数据安全风险进行监测、汇聚、分析、通报,加强工信领域数据安全风险的事前感知。三是明确应急处置机制流程,制定工信领域数据安全事件应急预案,预防和减少数据安全事件发生后造成的损失和危害。四是完善投诉举报机制,建立部省两级数据投诉举报渠道,充分发挥社会监督作用,广泛获取数据安全违法信息。五是建立数据安全检测、认证、评估管理制度,提升工信领域数据安全产品、服务质量及安全保障能力,推动数字安全产业发展。
(三)落实主体责任,加强重要数据和核心数据重点保护
《管理办法》对标《数据安全法》《网络安全法》《个人信息保护法》中的数据安全保护义务,明确细化工信领域数据处理者的数据安全主体责任。一是要求建立数据全生命周期安全管理制度,制定各环节分级防护要求和操作规程,配备管理人员,加强权限管理,制定应急预案,定期开展教育培训以及其他必要措施。二是要求结合数据收集、存储、使用、加工、传输、提供、公开等环节特点设置针对性保护措施,有效加强数据安全保护。三是以一般数据、重要数据、核心数据三级数据划分为主线贯穿数据全生命周期安全管理,要求采取工作体系建设、内部登记审批、关键岗位管理、安全防护等管理及技术措施对重要数据和核心数据进行重点保护,切实保障国家安全和社会公共利益。
(四)引入多利益相关方,构建数据安全协同治理生态
数据安全保护涉及主体多元、场景复杂、环节众多,构建良好的数据安全治理生态需要开展多方协同。《管理办法》引入企业、研究机构、行业组织、安全服务机构等各类主体参与数据安全治理。一是推动数据安全产业发展,支持数据安全企业、研究和服务机构开展数据安全技术研发创新,结合行业数据安全需求培育、发展数据安全产品和服务,提升数据安全产品供给能力。二是组织企业、研究机构、高等院校、行业组织等各类主体开展相关标准的制修订及推广应用工作,增强标准制定参与主体的广泛性,通过标准促进数据应用规范化,提升数据处理活动的安全性。三是发挥安全服务机构、行业组织、科研机构数据安全能力,鼓励协同开展数据安全风险信息上报和共享,汇聚多方力量应对数据安全风险。四是发挥评估机构专业能力,辅助开展数据安全风险评估、出境评估等活动,助力企业持续提升数据安全保障水平。
三、凝聚多方合力,全面提升工信领域数据安全保障水平
在数据安全威胁和风险日益突出,国家数据安全管理要求亟需落地的大背景下,《管理办法》的出台正当其时。《管理办法》正式实施后,将开创工信领域数据安全保护工作新局面。为进一步推动其落地,有效提升工信领域数据安全治理能力,重点提出以下几方面思考:
(一)加强政策宣贯培训,全面提升数据安全保护意识和水平
《管理办法》发布是引导工信领域深入贯彻领会数据安全管理制度要求,加快推动数据安全管理工作制度化、规范化的良好契机。做好宣贯培训,采取部级示范培训和地方重点培训相结合的方式,针对性、分层次、有深度地设计行业数据安全宣贯培训内容,对《数据安全法》《管理办法》进行系统阐释和深入解读,统一理解认识,有助于行业监管部门推动管理制度要求有效落实与执行,打响“发令枪”。同时,数据处理者要定期开展数据安全管理培训,明确关键、重点岗位培训方案,确保数据安全从业人员全覆盖,及时评定培训效果,做好“冲锋者”。
(二)做好重要数据识别备案,有效夯实数据安全工作基础
重要数据保护已成为工信领域数据安全管理的重中之重。随着《管理办法》的推进实施,还需要行业监管部门结合工业、电信行业领域自身特点和实践需求,配套制定重要数据识别标准规范,建立完善备案审核及上报流程机制,为工信领域企业深化落实数据安全基线要求进一步提供细化规则。数据处理者也需要按照行业监管部门的工作要求,紧密结合自身数据安全工作实际,定期梳理数据资源,扎实开展重要数据识别和目录动态备案管理工作,切实履行好安全主体责任。
(三)抓好风险防范化解,切实增强数据安全保障能力
有效发现、抵御工信领域数据安全突出风险,是维护数据安全的发力点和核心战力。加强数据安全风险评估、报告、信息共享、监测预警工作部署,推进全国数据安全管理平台建设,加快打造工信领域数据安全风险态势感知能力,将成为下一步行业监管工作的重点。数据处理者应围绕数据安全保护需求,配合部、省两级主管部门开展风险监测排查,及时防范行业数据安全风险隐患;做好数据安全风险评估和数据出境安全评估,不断提升数据安全合规能力。安全服务机构、行业组织、科研机构要主动参与风险信息上报和共享,按照“及时、客观、准确、真实、完整”的原则报送掌握的风险信息。
(四)加强正向激励引导,多措并举提升数据安全保护水平
坚持监督管理与正向引导相结合,有利于充分调动企业的自主性和积极性,更大程度激发企业提升自身数据安全管理水平的内生动力。行业监管部门在加强监督检查,通过执法、约谈等措施敦促企业责任落实的同时,可以综合运用行业自律、竞赛、优秀案例评选等多种方式加强示范引领,推进企业标准贯标达标工作,指引企业提升数据安全管理能力。数据处理者要充分发挥能动性,自动对标管理要求和最佳实践,自觉提升数据收集、存储、加工、传输、提供、公开、销毁等全环节安全保护水平。在业务系统上线、运营中,同步规划、同步建设、同步运行数据安全保障措施,进一步提升数据有效利用与安全保护平衡能力。
(作者:中国信通院院长 余晓晖)
(文图:赵筱尘 巫邓炎)