智力的欣赏和激励
文章出处：易坚 发布时间：2005-09-08
智力的欣赏和激励
——美国科学院第十届“科学前沿讨论会” 简介
美国华盛顿大学 饶毅
美国科学院自1989年起，每年举行一次科学前沿学术讨论会（Annual Symposium on Frontiers of Sciences）。这个会明确的目的是“把美国一些最好的年轻科学家聚集到一起，以集体和个人的方式来讨论各个领域激动人心的进展和机会”。这个会议的特点是学科面广，从社会科学、计算科学到物理和生命科学都有，从而在学术交流面上与一般会议有很大不同。
与会者一般每年有 80到100人，都由美国科学院从多方面邀请，学术界、工业界、金融界、政府机构都可能有，主要是45岁以下的学术精英，加少数科学记者和基金会人士等。其中学术界的参加者基本是选自各主要学科青年科学家奖获得者名单。会议要求参加者能够与不同学科的人交流以相互有思想的激励、甚至产生合作，同时希望使各行精英建立友情。
今年的会议于11月19日至21日在位于加州尔温（Irvine）的美国科学院和工程院的伯克曼会议中心举行。今年会议组织委员会主席是微软公司的J. Chayes。会议有8个主题，按最后实际举行的顺序是：平面量子导体，学习与记忆，全球气候变化，神经退行性疾病，飞秒化学（femtochemistry）、股票市场的数学模型、星系中央的黑洞、形态创新与发育遗传。另外由美国科学院院士、生态学家雷文(P. Raven)在晚餐会讲生态问题。
笔者是生命科学背景，对会议中有关生命科学的三个课题较熟悉：学习与记忆、神经退行性疾病、形态创新与发育遗传都是当今生命科学进展较快的重要课题。有了自己可以判断深度的课题，又知道参加者的工作部门，从而推想其它如物理、化学、天文等课题在它们各个领域内大概也是有相应的深度和水平。因为到机时间，笔者错过了会议第一个讨论课题。我这里把其它课题分成生命科学和非生命科学简单介绍一下。
学习与记忆讨论了两个低等动物（线虫C. elegans 和果蝇）模型和哺乳类海马模型。果蝇和线虫都是因为人们可以在其中用强有力的遗传学技术而成为研究模型的。果蝇中近年有一个发现特别有味道：一个叫CREB的分子如果被激活可以增强记忆、而同一分子如果被抑制则可以阻碍记忆。海马已知是高等动物中对学习记忆起重要作用的一个脑内结构，以前有研究提示学习记忆形成过程需要合成新的蛋白质，也另有工作认为神经营养性因子可以促进与学习记忆有关的细胞机理。这次会议上，加州理工学院的E．Schuman介绍她们最近发现：神经营养性因子可以在树突局部促进蛋白质合成，从而提供一个环节可以把神经营养性因子的作用和蛋白质合成联系起来。不过她的结果并不能轻易为大家都接受。
随着传统疾病的被控制，神经退行性疾病越来越显得重要。各种神经退行性疾病影响面较广。对这些疾病的研究在过去十到二十年内有较多力量投入，主要的进展在于找到了一些导致疾病的基因。这次讨论着重于老年痴呆。很多人怀疑Aβ蛋白形成纤维造成的沉淀是使神经细胞死亡的原因。这次会上，有一位化学出身的科学家 P. Lansbury讨论Aβ蛋白形成纤维过程的中间产物，而不是终产物，也可能重要。
在形态创新与发育遗传课题里，主要讨论进化与发育，进化与基因的关系。明尼苏达大学的J. Doebley指出：传统上，Fisher推论的进化是由多个基因每个各起小作用而导致，这个理论的基本假设不牢固。Doebley推导出一个模式，认为少数起较大作用的基因更可能在进化中起主要作用。N. Patel回顾了他们以果蝇为起点在节肢动物里的研究，看单个基因与节段进化的相关。在他观察到的动物里，有两类，一类进化与Ubx这个基因相关，另一类不相关。在我看来成了半瓶水的问题，你说是半瓶满可以，半瓶空也可以。
飞秒是十的负十五次方秒，飞秒化学是1988年提出来的词，代表在超快情况下直接捕捉化学反应。技术上要产生光脉冲，用光探针观察光激活的系统的动力学。我主要印象是记得与生命科学相关的部分。从神经生物学研究，我们知道眼睛感光是因为光子作用于视觉细胞中的色素蛋白中的色素部分（视黄醛），视黄醛有一个化学键变化（11顺成全反），以后色素蛋白被激活从而有光反应。这次会上，J. D. Simon指出这个化学键变化是在200飞秒中发生的，这要是用传统生物物理是没办法知道的，因为一般生物物理观察主要在毫秒以上，数量级上差了十个零！另外皮肤中一个与挡太阳有关的分子，其变化也是飞秒范围。这些初步发现使人发问：飞秒化学今后是否会对生命科学有更大的影响呢？有些生命现象是否一定要到更快的时程才能得到真正的理解呢？
在全球气候变化课题里，宾州州立大学的R. B. Alley教授介绍全球气候变化研究的新近概况。古时温度可以由两类绝然不同的方法来推测：一是靠估计南北极冰层形成时的温度，另可以靠估计海底沉积物形成时的温度。北极冰层主要是美国和欧洲在格陵兰有钻冰队伍，因为夏天和冬天结冰的冰晶大小不同可以显示年代层面，另外可以用激光看冰中尘埃密度，每年春天密度最高从而又可以看到冰层年代。因此，研究者们对11万年内冰层年代都有比较可靠的判断。冰层形成时的温度以前靠测水中氧18/氧16的比例等，这次会议上，Scripps海洋研究院的J. Severinghaus介绍他今年初提出的氮15／氮14比例测温度法（详见Nature 391：141－146，1998），他们得到的格陵兰冰层气温变化的结果与传统方法很一致。哥伦比亚大学的古海洋学家J. Lynch-Stieglitz分析北大西洋底沉积物形成时的温度，其中一个方法是靠观测一种生物在不同温度时大小不一样来推测当时温度的。有意思的是：从格陵兰冰层和北大西洋海底两种方法推测的历史温度惊人地相吻合。地球上温度在以前变化较多较快，直到上一个冰期结束后，这最近的一万一千年实际上是地球上有史以来相对最温暖、最平静的时期了。人类社会在这一万多年的发展快也许与这得天独厚的气候有关。同时，从最近一、二百年的气候和二氧化氮浓度变化，又清楚地提醒人们：人类的活动可能在毁坏自己的气候。
黑洞是天体物理的一个有趣课题。伯克利加州大学的A．Fipippenko简介了黑洞的理论依据和测黑洞的方法。洛杉矶加州大学的A. M. Ghez根据从高级的Keck望远镜观察到的星球位置变化，推论它们的运动速度，如果有黑洞的话，离黑洞越近的星球运动速度越快，从而有一定的速度分布。她认为，就在我们所在的银河系中央，有一个大黑洞。这种黑洞通常很大，可以有太阳质量的百万倍。耶鲁大学的C. Bailyn用比较老的望远镜，观察太空X线谱，因为他的研究生碰巧观察到一次X线爆发和静止，使他们发现了一个黑洞。这种黑洞质量一般几倍于太阳，是超新星爆炸后星体溃变形成。Bailyn也指出，就是在这技术不断更新的世界，“过时” 的仪器设备也是有用的。
股票市场的数学模型是由麻省理工学院一位教授A. Lo ,和两位股票公司的实践者共同主持的。本人对股票的了解远远低于现在中国多数成年人，从这次讨论，知道他们认为：因为市场并不是完全有效，所以是可以进行股票预测的。同时也明确知道，没有人会告诉他人自己的预测的，因为预测的效益全来自比他人早一点。这几位都用数字模型分析市场来预测股市。A. Lo是理论地分析。D. E. Shaw是华尔街一家一千二百人的公司的头，不到十年前他是哥伦比亚大学计算机系的教授。他们公司交易股票时常常中间以“小量” 股额来看市场反应，以后再决定大量成交。A. Lo指出一般人的心理习惯性反应有时是注定使人亏本的。他用了两个简单例子让大家当场做答，结果多数人选了直观看过去保险、而经简单数值分析就发现有问题的股票买卖。而有趣的是，我们看到D. E. Shaw选的是有收益的买卖。A. Lo 已把他的研究展开，看人们怎么做各种决定。与会的一位圣地亚哥加州大学的A. W. Lupia，在用数学模型研究选民怎么投票、议员怎么对议案投票。他指出实际上人们大都是在信息不全的情况下进行选择的，这里面也可以找到一些规律。
我的感觉是，这种会议最大的收获是间接的，越是离本人背景远的学科讨论收获越大。很大程度上是一种智力的欣赏和激励。刺激直接交流和产生合作的会议，是戈登会议一类的会议。如果就生命科学这样大学科的讨论，可能效果会在戈登会议和科学前沿讨论会之间。美国科学院在美国国内举行了十次科学前沿讨论会，今年也开始与中国科学院联合举行国与国之间的讨论会了。
——美国科学院第十届“科学前沿讨论会” 简介
美国华盛顿大学 饶毅
美国科学院自1989年起，每年举行一次科学前沿学术讨论会（Annual Symposium on Frontiers of Sciences）。这个会明确的目的是“把美国一些最好的年轻科学家聚集到一起，以集体和个人的方式来讨论各个领域激动人心的进展和机会”。这个会议的特点是学科面广，从社会科学、计算科学到物理和生命科学都有，从而在学术交流面上与一般会议有很大不同。
与会者一般每年有 80到100人，都由美国科学院从多方面邀请，学术界、工业界、金融界、政府机构都可能有，主要是45岁以下的学术精英，加少数科学记者和基金会人士等。其中学术界的参加者基本是选自各主要学科青年科学家奖获得者名单。会议要求参加者能够与不同学科的人交流以相互有思想的激励、甚至产生合作，同时希望使各行精英建立友情。
今年的会议于11月19日至21日在位于加州尔温（Irvine）的美国科学院和工程院的伯克曼会议中心举行。今年会议组织委员会主席是微软公司的J. Chayes。会议有8个主题，按最后实际举行的顺序是：平面量子导体，学习与记忆，全球气候变化，神经退行性疾病，飞秒化学（femtochemistry）、股票市场的数学模型、星系中央的黑洞、形态创新与发育遗传。另外由美国科学院院士、生态学家雷文(P. Raven)在晚餐会讲生态问题。
笔者是生命科学背景，对会议中有关生命科学的三个课题较熟悉：学习与记忆、神经退行性疾病、形态创新与发育遗传都是当今生命科学进展较快的重要课题。有了自己可以判断深度的课题，又知道参加者的工作部门，从而推想其它如物理、化学、天文等课题在它们各个领域内大概也是有相应的深度和水平。因为到机时间，笔者错过了会议第一个讨论课题。我这里把其它课题分成生命科学和非生命科学简单介绍一下。
学习与记忆讨论了两个低等动物（线虫C. elegans 和果蝇）模型和哺乳类海马模型。果蝇和线虫都是因为人们可以在其中用强有力的遗传学技术而成为研究模型的。果蝇中近年有一个发现特别有味道：一个叫CREB的分子如果被激活可以增强记忆、而同一分子如果被抑制则可以阻碍记忆。海马已知是高等动物中对学习记忆起重要作用的一个脑内结构，以前有研究提示学习记忆形成过程需要合成新的蛋白质，也另有工作认为神经营养性因子可以促进与学习记忆有关的细胞机理。这次会议上，加州理工学院的E．Schuman介绍她们最近发现：神经营养性因子可以在树突局部促进蛋白质合成，从而提供一个环节可以把神经营养性因子的作用和蛋白质合成联系起来。不过她的结果并不能轻易为大家都接受。
随着传统疾病的被控制，神经退行性疾病越来越显得重要。各种神经退行性疾病影响面较广。对这些疾病的研究在过去十到二十年内有较多力量投入，主要的进展在于找到了一些导致疾病的基因。这次讨论着重于老年痴呆。很多人怀疑Aβ蛋白形成纤维造成的沉淀是使神经细胞死亡的原因。这次会上，有一位化学出身的科学家 P. Lansbury讨论Aβ蛋白形成纤维过程的中间产物，而不是终产物，也可能重要。
在形态创新与发育遗传课题里，主要讨论进化与发育，进化与基因的关系。明尼苏达大学的J. Doebley指出：传统上，Fisher推论的进化是由多个基因每个各起小作用而导致，这个理论的基本假设不牢固。Doebley推导出一个模式，认为少数起较大作用的基因更可能在进化中起主要作用。N. Patel回顾了他们以果蝇为起点在节肢动物里的研究，看单个基因与节段进化的相关。在他观察到的动物里，有两类，一类进化与Ubx这个基因相关，另一类不相关。在我看来成了半瓶水的问题，你说是半瓶满可以，半瓶空也可以。
飞秒是十的负十五次方秒，飞秒化学是1988年提出来的词，代表在超快情况下直接捕捉化学反应。技术上要产生光脉冲，用光探针观察光激活的系统的动力学。我主要印象是记得与生命科学相关的部分。从神经生物学研究，我们知道眼睛感光是因为光子作用于视觉细胞中的色素蛋白中的色素部分（视黄醛），视黄醛有一个化学键变化（11顺成全反），以后色素蛋白被激活从而有光反应。这次会上，J. D. Simon指出这个化学键变化是在200飞秒中发生的，这要是用传统生物物理是没办法知道的，因为一般生物物理观察主要在毫秒以上，数量级上差了十个零！另外皮肤中一个与挡太阳有关的分子，其变化也是飞秒范围。这些初步发现使人发问：飞秒化学今后是否会对生命科学有更大的影响呢？有些生命现象是否一定要到更快的时程才能得到真正的理解呢？
在全球气候变化课题里，宾州州立大学的R. B. Alley教授介绍全球气候变化研究的新近概况。古时温度可以由两类绝然不同的方法来推测：一是靠估计南北极冰层形成时的温度，另可以靠估计海底沉积物形成时的温度。北极冰层主要是美国和欧洲在格陵兰有钻冰队伍，因为夏天和冬天结冰的冰晶大小不同可以显示年代层面，另外可以用激光看冰中尘埃密度，每年春天密度最高从而又可以看到冰层年代。因此，研究者们对11万年内冰层年代都有比较可靠的判断。冰层形成时的温度以前靠测水中氧18/氧16的比例等，这次会议上，Scripps海洋研究院的J. Severinghaus介绍他今年初提出的氮15／氮14比例测温度法（详见Nature 391：141－146，1998），他们得到的格陵兰冰层气温变化的结果与传统方法很一致。哥伦比亚大学的古海洋学家J. Lynch-Stieglitz分析北大西洋底沉积物形成时的温度，其中一个方法是靠观测一种生物在不同温度时大小不一样来推测当时温度的。有意思的是：从格陵兰冰层和北大西洋海底两种方法推测的历史温度惊人地相吻合。地球上温度在以前变化较多较快，直到上一个冰期结束后，这最近的一万一千年实际上是地球上有史以来相对最温暖、最平静的时期了。人类社会在这一万多年的发展快也许与这得天独厚的气候有关。同时，从最近一、二百年的气候和二氧化氮浓度变化，又清楚地提醒人们：人类的活动可能在毁坏自己的气候。
黑洞是天体物理的一个有趣课题。伯克利加州大学的A．Fipippenko简介了黑洞的理论依据和测黑洞的方法。洛杉矶加州大学的A. M. Ghez根据从高级的Keck望远镜观察到的星球位置变化，推论它们的运动速度，如果有黑洞的话，离黑洞越近的星球运动速度越快，从而有一定的速度分布。她认为，就在我们所在的银河系中央，有一个大黑洞。这种黑洞通常很大，可以有太阳质量的百万倍。耶鲁大学的C. Bailyn用比较老的望远镜，观察太空X线谱，因为他的研究生碰巧观察到一次X线爆发和静止，使他们发现了一个黑洞。这种黑洞质量一般几倍于太阳，是超新星爆炸后星体溃变形成。Bailyn也指出，就是在这技术不断更新的世界，“过时” 的仪器设备也是有用的。
股票市场的数学模型是由麻省理工学院一位教授A. Lo ,和两位股票公司的实践者共同主持的。本人对股票的了解远远低于现在中国多数成年人，从这次讨论，知道他们认为：因为市场并不是完全有效，所以是可以进行股票预测的。同时也明确知道，没有人会告诉他人自己的预测的，因为预测的效益全来自比他人早一点。这几位都用数字模型分析市场来预测股市。A. Lo是理论地分析。D. E. Shaw是华尔街一家一千二百人的公司的头，不到十年前他是哥伦比亚大学计算机系的教授。他们公司交易股票时常常中间以“小量” 股额来看市场反应，以后再决定大量成交。A. Lo指出一般人的心理习惯性反应有时是注定使人亏本的。他用了两个简单例子让大家当场做答，结果多数人选了直观看过去保险、而经简单数值分析就发现有问题的股票买卖。而有趣的是，我们看到D. E. Shaw选的是有收益的买卖。A. Lo 已把他的研究展开，看人们怎么做各种决定。与会的一位圣地亚哥加州大学的A. W. Lupia，在用数学模型研究选民怎么投票、议员怎么对议案投票。他指出实际上人们大都是在信息不全的情况下进行选择的，这里面也可以找到一些规律。
我的感觉是，这种会议最大的收获是间接的，越是离本人背景远的学科讨论收获越大。很大程度上是一种智力的欣赏和激励。刺激直接交流和产生合作的会议，是戈登会议一类的会议。如果就生命科学这样大学科的讨论，可能效果会在戈登会议和科学前沿讨论会之间。美国科学院在美国国内举行了十次科学前沿讨论会，今年也开始与中国科学院联合举行国与国之间的讨论会了。