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王中林获世界能源领域最高奖,系首位获奖华人科学家

发布时间:2018年10月24日 来源:神州学人 

  据新华社记者董瑞丰10月23日从中国科学院北京纳米能源与系统研究所获悉,该所王中林院士22日获得世界能源领域最负盛名的埃尼“前沿能源奖”。

  埃尼奖与计算机界的图灵奖、数学界的菲尔兹奖及沃尔夫奖等并称为自然科学单个领域的最高奖项。王中林是迄今为止获得埃尼奖的第一位华人科学家。

  埃尼奖组委会充分肯定了王中林作为摩擦纳米发电机理论和技术的创立者地位,认为其研究成果为物联网、机器人和人工智能的发展提供了能源技术。

  王中林是中科院外籍院士、欧洲科学院院士、中科院北京纳米能源与系统研究所创始所长和首席科学家,也是国际公认的纳米科学与技术领域的领军型科学家。他发明的纳米发电机和自驱动纳米系统技术,解决了制约物联网等发展的微电源问题,有望为人类在传统能源之外找到一种分布式、移动式的“小能源”途径。

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  埃尼奖颁奖现场 图片来源:埃尼奖官网

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  图为埃尼奖官方网站上的王中林介绍

  埃尼奖是由意大利跨国石油天然气巨头埃尼公司于2007年正式设立的,该奖项被国际能源界誉为最负盛名的非官方诺贝尔奖,是能源与环境研究领域最权威的奖项之一,每项奖金20万欧元。

为国贡献义不容辞

  口述/王中林

  整理/神州学人记者 杨宇 王文乐 杨波 曹喆

  原文发表于《神州学人》杂志2012年第10期

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  我希望有一天能做出许多核心技术,对我的祖国、对全人类有所贡献,这是我的心愿。尽管自己的能力有限,但这个愿望一直在我心中长存。

  ——王中林

  几个没想到铸就科研人生

  回顾我个人的成长经历,可以用几个“没想到”来概括。

  第一个没想到,是在我上高中二年级的时候,我没想到有机会考大学。1977年中国恢复高考制度,第二年,我考上了大学,这对我来说是一个人生的里程碑,我踏上了人生的第一个基石。可以说,在此之前,我没有任何心理准备。

  第二个没想到,是我在大学时期学了物理专业。当时以我自己的兴趣,不是太想学物理,而是一心想学雷达工程,可由于物理成绩好,被分到了西北电讯工程学院物理师资班。因为是国家分配,我想还是要把它学好的。从此,我的一生就与物理结下了不解之缘。现在回过头去看,学物理真是我这辈子的最佳选择。也许从当时兴趣的角度来说这不是最佳选择,但要通过自己的努力把它变成最佳选择,有了这种积极向上的人生态度,才能战胜一切自己人生历程中的各种困难。如果当初我没学物理,可能做不到今天的成就。

  第三个没想到,是我能有机会出国留学。如果没有中美联合培养物理类研究生计划(CUSPEA),我自己不可能去留学。原因很多,首先我的家庭没有那么强的经济实力供我出国读书;其次,我本身就不会产生留学的念头。因为我上大学才开始读ABC,没有任何英文基础,出国留学对我来说简直是天方夜谭。

  但是,国家给了我这个机会。这么多年来,我潜下心来为国家做了一些事情,也是出于一种报恩的心态。如果没有国家的留学政策,我不可能出国留学,也可能走不上科研的道路。这是我的人生感悟,是一种感恩,一种回报。这种心态要永远保持。

  我要做出造福人类的原创科学与核心技术

  1983年我到美国留学,是改革开放后较早出国的留学生。那时我很年轻,到了一个新的国家之后,没有人给我们指点,一切都要靠我们自己去摸索去奋斗。我从读硕士研究生开始,到博士毕业,用了4年时间。1987年,我拿到了亚利桑那州立大学的物理学博士学位。毕业后,我选择留在国外从事科研工作。有时,人生的选择会改变今后一生的方向。

  读博期间我曾经做过3个科研课题,当时导师对我的评价是:王做的每个题目都够上一篇博士论文了。这个评价其实是他和别人说起的,过了好几年才被我知道。记得我有一次求职,对方让我的导师写推荐信,以证明我的科研水平。我的导师写了推荐信,还在信的结尾处写了这样一句话:他无论做什么事情,都会做到最好!对我来说,这是个极大的鼓舞和激励。我对我的导师心存感激。

  毕业之后的七八年时间里,我先后在世界上几所知名的高校和实验室工作,例如纽约州立大学石溪分校、剑桥大学卡文迪许实验室、美国橡树岭国家实验室、美国国家标准和技术定量局等等。我很幸运,深受那里学术气氛的感染,学到了很多东西。物理学习大概是这样一个过程,即先提出一个现象,然后用一切方法、样品、材料等,去证明这个现象。但是,这还不够,因为还要发掘原创的科学和具有应用潜力的技术,这也是我在新的科研阶段所做的主要工作。

  我在美国橡树岭国家实验室做超导研究的时候研究了氧化物,后来做氧化物的纳米结构,以后我做的所有工作都受到氧化物的影响。那几年时间里我开始萌生一个想法:我要写一本书。博士毕业的时候我26岁,经过了5年的积累,又用了2年多的时间写作,到1994年,终于完成了名为《电子衍射中的弹性和非弹性散射》的著作。该书把全世界在该领域的相关理论的发展进行总结,系统化、有组织地为读者奉献出来。这是我写的第一本书,《科学》杂志的评价是“具有卓越成就和极高价值的经典之作”。到目前为止,我已写过6本书,编过24本书。这些都是我的宝贵经历。

  当你年轻时遇到困难、事业不顺的时候,不要消沉郁闷,要想办法把你另外的才华显露出来。多年以后当你回想自己的过去,发现没有浪费时间,你就会心安理得。我现在回顾自己的每一段经历,可以负责任地说,在任何阶段我所学到的、所掌握的知识和技能,在之后的工作中都用上了。知识就是力量,技高不压人。

  例如我在美国国家标准和技术定量局工作的时候,有一次我和同事共同验收一台电子显微镜,当时要把一大堆零件组装起来再进行验收。于是,我扮演了一个技工的角色,拧螺丝,测试信号,在这个过程中,我摸透了这台仪器的构造和组装原理。后来组建实验室,再购买类似的设备,我就成了验收行家,卖方绝对蒙不了我。如何跟厂家谈判,我都一清二楚。

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  王中林在做实验 神州学人资料图

  任何经历都是有好处的,再多的知识也比不上亲身的经历,经历多了,悟性就出来了。在后来我自己做的研究中,可以总结出几项比较满意的工作。

  第一个是1986年,我在做表面等离子体激发的研究,当时就提出了一套理论,实验做出来以后,文章也发表了。时隔25年,全世界都在研究等离子体激发,可以说,我领先了世界25年;第二个是电子显微学散射理论,也叫非弹性散射理论,涉及能量损失与动力传递,我花了几年时间解决了这个问题,达到了世界领先水平;第三个是我发明了表面分析显微能量损失谱技术,并做出了能量分析仪;第四,1984年夏天我导师Cowley教授告诉我用石墨揭层法来制备透射电子显微研究用的样品基膜,其当时的目的是要看到单原子的像。真没想到,21年后英国科学家用该方法来制备石墨烯,并得了诺贝尔奖。

  后来在任教过程中也做了一些工作。一是在1995?1998年做纳米颗粒自组装,当时引起了很多关注。1998?1999年我们发明了一种可以测微小东西的秤,叫纳米秤,根据其中的原理,我们又发明了通过显微镜测试微结构的方法。我的这一发明现在已经变成一个研究领域了,国内有许多科学家在做这个研究,已经比我做的好多了。从1999年开始,我们进行纳米材料的研究,并于第二年发现了氧化物纳米带,开拓了氧化物纳米结构的新纪元。13年里,我们做了很多事情,例如研究纳米结构的生长,力学测量,并利用纳米的性能发电,创立了压电电子学,发明了纳米发电机等等。

  最记忆犹深的是2005年的夏天,一个偶然的想法导致我发现了纳米发电机的原理,当时我的考虑比较超前,认为现在电子产品越来越多,能不能把它做成自驱动,就叫自驱动纳米系统。直到后来做出了纳米发电机,我们一直做得非常好,可以产业化。现在这一研究变成世界热点了,欧美国家和我们中国都在开始做。

  那么,纳米发电机对今后百姓的生活到底能起什么作用呢?我可以描述一下,一个很小的生物传感器,可以植入皮下,利用肌肉活动为它供电,不需要更换电池,能够监测血脂、血糖和心脏活动。放在水里可以监测水质,监测环境,放在海边可以探测声纳等等。它的体积很小,可以大量使用,最为关键的是它能够自驱动。我们现在已经研发出了第二代产品,一个小小的东西,稍微晃动一下,就能发电达50伏。我们最早的产品只能发5毫伏的电,到现在已经提高了1万倍。从发现这个原理到做出现在的成品,时隔六七年,所以说,从一个科学发现演变到成熟的技术,需要一个漫长而艰辛的过程。同时,我们也提出了改变晶体管设计和具有不同应用的压电电子学。有关这些发明,我已经写了2本书,第一本书叫《自驱动系统中的纳米发电机》,第二本叫《压电电子学与压电光电子学》,这两个都是我开创的研究领域。

  科技的“人性化”是未来发展的必然。例如手机,未来必然是“人性化”的,可以监测人类的心跳,进一步提供健康方面的信息等等,这就是“人性化”的控制。科技要以人为本,做研究也是以人为本。我提出了很多概念,发明了很多技术,包括现在筹建北京纳米能源与系统研究所,目的就是要发展微能源技术,使它能在很多方面为我们人类文明的进程、为老百姓的生活提供有益的帮助。我认为,这些技术是核心技术,是我们目前产业转型需要的技术,是建设创新型国家需要的技术,所以在这种情况下,我愿意回来,把相关的人才培养出来,把这些技术发展成熟并推向产业化。

  我做科研有一个特点,就是无论做什么研究,都要坚持自己的思路,不盲目跟从别人,只有这样才能创新。一个人的潜力能不能完全发挥出来,有很多决定因素。聪明固然重要,但不如实践经验。经验积累了才能产生悟性,悟性再积累才能升华为智慧。只有到达智慧这个阶段,你的大脑才能真正迸发出大的思路和想法,才能使自己的人生在科研道路上闪光。什么是闪光?就是我希望有一天能做出许多核心技术,对我的祖国、对全人类有所贡献。这是我的心愿,尽管自己的能力有限,但这个愿望一直在我心中长存。

  为国服务不是形态,是心态

  为国服务,对我来说不是一天两天的事情,而是长期的、多方面的。

  1992年,我博士毕业5年后,便开始了为国服务。当时是和中科院合作,利用暑假帮助辅导学生。清华大学附近的蓝旗营,中科院有个实验室就建在那里,那时还没修四环路,交通不是很便利,我天天骑自行车往那边跑。从那时起,我和中科院便开始了长时期的合作。2001年,我被聘为教育部“长江学者奖励计划”讲座教授,在清华大学任教3年。2004?2010年,我推动并促成了佐治亚理工学院和北京大学的联合博士学位的项目,这是首个由国务院学位办正式审批通过的联合博士学位项目,从2006年到2009年我代表佐治亚理工学院出任中美联合的北京大学工学院先进材料和纳米技术系(现为材料科学与工程系)的主任,并参与了工学院的建设工作。在北大的任期结束后,我开始帮助华中科技大学建立研究纳米技术的科研队伍,在人才引进方面也做了一些工作。我很享受和国内的科研人员合作的过程,在这些岗位上我很用心,也很开心。但是现在,为了集中精力组建北京纳米能源与系统研究所,我不得不辞掉了国内所有的兼职。现在一有人问我在国内的工作单位,我就只有一个答案:中国科学院北京纳米能源与系统研究所。

  在形式上,我的为国服务工作主要体现在几个方面:

  第一方面是回国讲学和交流合作。十几年来,我平均每年回国8?10次,今年已经回来5次了。每次短则停留10天、2个星期,长则1个月,基本上是讲学或进行科研合作。所以算起来,我每年在国内的时间应该占了一大半。为国家作贡献不是一种形式,而是一种心态。很多人问我这么跑累不累?当然累,坐飞机累,倒时差更累。那为什么还要做?我说,一个人要懂得知恩图报,当初如果不是国家给了我出国留学的机会,我很难想象今天在做什么。在为国服务的问题上不应该有任何的犹豫和顾虑,不应该有任何推脱的理由。你有这个责任,有这个义务,有这个能力,就必须要去做。

  第二方面是人才培养。这是最重要的一个方面。我在佐治亚理工学院任教的18年里共培养了33名博士生、博士后和访问学者,其中100名以上是华人学者。这133人中有7人现在美国的大学里任教,7人在台湾的大学里任教,还有几十人任职于中国大陆的高校和科研院所。如果一位教授的科研做得不错,但培养不出优秀的学生,只能说成功了一半。我认为,一名成功的教授=杰出的科学家+杰出的教育家。培养学生不是简单的教学,要对他们的人格产生影响,对他们的学术风范产生影响,对他们做学问的严谨程度产生影响,要把自己的理念、思想传递给他们,培养他们从事科研事业的热情,这是非常重要的。

  第三方面是帮助国内的科研单位建立必要的研究机构,介绍新的科研理念和学术风范,改变他们的思维模式。更重要的是和国内学者合作,引导他们登上国际舞台。这不是一个容易的过程。首先要和他们交流,找到一个研究方向,做出一定成果,然后共同发表文章,这是第一步。第二步,邀请他们在国际国内的学术会议上作报告,有意为他们创造在国际舞台上展示自己的机会,逐渐地就能实现与国际学术领域的融合与接轨。同时,也会加深西方人对我国科研水平的认知和了解。对我来说,我这是一种贡献。

  最后一个方面,就是在国内建立科研实体,建立能够真正地、直接培养人才的科研院所。我们可以一切从零开始,从无到有做起。为国家做事,是不论时间、地点和形式的,只要有心,就能把事情做成。

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  王中林介绍北京纳米能源与系统研究所的组织结构。神州学人资料图

  育人也是一大贡献

  在人才培养的问题上我想再多说几句。我出国留学的时间比较早,也算是留学生的前辈了。后来我带了很多学生,包括来自国内的留学生,他们身上有鲜明的时代特点,年轻、聪明,拥有不错的家庭背景,生长条件优越,基础教育过硬。他们的前面有领路人,后面有一个强大国家的支持,更重要的是,他们遇到了前所未有的发展机遇。在我们那个年代,经济条件差,无依无靠,只能自己摸索奋斗,跌到了要自己爬起来,这也练就了我们极强的独立性和坚韧不拔的意志。做事情有那么一股不达目的不罢休的劲头。当然,新时代的留学生也面临着很多竞争。如果能坚持不懈,扎扎实实做学问,相信他们会比我们更加优秀。

  我对我的学生有四讲。第一讲是如何做人,第二讲是如何搞科研,第三讲是如何写科技论文,第四讲是传授科学的规范和精神。在筹建北京纳米能源与系统研究所的过程中,我对所里年轻的科研人员提到过32个字:追求科学,敢为人先;勤于耕耘,勇于创新;坚持不懈,精益求精;顶天立地,铸就品牌。

  “追求科学,敢为人先”。西方人没做的我们为什么不能做?我们不能总跟在别人的后面跑。正因为别人没有做,我们才要做。要有敢为人先的勇气。

  “勤于耕耘,勇于创新”。做科研得下狠功夫,要敢于提出新概念。纳米发电机、压电电子学、压电光电子学……我提出了这些新概念,要敢于面对别人的挑战,甚至是全世界的挑战。实话说,为了迎接这些挑战,我走遍了全世界,美国、欧洲、国内,到处讲学,在大庭广众下回答别人的问题,我不怕回答问题,这才叫学术交流。只有这样才能得到别人的认可,才能真正走出去,打造世界品牌。

  “坚持不懈,精益求精”。做科研要学会坚持,短平快是行不通的。看准一个方向走下去,可能10年、8年方见成效。另外,要坚持做大做强,而不是星星点点。就像建一座宫殿,不能光栽几根柱子打地基,要把顶篷、内饰等等所有东西都建起来。我们要自己创建一片大的领域。

  “顶天立地,铸就品牌”。即从原始创新为基点,以应用为牵引,从技术转化到最后成果的产业化为目标来做科研。高深的学问最终能发展到实际应用,这种“一条龙”的科研思路,就是“顶天立地”。另外,做学问也要讲品牌,品牌效应是长时间坚持下来的结果,之所以叫“百年老店”,做学问也是这个道理。我不管其他的品牌有多流行多热门,我一定不会去追潮流,而是坚持做自己的品牌,我希望自己做的品牌能够成为他人追逐的对象,这就是我的思路。

  在我大学期间,有一位老师给我留下了深刻的印象。他的教学极其认真,给我们上课从不带课本,所有内容都在他脑子里,再复杂的公式也能讲得出神入化。整节课听下来,就像看一场演出,一分一秒都不会走神。这对我之后的教学工作启示很大,首先讲课要吃透内容,其次要把吃透的内容全部教授给学生,表达上也要有讲究,语言要阴阳顿挫,高低有分,时紧时慢。无论是英文还是中文,都要热情洋溢、激情饱满,更重要的是富有思想。听者就会像听故事一样,这样他们会很容易记住你讲的内容,这就是你要达到的目的。

  这是我教育学生和培养人才的一些理念。当你60岁的时候,你有几十名甚至上百名在学术领域和你水平差不多的优秀学生,你这个老师才算合格。这是我希望看到的结果,我相信我能看到。我们现在筹建的北京纳米能源与系统研究所,将来每年都要招收几十名学生,若干年下来就是几百名,要把他们都培养成才,对国家也是一大贡献。

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  王中林(左)和学生们在一起。 神州学人资料图

  我已处于人生最高阶段

  我现在回到国内工作,这和我原来为国服务的形式有些不同了。那个时候就是从国外飞回来讲讲学,进行一些交流与合作,这回是不一样了。很多人问我,为什么要作这样的决定呢?

  首先,我现在回国所做的工作,对年纪轻的学者来说资历和经验还不够,年纪大的精力又不够,而我的年龄正适合。另外,我现在有精力,有经验,有声誉,有想法,有资源,这5个特点集于一身,才能更好地为国家真正做一些事情,在国家需要的时候就要挺身而出,毫不犹豫。一个人干好自己的事业不容易,如果把个人的事业和国家的事业拧在一起,就能作出更大的贡献。

  我把自己的人生分为3个阶段,第一阶段是学习全世界并证明自己的阶段,我早已迈过了这一阶段。第二阶段是帮助身边的同行和朋友在科研领域有所发展,那只是小范围的。第三阶段就是为国家为社会做事,这是最高阶段。我认为自己现在应该处于第三阶段。北京纳米能源与系统研究所是我实现人生第三个目标的载体。

  根据我们的研究工作,我形成了一套完整的思路,设计出了这个研究所从上到下的完整结构。就像一棵树,有主干,有支干,还有树叶,每个研究员所在的岗位,该做的事情,我都有详尽的设计。发展核心技术必然要有优秀的团队,但优秀团队不是简单的人才集合,而是要有合理的配置和运行机制。我们有了足够的想法、具体的方案和大量的人才,再加上国家给予的支持,一拍即成。这简直就是科研的最高境界,是一种人生的最佳选择,对于我来说,该不该做这个选择呢?答案是毫无疑问的。而且,我自己的研究事业能够后继有人,并能使国家实现可持续发展,何乐而不为呢?我如果现在不做,再过10年年纪大了可能就力不从心了。这就是我为什么要选择回国的主要原因,理由就这么简单,想做一番实实在在的事业,对自己对国家都算有个交待。

  当然,回国后如何适应国内的做事模式对我来说也是一个挑战。以前我是客,现在是主人了,必须有足够的准备来适应这一角色的转换。国内的环境有优点也有不足,我无法改变现状,但是有一点我可以做到,即低调做人,潜心做事,从我做起,从现在做起,干好自己分内的工作,这样才能有一个良好的开端。对于国内的一切,我在不断地学习和适应,争取融入其中。但这个融入不是混为一团,我必须坚持自己做人做事的原则。我相信国内有很多志同道合的科学家在凭良心做事,在真真正正地做学问,我非常愿意和他们合作,与他们成为知己,用我们的成绩来证明自己。

  截至目前,我们这个所已经筹备了将近半年的时间,招到了12名研究员、10名行政人员和30名学生。2013年我们计划招满30名研究员和副研究员,招聘工作将在全世界范围内展开。2012年年底,研究所会搬进一座大厦里,租用面积1万平方米,租期3年。这3年中,我们将在北京郊区建造一个更大规模的研究所,那时的人员规模应该能达到400人。人员招聘工作要围绕我对研究所的整体设计,有些人员很优秀,但是专业不匹配,和我们的理念无法有效结合,就不在考虑范围之内。另外,我还利用自己的人脉关系到处“挖掘”人才。很多优秀人才并不一定在求职,他们可能“隐藏”在世界的各个角落,安于自己的现状,你要去发现他们,接触他们,打动他们,让他们抓住这个最佳的机遇。

  我为我们的研究所专门写了副对联,上联是“自驱动源于纳米发电机”,下联是“压电场开创电光新天地”,横批是“能源与传感”。这幅对联既浓缩了研究所的科研精华,也涵盖了我们的科研理念。

  抓住机遇,成就辉煌

  中国吸引人才的力度是震撼的,对人才的重视程度在世界上都是数一数二的。这是因为中国清楚地认识到科技与人才是国家伟大复兴的根本,是可持续发展的动力。百年大计,人才为本,而且现在的国际大环境为中国吸引人才提供了一个难得的机遇,这是一个可遇不可求的机遇。所以国家的引才形式变得更为多样,投入也越来越高,从早些年开始实施的“长江学者奖励计划”“百人计划”,到现在的“千人计划”,都彰显了国家对人才的渴望和引才的决心。我认为,对人才的一切投入都是值得的,是一定会有回报的。

  我对国家的未来充满信心。我在国外学习生活了近30年,对欧美、日本以及我们国家的科技形势做过详细的分析,我认为科技的未来是属于中国的。今后几十年,如果我们坚持科教兴国、人才强国的国策,坚持以人为本的科研理念,持续不断地培养和吸引大批高水平的科技人才,就一定能够创造出世界一流的成果,创造出一大批核心技术,这对国家的可持续发展,对建设创新型国家都能够发挥决定性的作用。当然,我们需要时间与成绩的积累,国家也需要不断完善科技人才政策和基础设施的建设。我们每个人的智慧是有限的,但只要齐心协力,同心同德,我相信会实现这个目标。我们在国外能够做出成果,为什么在自己的祖国做不出来呢?3年以前我曾预言,10年之后,世界科学将进入以中国为主导的时代。现在我仍然坚持这一信念。只要我们拥有严谨的科学态度,扎实的学风,一步一个脚印地潜心去做,一定能达到辉煌的高度。

  我很期待这一天的到来。

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  摄影:高海涛 神州学人资料图

  王中林,1982年毕业于西北电讯工程学院(现西安电子科技大学),并于同年考取中美联合培养物理类研究生(CUSPEA),1987年获亚利桑那州立大学物理学博士。系国际纳米材料、纳米科技与电子显微学领域的著名科学家,美国佐治亚理工学院高塔终身讲席教授、终身校董事教授、工学杰出讲席教授,中国科学院外籍院士,欧洲科学院院士,“长江学者奖励计划”讲座教授,首批国家“顶尖千人计划”入选者,中国科学院北京纳米能源与系统研究所创始所长和首席科学家。


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