作者 | Harry Wu
題圖 | 網絡
2018年12月1日，美國華裔科學家張首晟在美國去世，結束了他55年的傳奇人生。DT君以此文盤點張教授生平，以及其對於大數據、人工智能等領域的觀點，向2018年我們失去的又一位大師致敬。
“對他來說，獲得諾貝爾獎只是時間問題。”
——楊振寧
《生活大爆炸》第四季第14集裡有這樣一幕，傲嬌的謝爾頓博士，作為初來乍到的大學講師，在物理學課上想給學生們一個“下馬威”，便問：“知道拓撲絕緣體（Topological Insulators）的請舉手？”突然間，所有學生都舉了手，謝爾頓博士略顯尷尬。
在這全球幾億受眾的熱播美劇中，“拓撲絕緣體”一詞突然走進大眾視野。張首晟日後開玩笑說，我們的研究向幾億觀眾曝光了。拓撲絕緣體，一種具有奇異量子特性的新物質狀態，不同於“金屬”與絕緣體，它是一種內部絕緣、界面導電的未來新型材料。
正是憑藉在“拓撲絕緣體”，以及量子自旋霍爾效應（一種使電子運用更有效且不過於耗能的新的電子運動規律）等領域取得的開創性突破，他幾乎拿下了物理學界所有重量級獎項。
▍閣樓上的物理學家
1963年出生在上海的工程師家庭，因為一段特殊的歷史，張首晟的求知慾被禁錮在家裡堆滿書的小閣樓上。
在那裡，圖書陪他度過了被其他孩子欺負的歲月，也打開了他的科學觀。
1978年的改革開放改變了大多數知識分子的命運。15歲的張首晟當時只是初中生，通過自學，居然高分被複旦大學物理系錄取，而復旦也成為這位斯坦福大學終身教授，以及包攬歐洲物理獎、巴克萊獎、狄拉克獎、尤里基礎物理學獎等榮譽的偉大物理學家的物理學起點。
張首晟曾回憶，在選擇大學時，經常聽到楊振寧、李政道等大師的名字，由此引發了自己對理論物理的濃厚興趣，並將其作為自己的專業。
大學二年級，學業優秀的天才少年張首晟被公派送去德國留學，德國大學是5年制，而他只用了3年就完成了學業。
也是在德國，一件事兒改變了他的未來。
暑假的一天，張首晟去了幾百年歷史的名校德國哥廷根大學遊玩，這座孕育了幾十位諾貝爾獎得主的學府旁有一塊墓地，諸多物理學大家長眠於此。張首晟邊走邊注視著一座座墓誌銘，海森堡墓碑上是“不確定性原理”，玻恩的墓碑上是“波函數”...
圖片說明：在墓誌銘旁的張首晟
可能是頓悟吧，張首晟被如此肅穆的場景感染，決心就沿著物理學的路一直走下去。作為公派留學生，畢業後是按要求回國報效祖國，還是繼續深造呢？他選擇了後者。
1983年，獲德國柏林自由大學碩士學位之後，張首晟去了美國的紐約州立大學石溪分校，師從物理學大師楊振寧，攻讀博士學位，研究方向是楊老用心推薦卻又不為人知的凝聚態物理。
凝聚態物理當時是一門新興學科，在80年代，換作任何一個別的國家，張首晟將面臨既沒有經費也沒有環境的局面，只有當時的美國才能成就後來的張首晟。他回憶：“80年代的德國，大家都沒見過中國人，當地人熱情地邀請我去家裡做客，三年沒變過。但美國不一樣，這裡沒有人在乎你的背景，當年踏上美國的土地時，你的命運就只有你自己能控制了。”
在紐約州立大學石溪分校，楊振寧用心教導張首晟，並且不支持張首晟走自己的老路——從事基本粒子物理研究。張首晟一開始並不明白老師的用心，但日後，他領悟到了楊老的遠見，因為當時的楊振寧就篤定凝聚態物理在今天的物理學領域中發展最快。
圖片說明:張首晟與老師楊振寧
張首晟博士畢業後，輾轉到IBM研究半導體，期間認識了斯坦福大學物理系主任教授朱隸文（1997年諾貝爾物理學獎，美國第12任能源部部長），並深受朱隸文賞識。32歲的張首晟被聘為斯坦福大學物理系教授，成為斯坦福大學最年輕的終身教授之一。
而最終讓他站到聚光燈下的是日後的一系列研究成果。張首晟發現的“量子自旋霍爾效應”被《科學》雜誌評為當年的“全球十大重要科學突破”之一。2017年，張首晟和他的團隊發現了“馬約拉納費米子”（Majorana Fermion）的存在，張首晟將其命名為“天使粒子”。
至此，張首晟如30年前哥廷根大學墓地前駐足時一樣，感受到了物理學的光輝。在過去的幾年，他成立風險投資基金，開始研究區塊鏈等新技術，並出席各類商業活動，發表對於大數據、人工智能、量子計算等前言科技的見解，成為了一位家喻戶曉的科學家與意見領袖。
▍AI未來
在硅谷，人工智能、區塊鏈、基因和生物科技以及混合現實是最火爆的四大投資趨勢。張首晟與他斯坦福的學生谷安佳博士聯合創建的丹華資本就非常重視區塊鏈、人工智能等方向的投資。
距離硅谷不遠的斯坦福大學是美國科技的搖籃，這裡孕育了惠普、谷歌等公司，除了學術研究的推動之外，風險資本也是百年硅谷的成功基因
圖片說明：硅谷一角
只要有些錢的斯坦福大學教授，就很可能也是一位風投家。大衛·切利頓(David Cheriton)教授以10萬美金投資了兩位學生的項目，造就了20億的超額回報，這就是谷歌。張首晟教授也不例外，與鄰居兼同事計算機系的孟德爾·羅森博格(Mendel Rosenblum)教授一起投資的VMware軟件（上市後市值高達百億美元），就為張教授帶來了豐厚的收益，也開啟了他的風投事業。
在成功的風投事業背後，張首晟的投資者哲學依舊來自於物理學。他曾說：“物理學裡面有個很大的分支是統計力學，主要研究的就是概率和統計；現在討論大數據，很多基本的算法都來自於物理學獎。現在大熱的機器學習技術，幾乎所有以人名命名的算法都來自於物理學獎。”
對於人工智能，張首晟的觀點鮮明，他把當下AI的發展比作人類模仿鳥類飛行，目前還處於簡單模仿動作階段。他在2017年的一次活動上表示：“現在，我們還是用一個神經元簡單地在模仿一個大腦，我認為人工智能下一步一個大的發展，就像從看到鳥飛變成飛機。”
2018年初的谷歌內部分享活動上，張將這輪AI的浪潮歸結為三大趨勢的融合——物聯網收集的大數據、摩爾定律驅動下不斷增長的算力以及算法的進步。但張教授也闡述了自己對於“圖靈測試誤導性”的認知，他說：“圖靈測試並不客觀，人腦花費許久進化而成，人腦的思考在很多情況下是非理性、感性的，這是機器不可能效仿的，或者機器也不需要如此模仿人類。”
圖片說明：張首晟對於圖靈測試的觀點
張首晟非常看好AI，同樣也相信去中心化的區塊鏈技術，在他的理解中，區塊鏈可以保證目前機器學習（目前的人工智能技術）中大數據的絕對安全性。
張首晟的兒子Brian Zhang目前就職於谷歌，在DeepMind項目中擔任研發工程師（Research Engineer ），在哈佛大學物理學學士畢業後，Brian並沒有繼續探索，而是選擇了人工智能。
在2008年入選國家“千人計劃”後，張教授與清華大學、中國科學院等科研機構的合作加大，並幫助中國在科研領域取得突破，比如2008年，清華大學博士生劉朝星和祁曉亮在張首晟等專家的支持下，提出了二維磁性拓撲絕緣體實現量子反常霍爾效應的基本機理。
由於參與和中國科研院所的合作，促成中國在量子反常霍爾效應、拓撲絕緣體以及新近的外爾半金屬等領域的國際領先地位，張首晟被授予了國家科學技術獎勵。
對於AI在中國的發展，張首晟與創新工場李開復博士的觀點相似，他認為，在摩爾定律上面和算法上面，中國的貢獻是遠遠不夠的，但中國網民多，所以大數據一定是在中國產生的，這是中國的資源。
▍再見墓誌銘
幾年前，張首晟斯坦福的同事準備了半個世紀的茅臺酒，準備等張首晟獲得諾貝爾物理學家之後把酒高歌，慶祝一番。可惜，張首晟的人生休止符最終停留在了2018年12月1日。
對於張首晟的離世，SAP硅谷創新中心首席科學家、復旦大學客座講師及數據科學50人成員鄔學寧評價道：
1938年3月25日，意大利物理學家馬約拉納在從巴勒莫到那不勒斯的班輪上神秘地失蹤，1937年，他提出：有一種費米子和它的反粒子完全等價——它就是自己的反粒子，這與我們的陰陽相生的哲學理念不同，我們習慣於一個正反對立的世界：光明與黑暗，善與惡，天使與魔鬼…, 馬約拉納費米子的反粒子就是它自身。在之後的20世紀裡，物理學家們一直以尋找馬約拉納費米子作為物理學研究工作的崇高目標，2010到2015年間，張首晟與其團隊連續發表三篇論文，精準預言了在哪裡能夠找到Majorana費米子，並和實驗物理學家緊密合作發現了手性馬約拉納費米子，並將其命名為“天使粒子”（只有天使，沒有魔鬼）。“天使粒子”對於建造穩定的量子計算機具有重大意義，能完美的解決目前量子計算機的不穩定的困擾，張首晟教授發現的“量子自旋霍爾效應”被《科學》雜誌評為當年的“全球十大重要科學突破”之一，被其恩師楊振寧教授稱為“早晚會拿諾貝爾獎的人”。量子計算機強大的計算力對於人工智能和區塊鏈這兩項影響人類終極命運的技術具有極其重大的意義。在馬約拉納失蹤的整整80年後，張首晟教授永遠的離開了我們，也許，他進入了那個只有天使的平行宇宙。2018年註定是不平凡的一年，因為太多大師離我們遠去，從斯蒂芬·霍金，到李敖，再到金庸，DT君只能送上一句：“大師，走好！”
“我們發現了一個完美的世界，那裡只有天使，沒有魔鬼。”——張首晟
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