万物皆可发现

2024“未来科学家”培养计划

顶科探索营

万物皆可发现，科学蕴藏其中。但科学不会轻易现身，它藏在坚硬的问题之核中，等待科学少年们一层一层去穿透、去解决。

8月8-10日，由上海市教育委员会与世界顶尖科学家协会（WLA，中文简称“顶科协”）上海中心联合实施的2024“未来科学家”培养计划顶科探索营在上海交通大学转化医学研究院举行。

2024“未来科学家”培养计划顶科探索营举行

百位学员漫步校园、参观实验室，沉浸在上海交大浓厚的科学氛围中。他们热烈讨论课题的房间，原本就是科研人员的办公室、会议室；行走在楼道之间，随时能看到“白大褂”们在玻璃窗的另一边专注地实验。

为期3天的顶科探索营由顶科、青科压阵助力，是一段“用问题培养科学思维、提升科学能力”的旅程，也是一场问题加码、难度拉满、技能升级的艰辛挑战。

顶科协上海中心副秘书长孙利昌期望学员们“收获知识与友谊”

开营仪式上，世界顶尖科学家协会上海中心副秘书长孙利昌表示，希望“打通科学青少年、青年科学家、顶尖科学家的成长路径”，也希望学员们“体验发现的乐趣、体会探索的魅力、感受创新的惊喜”，在解决问题中“收获知识与友谊”。

顶科寄语：把喜欢科学的孩子聚到一起

“未来科学家”培养计划把一群热爱科学的孩子遴选、聚集起来，开展了一系列有针对性的培养。在1994年菲尔兹奖得主埃菲·杰曼诺夫（Efim ZELMANOV）教授看来，把孩子们聚集起来本身意义重大。

杰曼诺夫教授出生在苏联时代的西伯利亚，在他小时候曾经参加过“为具有特别数学天赋的孩子举办的暑期数学营”。因为数学营，12岁的杰曼诺夫第一次走进新西伯利亚大学——他后来的母校，第一次“在冻得要死的空调下”听真正的数学家讲课，更重要的是第一次遇见了那么多喜欢数学的同龄人。

大多数孩子的兴趣通常是足球、音乐或野营之类，“喜欢数学会显得有些奇怪”，但是走进这个数学营就会释然，“我并不是个怪人”。

孙利昌副秘书长向杰曼诺夫教授颁发聘书

学员们在现场展示出的英文能力让杰曼诺夫教授大加赞赏，所以他提出了新的要求，“每个人都得多学点数学”。

生活是非常数学化的。

前苏联明白数学的重要性，二战后一夜之间给数学工作者涨三倍工资；

2008年美国次贷危机之后，加州大学报数学课程的学生翻了五倍；

过去2000年来数学都是一门主要的课程；

杰曼诺夫教授说数学能带来好工作，他从没见过学数学的人失业……

杰曼诺夫教授希望学员们去解决困难的问题

学习数学或者学习所有的科学，最重要的都是解决问题。“不要想着去书本的最后一页偷看答案，你得不断解决问题，解决越来越难的问题”，在这过程中获得成长。

从12岁的“数学营”开始，杰曼诺夫教授就喜欢给自己“找难题”，有时候这些问题太难了，甚至要花费整整1周的思考。他希望，“未来科学家”培养计划的学员们都要找到自己的问题，不顾一切解决它。

导师出题：那么，问题来了

2024“未来科学家”培养计划顶科探索营分成生命探索、万物之理、数智未来和合而共生四大研究方向。开营仪式上，身处各个领域研究前沿的上海各高校导师们都带来了颇具难度的问题。

生命探索课题导师张建明研究员

如何证明有用物是药物？未来的药物是怎样的？

这么前沿科技的问题，“生命探索”课题导师、上海交通大学转化医学研究院新药发现技术中心张建明研究员却是从甲骨文的“病”和“药”的象形释义开始讲起的。因为病痛，人类走上了几千年漫漫寻药路。而寻药的方式从自我牺牲式的神农尝百草，到今天的人工智能和高通量药筛，人类进行了无数次迭代甚至革命之后才总结出了药物发现的基本原理。

万物之理课题导师张建卫教授

“万物之理”课题导师、同济大学物理科学与工程学院副院长张建卫教授用非常哲学的方式提出了他的问题：用“小球互相撞击的动力学分析及实验验证”去验证万物之力？大自然有很多美妙无比的斑斓光影，“光芒万丈”现象的背后有何光学原理？中国西部地区有丰富的太阳能发电潜力，有什么新型能源传输技术能让物质能量横贯中国，为东部提供电能？

在厘清“万物之理”所考察的基础物理问题之后，学员们或许会对世界产生全新的认识，抵达著名科学家路德维希·玻尔兹曼所描述的境界：科学与诗在一个更深层次中进行优美的对话。

数智未来课题导师陈海峰教授

此次顶科探索营最让人大跌眼镜的是“数智未来”，上海交通大学生命科学技术学院教授陈海峰带来的问题是CalB酶的设计与优化、GLP-1多肽药物设计、免疫药物PD1设计、呼吸道合胞病毒抗体蛋白设计……冲着炙手可热的人工智能而来，学员却像“走错了教室”一样和生命科学撞个满怀。

陈海峰教授将用3天的时间让学员们明白，人工智能是开展一切科学研究的工具和手段，通往科学前沿的路径纵横交叉。

合而共生课题导师姜雪峰教授

极具思辨气质的“合而共生”导师、华东师范大学化学与分子工程学院姜雪峰教授认为“创造只是世界的一半”。他希望学员们一边解决“锂硫电池辅助光催化塑料降解及可循环转化”这样的具体问题，一边开展更抽象、更整体的宏观思考：如何用科学将科学创造的一切循环起来，让世界成为一个完整的闭环？

万物皆可发现。发现什么？发现问题、思考问题、解决问题。

通往科学新世界的通道，就藏在导师们的这些问题里。在解决问题的过程中，姜雪峰教授建议学员们“忘记你的课题方向、忘记你被分在了哪个组、忘记所有人为设置的限制”，用一切可能的方式去探索。

学员出手：收获知识和友谊

雪碧、盐汽水、白醋混在一起的溶液，滋味肯定一言难尽。但是为了获得药物有效实验性的统计数据，“生命探索”课题组的学员们每个人都一饮而尽，就像喝下幽门螺旋杆菌培养液的2005年诺贝尔生理学或医学奖得主巴里·马歇尔一样。

学员们喝下了滋味一言难尽的溶液

“万物之理”课题组的几位学员到处寻找暗室做光照实验，最后因陋就简地蹲在了一扇门背后。他们把两把剪刀嵌在一起得到了一个光衍射的孔道，制造出了耀眼的“星芒”。

另一组学员们正专心制作撞击试验的小球，桌上随意摊着的一本《理论力学》大学课本暴露了他们的实力。

想尽办法用实验复现“星芒”

“合而共生”课题组有位学员连夜“卷”出了一个实验思路PPT，而另几位学员正在满世界找5升装的纯净水，目标是得到水桶。在最终的成果汇报中，这个装上LED灯带、有光催化功能的水桶果然大放异彩。

学员们讨论决定申请一桶5升装纯净水

“数智未来”有个课题小组当中有初中生成员，哥哥姐姐们一边搜集文献，经受蛋白结构、序列位点等新知识的冲刷，一边当仁不让地科普起来。有时候觉得隔着桌子交流不方便，大家索性抱着电脑席地而坐。

学员们经受了许多新认知的冲刷

短短三天的顶科探索营，学员们头脑风暴、马力全开，用利刃一样锋利的思想、以抽丝剥茧般的耐心、还有操纵各种工具的巧手，解决问题、收获新知——

他们学会了用高阶统计工具通过数据分析药物是否有效；学会了深入浩瀚的学术数据库，找到有效资料并分析了未来药物的趋势；

他们再现了小球撞击实验并完成了力学分析，再现了各种自然光下的“星芒”并阐明了光学原理；

他们基于AI大模型真的设计出了几十种甚至三百多种的蛋白、抗体、酶，加深了对生命科学的感悟，并真切体验到了人工智能的不可解释性；

他们不仅梳理清晰了光催化降解塑料的科学原理和未来产业化的路径，还理解了何谓“用更先进的科学解决科学产生的问题”。

高国华导师对学员们的表现感到欣慰

在一场既有声光电的炫酷，又有“学术海报”的严谨的成果汇报之后，同济大学物理科学与工程学院副教授、博导高国华表达了他的欣慰，“问题都是很难的，短时间能做出来，不愧为‘未来科学家’”。

导师们犀利发问、耐心作答

陈海峰教授则希望学员们珍惜这颗创新的种子，“沿着这条路继续走下去”；张建明研究员勉励学员们，从未来可能的错误中寻找闪光的意义，“挫折是向上的阶梯”；姜雪峰教授在答辩中屡屡犀利发问，他强调“质疑精神是科学的第一精神”，因此学员们要“增加逆商，在面对一次次质疑后变得更强大”。

学员们对顶科明信片爱不释手

结营仪式中，每个优秀团队获得了一份特别的礼物：顶科明信片。他们把印有顶尖科学家肖像的明信片平铺在桌上，“瓜分”战利品。

“我知道这是巴兰，他是个天才！”

“余金权的爆炸头好酷。”

“这个老爷爷拿过两次诺贝尔奖！”

“我要这张杰曼诺夫！真可惜，早点拿到的话就可以找他签名了。”

……

学员们期待有机会到顶科论坛现场，和顶科近距离互动

仪式已经结束，学员们交换联系方式、组队合影，久久没有离去。

曾经素不相识学员们在“未来科学家”培养计划中相伴了大半年时间，从春季沙龙到夏季沙龙，从科学素养提升营到顶科探索营，在解决问题的进程中一路走来，有过探讨也有过争论，有过合作也有过竞争。在这条崎岖难行的科学之路上，他们收获了知识、也收获了志同道合、并肩向前的亲密队友。

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编 辑 | 秣 马

实习生 | 史新雨

责 编 | 小 文