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崔屹教授专访 | 实现了科研,创业,育人三个目标,现在他开始了第四个目标:推动中国创新!

第一届储能材料国际研讨会第一天,主会场座位通道挤满了听众,来晚的听众只能站在会场门口,踮着脚尖,注视着台上的演讲者:年仅41岁的斯坦福教授崔屹.

崔屹教授专访 | 实现了科研,创业,育人三个目标,现在他开始了第四个目标:推动中国创新!

12年前加入斯坦福时,崔屹为自己设定了三个目标:做顶级的科研,把具有实际应用的科技产业化以及培养一批很有成就的学生。如今看来,这三个目标都已实现,并且还将不断开花结果。现在,崔屹教授已将目光投向了第四个目标:推动中国创新

作为见证者,我们有幸能够邀请到崔屹教授与我们一起分享他在实现这些目标过程中的经验与细节。

以下是采访实录:

主持人:作为国际纳米界权威,您课题组发表的工作往往能成为行业的风向标,您是如何做到如此精准的选题,以至于您的工作一发表就能快速得到业界认可?

崔屹:如何选题确实非常重要,不同的研究风格会指向不同的选题。总体来看,材料研究领域主要存在两种风格。一种是从发明新材料出发,例如量子点、Nanowire(纳米线)、Nanotube (纳米管)、 Nanocarbon(纳米碳)、 MOF(金属有机框架),Perovskite (钙钛矿材料)等材料的相继开发。这种思路往往是从新材料出发,进而研究其性能和应用。我在学生时代做过这种类型的研究,但是当我到了斯坦福之后,我转换到了第二种风格,即从应用出发,目的是解决应用过程中的技术难题,并回到科学层面来解答。我会从社会的重大问题,如清洁能源、环境问题、人类健康问题等出发来进行选题。

12年前我进入能源存储领域时,纳米界几乎没有人开始这个尝试,可以说我们课题组在将纳米材料应用于能源存储方面开创了先河。我们首先调查了能源存储的应用及其症结所在:开发电动汽车可以解决燃油汽车带来的环境问题,大规模储能能够促进太阳能风能入网,然而电池本身的短板,如能量密度、价格成本、充电速度、循环寿命和安全问题等,都是亟待解决的难题。我们课题组先后研究了硅负极、金属锂负极、磷负极、硫正极等,初衷都是为了提高电池的能量密度。我们设计的硅负极是很有针对性的,将其纳米化以解决破裂问题,制备双层空心结构以解决界面问题,构造石榴结构以降低比表面等。

我们研究的锂金属负极也是走了相似的路径。在解决这些高能量密度材料的循环寿命问题时,我们意识到理解材料的微观结构非常关键,于是我们发展了原位透射电镜的技术。近期,我们课题组在研究冷冻电镜技术,就是为了更准确地探究锂金属和SEI膜的微观结构。

与此同时,我们课题组对环境技术和智能布料也有研究,出发点分别是为了开发能够有效过滤雾霾颗粒的口罩和智能调节温度的衣服。大家会喜欢这些的想法,关键在于这些设计是用来解决一些重要的实际问题,所以会有人认可我们的想法并继续开拓。我们做这些研究时并没有想到它们会成为热点,但是如果我们的方案能够有效地解决问题,自然就会有人关注,相关课题也就热起来了。

主持人:在您发表的文章中,我们常常看到除了有非常奇特的创新点之外,还有对实际应用的考量。实际上,想要将研究成果向产业化转化是非常有难度的,成功的案例少之又少。有些科学家做研究着重于从0到1% 过程,这个非常重要。但是1%到100%的过程也是很重要的。我们看到了您在这一过程中的不懈努力,这对青年科研工作者有非常好的引导作用。关于如何做有价值的科研,能否谈谈您的体会?

崔屹:科研的过程往往要经历从无到有,然后不断优化,最终才能得到应用,这个过程中的每个部分都非常重要。有一种研究类型是以理解世界探索新发现为导向的,这在过去的许多重大科学研究中都有体现。毫无疑问,这一类型的基础科学研究是极其重要而且是非常了不起的,各个国家一定要毫不犹豫地支持。在此基础上,从应用出发旨在解决人类社会、环境和生存等重大问题的科学研究也应该得到足够的重视。这种通过分析现实需求并反过来发展科学技术的研究类型常常被认为是1%到100%,或者是50%~100%,甚至90%到100%的过程。值得注意的是,在人类的发展历史中,这种反推的想法也造就了许多从0~1%的发现。

贝尔实验室就是一个很生动的例子,它能涌现出这么多诺贝尔奖实在令人惊叹。他们的许多想法是从应用出发的,例如电话通讯的发展,那些看似为了解决应用难题而开展的研究也可能带来新的发现。而那些为从0到1%而不懈努力的人,也许也没料想到他们的研究成果会有后续从1%到100%的不断进步。

总而言之,这两种类型的研究相辅相成,百家争鸣的局面更能促进科学的发展。对于培养年轻人而言,我建议要鼓励他们不断拓展知识面,因为广泛的知识储备有利于他们将不同的事物串联起来,进而转化为创造力。

主持人:当下机器学习,人工智能越来越火,被人们广为讨论,您觉得这些技术与当下的新能源技术的是否存在结合点?您觉得未来这方面的趋势会是什么样的?

崔屹:对,这两年有一些利用人工智能和机器学习的方法寻找新材料的例子。比如,通过机器学习,人工智能的办法去寻找具有较高的锂离子导电性的固态电解质。过去DFT计算需要较长时间,而现在只需要把材料性质和已知导体的关联性确立起来,这种关联性有可能不是完全通过物理上、化学上已知的知识确定,而是让它去寻找这种关联,再让机器去筛选关联系数高的组合,通过这种方法来帮助预测什么样的材料可能具有离子导电性。

我觉得可能出现一些让人比较惊讶的结果,能够帮助我们找到合适的材料。刚刚我们提到的是锂离子导体,我们还可以想到很多方面的材料都可能会用到类似的这种机器学习、人工智能的办法。这是一个刚刚开始得新方向,值得大家去探索。

不过如果说这种方法一定能够做出什么确定的东西,可能还为时尚早。因为找到一种材料确定的性质,是一个多维度的问题,涉及的影响因素较多,对于机器学习技术能否在如此多的因素下找到这种材料,现在下结论还是太早。但是,科研人员在这个方向上的前期投入很多,还是很值得关注和期待的。

主持人:我们都知道,您除了做出顶级的科研外,还有自己的公司,比如安普瑞斯、4C Air,而且两家公司发展也很不错。安普瑞斯在新型锂离子电池材料及锂离子电池开发和制造上取得了巨大的成功,去年4C Air还顺利完成了A轮融资。您觉得,在这方面您和您团队成功的经验是什么?

崔屹:如果你想发展一个技术,这个技术首先是要解决问题的,这个问题必须是市场的需求,同时你还要准确判断这个市场需求的真伪,这就需要你很有洞察力。解决问题之后你需要和竞争技术比较,看看自己的有什么优势。你是能够比竞品质量更高还是成本更低,或者是两者都有。此外,你还要关注自己的劣势,这些是要你来解决的。以上这些都和应用联系的很紧密,看上去都是偏重应用的问题,但是回归到技术发展的时候又会变得很科学,有很多应用研究在里面。

接下来就要向公司的程度发展。先说对产品质量的评判,你需要有一个很广的知识面,如果说你只会合成材料,你往往是做不好产品的,你的东西是解决不了问题的,因为你不理解那个问题在哪里。但是,理解问题在哪儿的那个人又很可能不会做材料,不会做中间的器件。所以知识面一定要广,像我多年培养就是让学生从做材料,测性质到做器件。

最后我还会去看市场,做一些市场分析调查。看看这个市场有多大?这个问题有多严重?值不值得去解决?是否有解决方法?现有方法有什么缺点?把这一系列分析完了就可以从头做到尾。

当我开了公司,像我做了安普瑞斯、4C Air之后对怎么融资,怎么和风险投资打交,如何成立公司,公司管理,董事会的设立,如何让公司从小到大,然后成功将生产产品销售出去都有不少认识,所以我说知识面要全面,而很多知识其实是在实践中去学习的。所以我说大家要头脑要开放一些,不断学习新的事物,有些是科学和技术的,有些是非科学和技术的。

主持人:在斯坦福12年的时间里,您培养了超过60位博士,其中很多人都已经在中国、美国等地做教授,开始培养自己的学生。您觉得您如何在这么短的时间培养了这么多优秀人才?除了学生本身优秀外,你是否有一些独到的心得呢?

崔屹:是的,是培养了不少学生。学生在加入我的团队时,我和他们前几次的见面还是挺重要的,每次我会和他们一对一聊20到30分钟。这个过程非常重要,因为学生确实都很强,智商很高,学习很好,但是如果要做顶级的研究,我希望能够通过交谈让他们理解自己课题的意义。课题到底能够解决什么大问题,如果做成的话对这个世界有什么贡献?在清楚这点后,我会告诉他们科研目标如何拆解?这个新意在哪里?解决什么问题?当他们理解了这些问题后,研究也就会更有激情有动力。其实做科研是非常辛苦的,所以每当他们遇到了新的问题我们还会不断讨论。我不出差的时候都会保证每周有12到13个小时的时间用来与学生开会讨论。我会将学生分成5到6人的一个小组,每周都会谈他们的研究、成果汇报、解决方案。这些都一定要言传身教,这样才能够把学生培养好。

正如去年一篇采访时我提到的“我想要改变世界,同时变得富裕,但主要还是要改变世界。”改变世界这个宗旨一直都没有变。

主持人:那您在学生培养过程中有什么方向和数量的目标吗?

崔屹:首先我培养学生的想法是学生出去后能够有这样的本领,能够想明白问题在哪里?怎么去想一个新的技术去解决问题,做好的科研,这是一个首要的目的。至于他们出来之后具体的职业是教授,工业界还是自己去开公司,其实并不需要设定的。我当然也希望有很多的学生能够留在学术界,这样我和他们的交流会很多,但是最近有所变化,觉得工业界机会也很多,他们也可以做得很好。

至于学生培养数量,我当然希望是能够培养的多一些,能够做与我风格类似的科研和发明,这样对世界的贡献就会更大。因为培养的学生数量大,他们就会遍布世界各地,还会培养新的人才。所以在保证高质量的情况下当然是越多越好。

主持人:这些年您培养学生也初见规模,中国科研界已经有不少您的学生在高校任职,其中不乏像北航宫勇吉老师这样年轻有为的人才。

崔屹:是的,最近这批归国的学生都是挺优秀的,比如说南大的朱嘉,北大的彭海林,清华的伍晖等都是做出了很棒工作的。

主持人:我们已经看到您当年初入斯坦福时定下的三个目标,都有着很好的落实并且还在不断地开花结果。您曾经在接受凤凰卫视采访时提到过您的第四的目标,希望能够将中美双方资源优势融合,建立一个全球创新系统,不知是什么促使您设定了这个目标?

崔屹:这两个国家各有特点,美国在原始创新方面做的很好,在硬科技方面中国的生产做得不错。以前大家认为制造强国就是德国、日本,如今中国制造其实也是突飞猛进,步入世界领先行列。而且现在这两个国家的GDP稳居前两位,再过若干年,中国也许还会超过美国成为最大的经济体。中国人口基数也较大,培养了很大一批优秀学生,可谓人才济济。特别我身为中国人,早期的学习都是在中国,本科毕业来到美国做博士,博后,然后到教授,又培养学生。觉得两地都有自己的优势,如果利用两边的优势,包括资金的互补性,人才的互补性,领域中阶段的互补性,建一个两地的跨境平台,这个平台应该会非常好。如果能够建立这种跨国创新的结合,会产出很多对人类有益的高科技,而且这些高科技是可以快速产业化的,是能够快速结合两边资本市场,把不同阶段的技术发展成熟的。

(未经允许,禁止转载)

供稿  |  深圳市清新电源研究院媒体中心

主编  |  张哲旭

采访  |  吴  玫 王妍妍

撰文  |  吴  玫 王妍妍

摄影  |  张文斌

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