科技傳播中需要關注的幾個基本問題

王懷民

分布計算領域專家，國防科技大學原副校長兼教育長、教授，中國人民解放軍少將。2019年當選為中國科學院院士。主要從事面向網絡的分布計算研究，在分布計算模型、技術與平臺方面取得系統性和創造性成果。主持研制的分布計算軟件平臺，是首批完成軍品設計定型的國產軟件，在重要指揮信息系統實現長時間可靠服務；主持研制面向互聯網的虛擬計算環境，在云間資源按需聚合的虛擬計算模型和技術上取得突破，為構建高效可信的云計算平臺提供了系統性支撐；主持研制可信的國家軟件資源共享與協同生產環境，提出基于網絡的軟件開發群體化方法，支撐中國開源軟件開發和教育服務平臺建設。

這些年我因為工作的關系，參與到一系列與科學普及、教育相關的工作當中來。我注意到一些基本問題在科技傳播中值得關注，這些問題包括科學真理和科學革命、科學發現和技術發明、科學研究與科技創新，乃至于科學傳播與文化自信的關系。

科學真理與科學革命

在科技認知力的教育，或者說在科學傳播、科學普及過程中，科學的真理性和科學革命的關系仍然是一個基礎性的話題。究竟什么是科學？2024年諾貝爾獎結果公布后，大家都在問：人工智能是科學嗎？我的理解簡單來說，科學是人類關于現實世界普遍規律的知識體系，是人類發現現實世界中普遍規律的基本方法，或者說用這種方法來發現科學規律的活動。

當然這其中有一系列科學價值觀，比如說實事求是的科學態度、合乎邏輯的理性態度等。關于科學的定義有很多。我在這里給出我的定義，主要想引出我的話題：科學是人類發現現實世界中不以人的主觀意志為轉移的客觀規律的方法、活動，以及由此產生的知識體系。

在這里我想特別強調，所謂客觀規律的客觀性，也就是科學的真理性問題。至少從我個人的成長和學習經歷中，我注意到，科技傳播時常強化或暗示了科學的真理性或客觀性是不可挑戰的。我認為這種強化或暗示是需要高度關注和警惕的。因為實際上所有規律都是人類認知世界的所謂客觀規律，人類認知世界自身就有局限性，我們在科學傳播中一定要十分警醒這些所謂規律本身的局限性。

我們今天講科學真理的客觀性是不容否認的。這種不以人的主觀意志為轉移的客觀性怎么來的？既然是人類發現的，那么它又如何能擺脫人類的主觀性呢？愛因斯坦在1953年給一個科學愛好者回信的時候，特別提到了這種客觀性是從哪里來的。他提到兩點，第一點就是所謂形式邏輯體系，在2500年前古希臘時代就已經有了形式邏輯體系，歐氏幾何里對此已經有了成功的探索和實踐，對今天人類的思維產生了深刻的影響。第二點他說從文藝復興之后，人們通過系統的實驗找到了所謂的因果規律——這種認知世界的方法。

這兩件事尤其是科學知識要接受實驗、實踐的檢驗，是可以被證偽證否的這種態度，是重要的科學態度。我們可以看到其中的相對性。我們也知道科學研究經典的方法始終是面臨挑戰的。

首先，科學研究是通過實驗進行觀察，提出假說，然后基于假說做出邏輯推理和預測，來指導實踐活動。但其實整個科學研究方法面臨一系列挑戰，比如說從觀察的現象提煉出具有普遍性的科學斷言，這個過程本身就是歸納到推理的過程，是有局限性的。特別是當人類面臨復雜世界的時候，有一種把復雜世界簡單化為一個線性系統的認知傾向，這是我們要時刻面對的。

其次，我們說科學用實驗來證明、檢驗結果的正確性或者真理性，而實驗成本變得越來越高，比如相對論中所謂的光的彎曲，比如引力波的證實性的存在，這些實驗成本是極高的，挑戰是極大的，更重要的是在20世紀30年代，人類認識到自己特別堅信的方法——邏輯和實驗的方法，也面臨著巨大的認知挑戰。比如20世紀30年代哥德爾的不完備定理，讓我們知道用理性的所謂最高境界數學符號的方法去表達人類對世界客觀規律的認識本身就有所謂的不完備性。也就是說，只要包括了自然數這類算術理論的一致的形式系統就是不完備性的。為什么追求形式系統呢？人類在進入20世紀以后，突然發現數學也有不可靠的地方，我們能不能讓語言符號承載意義的所有？所以就有了這樣一種追求。更進一步地，20世紀30年代在量子力學的思想產生之后，人們認識到，所謂的實驗觀察，實際上也是人在和世界互動過程中產生的結果，是人類對實驗世界的一次干擾得到的反應，這種結果是具有不確定性的。實驗的客觀性本身也遇到極大的挑戰。

所以這些情況是否在科學傳播中有所體現，我覺得非常重要。我們不得不接受，人類的科學體系是可能被挑戰的，是會產生科學革命的。因此真理性和科學革命之間的相互關系，在科學傳播中和科技認知中是需要有效表達的。1932年，愛因斯坦去美國的時候，也正好是他苦苦做廣義相對論思考的時候，他希望找到一種表達——對于今天我們看到的規律，能夠給予一致性的、更具普遍性的表達。這非常具有挑戰性。同時他和物理學家在爭論量子力學的世界觀時，也有了某種意義上的隱隱的對于科學客觀性的更深入的思考。那個時候正是相對論和量子力學蓬勃發展的時代。他說：如果把科學視作一種現存的和完成的東西，那么科學是人們所知道的最客觀的、與人無關的東西。但是，科學作為一個尚在制定中的東西，作為一種被追求的目標，卻同人類其他一切事業一樣，是主觀的，受心理狀態制約的。所以，科學的目的和意義是什么這個問題，在不同時期，從不同的人那里，所得到的回答是完全不同的。

科學發現和技術發明

我們在科技傳播中經常會遇到這樣的問題：科學和技術要不要分開、要不要結合好？前面我們談的是科學研究、科學發現的基本規律，而技術演化本身又是一種不同的規律。科學和技術在人類文明史上是兩種不同的形態，甚至在相當長的時間里，它們是走在兩條道路上的，但它們都是人類的文明形態。

布蘭·阿瑟寫過一本書叫《技術的本質》，他對技術演化的規律大概是這樣描述的：技術的本質是對現象有目的的編程。也就是說人類總是捕捉現象，基于這個現象再結合人類自身生存發展所需要解決的問題進行組合、重新域定，繼而推動技術的發展。技術發明至少從人類進入農業文明時代、新石器時代之后的近萬年的歷史中，是遠遠早于科學的。它是和人類解決自身問題、生存發展密切相關的。

文藝復興之后，人類通過科學實驗和觀察形成對世界認知的主動性，產生第一次科學革命。這個時候所謂的“上帝死了”，西方人需要用人類認知、掌握和改造世界的能力來證明自身偉大。這個過程在兩百多年前是由于科學與技術結緣、帶來技術革命和工業革命導致的，以至于科學和其他人類文明成果的地位完全不一樣。

科學革命前的技術發明是基于人類的感官所感受到的現象，進行各種要素的組合，來解決自身生存和發展問題。科學革命之后，人類終于注意到發明技術的又一個啟發，就是科學發現的自然規律往往超出人類直覺?；诳茖W發現來指導技術的組合和新技術的發明，會產生和過去完全不一樣的生產力效果，比如蒸汽機。人們發現蒸汽能帶來推力，并早就利用蒸汽推力發明了傳統蒸汽機，但是效率不高。牛頓力學產生后，瓦特根據力學原理開始對其進行改造，讓效率提高，這給人類帶來了影響深刻的工業革命。

后來類似的例子就更多了，比如愛因斯坦的質能方程，使人們看到微觀世界原子的聚變和裂變可以帶來巨大的能量。再比如相對論中對于運動和時間的理解，產生了今天更精密的時鐘和基于精密時鐘的衛星導航定位。再比如對于量子能帶理論的認知，實現了對半導體和粒子輸運的有效調控，讓人類發現了半導體，發明了晶體管，產生了今天的信息技術。所有這些技術發明不是基于人類的直覺，而是基于科學發現揭示的微觀原理或宏觀原理所形成的。

這種技術發明實現了科學和技術的深度結合，帶來了一次又一次工業革命。也是在工業革命之后，在人類文明史上從來沒有出現過的生產過剩性質的生產能力的巨大躍升出現了?，F代科技進入中國是在西方工業革命之后，特別是在工業革命成果武裝了帝國主義的軍事力量之后，使中國在被殖民和侵略之后形成了一種特殊境遇，導致了科學和技術在中國科學傳播中處于一種無以復加的“力量”形象，“科技”在中國的語境傳播中總是連在一起的，但是這并不意味著科學發現是技術發明的前提。

人類今天雖然發明了互聯網、大語言模型等一系列新技術，但我們對它們的科學原理并沒有更深刻的解釋或者理論認知。同時，技術發明成為人類認識復雜系統的新的技術裝置、技術手段。因此科學和技術是相互作用的關系。

科學研究與科技創新

第三點想跟大家交流的是科學研究與科技創新的關系。如何理解知識創造和技術創新關系的完整含義？

這里我想特別提到一個概念叫“知識創造”。知識怎么能創造呢？規律不是被發現的嗎？實際上科學發現和基于科學發現的技術發明的創新活動，讓人類形成了更多理解世界、改造世界的知識，我們統稱為知識創造。科學發現其實也是一種創造。從建模意義上講，在表達人類對世界規律的理解意義上講，科學研究也有某種意義上的創造的意涵。我們通常講科學發現和技術發明是從0到1的創造過程。

還有一個重要的概念就是我們今天經常說的“技術創新”——Innovation。我國的很多文件在翻譯科技創新時也是用Innovation。Innovation指的是把科學發現和技術發明轉化為現實生產力的一系列的制度設計創新和基于這種制度創設完成的把知識變成生產力的活動，是從1到N的創新活動。

一個是認識世界規律的活動；一個是改造世界，產生生產力效應的活動。這兩個活動是有所不同的，知識創造是把財富變成知識，技術創新——innovation——是把知識變成財富，是一個迭代循環。

更重要的是在這個過程中，出現了新的現象。過去科學發現往往是科學家出于對自然的好奇和個人的興趣產生的，而今天許許多多的知識創造的來源，是技術創新到達天花板之后所推動的，也就是有了使命驅動下的科學研究，這是當代科學研究的一個重要現象。所以我想，在科技傳播中是不是也要有所體現，科學研究不僅是好奇心和興趣的驅使，還有當今意義下的使命驅使。

最近我注意到英國有一本書叫《創新的起源》。其中“創新”一詞就用了Innovation。談到這個過程，作者特別講到了創新不止于發現和發明，創新還是知識的轉化，是把想法和發明轉化成一種可行的、負擔得起的、切實能夠為人類帶來利益的活動。這是Innovation最要緊的地方。同時他也特別強調，在經濟領域，甚至在今天國家發展領域普遍被接受的一個概念——我想也是在科技傳播里需要特別體現的——創新還是一個經濟行為。工業革命之后，人們越來越多地認識到經濟增長的主要動力不在于使用更多的資源，而在于在創新驅動下，用更少的資源做更多的事。我理解這就是今天我們強調創新驅動發展的重要意義之所在。

因此我們可以看到，我們今天所講的科技創新是知識創造和技術創新相互作用的創新活動。而科技創新中的經濟含義具有持續性創新和顛覆性創新的周期迭代特性。當新的科學發現或者新的技術發明出現之后，其引發的技術創新早期會有效地在經濟社會生活中擴散，帶動經濟的高速發展；進一步擴散之后，它的邊際效益就會下降，進而出現一個周期的天花板。而捅破這個天花板的新的科學發現或技術發明就是顛覆性創新，接著又會進入一個新的發展周期。

顛覆性創新什么時候出現？我個人的看法是，顛覆性創新與天花板出現時機是相關的。

科技傳播和文化自信

我們在科技傳播中經常會面對這樣一個問題：西方科學為什么出現在西方，而沒有出現在中國？我們回頭看一看經典科學，其對于科學的理解，對世界的理解，往往是人把復雜世界線性化為確定性的簡單模型，是一種還原論的思想，是把世界看作“一加一等于二”的，把一個充滿矛盾的世界消解成一個一致性系統，尤其是進行了人和自然的二元分割。雖然人是自然的一部分，但是在西方經典自然科學研究中，人是作為認識主體，而把自然作為客體放在實驗桌上進行研究、觀察，并且把自然界看成是一個確定性的機械系統。只要把世界的基本成分的源頭搞清楚，就可以知道整體系統。

這個方法是有效的，它帶來的牛頓力學催生了一系列科技進步和發展，帶來工業革命。但我們又看到，今天的技術進展、新的發明，例如互聯網、大模型，用經典的科學方法沒有辦法理解和解釋。因此，人們進一步面對所謂“一加一大于二”的復雜世界觀，是一個成長關聯的世界觀，是一個充滿矛盾交織的系統，個體和整體之間的相互關系是非線性的復雜的生命系統，這對于傳統的西方科學方法是一個巨大的挑戰，我們在期待新科學。

在這個過程中有一系列探索。20世紀80年代初，在美國新墨西哥州圣塔菲，一群搞核物理研究的科學家靠募資成立了一個非官方的研究機構，他們的第一個課題由花旗銀行投資，讓經濟學家布萊恩·阿瑟做“經濟作為一個演化的復雜系統”的研究課題。也就在同時期，中國也有一位科學家——錢學森，他在醞釀思考新的科學領域，“復雜巨系統”思想就是在這個時候提出的。我看了看科學史，錢學森的經歷和年齡正好和圣塔菲的科學家是非常相似的。而錢學森說他的思想受到中國傳統哲學思想的整體觀和馬克思主義的辯證唯物主義的啟發和影響。

所以我想我們在今天推動新科學發展的時候，要注意還原論和整體論對世界的不同看法。還原論認為要把世界看作一個穩定的、封閉的機械系統，用簡化的線性模型實現整體等于部分之和。這樣就可以通過源頭完成所謂因果確定性的推理。同時至少在哲學領域，大家認為世界是個開放的復雜系統，整體是大于部分之和的，若干要素是關聯的，誰也不決定誰。因此，這樣一種自下而上的連接演化是世界的本來面目。

但是整體觀往往在相當程度上無從下手。還原論使我們獲得了一系列基于簡化的世界產生的一系列規律的認知，也就有了我們今天比較經典的可觀察、可重復、可預見、可驗證的一種簡化了的科學研究的成果驗證方法，它強調一致性、確定性和因果性。

而所有這些方法在給我們帶來科學成就，帶來科學革命、工業革命、技術革命的過程中，也深化了人們對世界的認識，使人們不得不面對，當用這種方法去理解生態、大腦、城市、經濟系統的時候，它又是非常無力的。人們開始對所謂復雜系統的研究，以及用大數據，乃至用大模型來理解這個復雜世界的努力。而這種努力的過程中有很多重要的思想，比如量子物理用所謂互動關聯視角來理解世界。

法國物理學家卡洛認為，我們今天看世界都是在做觀察，只是我們觀察的物質會和我們發生互動，所以它所展現出來的結果實際上不可避免地受到人的因素的影響。我們需要高度關注和警覺我們所發現的規律的客觀性。他說也許在量子力學中，物質是有與人無關的特性的，但是我們可能看不到，我們看到的只是我們和粒子互動的結果，每一次去實驗、觀察，就是一種相互影響的互動。當這種影響的互動和人們所要表達的世界，和對世界的認知指導的行動，不產生人們不可接受的誤差的時候，這是沒問題的；當這個誤差不能不接受的時候，那此影響就不能被忽略了。

因此我們可以看到過去的簡化方法是把這個誤差忽略掉，今天我們不能不關注這樣一個影響。因此我們再回到中國傳統哲學思想里，我最近和一些哲學家、物理學家、化學家做交流的時候，他們都提到了老子思想、整體思想，而且特別提到了中國傳統哲學思想對于歐洲科學革命、文藝復興的那些重要哲學家和科學家產生的影響，乃至于對今天西方科學家產生的影響。

我們經常說老子哲學思想中“道可道，非常道。名可名，非常名”。我現在理解，所謂“道”就是世界本來的面目，所謂“可道”就是我們可以去認識世界的本來面目。所謂“非常道”，是人對世界的認識總是和世界的本來面目有偏差，所謂“名”就是模型，是我們對世界的描述。所謂“可名”，就是建模，是我們表達對世界的認知。而“非常名”是因為我們對世界的表達往往與世界的本來面目是有偏差的。

所以，在技術傳播中我們可以這么講，經典西方科學之所以沒有出現在中國，可能是因為還原論的思想和中國哲學中所強調的整體論的世界觀是有差異的，經典西方科學把世界簡化為線性的、確定性的科學研究方法，和中國傳統的哲學觀是差距較大的、不相容的。但是這不意味著中國傳統哲學思想不會孕育新科學，這是我對這個問題的看法。

今天，大模型帶給人類很大的啟發，人類可以用自己的語言表達出各自對世界的看法，我們把每個人對世界的豐富看法（可能是不一致的）灌之以一個新的模型，叫深度神經網絡。深度神經網絡把各種各樣的人對世界的不同的互動感受，用自然語言表達出來。深度神經網絡不需要消歧，不需要做成新的符號化的表達，可以直接用它來形成人類對世界的認識。深度神經網絡學習了人類對于世界不同側面的表達并把它疊加起來。

因此大模型驅動的機器學習是疊加了豐富的“非常名”以逼近“恒名”的一種新型建模方法。傳統的科學建模是消除歧義的，用一個一致性的理論表達世界所有規律的追求。而今天大模型給了我們一個新的建模啟發，我們可以把不同的世界觀疊加到一個模型當中去。用機器學習出來的這個模型就是疊加態，用這個疊加態來逼近那個實際上充滿矛盾的現實世界。

現實世界不是用一個恒定的一致性的理論就可以刻畫的，經典科學僅僅是對世界某一個一致性側面的表達。而今天大模型似乎給了我們一種新的建模方法，所以AI是不是科學？2024年諾貝爾物理學獎獲得者約翰·J.霍普菲爾德從物理世界中那個能量極小化的磁性的存在形態得到啟發，用一種新的建模手段——神經網絡來表達這種形態。而杰弗里·E.辛頓（2024年諾貝爾物理學獎獲得者）找到了用于機器學習的方法，獲得這種表達的模式。諾貝爾化學獎頒給對于蛋白質的結構進行建模的新的表達方法，也是用神經網絡建模的。對于蛋白質這個復雜世界，人們用過去的一致性的數理建模是非常局限的，是極其不精準的。而用這個建模方法來做預測，似乎和今天我們用所有的數理方程來進行預測和進行材料設計的效果都是不一樣的。

所以你能說這樣一種人工智能的建模方法，不是理解世界的一種認知方法嗎？建模的結果難道不可以說是當下我們對這個物理世界的知識認知的一種表達方法嗎？這種表達也是人類對世界的一種表達，難道它不是科學成果意義下的科學嗎？所以我們可以說人工智能也是科學，從這個意義上講人工智能模型也是一種知識體系，機器學習是形成這個知識體系的方法，是用這個知識體系來認識世界。訓練深度神經網絡這個活動就是用這個方法來找到這個模型的科學研究活動。

獲得這個模型，讓它幫助人類更好地理解復雜世界，從科學預測意義上講，它就是有效的。當然大家反映大模型經?！昂f八道”，也有不靠譜兒的地方。我們不理解人工神經網絡是怎么工作的，我理解，這是我們希望用還原論的方法來理解一個復雜世界建模方法的這種窘境。我們需要新的認知方法。當然在這個過程中，我們還可以繼續討論。但是這些問題已經現實地擺在了科技界、科技傳播界面前，我們要準確地回答這些問題，客觀地回答這些問題，使得我們在今天的科技傳播中有更準確的表達。

我想最后談科技傳播，我們要準確地去表達科學的真理性的相對性，去準確地傳播科學發現和技術發明在人類文明史上是完全不一樣的。兩種文明發展形態的結合是在工業革命之后才發生的。在今天我們講科技創新，已經不是簡單講科學發現與技術發明，還特別強調這些知識對人類社會的進步帶來了巨大的經濟上的意義和影響。在科技傳播中，我們不能簡單地下結論說中國傳統哲學阻礙了科學發展，我們應該有這個自信，中國傳統哲學完全可能孕育新科學。我想我們應該有更進一步的思考和研究?？?/p>

（本文由王懷民院士在2024年中國科技傳播論壇暨中國科技新聞學會第十七次學術年會上的主旨報告整理而成，經本人授權發表，刊登時有刪節）