“玩”的内核与乐趣是什么？
清华大学钱学森班暨深圳零一学院
2021暑校开学典礼给学员的话
亲爱的清华钱班、深圳零一学院的首届夏校的全体同学们：
热烈欢迎你们，热烈祝贺你们！我和我的同事都非常地期待，与你们一道走过即将开始的、为期4周的暑期学校历程。
【“玩”的内核与乐趣】
这张是暑期学校的主场。一看就知道是一个好玩的地方，猫头鹰实验室是个高科技的好玩的地方。这是我们的同事们面向未来的科技，精心设计的一个个实验室。我在这里说的“玩”是比较高级的玩，不是一个简单的玩。我们选择了几个大的主题，例如信息与智能、微纳与界面、生命与健康，以及其他与人类未来密切相关的主题。在这里，不仅是同学们自己玩，我们还会请到来自全世界的大科学家、大专家，来自顶尖高校和顶尖企业的青年专家、研究生们，以及分布在全世界的清华钱班的哥哥姐姐们，和你们一起玩，带着你们玩，陪着你们玩。我这几天去了猫头鹰实验室好多次，也挺有感受的，我很喜欢这里，也特别羡慕你们可以在这里开展学习研究。
我在你们这个年纪的时候，文化大革命还没有结束，没什么好玩的。我能玩的是在我家对面的那条河的沙滩上挖坑，做沙的城墙，架桥等等，（河里）要是涨水的话，我就在家里用木头来搭桥，这爱好也影响了我后面的研究兴趣，上大学的时候我就想去造桥，所以，有一个梦想对人生成长是非常重要的。
我为什么这么强调“玩”呢？这来源于教育和成长的本质。在信息和人工智能时代，教育的本质不再是简单的知识传授，因为知识的获取在当前互联网环境下已经变得越来越容易了。但是，创新是一件很难的事，怎么把难变得容易，除非是做你非常喜欢的事情。“玩”从本质上说，是你的好奇心和好胜心。比如说你想比赛、想挑战、想赢，这时候你是处在一个非常兴奋和精神集中的状态，专家称这种状态为“心流”。很多人说玩比读书好玩，读书有时候特别辛苦，大部分人在玩的时候更开心。举个例子，打篮球是一种玩，这种玩是遵循已知的规则、已知的路径，去追求已知的结局。但是，科研常常是不知道路径是怎样的，所以我认为科研是玩中最难的，也是最有挑战的、最好玩的。
做研究满足了我们的好奇心。当你创造了一个前所未有的东西，会获得巨大的成就感，尤其是对影响人类未来命运的重大问题展开探究的时候。所以，大科学家在一定意义上讲就像老顽童。在外人看来，科学家废寝忘食地钻研很枯燥的课题，一定非常辛苦，但是对他自己来讲，他们在玩，他们玩得特别高级，既满足了他巨大的好奇，同时使他们创造了一个前所未有的成就。
我期待为大家创造一个很好的环境，这个环境不局限于书本中的数学、物理、化学。在这里，我们一同探索的是未知。希望你们这些年轻人可以在这里玩出创意、玩出突破、玩出未来！
【在“玩”中取得科研突破的学生案例】
我这里举几个清华钱班的案例。清华钱班的理念就是让学生发现他内在的激情，找到他自己最想做的事，最好玩的事，在全球的科学家陪伴下玩得越来越厉害。
这是钱班的一个比较有意思的一个例子。图片上的是钱班13级的学生胡脊梁，他现在在MIT读博士，他这次也会线上参加暑校。他从大一的时候就对细胞膜很好奇，当初我跟他说细胞膜是很复杂的，它影响到细胞的很多方面，目前没有一个模型可以去描述它，就是这样一个课题，他去做实验、去观察、去建理论模型，他从大一开始就满腔热情去做这件事，为了这个梦想，他自学了20门研究生课程。不仅如此，他的热情也点燃了清华的教授、北大的教授，单单是清华生物系，就有16位教授被胡脊梁吸引到了给钱班上课。
他现在到了MIT继续深造，他注意到细胞的群体行为更加有挑战性，例如病毒实际上就是一个细胞群体，这个群体的行为很有意思，但是不知道怎么去描述它。MIT物理系的一批做生物物理的教授被他提出的问题迷住了，为此他们还专门研究如何培养出这种学生，胡脊梁同学吸引到MIT的6位教授也加入到了钱班，未来这些教授也会成为我们零一学院的导师，他们不仅有物理系、材料系，也有计算机系、机械系的教授，他们都是钱班的导师。我希望同学们可以以此为榜样，“玩”的对象是有非常有挑战性的问题，不仅是把自己玩high，也可以让导师们玩到一起，玩得high，这个特别有意思。
现在讲第二个例子。我最近20年一直在研究另外一个好玩的东西。我喜欢滑雪，因为滑起来使我感到既挑战又很开心，但是在走路的时候，我们不希望地面滑，滑的话走路就摔跤了，所以说滑与不滑都有好处。也有很多事，因为有摩擦的存在而做不成，比如说我们未来有可能在身体内放一个马达，机器人可以到处跑，可以检测我们所有的信号，可以不用电池（用电池比较麻烦），当我们心脏跳动的时候就发电，把信号释放出来，使得我们所有的健康信息都可以被自动观测。如果不是这样，假如我们心脏用起搏器，一个这么大的东西要把它植入进去，几年以后还要把它拿出来。有没有可能做非常小的起搏器植入进去，一辈子就不用动了。当初我做出一个设想就是在两个固体表面几乎没有摩擦，我们把它叫做结构超滑技术。我就跟我的一帮研究生说，我们做一个好玩的东西，造出一个特别小、可以放到血管里面的发电机，当时一些研究生不敢做，因为这个会涉及到很多学科，生物、物理、材料、电等等，他们觉得太难、不确定性太大，因此不敢做。
后来我找了一个当初还是钱班一年级的学生叫黄轩宇，他就觉得好玩，他说我来试试。他竟然就把这个做出来了，先从理论上证明了零摩擦的发电机会比有摩擦的发电机发电量会提高1000倍，寿命提高不知道多少倍。他取得了研究突破后，使得一帮博士生、博士后也兴奋起来了，也投入到了研究中，他们一起做实验，很快就把实验做成了，做成了世界上第一个超滑的超级发电机。你可以说，这也是玩，黄轩宇同学为了玩得好，不仅学力学，还学物理、材料、微加工、电学，他玩得如痴如醉。
我们再看第三个例子。在深圳有一些头部企业，已经走到“无人区”，像华为就有很多非常重要的问题，这些问题也能够吸引到同学们选择不出国，留在国内解决问题。像钱班的每一位大四学生都有机会出国研学6-9个月，一般都会去到全世界的一流高校，如疫情前几乎每年都有4-5个去哈佛大学。但在前年，有1/3的钱班的学生选择不出国研学，改去华为。这充分说明华为已经有很多未来的重大技术，足以吸引像钱班学生这样的拔尖天赋。他们在华为，异想天开解决了很多重要问题，从而开启了华为与拔尖大学生的全新合作模式。
我再举一个钱班2018级学生马竟泽的例子。经过几十年的努力，LIGO-Virgo国际合作团队的三位核心人物，在2017年因为用迈克尔逊干涉探测方法观测到黑洞并合所产生的引力波而获得物理诺贝尔奖。同样经过几十年的努力，两个相互竞争团队的领导人物，在2020年因为用不同的光学望远镜探测到我们银河系中心约四百万太阳质量的超大质量黑洞而共享一半物理诺贝尔奖；另一半给了研究黑洞的理论物理学家。几年内，LIGO-Virgo国际合作团队的三个地面干涉仪接二连三地报告了五十多个双黑洞系统，同时也出现了一个奇怪意外的现象，其中若干黑洞的质量在双黑洞并合之前是先前大质量恒星核坍缩超新星爆炸理论所不允许的，为什么会出现这样的状况呢？有什么新的故事吗？
竟泽就读书、读文章用流体力学，磁流体力学和广义相对论去思考、构建物理模型去研究磁化超大质量恒星和磁化恒星的问题，琢磨它们的静态平衡和径向扰动稳定性。基于初步的分析结果，由于磁场洛伦兹力的特殊贡献，他成功地将先前超新星爆炸理论预言的这个黑洞质量所不被允许的质量范围给“填补”上了，即只要恒星内部磁场足够强，在所谓的“黑洞质量禁区”内依然可以形成黑洞。
这个“业余”研究起始于2020年初（疫情年），竟泽找了清华物理系的楼宇庆教授，楼教授是经李政道先生发起主持的CUSPEA项目选拔的，毕业于哈佛大学的物理博士，做天体物理，他为这个学生的热情、认真、好学和实干所感动，据楼教授说，他们俩虽然并不是一个系的学生和老师，时不时会在晚上12点、1点打电话沟通，讨论研究进展，期待若干有趣有意义的研究成果。
在2017年因为第一次观测到引力波；在2020年因为看到了黑洞，两次给了诺贝尔奖。突然观察到了新的很多黑洞以后，出现了一个奇怪的现象，很多黑洞的质量是在以前的理论里不允许的，为什么会出现这样的状况呢？竞泽就用力学中的流体，物理学的磁流体去思考、去研究这个问题，他成功将完全在先前理论之外的这个黑洞预测到了。他找了清华物理系的楼宇庆教授，楼教授是毕业于哈佛的博士，他为这个学生所感动，据楼教授说，他们俩一老一小，还不是一个系的学生和老师，经常晚上12点、1点打电话沟通，每每碰撞出一个新的想法就兴奋得不得了。
在钱班，类似的例子不少。自从2011年深度学习爆发以来，人工神经网络成为AI领域的基础工具。2017年开始，国内外学者探索出一种自动设计神经网络架构的方法，最初的研究获得了2017年顶级学术会议ICLR的最佳论文奖，随后也有大量的学者开始研究更高效的搜索方法。很快，最初需要2万个GPU天的算法被加速到了1个GPU天之内，然而这种快速算法存在一个很奇怪的现象：只要搜索过程继续延长，整个系统就会崩溃，从而得到非常差的解。毕恺峰在刚开始进入实习的时候，偶然间接触到这个问题。与他的导师，人工智能研究员谢凌曦的工程化思路不同，毕恺峰直接发现了这个奇怪现象的数学本质：在对一个复杂函数进行求导时，做了必要但却极不合理的近似，使得算法的稳定性无法得到控制。随后，恺峰寻找了一个非常聪明的方式对求导做了近似。神奇的是，这种看似诡异的近似，却被证明是具有误差上限的，很好地解决了原先的做法不稳定的问题。经过三个月左右的完善，毕恺峰与谢凌曦一道，完成了一篇高质量的学术文章，并且得到了同行的认可。令谢凌曦没有想到的是，毕恺峰作为非计算机出身的学生，能够在短时间内掌握深度学习的基础知识，并且快速冲到学术界研究的最前沿，做出自己独特的贡献。大概兴趣就是最好的老师，当钱班的同学有足够动力去做科研时，得到高水平的成果也是水到渠成的事吧。
真正做的特别好的研究，其实是很开心的，是燃烧自己的。每个人找到自己最想做的方向，最擅长的方向，全力以赴去追求。
【“玩”的使命感】
乔布斯说，工作将是人生中很重要的一部分，如果你还没找到真正喜欢做的事，接着寻找，别妥协。如果你不是真的特别喜欢一个事情，如痴如醉的喜欢一个事情，你不可能解决一个大问题，不可能走得很远。“玩”是一种心态，更高级的玩是对解决一个问题有重大的使命感。
【零一学院的精神：包容多样性】
我们为什么要做零一学院？进入到清华大学的学生毋庸置疑是考试总分最好的一群人，但是，大成就者往往不是在考试中成绩最好的人。大成就者往往是那些，投入大量的时间，走路在想这个问题，睡觉还在想这个问题，如痴如醉在想一个重大挑战性、甚至疯狂问题的人，如此的投入，可以舍得很多，哪怕成绩差一点，就像当年的爱因斯坦。所以我们想把具备这种特质的人，创新型人才，把他们挑出来，聚在一起，大家相互鼓励，包容每个人的多样性，不像常规学校，我们不关注总的成绩。
过分追求成绩会不可避免地造成内卷，有分数就会排出第1名到第30名。在零一学院，每个学生做的研究不一样，每个人做自己最想做的事，所以大家都是相互鼓励的。我希望这一批有梦想的学生，可以坐在一起，追求自己独特的梦想，同学之间相互鼓劲、相互帮助、相互启发。在一个小小的学科内，大家都在争学科第一名。现在零一学院是一个无限大的地方，关注的都是改变未来命运的大问题，每个人都有机会找到自己的擅长，找到自己大有可为的方向。
我想今天入学的这一批同学，在零一学院会玩得非常high。我希望构建这样一个生态，希望大家看重的不是成绩，而是你追求的梦想。我希望零一学院是一个梦想绽放的地方，是放飞自我的地方，是产出对人类有大价值的成果的地方。当然，对人类有价值，对你个人、包括你的家庭会产生更大的价值，这一点是毫无疑问的。
【对新生们的要求：
找到内心热爱 敢想敢问敢做】
最后我想再次欢迎同学们来到零一学院，我希望在4周的暑校中，大家都是怀揣着梦想来的，大家相互激励，寻找到自己合适的问题，要敢提问，要敢试错，要敢去做。
如果你对每个问题一开始都特别好奇，但是觉得这个问题太难了，没问题，你跟老师说：能不能给我一个简单一点的问题？有的同学可能觉得这个问题我特别感兴趣，但是难度不够，你跟老师说：能不能给我更有挑战一点的？你是按照你自己的能力与节奏来计划研究的。
我也希望如果你做了一个比较大的问题策划，如果你有能力能激励你的同学跟你一起做，带领一个团队做，那更好；如果没有，你一个人做也没问题。在这里，你只要放飞你自己，倾情地投入，寻找到你自己内心热爱，尽情地发挥你的天赋就好了。
同时，我希望你在暑校玩得尽兴，和同学构建立友谊，在这里结交到志同道合的朋友，可能成为你长远的甚至终身的朋友，我也希望这个暑期学校可以成为你一段终身难忘的经历。
预祝大家度过一个终生难忘的暑校。谢谢！
郑泉水
2021年7月19日
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