今日，2018世界科技創新大會在北京會議中心會議樓報告廳舉行。

未來已來，人類正在經歷一場前所未有的變革，而科技創新正在以超出人們想象的速率迅猛來襲，科技正在重構世界。新技術、新能源、新材料、新模式、新平臺、新的商業規則和新的市場運行方式等層出不窮，正在對人們的工作、生活、對現實的理解和未來的想象帶來全方位的影響。人類與自身的關系，生命與宇宙的奧秘，科學與文明演進的方向，都將迎來革命性的變革。

未來的競爭，不僅是實力的競爭，也是想象與思維的競爭，創新力與變革力的競爭，更是匯聚全球智慧能力的競爭，金融市場效率及企業研發轉化能力的競爭。與此同時，創新的全球聯動性，要求人們思考如何繼續在全球價值鏈基礎上進行競合式創新，如何在加強產權保護的前提下，匯聚全球頂尖智慧，汲取全球科技創新成果，推出中國創新方案，打造全球科技創新新高地。

針對以上議題，1997年諾貝爾物理學獎獲得者、斯坦福大學物理學教授、美國第12任能源部部長朱棣文也在會上談了自己的看法。

朱棣文認為，在世界上那些可再生能源發展最好的地方，在沒有補貼的情況下，比如說我供電給你，給你定一個電價，當然這個電價對于這個供電公司是有著利潤的。那在世界上可持續能源發展最好的地方，現在的成本已經降到了2分-2.5分/度，在中東的有些地方的太陽能的成本，包括利潤在內只有2美分了。在有些地方，這個價格會進一步的下降，風能和太陽能的單位成本會下降到每度，2030年的時候2美分以下。

而且我們看到風力發電機越來越大、效率越來越高，這樣它們就可以產生更多的能源。而且在2023年，每一個風力發電機可以產生的電能可以達到50兆瓦，大家可以看到風輪的直徑、半徑也越來越大，中間是空客的380，大家可以看一下這個風力發電機越來越大，相當于是空客380翼展的3倍，而且60%的時間這個風力發電機都可以進行發電，也就是說，這是技術帶來的進步。

盡管60%的時間可以發電，但這也并不能保證時時刻刻都有電，所以這需要有著非常復雜的發電基礎設施、儲電設施、配電設施、輸電設施，中國在長距離的發電配電方面是全球領先的國家。黑色是高壓輸電，要么是100萬伏，要么就是直流高壓輸電，黑色是交流輸電，紅色是直流輸電，尤其在中國東北，也到了中國的中部，在輸電的過程中損耗只有5%，所以這邊雖然不是超導，但是它是一個非常高壓的直流輸電線，可以減少電能的損失。

也就是說使用這些高壓輸電的網絡，能夠給我們帶來巨大的機遇，中國就在這方面取得了巨大的成就。如果沒有這些輸電網絡，那就要做儲電了，這張圖反映了最好的儲電系統，有太陽的時候和風的時候，就用這個能源，把水抽到罐子里面，沒有太陽、沒有風的時候要用電的話就打開水閥，這就是水能儲電。中國在這樣一個領域也希望成為全球的領先者，水能儲電，這是中國到2020年之前的“五年計劃”，水電的發電將達到380GW，同時水利儲能將達到40GW，到2025年水能儲電將達到90GW。其實水儲藏在一個比較高的一種位置，它所產生的這種電能能夠達到90幾瓦，但是儲能的度數要比這個高很多了。

再看一下電池，在澳大利亞南部，最大的電池儲能廠也就是100MW，90GW和100MW的差別還是很大的，水能儲電的成本只有電池的1/10。所以長距離的高壓輸電網絡，再加上風能、太陽能、水能儲電確實給我們帶來巨大的機會。

以下為演講全文：

張燕冬：下面一共有5位諾貝爾獎獲得者在開幕式上發言，其中ThomasJ.Sargent與朱民將會進行大家非常關注的話題的對話。

首先第一位請出的是朱棣文，他是1997年諾貝爾物理學獎獲得者，也是斯坦福大學的教授，朱棣文是美國第12任能源部部長，被學術界稱為能抓住原子的人。他從事的是世界上最尖端的激光致冷捕捉技術研究，有著廣泛的實際用途，這項研究為幫助人們了解放射線與物質之間的相互作用，特別是了解氣體在低溫下的量子特征，開辟了道路。今天朱棣文的演講題目是氣候變化和可持續未來的創新之路。

朱棣文：很高興來到這里，我們這次是一次科技的論壇。但邀請我的是并不是這次會議的主辦方，這是題外話了。我今天不想講科學研究的理論，我的科學研究現在做得不錯，我們現在有一些新的發現，我們也合成了一些新的物質。同時進行了細胞中的神經傳輸，那么第一次的幾厘米內，可以在這樣一個神經元上進行傳輸。這里面會有兩個、四個和六個，這樣一個動力，使用的就是一種新的平衡的動力學來實現的。

那么正是這樣一種研究，就可以讓我們通過一種和傳統不同的方式來分析數據，來展示出二、四、六，動力的不同的分支。這就是我最近做的一個研究，非常令人激動。

今天我想講另外一個話題，這個話題讓我感到激動，也讓我感到很郁悶。首先我跟大家講一下氣候變化方面我們的發展，以及在科學技術和工程方面，我們究竟可以做哪些事情來改變我們的世界。首先來看一下氣候變化的風險，這是1850年-2017年的全球溫度變化，從這上面可以看到自從1975年以來，全球大部分的新聞升高是在1975年以后，基本上上漲了0.95攝氏度，接近1攝氏度了。那么，盡管科學表明在70年代、80年代以前，很多氣溫的升高也有一些暫時的，但往往是一種噪音。但是在1975年之后這個氣溫的升高比較明確，到現在已經升高了1攝氏度左右了。

你可能會說溫度升高就會使得冰川融化、海平面上升，確實如此。那你可以在其他的地方，比如說阿拉斯加的冰川照片，一個是1941年、一個是2004年，這兩個冰川的圖片完全不一樣。但是對于氣候變化最準確的測量方法就是使用衛星，隨著冰川的變化，尤其是格林藍島和南極冰川的融化，可以用衛星進行識別，這是我們最新的數據。這就是2002年-2009年的衛星數據，藍色是說明南極和北極的冰川的融化，在我們做這樣一個測算之前，我們當時有一種感覺，就是南極的冰川會增加，因為溫度升高就意味著水更多的會被蒸發，更多的蒸發就意味著會有更多的雨雪，而且南極很冷，按道理說冰川應該是在增加的。但是我們現在通過我們的衛星測算卻發現，南極的冰川卻在減少。

那么，我們回到人類上一個溫暖的時代，比今天大概到1攝氏度。當時海平面上升了多少呢?如果是溫度升高1攝氏度，我們現在海平面升高多少?通過地質的數據顯示，如果溫度再升高1度的話，海平面會上漲6米-9米。這樣的增長，我們過去可能認為需要幾百年才會發生，但是在最近的幾百年以內，有可能由于溫度的上升會使得海平面上升6-9米。如果海平面上升6-9米的話，差不多全球人口的10%將要被迫遷移，這是聯合國的目標。這是二氧化碳的排量，這樣一個增長在最近65年才急劇的出現。漢德森發現，如果我們不停止的話，我們肯定會突破這樣一個目標，也就是我們沒有辦法保證溫度的升高能夠控制在兩攝氏度以內。按照這樣的速度，可能還要40年，如果我們現在的排放不增加，保持現狀的話，40年之后我們將突破聯合國設定的目標。

我們可以有哪些期望呢?這是美孚的出版物，展望未來2040年，上面一條就是一切不改變，當然現在我們已經有所改進了。而下面這些是一直持續到2100年，也就是我們的碳排放不斷減少帶來的結果。看這個縱軸，上面有個零，美孚、殼牌和其他所有的油氣公司，他們就決定為了實現聯合國的目標，全球總的碳排放量，包括物流、交通、處理等等，必須在2070年、2080年變成負值，才能滿足聯合國兩攝氏度的目標。

那我們現在的進展如何呢?有一個相對比較樂觀的預測，就是紅線。和上面的這條線不太一樣，但是毫無疑問這和聯合國目標所實現的碳開放還是有很大的差距。我們把所有累計的排放加在一起，到2100年，這就是聯合國排放的目標。你可能會說，有50%的可能性，全球的溫度上證1.7-1.8攝氏度，有2/3的可能性溫度維持在2攝氏度以內。還有50%的可能性，全球的溫度提升超過2攝氏度以上。這是聯合國設計的紅線，這邊講的是累計的排放，為什么累計排放這么重要呢?而不是年度排放。因為一旦大氣中有二氧化碳的話，其中一半很快會被土地和海洋吸收，所以有一半的排放已經被處理和吸收掉了。另外一半在地面和海洋會不斷地循環，這樣的循環需要幾千年幾萬年。也就是說，我們今天碳排放會在未來幾千年幾萬年帶來影響。從全球來看，我們看到有更多的熱浪、更多的缺水、更多的干旱，美國的加州在去年就有17次森林大火，而且在加州冬天的時間也越來越短，在過去30年始終看到這樣一個現象。所以，這些事實就變得越來越明確，而且在世界上不同的地區都逐漸的展示出來，包括歐洲也有越來越多的熱浪。我們的感覺就是，這些極端的氣候現象在未來將繼續，并且將變得更為頻繁。

下面講講好消息，那就是科學和創新。如何讓我們的世界變成可持續的星球呢?我下面想簡單談談風能和太陽能。

我想講的一個關鍵點就是在世界上那些可再生能源發展最好的地方，在沒有補貼的情況下，比如說我供電給你，給你定一個電價，當然這個電價對于這個供電公司是有著利潤的。那在世界上可持續能源發展最好的地方，現在的成本已經降到了2分-2.5分/度，在中東的有些地方的太陽能的成本，包括利潤在內只有2美分了。在有些地方，這個價格會進一步的下降，風能和太陽能的單位成本會下降到每度，2030年的時候2美分以下。而且我們看到風力發電機越來越大、效率越來越高，這樣它們就可以產生更多的能源。而且在2023年，每一個風力發電機可以產生的電能可以達到50兆瓦，大家可以看到風輪的直徑、半徑也越來越大，中間是空客的380，大家可以看一下這個風力發電機越來越大，相當于是空客380翼展的3倍，而且60%的時間這個風力發電機都可以進行發電，也就是說，這是技術帶來的進步。盡管60%的時間可以發電，但這也并不能保證時時刻刻都有電，所以這需要有著非常復雜的發電基礎設施、儲電設施、配電設施、輸電設施，中國在長距離的發電配電方面是全球領先的國家。黑色是高壓輸電，要么是100萬伏，要么就是直流高壓輸電，黑色是交流輸電，紅色是直流輸電，尤其在中國東北，也到了中國的中部，在輸電的過程中損耗只有5%，所以這邊雖然不是超導，但是它是一個非常高壓的直流輸電線，可以減少電能的損失。

也就是說使用這些高壓輸電的網絡，能夠給我們帶來巨大的機遇，中國就在這方面取得了巨大的成就。如果沒有這些輸電網絡，那就要做儲電了，這張圖反映了最好的儲電系統，有太陽的時候和風的時候，就用這個能源，把水抽到罐子里面，沒有太陽、沒有風的時候要用電的話就打開水閥，這就是水能儲電。中國在這樣一個領域也希望成為全球的領先者，水能儲電，這是中國到2020年之前的“五年計劃”，水電的發電將達到380GW，同時水利儲能將達到40GW，到2025年水能儲電將達到90GW。其實水儲藏在一個比較高的一種位置，它所產生的這種電能能夠達到90幾瓦，但是儲能的度數要比這個高很多了。

再看一下電池，在澳大利亞南部，最大的電池儲能廠也就是100MW，90GW和100MW的差別還是很大的，水能儲電的成本只有電池的1/10。所以長距離的高壓輸電網絡，再加上風能、太陽能、水能儲電確實給我們帶來巨大的機會。同時中國也希望把這種水力發電站，歐洲也在把挪威、北歐的一些水能發電站與風能、太陽能發電聯系在一起。

所以說，雖然可再生能源是時斷時續的，但是你可以通過儲能的方法來實現全天的電力供應。這個系統當然是非常的復雜，講到機器學習、人工智能，尤其是非結構化的機器學習，也在應用到非常復雜的能源輸電以及配電的系統中。我們知道機器學習，尤其是非結構化的機器學習，它并不是由圍棋大師教它們怎么下圍棋，而是由機器自己對弈，下幾百萬次之后就知道如何獲勝。這就是機器學習，通過這樣一種學習機器就可以狂勝世界上頂尖的圍棋大師。我們可以看到圍棋大師下第一場的時候都要哭了，他說我是在和后院下棋，但是AlphaGo是在和整個宇宙下棋。這是DeepLearning通過機器學習的AlphaGo，我們可以通過這種研究用到風能的開發，可以避免很多的能源損耗。中國在這方面做得很好，在加州我們的可再生能源是30%，到2030年會占到50%。同時，能源的使用將有50%來自于可再生能源，所以說全球而言30%的能源可以來自于可再生能源，比如說中國和歐洲都是可以實現的，美國也是可以實現的，但是我們需要機器學習在這方面發揮作用。

電動汽車，電池的價格大幅度下降，從2005年到2016年大幅度下降。特斯拉的巨型電池廠，可以把電池的儲能成本大幅度降低。而通用汽車到2020年，每一度的成本可以達到100，而且電池的原理沒有發生大的變化，但是其實有一些新的創新，我們知道第三代、第四代的電池很多研究員正在努力地探究，這是斯坦福大學的崔屹教授，我在和他合作，他想打造一個硫鋰電池，現在還沒有問世，但是它的是高于現有的電池的，現在的電池是每千克250的能量密度，但是如果使用這種新電池的話，可以達到750。所以說比現有的電池首先要輕3-4倍，用這個電池來推動電機的話，如果放在汽車上，那么這樣一個車比兩升的內燃機車的重量還要輕。通過使用這種電池你可以做這種小型車，而且還可以一次充電跑好遠，當然我們也正在做這方面的研究。

這樣一來，我們也可以減少電池電量的損失，這樣一來還可以使得充電的速度加快。而且在充電的時候不會讓電池過熱，這樣一種新型的電池只要5分鐘就可以讓電池充電跑150英里。這個連接器和我們現在的加油的油槍其實是差不多的，也不會做得過大。我們現在所需要的就是讓電池讓充電的時候減少內部的一個阻力，我們現在也正在努力，正在研究這種材料。我們想用硫來做這個材料，因為硫的成本非常低。可以降低電池成本。如果用鈷來做的話，鈷的價格很高，所以沒有辦法量產。

我和崔屹很快會出版一個論文，這個論文中我們將研究從鹽水中來提取鋰。這個能源的成本非常低，而現在鋰的市價還是比較高的，所以如果通過這種方式提取鋰的話，它可以極大的降低成本，可以把鋰的供給提升四個量級，可以讓鋰在未來很長一段時間保持一個低的成本。所以說這樣一種技術也給我們帶來了新的機會，使得這個電化學領域帶來了新的機會。什么意思呢?我們說氫氣現在用的最多的，如果是你跟原油在煉油廠聯合起來加工的話，就可以產生高質量的成品油，包括航空燃油、汽油、柴油，但現在經濟主要是來自于甲烷，但是產生氫氣的過程中也產生大量的二氧化碳。你可以通過簡單的化學辦法，把水轉化成氫氣和氧氣，如果水轉成電的成本每一度是4美分的話，那么這個生產氫氣的成本是很高的。但是如果每度的成本只有2美分的話，那么氫氣將成為一個非常有前景的能源，因為我們知道現在在未來可以使用可再生能源實現電的成本達到2美分/度，這樣一來就給分解氫氣帶來了一個非常巨大的機會。因為在未來電價，尤其是來自于風能和太陽能的電價會大幅度降低，所以給我們打開了很多的機遇。

給大家舉個例子，這是我們一個學生JunLi。這是人的肺部，我們吸入氧氣，然后把氧氣傳輸給身體的細胞里面，產生二氧化碳。這就是人的一種新陳代謝的現象，然后二氧化碳再回到肺部，通過薄膜再呼出。我們想象一下電化學，這里有兩個電極，其中正極會有電子、有氫。另外一個電極有氧氣。

我們舉個例子，假設說這里面有一個催化劑產生氫氣和氧氣，這里面的分子會逐漸的形成一個氣泡，逐漸的增大。你需要能源打破氣泡表面的張力，隨著氣泡的增大它也會阻礙催化的作用，讓這樣一種反應的速度減緩。所以，這個氣泡其實對于這種水的電解是不利的，但如何把這種氣泡消除呢?我們來看看人的肺部是如何工作的。這就是肺部的隔膜，有水、有催化劑，正是由于這樣一種物質的存在，可以使產生的這種氣泡，不管是什么樣的氣體都可以從這種溶液中出來。這樣的話就不會產生氣泡，它就可以避免對于表面張力的這種克服。它是如何運作的呢?如果你使用這種廉價的聚合物，它就可以在很多程度上消除這種氣泡的現象，讓這個氫氣和氧氣加速它的一種化學反應，所以比我們現在最優狀況下的這種電極作用效率提升四倍。但是此外還有一些其他的好處，因為講到氫氣和氧氣，你想到它的一個幾何的形狀，可以從這張圖上看出，這邊有催化劑，一邊是產生氫氣，一方面產生氧氣，這是我們所需要的。那也可以使用不同的催化劑，所以這里面我們更多的考慮的是表面的一種幾何形狀。如果你使用這種纖維素的話，它也會讓這種催化的作用減緩。

所以最好的一個系統就是使用這種微觀的物質，大概只有1毫米的1/10，用一個網狀的結構，為什么是網狀結構呢?當然這個成本很低。因為首先你希望它的高度達到10米，但是又希望通過100微米的間距把電極隔離開，因為你發現如果你這種電極做得大的話，帶來的這種成本就會很高，產生的催化的成本就很高。但是你通過這樣一種設計，就可以形成一種3D結構，來增加催化面積，使得化學反應的效率更高。由于電在未來會越來越便宜，同時加上這樣一種新的結構，就可以通過電解的方式產生氧氣和氫氣，一方面獲得氧氣，一方面獲得燃料。

在我講下一個話題之前，我想先提醒各位，一旦有了氫氣、有了氫，氫是一種很好的燃料，因為它的產物只是水。但是氫，你要進行存儲和輸送，尤其是高密度的存儲和輸送是非常困難的，現在如果你買氫能源汽車的話，你可能會在這個罐子里面充這種高壓的氫。彼得，他是德國的一個科學家，他就在思考這種有機的液體來儲藏氫，這里有3個苯環，你在這里面加入氫的話，你可以在有機液體中加入6個氫原子，如果用這種方式儲存的話，那么氫的儲存的密度和液氫的儲存密度非常的類似，我們知道NASA火箭的航天飛機使用的燃料就是液氫，但是要求的存儲問題非常低，但是在室溫條件下它的儲存容量和液氫基本上持平，這樣的話就可以把有機液體放在油箱中或者放在管道中進行輸送，使用氫的話就做一個反向的化學反應就好了。在常溫下、室溫下可以把氫再提取出來，這是我們氫電池未來的一個目標。可以實現氫的引擎，效率達到95%，接近現有的內燃機的燃燒效率。

講到液氫的儲存，前面提到了幾個前提條件，首先就是太陽能、風能的成本越來越低，同時有新的電解技術。另外又可以在罐中，通過這種新的方式進行儲存和傳輸，保證傳輸的安全，需要使用的時候就可以把氫提取出來。為什么這些都這么重要呢?因為21世紀所面臨的挑戰就是要把二氧化碳和水產生的這種產品通過熱學，通過電學，各種各樣的辦法，再把它變成我們所需要的比如說氫氣、氧氣，最后還可以讓氫氣和氧氣通過業態的方式儲存，如果能進行儲存的話，這比化學電池的儲能要好得多。我們可以把它想象成一個長距離的航線，它是在太平洋中間輸送能源的，現在的原油就是通過這種油輪進行輸送的。比如說中國進口石油，需要的時候進行精煉，那可能會說從其他各國進口石油的成本是多少呢?那就是每加侖兩美分，非常低。所以我們說如果把能源以液態的形式、以高密度的形式進行儲存的話，是能源儲存的關鍵。很多地方沒有辦法中做水利儲能，這很好，但是很多國家沒有辦法做水利儲能。如果能源能夠以液態的方式進行輸送儲存的話就可以完全改變我們的世界。

前面我已經談到了這個紅線是我們未來的展望、預測。也可能是10年之后、20年之后，全世界，甚至包括美國在內終于清醒了，認識到氣候變化是我們面臨的一個嚴峻的挑戰。但是請記住，別說要保持2攝氏度了，在3攝氏度以下，我們首先一定要進行碳的捕獲。從化工廠、發電站進行碳捕捉，從空氣中進行碳捕捉，我覺得也可以通過自然的方式來實現。為什么呢?因為考慮到世界排放的二氧化碳，30億噸-50億噸。再看一下農作物和植物通過光合作用，還有草地上的草來吸收的二氧化碳，它們其實是空氣中產生二氧化碳的2倍。當然大部分的植物它死亡之后，又會產生二氧化碳，又會產生甲烷。但是如果你把這些死亡植物的殘余收集起來，把它捕捉起來，把它變成一些其他的物質，在這樣一種過程你也可以把碳來進行一個封存和捕獲。這樣以來就會真正的實現負的碳排放，這就是我們面臨的另外一個挑戰，如何讓這樣一種過程在經濟上也具有可行性，當然技術上它是可行的了，當然在經濟上如何進行可行呢?這就是未來科學家所面臨的挑戰了。

我就講這么多，謝謝各位。