2014年9月，CC讲堂开播，第一课是清华大学的魏飞教授的讲座——“通往天空的天梯”，这个最近才非常火爆的慕课平台，为什么将第一讲给了一个化工教授呢？在这个讲座中，魏飞向观众描绘了通过碳纳米管织成的绳子通向太空甚至月球的远景。而这个讲座距离魏飞教授的团队开发出来世界上最长的单根碳纳米管仅仅过去了一年时间，通向太空的天梯就是基于这种科技发现可能性之上的愿景。在此前后，魏飞团队还将碳纳米管拍摄了视频（光学可视化）、发现了可堆叠的石墨烯、发现碳纳米管宏观尺寸超润滑现象，这一系列世界级的成果与以往的科学成果不同，不仅可能迅速成为产业，还以最短的时间普及到大众和相关的科学家。
清华大学化工学科位于世界顶尖水平，在其他学校纷纷引进海归之际，中国顶尖学科自己的优秀博士生的成果远比国外知名大学教授的成果还出色。魏飞的幸运之处在于碳纳米管大规模制备的偶然发现与魏飞进行多年的流化床研究同时进行，而流化床研究是为大型化工工程核心反应器做配套使用的。由于国外的石油化工业相对成熟，因此魏飞只能从技术创新和边缘市场入手，独辟蹊径地开拓了流化床反应器的研究高地，有效地替代了国外的技术，为国家节省了大量外汇。没有中国化工业的大跃进，就没有流化床的进展和碳纳米管的大规模制备技术，这些技术产生在中国并不是偶然的，而魏飞1988年从中国石油大学毕业进入清华大学博士后研究开始，当年正版的清华人却几乎都出了国，这个空间正好留给了魏飞。
我绕了这么大一个圈子，希望切入主题的是，魏飞所研究的纳米技术，正如我们今天所谈到的人工智能、生命信息、材料科技、基因技术、信息新技术一起，成为当今世界科技最热的热点，而这种热点具有前沿、广阔、与硬件和信息技术紧密关联的特点，换句话说，叫新硬件。而这种新硬件的幸运儿，并不是每一个人都有机会走到世界的前沿，德国和日本也没这个福分，如果查看与此相关的诺贝尔奖就会发现，一多半产自美国。而只有与产业规模和产业链相关的顶级科技，偶尔花落他家，落户于美国之外的其他国家。
新硬件之所以成为新，不是我们能够想到的传统的材料和传统的创新，例如计算机的主板、芯片以及制造领域的信息化优化，而是指在过去的生产和生活中闻所未闻、见所未见甚至匪夷所思的人造事物。
医学医药技术：与传统的生物和医学医药技术不同，最近这些年的医学医药技术更多的依托信息技术，在美国这几年有两个70%的比例应该引起我们的注意：70%左右的博士后岗位是给医学医药和生物技术的，而这中间又有70%是和信息技术、统计学、大数据、医疗信息学相关的岗位。在药物筛选、基因测序、流行病和毒品药物滥用、药物反应、药物实验、健康管理、社区医疗等诸多方面，信息技术起到越来越重要的作用。美国的UBER的出现和中国的滴滴打车的出现，极大地颠覆了原本就自认为自己非常专业的出租车行业，随着信息技术的应用，传统的医生、医院、保险公司之间的关系也变得不那么保险了。有学者预测，继出租车行业后，美国漏洞百出的医疗体系会成为下一个被信息技术颠覆的行业。
人工智能：机器人、神经网络会异军突起。中国的计划生育政策和劳动力成本的上涨会催生机器人的应用，而工业机器人电动机伺服技术已经成熟，支撑这项技术的是开源软件运动，在中国目前多数的工业机器人技术是基于开源软件的二次开发，正如当初自主操作系统多数来源于LINUX的改造一样。但是美国的谷歌公司和麻省理工学院已经发明了不会跌倒的狗、会跳的牛和会飞会跳会钻洞的松鼠，这些已经试验的应用，不仅会使用在军事工业中，还会对今后的人类日常生活产生质的变化，以至于霍金惊呼机器人会取代人类而应限制。在另外一方面，基于神经网络算法的各种智能应用开始进入成熟应用阶段：谷歌眼镜、深度学习、沉浸式学习、语音识别、图像识别等等。在这方面，中国的科大讯飞公司也在语音识别领域走在国际领先行列。无人驾驶汽车、无人驾驶飞机、动物语言、语音命令、自动翻译都将进入应用。
生命信息：人的脑神经是如何传导信号的？人类的记忆秘密是什么？人类思考的逻辑又是怎样？这些问题在过去是哲学问题，100年以前变成心理学问题，而今天成为计算机和电子技术的问题。自从坎贝尔在海兔身上发现神经信号得到开创性成果后，这个行业迅速发展。如今，华盛顿大学的科学家已经能将两个不同房间的成人用头盔相连，一个人就会知道另外一个人打游戏的战况；而在动物和病人身上的进展更为惊人：通过机械手，机器人能够根据高度瘫痪的病人脑海中的命令送水、吃药，而猴子可以通过意念智慧机械手去拿自己喜欢的香蕉。未来最吓人的想法是人类知识的输出和输入，想法虽然吓人，但原理上并不离谱。
化学、材料和新能源技术：在北京有一个理论物理学家，用了多年时间开发一套数学模型和计算机软件，为了这套软件，他将近10年没有成果。然而10年之后，每年以别人10倍的成果在著名期刊上发表文章。相比起这位理论物理学家的包抄行为，美国计算机的博士SHAW简直就是学术霸主。他从白手起家运用计算机的技术和能力在华尔街赚到了40亿美金，成为世界富人500强。在这之后，SHAW却做起了研究，他进入化学领域，就如他在华尔街金融狙击战表演的策略一模一样，他将大量的精力、财富和聪明才智投入到化学计算的专用巨型机的研究，成为计算化学的顶级学者，研究了一个系统，批量化地进行化学成果的研究，迅速取得了世界顶级成果。由于计算机和电子信息技术的应用，化学、材料、新能源技术以过去数十倍的速度在发展，特斯拉汽车得益于它的电池，而特斯拉的电池与其称为电池不如叫做计算机系统更好，正是由于软件和信息技术的发展，使得特斯拉能够加速性能远远超过燃油汽车。
电子信息技术本身：3D打印、自动飞机、卡片电脑、无处不在的摄像头、虚拟现实技术、移动技术、无线技术等等，信息技术的发展，将新的信息技术应用到各种最新的发明创造中和硬件中，产生质的飞跃。例如，新的虚拟化和存储技术，将不再需要本地的服务器和应用，甚至硬件接口也完全可以在云端实现。
上师大附中正在实施的动漫体验馆及应用实验室工坊将STEAM融入创客。
如果说，仅仅把以上基于过去未有的新技术以硬件和IT的形式组合起来就是新硬件时代的话，今天的话题就完全没有什么新意。这些技术不仅带来思维的变化，而且又促进了技术的快速演变。互联网的云思维、迭代思维，物联网的跨界思维，大数据的可视思维、用户思维，深刻地影响了这个时代。放在过去20年，本文开头的魏飞的成果一定希望保密、希望整理好发一篇像样的顶级期刊，然而这一次，魏飞采取了快速公布、快速发表和快速展示，因为魏飞和他的团队希望用技术尽快地改变世界。魏飞告诉我：“一个工程师，最大的梦想就是改变这个产业。”
比魏飞只大12岁的沃茨尼亚克，却比魏飞早将近40年这样想。生在圣何塞的沃茨尼亚克，从小是一个淘气包，12岁就获得加州成人的电子竞赛最高奖，13岁拿到业余无线电执照，18岁读大学的时候，沃茨入侵了科罗拉多大学的计算机中心，写了一个程序耗尽了5年的打印纸。退学回到社区学院读书的沃茨依旧不安分，认识乔布斯开始玩新型电脑和编制游戏。在转学加州伯克利一年后彻底退学，与乔布斯开创了苹果电脑，成为一代传奇。离开苹果后的沃茨，还开发出今天广为使用的万能遥控器，当了10年中学老师，2015年成为电子虚拟货币公司的董事。
从沃茨尼亚克身上，我们看到了少有的开放、性情和热爱，从他的人生经历来看学历并不重要、专业也不重要，不顾所以的研究精神，却是在中国教育环境中无法复制的。
教育改革30多年，我突然想到，我们大一统的教育对于创新到底是进步了还是退步了呢？我们不仅无法复制一个沃茨尼亚克，在中国的教育环境中，复制一个魏飞，也基本上是奢望。
魏飞出生在一个工程师家庭，父亲是当地的高级建筑工程师，母亲是电工。魏飞在工厂长大，生活在不知道高考如何复习的年代和城市。魏飞从小喜欢无线电、化学、物理，经常带领兄弟们去偷工厂的钢管自制各种枪炮、火药来打猎。魏飞在15岁的时候将工厂的矽钢片和电线组装成为一个电动机，与家里的表相连，到时间打开煤炉蒸熟馒头。突然有一天，魏飞在父亲的诱导下认为这些业余的爱好如果和爸爸的专业书籍结合起来，可能会有更好的效果，就一门心思钻研书本。在参加地区的数学、物理、化学竞赛中，拿到了两个第一名和一个前十名。当时陈景润非常有名气，魏飞在高中一年级就自学完成了大学的微积分并对数论有浓厚的兴趣。
我在想，我们今天要想复制一个创新型的人才，要在上海或者北京，魏飞还可能会成为高考的失败者。好在报考志愿失败的魏飞，从石油大学读书8年后回到了清华大学，反应工程教研室清华学生陆续出国，留给魏飞一大堆当时就价值不菲的设备，很多设备没人用过。于是，魏飞重拾儿时兴趣，又开始了创客生涯。魏飞幸运的是那个年代以博士后身份进入清华，今天石油大学的博士是没有这个福分的，进去了也留不下来，留下来了也没那么多机器让他折腾，更别说魏飞上有院士、下有产业，还碰到了中国石油化工产业大发展的时代。
在新硬件时代，生物医药、人工智能、化学材料与能源、生命信息、信息技术以及上述的交叉点，需要我们结构化，单一的教育要有所改变，对于教育的多元化要有所宽容，教育有自身的规律，天才均不是干预的结果。
免责声明：以上内容源自网络，版权归原作者所有，如有侵犯您的原创版权请告知，我们将尽快删除相关内容。
