嫦娥奔月、蛟龍入海、飛虹臥波……從重大工程到精密儀器，從生命科學(xué)到空間物理，一代代科技工作者胸懷國家、求實(shí)創(chuàng )新、追求真理、勇攀高峰，創(chuàng )造出一個(gè)個(gè)具有里程碑意義的科學(xué)成就，也鑄就了愛(ài)國、創(chuàng )新、求實(shí)、奉獻、協(xié)同、育人的科學(xué)家精神。
習近平總書(shū)記強調：“科學(xué)成就離不開(kāi)精神支撐?？茖W(xué)家精神是科技工作者在長(cháng)期科學(xué)實(shí)踐中積累的寶貴精神財富?！?/strong>
2021年，人民日報要聞六版開(kāi)設“講述·弘揚科學(xué)家精神”欄目，已累計刊發(fā)99期。欄目始終堅持以精神為帆、用文字作槳，描摹廣大科學(xué)家躬耕科學(xué)沃土、服務(wù)生產(chǎn)生活、培育科研人才的動(dòng)人故事。
四載春秋，百篇故事。今天，本版推出“弘揚科學(xué)家精神”100期特別策劃。我們聯(lián)合人民日報法人微博發(fā)起“百名科學(xué)家百問(wèn)百答”活動(dòng)，誠邀廣大網(wǎng)友積極參與、踴躍向科學(xué)家提問(wèn)，并推出專(zhuān)版報道，特邀5位院士，針對網(wǎng)友們關(guān)心關(guān)注的人工智能、航空航天、生物技術(shù)等領(lǐng)域問(wèn)題進(jìn)行解答，共同探討科技新知，共同期待科技讓生活更美好……
——編 者
我們距離人形機器人真正普及還有多遠？
王耀南
網(wǎng)友提問(wèn)：最近，具身智能機器人很火，我比較好奇，面對復雜的環(huán)境，它是如何保證高效安全工作的？我們距離人形機器人真正普及還有多遠？
具身智能機器人的核心在于通過(guò)本體與環(huán)境的動(dòng)態(tài)交互形成智能行為閉環(huán)，它的技術(shù)路徑圍繞“感知理解—交互決策—任務(wù)執行”展開(kāi)。機器人利用多模態(tài)傳感器（視覺(jué)、觸覺(jué)等）采集環(huán)境信息，智能感知系統通過(guò)深度學(xué)習方法實(shí)現動(dòng)態(tài)目標識別與語(yǔ)義理解，為后續決策提供認知基礎。之后，交互決策層依托大模型技術(shù)將抽象指令轉化為可執行的行動(dòng)邏輯。最終，在任務(wù)執行階段，深度學(xué)習驅動(dòng)的強化學(xué)習和擴散策略算法將認知結果轉化為精確的機電控制指令，完成物理世界的行為閉環(huán)。
總體而言，具身智能的本質(zhì)是感知、認知與行動(dòng)的深度耦合。深度學(xué)習作為人工智能的主要特征之一，提供從數據處理到功能實(shí)現的理論框架，是推動(dòng)機器人突破單一任務(wù)限制的主要動(dòng)力。
人工智能與人形機器人的融合，目前已經(jīng)進(jìn)入從實(shí)驗室驗證向商業(yè)化探索的關(guān)鍵過(guò)渡期。雖然以雙足運動(dòng)控制、環(huán)境交互和自主決策為關(guān)鍵的技術(shù)體系已取得一定突破，但距離真正普及仍有一段距離。首先，雙足機器人的動(dòng)態(tài)平衡與復雜地形適應能力尚未達到人類(lèi)水平，在面對突發(fā)干擾或復雜環(huán)境時(shí)仍存在穩定性風(fēng)險。其次，多模態(tài)感知系統的場(chǎng)景理解能力存在局限，一方面在光線(xiàn)變化、物品堆疊等現實(shí)場(chǎng)景中容易產(chǎn)生誤判，另一方面也還未實(shí)現在復雜場(chǎng)景中的通用感知、認知和理解能力。最后，認知決策系統在開(kāi)放式任務(wù)中的泛化能力不足，難以處理需要常識推理的復雜任務(wù)需求。
（作者為中國工程院院士、機器人視覺(jué)感知與控制技術(shù)國家工程研究中心主任，本報記者申智林采訪(fǎng)整理）
太陽(yáng)的脾氣很“暴躁”，我們怎樣監測和預報？
王 赤
網(wǎng)友提問(wèn)：生活中，依據天氣預報，我們能知道要不要帶傘。太空中，面對“暴躁”的太陽(yáng)，我們該怎樣監測預報？
遙遠的太空并不平靜。太陽(yáng)無(wú)時(shí)無(wú)刻不在發(fā)生劇烈活動(dòng)，由太陽(yáng)耀斑、日冕物質(zhì)拋射等引起的日地空間環(huán)境短時(shí)間變化，被稱(chēng)為空間天氣。
當前，科學(xué)家通過(guò)天基（發(fā)射科學(xué)衛星）和地基（建設地面監測站）兩種方式監測空間天氣事件，并在此基礎上做預報。不同的空間天氣事件，用到的監測和預報手段也不相同。比如，監測太陽(yáng)耀斑，靠的是科學(xué)衛星搭載的專(zhuān)門(mén)載荷、濾光片等，“拍”下太陽(yáng)大氣，獲取太陽(yáng)的磁場(chǎng)、溫度等信息，捕捉到太陽(yáng)耀斑爆發(fā)時(shí)的高溫等離子體輻射，清晰地展現耀斑的形態(tài)、結構和演化過(guò)程。
隨著(zhù)技術(shù)發(fā)展，空間天氣預報的手段也在進(jìn)步。過(guò)去很長(cháng)一段時(shí)間，預報太陽(yáng)耀斑和日冕物質(zhì)拋射，人們是通過(guò)對黑子結構等進(jìn)行分類(lèi)和鑒別，基于人工經(jīng)驗和分析統計模型，進(jìn)而預測黑子產(chǎn)生耀斑的可能性。最近，通過(guò)建立物理模型以及人工智能技術(shù)，科學(xué)家已經(jīng)可以分析黑子的磁場(chǎng)結構和演化，依靠大數據分析開(kāi)展耀斑以及日冕物質(zhì)拋射的預報。不過(guò)，太陽(yáng)的“脾氣”不好把握，預報仍然存在難點(diǎn)。
近些年，我國空間科學(xué)事業(yè)發(fā)展很快。就空間環(huán)境地基監測能力建設而言，2012年，子午工程一期（東半球空間環(huán)境地基綜合監測子午鏈）完成建設。前不久，子午工程二期（空間環(huán)境地基綜合監測網(wǎng)）通過(guò)國家驗收。目前，一期、二期已實(shí)現融合運行，并形成巨大的“監測網(wǎng)”，這將顯著(zhù)提升人類(lèi)對日地空間環(huán)境的認知和空間天氣預報預警能力。
（作者為中國科學(xué)院院士、中國科學(xué)院國家空間科學(xué)中心主任，本報記者喻思南采訪(fǎng)整理）
生物制造替代化石資源，能否解決環(huán)境問(wèn)題？
應漢杰
網(wǎng)友提問(wèn)：生物制造有什么優(yōu)勢？它替代化石資源，能否解決環(huán)境問(wèn)題？
化石資源為人類(lèi)構建現代物質(zhì)文明作出了巨大貢獻，但大量的開(kāi)發(fā)使用也導致生態(tài)環(huán)境問(wèn)題出現。面對前行中的“煩惱”，探索發(fā)展生物制造的意義逐漸凸顯。
什么是生物制造？它是以特定生物體如細胞或其組成部分為催化劑，進(jìn)行大規模物質(zhì)加工與轉化的技術(shù)，具有低碳循環(huán)、綠色安全等特征。
發(fā)展生物制造有什么意義？首先，生物制造將構建我國農業(yè)綠色增產(chǎn)新途徑，助力我國糧食安全自主可控。生物制造可從糧食生產(chǎn)、使用及替代等層面，保障我國糧食安全。比如，利用生物制造新分子、新功能產(chǎn)品替代傳統農業(yè)化學(xué)品，可顯著(zhù)增加光合作用效率。再比如，通過(guò)生物制造產(chǎn)品構建動(dòng)物健康養殖方式，可提高飼料糧轉化效率。
其次，生物制造將為健康中國建設提供重要物質(zhì)基礎。一方面，生物制造為中草藥等生理活性物質(zhì)多品種、規?；圃焯峁┝诵碌耐緩?，使得從源頭上建立衰老性病癥調控的新研究、新機制與新范式成為可能。另一方面，通過(guò)生物制造，可以在細胞工廠(chǎng)中制造動(dòng)植物中的功效物質(zhì)及內源性生理活性物質(zhì)，顯著(zhù)降低有害物質(zhì)的含量，為實(shí)現延緩衰老、未病先防奠定了物質(zhì)基礎。
最后，生物制造所需的細胞元件存在超高維度設計空間，蛋白質(zhì)序列、代謝網(wǎng)絡(luò )節點(diǎn)復雜度呈指數級增長(cháng)，多基因靶點(diǎn)協(xié)同優(yōu)化可能涉及1020種組合。通過(guò)跨尺度、多模態(tài)生命科學(xué)大模型，我們可以提高復雜生命體的數字孿生能力，進(jìn)行閉環(huán)式“設計—構建—測試—學(xué)習”全自動(dòng)迭代，為解決人類(lèi)社會(huì )面臨的諸多重大問(wèn)題提供變革性解決方案。
（作者為中國工程院院士、蘇州大學(xué)校長(cháng)，本報記者姚雪青采訪(fǎng)整理）
量子計算機有多快，我們什么時(shí)候能用上？
郭光燦
網(wǎng)友提問(wèn)：常常聽(tīng)人說(shuō)起量子計算機，量子計算機到底有多快？未來(lái)我們普通人能用上嗎？
量子計算機能有多快？
首先，作為一種基于量子力學(xué)原理來(lái)實(shí)現計算的新型計算機，量子計算機具備強大的并行計算能力，N個(gè)量子比特能夠在同一時(shí)間內存儲2N個(gè)數據，并且通過(guò)一次操作即可同時(shí)將這2N個(gè)數據轉換為新的2N個(gè)數據。這種并行能力使得量子計算機處理特定問(wèn)題時(shí)相較經(jīng)典計算機具備特別的優(yōu)勢。
2024年年初，我國第三代自主超導量子計算機“本源悟空”上線(xiàn)并面向全球用戶(hù)提供服務(wù)，截至目前已被139個(gè)國家和地區的用戶(hù)訪(fǎng)問(wèn)超2300萬(wàn)次，完成了35萬(wàn)個(gè)量子計算任務(wù)，證明我們的量子計算機具備實(shí)用價(jià)值。目前在金融科技、醫療數據、電力行業(yè)等方面，我國開(kāi)始涌現一些量子計算機的具體應用。
大家什么時(shí)候能用上？
未來(lái)，量子計算必然會(huì )走入大眾應用時(shí)代，但可能不會(huì )人手一臺量子計算機，而是通過(guò)云端提供量子算力，相當于人人都能夠擁有一個(gè)超算中心。
有優(yōu)勢，也有差距，未來(lái)發(fā)展還要強化基礎研究。
目前全世界在量子計算第一梯隊的國家有美國、中國、加拿大等，其中中國和美國是僅有的兩個(gè)有能力部署全鏈條研發(fā)的國家。美國在量子信息、量子計算領(lǐng)域具有先發(fā)優(yōu)勢，總體處于領(lǐng)先位置。我國量子計算領(lǐng)域近幾年發(fā)展很快，出現了一批世界頂尖的成果，但總體技術(shù)水平、投資規模、從業(yè)人員規模和質(zhì)量等方面仍然有差距。未來(lái)，我們應正視差距，強化基礎研究，推動(dòng)整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈形成合力，帶動(dòng)上游材料、關(guān)鍵核心零部件等環(huán)節的突破。
（作者為中國科學(xué)院院士、中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)教授，本報記者徐靖采訪(fǎng)整理）
下一代互聯(lián)網(wǎng)什么樣，能更快更安全嗎？
劉韻潔
網(wǎng)友提問(wèn)：我們國家擁有11億多網(wǎng)民，但現有互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)仍面臨諸多瓶頸和制約，未來(lái)互聯(lián)網(wǎng)是什么樣？能更快更安全嗎？
傳統互聯(lián)網(wǎng)在消費領(lǐng)域取得巨大成功，但它是一個(gè)“盡力而為”的架構，就像馬路一樣堵堵停停，數據抵達時(shí)間難以保證，還經(jīng)常發(fā)生丟包問(wèn)題，效率比較低，這對工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)等應用場(chǎng)景來(lái)說(shuō)是不可接受的。
下一代互聯(lián)網(wǎng)是什么樣？在我看來(lái)，下一代互聯(lián)網(wǎng)就是更快捷、可定制、可重構、更安全的未來(lái)互聯(lián)網(wǎng)：讓數據像坐高鐵一樣可以準時(shí)準點(diǎn)地傳輸到全國各地，同時(shí)按需定制，既能提供專(zhuān)網(wǎng)一樣高質(zhì)量的服務(wù)，又能實(shí)現公網(wǎng)一樣的靈活、低價(jià)。
實(shí)際上，2013年，國務(wù)院已把未來(lái)網(wǎng)絡(luò )試驗設施（CENI）正式列入國家重大科技基礎設施建設項目，這是我國通信與信息領(lǐng)域首個(gè)國家重大科技基礎設施。如今，CENI構建了覆蓋全國40個(gè)核心城市節點(diǎn)，以及133個(gè)城市節點(diǎn)的廣域確定性網(wǎng)絡(luò )，已經(jīng)為包括高校、科研院所、電信運營(yíng)商等各類(lèi)組織機構共110余家單位提供超過(guò)130項試驗驗證服務(wù)。
發(fā)展未來(lái)互聯(lián)網(wǎng)還有哪些更深遠的影響？基于CENI，面向東數西算、大模型訓練等場(chǎng)景需求，我國未來(lái)網(wǎng)絡(luò )創(chuàng )新團隊進(jìn)一步突破光電融合確定性網(wǎng)絡(luò )技術(shù)，在全球率先構建了覆蓋9個(gè)城市的400G新型網(wǎng)絡(luò )基礎設施，實(shí)現超2000公里無(wú)電中繼，丟包率小于十萬(wàn)分之一。與傳統網(wǎng)絡(luò )相比，該技術(shù)能將網(wǎng)絡(luò )建設成本大幅下降60%。利用好未來(lái)網(wǎng)絡(luò )的優(yōu)勢，可助力千行百業(yè)更高效率、更高質(zhì)量、更低成本地擁抱人工智能大模型，并進(jìn)一步發(fā)展出我國獨具優(yōu)勢的行業(yè)大模型，助力數字經(jīng)濟繁榮發(fā)展。
（作者為中國工程院院士、紫金山實(shí)驗室首席科學(xué)家，本報記者閆伊喬采訪(fǎng)整理）
網(wǎng)友留言
科技之光，照亮未來(lái)。中國科學(xué)事業(yè)正以前所未有的速度發(fā)展，為科技工作者們點(diǎn)贊加油。
——小****也
科技改變生活，創(chuàng )新引領(lǐng)未來(lái)，讓我們一起期待更多的科學(xué)突破。
——不****馨
人工智能關(guān)乎人類(lèi)未來(lái)和福祉，航天讓我們能夠遠眺星河，科學(xué)家們是最值得我們追的星！
——n****s
在這些領(lǐng)域背后有無(wú)數的中國科技工作者，他們腳踏實(shí)地、仰望星空，目標是造福全球，征途是星辰大海。向他們致敬！
——德****員
我們曾無(wú)數次憧憬能夠奔月、逐火，現在這些都已經(jīng)照進(jìn)現實(shí)，期待未來(lái)會(huì )有更多的科學(xué)發(fā)現，助力實(shí)現新的夢(mèng)想。
——愛(ài)****舌
《 人民日報 》（ 2025年04月14日 06 版）
