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，也鑄就了愛國、創(chuàng)新、求實(shí)、奉獻(xiàn)、協(xié)同、育人的科學(xué)家精神。

習(xí)近平總書記強(qiáng)調(diào)：“科學(xué)成就離不開精神支撐?？茖W(xué)家精神是科技工作者在長期科學(xué)實(shí)踐中積累的寶貴精神財(cái)富。”

2021年，人民日?qǐng)?bào)要聞六版開設(shè)“講述·弘揚(yáng)科學(xué)家精神”欄目，已累計(jì)刊發(fā)99期。欄目始終堅(jiān)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(yáng)科學(xué)家精神”100期特別策劃。我們聯(lián)合人民日?qǐng)?bào)法人微博發(fā)起“百名科學(xué)家百問百答”活動(dòng)，誠邀廣大網(wǎng)友積極參與、踴躍向科學(xué)家提問，并推出專版報(bào)道，特邀5位院士，針對(duì)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(jī)器人真正普及還有多遠(yuǎn)？

王耀南

網(wǎng)友提問：最近，具身智能機(jī)器人很火，我比較好奇，面對(duì)復(fù)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(jī)器人真正普及還有多遠(yuǎn)？

具身智能機(jī)器人的核心在于通過本體與環(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(zhí)行”展開。機(jī)器人利用多模態(tài)傳感器（視覺、觸覺等）采集環(huán)境信息，智能感知系統(tǒng)通過深度學(xué)習(xí)方法實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)目標(biāo)識(shí)別與語義理解，為后續(xù)決策提供認(rèn)知基礎(chǔ)。之后，交互決策層依托大模型技術(shù)將抽象指令轉(zhuǎn)化為可執(zhí)行的行動(dòng)邏輯。最終，在任務(wù)執(zhí)行階段，深度學(xué)習(xí)驅(qū)動(dòng)的強(qiáng)化學(xué)習(xí)和擴(kuò)散策略算法將認(rèn)知結(jié)果轉(zhuǎn)化為精確的機(jī)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(rèn)知與行動(dòng)的深度耦合。深度學(xué)習(xí)作為人工智能的主要特征之一，提供從數(shù)據(jù)處理到功能實(shí)現(xiàn)的理論框架，是推動(dòng)機(jī)器人突破單一任務(wù)限制的主要?jiǎng)恿Α?/p>

人工智能與人形機(jī)器人的融合，目前已經(jīng)進(jìn)入從實(shí)驗(yàn)室驗(yàn)證向商業(yè)化探索的關(guān)鍵過渡期。雖然以雙足運(yùn)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(jī)器人的動(dòng)態(tài)平衡與復(fù)雜地形適應(yīng)能力尚未達(dá)到人類水平，在面對(duì)突發(fā)干擾或復(fù)雜環(huán)境時(shí)仍存在穩(wěn)定性風(fēng)險(xiǎn)。其次，多模態(tài)感知系統(tǒng)的場(chǎng)景理解能力存在局限，一方面在光線變化、物品堆疊等現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景中容易產(chǎn)生誤判，另一方面也還未實(shí)現(xiàn)在復(fù)雜場(chǎng)景中的通用感知、認(rèn)知和理解能力。最后，認(rèn)知決策系統(tǒng)在開放式任務(wù)中的泛化能力不足，難以處理需要常識(shí)推理的復(fù)雜任務(wù)需求。

（作者為中國工程院院士、機(jī)器人視覺感知與控制技術(shù)國家工程研究中心主任，本報(bào)記者申智林采訪整理）

太陽的脾氣很“暴躁”，我們?cè)鯓颖O(jiān)測(cè)和預(yù)報(bào)？

王  赤

網(wǎng)友提問：生活中，依據(jù)天氣預(yù)報(bào)，我們能知道要不要帶傘。太空中，面對(duì)“暴躁”的太陽，我們?cè)撛鯓颖O(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)？

遙遠(yuǎn)的太空并不平靜。太陽無時(shí)無刻不在發(fā)生劇烈活動(dòng)，由太陽耀斑、日冕物質(zhì)拋射等引起的日地空間環(huán)境短時(shí)間變化，被稱為空間天氣。

當(dāng)前，科學(xué)家通過天基（發(fā)射科學(xué)衛(wèi)星）和地基（建設(shè)地面監(jiān)測(cè)站）兩種方式監(jiān)測(cè)空間天氣事件，并在此基礎(chǔ)上做預(yù)報(bào)。不同的空間天氣事件，用到的監(jiān)測(cè)和預(yù)報(bào)手段也不相同。比如，監(jiān)測(cè)太陽耀斑，靠的是科學(xué)衛(wèi)星搭載的專門載荷、濾光片等，“拍”下太陽大氣，獲取太陽的磁場(chǎng)、溫度等信息，捕捉到太陽耀斑爆發(fā)時(shí)的高溫等離子體輻射，清晰地展現(xiàn)耀斑的形態(tài)、結(jié)構(gòu)和演化過程。

隨著技術(shù)發(fā)展，空間天氣預(yù)報(bào)的手段也在進(jìn)步。過去很長一段時(shí)間，預(yù)報(bào)太陽耀斑和日冕物質(zhì)拋射，人們是通過對(duì)黑子結(jié)構(gòu)等進(jìn)行分類和鑒別，基于人工經(jīng)驗(yàn)和分析統(tǒng)計(jì)模型，進(jìn)而預(yù)測(cè)黑子產(chǎn)生耀斑的可能性。最近，通過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(jié)構(gòu)和演化，依靠大數(shù)據(jù)分析開展耀斑以及日冕物質(zhì)拋射的預(yù)報(bào)。不過，太陽的“脾氣”不好把握，預(yù)報(bào)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(jiān)測(cè)能力建設(shè)而言，2012年，子午工程一期（東半球空間環(huán)境地基綜合監(jiān)測(cè)子午鏈）完成建設(shè)。前不久，子午工程二期（空間環(huán)境地基綜合監(jiān)測(cè)網(wǎng)）通過國家驗(yàn)收。目前，一期、二期已實(shí)現(xiàn)融合運(yùn)行，并形成巨大的“監(jiān)測(cè)網(wǎng)”，這將顯著提升人類對(duì)日地空間環(huán)境的認(rèn)知和空間天氣預(yù)報(bào)預(yù)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(bào)記者喻思南采訪整理）

生物制造替代化石資源，能否解決環(huán)境問題？

應(yīng)漢杰

網(wǎng)友提問：生物制造有什么優(yōu)勢(shì)？它替代化石資源，能否解決環(huán)境問題？

化石資源為人類構(gòu)建現(xiàn)代物質(zhì)文明作出了巨大貢獻(xiàn)，但大量的開發(fā)使用也導(dǎo)致生態(tài)環(huán)境問題出現(xiàn)。面對(duì)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(xì)胞或其組成部分為催化劑，進(jìn)行大規(guī)模物質(zhì)加工與轉(zhuǎn)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(gòu)建我國農(nóng)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(tǒng)農(nóng)業(yè)化學(xué)品，可顯著增加光合作用效率。再比如，通過生物制造產(chǎn)品構(gòu)建動(dòng)物健康養(yǎng)殖方式，可提高飼料糧轉(zhuǎn)化效率。

其次，生物制造將為健康中國建設(shè)提供重要物質(zhì)基礎(chǔ)。一方面，生物制造為中草藥等生理活性物質(zhì)多品種、規(guī)?；圃焯峁┝诵碌耐緩剑沟脧脑搭^上建立衰老性病癥調(diào)控的新研究、新機(jī)制與新范式成為可能。另一方面，通過生物制造，可以在細(xì)胞工廠中制造動(dòng)植物中的功效物質(zhì)及內(nèi)源性生理活性物質(zhì)，顯著降低有害物質(zhì)的含量，為實(shí)現(xiàn)延緩衰老、未病先防奠定了物質(zhì)基礎(chǔ)。

最后，生物制造所需的細(xì)胞元件存在超高維度設(shè)計(jì)空間，蛋白質(zhì)序列、代謝網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)復(fù)雜度呈指數(shù)級(jí)增長，多基因靶點(diǎn)協(xié)同優(yōu)化可能涉及1020種組合。通過跨尺度、多模態(tài)生命科學(xué)大模型，我們可以提高復(fù)雜生命體的數(shù)字孿生能力，進(jìn)行閉環(huán)式“設(shè)計(jì)—構(gòu)建—測(cè)試—學(xué)習(xí)”全自動(dòng)迭代，為解決人類社會(huì)面臨的諸多重大問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，本報(bào)記者姚雪青采訪整理）

量子計(jì)算機(jī)有多快，我們什么時(shí)候能用上？

郭光燦

網(wǎng)友提問：常常聽人說起量子計(jì)算機(jī)，量子計(jì)算機(jī)到底有多快？未來我們普通人能用上嗎？

量子計(jì)算機(jī)能有多快？

首先，作為一種基于量子力學(xué)原理來實(shí)現(xiàn)計(jì)算的新型計(jì)算機(jī)，量子計(jì)算機(jī)具備強(qiáng)大的并行計(jì)算能力，N個(gè)量子比特能夠在同一時(shí)間內(nèi)存儲(chǔ)2N個(gè)數(shù)據(jù)，并且通過一次操作即可同時(shí)將這2N個(gè)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為新的2N個(gè)數(shù)據(jù)。這種并行能力使得量子計(jì)算機(jī)處理特定問題時(shí)相較經(jīng)典計(jì)算機(jī)具備特別的優(yōu)勢(shì)。

2024年年初，我國第三代自主超導(dǎo)量子計(jì)算機(jī)“本源悟空”上線并面向全球用戶提供服務(wù)，截至目前已被139個(gè)國家和地區(qū)的用戶訪問超2300萬次，完成了35萬個(gè)量子計(jì)算任務(wù)，證明我們的量子計(jì)算機(jī)具備實(shí)用價(jià)值。目前在金融科技、醫(yī)療數(shù)據(jù)、電力行業(yè)等方面，我國開始涌現(xiàn)一些量子計(jì)算機(jī)的具體應(yīng)用。

大家什么時(shí)候能用上？

未來，量子計(jì)算必然會(huì)走入大眾應(yīng)用時(shí)代，但可能不會(huì)人手一臺(tái)量子計(jì)算機(jī)，而是通過云端提供量子算力，相當(dāng)于人人都能夠擁有一個(gè)超算中心。

有優(yōu)勢(shì)，也有差距，未來發(fā)展還要強(qiáng)化基礎(chǔ)研究。

目前全世界在量子計(jì)算第一梯隊(duì)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(jì)算領(lǐng)域具有先發(fā)優(yōu)勢(shì)，總體處于領(lǐng)先位置。我國量子計(jì)算領(lǐng)域近幾年發(fā)展很快，出現(xiàn)了一批世界頂尖的成果，但總體技術(shù)水平、投資規(guī)模、從業(yè)人員規(guī)模和質(zhì)量等方面仍然有差距。未來，我們應(yīng)正視差距，強(qiáng)化基礎(chǔ)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(jié)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(bào)記者徐靖采訪整理）

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：我們國家擁有11億多網(wǎng)民，但現(xiàn)有互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)仍面臨諸多瓶頸和制約，未來互聯(lián)網(wǎng)是什么樣？能更快更安全嗎？

傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)在消費(fèi)領(lǐng)域取得巨大成功，但它是一個(gè)“盡力而為”的架構(gòu)，就像馬路一樣堵堵停停，數(shù)據(jù)抵達(dá)時(shí)間難以保證，還經(jīng)常發(fā)生丟包問題，效率比較低，這對(duì)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)等應(yīng)用場(chǎng)景來說是不可接受的。

下一代互聯(lián)網(wǎng)是什么樣？在我看來，下一代互聯(lián)網(wǎng)就是更快捷、可定制、可重構(gòu)、更安全的未來互聯(lián)網(wǎng)：讓數(shù)據(jù)像坐高鐵一樣可以準(zhǔn)時(shí)準(zhǔn)點(diǎn)地傳輸?shù)饺珖鞯?，同時(shí)按需定制，既能提供專網(wǎng)一樣高質(zhì)量的服務(wù)，又能實(shí)現(xiàn)公網(wǎng)一樣的靈活、低價(jià)。

實(shí)際上，2013年，國務(wù)院已把未來網(wǎng)絡(luò)試驗(yàn)設(shè)施（CENI）正式列入國家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)項(xiàng)目，這是我國通信與信息領(lǐng)域首個(gè)國家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施。如今，CENI構(gòu)建了覆蓋全國40個(gè)核心城市節(jié)點(diǎn)，以及133個(gè)城市節(jié)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(yùn)營商等各類組織機(jī)構(gòu)共110余家單位提供超過130項(xiàng)試驗(yàn)驗(yàn)證服務(wù)。

發(fā)展未來互聯(lián)網(wǎng)還有哪些更深遠(yuǎn)的影響？基于CENI，面向東數(shù)西算、大模型訓(xùn)練等場(chǎng)景需求，我國未來網(wǎng)絡(luò)創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)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(gòu)建了覆蓋9個(gè)城市的400G新型網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施，實(shí)現(xiàn)超2000公里無電中繼，丟包率小于十萬分之一。與傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)相比，該技術(shù)能將網(wǎng)絡(luò)建設(shè)成本大幅下降60%。利用好未來網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)勢(shì)，可助力千行百業(yè)更高效率、更高質(zhì)量、更低成本地?fù)肀斯ぶ悄艽竽Ｐ?，并進(jìn)一步發(fā)展出我國獨(dú)具優(yōu)勢(shì)的行業(yè)大模型，助力數(shù)字經(jīng)濟(jì)繁榮發(fā)展。

（作者為中國工程院院士、紫金山實(shí)驗(yàn)室首席科學(xué)家，本報(bào)記者閆伊喬采訪整理）

網(wǎng)友留言

科技之光，照亮未來。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，讓我們一起期待更多的科學(xué)突破。

——不****馨  

人工智能關(guān)乎人類未來和福祉，航天讓我們能夠遠(yuǎn)眺星河，科學(xué)家們是最值得我們追的星！

——n****s  

在這些領(lǐng)域背后有無數(shù)的中國科技工作者，他們腳踏實(shí)地、仰望星空，目標(biāo)是造福全球，征途是星辰大海。向他們致敬！

——德****員  

我們?cè)鵁o數(shù)次憧憬能夠奔月、逐火，現(xiàn)在這些都已經(jīng)照進(jìn)現(xiàn)實(shí)，期待未來會(huì)有更多的科學(xué)發(fā)現(xiàn)，助力實(shí)現(xiàn)新的夢(mèng)想。

——愛****舌