【壓縮機網(wǎng)】在太空旅行中，只需攜帶一臺3D打印機，就如同攜帶一個大型工廠，隨時隨地制造需要的物品。

　　本世紀下半葉，機器的智力有可能達到人類所期望的水平，機器能否具有自我意識、情感和反思能力，無論對科學(xué)和哲學(xué)來說，這都是一個引人入勝的探索領(lǐng)域。

　　風(fēng)力發(fā)電很好地彌補了能源過度消耗的難題，卻也對區(qū)域的氣候帶來明顯的影響，面對溫室效應(yīng)，人類到底何去何從？

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　　這些不是科幻大片，而是科學(xué)家們的預(yù)言。

　　4月8日，來自西安交通大學(xué)的5位院士和多位千人計劃特聘專家、長江計劃特聘學(xué)者聯(lián)合發(fā)布了面向21世紀自然科學(xué)和社會科學(xué)24個重大問題。

　　其中，既有先進制造、未來電力、人工智能、大數(shù)據(jù)等自然科學(xué)領(lǐng)域，又有q*法律治理、人口與社會政策等社會科學(xué)領(lǐng)域的重大科學(xué)問題。

　　科技改變世界，沿著這24個重大科學(xué)問題，我們正在觸摸未來。

　　“24”：瞄準國家的重大需求

　　中國工程院院士盧秉恒：

　　3D打印是更加深刻影響現(xiàn)在和未來的技術(shù)。中國必須研發(fā)核心技術(shù)與原創(chuàng)技術(shù)，打造自己的創(chuàng)新鏈與產(chǎn)業(yè)鏈。

　　在這24個重大科學(xué)問題中，盧秉恒提出“把制造業(yè)搬到太空去”：太空3D打印在真空、失重、極端溫差環(huán)境下進行，有望實現(xiàn)一臺小設(shè)備打印無限大的東西，且打印件性能優(yōu)異，同時還可節(jié)約能源消耗，避免相關(guān)污染。

　　雖然這是一個充滿浪漫主義的提法，背后卻是中國由一個制造大國向制造強國邁進的堅定信念和不懈努力。

　　制造業(yè)是興國之器。為加速我國制造業(yè)的轉(zhuǎn)型升級，2015年3月25日，李克強總理組織召開國務(wù)院常務(wù)會議，部署加快推進實施“中國制造2025”。也正是這次國務(wù)院常務(wù)會議，審議通過了《中國制造2025》。

　　科技是第一生產(chǎn)力。作為智能制造的重要組成部分，3D打印已成為未來制造業(yè)的戰(zhàn)略高地。不同于傳統(tǒng)的減材制造，3D打印屬于增材制造，它直接由設(shè)計數(shù)據(jù)驅(qū)動，不需要傳統(tǒng)制造必須的工裝夾具模具制造等生產(chǎn)準備，僅在需要的地方堆積材料，材料有效利用率接近100%。

　　“3D打印是從質(zhì)和量兩方面對國家戰(zhàn)略地位和今后的科技發(fā)展都產(chǎn)生重大影響的技術(shù)，我們現(xiàn)在就需要布局，爭取搶占這一戰(zhàn)略性高地。”被譽為中國3D打印開拓者之一的盧秉恒院士說。

　　不僅如此，3D打印在“創(chuàng)材”與“創(chuàng)生”有非同一般的表現(xiàn)，無疑將為材料科學(xué)和技術(shù)、生命科學(xué)和醫(yī)療技術(shù)乃至整個制造業(yè)帶來巨大顛覆性變革。

　　無論是人工智能、終極半導(dǎo)體、抑或是無人駕駛車輛，盤點自然科學(xué)領(lǐng)域的重大科學(xué)問題，不難發(fā)現(xiàn)，科學(xué)家們把自己的科學(xué)研究與中國的發(fā)展需求緊密地結(jié)合在一起，服務(wù)國家發(fā)展戰(zhàn)略，特別是為中國制造業(yè)的創(chuàng)新發(fā)展、轉(zhuǎn)型升級提供重要的科技支撐。

　　“24”：搏擊世界學(xué)術(shù)z*前沿

　　中國工程院院士鄭南寧：

　　“阿爾法圍棋”4∶1戰(zhàn)勝人類，人工智能取得了令人矚目的進展，這是否意味著機器即將獲得類人智能了呢？要實現(xiàn)這一目標，人工智能還面臨三大挑戰(zhàn)。

　　如果說3D打印的競爭是如何在世界范圍內(nèi)占領(lǐng)制造領(lǐng)域的先機，那么對人工智能的研究，則是影響人類未來發(fā)展的一個重大科學(xué)命題，吸引了世界各國的科學(xué)家投入其中，鄭南寧無疑就是其中之一。

　　今年3月，谷歌團隊研發(fā)的阿爾法圍棋（Al-phaGo）戰(zhàn)勝拿過14個世界g*的圍棋名將李世石，人工智能的出色表現(xiàn)再次讓世人震驚。

　　“人工智能是由人工制造出來的系統(tǒng)所表現(xiàn)出來的智能，其核心問題包括推理、規(guī)劃、學(xué)習(xí)、感知能力等。未來人工智能的挑戰(zhàn)，將是如何處理非完整信息下模擬人的智能，從而輔助人類提升生產(chǎn)力，更好地服務(wù)人類。”鄭南寧說。

　　而要讓人工智能像人一樣的“思維”和行動，鄭南寧認為還面臨著三大挑戰(zhàn)。

　　挑戰(zhàn)一：機器需要具備在沒有人類過多監(jiān)督和指令的情況下進行學(xué)習(xí)的能力，或在先驗知識和少量樣本的基礎(chǔ)上完成學(xué)習(xí)。

　　挑戰(zhàn)二：感知能力是智能的z*重要的組成部分，如能讓機器像人類一樣感知和理解世界，就能夠解決人工智能研究領(lǐng)域長期以來面臨的規(guī)劃和推理方面的問題。

　　挑戰(zhàn)三：使機器具有自我意識、情感以及反思自身處境與行為的能力。而這也是實現(xiàn)類人智能z*艱難的挑戰(zhàn)。

　　搏擊世界學(xué)術(shù)z*前沿，讓人類社會朝更好的方向發(fā)展，也許就是科學(xué)家們身負的使命。

　　中國工程院院士邱愛慈發(fā)布的“Z箍縮聚變電站”就是這樣一個科研問題。可控?zé)岷司圩兡茉幢徽J為是人類未來徹底解決能源與環(huán)境問題的主要希望所在。Z箍縮慣性約束聚變以其能量轉(zhuǎn)化效率高、裝置造價相對低等優(yōu)點，有望實現(xiàn)聚變裂變混合堆發(fā)電。

　　同樣關(guān)注能源與環(huán)境的問題，中國科學(xué)院院士何雅玲則將研究重點放在“能源消耗與溫室效應(yīng)”和“風(fēng)能利用與局部氣候變化”上。她這樣預(yù)測：“大規(guī)模的利用風(fēng)能可能對q*氣流的運動產(chǎn)生影響。中國可能成為世界上z*大風(fēng)電生產(chǎn)國，在興建更多風(fēng)電廠之前，應(yīng)當通過多學(xué)科交叉融合的研究，更深入了解和掌握風(fēng)電廠對地方及q*氣候系統(tǒng)的影響。”

　　“24”：融入國民經(jīng)濟主戰(zhàn)場

　　中國科學(xué)院院士徐宗本：

　　大數(shù)據(jù)技術(shù)是國家創(chuàng)新發(fā)展的核心驅(qū)動力，也是解決眾多國家重大需求問題的一個共性基礎(chǔ)。而將大數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為現(xiàn)實的生產(chǎn)力，我們面臨三大挑戰(zhàn)。

　　充分發(fā)揮科技創(chuàng)新在全面創(chuàng)新中的引領(lǐng)作用，是科技融入國民經(jīng)濟主戰(zhàn)場的重要方式，也是科學(xué)家們腳踏實地解決現(xiàn)實發(fā)展問題的重要途徑。

　　24個科學(xué)重大問題，既著眼于未來，又以當前發(fā)展瓶頸為突破點，蘊藏巨大的推動力。在徐宗本看來，“大數(shù)據(jù)里蘊藏大價值。信息社會里，通過解讀碎片化信息，使大數(shù)據(jù)已經(jīng)成為一個新的高新技術(shù)、一類新的科研范式、一種新的決策方式，乃至成為一種文化。”

　　據(jù)預(yù)測，在q*七大重點領(lǐng)域內(nèi)，包括教育、交通、消費、電力、能源、大健康以及金融等，大數(shù)據(jù)的產(chǎn)業(yè)價值預(yù)計在上萬億美元。

　　黨的十八屆五中全會明確提出了“國家大數(shù)據(jù)戰(zhàn)略”，“我們預(yù)測，大數(shù)據(jù)、傳感器與軟件，是制造業(yè)發(fā)展的‘新三基’。”徐宗本說，“通過制造大數(shù)據(jù)分析產(chǎn)生的智能信息，推動形成創(chuàng)造知識和價值的新興制造業(yè)，推動創(chuàng)新設(shè)計、智能制造、智能監(jiān)控產(chǎn)業(yè)發(fā)展，將可望形成新的制造業(yè)態(tài)，為中國制造業(yè)的轉(zhuǎn)型提供革命性的技術(shù)支撐。”

　　但要真正實現(xiàn)大數(shù)據(jù)的大價值，特別是將大數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為現(xiàn)實的生產(chǎn)力，徐宗本認為，還面臨三大挑戰(zhàn)。一是科學(xué)基礎(chǔ)的挑戰(zhàn)，必須重建統(tǒng)計學(xué)基礎(chǔ)、計算基礎(chǔ)與邏輯基礎(chǔ)；二是計算技術(shù)的挑戰(zhàn)，必須采用革新的計算模式和新的計算方法；三是真?zhèn)涡耘卸ǖ奶魬?zhàn)，從大數(shù)據(jù)中產(chǎn)生結(jié)論、形成決策的方法論基礎(chǔ)不堅實，直接運用大數(shù)據(jù)結(jié)論就可能是不可靠的，甚至是危險的，難免讓大數(shù)據(jù)變成“大忽悠”。

　　除了大數(shù)據(jù)，中國工程院院士鄭南寧提出的“無人駕駛車輛技術(shù)”問題無疑就是人工智能的一種應(yīng)用研究。

　　近年來，世界主要發(fā)達國家均將無人駕駛車輛的研發(fā)作為探索認知科學(xué)、突破人工智能技術(shù)、發(fā)展智能汽車產(chǎn)業(yè)的重要途徑。鄭南寧認為，不遠的將來，無人駕駛就可以成為整個交通的一個重要的組成部分，可以應(yīng)用在國防、智能交通系統(tǒng)和殘疾人生活質(zhì)量改善等方面，為國家安全和社會發(fā)展作出重要貢獻。
 

來源：西安交通大學(xué)