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  黑土地是大自然赋予人类的宝贵资源,是指以黑色或暗黑色腐殖质为优势地表组成物质的土地,由于富含有机质呈黑色而得名。同时,黑土也是世界宝贵的农业资源,其土壤成土母质主要为黄土状黏土、洪积物、冲积物、冰碛物及风积物等松散沉积物,是一种性状好、肥力高、适宜农耕和具有生产潜力的优质土地,是世界公认的少数高肥力土壤之一。黑土层的沉积经历了第四纪全新世以来的漫长过程,长达1万年以上。全球黑土地主要集中分布于中国东北、北美密西西比河流域、乌克兰大平原以及南美阿根廷—乌拉圭潘帕斯草原,在全球粮食安全保障方面具有不可替代的作用。  东北黑土区是我国最重要的商品粮基地,对我国乃至世界粮食、纤维、饲料的生产和输出起着举足轻重的作用。目前,该区粮食产量和粮食调出量分别占全国总量的1/4和1/3,已成为我国粮食生产的“稳定器”和“压舱石”,在农业可持续发展和粮食安全战略以及生态系统功能中发挥着不可替代的重要作用。同时,黑土地是巨大的土壤碳库,也拥有巨大的固碳潜力,合理开发与保护黑土地,大力发展低碳农业,深入挖掘黑土地土壤碳汇潜力,将有助于高效发挥土壤碳库作用,在实现碳中和进程中起到重要作用。  因此,无论从粮食生产角度还是生态功能角度,黑土都具有相较于其他土壤不可替代的作用,是名副其实的“耕地中的大熊猫”。  当前,黑土地保护面临着一些挑战,需有的放矢。我国黑土区与世界上其他的黑土区不同,面临着完全不同的保护压力。我国以占世界7%的耕地,养活了占世界18%的人口,创造了世界的奇迹。但奇迹的背后,便是我国耕地无法实行发达国家的免耕休耕保护措施,个别地区的过度垦殖、重用轻养、大水大肥及农化用品的过量施用,导致黑土区土壤健康长期透支,优质耕作“瘦、薄、硬”及水土流失问题严重。而且,黑土地开垦时间最短,利用强度最高,发展用养兼顾的现代农业体系面临着前所未有的挑战。  一是建立多部门协作的调查监测工作机制,摸清黑土地资源底数。由于已有黑土地数据多样,缺乏统一底数,加之缺少关于黑土地资源专项调查工作,导致无法准确确定黑土地的面积和分布范围,造成黑土地资源数量和质量不明晰,黑土地后备资源数量和类型评估不准确。现有土壤性状数据主要依据全国第二次土壤普查的结果,而第二次土壤普查主体工作完成至今已经40年,相关土壤性状和指标难免会发生变化,使得现有的调查监测数据难以支撑对黑土地实施精确管护的要求。  二是阻控黑土地退化,保护黑土地有赖于科技创新。一方面,东北地区纬度较高,冬季寒冷且漫长,秸秆还田降解难度大、时间长,秸秆处置已经成为黑土地可持续利用的障碍。目前,改善土壤肥力状况仍依赖于化肥,亟待通过精准的施肥方式和开发高效的有机肥产品,提高作物养分利用率。在秸秆处理技术方面,简便快速生物处理还田技术尚未成熟,高效液化技术和高效耐低温的原位复配促生生防微生物菌群应用技术尚不成熟,亟待通过科技创新引领黑土地保护水平。另一方面,我国农机装备整体水平还有待提升,亟需组织和推进新体系的建立,把农机转变为以信息技术为核心的高科技产品,实现我国农机现代装备产业的跨越式发展,实现东北黑土地农机与农艺的有机结合。而且,推进黑土地保护与利用,需要建立现代黑土地监测体系及预警系统。目前,我国初步建立了基于高分系列卫星为主体的对地观测网络,但在土壤质地监测、土壤侵蚀信息提取等方面还难以满足对黑土资源高效保护与利用的需求。亟需融合5G技术,开展黑土资源环境感知系统研发,构建包含卫星遥感、无人机、地面物联网的“天—空—地”一体化多尺度立体观测网络,突破多角度、高精度、准实时的黑土资源环境信息主动获取的关键技术,提升黑土资源环境大数据的深入分析与综合服务能力。  三是提高全民黑土地保护意识,完善相关法律法规。为切实做好黑土地保护与利用工作,国家出台了一系列相关文件和政策,极大推动了黑土地保护工作的进展。同时,黑龙江省、吉林省、辽宁省、内蒙古自治区为更好落实国家黑土地保护政策,先后出台了一系列的地方法律法规和文件。目前,仍需在总结地方立法经验的基础上,认真落实《中华人民共和国土地管理法》《基本农田保护条例》,积极开展立法调研工作,推动出台农田建设条例,支持东北4省(区)完善黑土地保护地方性法规规章,形成中央与地方配套衔接的黑土地保护法律法规体系。  (隋跃宇、陈一民,系中国科学院东北地理与农业生态研究所研究员、助理研究员)

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中国科学院自动化研究所所长徐波。受访者供图  编者按:对于普通人来说,人工智能是一个既熟悉而又神秘的词。在我国“十四五”规划中,多次提到要推动人工智能产业发展。当前产业现状如何?正在走向何方?哪些领域最有可能取得突破?带着这些问题,记者采访了中国科学院自动化研究所所长徐波。  人工智能创新不断“一体两翼”快速发展   人民网:当前,人工智能技术创新不断,应用层出不穷。它究竟走到了哪一步?能否谈谈您是如何看待我国人工智能技术发展现状的?   徐波:人工智能是一个高度交叉复合、快速发展的领域。如果要对其发展现状作一个全面概括,可以从人工智能“一体两翼”构成来着手分析。  其中“一翼”是指人工智能的基础理论。人工智能快速发展无疑受益于大数据和大算力发展,但基础还是15年前深度学习基础理论和方法的突破。人工智能越发展,其计算、生物、数学、材料、心理学和社会学等交叉复合特性就越明显。我国人工智能高水平论文发表数量已经位居世界一二,人工智能基础研究发展态势良好,已经成为人工智能基础研究大国。但成为人工智能基础研究强国,还需要在需求牵引下,按照问题导向继续弘扬“十年磨一剑”的科学家专注精神。  另外“一翼”就是人工智能的应用。人工智能具有无所不在的广阔应用场景,技术落地需要和工业制造、农业发展、医疗制药、社会治理等领域深度结合。我国有市场、人才、规模、数据等方面的优势,在应用方面走得比较快,对各行业的渗透深度和广度前所未有,具有世界上独一无二的优势,已经走在世界发展最前列。  人工智能中间非常关键的“一体”,指的是人工智能的基础软硬件,包括芯片、算法、软件硬件协同、开源框架、应用开发接口等等。它作为一个桥梁,把人工智能基础研究成果和场景应用广泛地结合在一起。目前,我们的基础软硬件研发已经从“可用”走到基本“好用”的阶段,发展了自主可控的人工智能基础软硬件生态。  人民网:产业应用是技术发展中很重要的部分。您认为我国要发展人工智能产业,占领关键技术高地,未来的突破口在哪里?   徐波:随着我国新一代人工智能的发展,人工智能应用呈现出遍地开花的良好发展态势。但人工智能落地中,也碰到很多问题,例如对数据质量要求高、缺乏相应标准、落地周期长成本高、人才昂贵等。  我认为可以从这几方面寻找突破口。  首先是复合型人才的培养。智能社会发展过程中需要培养一批既懂行业需求流程、又懂人工智能的专业人才。人工智能还完全没有发展到可以通过调几个参数就能上线替代部分人工作的水平。其中行业数据的获取、清洗和加工,以及如何按照业务需求建立相应的应用模型都需要一些这样的复合型人才支撑。  其次要降低人工智能的应用门槛。现在按照专用人工智能技术发展的应用,在很多时候发现还不如用个人更省成本。所以,如何从专用型的人工智能,逐步向更具泛化能力的人工智能技术发展,是一个重要的技术突破口,也是未来5-10年人工智能技术发展的主流。  这个过程中,从推动产业发展的角度选择一些超级场景对于牵引人工智能应用发展非常关键。例如,自动驾驶会是人工智能在单一领域里最大的产业场景,也是汽车工业发展的必争之地。类似的还有人工智能+医疗,也是一个特别大的场景。中国有四百万医生、全世界最大的临床海量医疗数据,最适合人工智能去发挥智能化优势。所以,要选择一些这样的超级场景,作为推动人工智能进步的突破口。  加快原始创新策源努力占据制高点  人民网:中科院自动化所作为我国“国家战略科技力量”的重要组成部分,“十四五”期间在人工智能领域的研究和应用方面,有哪些相应的目标和计划?   徐波:我们按照“两加快一努力”要求,加快原始创新策源和关键核心技术突破,努力占据人工智能科技创新制高点。  中国科学院自动化研究所始终关注人工智能中长远发展布局。十年前在深度学习刚刚开始应用于语音、图像并产生技术突破时,我们意识到感知类人工智能应用将逐渐由产业界为主导,于是开始布局更前瞻性的类脑智能,推动人工智能和脑科学的交叉研究实现,并与科学院神经所成立脑科学与智能技术交叉研究中心。目前这个方向已经成为研究所三大主力研究方向,相信在下一代人工智能发展中也将扮演重要角色。  人工智能想要在经济发展、社会治理、大工程系统等复杂问题的决策中发挥作用,需要人工智能与复杂系统进行交叉融合,这也是人工智能从感知、认知走向决策的必然发展趋势。因此,研究所进一步布局了可自主进化智能方向,研究建模人、环境和机器之间的演化、合作和竞争等关系,并通过交互提升人和机器对环境的认识和认知。这项技术可广泛应用于大量复杂问题的智能辅助决策。  这儿要重点谈一下我们最近研发的“紫东太初”多模态大模型。这是基于我们多年基础积累形成的面向关键技术攻关的研究方向。我们人类对世界的认识天然是多模态的。举个例子,我说“猫”这个字,你马上脑子里能想到猫的图片、猫叫的声音、猫的文字。我们大脑里面把猫有关的声音、图像和文字关联在一起,共同组成了“猫”这样一个语义。这个语义是跨模态存在的。模拟人的多模态认知特点,自动化所推出了全球首个千亿参数的三模态大模型“紫东太初”,把图像、文本和语音结合起来,它采用了多层次、多任务、自监督、预训练的学习方式,不仅可以实现跨模态理解,还能实现跨模态生成。这是我们在已有多个很好技术积累基础上,通过多模态把人工智能众多方向加以融合创新的研究成果,服务于产业和国民经济主战场。  人民网:在人工智能创新链中,科研院所在扮演怎样的角色?自动化所又是如何面向国民经济主战场,为我国人工智能产业链发展赋能?   徐波:人工智能包括智能和智能化。智能即智能科学内涵、基础理论和模型算法等,智能化则是智能与各个领域行业的结合。研究所发展规划一方面要承担主责主业,大力探索智能本身。同时,需要考虑智能怎么去和社会、和企业、和政府合作,政产学研结合,面向国民经济主战场,为人工智能产业链发展赋能。无论从科研还是产业化,我们始终秉持在低潮时坚守、在高潮时冷静的理念,努力成为默默的开拓者和引领者。  六年前,人工智能落地应用刚刚萌芽,基于人工智能自身发展特点,研究所及时推出了“离岗创业”制度,鼓励已在智能应用领域深耕多年的团队进行转化。制度实施以来,已经诞生了在工业视觉、融媒体、生物特征识别等垂直行业里多家有影响力的企业。离岗创业,这是一种人工智能技术转化1.0版本形式。  作为一种赋能千行百业的技术,我们不能止步于此。我们正在探索人工智能技术转化的2.0版。2.0核心就是要利用研究所力量,以核心创新为抓手,以构建创新生态为目标,做一个大的人工智能平台。如上所述,目前人工智能存在落地周期、成本、人才等问题,同时国产基础软硬件从基本“好用”到非常“好用”,都需要协同各方力量共同努力。  为了解决这一行业痛点,今年5月,中国科学院自动化研究所、华为技术有限公司、武汉东湖高新区管委会签署《人工智能技术开发合作备忘录》,三方共同筹建武汉多模态大模型人工智能平台。该平台以自动化所的“紫东太初”大模型为核心,以全国产的昇腾AI基础软硬件为底座(包含昇腾AI处理器、异构计算架构CANN和全场景AI框架昇思MindSpore等),通过合作支撑当地产业实现智能升级。大模型、大底座、大数据形成了一个天然的合作模式,来为各个行业赋能。这是我们技术转化2.0的一个开始的初步尝试。  打破应用门槛解决人工智能“落地难”痛点  人民网:您如何看待这个平台的未来发展?   徐波:这是人工智能向更加通用化方向迈出的重要一步。以前的人工智能是属于“作坊式”的。想要做一个应用,需要从算法开始进行开发,类似于我们常说的“重复造轮子”。多模态大模型人工智能平台,是人工智能从“作坊式”向“工业化”转型升级的一次重要探索。通过对多模态大模型人工智能平台的持续研发、应用、优化、升级等,大大降低应用门槛和对应用人才要求,同时推动全自主可控软硬件体系的形成。  这个过程中大模型技术持续创新研发是我们的主责主业。例如现在计算量还比较大、成本和能耗也比较大,未来大模型在现有基础上还会有很多突破。需要我们不断融合类脑等智能新机制,使得大模型的运营成本越来越低,越来越好用。  目前,我们也正在同步研究大模型基础上蒸馏出小模型技术,这也非常重要。对于不想上云的,或者是应用场景不那么复杂的,其实并不需要用到大模型。因为大模型的参数特别多,使用成本非常高。这个时候,就可以用大模型中蒸馏出一个小模型,小到可能只有几兆的大小,不但降低成本,而且实现从通用向专用的进一步优化。  打个比方来说,大模型类似于一个知识非常渊博的老师,他学了无数多的数据,但是如果从事一件具体的工作,就不需要那么渊博的知识,这时候,我们可以根据需求,自动蒸馏出一个小模型,教出一个小徒弟来做这项工作。  人工智能要迈上工业化阶段,必须要满足以下几个条件,批量化,成本低,易访问,轻能耗以及最大程度的开源开放。未来,“云端的大模型+末端小模型”很可能会成为人工智能应用的重要模式。  人民网:这个平台,目前是否有一些成功的应用?   徐波:我们已经有一些应用,效果很好。以前解决不了或者解决不好的现在有了全新的技术手段。  我们在智慧媒体方面做了一些探索。和头部视频网站合作,针对其海量的短视频、电影和电视剧,做到了跨模态内容的检索。比如输入一段文字,就能定位到视频中的某一个片段;可以根据电视剧的简介自动生成1分钟的视频摘要;还可以指定某个特定演员出现的场景、某件事的前因后果等内容进行“跳播”。  工业视听觉已经进行了应用尝试。过去,人工智能在工业领域的应用是一个痛点,因为样本非常少,而且很多时候数据是多模态的。比如发动机的质检,往往是靠老师傅们“听”出来的。用人工智能怎么做呢?我们把各种各样的工业缺陷数据混合在一起,首先让机器进行模型自学,应用的时候只需要给两个样本,就可以达到很高的质检精度。这方面我们已经实验过了,原来可能需要一万个样本才能做到90%以上的识别率,现在只要用几个或几十个样本,精度就能达到90%,大幅降低了人工智能的应用门槛。  另外一个应用案例是具像化的教学,可以在打手语的同时生成对应图片,辅助学生理解,更好地达到教学目的。  类似的应用还有很多,只靠自动化所一家单位去落地,会错失大量的助推产业升级的机会,也会比较慢,所以一定要在推广模式上创新,吸引更多的人、更多的机构来实践,来应用。我刚才说的“2.0”就是这个意思。现在我们自己先做一些样例出来,然后进一步完善模型,通过标准化、流程化等一系列手段,将门槛降下来。未来越多人用,这个模型就会越完善,也越好用。  近期,自动化所联合大学、产业界等在积极推进“多模态人工智能产业联盟”的建设,这个联盟的成立就是为了让产学研各界都能更好的应用我们创新的成果,并基于这些成果再去推广、完善。12月18日即将在武汉举行的“2021东湖国际人工智能高峰论坛”上,我们也会就推动人工智能通用化、技术应用国产化和参会嘉宾进行进一步的探讨与合作。  人民网:多年来您在研究人工智能的过程中,有没有觉得它的发展速度超越了您的想象?   徐波:有句话说,“大多数人高估了他们一年所能做的事情,却低估了他们十年所能做的事情。”  这句话来描述人工智能的发展也很适用。它的影响是潜移默化的。目前人工智能落地碰到一些困难,但过了十年以后回头来看,人工智能的发展速度会比你原来想象的要快。  目前,全世界很多优秀的人在研究人工智能,每个人都从不同的角度攻克其中一块砖,最终合力去建立起一座人工智能的高楼大厦。人工智能的发展非常激动人心。  这里的每一块砖可能就是一个很小的研究或者应用领域,它们正在以飞快的速度不断迭代和突破。人工智能研究离终极目标还有很远的距离,但人类正在朝着它光明前景的快速道上大步前进,并看到沿途一路风景。

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  2021年9月27日,习近平总书记在中央人才工作会议上发表重要讲话,全面总结了党的十八大以来我国人才工作取得的历史性成就、发生的历史性变革,精辟概括和深刻阐述了新时代我国人才工作的新理念新战略新举措,发出了深入实施新时代人才强国战略的动员令,为做好新时代人才工作指明了前进方向、提供了根本遵循。我们要把深入学习贯彻习近平总书记重要讲话精神作为当前和今后一个时期的重大政治任务,切实增强深入落实新时代人才强国战略的政治自觉、思想自觉、行动自觉,大力加强高水平科技人才队伍建设,为加快建设世界科技强国、实现高水平科技自立自强提供有力人才保障。  一、充分认识深入实施新时代人才强国战略的重大意义  人才是实现民族振兴、赢得国际竞争主动的战略资源,是衡量一个国家综合国力的重要指标,综合国力竞争说到底是人才竞争。在百年奋斗历程中,我们党始终重视培养人才、团结人才、引领人才、成就人才,团结和支持各方面人才为党和人民事业建功立业。在这次中央人才工作会议上,习近平总书记提出要深入实施新时代人才强国战略,加快建设世界重要人才中心和创新高地,为2035年基本实现社会主义现代化提供人才支撑,为2050年全面建成社会主义现代化强国打好人才基础,擘画了新时代我国人才工作新蓝图。  科技强盛是国家富强、民族振兴之基,国家发展、民族振兴都离不开科技人才。党的十八大以来,在我国深入实施创新驱动发展战略、决战脱贫攻坚、决胜全面建成小康社会、推动区域协同发展、抗击新冠肺炎疫情等国家重大战略和重大工作中,科技创新的贡献率显著提高,科技人才的关键作用有效发挥,人才工作的效能持续增强。面向全面建设社会主义现代化国家的宏伟目标,加快实现高水平科技自立自强,解决重点领域关键核心技术“卡脖子”问题,推动经济社会高质量发展,党和国家各项事业发展都对科技人才队伍提出了更高更紧迫的需求。这要求我们必须坚持人才引领发展的战略地位,加快建设一支规模宏大、结构合理、素质优良的高水平科技人才队伍,夯实创新发展的人才基础。  当今世界围绕科技制高点的人才竞争不断加剧,呈现出供需矛盾突出、竞争重心上移、空间集聚加速、跨国流动高频等鲜明特征。谁在人才竞争中占据优势,谁就能赢得未来发展主动权。长期以来,美国等发达国家把吸引集聚全球优秀人才作为国家战略,大量引进高水平科技人才和留学生,为创造和保持科技与经济竞争优势提供了重要人才资源。与此同时,美国等发达国家还在科技和人才上不断加大对我国的遏制和打压,使我国人才工作面临新形势新挑战。要增强忧患意识,更加重视人才自主培养,加快建立人才资源竞争优势。  2021年7月15日,中国科学院在该院力学研究所为首个弘扬科学家精神示范基地授牌,并为以钱学森、赵九章、施雅风等老科学家命名的首批三支科技攻关突击队授旗。图为活动现场,钱学森之子钱永刚讲述钱学森的五次人生选择。新华社记者金立旺/摄  目前,我国已建成全球规模最宏大的科技人才队伍,2019年研发人员全时当量达到480万人年,占全球研发人员的比重超过30%;专业技术人才接近7840万人,其中集聚了以两院院士为代表的一大批高端人才。同时也要看到,与全面建设社会主义现代化国家要求相比,与世界科技强国相比,我国科技人才队伍的结构性矛盾突出,战略科学家、高水平基础研究人才和关键核心技术攻关人才匮乏。从国际科技人才竞争格局看,在量子信息、5G通信、高速铁路、民用无人机等领域我国处于领先地位,在互联网和人工智能应用等领域中美双雄并峙,在信息、生命科学等领域的大部分基础技术和关键共性技术方面,我国还处于跟跑地位。要从根本上实现我国科技发展从跟跑向并跑、领跑的转变,改变我国在关键核心技术上长期受制于人的被动局面,必须加快实施新时代人才强国战略,走出一条从人才强到科技强、经济强、国家强的创新发展和民族复兴之路。  二、把建设战略人才力量作为重中之重  习近平总书记指出,战略人才站在国际科技前沿、引领科技自主创新、承担国家战略科技任务,是支撑我国高水平科技自立自强的重要力量,要把建设战略人才力量作为重中之重来抓,大力培养使用战略科学家,打造大批一流科技领军人才和创新团队,造就规模宏大的青年科技人才队伍,培养大批卓越工程师。加快建设国家战略人才力量是一项系统工程,必须遵循人才培养、使用和发展规律。从队伍结构上看,合理的科技人才队伍呈金字塔形结构,战略科学家和科技领军人才作为“塔尖”,代表着科技人才队伍的最高水平;青年科技人才作为“塔基”,构筑起科技人才队伍的雄厚基础。要针对不同类型、不同阶段科技人才的特点培养和使用人才。从人才成长过程来看,十年树木,百年树人,“坐而论道”选不出人才,“论资排辈”熬不出人才,要坚持实践标准,通过“干中学”、“学中用”,立足科研实践,在科技创新主战场上培养和造就大批高水平科技人才,让更多战略科学家和科技领军人才脱颖而出。从人才发展环境来看,优良的种子需要肥沃的土壤和适宜的阳光雨露,优秀科技人才的成长需要崇尚创新、鼓励探索、追求卓越、宽容失败的文化氛围,需要让人才心无旁骛、潜心致研的良好条件和环境。只有充分认识和遵循这些科技人才成长和发展规律,才能加快形成人才辈出、人尽其才的生动局面,加快建设国家战略人才力量。  把培养使用战略科学家和科技领军人才作为战略重点。“千军易得,一将难求”。战略科学家是科学帅才,是国家战略人才力量中的“关键少数”,在科技创新活动中起着谋战略、指方向的重要作用。科技领军人才是国家战略人才力量的中坚骨干,在重大科技任务中发挥着挑大梁、带队伍的重要作用。20世纪五六十年代,钱学森、钱三强、华罗庚、李四光、贝时璋等老一辈科学家,主导制定了新中国第一个中长期科学技术发展规划,在“两弹一星”等国家重大战略工程中发挥了科技领军作用,奠定了我国科技事业发展的坚实基础。今天,我国要加快建设社会主义现代化强国,加快建设世界重要人才中心和创新高地,必须在人工智能、量子信息、集成电路、生命健康、生物育种、空天科技等战略必争领域和重要前沿基础领域,大力培养战略科学家和科技领军人才。依托“科技创新2030─重大项目”、基础研究和关键核心技术攻关、国防科技创新等重大科技任务,大胆选拔使用长期奋战在科研一线、德才兼备、视野开阔、思想前瞻、具有深厚科学素养和优良作风学风的优秀科技人才,支持他们发挥将帅作用,担当领衔重任,组织开展协同攻关和大兵团作战,形成战略科学家和科技领军人才成长梯队。面向国家战略需求推进院士制度改革,更好发挥广大院士在科研攻关、战略咨询、学科发展和人才培养中的作用。  把青年科技人才培养放在更加突出的位置。青年人才充满创新活力和发展潜力,是科技人才队伍中的生力军,代表了科技事业发展的希望和未来。有研究表明,自然科学家发明创造的最佳年龄段是25岁到45岁,2000年以来诺贝尔奖获得者取得标志性成果的平均年龄约为41岁。在我国“两弹一星”研制过程中,后来成为“两弹一星”元勋的23位科学家当时的平均年龄也不到40岁。近年来,中国科学院承担新一代北斗导航卫星研制任务的团队,平均年龄只有31岁。要把培育国家战略人才力量的政策重心放在青年科技人才上,给予青年科技人才更多的信任、更好的帮助、更有力的支持,为他们成长和发展搭建舞台、拓展空间。在部署科研项目时,提高青年科技人才担纲领衔的比例;在实施人才计划时,加大对青年科技人才的倾斜支持。更加关心关爱青年科技人才,教育引导他们坚定理想信念、涵养优良学风、厚植学术根基、保持科研定力,在科学研究道路上行稳致远;同时着力解决青年科技人才事业发展和工作生活中遇到的实际困难,有针对性地帮助他们解除后顾之忧,让他们安身、安心、安业。  2021年5月28日,中国科学院合肥物质科学研究院有“人造太阳”之称的全超导托卡马克核聚变实验装置(EAST)创造新的世界纪录,成功实现可重复的1.2亿摄氏度101秒和1.6亿摄氏度20秒等离子体运行,向核聚变能源应用迈出重要一步。图为工作人员对全超导托卡马克核聚变实验装置(EAST)进行升级改造。新华社记者周牧/摄  随着科学技术不断向广度拓展、向深度迈进,多学科交叉渗透融合不断加强,科学研究的复杂性、系统性、协同性日益增强,高水平创新团队在科研活动中的作用更加凸显。要聚焦国家战略需求和前沿科学重大问题,围绕重点领域、重点产业、重大任务,鼓励支持科研人员跨学科、跨领域组建创新团队,鼓励支持科学、技术、工程等各类人才组建攻坚团队,构建“分可独立作战、聚可合力攻关”的科研组织模式,开展全链条、跨部门协同攻关,更好发挥各类人才的作用,着力实现原始创新和关键核心技术重大突破。  三、充分激发科技人才创新活力和潜能  习近平总书记强调,要深化人才发展体制机制改革,全方位培养、引进、用好人才。要锚定2035年我国进入创新型国家前列、建成人才强国的战略目标,坚持目标导向、问题导向,加快构建既有中国特色又有国际竞争比较优势的人才发展体制机制,加快建设世界重要人才中心和创新高地。  改革人才使用机制,向用人主体授权,为科技人才松绑。党的十八大以来,国家在改革人才培养、使用、评价、服务、支持、激励等机制方面,出台了一系列务实管用的举措,取得了积极成效。但人才工作中的行政化倾向、官本位思维尚未根本革除,简单套用行政管理模式管理科技人才的现象仍然不同程度存在,科技领域“放管服”中既存在“不愿放、不敢放”的问题,也存在“接不住、用不好”的问题,导致用人单位的主体权责难以有效履行,科研人员的积极性、主动性难以充分调动。要改进科研院所管理,增强服务保障一线科研人员的意识和能力,采取切实有效措施,扩大科研人员在科研过程中的技术路线决定权、经费支配权、资源调度权,革除科研管理中的形式主义和官僚主义,为科研人员松绑、减负、降压,让科研人员在宽松的科研环境中有充足的时间潜心科研,充分释放聪明才智,有效激发创新热情。  改革人才评价机制,强化价值导向,分类精准评价。评价体系对人才成长和发展具有十分重要的“指挥棒”作用,目前部分科研人员中出现的急功近利、跟风式科研甚至科研行为不端等问题,很大程度上受到不科学、不合理人才评价体系的影响。要加快建立和完善以创新价值、能力、贡献为导向的科技人才评价体系,凭科研实绩和创新成果说话,不以“帽子”论英雄,不让老实人吃亏,不让投机者得利。坚持“破四唯”与“立新标”并举,根据不同类型科技创新活动的特点和不同学科领域人才成长发展的规律,实行分类评价,不搞“一刀切”,对基础前沿研究突出原创导向,对社会公益性研究突出需求导向,对应用技术开发和成果转化评价突出市场导向,形成并实施更具精准性和灵活性、有利于科技人才潜心研究和创新的评价体系。  坚持自主培养与对外开放并重,积极构建我国新时代科技人才工作新格局。作为一个世界上有重要影响的科技大国、人才大国,要满足我国对科技人才数量、质量、结构的全方位需求,主动应对少数国家对我国在科技和人才方面的遏制和打压,实现高水平科技自立自强,必须提高我国人才供给自主可控能力。为此,要充分发挥我国高等教育体系的规模优势,发挥科教融合培养高水平科技人才的显著独特优势,发挥国家事业发展急需各类人才的广阔舞台优势,把我国的人才竞争优势牢固建立在主要依靠自主培养的坚实基础之上。同时,强调人才自主培养绝不意味着自我封闭与隔绝,必须主动应对国际环境新变化,坚持“引进来、走出去”,以更加积极的态度、更加开放的政策、更加有效的措施,努力提高对国际一流人才的吸引力和竞争力。依托科技创新高地、优势创新单元和一流设施平台等,加强“高精尖缺”人才引进。通过主动发起国际大科学计划和大科学工程,扩大开放合作“朋友圈”,拓展国际交流合作的范围和渠道,更好汇聚全球智力资源和创新要素。支持更多科技人才走出国门,开展高水平国际学术交流与合作,在国际科技组织中发挥重要作用,积极融入全球创新网络。  四、营造健康向上、求实奋进的科技人才成长发展生态  习近平总书记强调,做好人才工作必须坚持正确政治方向,不断加强和改进知识分子工作,鼓励人才深怀爱国之心、砥砺报国之志。要坚持党对人才工作的全面领导,教育引导科技人才胸怀“国之大者”,心系“国家事”、肩扛“国家责”,主动担负起时代赋予的使命责任。  坚持党管人才,强化思想政治引领。党的领导是我国科技事业取得成功的根本保证,也是加快建设世界重要人才中心和创新高地的根本保证。要加强科研院所党建工作,充分发挥基层党组织的战斗堡垒作用和广大党员的先锋模范作用,发挥党的政治优势、组织优势和群众工作优势,把党中央对人才的关心、关爱、关怀传递到一线科研人员身上,把广大科技人才凝聚到全面建设社会主义现代化国家的伟大事业中来。推动党建工作与人才工作同谋划、同部署、同推进、同考核,实现有机结合、深度融合。  2021年10月19日,中国科学院发布嫦娥五号月球科研样品最新研究成果。研究证明,嫦娥五号月球样品为一类新的月海玄武岩,填补了美国和苏联月球采样任务的“空白”。图为研究人员在中国科学院地质与地球物理研究所月球样品洁净室处理月球样品。新华社记者金立旺/摄  大力弘扬科学家精神,激励广大科技人才矢志爱国奋斗、锐意开拓创新。科学家精神是我国科技界的宝贵精神财富,老一辈科学家为我们树立了光辉榜样。20世纪60年代,我国“氢弹之父”于敏院士从国家战略需求出发,把自己的研究方向从理论物理转向核武器理论,为“两弹一星”事业作出了关键性重要贡献。国家最高科学技术奖获得者张存浩院士,为满足国家不同历史时期的重大需求,5次改变科研选题,在每一个科研方向上都取得了卓越成就。“时代楷模”南仁东先生24年心无旁骛,长期奔波在贵州大山深处,带领科研团队攻克一系列技术难题,成功研制“中国天眼”(FAST),引领我国射电天文学达到世界领先水平。要认真学习他们的优秀品质,大力弘扬胸怀祖国、服务人民的爱国精神,勇攀高峰、敢为人先的创新精神,追求真理、严谨治学的求实精神,淡泊名利、潜心研究的奉献精神,集智攻关、团结协作的协同精神,甘为人梯、奖掖后学的育人精神,使科学家精神真正成为广大科技人才的精神引领和行动自觉。  加强作风学风建设,营造风清气正的科研环境。德不优者,不能怀远。科研道德和作风学风是科技人才在长期科研实践中形成并广泛认可、共同遵循的价值理念和行为准则。要坚持思想教育、制度建设和监督查处三管齐下,加强科研道德和作风学风建设,健全完善科学合理、权责一致的科研管理制度,明确科学研究的行为规范、学术标准和伦理要求,对各类学术不端现象零容忍。教育引导科技人才坚定创新自信、勇攀科技高峰,切实改变不同程度上存在的跟踪模仿的思维惯性和跟风逐热的盲目倾向,倡导求真务实、严谨治学,力戒浮夸浮躁、投机取巧,让真正创新干事的人才受到尊崇、得到支持、发挥作用。  作者:中国科学院党组书记、院长

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  陈和生,中国科学院院士,现任国家重大科技基础设施散裂中子源工程指挥部总指挥、北京正负电子对撞机国家实验室主任、中国科学院高能物理研究所研究员。他长期从事粒子物理实验研究,主持了重大科技基础设施北京正负电子对撞机重大改造工程。陈和生曾荣获国家科技进步一等奖、二等奖,第一届全国创新争先奖,中国科学院杰出科技成就奖等。   散裂中子源究竟是什么?简单来说,散裂中子源就是一种“超级显微镜”,其散射的中子如同“探针”,可以清晰检测物质的内部结构,因此被认为是当今人类深度探索微观世界的有力工具。它广泛应用于新材料研发、关键零部件的性能检测、癌症治疗等热门领域,为材料科学、生命科学、环境科学等基础研究,提供了先进的现代技术平台,对解决前沿科学问题具有重大意义,是当之无愧的“国之重器”。  看透物质结构的“火眼金睛”——中子  如何去研究微观结构呢?我们在中学时可以用显微镜来看花粉、看细胞等等。如果还想看更精细的结构,可以用电子显微镜。而要想看到分子结构,就需要用散裂中子源,或者是同步辐射光源,我们把它叫作超级显微镜。什么是同步辐射呢?同步辐射实际上就是非常强的X光,大家在医院做检查用的就是X光,但是同步辐射比它要强百亿倍。用一般的方法是得不到这么强的X光的,所以就要利用大型的加速器,电子的束流在磁场拐弯的时候,会产生非常强的X光,我们把它叫作同步辐射。利用专门的加速器来产生很强的同步辐射,这样就能够研究物质的结构,比如说上海同步辐射光源、北京同步辐射装置、合肥同步辐射装置。  散裂中子源产生中子,它打在样品上,样品跟它相互作用以后,它的方向和动量都改变了,用探测仪器把这个样品包起来,看看入射进来的中子经过样品之后的变化,反过来就可以用数学方法反推出它的结构。  中子从哪儿来?自由的中子在正常的状态之下,寿命很短,自然界中自由的中子寿命大概就是20分钟左右,没有办法对它利用。绝大部分的中子都是在原子核里,质子、中子组成原子核,要得到自由的中子,需要从专门的大科学装置来产生。这种装置有两类:一类是反应堆,反应堆的中子源是利用铀235裂变的时候产生中子,它的问题是产生中子的时候,附带产生很高的热量,这样就会产生一些危险。比如2011年,日本福岛核电站发生的事故。在世界上,现在能够找到修反应堆的地方,越来越困难,从环保的角度,这样类型的反应堆逐渐地淡出了。第二种产生中子的实验设施就是散裂中子源,它是用高能的质子去打靶,产生中子,这样就没有反应堆那样很高的反应热的问题,只要关掉电源,它就停止运行,不会有任何安全问题。所以现在发展的趋势,就是逐步地用散裂中子源来代替反应堆,从事中子散射的研究。  散裂中子源造价高、技术复杂,中子探测起来也非常困难,实验的难度非常高,所以在我们中国的散裂中子源建成之前,全世界只有3台,英国的卢瑟福实验室、美国的橡树岭实验室和日本的原子能机构。经过大约20年的谋划和建设,2018年8月,中国自己的散裂中子源终于在广东东莞“横空出世”,正式投入运行。由此,我国成为世界上第4个拥有这一科技“重器”的国家。  中国散裂中子源“初露锋芒”  近年来,我国建成的上海光源、散裂中子源等大科学装置,在提高自主创新能力方面发挥了重要作用,大大缩小了与发达国家的差距。与此同时,围绕这些大科学装置建成的科学与技术中心,也具有特殊的辐射、示范、引领作用,逐渐构筑起了重要的创新“高地”。但是,打造大科学装置与制造一般的科研仪器设施不同,需要在建设中研制大量的非标准设备,而且规模大、建设周期长、投资巨大,需要汇集大批科学家和工程师,因此,会遇到工程建设与科学研究的双重挑战。  散裂中子源由三大部分构成,包括加速器、重金属的靶、谱仪,所谓谱仪就是实验终端。中国散裂中子源,它的加速器包括两部分,一部分是8000万电子伏特的质子直线加速器,注入到快循环同步加速器,跑两万多圈,把它加速到16亿电子伏特,能量提高20倍。然后就去打靶,是一个钨靶,用水冷的钨靶,效率非常高,能够产生非常强又非常短的中子。我们在靶站的周围,建设很多谱仪,把样品放在谱仪的中间,用探测器把它包起来,这样就能够知道,中子打上去以后,发生了什么情况。这个样品就像一张渔网,我们往渔网上扔好多玻璃球,有的球就穿过渔网的间隙走了,有的碰到渔网的结点,它改变了方向。把所有的这些玻璃球的信息都测量出来,经过数学方法,就可以反推出来这张网的结构,这就是中子散射的研究方法。  2017年8月28日,我们首次打靶成功,获得了中子束流,而且中子的能谱,完全符合理论的计算,一次打靶成功,调试的进度,远远超过国际上其他散裂中子源。特别可喜的是,我们设备的国产化率超过了90%,美国、日本的散裂中子源,都花费十几亿美元,我们只用了18亿元人民币。2018年8月通过了国家验收,被给予非常高的评价:装置的整体设计科学合理,靶站的最高中子效率和三个谱仪性能达到国际先进水平,显著地提升了我国在这个领域当中的技术水平和创新能力,使得我们国家在强流质子加速器和中子散射领域实现重大跨越,技术和综合性能进入国际同类装置的先进行列。  “国之重器”前途无量  作为一个用户装置,要求稳定高效运行。从2017年以来,我们的打靶功率是节节提升,成功地达到了设计功率100千瓦的指标,始终做到稳定运行。目前注册的用户超过了2000人,其中来自粤港澳大湾区的有四分之一,还包括港澳用户55人,国外用户42人,完成了课题400多项,其中企业课题达到13%以上。在前沿科学研究和国家发展的一些关键领域,我们已经发表了文章65篇。  新型的能源材料是我们工作的重点。因为新能源的材料,比如储氢材料、锂电池材料,还有燃料电池的核心就是氢、锂和氧,而这三种元素都对中子研究非常有利,又很关键。比如锂电池的研究,只有用中子才能够搞清楚锂电池的锂在什么地方,它怎么运动,我们过去这两年多的工作,锂电池的研究是一个重点,获得了很多成果。  散裂中子源研究所产生出来的新技术,还有一项是硼中子靶向治癌。硼中子靶向治癌,是一种新的精准治疗癌症的二维技术,它是利用中国散裂中子源发展起来的技术所研制的。这种治疗方法,相信会开辟癌症放射治疗一个新的篇章。它最大的优点,就是能够治疗那些弥散的,甚至扩散的癌。我们正在进行动物实验,一年以后将要开展临床试验,完成了临床试验以后,就可以进行临床治疗。这种技术需要的靶向药物,也是目前研究的热点,希望国内做药、研究硼化学的相关人士一起努力,找到效果更好的靶向药物,为人民健康服务。  中国散裂中子源现在还不能满足国内的需求,因为国内的用户增长非常迅速。2018年全世界发表的关于中子散射的文章,13%以上都有中国单位署名。现在我们的束流时间供不应求,2021年春天申请用户的数目是2020年春天的两倍,所以国家发展改革委已经批准了在“十四五”期间,进行散裂中子源的二期工程。二期工程将增建11台谱仪,这样就覆盖了用户的各个领域,同时把束流的功率,从现在的100千瓦提高到500千瓦,总投资30亿元。  由于大科学装置的社会影响和辐射效应,现在国内兴建大科学装置的热情迅速提高,但是盲目上马、低水平重复,会带来很多问题。我们国家现在大科学装置的数量和种类,和发达国家已经比较相近了,但是我们装置的实验终端,它的数量和水平、研究工作的水平、科学产出,和发达国家相比差距比较大。我们最紧迫的不是说各个省市动员大家都去上同步辐射、上散裂中子源,而是集中力量办大事,集中我们有限的财力物力、集中我们有限的队伍,把我们的大科学装置建好,真正让它达到国际先进水平。必须继续坚持国家统一规划和部署重大科技基础设施的原则,坚持以国家科学技术发展战略需求和用户需求为导向,这是保证我们国家大科学装置持续发展、健康发展的关键。

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  近日,以“定量合成生物学”为主题的学术讨论会(香山科学会议第S64次学术讨论会)在北京召开。40余位在“系统生物学”“合成生物学”“定量生物学”等领域卓有建树的学者,围绕合成生物学的基础理论研究、技术创新和工程应用以及我国在合成生物学领域的发展战略,针对“合成生物学使能技术”“‘黑箱’理论与人工智能”“多尺度‘白箱’定量理论”和“合成生物学的医学与工程应用”4个议题展开研讨。  如果说这还只是合成生物学发展脚步渐疾的“常规学术动静”,那么下面发生的事情,就一定不是偶然了。  合成生物学从学术界“出圈”  据不完全统计,目前已有广东、湖北、云南、甘肃、北京、上海、山西、江苏、天津、浙江、海南、内蒙古、宁夏、黑龙江、河北等15个省区市发布了科技创新“十四五”规划。我们研读发现,其中有10个省区市科技创新“十四五”规划均明确提出有关合成生物学的规划和意见;虽然侧重点各有不同,但强调合成生物学技术创新,并以其引导产业提升甚至产业革命的核心理念基本是一致的。  比如,在《广东省科技创新“十四五”规划》中,提出将合成生物学领域作为“前沿技术和颠覆性技术研究”实施研发专项。广东省还在行动计划中明确,要“提升合成生物系统的定量可预测设计能力”“推动合成生物技术在工业生物智造、疾病诊疗、环境安全、能源安全与国家安全等领域的颠覆性前沿技术创新与工程化应用”。  显然,“政”“学”呼应之下,合成生物学即将呈现出“研”“产”“用”并举的发展格局。如果从这一发展格局视角出发,总结合成生物学发展过程中积累的经验教训,不难“倒逼”出合成生物学发展的科技战略布局,特别是真正认识到其核心理论与技术工程平台的突破,将在我国科学进步与经济发展进程中承载重要使命。  破解合成生物学瓶颈问题  合成生物学理念有两个缘起。一是从合成化学开始,经基因重组技术带来的“人工合成生命”愿景到本世纪初全人工合成基因组支原体Synthia的诞生所形成的以合成人造生命为目标的理念。二是基于本世纪初采用生物元件—底盘构建逻辑线路成功的突破,将工程科学的“设计—合成—测试—学习”理念引入生命科学,形成了采用工程科学策略改造或创造人工生命系统的学科,也被称为工程生物学。  经过过去20年的实践,这两个理念不断融合,可以把“合成生物学”综合为以工程科学理念研究生命,实现生命过程工程化和工程化合成人造生命体系这样一个高度交叉融合的前沿学科。合成生物学的任务是用知识达到构建事物的目的,以增进人们对工程生命体与自然生命体的基础认识。  合成生物学通过从头设计复杂生命体,为认识和改造生物提供“自下而上”的理论指导(即“造物致知”),进而为相关重要科学问题的解决带来新机遇,因此成为当前生命科学发展的前沿热点之一。然而,合成生物学也面临着重大挑战,即缺乏可预测性设计(或称“理性设计”)的指导,这也是制约合成构建更复杂、更可控的生物系统的关键瓶颈。  众所周知,无论是构建具有新功能的生物系统,还是重构、改造现有生物系统,都需要具备“基于理解生命系统规律的理性设计能力”。迄今人们对于生命系统规律的理解,采用的是系统生物学的方法,即采用分析(还原论)与综合(系统论)的手段,直接探究生命系统形成发展运动的规律。由于生命是一个超级复杂的系统,其运行的规律基本是非线性的,因而对于其规律的工程化抽象是困难甚至是“难以企及”的。因此,在上世纪80年代,一批学科交叉的学者用一种全新的、统一的视角认识复杂系统,大量运用隐喻和类比的方法,寻找不同系统之间的共性,提出了“涌现”的概念,就是指系统中的个体遵循简单的规则,通过局部的相互作用构成一个整体时,一些新的属性或者规律就会突然在系统层面诞生。  我们认为,对生命功能涌现性的理解将使得合成生命体系的理性设计真正置于工程科学理论之上。而这种超越现象描述、寻找生命体系在各个层次过渡态上发生“涌现”的定量规律,正是合成生物学构建其自身理论架构、从描述科学与实验科学转变为理论科学的核心。  所谓理性设计,就是“可预测性”设计;而要可预测,就必须将规律定量化。  建立定量关系、发展定量理论,目前有两种解决思路。一是传统的“定量生物学”方法,即通过定量表征和数理建模的研究方法,构建知识驱动的“白箱模型”;二是结合自动化产生大数据与机器学习等“人工智能”方法,构建数据驱动的“黑箱模型”。二者都指向同一目标,即用数理逻辑与定量关系研究自然现象。  两者综合,定量生物学是应用数理思维,研究生物系统基本原理,旨在用简单定量关系描述复杂生物过程,进而帮助人们可预测地设计合成生命体。反过来,运用合成生物学自下而上的工程化平台技术,系统产生大量生物学数据,不仅支撑了“黑箱模型”的机器学习,而且可以通过构建合成生物系统,验证定量生物学的“白箱模型”。当然,如果可以解读人工智能学习得到的理论规律,就能让“黑箱模型白箱化”,还可通过构建合成生物系统,验证定量生物学对生命现象的定量预测,真正解析“涌现”的理论规律。  可见,定量生物学和合成生物学的交叉互补,是当前发展阶段从根本上促进合成生物学学科以及相关工程应用发展的关键核心与历史机遇。当然,迎接这一机遇,也面临着巨大的挑战。为此,我们在这次香山会议上提出了“定量合成生物学”的研究方向,希望能集各领域专家学者的智慧,抓住机遇,实现合成生物学的又一次跃迁。  建设整体化定量合成生物学体系  在生物研究中,基于理性设计原理和合成构建技术的“设计—合成—测试—学习”研究循环,往往速度慢、效率低,且高度依赖于昂贵的人力成本。所以,自动化、高通量的设备平台和标准化的实验方法、算法和流程,将是未来的合成生物学不可或缺的一部分。比如,2020年发表于《自然》杂志的“人工智能机器人化学家”就属于此类技术进化的应用典范。  基于此,我们提出,要建设理论(理性设计)、技术(合成能力)、工程(自动化平台)三者相辅相成的合成生物学体系,进而以此推动合成生物学研究由定性、描述性、局部性向定量、理论化和整体化的变革。  具体而言,首先,要在分子到亚细胞(细胞器)再到细胞的“涌现”层次上发展定量合成生物学,包括定量描述和预测基因回路与细胞行为,发展生命体系定量理解与理性设计的基础理论框架,建立复杂生物系统的设计理论、从头设计原则和数学模型,探索生命体维系运转的基本规律。  其次,要大力发展使能技术,进而提升大片段DNA合成、基因组组装、生物原件功能设计与定向进化、基因回路设计、自动化建模及仿真测试能力。  其三,要建设自动化、高通量的构建平台,发展高通量、数字化、标准化的设计、合成、测试技术体系。  第四,要发展相应的机器学习能力,包括硬件和软件能力,特别要做好数据标准化以及整合交互使用与知识图谱构建的基础性工作。  推动我国合成生物学高质量发展的五条建议  我国在合成生物学领域虽然起步比国际上晚了10多年,但近10年来不同学科与领域的专家合作攻关以及国际合作已奠定了相当好的研究基础。在“定量合成生物学”香山会议上,20余家单位的40余位专家学者深入探讨合成生物学的科学问题和主要瓶颈并达成多方共识。为推动我国合成生物学高质量发展,强化合成生物技术战略科技力量,进一步构建合成生物学战略布局,我们提出了如下建议。  一是必须充分认识合成生物学对于当今世界国际竞争、国家安全与国内民生的重大战略意义,建议国家对合成生物学增强基础研究投入,并组织多学科交叉合作团队,进行系统的基础理论和核心技术研究攻关。  其中,发展定量合成生物学将转变研究范式,涉及多个学科领域以及先进生物技术、数据科学与工程技术的结合,属于国际科学研究的前沿,需要更广泛、深入的学科交叉与合作。因此要吸引多学科人才,加快推动国家级科研载体平台及产业创新中心的建立。发展定量合成生物学是我国占据科技前沿制高点的一次重要机遇,要认识到这对于推进我国合成生物学基础理论研究和技术创新领先国际水平的重大战略价值。  二是在合成生物使能技术方面,建议聚焦于发展更高效、更精准、更智能的基因改造技术和基因组的精准合成与重排技术,开发对亚细胞结构进行理性设计、构建与拓展的手段,探索无细胞体系与人造膜系统的生物功能设计与构建技术以及先进合成生物学分析技术,例如多组学技术、单细胞技术、单分子技术等。这些前沿技术是合成生物学发展的工具与基础,我国目前已取得了良好的成绩,应当持续发力,占领前沿技术研究制高点。  三是建议大力发展前沿数据科学与人工智能相结合的、面向合成生物学的黑箱理论与方法。  人工智能辅助生物计算是国际上最重要的前沿方向之一。建议聚焦于发展面向合成生物学的人工智能技术平台,实现数据标准化,解决数据偏向性问题,并建设开放共享有效的数据库和计算平台。建议发展结合物理模型与机器学习的可解释黑箱模型,发展兼顾速度与精度的生物计算方法以及利用人工智能对生物元件高精度预测、辅助生物元件理性设计的方法。  四是建议加强发展合成生物学领域的多尺度白箱定量理论,利用合成生物学的手段推动理论研究,将定量理论作为指导合成生物学理性设计的基础。  此方面的前沿科学问题包括:发展适用于复杂生物系统的设计原理,实现范式转化;研究合成基因回路在资源竞争条件下的协调策略;探索具有抗噪和鲁棒性功能的系统设计;探索进化论的定量理论等。  构建白箱模型,需要获取标准化、定量化实验数据,可以通过建立唯象模型来掌握系统的运行规律,并进一步归纳、提炼出具有普适性的理论框架,最终利用理论达到生物系统的理性设计与精准合成这一工程目标。这方面的研究国际上尚未建立体系,有巨大的发展空间,也是未来的发展方向,需要得到重视。  五是建议加强重视合成生物学的医学与工程应用,充分发挥合成生物学在民生、医疗、经济、能源、环境和安全等方面的作用。  为了推动合成生物学的应用研究,应加强学科交叉与产业配套。合成生物学技术的应用,需要合成生物技术与工程技术有机结合,其复杂性和难度表现为较大跨度的多学科交叉,涉及医学、材料学、生物物理学、生物化学、纳米技术、电子工程等,需要加强学科交流与国内国际合作。同时,应当提升科技支撑,加强产业配套,在解决好底层基础理论构建以及技术概念验证之后,加快产业化进程,在市场与资本的双重推动下,加速我国技术壁垒的形成,实现我国合成生物技术与产品的产业化应用。  总结来说,我们期待基础生命科学研究与合成生物学研究两者的螺旋上升,这将真正开启生命科学研究革命之门,同时将针对工业、农业、健康、能源、环境、材料、信息、工程等国民经济领域重大需求,不断引领新一代生物技术和工程生物学的发展。  (赵国屏系中科院院士、中科院分子植物科学卓越创新中心合成生物学重点实验室专家委员会主任,刘陈立系中科院深圳先进院合成生物学研究所所长、中科院定量工程生物学重点实验室主任,本报记者赵广立整理)

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  国家的支持是技术发展的最大动力,举国体制为许多科技创新提供了强大助力  在纪录片《我在故宫修文物》中,科研人员使用一种名为高光谱的遥感技术,通过扫描古字画提取墨迹、识别颜料。物质都有独特的光谱特征,就像指纹一样。高光谱遥感技术可以帮助人们更好看清它们,因此可以用于监测自然灾害,给土地利用和农作物做精细分类等。  总的来看,我国遥感技术起步比较晚,高光谱遥感是为数不多与国际发展前沿同步的遥感技术。改革开放初期,中国科学院组织专家利用高光谱遥感技术,开发用于遥感找矿设备。我与上海技术物理所等单位的一批优秀专家共事,参与了这项工作。从当时科技水平实际出发,我们自主研制出了第一代红外细分光谱扫描仪。虽然现在看来,这个仪器比较简单,但它迈出了我国高光谱遥感发展重要一步。  随后,中国科学院引进了两架“奖状”型遥感飞机。我们对这两架飞机做了全面遥感改装,让它们在新疆这片广袤大地上空翱翔。两年多的时间里,我们识别出多处黄金蚀变带和矿化带,圈定了一些找矿靶区。这些工作让我国高光谱遥感技术进入一个较快的发展阶段。在30多年的服役期里,这两架飞机还在黄土高原水土流失监测、三北防护林和国家土地资源调查等工作上发挥了重要作用。  进入21世纪,我国高光谱遥感快速发展。环境系列卫星、神舟飞船和“高分辨率对地观测”国家重大专项卫星等都搭载了高光谱遥感载荷。近年来,“可见短波红外高光谱相机”等高光谱设备的研制与发展,将我国高光谱遥感技术推进到了一个新的阶段。从起步到蓬勃发展、从探索研究到深入应用,在高光谱遥感技术领域,我国始终和国际前沿保持同步,部分技术领跑全球。  回顾高光谱遥感技术的发展历程,我深切感受到国家的支持是技术发展的最大动力,举国体制为许多科技创新提供了强大助力。还记得,当年为了追踪对地观测前沿技术发展,中国科学院从院属各所抽调人员,成立了地球资源卫星调研组,联合全国科研单位,着力发展地球资源卫星有关技术。在国家制定科技攻关计划时,急需开展的、容易见成效的重要研究很多。在当年国家财力并不充裕的条件下,高光谱遥感作为一项前沿技术,仍然获得了不小的支持。  当然,科研人员的努力也很重要。1979年,中国科学院成立了遥感应用研究所,我是该所最早的成员之一。当时,在遥感领域,我们与国外先进水平差距非常大,几乎是从一张白纸上起步,连可以查阅学习的资料都很难找到。上世纪80年代中后期到90年代,我们在全国各地开展遥感研究,特别是航空遥感。我们在长江、黄河、淮河、洞庭湖、鄱阳湖流域开展洪水的遥感监测,为抗洪救灾提供信息支援。尽管很辛苦,但大家都特别开心,为与国家同呼吸、共命运而感到自豪。  青年是国家的未来,是民族的希望。高兴的是,我看到年轻一代继承了老一辈遥感人锲而不舍的精神,继续推动我国高光谱遥感技术走在国际前沿。面向未来,高光谱遥感技术在技术成熟度、应用的广度和深度上还有明显不足,但我相信,在新一代研究者的努力下,高光谱遥感技术的发展前景一定会越来越好。  (作者为中国科学院院士、中国科学院空天信息创新研究院研究员,记者喻思南整理)

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