記者 黃海華

  情智兼?zhèn)涞臄?shù)字人與機(jī)器人、作物高光效的生物學(xué)基礎(chǔ)、人類表型組微觀與整體的復(fù)雜關(guān)聯(lián)及其機(jī)制解密……日前，中國科協(xié)發(fā)布2024十大前沿科學(xué)問題。記者選取部分科學(xué)問題，采訪相關(guān)學(xué)者和智庫專家，以探尋研究這些科學(xué)問題有何重要意義？上海有何研究基礎(chǔ)和優(yōu)勢？

  研發(fā)“情智兼?zhèn)?rdquo;機(jī)器人

  “機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展從一開始就充滿著人類的情懷，這注定其將擁有人類的‘浪漫’。‘情智兼?zhèn)?rsquo;，不僅可讓人形機(jī)器人變得情感親和，促進(jìn)人機(jī)有效交互，還能直接應(yīng)用于其他類型機(jī)器人技術(shù)中。”上海大學(xué)上海市智能制造及機(jī)器人重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室足式機(jī)器人專家賈文川說，在任何需要注入情感、易受情緒影響的應(yīng)用場景，例如心理陪伴、家庭照顧、生活服務(wù)、醫(yī)療、康復(fù)、教育、競技，甚至戰(zhàn)場上，“情智兼?zhèn)?rdquo;機(jī)器人都有著巨大的應(yīng)用需求和前景。

  上海研發(fā)“情智兼?zhèn)?rdquo;機(jī)器人有何優(yōu)勢？賈文川說，除了需要機(jī)器人、人工智能領(lǐng)域的專家深度參與，康復(fù)醫(yī)療、人腦科學(xué)、心理學(xué)等領(lǐng)域的專家同樣不可或缺，上海在這些領(lǐng)域均有優(yōu)良的技術(shù)基礎(chǔ)和人才積淀。此外，上海城市數(shù)字化、智慧醫(yī)療康復(fù)體系的建設(shè)基礎(chǔ)，也將為“情智兼?zhèn)?rdquo;機(jī)器人所依賴的人類情、智大數(shù)據(jù)樣本提供直接幫助。

  提高作物光合作用效率

  “光合作用提供了能量和氧氣，與人類的衣食住行息息相關(guān)。如何提高光合作用效率？相關(guān)研究一直在做，但生物學(xué)基礎(chǔ)還不是完全清楚。”上海市科學(xué)學(xué)研究所副研究員陳紅光說。

  由于光合作用由多基因調(diào)控，“作物高光效的生物學(xué)基礎(chǔ)”研究最難之處在于關(guān)鍵基因組的鑒定，即需要明確到底是哪些基因在發(fā)生作用。近年來，地處上海的中國科學(xué)院分子植物科學(xué)卓越創(chuàng)新中心致力于打造具有國際影響力的分子植物學(xué)科“生長點(diǎn)”，促進(jìn)植物與農(nóng)業(yè)科學(xué)“頂端生長”。今年3月，國際權(quán)威學(xué)術(shù)期刊《細(xì)胞》以封面文章在線發(fā)表了中國科學(xué)院分子植物科學(xué)卓越創(chuàng)新中心張余研究團(tuán)隊(duì)和華中農(nóng)業(yè)大學(xué)周菲研究團(tuán)隊(duì)合作的一項(xiàng)成果，該研究解析了葉綠體基因轉(zhuǎn)錄“蛋白質(zhì)機(jī)器”的冷凍電鏡結(jié)構(gòu)，為提高光合作用效率提供了新思路。

  破解宏觀表型微觀機(jī)制

  基因是一種內(nèi)在的生命密碼，表型則是生命密碼的外在表達(dá)，比如高和矮，它是由基因和環(huán)境相互作用而成。

  “現(xiàn)代生物醫(yī)學(xué)的核心問題之一，就是破解宏觀表型（例如健康與疾?。┑奈⒂^機(jī)制。表型組學(xué)研究的重要性已成為學(xué)界共識(shí)，如何破解宏觀—微觀表型之間的復(fù)雜關(guān)聯(lián)與互作機(jī)制一直是生命科學(xué)前沿探索的方向。”世界分子影像學(xué)會(huì)主席、復(fù)旦大學(xué)人類表型組研究院執(zhí)行院長田梅說。

  以中國科學(xué)院院士、復(fù)旦大學(xué)校長金力為代表的中國科學(xué)界率先系統(tǒng)提出了發(fā)起人類表型組大科學(xué)計(jì)劃的構(gòu)想，在表型組學(xué)基礎(chǔ)研究領(lǐng)域處于國際領(lǐng)先地位。

  “傳統(tǒng)生物學(xué)是從假設(shè)到驗(yàn)證，人類表型組計(jì)劃是數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)，不假設(shè)先測量。我們的目標(biāo)是要建立一個(gè)高質(zhì)量、高規(guī)格、高水平的以表型組為中心的中國人群生物數(shù)據(jù)庫，未來為‘AI+生物醫(yī)藥’的發(fā)展打下基礎(chǔ)。”田梅介紹，以復(fù)旦大學(xué)為代表的中國科學(xué)家團(tuán)隊(duì)，已取得四個(gè)“全球第一”：建成第一個(gè)跨尺度、多維度、一站式人類表型組精密測量平臺(tái)；完成第一個(gè)每人測量2.4萬余個(gè)表型的自然人群深度表型組隊(duì)列；繪制了第一張人類表型組導(dǎo)航圖，發(fā)現(xiàn)150余萬個(gè)表型之間的強(qiáng)關(guān)聯(lián)，大部分為科學(xué)界首次發(fā)現(xiàn)，有望推動(dòng)新的生物標(biāo)志物與潛在藥靶大規(guī)模發(fā)現(xiàn)；研發(fā)了第一套多組學(xué)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，成為衡量生物醫(yī)學(xué)檢測準(zhǔn)確與否的“標(biāo)尺”。

  “表型組學(xué)使得人們對(duì)于疾病的發(fā)生發(fā)展過程有了更清晰的認(rèn)識(shí)。未來，對(duì)照一下表型組數(shù)據(jù)，也許就可以大概預(yù)測自己的健康狀況，治未病不再遙不可及。”田梅說。