以詞頻為標(biāo)尺，解碼科技創(chuàng)新風(fēng)向標(biāo)。中關(guān)村論壇攜手央視網(wǎng)，對(duì)2025中關(guān)村論壇年會(huì)期間近百場嘉賓演講內(nèi)容進(jìn)行深度解析，通過大數(shù)據(jù)詞頻分析精準(zhǔn)捕捉2025中關(guān)村論壇年會(huì)高頻熱詞，并據(jù)此呈現(xiàn)「小關(guān)對(duì)話」系列內(nèi)容，包括諾貝爾獎(jiǎng)、菲爾茲獎(jiǎng)、圖靈獎(jiǎng)等國際獎(jiǎng)項(xiàng)得主在科學(xué)研究、技術(shù)孵化、產(chǎn)品研發(fā)、產(chǎn)業(yè)洞察方面的深刻見解，為中國新質(zhì)生產(chǎn)力的培育，為面向全球的科技創(chuàng)新與交流指引方向。

智能制造的未來，在于讓機(jī)器不僅會(huì)“思考”，更能像人一樣“動(dòng)手”和“感知”物理世界。本期對(duì)話中國科學(xué)院院士、北京大學(xué)僑聯(lián)主席、北京大學(xué)工學(xué)部主任兼工學(xué)院院長段慧玲，她在2025中關(guān)村論壇年會(huì)平行論壇——僑海創(chuàng)新發(fā)展論壇中分享了以下主題演講《物理智能賦能新質(zhì)生產(chǎn)力》。

演講實(shí)錄

段慧玲

尊敬的各位領(lǐng)導(dǎo)、海內(nèi)外同仁：

上午好！非常榮幸今日能與各位共同探討人工智能時(shí)代下工程科學(xué)的發(fā)展思考。

回望歷史，中國科技曾長期引領(lǐng)世界，后因多種原因與全球科技浪潮漸行漸遠(yuǎn)，錯(cuò)失了前兩次工業(yè)革命的重大機(jī)遇。歷經(jīng)第三次工業(yè)革命時(shí)期的奮起直追，我國在數(shù)十年間完成了發(fā)達(dá)國家數(shù)百年的工業(yè)化進(jìn)程，構(gòu)建了全球最完整、規(guī)模最大的研發(fā)與工業(yè)體系。當(dāng)前，面對(duì)第四次工業(yè)革命浪潮，中國正迎來以中國式現(xiàn)代化全面推進(jìn)中華民族偉大復(fù)興的關(guān)鍵歷史機(jī)遇。

我于2007年回國工作。在過去的18年中，我深切感受到這是一個(gè)“天時(shí)、地利、人和”兼?zhèn)涞膭?chuàng)新時(shí)代。天時(shí)——第四次工業(yè)革命方興未艾，民族復(fù)興偉業(yè)進(jìn)入沖刺階段。未來十年將是戰(zhàn)略機(jī)遇疊加的創(chuàng)業(yè)黃金期。地利——以北京為例，作為首都，正加速建設(shè)具有全球影響力的科技創(chuàng)新中心、世界主要科學(xué)中心及創(chuàng)新人才高地，匯聚了全國頂尖的創(chuàng)新資源、平臺(tái)與政策支持。人和——黨和國家高度重視新質(zhì)生產(chǎn)力發(fā)展。黨的二十屆三中全會(huì)明確指出，教育、科技、人才是中國式現(xiàn)代化的基礎(chǔ)性、戰(zhàn)略性支撐?？萍既藛T的個(gè)人成長從未像今天這樣與國家發(fā)展、民族復(fù)興緊密相連。習(xí)近平總書記強(qiáng)調(diào)，需加快發(fā)展新質(zhì)生產(chǎn)力，扎實(shí)推進(jìn)高質(zhì)量發(fā)展，而智能化是牽引新質(zhì)生產(chǎn)力的重要引擎。接下來，我將結(jié)合自身工程科學(xué)背景與人工智能領(lǐng)域研究，分享幾點(diǎn)見解。

力學(xué)是工程科學(xué)的核心支柱。參考象限圖模型（縱軸為求知驅(qū)動(dòng)研究，橫軸為應(yīng)用驅(qū)動(dòng)研究），力學(xué)位于巴斯德象限——聚焦應(yīng)用基礎(chǔ)研究，旨在建立有科學(xué)依據(jù)的工程理論，服務(wù)工程技術(shù)。其價(jià)值在于超越經(jīng)驗(yàn)依賴，實(shí)現(xiàn)對(duì)新技術(shù)的前瞻性科學(xué)預(yù)見，引領(lǐng)工程發(fā)展。人工智能的出現(xiàn)，正為工程科學(xué)提供了強(qiáng)大且不依賴經(jīng)驗(yàn)的科學(xué)預(yù)測(cè)工具，二者結(jié)合潛力巨大。

力學(xué)探索世界本質(zhì)規(guī)律，智能涌現(xiàn)的內(nèi)驅(qū)力亦根植于力學(xué)。生物涌現(xiàn)（人工智能的重要組成部分）依賴電磁力作為物理基礎(chǔ)。力作為物理世界的基石，其廣義形式是智能涌現(xiàn)的核心驅(qū)動(dòng)力。

人工智能已進(jìn)入以大模型為標(biāo)志的第四次發(fā)展浪潮。關(guān)于其下一個(gè)突破口，我們認(rèn)為將是物理智能。物理智能強(qiáng)調(diào)智能體需在真實(shí)物理環(huán)境中實(shí)踐以達(dá)成目標(biāo)。具身智能包含兩部分：“具身”（物理載體）與“智能”（認(rèn)知、理解并主動(dòng)影響世界的能力）。具身智能是計(jì)算智能（如大模型）與物理智能（腦機(jī)接口、傳感器、生物制造等）的融合。人工智能真正發(fā)揮作用，必然要求物理智能與計(jì)算智能高度協(xié)同。以機(jī)器人為例，“大模型+機(jī)器人”是實(shí)現(xiàn)人工智能知行合一的必經(jīng)之路。自然界的智能進(jìn)化同樣遵循此道：物理智能與計(jì)算智能協(xié)同進(jìn)化，并在不同時(shí)空尺度深度融合。

道法自然，早期單細(xì)胞生物雖無復(fù)雜智能，卻依靠物理軀體展現(xiàn)基礎(chǔ)適應(yīng)性。水母等擁有簡單神經(jīng)系統(tǒng)的生物，通過神經(jīng)與軀體的融合協(xié)調(diào)基本運(yùn)動(dòng)。至于青蛙、老鼠等陸生動(dòng)物，其進(jìn)化出的行走與抓握肢體，必然受高階神經(jīng)系統(tǒng)控制，實(shí)現(xiàn)肢體與大腦的協(xié)同進(jìn)化。靈巧手作為靈長類動(dòng)物抓握進(jìn)化的產(chǎn)物，是跨尺度協(xié)同的典范——打造機(jī)器人靈巧手不僅需精密的物理結(jié)構(gòu)，更需實(shí)現(xiàn)其與大腦（計(jì)算智能）、小腦（協(xié)調(diào)控制）的協(xié)同?！皳Q腦”不可行，物理智能與計(jì)算智能密不可分；脫離特定物理載體，智能大腦無法有效運(yùn)作。

機(jī)器人已發(fā)展至多尺度形態(tài)（宏觀至微納米級(jí)），其跨尺度進(jìn)化依賴于物理智能蘊(yùn)含的力學(xué)作用。四種基本力在不同尺度主導(dǎo)：微觀尺度依賴強(qiáng)、弱力；生物進(jìn)化尺度以電磁力為主；宏觀尺度則受引力支配。這體現(xiàn)了物理智能隨尺度演變的基本作用力基礎(chǔ)。

尺度效應(yīng)在微觀智能中尤為顯著。關(guān)鍵參數(shù)（表面積/體積比）顯示，尺度越小的生物，能量代謝速率越快，物理智能的尺度效應(yīng)凸顯。微觀機(jī)器人（如仿生細(xì)菌）的設(shè)計(jì)原則迥異于宏觀機(jī)器人，需依賴邊界非對(duì)稱設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)流體環(huán)境中的運(yùn)動(dòng)。

微納米機(jī)器人歷經(jīng)十余年發(fā)展（從剛性、柔性到智能、智慧），已逐步走向應(yīng)用。我們課題組的研究涵蓋：用于藥物遞送的微納機(jī)器人、基于磁性納米粒子編輯技術(shù)的仿生千足蟲及其控制、結(jié)合深腔技術(shù)的智能化導(dǎo)管導(dǎo)絲（實(shí)現(xiàn)醫(yī)用場景小型化工程應(yīng)用），團(tuán)隊(duì)也在積極開展科普推廣。此外，工學(xué)院開發(fā)的可穿戴紡織體傳感器，能與衣物融合，服務(wù)于醫(yī)學(xué)診療、康復(fù)、大運(yùn)動(dòng)建模及元宇宙孿生。團(tuán)隊(duì)青年學(xué)者將計(jì)算智能與物理智能融合，顯著提升了家庭服務(wù)機(jī)器人（物品搜尋、機(jī)械臂操作）的交互能力與定位精度，運(yùn)行效果良好。

物理智能跨尺度進(jìn)化的核心指標(biāo)是能量效率與結(jié)構(gòu)復(fù)雜度。自然界中物理智能先于計(jì)算智能出現(xiàn)。然而，當(dāng)前人工智能領(lǐng)域，計(jì)算智能（如大模型）的發(fā)展遠(yuǎn)快于物理智能。多數(shù)討論仍集中于計(jì)算智能層面，唯有二者緊密結(jié)合，人工智能方能發(fā)揮真正效能。

聚焦當(dāng)前熱點(diǎn)的人形機(jī)器人：其在功能完備性、環(huán)境復(fù)雜適應(yīng)性與智能水平方面，距人類能力仍有顯著差距。具體挑戰(zhàn)體現(xiàn)在——

“大腦”（計(jì)算平臺(tái)）：現(xiàn)有GPU/CPU僅具初級(jí)交互協(xié)作能力，遠(yuǎn)遜于人腦的高度協(xié)同。

“小腦”（感知與協(xié)調(diào)）：依賴外部傳感器僅能實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)環(huán)境感知，缺乏生物體的強(qiáng)大本體感知與靈巧性。

“肢體”（運(yùn)動(dòng)執(zhí)行）：人體運(yùn)動(dòng)鏈擁有超過600個(gè)自由度（從機(jī)械力學(xué)角度），現(xiàn)有機(jī)器人普遍不足100個(gè)，且結(jié)構(gòu)笨重、協(xié)調(diào)性差，遠(yuǎn)未實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)功能一體化及自我修復(fù)能力。

最后，物理智能是探索宏觀宇宙與微觀世界的關(guān)鍵橋梁。工程科學(xué)與人工智能的結(jié)合（AI for Engineering）是極具前景的方向。無論是深空探測(cè)，還是生物微環(huán)境研究，人工智能都至關(guān)重要。值此論壇之際，我呼吁建立更開放的協(xié)作機(jī)制、更高效的資源共享與更深度的全球智慧融合，共同推動(dòng)人工智能、物理智能與計(jì)算智能的高度統(tǒng)一。

謝謝大家！

注：本文來源于2025中關(guān)村論壇年會(huì)嘉賓現(xiàn)場演講速記，文中內(nèi)容僅代表專家個(gè)人觀點(diǎn)