朝向科學前沿，上海有基礎有優勢

情智兼備的數字人與機器人、作物高光效的生物學基礎、人類表型組微觀與整體的複雜關聯及其機制解密……日前，中國科協發佈2024十大前沿科學問題。記者選取部分科學問題，採訪相關學者和智庫專家，以探尋研究這些科學問題有何重要意義？上海有何研究基礎和優勢？

研發“情智兼備”機器人

“機器人技術的發展從一開始就充滿着人類的情懷，這注定其將擁有人類的‘浪漫’。‘情智兼備’，不僅可讓人形機器人變得情感親和，促進人機有效交互，還能直接應用於其他類型機器人技術中。”上海大學上海市智能製造及機器人重點實驗室足式機器人專家賈文川說，在任何需要注入情感、易受情緒影響的應用場景，例如心理陪伴、家庭照顧、生活服務、醫療、康復、教育、競技，甚至戰場上，“情智兼備”機器人都有着巨大的應用需求和前景。

上海研發“情智兼備”機器人有何優勢？賈文川說，除了需要機器人、人工智能領域的專家深度參與，康復醫療、人腦科學、心理學等領域的專家同樣不可或缺，上海在這些領域均有優良的技術基礎和人才積澱。此外，上海城市數字化、智慧醫療康復體系的建設基礎，也將爲“情智兼備”機器人所依賴的人類情、智大數據樣本提供直接幫助。

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。如何提高光合作用效率？相關研究一直在做，但生物學基礎還不是完全清楚。”上海市科學學研究所副研究員陳紅光說。

由於光合作用由多基因調控，“作物高光效的生物學基礎”研究最難之處在於關鍵基因組的鑑定，即需要明確到底是哪些基因在發生作用。近年來，地處上海的中國科學院分子植物科學卓越創新中心致力於打造具有國際影響力的分子植物學科“生長點”，促進植物與農業科學“頂端生長”。今年3月，國際權威學術期刊《細胞》以封面文章在線發表了中國科學院分子植物科學卓越創新中心張餘研究團隊和華中農業大學周菲研究團隊合作的一項成果，該研究解析了葉綠體基因轉錄“蛋白質機器”的冷凍電鏡結構，爲提高光合作用效率提供了新思路。

破解宏觀表型微觀機制

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

“現代生物醫學的核心問題之一，就是破解宏觀表型（例如健康與疾病）的微觀機制。表型組學研究的重要性已成爲學界共識，如何破解宏觀—微觀表型之間的複雜關聯與互作機制一直是生命科學前沿探索的方向。”世界分子影像學會主席、復旦大學人類表型組研究院執行院長田梅說。

以中國科學院院士、復旦大學校長金力爲代表的中國科學界率先系統提出了發起人類表型組大科學計劃的構想，在表型組學基礎研究領域處於國際領先地位。

“傳統生物學是從假設到驗證，人類表型組計劃是數據驅動，不假設先測量。我們的目標是要建立一個高質量、高規格、高水平的以表型組爲中心的中國人羣生物數據庫，未來爲‘AI+生物醫藥’的發展打下基礎。”田梅介紹，以復旦大學爲代表的中國科學家團隊，已取得四個“全球第一”：建成第一個跨尺度、多維度、一站式人類表型組精密測量平臺；完成第一個每人測量2.4萬餘個表型的自然人羣深度表型組隊列；繪製了第一張人類表型組導航圖，發現150餘萬個表型之間的強關聯，大部分爲科學界首次發現，有望推動新的生物標誌物與潛在藥靶大規模發現；研發了第一套多組學標準物質，成爲衡量生物醫學檢測準確與否的“標尺”。

“表型組學使得人們對於疾病的發生發展過程有了更清晰的認識。未來，對照一下表型組數據，也許就可以大概預測自己的健康狀況，治未病不再遙不可及。”田梅說。

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