朝向科学前沿，上海有基础有优势

情智兼备的数字人与机器人、作物高光效的生物学基础、人类表型组微观与整体的复杂关联及其机制解密……日前，中国科协发布2024十大前沿科学问题。记者选取部分科学问题，采访相关学者和智库专家，以探寻研究这些科学问题有何重要意义？上海有何研究基础和优势？

研发“情智兼备”机器人

“机器人技术的发展从一开始就充满着人类的情怀，这注定其将拥有人类的‘浪漫’。‘情智兼备’，不仅可让人形机器人变得情感亲和，促进人机有效交互，还能直接应用于其他类型机器人技术中。”上海大学上海市智能制造及机器人重点实验室足式机器人专家贾文川说，在任何需要注入情感、易受情绪影响的应用场景，例如心理陪伴、家庭照顾、生活服务、医疗、康复、教育、竞技，甚至战场上，“情智兼备”机器人都有着巨大的应用需求和前景。

上海研发“情智兼备”机器人有何优势？贾文川说，除了需要机器人、人工智能领域的专家深度参与，康复医疗、人脑科学、心理学等领域的专家同样不可或缺，上海在这些领域均有优良的技术基础和人才积淀。此外，上海城市数字化、智慧医疗康复体系的建设基础，也将为“情智兼备”机器人所依赖的人类情、智大数据样本提供直接帮助。

提高作物光合作用效率

“光合作用提供了能量和氧气，与人类的衣食住行息息相关。如何提高光合作用效率？相关研究一直在做，但生物学基础还不是完全清楚。”上海市科学学研究所副研究员陈红光说。

由于光合作用由多基因调控，“作物高光效的生物学基础”研究最难之处在于关键基因组的鉴定，即需要明确到底是哪些基因在发生作用。近年来，地处上海的中国科学院分子植物科学卓越创新中心致力于打造具有国际影响力的分子植物学科“生长点”，促进植物与农业科学“顶端生长”。今年3月，国际权威学术期刊《细胞》以封面文章在线发表了中国科学院分子植物科学卓越创新中心张余研究团队和华中农业大学周菲研究团队合作的一项成果，该研究解析了叶绿体基因转录“蛋白质机器”的冷冻电镜结构，为提高光合作用效率提供了新思路。

破解宏观表型微观机制

基因是一种内在的生命密码，表型则是生命密码的外在表达，比如高和矮，它是由基因和环境相互作用而成。

“现代生物医学的核心问题之一，就是破解宏观表型（例如健康与疾病）的微观机制。表型组学研究的重要性已成为学界共识，如何破解宏观—微观表型之间的复杂关联与互作机制一直是生命科学前沿探索的方向。”世界分子影像学会主席、复旦大学人类表型组研究院执行院长田梅说。

以中国科学院院士、复旦大学校长金力为代表的中国科学界率先系统提出了发起人类表型组大科学计划的构想，在表型组学基础研究领域处于国际领先地位。

“传统生物学是从假设到验证，人类表型组计划是数据驱动，不假设先测量。我们的目标是要建立一个高质量、高规格、高水平的以表型组为中心的中国人群生物数据库，未来为‘AI+生物医药’的发展打下基础。”田梅介绍，以复旦大学为代表的中国科学家团队，已取得四个“全球第一”：建成第一个跨尺度、多维度、一站式人类表型组精密测量平台；完成第一个每人测量2.4万余个表型的自然人群深度表型组队列；绘制了第一张人类表型组导航图，发现150余万个表型之间的强关联，大部分为科学界首次发现，有望推动新的生物标志物与潜在药靶大规模发现；研发了第一套多组学标准物质，成为衡量生物医学检测准确与否的“标尺”。

“表型组学使得人们对于疾病的发生发展过程有了更清晰的认识。未来，对照一下表型组数据，也许就可以大概预测自己的健康状况，治未病不再遥不可及。”田梅说。

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