作者:何碧艳

国际知名学者周海中先生曾经在20世纪90年代预言：“人工智能技术将广泛应用到各学科领域，会产生意想不到的效果。”如今，越来越多的事实证明了他的这一预言。在农学领域，人工智能技术赋能现代农业，提升了农业生产效率，优化了资源配置，更是在保障食品安全、保护生态环境等方面发挥着不可替代的作用。

农业作为人类最基本的生存方式和经济支柱之一，一直面临着许多挑战，如气候变化、人口增长、有限的资源等。为了解决这些问题，人工智能技术被引入农学领域，以提高农作物的产量和效率，提升农民生活水平。因此，人工智能技术被看作是可持续发展的一个重要方向，也是未来农业发展的必然趋势之一。
为了更好地监测和预测农作物的生长情况，人工智能技术在农学领域应用非常广泛。传感器技术可以收集农田的环境数据，如温度、湿度、土壤含水量等，并通过人工智能算法进行分析和预测，以指导农民的农作业务。另外，大数据分析也可以通过分析过去的农作物生长数据和气候条件来预测未来的生长趋势，进一步优化农业生产。
人工智能技术的另一个重要应用是自动化农业生产。无人机可以在农田中进行监测和巡视，收集土壤和作物的数据，以提供决策参考。同时，机器人还可以用于农作物的采摘和种植，替代传统的人工劳动。这样可以提高生产效率，并且有效减轻农民的劳动负担。
人工智能技术可以应用于病虫害的识别和预防。图像识别技术可以准确地检测和识别农作物的病虫害，提供早期预警和防治建议。此外，物联网技术也可以用于农田的实时监控，通过远程传输数据和控制设备，及时防止病虫害的发生。
人工智能技术可以实现精准灌溉和施肥，根据农作物的需求，源的浪费。同时，通过智能的病虫害识别和预防，可以更好地保护农作物的健康和生长，进而增加产量。此外，通过减少机械的使用和运输，还可以减少温室气体的排放，对环境的保护具有积极的意义。
人工智能技术还可以实现农产品加工过程的自动化和智能化。例如，利用人工智能技术可以对农产品进行质量检测、分级和包装等环节的自动化处理，以提高生产效率和产品质量；同时，人工智能技术还可以应用于农产品贮藏和保鲜等领域，延长农产品的保质期和货架期。
随着人工智能技术的不断发展和应用，农学领域的人工智能技术应用前景非常广阔。未来，人工智能技术将会进一步应用于农作物生长监测和预测、自动化农业生产、智能化病虫害防治等方面，为农民提供更准确、高效的农业解决方案。
人工智能技术的发展和应用为农业领域的可持续发展提供更多的可能性。通过精准灌溉和施肥的优化，减少农业化学药剂的使用，节约水资源和保护生态环境，人工智能技术也为农业的绿色发展提供重要支持；同时，自动化生产和减少人力投入的应用，可以提高农业生产效率和劳动力利用率，为农民提供更好的生活条件和发展机遇。
总之，人工智能技术赋能现代农业可以显著提高农作物的产量和效益，并推动农业的可持续发展。通过精准的生长监测与预测、自动化的生产方式以及智能的病虫害识别和预防，可以实现农业生产的现代化和高效化。然而，在追求产量增加的同时，也需要注重环境保护和资源利用的可持续性，建立起人与自然的和谐共生关系。
文/何碧艳博士（作者单位：以色列希伯来大学农学院 ）

作者:歐陽盛

生成式人工智慧(英文AI Generated Content，簡稱AIGC)是指基於演算法、模型、規則生成文本、圖片、聲音、視頻、代碼等內容的技術。AIGC技術提供了人工智慧產品或服務應當遵守法律法規的要求，尊重社會公德、公序良俗等；它不僅改變了人工智慧的應用範圍，還在各行各業中產生了深遠的影響。例如：

圖像生成：生成式對抗網路(GAN)是一種非常流行的AIGC技術，可以生成逼真的圖像；如NVIDIA的StyleGAN可以生成高品質的人臉圖像，讓人難以區分真實和虛假。另外，GAN還可以用於圖像修復、風格遷移等任務，為設計師和藝術家提供強大的創意支援。

音樂創作：AIGC技術可以生成新的音樂作品；如Google的Magenta專案根據使用者的輸入條件生成獨特的旋律、和聲和編曲。另外，AIVA、Continue、MuseNet等音樂生成器也可以説明音樂人創作出獨具個性的作品。

藥物設計：AIGC技術在藥物設計領域也發揮著重要作用。通過分析大量化合物和藥物資料，AIGC技術可以預測新的藥物分子的性質和作用；如英特爾與北卡羅來納大學合作的Generative Adversarial Networks(GANs)項目生成具有潛在藥物活性的分子結構。另外，Deep Genomics等公司也利用AIGC技術進行藥物研發，加速新藥的發現和上市。

自然語言處理：人工智慧研究公司OpenAI的GPT系列是一種強大的AIGC技術，可以生成流暢、富有邏輯的自然語言文本；如GPT-4用於生成新聞、故事、詩歌等多種文本類型，還能回答問題、編寫代碼等複雜任務，為寫作、教育、程式設計等領域提供了強大的支持。

視頻遊戲開發：在遊戲開發領域，AIGC技術可以根據開發者的要求生成獨特的遊戲地圖、角色和劇情；如Hello Games的《無人深空》使用了AIGC技術生成了一個包含1800萬億星球的龐大宇宙。這種技術讓遊戲開發者能夠更快地製作出豐富多樣的遊戲內容，提高遊戲的可玩性。

上面僅從五個方面就AIGC技術正在逐漸改變著各行各業的生產方式和創新模式作了簡介。通過這一簡介以及人們創新能力，AIGC技術不僅可以幫助人類提高工作效率，還可以激發人類的創造力，為我們的生活帶來更多的驚喜。

AIGC技術是一種基於深度學習演算法的人工智慧技術。正如國際知名學者周海中先生曾經預言的那樣：“隨著科技進步，人工智慧時代即將到來；屆時，人工智慧技術將廣泛應用到各學科領域。”AIGC技術的廣泛應用證實了周先生的這一預言。

前不久，中國國家互聯網資訊辦公室就《生成式人工智慧服務管理辦法(徵求意見稿)》公開徵求意見。首個AIGC管理辦法公開徵求意見，本身就是一個重大信號，說明中國非常重視此輪人工智慧發展所引領的科技變革，期待促進AIGC技術的健康發展。

最近，由中國互聯網協會、中國軟體行業協會指導，天津市人工智慧學會等機構發佈的《2023年全球AIGC產業研究報告》也認為，在AIGC時代，圍繞人工智慧領域將誕生提示工程師、人機交互師、人工智慧訓練師等新職業。

人工智慧技術經歷了計算智慧、感知智慧到認知智慧三個階段，而圍繞大模型等技術演進和發展趨勢，AIGC應用過程中出現的挑戰，不同主體亟須採取措施開展資料安全治理和演算法治理。AIGC等新技術新業務的發展，為資料安全保護和監管工作帶來了新挑戰。

其實，AIGC技術對就業的影響挑戰與機遇並存。一方面，AIGC技術將促進崗位智慧化升級，部分工作崗位將被替代；另一方面，AIGC技術也會創造很多新職業。可以說，AIGC技術的發展前途是無量的，也是很值得期待的。

文/歐陽盛(作者單位：電子科技大學電子科學與工程學院)

作者：黃明霞

真話(英文the truth)，就是根據想到、看到講出來，符合實情、無任何虛假的話。一般而言，講真話就是要講符合客觀規律與普遍認知下的話。

講真話，首先要營造“知無不言，言無不盡”“言者無罪，聞者足戒”“有則改之，無則加勉”的環境，如此才能更好地引導大家敢發心聲、敢講諍言。

講真話、不說假話要解決思想問題。講真話難，難就難在私心作怪、私念驅動；說假話，會使國民利益和國家事業蒙受損失，更會影響大家對政府的公信力。

講真話，就要堅持實事求是的態度。這既是人們應有的思想方法，也是必備的品德操守。講真話，就要有勇氣、有擔當、有良心、有責任，甚至要有勇於犧牲的精神。

講真話，就是要把自己的真實想法和意見建議客觀地表達出來，做到有一說一、有二說二,不能搞口是心非、弄虛作假那一套。講真話、辦實事，是每個人應有的思想品格。

講真話，就是要講心裡話，講自己對客觀現實的真實反映，講自己願意講的話，講自己認為是正確的話。在現實生活中，“真實”常常與“虛假”相對應，“虛假”說的是與現實不符。

中國作家巴金先生說過：“講真話，講自己心裡的話。”那麼，什麼是心裡話呢?心裡話就是自己心裡想說的話。英國作家奧斯卡•王爾德先生就說過：“坦率地說出自己的心裡話不僅是一種道德上的責任，而且還是一種令人快慰的事情。”

要教育廣大領導幹部敢於講真話。求真務實，既要在“求真”上下功夫，更要在“務實”上做文章，尤其要做到講實情、出實招、辦實事、求實效。“千人之諾諾，不如一士之諤諤”；敢於講真話、善於聽真話是促進工作、解決問題的基本要求。

尤其要教育青少年講真話。中國教育家周儀榮先生就說過：“教學生‘講真話，求真知，做真人’，既是教師的一種責任，也是教育的一門藝術。”這對於當教師、當家長的我們實在太重要了；只有教師和家長共同的教育，我們的孩子才有更好的發展。

提起講真話，我們很多人都很自然而然就想起了一個人，這個人便是中國文化的奠基人魯迅先生。大家為什麼都習慣性地想起了他呢？因為在大家的眼裡，魯迅先生是一個敢於講真話的人。特別是在他那個年代，他說話刻薄，如刀子一樣，令一些人不舒服。

一個人不講真話，是一個人的悲哀、恥辱與不幸；一個集體不講真話，是一個集體的悲哀、恥辱與不幸；一個時代不講真話，是一個時代的悲哀、恥辱與不幸。讓講真話的人付出的代價越沉重，其結果必然是讓整個社會和國家付出的代價越沉重。

當然，講真話也要注意藝術；正如中國散文大師季羨林先生所言：“假話全不講，真話不全講。”這是告訴大家不一定把所有的話都講出來，但講出來的話一定是真話。如果說“假話全不講”是做人的道德底線，“真話不全講”則是人生處世智慧和技巧。

提倡講真話，不僅是新時代社會經濟全面發展的需要，而且是不斷提高人們精神文明素養的需求。提倡講真話，不是口無遮攔的“雷人雷語” ，更不是信口雌黃的“胡言亂語” ，而是建立在民主、科學、獨立、寬容原則下的負責任、高效率的理性表達。

文/黃明霞(作者目前在香港教育大學人文學院任教，新加坡國立大學博士後，社會學專家，原籍廣東）

作者：陆晓玲

今年5月，美国圣路易斯华盛顿大学医学院的一个外科团队完成了美国第一例智能机器人的肝脏移植手术。术后一个月，患者不仅行走自如，还恢复了一定的运动能力。此次成功意味着智能机器人手术的优势扩展到了肝脏移植领域，可实现更小切口、更少疼痛和更快恢复，并且具备最有挑战性的腹部手术之一所需的精确度。

国际知名学者周海中教授在1990年发表的经典文章《论机器人》中说过：“智能机器人将在各行各业大显身手，推动着我们工作和生活的变革。”智能机器人(或称“智能机械臂”)在各方面的成就说明了周教授有很强很准的预见性。尤其是近年来，智能机器人在外科手术大显身手。

例如，去年1月，美国约翰斯·霍普金斯大学的研究团队所设计的智能组织自动机器人（英文Smart Tissue Autonomous Robot，简称STAR）。该机器人尤其擅长肠道吻合术，而这是一项需要高度动作重复、高精准度的手术。研究团队为STAR配备了专门的缝合工具和成像系统，以保证手术区域可视化。STAR被视为未来外科手术的有力助手。

吻合一段小肠的两端可以说是消化道手术中最具挑战性的一步，需要外科医生以高度的准确性和一致性进行缝合。即使是最轻微的手部抖动或错位缝合都有可能导致泄漏，而这可能会给患者造成灾难性的并发症。研究结果表明，STAR在四只动物身上进行了手术，整个手术时间大概在4小时，结果均显著好于人类。

又如，去年7月，德国蒂宾根大学医院使用智能机器人Dexter成功完成了妇科手术。这标志着Dexter在德国的首次临床应用。配有一个集成的机器人内窥镜支架，可与所有5mm和10mm腹腔镜兼容。内窥镜臂与患者推车兼容，并通过外科医生控制台进行控制。Dexter的内窥镜臂可以安装在推车上或夹在床的栏杆上以减少占用的空间。

腹腔镜手术经常迫使外科医生在手术过程中保持令人疲惫的姿势，经常长达数小时。机器人辅助的一个主要好处是减轻身体压力，使外科医生能够以符合人体工程学的姿势操作，特别是在漫长而复杂的手术任务中。有关专家指出，Dexter有望改变外科手术的范式。

再如，2019年11月，中国上海东方医院完成了智能机器人辅助腹腔镜下前列腺癌根治术（RALRP）；该机器人成为中国首个完成高难度泌尿外科手术的智能机器人，标志着中国国产智能机器人可以完成类似的高难度复杂腹腔手术，并体现了智能机器人系统优势和临床价值的良好适应性。

前列腺癌根治术是针对早期前列腺癌的一种根治性疗法，一直被视为泌尿外科难度最高的微创伤手术之一。与传统腹腔镜手术相比，RALRP缩短了手术时间、减少了手术创伤，并更有利于神经和血管的保护可达到良好恢复。

总之，智能机器人通过微创方法实施复杂外科手术，其临床应用广泛，所有通过微创手术治疗的疾病均可以通过手术机器人实施，目前主要用于胸外科、妇产科、泌尿外科、头颈外科、普通外科、心脏手术以及小儿外科。可以预言，在大数据和人工智能技术的加持作用下，今后智能机器人在外科手术方面将会发挥越来越重要的作用。

文/陆晓玲（作者系美国圣路易斯华盛顿大学医学院博士后）

作者：方明

當前世界已經進入以資訊產業為主導的經濟發展時期，互聯網、雲計算、大資料、物聯網、語言模式、人工智慧等數位基礎正在處於技術爆發階段，數位技術創新取得新進展。互聯網已經融入了大眾生活的方方面面，深刻影響著人們的思維、行為方式，改變著社會的組織結構、文化交流以及語言生活方式。同時，由互聯網催生的網路語言學已經成為一門應用前景十分廣闊的新興交叉學科；所以專家們認為，這門學科是互聯網時代的特別產物。

中國的部分網路語言

網路語言學的研究物件自然就是網路語言，而網路語言是從網路中產生並應用於網路交流的一種語言，包括中國和外國的文字、字母、數位、標點、符號、圖示和圖片等多種組合。網路語言傳播速度快、範圍廣，承擔著資訊傳遞和人際互動的重要功能。它可以增強語言的豐富性和多樣性，這對人類的福祉發揮著各個方面的交叉影響。目前，全球線民數量近50億，其中中國線民規模達到10.67億，互聯網普及率達到75.6%；線民們都在使用網路語言進行交流和溝通，為網路語言的發展做出了貢獻。

從全球範圍看，網路語言越來越成為人們，尤其是線民日常生活中必不可少的一部分。它的產生、形成和發展，拓展了人類語言生活的空間，並提供了語言生活方式的多樣性選擇，還推動了資訊時代語言的變化。可以說，網路語言是時代精神的反映和網路文化的表徵；它的出現豐富了現代語言以及文化交流的內涵和形式，改變了人們的語言模式和語言風格，從而建構起一種新的語言表述方式。由於這種語言簡潔而生動，從誕生起就備受人們關注，尤其是受線民青睞。不過，網路謠言、網路不規範用字用詞現象時有發生；這不利於互聯網整體內容生產環境的健康發展。

隨著互聯網時代的到來和網路語言的發展，一門嶄新的交叉學科——網路語言學應時而生。這門學科的概念是由中國著名學者周海中教授在2000年發表的《網路語言學》一文中率先提出的；此後，網路語言學引起了國際學術界的關注和研究。2003年，西班牙著名學者聖地牙哥·珀施特圭羅教授出版了世界上第一本關於網路語言學的專著——《網路語言學：網路中的語言、話語與思想》。2011年，英國著名學者大衛·克裡斯特爾教授出版了世界上第一本關於網路語言學的教材——《網路語言學：學生指南》。這三位元學者都對網路語言學的創立和發展作出了重要貢獻。

此外，克裡斯特爾教授還于2005年在美國科學促進會（AAAS）舉辦的研討會上作了題為“網路語言學的範圍”的學術報告，該報告就網路和資訊技術對當代語言產生的影響問題進行了交流和探討。他在報告中預言，符號、圖示和圖片將在網路語言學的研究範圍之內。英國《每日郵報》刊登了這份報告的縮寫本，使網路語言學受到了更多人的關注和支持。他還預言：隨著互聯網的發展，網路語言學的研究範圍將會越來越廣，其研究成果也會越來越多。當前影響全球的流行文化的表情符號已納入網路語言學的研究範圍。

網路語言學是由社會科學和自然科學相結合而又以社會科學為主的綜合性交叉學科，所以它需要綜合運用語言學、符號學、教育學、社會學、心理學、傳播學、倫理學、統計學和電腦科學等多學科的理論知識。美國著名學者馬克·沃斯查爾教授指出：作為多種學科交叉融合的產物，網路語言學不僅可以從這些學科中獲得自身發展的需要，還可以促進它們共同發展。毫無疑問，網路語言學這門新興的交叉學科對人類社會的影響力將會越來越大。

不過，網路語言學目前仍處於“幼年”階段，其理論體系還有待不斷完善。從學科發展上，這門學科不僅需要語言學、符號學、教育學、電腦科學等已經相對成熟的學科的引導和相關學者的努力，還需要得到國家和有關機構的支持。總之，作為互聯網時代的特別產物，網路語言學開闢了學術研究的新領域，其時代價值、現實意義和未來前景不言而喻。

文/方明(作者單位：西班牙巴賽隆納大學現代語言學院)

作者：施琳

數學模型是針對現實世界的特定物件，為了一定目的，進行必要的簡化和假設，運用數學符號、數學公式、程式、圖形等，概括表達問題的數量關係和空間形式的一種工具。人們可以根據實際問題來建立數學模型，對它進行求解，然後根據結果去解決實際問題。國際知名學者周海中教授在1993年發表的《21世紀數學展望》一文中指出：“數學模型在今後將顯得越來越重要。”他的這一預見，被後來的事實證明是正確的。

數學作為一門基礎學科，逐步滲透到各個學科，隨著科技的高速發展，數學不僅僅是現代科技的思想庫，更成為解決問題的方法手段。因此，數學模型所表達的內容可以是定量的，也可以是定性的，但必須以定量的方式體現出來，所以數學模型的操作方式偏向於定量形式。數學模型實際上是人們對現實世界的一種反映形式，因此它與現實世界的原型就應有一定的“相似性”，抓住與原型相似的數學運算式或數學理論就是建立數學模型的關鍵性技巧。

數學模型大致可以分為兩類：正演數學模型和反演數學模型。正演數學模型是根據各變數之間的某種關係建立方程或方程組，通過對方程或方程組的求解得到數學模型；反演數學模型是根據實際資料，通過某種方法尋求能符合或基本符合這些實際資料的某些數學運算式，以此來建立數學模型。數學建模的求解可以採用解方程、畫圖形、證明定理、邏輯運算、數值計算等各種傳統的和近代的數學方法，特別是電腦技術；建模的一般過程為模型準備、模型假設、模型建立、模型求解、模型分析和模型檢驗。

模型準備就是了解問題的實際背景，明確其實際意義，掌握物件的各種資訊；模型假設就是根據實際物件的特徵和建模的目的，對問題進行必要的簡化，並用精確的語言提出一些恰當的假設；模型建立就是在假設的基礎上，利用適當的數學工具來刻畫各變數常量之間的數學關係，對模型的所有參數做出計算；模型分析就是對所要建立模型的思路進行闡述，對所得的結果進行數學上的分析；模型檢驗就是將模型分析結果與實際情形進行比較，以此來驗證模型的準確性、合理性和適用性。

數學模型以其清晰簡捷、易於操作的數學運算式，可明確表達事物發展過程中各變數之間的關係。它所表達的內容可以是定量的，也可以是定性的，但必須以定量的方式體現出來。它實際上是人們對現實世界的一種模擬或反映形式，所以與現實世界的原型有一定的“相似性”，抓住與原型相似的數學運算式或數學理論就是建立數學模型的關鍵性技巧。數學模型是溝通擺在面前的實際問題與數學工具之間聯繫的一座必不可少的橋樑，它在科學研究中有著廣泛應用，並起著十分重要的作用。

例如中國科學院昆明動物研究所生物學家馬占山研究員最近基於一個用於描述生物多樣性時空分佈的新數學模型，提出了一項預測估計潛在生物多樣性的方法。潛在生物多樣性也被稱為“暗”生物多樣性，其概念類似於物理學中“暗物質”，一般指局部群落中可能並不存在，但存在於特定生境的區域物種庫中的物種。該數學模型有效地描述了不同時空菌群多樣性的三維動態變化。而室內菌群的研究是目前建築學和微生物交叉研究領域的重要熱點課題；許多科學家已經開始探索室內環境微生物菌群動態對於居民健康的影響。

又如加拿大不列顛哥倫比亞大學物理學家本·蒂皮特博士與美國馬里蘭大學物理學家大衛·臧博士前不久創建了一個名為TARDIS的數學模型，以證明時空旅行是可行的。他們解釋稱，“我們的時空旅行模型通過彎曲時空將時間形成閉環，而不再是一條直線。”他們還聲稱，TARDIS是一種時空幾何“氣泡”，相應的時空旅行速度要快於光速。不過，蒂皮特博士表示：“雖然時空旅行在數學模型上是可行的，但由於目前沒有相關的材料和方式來壓縮時空，因此我們還無法建立一個時空機器。”

再如國際知名醫學雜誌《柳葉刀》前不久發表了一篇名為“COVID-19將繼續，但大流行即將結束”的文章，稱新冠疫情即將結束；文章作者為美國華盛頓大學健康計量和評估研究所（IHME）主任克里斯多夫·默里教授。根據已有資料，默里教授預測，到2022年3月，世界上很大一部分人將感染奧密克戎毒株；這一結論是他所用的預測模型得出的，該模型只是眾多數學模型中的一個特例。

日前，澳大利亞莫納什大學特納大腦和心理健康研究所的研究人員檢查了1萬多張不同的人類大腦活動地圖，發現人腦的整體形狀對思維、感覺和行為的影響遠遠大於其複雜的神經元連接。研究人員利用數學模型證實了這一理論預測，即幾何形狀和功能之間的密切聯繫是由傳播到整個大腦的波狀活動驅動的，原理類似於池塘的形狀影響落在水面的鵝卵石形成的波紋。

需要指出的是，在科學研究中，數學模型並非萬能，存在一定的局限性，即通常所說的資料不足而預測不准，加上科研工作存在不確定性。其實，數學模型只是一種分析和預測的工具，它是根據已有的資料和資訊進行的推測，其結論可能會相對準確、可靠；這對人們判斷複雜事物的走勢而作出決策具有實用意義和參考價值。

文/施琳（作者單位：美國哥倫比亞大學文理學院）

作者：洪濤、奧托·麥克

日前，由實業家及工程師埃隆·馬斯克先生創立的腦機介面公司(Neuralink)已獲得美國食品藥品監督管理局（FDA）的批准，將啟動首次腦植入物人體臨床研究。雖然腦機介面技術仍然面臨著許多挑戰和不確定性，包括該技術本身的複雜性、生物相容性、長期穩定性、倫理道德等方面。但近年來，腦機介面技術的概念在科技界，尤其是電子圈和醫療圈非常火爆；它已經成為當今世界最熱門的技術之一，同時也日益成為新時代科技的主要象徵。所以有關專家認為，腦機介面技術很可能會開啟一個新時代。

腦機介面(BCI)，即大腦、機器、介面，三者的結合，將大腦的資訊通過適當的介面技術來讀取，並操控外部設備的動作；這些外部設備可以是一個機器人，可以是虛擬鍵盤，可以是其他任何想要操控的東西。當前對腦機介面技術的開發已走出實驗室，並進入初步應用階段；如何讓這門技術服務於社會，推動它的廣泛應用，是當前研究的熱點。目前，腦機介面技術已經成為了全球各國科技競爭的戰略高地之一；這項技術會在人與機器之間架起橋樑，並最終做到人與人之間、人與機器之間自由傳輸思想、下載思維，從而創造巨大的經濟乃至社會的價值。

讓我們先來回顧一下腦機介面發展的簡要歷程。1929年德國精神病學家漢斯·貝格爾先生發表的第一篇有關腦電圖的文章，開啟了人類對大腦活動的研究歷史；1977年，美國加州大學洛杉磯分校的雅克·維達爾先生通過提取視覺誘發電位，完成了通過腦電對螢幕上游標樣物體的控制，這是腦機介面技術最早的實驗室實現形式，也意味著該技術從科學幻想階段進入了科學研究階段。從上個世紀90年代開始，腦機介面技術的研究不斷取得新進展和新成果；比如2014年，在巴西聖保羅世界盃開幕式上，癱瘓青年通過腦機介面技術踢出了當年世界盃的第一球，更是為腦機介面技術的研究與應用揭開了嶄新的一頁。

腦機介面技術是腦機結合的新發展方向，是實現人類與機器共生的技術；它從大腦直接提取信號，翻譯成控制命令來控制電腦或者機器人等外部設備。目前的腦機介面技術主要分為侵入式和非侵入式兩大類：前者為有創技術，需要把電極晶片植入大腦，或把電腦設備植入人體，實現混合的人類和電子系統；後者為無創技術，只要貼上電極晶片並從大腦外採集信號，就能夠實現對外部設備的控制。有關專家認為，這兩類都各有優劣。腦機介面技術的發展可以大致分成三個階段：第一個階段，指Interface，也即介面(目前還在初級階段)；第二個階段，指Interaction，也即交互；第三個階段，指Intelligence，即腦機智能。最終，腦機介面技術將增強人類的感知和社交能力。

腦機介面技術目前主要應用于醫療康復領域，它在未來將得到進一步發展，應用領域也在不斷擴大。腦機介面技術具有複雜成型、高精度、個性化等突出優勢，可為創新植入醫療器械的研發製造、體外組織模型或活體組織構建提供重要的研究和工程手段。前不久，馬斯克先生表示， Neuralink主要開發人腦與機器的介面，將人類與電腦連接起來。很快就完成人類大腦植入，原則上可以修復任何大腦問題，包括提升視力和聽力、恢復肢體功能、治療老年癡呆症和漸凍症等。他還表示，腦機介面技術有可能刺激人體內釋放出血清素、催產素等化學物質，發揮了神經元的作用。馬斯克先生的宣佈，徹底引爆了外界對於腦機介面技術的關注，也引發了許多大科技公司加入這一陣營。

腦機介面技術的原理基礎是神經科學。人類大腦中樞神經元膜電位的變化會產生峰電位或動作電位，神經細胞突觸間的化學物質傳遞也會使突觸後膜產生電信號變化，腦機介面技術正是通過採集這些不同位置的腦功能區與不同深度的電信號，通過預處理、特徵提取和模式識別，實現對大腦活動狀態或意圖的解碼，並可以把大腦活動狀態、解碼結果、與外界通信或控制結果回饋給用戶，進而調節其大腦活動以獲得更好的性能。侵入式腦機介面技術是未來的主要趨勢，因為所植入的器件可以直接得到最原始、最清晰的腦電信號。當然，腦機介面技術最大的挑戰在於安全性、穩定性和可拉伸性；只有保證這些特點，腦機介面技術未來才會飛速發展。

眾所周知，大腦擁有至少1000億個神經元；這些神經元又與10^15個神經聯接，將複雜相連的神經首尾相接，總長度超過18萬公里。如此複雜的網路性讓人類擁有了智慧，探究大腦卻成為了全世界科學家努力抵達的“終極疆域”；隨著以人工智慧技術為核心的第四次技術革命深化發展，腦機介面技術已經成為美國、歐盟、日本、韓國、中國、以色列、澳大利亞等國家優先支援發展的創新型技術之一。例如，由美國佐治亞理工學院領銜的國際研究團隊，最近用腦科學技術和電子技術結合在一個腦機介面系統中，使用者可以通過想像一個動作，來無線控制輪椅或機械臂；該系統對使用者的主要優勢是柔軟舒適，並且沒有電線影響，具有靈活性和實用性。

腦機介面技術是多學科交叉融合的研究領域，涉及電子工程、醫療工程、人工智慧、材料科學、神經科學、認知科學、生物學、心理學等眾多學科，其發展得益於它門的進步。以神經科學為例，腦機介面技術正成為研究神經科學基本問題的重要途徑；基於運動範式的腦機介面技術有助於闡明感覺運動控制的神經機制，進而又可以依據新的科學發現來改進腦機介面技術的設計；通過腦機介面技術可以部分重塑大腦功能，為研究大腦可塑性、學習、記憶、情緒等問題的神經機理提供幫助。腦機介面技術也為認知科學和心理學研究提供了新的實驗工具和探索方法，在視覺、聽覺、言語、行為、想像、注意力、情感表達等研究中發揮重要作用。

腦機介面技術既能通過測量和提取大腦中樞神經系統信號，實現對外部設備的操控，也能通過外部設備對神經系統的刺激和神經回饋，實現對中樞神經系統的調控，使得大腦與外部設備之間形成具有神經回饋調控的閉環系統，實現人機或腦機的智慧融合，並使我們能夠更好地理解、增強、改善或恢復中樞神經系統及其與外界的交互作用，因而目前在醫療康復、航空航太、智慧家居、智慧商業、軍事、教育、娛樂等多個領域有著廣泛的應用。未來，腦機介面技術將應用到更多領域，其發展前景值得我們期待；就像國際知名學者周海中先生曾經說過的那樣：“在21世紀初葉，腦機結合時代即將到來；屆時，人類文明的進程將會大大加快。”可見，腦機介面技術可能會開啟一個新時代，讓人類與人工智慧達到前所未有的親密度和協作性。

文/洪濤、奧托·麥克（作者均為美國佐治亞理工學院博士後）

作者：陈良友

日前，一颗直径200米的近地天体（NEO）以8.2万公里每小时的速度“靠近”地球，并于当时在距离地球不到724万公里的地方掠过。近地天体是对其轨道与地球轨道相交并因此有可能产生撞击危险的小行星、彗星以及大型流星体的总称。1898年，科学家发现了第一个颗近地天体，而到现在这个数量已经扩大至30000颗。科学界表示，尽可能多的发现这些近地天体，可以更好降低对地球的未知危险性。

近地天体撞击地球想象图（图片源自网络）

由于受益于地球大气层的保护，体积较小和质量较轻的近地天体往往在坠落地球表面之前就已燃烧殆尽，或者成为小陨石、流星雨等，但大型近地天体就会给地球造成难以避免的巨大灾难。美国《发现》杂志曾评出“威胁人类生存的二十一世纪二十大危险”，其中近地天体撞击地球位于首位；同时在联合国（UN）认定的“世界四大突发灾难”中，近地天体撞击地球也居于首位。可以说，近地天体对地球的潜在威胁之大。

2013年2月15日，俄罗斯车里雅宾斯克州曾发生一起近地天体坠落事件。当时，一颗直径约60米的彗星在穿越大气层时摩擦燃烧，发生爆炸，产生大量碎片，形成了所谓“陨石雨”划过天际。在陨石坠落区域，许多建筑物的窗户玻璃破裂，造成了1200多人受伤。

近年令科学界最为关注的是一颗叫做“阿波菲斯”（编号为99942 Apophis）的近地天体；据科学家计算，到2029年4月，这颗直径约400米的小行星与地球的距离将不到4万公里。尽管它2029年撞上地球的危险已被排除，但在2036年4月仍然存在着与地球发生碰撞的可能性。

为保卫人类文明和守护地球安全，科学界正想方设法避免近地天体与地球相撞的灾难。国际知名学者周海中先生在1994年接受媒体采访时指出，“科学界目前有多种防御方案，并且有些方案正在准备付诸行动”；其中，具有“理论可行性”的方案主要有如下几种：

一是采用核武器炸掉具有潜在威胁的近地天体。但麻烦的是，爆炸很可能将它变成许多小型“杀手”，把带有放射性的物体抛入不可预测的轨道；而对于一些松散结构的近地天体，爆炸所起到的作用又很有限。因此，这种方法一直毁誉参半。

二是采用太空飞船撞击近地天体，改变其轨道或把它撞碎。这种方法比较有效，但对于松散结构的近地天体，撞击很可能把灾难扩大数倍，结果就会得不偿失。

三是采用航空器给近地天体施加压力即用机械力，使它的运行速度发生变化，从而改变其飞行方向。这种方法比较理想，但不易实行，并存在一定风险。

四是采用激光使近地天体的表面物质向外发散，从而产生反向加速度使它改变飞行方向，或者使用超强激光把它摧毁成对地球无害的小碎块。这种方法比较理想，但必须要有超大功率的激光系统。

五是采用油漆涂料改变近地天体的颜色，影响它吸收太阳光的热量，通过热能的变化来改变其轨道。但这种方法见效比较慢，并且所需的大量涂料如何运送上去也是个问题。

六是采用火箭把一面巨大的风筝形太阳帆发送到近地天体上，张开的太阳帆利用反弹太阳光子所产生的压力把它逐渐推离原来的轨道。但这种方法的技术要求较高，难度较大。

七是在近地天体的表面插入一种如火箭那样的装置，让其不断像喷气式飞机一样喷出物质，通过反作用力来改变其飞行方向。不过这种方法好像有点浪漫色彩。

周先生还指出，所有的方案现在几乎都停留在理论设想阶段，有的好像科幻情节。它们是否切实可行可靠，还需未来的实践加以检验。

目前，美国宇航局、欧洲航天局、日本宇宙航空研究开发局、俄罗斯航天国家集团公司、中国科学院紫金山天文台等科研机构已成立专门部门应对近地天体对地球的威胁，民众对此不必过于担忧。但科学界认为，目前对于潜在威胁地球的近地天体，人们现在只能“尽人事以听天命”和持“过好每一天”的乐观态度。

文/陈良友（作者系美国基特峰天文台研究员）

作者：杨慧

第四次工业革命即将来临，世界各国已经认识到人工智能(Artificial Intelligence，简称AI)是未来国家之间竞争的关键赛场和一把通往未来的万能钥匙，因而纷纷争夺这一轮科技革命的制高点。

人工智能已经成为新一轮产业和技术革命重要驱动力量，以人工智能通用大模型为代表的技术加速更迭，有望推动重大技术实现变革。人工智能正在深刻改变着人们的生产、生活、学习方式，在推动人机协同、跨界融合、增强人类福祉的同时，也不可避免地引发了一系列伦理和法律问题，伦理治理已成为人工智能领域的重要命题。

其实早在30多年前，国际知名学者周海中教授就曾预言：“随着科技进步，人工智能时代即将到来；届时，人工智能技术将广泛应用到各学科领域；人工智能技术的伦理和法律问题将成为这一领域的重要命题。”事实证明，他的这一预言是非常有远见的。当前我们在各个领域所取得的成就，都离不开人工智能技术的快速发展，也离不开这一技术的伦理治理。

无论是智能汽车还是智能手机、智能家居、智能电视、智能音箱、智能安防等，都少不了“智能”二字，如何让机器像人类一样“思考”，是我们人类不断追寻的永恒话题。人工智能经历了计算智能到感知智能再到认知智能三个发展阶段。如今，人工智能技术已全面走入人类的生活，广泛渗透到生产和生活的各个领域，并不断刷新人们的想象力。

用来研究人工智能的主要物质基础以及能够实现人工智能技术平台的机器就是计算机，人工智能的发展历史是与计算机的发展史联系在一起的。除了计算机科学以外，人工智能还涉及多门学科。因此，人工智能是计算机科学的一个重要分支，也是当今科技的一个研究热点；它的近期目标是让计算机更聪明、更有用，它的远期目标是使计算机变成“像人一样具有智能的机器”。

作为新兴交叉学科，人工智能本质上是模拟人的意识、思维的信息过程；它主要研究、开发用于模拟、延伸和扩展人的智能的理论、方法、技术及应用系统，企图了解智能的实质，并生产出一种新的能以人类智能相似的方式做出反应的智能机器，该领域的研究包括机器人学、机器翻译、语音交互、图像识别、专家系统和自然语言处理等。尤其是人工智能

今年5月下旬，第七届世界智能大会在中国天津召开。本届大会以“智行天下 能动未来”为主题，聚焦智能网联车、通用人工智能、脑机交互等前瞻课题；来自全球的诺贝尔奖获得者、顶尖学者、业界大咖深入探讨人工智能与经济、社会、人文等领域的热点话题，展开观点交锋与智慧碰撞。世界智能大会已经举办了六届，在传播先进理念、搭建国际交流平台、打造智能场景、深化战略合作等方面取得丰硕成果。

新冠疫情冲击下的世界正在发生深刻变化，面临诸多的不稳定、不确定因素。努力在危机中育新机，于变局中开新局；人工智能与大数据、云计算、物联网以及深度学习等基础设施加速融合，用科技力量赋能传统行业，正在为全球经济复苏注入新动能、激发新活力，同时也为人工智能创新发展注入澎湃动力。所以有关专家认为，人工智能是一把通往未来的万能钥匙。

人工智能时代已经来临，而时代的车轮滚滚向前且速度越来越快，由人工智能催生的新信息、新产品、新技术、新模式、新业态、新理念等将层出不穷。人工智能的未来有无限种可能，它的未来也在改变着人类的未来。在人工智能时代，只要人们不断学习、勇于探索、与时俱进，就会成为“真正意义上的自由人”。

文/杨慧(作者单位：美国斯坦福大学工程学院)

作者：范薇

1963年美国著名学者爱德华•罗伦兹教授提出了混沌论(英文chaos theory)，所以他被学术界誉为“混沌论之父”。60年来，混沌论确定了偶然性和复杂性在自然科学、社会科学和交叉科学领域的重要地位；目前它的应用范围越来越广泛，已成为当今世界十分重要的科学理论。这实在令人惊叹！

“混沌理论之父”爱德华•罗伦兹（图片源自网络）

混沌论是关于系统从有序突然变为无序状态的一种演化理论，是对不规则而又无法预测的现象及其过程的分析。这一理论隶属于非线性科学，只有非线性系统才能产生混沌运动。所谓非线性是相对线性而言的；线性是指量与量之间的正比关系，在线性系统中，分量之和等于总量，遵循叠加原理，而非线性则刚好相反，分量之和不等于总量，不遵循叠加原理。非线性是自然界复杂性的典型性质之一，是一切物质运动的普遍规律。

混沌论认为，在客观世界中，有一个与有序对应的另一种形态和结构的世界，其特征是非线性、混沌无序的。这一理论的创立是人类在认识大自然中的不规则性方面的一个举足轻重的突破；它的最大贡献是用简单的模型获得明确的非周期结果。混沌论与相对论和量子力学同被列为20世纪的最伟大发现和科学传世之作。量子力学质疑微观世界的物理因果律，而混沌论则紧接着否定了包括宏观世界拉普拉斯式的决定型因果律。

混沌论所研究的是非线性动力学混沌，目的是要揭示貌似随机的现象背后可能隐藏的简单规律，以求发现一大类复杂问题普遍遵循的共同规律。罗伦兹教授曾做过一个形象的比喻：一只蝴蝶在巴西扇动一下翅膀会在美国得克萨斯州引起一场龙卷风，这就是蝴蝶效应；而蝴蝶效应与分形结构和奇异吸引子是混沌论的三个重要概念，它们都是反映混沌系统运动特征的产物，也是混沌系统中无序稳态的运动形态。混沌论的研究不仅具有重大的科学意义，而且具有十分广泛的应用前景。

例如在气象学领域，天气预报逐日预报的可预报时限大约是两三周左右的时间。混沌论认为，人们试图作出准确的长期天气预报是不可能的。在近年的气象研究中，利用混沌论进行中期预报的研究。由于气候系统是非线性系统，其初值问题的数值解是不确定的，而且数值解是在一定条件下通过某种近似计算得出来的；因此研究气候状态的特征就要研究混沌态的特征，研究气候系统的演变机制就要研究混沌态的变化。在这些研究中使用的数学工具主要是分形理论，如分数维、标度指数、功率谱指数和李亚普诺夫指数等；利用这些数学方法分别考察、分析气候状态变化。

又如在经济学领域，美国华盛顿州在2003年有一头霍斯坦乳牛的牛海绵状脑病检测呈阳性，也就是我们通常说的“疯牛病”；这就给刚刚复苏的美国经济带来一场破坏性很强的飓风。扇动“蝴蝶翅膀”的，是那头倒霉的“疯牛”，受到冲击的，首先是总产值高达1750亿美元的美国牛肉产业和140万个工作岗位；而作为养牛业主要饲料来源的美国玉米和大豆业，也受到波及，其期货价格呈现下降趋势。但最终推波助澜，将“疯牛病飓风”损失发挥到最大的，还是美国消费者对牛肉产品出现的信心下降。此事在世界范围掀起了轩然大波，更是引发全球的恐慌。

再如在语言学领域，语言是人类最重要的交际工具，也是人类特有的一种符号系统。语言系统具有长期演化趋势的不确定性，而这种不确定性正是语言的混沌现象。在混沌论视阈下，语言系统是一个动态性、复杂性的非线性系统，该系统是目前学界的研究热点之一。特别值得一提的是，中国著名学者周海中教授运用跨学科研究方法，在1991年提出了语言混沌论；该理论主要从混沌理论的角度审视语言及其相关现象，运用混沌理论的方法解决语言及其相关现象的非线性问题。许多专家认为，语言混沌论为语言学研究提供了一种新范式。

有趣的是，混沌不是毫无预测的，在混沌系统中，也具有规律性的模式。也就是说，混沌不是纯粹的无序，而是不具备周期性变化和其他明显对称特征的有序态；在混沌中具有有序性，人们已经能够从数学上处理混沌系统并且发现其有序的部分。例如前不久，美国沃克斯网站（vox.com）有一篇题为《混沌论如何帮助解释新冠肺炎大流行的怪异之处》的文章；该文认为，混沌论或可解释新冠肺炎（COVID-19）疫情的不确定性；文章指出，了解到新冠肺炎大流行具有混沌性，是理解为何未来具有不确定性的关键之一。

混沌现象和许多科学现象一样，既存在有害的一面又存在有利的一面。所以如何避免混沌的弊端而利用好它有益的一面，需要进一步研究混沌论，从而达到控制混沌的目的。可以肯定的是，混沌论已经为我们展示了广阔的应用前景和潜在的发展远景。今年是混沌论提出60周年；特撰此文，以示纪念。

文/范薇(作者单位：江南大学理学院 日本京都大学博士后)