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　　【科学+】

　　编者按

　　全国科学技术名词审定委员会日前发布了“基于重大科技创新的新概念新术语规范化体系化”工作成果。其中，“泛在操作系统”“高性能制造”“深部固体资源流态化开采”“超级微创手术”4项体系化新名词，均为我国科学家率先提出。它们萌发于重大科技创新的生动实践，是科学家在加快建设科技强国、实现高水平科技自立自强的征程中，对标“构建汉语科技语言体系”，主动参与国际科技话语权竞争的积极尝试。

　　它们将对科研工作，乃至日常生产、生活产生怎样的影响？听听科技大咖们怎么说——

　　泛在操作系统

　　推动“万物互联”走向智能协同

　　梅宏 郭耀

　　人类正在进入一个“人机物”三元融合的万物智能互联时代。万物数字化、社会经济数字化转型，催生了“计算无处不在而又无迹可寻”的泛在计算(ubiquitous computing)新场景。在此背景下，一种新型基础软件形态——泛在操作系统应运而生。该系统秉承泛在计算思想，面向泛在化计算资源管理，支持泛在应用开发运行，具有泛在感知、泛在互联、轻量计算、轻量认知、反馈控制、自然交互等新特点，标志着操作系统从管理“单台计算设备”迈向管理“人机物多类资源及其融合”的新阶段。

　　传统操作系统聚焦单个计算节点(如服务器、PC、手机)内部软硬件资源的操作与管理，而泛在操作系统则将管理对象扩展至物理世界中分布广泛、形态各异、动态联通的泛在化异构计算资源，旨在构建一个能够灵活桥接异构资源、支撑新型计算模式应用的统一系统软件层。狭义上，泛在操作系统主要面向物联设备，以轻量级计算为核心，强调实时性与可靠性，聚焦于“感、联、知、控”的共性能力支撑。广义上，从操作系统网络化的视角看，它也可被视为面向网络环境与场景的新型“中间件”层系统软件，即基于已有的各类节点操作系统，整合与协调不同设备能力，服务于物联网、机器人、智慧城市、智慧家居等多样化场景。不同领域的核心系统软件，均可视为泛在操作系统理念在具体维度的实践。

　　泛在操作系统的核心能力体现在应对两大关键挑战：一是资源的深度虚拟化与统一抽象。它将散布于各处的计算单元、传感设备、执行机构的能力，抽象并封装为标准化、可被发现和调用的“服务”，实现从“硬件资源”到“可流通服务”的根本转变，为跨设备资源池化与协同利用奠定基础。二是极致的异构性桥接与协同编排。面对不同架构、能力与厂商的设备，它通过建立通用“协同协议”与智能调度机制，实现任务与数据的动态、最优分配。这使得多个简单终端通过精密协作，涌现出远超单体设备的复杂智能行为，完成从“单体智能”到“群体智能”的范式迁移。

　　操作系统的竞争，不仅是单一产品的较量，更是对未来数字社会核心基础设施主导权的争夺。出于国家安全与产业自主可控的需要，我国始终将操作系统列为战略必争领域，已在传统操作系统方面围绕“国产替代”目标持续投入并取得重要进展。泛在操作系统是系统软件发展的新赛道，面向人机物融合、万物互联的新蓝海，我们更需积极前瞻布局。当具备灵活资源虚拟化与异构性桥接能力的泛在操作系统走向成熟时，它将如同新一代“电网”或“路网”那样，成为支撑数字经济高质量发展、保障国家网络空间安全不可或缺的基石。

　　从智慧工厂的设备自主协调，到智慧城市的系统联动管理，再到个性化健康服务的无缝提供……泛在操作系统正从技术概念走向广泛实践，推动“万物互联”从简单连接走向智能协同，让技术隐于无形、服务主动贴心。

　　(作者分别系中国科学院院士、北京大学计算机学院教授；北京大学计算机学院教授)

　　高性能制造

　　助高端装备性能超越极限

　　郭东明

　　无论是战机破空，还是火箭飞天，都需要高端装备以优异性能，在极端服役条件下精准完成目标任务。当前，我国在航空航天、海洋工程、国防军工等重大战略领域中，对高端装备的性能要求已逼近现有技术能力的极限。为了让高端装备的性能不断超越极限，高性能制造应运而生。

　　传统制造中，设计、制造环节相对独立，难以直接对标最终性能。而高性能制造以“性能精准达成”为根本目的，以“产品性能数学建模”为导航，以“设计制造深度融合”为驱动引擎，通过对目标性能进行数学建模，将“人的经验和知识”转化为清晰、可计算的显性模型，从而系统性地推动高端装备一次次实现性能跨越。

　　以对空导弹为例，其前端的头罩肩负着多重使命，既需良好的气动外形，在极速飞行时能够减小阻力，也需具备“透波无畸变”的优异性能，保证锁定敌机的信号清晰准确，还需化身坚固隔热屏障，承受上千摄氏度的气动高温。令设计师棘手的是，气动、透波、耐热三大性能会相互制约，若仅凭经验摸索，难免会顾此失彼。高性能制造为此提供了完整的解决方案，它不依赖经验，而是基于科学原理建立数学模型，精准地描述外形、材料、厚度等因素对最终性能的综合影响。在高性能制造的导航图上，设计目标被明确为“以精准击敌为最终性能目标，在多重约束中寻求最优的平衡点”。正是凭借精准的目标和坚实的理论依据，高性能制造助力导弹一次次突破极限，最终铸就震慑宵小的“穿云之箭”。

　　任何精妙的方案，都需依靠“设计制造深度融合”来实现。在高性能制造中，设计过程就要充分考虑制造工艺的能力边界与成本限制，制造过程也不仅仅是被动复现图纸，而是主动调控产品性能。在产品性能数学模型的引导下，制造过程中的实际条件被量化为性能影响因素，并反馈至设计环节。以飞机发动机为例，为了能够在上千度的高温中工作，需在涡轮叶片内设置微小、精密的冷却结构。传统制造范式下，设计师设计的冷却结构可能因制造能力限制而无法实现；高性能制造范式下，在设计阶段，设计师就可以将激光打孔、增材制造等工艺作为工具，同时，制造工艺参数也被性能模型量化为冷却效果的影响因素，反馈至设计端进行改进。由此，产品不再面临“设计出但造不出”的限制，制造环节也成为性能的共同塑造者，通过与设计深度融合，共同打造超越现有极限的高性能产品。

　　可见，掌握了高性能制造这一新范式，就如同掌握了打造“倚天长剑”的核心法则。在我国迈向制造强国的关键时期，高性能制造的理论与方法，必将为重大装备的发展提供不竭动力，为实现高水平科技自立自强奠定坚实基础。

　　(作者系中国工程院院士)

　　深部固体资源流态化开采

　　向深地要资源、要空间

　　谢和平

　　随着地球浅部固体资源渐趋枯竭，向深地要资源、要空间，成为未来发展的必然趋势。大多固体资源70%以上的埋深超过2000米，而现有的开采工艺、技术、装备等条件下的极限开采深度在1600米左右。为了提高人类对地球固体资源开采深度的极限能力，我们在全球首次提出“深部固体资源流态化开采”这一颠覆性技术构想。

　　该构想的核心，是原位开采深部固体资源，并原位转化为气态、液态或气固液混态物质，在井下实现无人智能化采选充，以及热电气转化的流态化开采技术体系。摒弃了传统地下矿山的开拓布局模式，将深部固体资源在原位液化、气化与电化，可以明显减少巷道掘进的工作量，提高深部固体资源利用度，取消固体资源开发中间转换环节，直接实现电、热、气一体化供给。

　　由传统固体资源开发转变为流态化开发，需要探索构建一套井下原位采、选、充、电、热、气一体化智能开采系统，即将传统开采工艺集中构架在类似于隧道掘进机的系统中，通过机械粉碎固体矿物实现原位智能分选，并在综合利用固体矿物有用成分的同时，就地消纳废物。以煤矿开采为例，深部流态化开采主要包括深部原位流态化开采、多元化利用、负碳化充填等几个环节，可真正实现深部煤矿地面无煤、井下无人的高技术开发。

　　为了从根本上重塑深部固体资源的获取模式，我们必须从理论、方法和技术系统上开展原创性研究，包括：探究相关岩石力学基础理论与废物就地消纳的负碳充填技术，建立开采技术安全评价体系；探明深部煤体的破碎机理与动态破碎行为，创新研发开采新技术，突破流态化远程输运技术；创建原位热、电、气一体化、智能化、小型化技术装备，研制智能开采效能和安全分析决策系统等。

　　作为一种颠覆深部固体资源开发的新模式，深部固体资源流态化开采是人类走向地球深部、开发利用深部资源的关键技术。我们应加快深部固体资源流态化开采理论、技术与装备研发，使我国成为深部固体资源安全、绿色、智能开采的全球领跑者，助力我国早日完成由矿业大国向矿业强国的历史性跨越。

　　(作者系中国工程院院士)

　　超级微创手术

　　开启手术治疗全新时代

　　令狐恩强 李惠凯

　　近200年来，手术治疗疾病的模式均是以切除病变器官为核心手段。例如，胃癌患者需切除远端胃、近端胃或全胃，以完成治疗。术后，由于器官缺失、改道，相关器官的功能也会基本丧失。这类手术虽然能挽救生命，但却因器官结构的不可逆损伤，严重影响患者术后的生活质量。

　　2016年，我们开创性地提出保全器官、根治疾病的“超级微创手术(SMIS)”理念。其核心是在完整保留器官解剖结构与生理功能的前提下，精准清除病灶，将手术治愈的目标由单纯的“治愈疾病”提升到“治愈疾病且器官功能恢复如初”的高度，彻底颠覆“以牺牲器官换取疗效”的传统模式。

　　超级微创手术通过人体自然腔道(如食管、气管、尿道等)，或直接穿入人体的微小人工通道，借助高清内镜与精密器械，对病灶实施毫米级精准清除。对于消化道肿瘤治疗，经口插入内镜，利用染色放大技术定位癌变组织，再以专用电刀切除病变，消化道器官结构完好如初，术后患者的消化吸收功能不受任何影响；对于胆囊胆管疾病，通过支撑开其在肠道内的微小开口，用超细内镜与器械进入胆管、胆囊内部，在直视下清除结石、引流脓液、切除病变，在保持胆管、胆囊、肝叶正常结构的情况下，完全治愈疾病。

　　超级微创手术经由自然腔道、隧道、穿刺通道、多腔隙通道，构建起覆盖全器官系统的技术体系。其中，自然腔道是通过鼻腔、气道、食道、尿道等，实施食管癌、胃癌超级微创切除手术，以避免食管和胃被部分或全部切除；隧道通道是通过在人体组织中建立通道到达手术位置，或在人工建立的空间内开展体外经皮下通道甲状腺手术、乳腺手术等；穿刺通道是通过穿刺进入人体自然腔隙，或疾病形成的腔隙内开展手术；多腔隙联合通道是整合多器官空间路径，为复杂病例设计个性化方案。

　　随着超级微创手术的广泛应用，其创新价值获得高度评价。虽然完美解决疾病各个阶段的治疗问题还需要辅助治疗手段的进步与完善，但手术治疗学的全新时代已然开启，相当一批患者已经获益。我们相信，在超级微创理念的引领下，伴随放化疗、靶向治疗等技术进步，绝大部分需要手术治疗的疾病，均能通过超级微创手术获得近乎完美的治疗效果。

　　(作者分别系中国人民解放军总医院第一医学中心消化内科医学部主任；中国人民解放军总医院第一医学中心消化内科医学部食管胃病科主任)

　　来源：光明日报

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