科技日报记者 宋迎迎 李均
人工智能的数理基础是什么？高增益持续燃烧的聚变等离子体如何实现？怎样利用AI实现原子级物质合成操控及性能预测……
近日，首届“浦江科学之问”在2026浦江创新论坛成果发布会上正式发布，涉及人工智能与智能计算、聚变能源、量子科技、化学、材料科学、宇宙和天体物理、地球与气候科学、生命科学等领域的10个基础研究科学问题，勾勒出未来10—30年人类知识边界的探索方向。
呼应人工智能和科研方法创新
“浦江科学之问”的首问是“人工智能的数理基础”。当前，人工智能技术聚焦模型的规模扩张，高度依赖经验与试错，但业界对它为何会思考、如何记忆、怎样归纳与演绎推理等，依旧缺乏原理层面的理解。
因此，“浦江科学之问”提出，要探究人工智能的数理基础，建立各项主要认知功能的基本原理和数学模型，形成统一的系统性框架，并指导模型与数字环境、物理环境、逻辑环境的相互迭代。这是突破直觉与经验驱动模式，构建高效率、高度可控人工智能的根本路径。
“把‘人工智能的数理基础’列为第一个问题富有深意。”发布会上，上海人工智能实验室青年科学家、上海奇算光启信息技术有限公司创始人钟翰森，分享了对“浦江科学之问”的理解，“因为基础研究已进入AI for Science（人工智能赋能科学研究）时代，‘浦江科学之问’首问指向了人工智能技术的基础，后面9个科学问题都可以用人工智能赋能研究。”
当前，科学范式正迈向AI驱动。梳理“浦江科学之问”问题清单发现，多个问题均与人工智能深度关联，包括“构建跨尺度、跨模态的化学反应基础模型”“利用AI实现原子级物质合成操控及性能预测”“基于生成式AI的完整生命实体构建与设计研究”等。
“在‘浦江科学之问’中，人工智能具有两重身份：它既是被研究的对象，也是驱动其他学科研究变革的工具。”浦江创新论坛中心理事长、上海市科学学研究所副所长朱学彦介绍，“一方面我们关注人工智能本身依靠什么原理产生能力；另一方面关注人工智能进入其他科学领域后，能够让哪些原本难以开展的研究变得可行。遴选中重视这些交叉题目，是因为它们不仅带来研究方法的变化，还可能拓展出新的科学对象。”
“人工智能数理基础以及AI与化学、材料、生命科学的交叉，呼应的正是人工智能自身发展与科研范式创新这两条主线。”朱学彦补充说。
指向未来产业全链条培育体系
基础研究是未来产业之“根”，未来产业是基础研究之“果”。唯有根扎得“深”，果才能结得“实”。
记者注意到，“浦江科学之问”的第二问和第三问分别指向聚变能源、量子科技方向。它们都是“十五五”规划纲要前瞻布局的未来产业。
而基础研究正是未来产业全链条培育体系的重要一环。例如，“实现高增益持续燃烧的聚变等离子体”直指人类终极能源的核心瓶颈。该问题的突破将推动可控核聚变研究从“实现瞬态高聚变功率”跨越到“持续产生可利用的聚变能”，是实现未来聚变能源应用的关键一步。
中国聚变能源有限公司总工程师钟武律在发布会上表示，当前全球聚变研究加速迈向“燃烧”阶段，磁约束和惯性约束领域各自都实现了氘氚聚变反应，从揭示燃烧等离子体的存在并验证其基本物理过程到真正实现高增益持续燃烧，中间仍有α粒子加热、α粒子约束与输运机理等科学门槛需要跨越，要依靠聚变产生的α粒子把等离子体维持在上亿度的聚变反应条件中，从而进入长期自维持、稳定可控的“燃烧”状态。“只有把科学问题搞清楚，才能走向真正的工程应用。”他说。
当前，量子科技领域正处于从“含噪声的中尺度量子”阶段迈向“容错量子计算”阶段的关键转折期。其中，量子纠错成为决定成败的核心技术。
这正是“浦江科学之问”抛出第三问的现实背景。
“突破经典物理极限的大规模比特的量子纠错指数级抑制”，旨在为造出实用化通用量子计算机扫清底层原理障碍。
细数历届浦江创新论坛，“量子纠错”是高频词之一。比如，在2024和2025浦江创新论坛上，中国科学院院士潘建伟、姚期智都曾谈及“量子纠错”。
“量子纠错是实现量子计算机的主要瓶颈之一，因为量子比特容易受到环境干扰从而产生错误。”姚期智指出，“对于中国来讲，我们需要原始创新的力量，才能够真正成为一个科技大国。”
瞄准生命科学领域关键研究方向
放眼全球，生命科学已成为引领新一轮科技革命和产业变革的重要驱动力。
在“浦江科学之问”中，生命科学领域占据多个席位。其中，“基于生成式AI的完整生命实体构建与设计研究”提出一个极具挑战性的命题：能否借助生成式人工智能技术，研究构建“分子—细胞—组织—完整生命体”四层AI生命设计技术体系；“蛋白质如何在‘动态变化’中决定生命功能、疾病发生与药物作用”，则聚焦蛋白质并非单一静态结构而是处于不断转换的构象集合这一根本认知转变，揭示动态构象与功能、疾病及成药性的因果联系。
在人类的经验里，“老”和“病”总是紧密相连，衰老成为人类慢性疾病最大的危险因子。《“健康中国2030”规划纲要》提出以预防为核心的全生命周期健康管理战略；2024年初，国务院办公厅印发的《关于发展银发经济增进老年人福祉的意见》，首次在国家层面明确提出支持抗衰老产业。“浦江科学之问”第十问“衰老的时空异质性及其系统性调节机制”呼应了相关议题。
“同样年纪的人，有人脏器年轻、有人神经退化早；同一个身体里，肝脏和大脑的老化节奏也不一样；把时间轴拉开，又是另一种图景。”中国科学院生物与化学交叉研究中心主任袁钧瑛介绍，这种个体、器官、时间三维交织的差异，正是多种退行性疾病背后的驱动因素。要拆解它，需把多组学、人工智能计算、多模型验证等方法拧在一起，先识别关键机制，再谈干预靶点。
聚焦宇宙本源与全球气候治理
“浦江科学之问”第六问“早期宇宙超大质量黑洞快速形成机制”和第七问“海陆冰气多圈层耦合下全球季风区极端天气气候发生发展机理及预测”，分别指向宇宙起源与地球气候系统中最根本的未解之谜。
其中，第六问关注的是“宇宙黎明期的巨兽”。超大质量黑洞是宇宙演化的核心产物，当前，天文观测发现早期宇宙快速诞生大量超大质量黑洞，但其形成、生长、演化的核心机制尚无科学定论。破解这一问题，不仅能揭开超大质量黑洞的诞生之谜，更能重构人类对宇宙起源、星系演化、时空本质的基础认知，完善现代天体物理理论体系。依托詹姆斯·韦布空间望远镜（JWST）、平方公里阵列射电望远镜（SKA）等新一代巨型观测设施，该问题“有望在未来十年取得根本性突破”。
第七问是清单里最“接地气”的一问。全球季风区是全球生态系统的核心驱动区和气候治理的关键区，承载着全球三分之二的人口。当前全球变暖加剧气候系统紊乱，而海陆冰气多圈层耦合作用复杂，极端天气的形成机理、演变规律尚不清晰，精准预测与防灾减灾能力存在明显短板。
该问题直击全球气候治理核心痛点，解开它，直接关系数十亿人的防灾减灾与全民早期预警，通过解析多圈层耦合机制与极端气候发生规律，能够大幅提升季风区极端天气的预警精度与提前量，完善全球气候预测体系。
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