国家科学技术术语审定委员会近日公布了“基于重大科技创新的新概念新术语标准化体系化”工作成果。其中，中国科学家首次提出“泛在操作系统”、“高性能制造”、“深层固体资源无缝开采”、“超微创手术”四个新系统术语。它们诞生于重大科技创新的生动实践。这些都是科学家在加快建设科技强国、实现先进科技自主自给过程中，积极参与国际科技话语权竞争的积极尝试。
它们将如何影响科研工作以及日常生产生活？听科技巨头——
人类正在进入“人、机、物”立体融合、万物智能互联的时代。万物数字化、社会经济数字化转型，创造了计算无处不在的新场景，计算无处不在却又无形。在此背景下，一种新形式的无处不在的操作系统核心软件应运而生。该系统秉承泛在计算理念，以泛在计算的资源管理为目标，支持泛在应用的开发和运行，具有泛在感知、泛在互联、轻量级计算、轻量级认知、反馈控制、自然交互等新特性。这标志着操作系统从管理“单一计算设备”转向管理“多个人、机器和对象资源及其集成”的新阶段。
而传统操作系统泛在操作系统专注于操作和管理单个计算节点（如服务器、PC或手机）内部的软硬件资源，泛在操作系统可以将管理对象扩展到物理世界中广泛分布、多样且动态连接的泛在异构计算资源，灵活地联合异构资源，支撑新计算模式的应用。我们的目标是构建一个集成的系统软件层。严格意义上的泛在操作系统主要面向物联网设备，以轻量级计算为核心，强调实时性和可靠性，注重“感知、连接、感知、控制”的通用功能支持。一般来说，从网络的角度来看，操作系统，可以看作是适应其环境和网络场景的新的“中间件”层系统软件。这意味着集成和协调不同的功能基于现有节点不同操作系统的设备，解决物联网、机器人、智慧城市、智能家居等不同场景。各个领域的系统核心软件都可以看作是泛在操作系统理念的具体实现。
无处不在的操作系统的核心功能通过解决两个重要的挑战来体现。一是深度虚拟化和统一资源抽象。它将普适计算单元、传感设备和执行器的功能总结封装为标准化、可发现、可调用的“服务”，实现了从“硬件资源”到“循环服务”的根本转变，为设备之间的协作和资源共享奠定了基础。第二个是异构桥接和协作编排。适配不同架构、能力、厂商的设备，建立通用的“协作方案”“otocol”和智能调度机制，对任务和数据进行动态优化分配。这使得多个简单终端通过精确的协调而出现。远远超出了单个设备的复杂智能行为，完成了从“单一智能”到“群体智能”的范式转变。
操作系统之间的竞争不仅仅是产品的竞争，更是对未来数字社会核心基础设施霸权的竞争。由于国家安全以及独立和工业控制的需要，我国处于不断的运转之中。它将Systemsmore资质确定为战略争夺领域，并以“国民替代”为重点，持续投资并在传统操作系统领域取得重大进展。无处不在的操作系统是系统软件开发的新途径。面对人、机、物融合的新蓝海一切都是相互关联的，我们必须主动谋划。当具有灵活的资源虚拟化和异构桥接能力的泛在操作系统成熟时，它将成为新一代的“电网”或“路网”，成为支撑数字经济高质量发展、保障国家网络空间安全的重要基础。
从智慧工厂的设备自主协同，到智慧城市的系统协同管理、个性化医疗服务的无缝提供……泛在操作系统正在从技术理念走向广泛实践，推动“万物互联”从简单的连接走向智能协作，让技术成为一种无形的、主动的、贴心的服务。
（作者为中国科学院院士、北京大学计算机学院教授、计算机学院教授）北京大学计算机科学系）
高性能制造
支持超越高端设备极限的性能
郭东明
无论是飞上天空的战斗机，还是飞上天空的火箭，都需要高端装备才能在极端的工况下发挥卓越的性能，准确地完成预期的任务。当前，我国航空航天、海洋工程、国防等关键战略领域高端装备的性能要求已逼近现有技术能力的极限。高性能制造的诞生就是为了不断突破高端装备的性能极限。
在传统制造中，设计和制造之间的联系相对独立，因此很难直接比较最终性能。高性能制造以“精确实现性能”为根本目标，“对产品进行数学建模”以“设计与制造深度融合”为引领，以“设计与制造深度融合”为驱动，通过对客观性能的数学建模，明确“人的经验和知识”，形成可计算的显式模型，系统地让高端设备更容易实现性能的多次跨越。
以防空导弹为例。前盖导弹具有多种功能。它不仅需要良好的气动外形以减少超高速飞行时的阻力，还需要出色的“无失真电波传输”性能，清晰准确地传输信号以锁定敌机。它还需要转换成固体绝缘屏障，以承受数千摄氏度的空气动力学温度。设计人员面临的挑战是三个关键特性相互限制：空气动力学、波传输和热阻。如果只依靠经验，你总是会忽视一件事。高性能制造为此提供了完整的解决方案。我们不依赖经验，而是根据科学原理建立数学模型，准确描述形状、材料、厚度等因素对最终性能的整体影响。地图High Performance Manufacturing的导航方针明确指出，设计目标是“看到多重约束之间的最佳平衡点，以精确的敌人攻击作为最终的性能目标”。只有通过明确的目标和坚实的理由才能实现高性能。助推导弹的产量多次超出极限，终于产出了令潇潇惊讶的“穿云箭”。
好的解决方案必须依赖于“设计与制造的深度融合”。高性能制造要求设计过程充分考虑制造过程的产能限制和成本约束。制造过程主动调整产品性能，而不是简单被动地复制图纸。基于产品性能的数学模型，将制造过程中的实际条件量化为影响性能的因素并反馈到设计过程中。以飞机发动机为例。为了在数千摄氏度的温度下运行，必须在涡轮叶片内部安装小型、精确的冷却结构。在传统的制造范例中，由于制造能力的限制，由设计师设计的冷却结构可能不可行。在高性能制造范式下，设计人员可以在设计阶段使用激光钻孔、增材制造等工艺作为工具。同时，制造工艺参数也受到冷却效果的影响。这些因素通过性能模型进行量化，并反馈到设计的最后进行改进。作为一个由此，产品不再面临“为非制造而设计”的局限性，制造环节也成为性能的共同塑造者，通过与设计的深度融合，共同创造出克服现有局限性的高性能产品。
事实证明，掌握高性能制造的新范式类似于掌握建造“天空之剑”的基础知识。在我国迈向制造强国的关键时刻，高性能制造理论和方法将为关键装备发展提供不竭动力，为实现高水平科技自主奠定坚实基础。
（作者为中国工程院院士）
深层固体资源流开采
寻找深层资源和空间
谢和平
随着地球深处的固体资源逐渐枯竭，未来的发展寻求资源是必然的在地球和太空的深处。大多数固体资源70%以上埋藏深度超过2000米，根据现有开采工艺、技术、设备等条件，最大开采深度约为1600米。为了增强人类开采地球深层固体资源的终极能力，我们在全球率先提出了“深层固体资源流开采”的颠覆性技术理念。
这一理念的核心是原位提取深层固体资源，并将其原位转化为气体、液体或气固液混合材料，实现无人智能开采、井下分选装载、热电转换的流体采矿技术体系。通过放弃传统的地下开采、现场液化、气化、带电深部固体资源的开发设计模式，可大大减少隧道开挖工作量，提高深部固体资源利用率，消除固体资源开发中间转换环节，直接实现电、热、气一体化供应。
从传统固体资源开发向流态化开发转变，需要探索建设集井下开采、分选、装载、电、热、气于一体的智能采矿系统。也就是说，它将传统采矿流程集成到类似于隧道挖掘机的系统中，对固体矿物进行机械破碎，在现场进行智能分类，在消耗现场废物的同时，综合利用固体矿物的有用成分。以煤炭开采为例，开采深部流动主要在深部场地进行。流态化开采、多元化利用、负碳充填等多种组合，真正实现地表、地下不存在煤炭的深层煤炭开采的高科技发展。
从根本上重构深层固体r资源获取模式，需要在理论、方法和技术体系上开展原创性研究，如探索岩石力学基础相关理论和现场废物吸收负碳填充技术，建立采矿技术安全评价体系，建立采矿技术安全评价体系等。研究深层煤储层压裂机理和动态压裂行为，创新开发新技术开采和创新流化远程输送技术。现场打造热、电、气一体化的智能化、小型化技术装备，开发智能采矿效率和安全分析决策系统。
流体深层固体资源开采是超越常规深层固体资源开发的新模式，是人类深入地球、开发利用深层资源的关键技术。我们必须加快深部固体资源顺利开采理论、技术和装备研发，使我国深部固体资源安全、绿色、智能开采处于世界领先地位，帮助我国快速完成从采矿大国到采矿强国的历史性跨越。
（作者为中国工程院院士）
超微创手术开启手术治疗新时代
令狐恩强李惠凯
近200年来，手术治疗模式一直以切除病变器官为主要方法。例如，对于胃癌患者，完成治疗可能需要切除远端胃、近端胃或整个胃。手术后，相关器官基本因器官缺失或偏离而丧失功能。虽然此类手术可以挽救生命，但对器官结构造成不可逆的损伤，严重影响患者的术后质量生活。
2016年，我们首创了微创手术（SMIS）的概念，以保存器官并治愈疾病。其核心是精准切除病灶，同时充分保留器官的解剖结构和生理功能，提高治疗的目的。这从根本上颠覆了牺牲器官进行替代的模式。
超微创手术是直接穿透人体自然孔道（如食道、气管、尿道）或体内小型人造管，利用高分辨率内窥镜和精密仪器，精确切除毫米级病灶。胃肠道肿瘤的治疗方法是通过口腔插入内窥镜，利用染料增强技术定位癌组织，并使用特殊的电动手术刀切除病灶。术后胃肠器官结构保持完整，消化吸收功能不受影响。对于胆囊和胆管疾病，使用内窥镜和非常薄的器械在肠道中保持一个小开口并进入胆管和胆囊。在直视下清除结石、排脓、清除病灶。这种疾病是完全可以治愈的，可以保留胆管、胆囊和肝叶的正常结构。
超微创手术通过自然开口、隧道、穿刺通道、多腔通道构建覆盖整个器官系统的技术体系。其中，利用自然开口，通过鼻腔、呼吸道、食管、尿道等，以超微创方式切除食管癌、胃癌，避免了部分切除。部分或全部切除。隧道通道是在人体组织中创造出到达手术部位的通道，或在人工创造的空间内进行体外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道，或在疾病引起的腔内进行手术。多腔复合通道是多器官空间通路的整合，为复杂病例设计个性化解决方案。
随着超微创手术的普及，其创新价值受到高度评价。尽管辅助治疗的进步和改进对于全面解决疾病各个阶段的治疗问题是必要的，但手术治疗的新时代已经开始，并且大量患者已经从中受益。我们相信，随着微创手术理念的提出以及放疗、化疗、靶向治疗等技术的进步，对于大多数需要手术治疗的疾病，通过微创手术可以达到近乎完美的治疗效果。
（作者分别为我院消化内科主任）解放军总医院第一医学中心、解放军总医院第一医学中心消化内科主任。）
来源：光明新闻【编辑：曹子健】
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