【院士】李德仁：以時空智能推動人工智能邁向物理世界

在人工智能技術快速發展，ChatGPT、Sora等生成式AI不斷刷新技術認知的背景下，人工智能未來的發展方向成為全球科技領域熱議的核心問題。近日，在武漢大學測繪遙感信息工程全國重點實驗室主辦的第16屆地球空間信息科學國際暑期學校期間，中國科學院、中國工程院院士李德仁發表題為《時空智能，讓AI走向物理世界》的演講，提出時空智能發展理念，明確人工智能應當跳出虛擬場景的局限，深度融入真實物理世界，做人類想做但做不了和不想做的工作，助推新質生產力，促進人與自然的協同可持續發展，為中國乃至全球人工智能產業發展確立了全新路徑。

人工智能發展的現實困境與轉型邏輯

世界的本質是物質，物質始終處于運動變化之中。如今萬物互聯、數字孿生與人工智能深度融合，衛星、地面傳感器、海洋浮標、城市監控設備等各類感知終端持續產出海量數據。但數據積累與算力比拼，并不能直接等同于智能價值的落地。當前主流人工智能大多扎根于互聯網虛擬空間，聚焦人機博弈、文學創作、代碼編寫等腦力模擬工作，與人類賴以生存發展的物理世界逐步脫節，發展短板日益凸顯。

李德仁院士強調，西方推行的人工智能的核心價值在于與人類比智能。無法作用于物理世界、不能推動實體產業發展的人工智能，其存在意義將大打折扣。從人類智能的形成規律來看，人的思維與能力依靠后天學習、實踐、環境熏陶逐步養成，長期依賴虛擬AI替代基礎腦力活動，會逐步弱化人類自身的思考與學習能力。同時，“AI教父”杰弗里?辛頓等業內學者也對通用人工智能表達擔憂，認為脫離物理規則約束的AI，若演化出自主意識，或將對人類文明造成威脅。這類風險的根源，正是當下人工智能與物理世界割裂的發展現狀。

由此可見，推動人工智能從虛擬空間走向物理世界，是行業突破瓶頸、規避潛在風險、實現長遠發展的必然選擇，而時空智能正是破解當下發展難題的核心方向。

時空智能學的宏大體系

李德仁提出構建時空智能學，這是空間信息學、地球空間信息學在人工智能時代的進階形態。該學科依托通信、導航、遙感、智能計算搭建全域傳感網絡，實現天、空、地、海全方位感知，圍繞物理世界構建起6個W（when、where、who、how、why、what）理論框架，依次解答時間、位置、目標物體、變化狀態、變化原因、應對方案六大核心問題。

時空智能學是一門跨越自然科學、社會科學、工程技術與生命健康的綜合性學科，其廣度和深度令人震撼，幾乎涵蓋了人類文明的所有核心議題。其一為宇宙探測，依托時空感知技術探索天體運行、宇宙演化等科學命題；其二是助力地球可持續發展，依托多源技術統籌全球人口、資源與生態協調發展；其三服務地表與地下空間管理，為工業、農業、交通、采礦等行業智能化轉型提供支撐；其四賦能海洋與水環境治理，依托水下智能設備助力國家深藍經濟建設；其五筑牢國防安全根基，精準的時空信息是國防態勢研判與行動實施的重要保障；其六支撐社會經濟學研究，借助遙感技術量化區域發展、貧困分布等情況；其七對接全民健康領域，將時空智能融入疾病診療、防控、康養全流程。

時空智能學的核心目標可總結為4個Right，即在恰當的時間、對應的地點，將精準的信息與專業知識交付給有需求的主體。因此它不僅要有感知智能（看懂世界），還要有認知智能（理解世界），更要有行為智能（行動于世界）。三位一體，缺一不可。這是時空智能區別于AI的本質特征，也是AI目前未能達到的安全、可信的目標。

時空智能的落地實踐

理論的生命力在于實踐，李德仁院士團隊依托時空智能技術，在測繪、雙碳治理、生態保護、特色農業、智慧糧食、智能工廠、智慧交通、智慧城市、文化遺產保護等多個領域落地應用，充分驗證了該項技術作為新質生產力的強大作用。

全球高精度測繪工程。以往全球地圖繪制依賴人工野外作業，效率低且精度難以保障。團隊依托我國自主研發的資源三號衛星，結合人工智能算法，完成了面積達1.3億平方千米的全球1∶5萬比例尺地圖全自動繪制，全程自主可控，擺脫外部技術限制。團隊進一步整合高分七號、高分十四號衛星以及雷達、激光測高數據，將測繪精度從3至5米提升至1至2米，達到1∶1萬制圖標準。依靠這套技術，珠穆朗瑪峰高程得以精準測算，多雨環境下的臺灣地區、菲律賓群島也完成了高精度測繪。按照規劃，未來將組建由150顆衛星構成30個衛星群組，打造全球1∶2000真三維立體模型，實現全球任意區域信息5分鐘內快速送達，構建完整的數字地球體系。

碳達峰碳中和數據體系建設。碳排放與碳匯核算是全球氣候治理、國際碳談判的關鍵，數據自主權直接關系國家利益。團隊借助國產碳衛星，繪制出覆蓋南北極的全球二氧化碳排放與碳吸收分布圖。結合森林調查數據、激光雷達與無人機設備，可精準測算單株樹木的各項參數，進而精確核算林區碳匯能力，其中廣西20萬平方千米森林的碳匯數據已實現精細化統計。這套自主搭建的碳監測體系，讓我國在國際碳交易與碳談判中掌握了數據話語權。

三江源國家公園生態管護。我國各類國家公園多地處偏遠區域，范圍廣、地形復雜、基礎條件薄弱，傳統人工巡護模式存在諸多短板。團隊打造了天空地一體化智能感知監測技術體系，在三江源國家公園布設衛星、無人機、地面監測站與智能機器人，即便在無網絡、無外接電源的環境中，也能實現數據實時回傳。系統可常態化監測藏羚羊、雪豹、野牦牛、黑頸鶴等珍稀物種，同步追蹤冰川、濕地、草場等生態要素的變化。該體系不僅實現了生態資源智能化管護，還衍生出新的文旅模式，游客可通過實時畫面觀賞野生動物，實現生態保護與文旅發展協同推進。這套技術模式也可復制應用于其他國家公園的管護工作。

特色農業全鏈條智能化改造。廣西百色是國內最大的八角產區，占全國總產量的三成以上。長期以來，當地八角產業存在種植靠天、加工受天氣制約、產銷銜接不暢等問題，農戶收益有限。當地引入團隊研發的“百色AI系統”，搭建天空地3層感知網絡：衛星監測全域種植面積與作物長勢，無人機排查病蟲害，地面傳感器實時采集土壤、氣象數據。同時團隊攻克八角加工技術難關，研發智能烘干設備，將原本7至10天的加工時長縮短至1天，八角揮發油含量提升20%以上。產業利潤分配格局徹底改變，本地產業鏈收益占比大幅提升，產業產值從50億元增長至100億元，并朝著150億元的目標穩步邁進。除此之外，時空智能技術還應用于北大荒水稻、新疆長絨棉、廣西甘蔗、茅臺酒原料種植等農業場景，依托北斗農機自動駕駛等技術，推動傳統農業全面升級。

文化遺產數字化保護。團隊運用攝影測量、激光掃描等技術，完成多處世界文化遺產的高精度三維數字化建模。在敦煌莫高窟項目中，780余個洞窟已有超過半數完成了毫米級真三維建模，數字模型可通過3D打印機1∶1復刻展出，既能減少實地游覽對文物的損害，又可以讓敦煌文化走向更廣范圍。武當山世界文化遺產項目是文物數字化保護的又一典型成果。武當山每一道山脊的走向、每一條水系的脈絡，都暗合著東方“道法自然”的至高智慧。技術團隊完整采集山川水系、古建筑構件等全部數據，利用數字技術將每一塊殘磚的位置、每一道刻痕的深度都轉化為精確的數據，通過數字技術復原被植被掩埋的古遺址、破損構件與褪色紋飾，完整呈現武當山“道法自然”的文化內涵。數字化改造完成后，武當山旅游接待量實現翻倍增長，真正實現了文化保護、傳承與文旅產業融合發展。

東方慧眼與萬億市場

面向長遠發展，李德仁院士團隊全力推進“東方慧眼”智能衛星星座計劃，目標是打造全球首個通信、導航、遙感一體化智能衛星物聯網。星座規劃部署150顆0.5米級高分辨率光學衛星、4顆22個光譜波段的高光譜衛星、4顆熱紅外衛星以及百余顆雷達衛星，綜合技術指標優于歐美同類產品。高光譜衛星可實現5天完成全球全覆蓋兩次，150顆高分衛星接到需求后5分鐘內響應全球任意地點，熱紅外衛星每天掃描全球8次，監測森林火災、熱敏目標和自動找礦。從產業規模來看，預計2030年全球相關市場規?？蛇_1.4萬億美元，折合人民幣約10萬億元，本項目目標是拿下全球三分之一的市場份額，對應產業規模超3萬億元。相較于海外純通信衛星星座，我國通導遙一體化衛星體系具備獨特的競爭優勢，有望引領全球相關產業發展。目前“東方慧眼”項目正在穩步推進，兩顆新星也正在籌備發射，以“慧眼雙星，觀綠水青山；時空智能，創金山銀山”為發展愿景，兼顧生態價值與產業價值，前景廣闊。

當前，海外在互聯網虛擬人工智能領域投入巨大，形成先發優勢，但這類技術始終脫離物理生產生活場景。物理世界是人類生存發展的根基，也是新質生產力最重要的應用領域。李德仁院士提出的時空智能，是中國科研團隊自主定義的人工智能發展新賽道，其目的是推動人與自然的可持續發展，讓人更聰明，讓生活更美好。

來源：《中國測繪》2026年第6期