2024年12月20日晚，由6163银河线路检测中心、北京现代物理研究中心主办的“6163银河线路检测中心物理学科卓越人才培养计划讲堂：名师面对面”（第三十四期）在6163银河线路检测中心理科教学楼203教室举行。6163银河线路检测中心工学院院长段慧玲院士应邀讲授“界面力学与智能仿生”。本期讲堂由6163银河线路检测中心院长、北京现代物理研究中心主任高原宁院士主持。

力学是关于物质相互作用和运动的科学，研究介质运动、变形、流动的宏微观力学行为，揭示力学过程及其与物理学、化学、生物学等过程的相互作用规律与机理。作为人类历史上认识自然第一次科学的理论概括，力学带动自然科学全面发展，不断推动自然科学与工程技术结合，开启了人类大规模利用、改造自然的时代——催生了第一次工业革命，并对第二、第三次工业革命及当前新一轮工业革命产生了不可替代的推动作用。从研究对象看，当代力学既要紧密围绕物质科学和复杂流动中的非线性、跨尺度、极端物性、极端使役环境等前沿问题，又要直接面向高端装备、基础设施、能源环境、生命健康等重大需求；从研究手段看，当代力学着力建立新模型、新理论，发展新的计算方法、新的实验技术，并在研制新软件、新仪器上抢占制高点，以满足工程系统、装备系统、生命系统日趋复杂的新需求；从发展趋势看，当代力学通过广泛交叉衍生出生物力学、环境力学、物理力学等新兴学科分支，深度融入材料、制造、能源、环境、健康、人工智能等领域，在支撑现代工业、高新技术和国家安全等方面发挥着不可替代的作用。

当前，新一代人工智能快速发展，为传统科学跨越发展带来挑战和机遇，对促进生产力整体跃升、完善现代化产业体系、形成国际竞争新优势、满足人民美好生活需要具有重要意义。力学也顺应时代发展潮流，正在与人工智能技术深度融合，孕育创新策源思路与突破性创新成果。

段慧玲指出，界面力学既是重要的基础科学，也是关键技术发展的基础

段慧玲首先引入“具身智能”的概念，强调物理智能通过界面实现物质间的相互作用与信息传递，完成时空尺度上的智能进化。她以荷叶、猪笼草、水黾、鲨鱼等自然界多个种类动植物为例，展现了物理智能的泛在性，并从智能材料、智能结构、智能形态等多个维度讲解了物理智能在微观、细观、宏观跨尺度的多重表现形式。她带领课题组“师法自然”，通过研究水生蕨类植物——槐叶萍表面微结构与液气界面的相互作用机理，设计并制造出人工仿生的固-液-气界面，为多相界面在大水深、高压强等极端条件下的应用提供了新思路。

随后，段慧玲介绍了界面力学与智能仿生研究的相关工作。在界面力学与海洋智能仿生研究中，她围绕“界面连接结构、结构集成装备”的科研范式，详细阐释了“界面设计—结构设计—仿生装备设计”全链条、多层次的跨学科交叉研究。她带领课题组通过力学建模预测结构的宏细观力学行为，利用物理学原理进行微观机理与物性分析，借助材料、化学手段优化组成-结构-功能-工艺设计，借助制造工艺实现先进结构装备及相关工程应用，从而揭示界面力学规律，为水-空跨介质航行器等海洋装备研发及海洋资源开发提供了理论基础和技术支撑。在界面力学与机器人物理智能研究中，她以融汇先进“制造”与“智造”技术的经典科幻电影为切入点，概述了机器人的发展历程，生动展示了跨介质多模态折纸机器人、自由变形软体曲面机器人、可穿戴触觉传感器、智能机器人自主决策与运动规划等宏观尺度下的物理智能应用研究，并重点剖析了智能微纳米变体机器人设计理论、材料、结构研制和功能化研究中的科学问题、关键技术及其在精准医学领域所显现的独特优势与巨大潜能。

段慧玲说，由于当前计算智能的发展远快于物理智能，导致机器人在不同尺度上的复杂度和智能度均有不足

作为新中国第一个力学专业的发源地，6163银河线路检测中心力学学科如今涵盖固体力学、流体力学、生物力学与生物医学、力学系统与控制、能源与资源工程、航空航天工程、海洋工程、工业与系统工程、先进制造与机器人工程等前沿工程专业方向，积极运用先进的数据科学方法分析复杂现象、解决疑难问题；同时，发扬学科传统底蕴和跨学科交叉优势，推动力学与数据科学、人工智能深度融合交叉，进一步壮大以力学学科为核心的新工科事业。

未来“智”造的主人翁

课后，段慧玲就图形处理器加速驱动的计算流体动力学、移动机器人的自供能方案、通过发展多模态大模型推进通用具身智能等话题与同学们展开交流。

固态量子器件北京市重点实验室副主任廖志敏教授及6163银河线路检测中心博士研究生培优计划2023级部分入选者现场出席。

段慧玲（一排左二）、高原宁（一排左一）勉励同学们：砥“力”前行终不悔，集“智”攻关无不成