在人工智能技术快速发展，ChatGPT、Sora等生成式AI不断刷新技术认知的背景下，人工智能未来的发展方向成为全球科技领域热议的核心问题。近日，在武汉大学测绘遥感信息工程全国重点实验室主办的第16届地球空间信息科学国际暑期学校期间，中国科学院、中国工程院院士李德仁发表题为《时空智能，让AI走向物理世界》的演讲，提出时空智能发展理念，明确人工智能应当跳出虚拟场景的局限，深度融入真实物理世界，做人类想做但做不了和不想做的工作，助推新质生产力，促进人与自然的协同可持续发展，为中国乃至全球人工智能产业发展确立了全新路径。

人工智能发展的现实困境与转型逻辑

世界的本质是物质，物质始终处于运动变化之中。如今万物互联、数字孪生与人工智能深度融合，卫星、地面传感器、海洋浮标、城市监控设备等各类感知终端持续产出海量数据。但数据积累与算力比拼，并不能直接等同于智能价值的落地。当前主流人工智能大多扎根于互联网虚拟空间，聚焦人机博弈、文学创作、代码编写等脑力模拟工作，与人类赖以生存发展的物理世界逐步脱节，发展短板日益凸显。

李德仁院士强调，西方推行的人工智能的核心价值在于与人类比智能。无法作用于物理世界、不能推动实体产业发展的人工智能，其存在意义将大打折扣。从人类智能的形成规律来看，人的思维与能力依靠后天学习、实践、环境熏陶逐步养成，长期依赖虚拟AI替代基础脑力活动，会逐步弱化人类自身的思考与学习能力。同时，“AI教父”杰弗里•辛顿等业内学者也对通用人工智能表达担忧，认为脱离物理规则约束的AI，若演化出自主意识，或将对人类文明造成威胁。这类风险的根源，正是当下人工智能与物理世界割裂的发展现状。

由此可见，推动人工智能从虚拟空间走向物理世界，是行业突破瓶颈、规避潜在风险、实现长远发展的必然选择，而时空智能正是破解当下发展难题的核心方向。

时空智能学的宏大体系

李德仁提出构建时空智能学，这是空间信息学、地球空间信息学在人工智能时代的进阶形态。该学科依托通信、导航、遥感、智能计算搭建全域传感网络，实现天、空、地、海全方位感知，围绕物理世界构建起6个W（when、where、who、how、why、what）理论框架，依次解答时间、位置、目标物体、变化状态、变化原因、应对方案六大核心问题。

时空智能学是一门跨越自然科学、社会科学、工程技术与生命健康的综合性学科，其广度和深度令人震撼，几乎涵盖了人类文明的所有核心议题。其一为宇宙探测，依托时空感知技术探索天体运行、宇宙演化等科学命题；其二是助力地球可持续发展，依托多源技术统筹全球人口、资源与生态协调发展；其三服务地表与地下空间管理，为工业、农业、交通、采矿等行业智能化转型提供支撑；其四赋能海洋与水环境治理，依托水下智能设备助力国家深蓝经济建设；其五筑牢国防安全根基，精准的时空信息是国防态势研判与行动实施的重要保障；其六支撑社会经济学研究，借助遥感技术量化区域发展、贫困分布等情况；其七对接全民健康领域，将时空智能融入疾病诊疗、防控、康养全流程。

时空智能学的核心目标可总结为4个Right，即在恰当的时间、对应的地点，将精准的信息与专业知识交付给有需求的主体。因此它不仅要有感知智能（看懂世界），还要有认知智能（理解世界），更要有行为智能（行动于世界）。三位一体，缺一不可。这是时空智能区别于AI的本质特征，也是AI目前未能达到的安全、可信的目标。

时空智能的落地实践

理论的生命力在于实践，李德仁院士团队依托时空智能技术，在测绘、双碳治理、生态保护、特色农业、智慧粮食、智能工厂、智慧交通、智慧城市、文化遗产保护等多个领域落地应用，充分验证了该项技术作为新质生产力的强大作用。

全球高精度测绘工程。以往全球地图绘制依赖人工野外作业，效率低且精度难以保障。团队依托我国自主研发的资源三号卫星，结合人工智能算法，完成了面积达1.3亿平方千米的全球1∶5万比例尺地图全自动绘制，全程自主可控，摆脱外部技术限制。团队进一步整合高分七号、高分十四号卫星以及雷达、激光测高数据，将测绘精度从3至5米提升至1至2米，达到1∶1万制图标准。依靠这套技术，珠穆朗玛峰高程得以精准测算，多雨环境下的台湾地区、菲律宾群岛也完成了高精度测绘。按照规划，未来将组建由150颗卫星构成30个卫星群组，打造全球1∶2000真三维立体模型，实现全球任意区域信息5分钟内快速送达，构建完整的数字地球体系。

碳达峰碳中和数据体系建设。碳排放与碳汇核算是全球气候治理、国际碳谈判的关键，数据自主权直接关系国家利益。团队借助国产碳卫星，绘制出覆盖南北极的全球二氧化碳排放与碳吸收分布图。结合森林调查数据、激光雷达与无人机设备，可精准测算单株树木的各项参数，进而精确核算林区碳汇能力，其中广西20万平方千米森林的碳汇数据已实现精细化统计。这套自主搭建的碳监测体系，让我国在国际碳交易与碳谈判中掌握了数据话语权。

三江源国家公园生态管护。我国各类国家公园多地处偏远区域，范围广、地形复杂、基础条件薄弱，传统人工巡护模式存在诸多短板。团队打造了天空地一体化智能感知监测技术体系，在三江源国家公园布设卫星、无人机、地面监测站与智能机器人，即便在无网络、无外接电源的环境中，也能实现数据实时回传。系统可常态化监测藏羚羊、雪豹、野牦牛、黑颈鹤等珍稀物种，同步追踪冰川、湿地、草场等生态要素的变化。该体系不仅实现了生态资源智能化管护，还衍生出新的文旅模式，游客可通过实时画面观赏野生动物，实现生态保护与文旅发展协同推进。这套技术模式也可复制应用于其他国家公园的管护工作。

特色农业全链条智能化改造。广西百色是国内最大的八角产区，占全国总产量的三成以上。长期以来，当地八角产业存在种植靠天、加工受天气制约、产销衔接不畅等问题，农户收益有限。当地引入团队研发的“百色AI系统”，搭建天空地3层感知网络：卫星监测全域种植面积与作物长势，无人机排查病虫害，地面传感器实时采集土壤、气象数据。同时团队攻克八角加工技术难关，研发智能烘干设备，将原本7至10天的加工时长缩短至1天，八角挥发油含量提升20%以上。产业利润分配格局彻底改变，本地产业链收益占比大幅提升，产业产值从50亿元增长至100亿元，并朝着150亿元的目标稳步迈进。除此之外，时空智能技术还应用于北大荒水稻、新疆长绒棉、广西甘蔗、茅台酒原料种植等农业场景，依托北斗农机自动驾驶等技术，推动传统农业全面升级。

文化遗产数字化保护。团队运用摄影测量、激光扫描等技术，完成多处世界文化遗产的高精度三维数字化建模。在敦煌莫高窟项目中，780余个洞窟已有超过半数完成了毫米级真三维建模，数字模型可通过3D打印机1∶1复刻展出，既能减少实地游览对文物的损害，又可以让敦煌文化走向更广范围。武当山世界文化遗产项目是文物数字化保护的又一典型成果。武当山每一道山脊的走向、每一条水系的脉络，都暗合着东方“道法自然”的至高智慧。技术团队完整采集山川水系、古建筑构件等全部数据，利用数字技术将每一块残砖的位置、每一道刻痕的深度都转化为精确的数据，通过数字技术复原被植被掩埋的古遗址、破损构件与褪色纹饰，完整呈现武当山“道法自然”的文化内涵。数字化改造完成后，武当山旅游接待量实现翻倍增长，真正实现了文化保护、传承与文旅产业融合发展。

东方慧眼与万亿市场

面向长远发展，李德仁院士团队全力推进“东方慧眼”智能卫星星座计划，目标是打造全球首个通信、导航、遥感一体化智能卫星物联网。星座规划部署150颗0.5米级高分辨率光学卫星、4颗22个光谱波段的高光谱卫星、4颗热红外卫星以及百余颗雷达卫星，综合技术指标优于欧美同类产品。高光谱卫星可实现5天完成全球全覆盖两次，150颗高分卫星接到需求后5分钟内响应全球任意地点，热红外卫星每天扫描全球8次，监测森林火灾、热敏目标和自动找矿。从产业规模来看，预计2030年全球相关市场规模可达1.4万亿美元，折合人民币约10万亿元，本项目目标是拿下全球三分之一的市场份额，对应产业规模超3万亿元。相较于海外纯通信卫星星座，我国通导遥一体化卫星体系具备独特的竞争优势，有望引领全球相关产业发展。目前“东方慧眼”项目正在稳步推进，两颗新星也正在筹备发射，以“慧眼双星，观绿水青山；时空智能，创金山银山”为发展愿景，兼顾生态价值与产业价值，前景广阔。

当前，海外在互联网虚拟人工智能领域投入巨大，形成先发优势，但这类技术始终脱离物理生产生活场景。物理世界是人类生存发展的根基，也是新质生产力最重要的应用领域。李德仁院士提出的时空智能，是中国科研团队自主定义的人工智能发展新赛道，其目的是推动人与自然的可持续发展，让人更聪明，让生活更美好。