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冷劲松：《从智能到智慧：材料如何实现自主决策》
2025-11-02 17:57:45
作者：冷劲松（中国科学院院士，哈尔滨工业大学教授）
继大模型后，具身智能成正迅速成为科技领域的新热点。与传统仅依赖于“大脑”的人工智能不同，具身智能强调需要通过“身体”与环境的实时交互来实现智能行为，那么，如何为具身智能机器人的“大脑”找到一个能够灵敏感知、精准执行的“身体”？能够像皮肤一样感知温度、像肌肉一样自主运动的智能材料，这或许正是通向未来具身智能的路。
一、智能材料展现广阔应用潜力
与传统“静”的材料相比，智能材料是可以“动”的材料，超越了传统材料的适应能力差、响应性有限等缺点，正在改变人们的生活方式。例如，在“天问一号”火星探测任务中，冷院士团队基于自主研发的智能材料，成功实现了五星红旗的动态可控展开，展现出智能材料在极端条件下的可靠性能。在生物医学领域，4D打印是将“时间维度”引入3D打印的结构中，4D打印血管支架植入后可发生主动变形，不仅能够实现非接触驱动，还可在植入体内1-2年后实现可控降解。在新能源电池领域，传统电池管理系统结构复 杂，尤其在新能源汽车中，电芯在高温条件下缺乏快速有效的断电保护机制，存在热失控甚至引发爆炸的风险。冷院士展示了如何利用智能材料，在电池温度异常升高时实现主动、快速断电，从而显著提升电池的安全性和可靠性。
二、未来机器人不应只是金属与电机
在探讨智能材料于具身智能中的应用前景时，冷院士指出，传统机器人通常依赖电机执行，往往需搭载上百个电机，成本高达数万元，而采用智能材料的软体机器人可以降低成本，提高安全性。因此，未来的机器人不应再是冰冷的金属与电机的简单组合，而应具备可感知环境、自主变形、甚至自我修复的智能“皮肤”与“肌肉”。这种智能皮肤与肌肉未来是否能自我响应，实现从智能到智慧的跨越？例如，现有技术可以通过采集人体肌肉信号控制机械假手动作，但这仍属于机械式的指令-执行模式，若执行机构替换成智能材料，通过对智能材料进行AI训练和学习，实现类生命自主决策与响应。在人形机器人领域，从智能到智慧将赋予机器人自主学习、自然交互和人机协作等强自主能力，细腻呈现姿态、动作、面部表情、眼神交流等人体行为，构筑人机共融的智能社会。
三、产业化亟需关键资本投入
智能材料作为前沿科技的重要方向，具有极为广阔的应用前景。当前，我国在智能材料的基础研究方面已积累丰富成果，但在产业化推进过程中，与发达国家存在一定差距。产业资本对技术研发失败的容忍度不高，致使许多有潜力的新技术不能得到及时发掘和推广，有必要加强政策支持与产业协同，投入更多产业资本支持技术创新，进一步推动从实验室概念走向市场化产品，共同助力智能材料在各行业的应用。
作者介绍：
冷劲松：智能材料和复合材料力学专家，中国科学院院士，欧洲科学院外籍院士，欧洲科学与艺术院院士，哈尔滨工业大学未来技术学院院长，教授、博士生导师，国家杰出青年基金获得者，国家重大人才工程入选者、国家百千万人才工程入选者。兼任：国际复合材料委员会副主席，中国复合材料学会副理事长，中国航空学会副理事长，中国增材制造产业联盟专家委员会副主任委员，中国力学学会物理专业委员会副主任，《哈尔滨工业大学学报》主编，《复合材料学报》副主编，《International Journal of Smart and Nano Materials》 主编，《Journal of Intelligent Material Systems and Structures》副主编。冷劲松教授长期从事智能材料制备、力学分析、结构设计及其应用研究，包括智能传感与驱动器材料（光纤传感器、形状记忆聚合物和电致活性聚合物）、多功能纳米复合材料、智能变形结构（智能空间展开结构、可变形飞行器结构）、智能生物医学器件、4D打印技术、软体机器人、振动主动控制和结构健康监测等。建立形状记忆聚合物复合材料的本构理论，发明多种形状记忆聚合物材料及智能主动变形结构，在天问一号火星探测器取得成功应用，研制4D打印心脏封堵器等多种生物医学器件。《科学》（Science）等期刊上发表SCI论文350余篇，出版《介电弹性体软体机器人》《智能复合材料》等中英文论著3部。获国家自然科学二等奖1项，获授权中国发明专利126件。获国际复合材料委员会（ICCM）World Fellow奖、国家自然科学二等奖、全国创新争先奖状、“中国高等学校十大科技进展”。
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