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　　5月20日下午，2025（第七届）中国城市水环境与水生态发展大会暨三峡环境科技大会迎来又一“重头戏”。大会策划推出的创新学术交流活动——吴江对话，以“颠覆性技术：思考与突破”为题，邀请三位院士激荡观点、启发智慧。中国工程院院士、城科会副理事长、水分会会长曲久辉 ，中国工程院院士、城科会副理事长余刚，中国工程院院士、城科会水分会副会长俞汉青，在清华大学环境学院院长刘书明教授主持下，围绕颠覆性技术的内涵特征、前世今生、未来可能等议题，展开一个多小时的深入探讨与交流。

　　对于颠覆性技术，院士们表示，这是具有挑战性和争议性的话题，其实他们也在学习、探索当中，之所以现在愿意公开讨论，是希望能开启行业广泛的共同思考。而在会后，有来自院所代表表示，以前觉得环境领域可能不会像其他行业那样产生划时代的突破性技术，现在看来不仅有，未来还可能更多；而企业研发部门的专业观众则表示，对今后研发的方向，感觉更笃定、更清晰。也许，这也是院士们策划、准备、呈现这一讨论的意义。

　　在曲院士的概念剖析之后，余刚院士则从历史与案例的角度，进一步“具象化”颠覆性技术的特点和影响，加深在场观众的感知与共鸣。他表示，这个概念1995年才提出，但是稍有回溯就会发现，颠覆性技术一直在不断涌现。

　　在人类历史的三个不同时期，他各选取三个典型案例来说明。其中在人类文明早期，人工取火（钻木取火）、野生植物（小麦、水稻）驯化技术在列；他还特别提到了中国古代的四大发明，也曾在全球性的知识传播、文化传承、军事变革、航海时代中具备性意义。在近代，典型的颠覆性技术包括蒸汽机、电力和冶炼，特别是后两项，至今仍在人类社会发挥巨大威力。

　　进入20世纪，信息的两大推手：互联网和人工智能，则当仁不让。特别是后者，被认为是人类迄今最复杂的工具，也反复出现在本场讨论中博鱼注册。而他最后谈及的一项技术，可能会令大家稍感意外。杂交水稻技术看起来似乎没有前两者“高精尖”，但从影响来看，其保障人类生存底线，更为应对气候变化、人口增长提供关键技术支撑，彰显科技造福人类的永恒命题。“连同四大发明一起，中国在颠覆性技术方面也做出了巨大贡献。”

　　颠覆性技术对历史、经济社会施加的改变，深刻而广泛，但其中不容忽视的是，其对环境自然演化过程的深刻影响及其带来的全球挑战。曲久辉院士在上述回顾之后，提到了颠覆性技术可能存在的“双刃剑”效应博鱼登陆，典型如电力技术（化石能源）对大气的严重污染以及对碳排放的巨大“贡献”；化工业带来大量化学品生产使用排放，“制造”大量全新污染物。“当然，如何改善、抵消这样的负面效应，也是未来科技的重要内容。

　　俞汉青院士表示，环境领域也诞生了很多值得骄傲的颠覆性技术。他个人首推活性污泥法，并自信在座同仁会“所见略同”。活性污泥法的产生与迭代，正是发生在工业、城市化急速发展，污染问题相伴相生的时期。一百多年以来，仍然是全球使用最广泛，对污染削减贡献最大的治污技术。“现在很多新型水污染处理工艺，归根到底还是活性污泥法，几乎现在所有污水处理企业，最底盘的技术也是它。”

　　他还讲到氯消毒技术，本身似乎并无重大突破，但实际上改变了水媒疾病肆虐、收割生命的历史，把人类从传染病的巨大伤痛中解救出来。“从这个意义上讲，我认为它也是环境领域的颠覆性的技术，尽管它非常简单。”

　　俞老师介绍的第三个技术其实是一个指标——行内人人皆知的COD。为何它能“入选”？简而言之，它改变了对水质评价的最基本方式，使得人类可以统一、简要、规范地对水污染进行定性和定量评价，已成为全球水污染控制、水环境评价等领域，应用最为广泛的指标工具。有意思的是，俞院士并未查到其精确的“发明者”。“当时提出这一指标的科学家可能也没有意识到它的意义和价值，我们环境人越用，越觉得它伟大。”

　　在认可这个“榜单”之余，曲久辉院士也初步小结了环境领域覆性技术产生和应用的独特性，即问题更复杂，目标不可控，极综合，以及创新更困难等。“一方面，环境学科有着综合性理论形成的历程和其产生的重大科学价值；另一方面，环境学科难产生基本理论的现状，是由它的极复杂性决定的。与化学、物理、生物等学科相比，环境本身是不可控的开放体系，在其间发现、创造、阐明其基本理论，并据此创造颠覆性技术，具有极大的挑战性。与此同时，环境颠覆性技术面临着复杂应用场景，解决实际问题是恒久导向。”

　　对科学、技术的回顾与梳理，目的始终是为了指向未来。“我们现在是否具备环境领域颠覆性技术的产生基础，以及可能的创造目标是什么？”刘书明教授对院士们的现场提问，也代表观众和行业的关切。

　　曲院士的回答非常坚定：我个人认为环境技术一定会出现颠覆性的发展，而且一定会在中国出现。原因有二：一是中国已经开展的一系列科研计划，其在投入规模、应用目标的明确性、连续性和系统性方面，全球罕有，为环境科技突破奠定重要基础。其中的一些重大研究，如在饮用水安全保障和工业废水治理方面，已取得显著成果。二是我们面临复杂严峻的环境挑战，有着巨大、迫切、持续的环境改善需求。尤其是在新一代技术、新兴产业、新的高质量发展需求下，环境科研创新如何通过人工智能等新一代工具实现变革，我们正在坚定迈步向前。

　　事实上，环境领域可能是未来最有希望实现技术突破的领域之一。曲院士表示，现在大家经常会讨论科学研究的方向，认为未来是向极微观、极宏观、极端条件以及极综合交叉这四“极”的发展。这恰恰契合经济社会可持续发展对环境技术的需求。“如饮用水毒害物质的极限去除、工业园区零排放、水环境水生态的最小风险等等，这些极限目标构成对环境技术的深度挑战，但同时也给行业绘制了蓬勃的发展蓝图”。

　　在具体的技术方向上，三位老师各有一个“提名”。余刚院士“看好”环境智慧感知与调控技术。在环境信息感知方面，既有针对环境指标微纳级别的传感，也有大时空尺度的遥测，以及针对生态和健康毒性物质的高通量感知；在风险评估的人工智能模型方面，他认为会产生基于环境容量和环境承载力计算评估，可支撑可持续发展决策、管理的环境大模型，在这两方面突破之上，将构建城市环境智慧调控信息平台，实现环境信息的即时感知、精确评估、科学预警和智慧调控，从而支撑生态环境质量的全面改善。

　　俞院士个人近期一直关注合成生物学在环境领域的发展。他认为，合成生物学近年来在医学、健康、农业、卫生等方面发展很快，影响很大。环境行业其实也与微生物息息相关，环境合成生物学和其在别的领域一样，也涉及元件挖掘、代谢网络重构、人工菌群的设计等。“从这个角度来讲，合成生物学在环境领域也同样充满希望，比如可以应用于污染物、病原菌检测，也可以进行污染物的治理强化，还可以把目前农业、工业大量废弃物当作原料进行生物化工生产。合成生物学的发展为现有环境工程技术的颠覆提供了无限可能。”

　　曲院士认为，环境技术将来的颠覆就在生物、材料以及信息技术三个方面。结合正在爆发阶段的人工智能，他做了一点简单想象，一种可以自感知、自响应、自清洁和自动恢复的智慧净水材料。“这个设想并非天马行空，芯片或传感器技术与材料的结合、植入，具备空间与可能性，这一类材料可能就是未来环境技术发展的重要基础。”

　　以人工智能为代表的硅基文明前站技术，带来的契机不仅在于技术产品本身，还可能对创新、科研的路径本身带来变革。曲久辉说，环境复杂性背后的海量数据，能否通过人工智能，揭示一些明确的基本科学规律，实现对环境认知从“黑箱”到“白箱”，从定性到定量，单一到交叉，从静态到动态，最后能够实现从局部到系统的整体认识。“人工智能将颠覆环境领域的科学范式，也给我们认知、创造和发展带来前所未有的机遇。”

　　除了科研范式变革，老师们聚焦的环境领域颠覆性技术的实现路径，还包括基础研究与学科交叉的双轮驱动，动态预见以及国际视野。

　　俞汉青院士指出，基础研究和学科交叉作为颠覆性技术的“”双轮”，也都有可能在新一代技术的“加持”下提速。”在基础研究层面的突破也是发展颠覆性技术的一个基础原动力。但往往还不够，还需要更多面向未来的跨界融合，特别是其他领域涌现的颠覆性应用。比如环境合成生物学就是生物跟环境的结合，再叠加AI可能就催生智能合成菌群技术；近年来的机器化学家概念，就是把AI+机器人+相关技术，可以大批量合成面向应用的催化剂。这些科研领域的范式和成果，总结下来应该都是理论深耕和融合创新的结果。”

　　讨论接近尾声，曲久辉院士表示，今天的讨论暂告段落，但是我们与行业的创新，正有待出发，永远在路上。让我们共同思考、探索、创造。同时，也要坚信，颠覆性技术并非天才所独有，也会来自于普通人对现实世界可触及、可发展、可应用的创造。

　　“以一种略带颠覆性的学术会议组织和展现形式，来解密颠覆性技术，希望会成为学术会议的一种新范式。”作为此次对话的主持人，清华大学环境学院教授刘书明在结语中，回顾了这场高知识浓度、高价值密度头脑风暴的背后，老师们严谨、扎实的准备工作，亲力亲为，求真求实，彰显当代科学家精神和对环境学科的炙热情怀。“这为青年学者做了最生动的科学垂范。”