科技导报杂志

科技导报杂志2025年第16期

• 中国的空间“探日”时代

  汪景琇

  2021年10月14日，中国首颗太阳探测科学技术试验卫星“羲和号”搭载全日面Hα成像光谱仪升入太空，进行太阳色球动力学的光谱成像观测。1年之后，2022年10月9日，另一颗以“一磁两暴”（太阳磁场、太阳耀斑和日冕物质抛射观测）为目标的综合性太阳探测卫星——先进天基太阳天文台（“夸父一号”）进入太空。双星太空共舞，探日问天，标志着中国空间探日时代的到来。

• 从恐龙到芯片见证中国基础研究3条曲线

  2025年8月6日，2025未来科学大奖揭晓：季强、徐星、周忠和获生命科学奖（以关键化石证据奠定“鸟类起源于恐龙”的理论）；方忠、戴希、丁洪获物质科学奖（在拓扑电子材料的计算预测与实验实现方面作出贡献）；卢志远获数学与计算机科学奖（在非易失性半导体存储单元密度、器件集成度与数据可靠性上的发明与引领）。该奖设立于2016年，由科学家与企业家共同发起，单项奖金约为720万元人民币，强调“在大中华地区完成、经时间检验的原创性”。

• 芳樟醇在密植田里激发跨代抗性

  浙江大学徐建明教授与胡凌飞研究员团队等揭示了高密度种植（密植）环境下的关键植物挥发物芳樟醇，如何通过改变土壤化学和微生物组成构建跨代防御的“地下长城”。该研究为破解密植带来的生物障碍风险提供了新思路，也为绿色农业和高效生产模式的构建奠定了理论基础。2025年8月14日，相关研究成果发表于《Science》。

• 给需要测序的细胞安排纳米“座位号”

  华大生命科学研究院牵头建设的基因组多维解析技术全国重点实验室联合多家机构，发布了细胞组学技术Stereo-cell。该技术实现了多模态整合、原位动态捕捉、极限样本兼容、百万级通量等技术突破，打破了传统单细胞测序的技术局限。2025年8月21日，相关研究成果发表于《Science》。

• 室温一步法将混合塑料炼成高标号汽油

  华东师范大学研究员张伟团队，联合德国慕尼黑工业大学、美国太平洋西北国家实验室等的科研人员，首创室温催化转化技术，可在常温常压条件下，将聚氯乙烯（PVC）和聚烯烃等难降解混合塑料废弃物一步高效转化为高附加值燃油，转化效率超过95%。这一创新不仅攻克了含氯塑料回收的世界性难题，也为全球塑料污染治理提供了全新的解决方案。2025年8月14日，相关研究成果发表于《Science》。

• 用荧光可视化测量“界面酸碱度”

  在很多材料与生命体系里，“界面”的酸碱度（pH）与溶液主体并不一样，却很难原位量起来——这一直困扰着从电催化到生物材料的研究。德国马普高分子所团队提出了一种原位测量界面pH的新方案：先用氨基硅烷把玻璃表面功能化，再共价固定一层pH敏感染料；随后在液体环境中通过共聚焦显微镜读取荧光信号的变化，并配套建立一个同时考虑表面电荷与酸碱平衡的理论模型，对测得的光学信号进行标定与解释。这一“实验+模型”的组合，不仅能读到界面“此时此地”的pH，还揭示了界面pH与体相pH的近似线性关系，且界面端的变化幅度更收敛。据此，作者将荧光读数直接换算为“界面真实pH”，实现了在不同溶液条件与操作窗口下的可靠原位监测。2025年8月21日，相关研究成果发表于《The Journal of Physical Chemis‐ try Letters》。

• 千帧每秒显微成像开辟观察生命动态新路径

  在生物和物理研究中，很多重要现象都发生在毫秒，甚至更短的时间尺度，例如，细菌鞭毛的摆动、微小颗粒在流体中的瞬时扩散。但传统光学显微镜往往难以在如此快的节奏下捕捉三维结构的变化。2025年8月13日，美国研究人员在《Science Advanc‐ es》发表论文，提出了一种新的成像方法——傅里叶合成光学衍射层析（Fourier synthesis optical diffraction tomography，FS-ODT），实现了每秒上千帧的三维无标记成像，为研究生命与物质的动态过程开辟了新路径。

• 纳米酶换挡实现全血葡萄糖、多巴胺检测

  做血检时，通常每测一种分子就要用一种酶；混在一起就“串台”。澳大利亚新南威尔士大学的团队把这个“不成文规定”改写了，他们设计出一支“会挑活儿”的纳米酶：在未经处理的全血里，只靠改变电极的电位脉冲顺序，就能先后选择性地检测葡萄糖与多巴胺2种截然不同的分子，而且都在同一滴样品里完成。核心做法是用金纳米核做活性中心，外面包一层惰性的碳壳，壳体里开出独立纳米通道，把底物像“分车道”一样引向活性位；再用电位把通道内的微环境（pH/离子/局部势场）调到最适合某一反应的状态，从而实现择一而反、按需切换。2025年8月22日，相关研究成果发表于《Chemical Science》。

• 从世界机器人大会看具身智能进度条

  2025年8月8—12日，以“让机器人更智慧，让具身体更智能”为主题的世界机器人大会在北京成功举办。今年大会的主旋律从“炫技演示”回到“工程化与场景化”：企业不再只秀单点突破，而是围绕可靠性、成本、可维护性谈可量产指标，应用“前台化”与场景清单成为标配；“具身智能”由口号转为路线图，强调大模型+多模态+真实世界数据的泛化能力；人形/双足热度高，但从赛场到工位仍显“跌倒—爬起”的长时稳定运行门槛。

• 世界最大人工硐室储气原位平台完成18 MPa循环试验

  2025年8月17日，在湖南省长沙市望城区，中国能建世界最大人工硐室储气原位试验平台——储气密封循环试验圆满成功。试验压力突破世界最高等级18 MPa，通过高低压循环、长时保压“双168 h”连续运行验证，储气库密封性、稳定性等各项性能指标均达到国际先进水平，创下超高压力、超严密封、超高可靠、超全感知、超高效率“5项世界纪录”和“8大首创成果”。

• 生物质借助“分子筛卡位”实现百分百选择性转化

  糠醛来源于农林废弃物，是典型的生物质“平台分子”。它加氢生成的糠醇可进一步用于药物、香精和聚合物等，但在水相与较高温度下常发生Piancatelli重排（糠醇在酸/水作用下发生的开环-重排过程，会把“呋喃环”变成“环戊酮/环戊醇”等副产物）等副反应，拉低目标产物收率。

• 塔克拉玛干沙漠受气候影响恐再频发洪水

  被称作“死亡之海”的塔克拉玛干沙漠，年降水不足100 mm、蒸发量高达2000~3000 mm，却在近年频繁出现洪涝：2021年7月北部一次洪水淹没超300 km2，2024年8月又因洪水导致和田—阿拉尔沙漠公路交通受阻。兰州大学王鑫与中国科学院青藏高原所陈发虎等团队整合卫星遥感与地面气象水文资料，系统量化了1990—2020年沙漠腹地“增水—增洪”的变化，并追溯到更长地质时期，揭示其与气候变暖和极端降水增强的耦合机制。

• AI生成的文本在研究论文中呈上升趋势

  Phie Jacobs

  1/5的计算机科学论文可能包含AI撰写的句子

• 《Science》对微软量子计算研究的更正重新引发讨论

  Adam Mann

  围绕难以捉摸的马约拉纳粒子（曾被寄予构建稳健量子芯片厚望）的争议持续分化整个研究领域。

• “自动—自主—自我”是机器人进化发展路径？

  方斌, 杜佳桐, 刘华平

  人形机器人的发展史，本质上是人类对自身存在边界不断叩问的哲学与技术双重奏鸣。在文化想象的维度，1927年《大都会》（《 Metropolis》）中冰冷僵硬的机械玛丽亚首次将人造生命的伦理困境投射于银幕，其金属躯壳下暗藏的双重隐喻——既是解放劳动力的工具，亦是失控的毁灭者——奠定了后世对机器人“自我意识”觉醒的永恒焦虑[1]。这种焦虑在《银翼杀手》（《Blade Runner》）（1982）中被具象化为游走于人性边缘的仿生人，它们以“更人性化”的存在逼问着创造者：当复制人开始恐惧死亡、追寻记忆，人类何以定义生命的独特性？科幻作品由此成为技术伦理的预演场，从《西部世界》（《West World》）（1973）的机械觉醒到《她》（《Her》）（2013）的虚拟人格之恋[2]，每一次对硅基生命的艺术重构，都在为现实中的技术突破铺设认知路基（图 1）。

• 太阳磁活动周的观测、理解与预报

  李秉航, 罗昱琨, 姜杰*, 汪景琇

  太阳黑子是最广为人知的太阳活动现象之一。中国古代典籍中保存了世界上最早、持续时间最长的太阳黑子观测记录。如《汉书·五行志》中记载的“河平元年，三月乙未，日出黄，有黑气大如钱，居日中央”，被国际公认为人类历史上最早的详细太阳黑子记录。1843年，Samuel Heinrich Schwabe首次发现太阳黑子数量存在约10年的周期性变化[1]，后经证实其完整周期约为11年。这一周期性规律不仅体现在黑子数量的变化上，还显著影响着耀斑爆发、日冕物质抛射及太阳风参数等太阳活动现象。究其本质，太阳黑子实为强磁场的区域，其11年的周期性变化直接反映了太阳磁场的周期性演化规律。“驱动磁周期的原因是什么？”曾经被《Science》杂志列为125个前沿科学问题之一[2−3]，美国科学院关于太阳和空间物理的10年战略规划也把其列为太阳物理的一个基本问题和关键性的挑战[4]。中国2024年发布的《国家空间科学中长期发展规划（2024—2050年）》将太阳磁活动周（太阳周）起源机制列为“日地全景”这一优先发展方向中拟解决的重大科学问题[5]。

• “羲和号”卫星在轨运行和研究进展

  李川, 方成, 丁明德, 李臻, 邱晔, 饶世豪, 陈鹏飞, 戴煜, 程鑫, 郭洋, 张伟, 程卫强, 尤伟, 陆希, 陈建新, 韩诚山, 刘强

  人类对太阳进行科学观测和研究的历史可以追溯至1610年，伽利略利用其发明的天文望远镜对太阳黑子开展常规观测。至20世纪中叶，在长达几百年的时间里，人类对太阳的认识主要是基于地面望远镜在可见光波段的观测。尤其对于太阳Hα谱线的观测，主要是利用地面望远镜。例如，由全球6个台站组成的Global Oscillation Network Group(GONG)，主要是利用窄带滤光器获得全日面Hα成像。对于大口径地面望远镜而言，中国的1米新真空太阳望远镜(NVST)和美国1.6米口径的古迪太阳望远镜(GST)，可以获得太阳局部区域的Hα高分辨率光谱成像。与地面望远镜相比，太阳空间探测具有以下优势: 不受地球大气湍流和吸收效应的影响，不受地球电离层截止和地磁层屏蔽效应的影响，可以连续观测等，从而为研究太阳活动提供最为全面而有效的探测数据。自人类进入空间时代以来，国内外已发射70余颗与太阳探测有关的卫星，取得许多开创性的科学成就，使人类对太阳内部结构、太阳大气动力学、太阳活动物理机制，以及行星际空间环境、日地关系有了更为深入的认识。可以说，太阳空间探测已成为推动太阳物理和空间天气研究发展的主要动力。

• “夸父一号”(ASO−S)卫星早期成果概述

  甘为群, 苏杨, 封莉, 黄宇, 黎辉, 苏江涛, 李瑛, 刘锁

  中国天文界早在20世纪70年代中后期就提出要发射中国自己的天文卫星，当时拟定的卫星名字为“天文一号”，主要科学目标是观测太阳耀斑及宇宙伽马暴。项目进行到一定阶段(相当于现在的工程样机阶段)，由于多种原因而终止。之后，中国太阳物理界在太阳空间探测方面先后进行了多次尝试[1]，直到2021年10月14日和2022年10月9日，中国首颗太阳探测科学技术试验卫星“羲和号”(太阳Hα光谱与双超平台科学技术试验卫星，Chinese Hα Solar Explorer，CHASE)[2]和中国首颗综合性太阳探测专用卫星“夸父一号”(先进天基太阳天文台，Advanced Space−based Solar Observatory，ASO−S)[3−4]相继成功发射，开启了中国太阳空间探测的时代。

• 一米新真空太阳望远镜10年成果及展望

  闫晓理, 杨丽恒, 王金成, 薛志科, 徐喆

  太阳是唯一一颗能被人类精细观测的恒星。太阳上复杂的等离子体和磁场环境是研究其他天体和特殊环境下的天然实验室。太阳主导着整个太阳系，其演化与它的行星演化息息相关。参照太阳系的结构和演化对寻找系外人类宜居行星具有重要借鉴意义。此外，太阳活动与人类的生产生活息息相关，特别是大的对地的太阳爆发活动会导致灾害性空间天气的产生，给人类社会生产和生活带来严重的影响。

• 实现三维射电成像的明安图射电频谱日像仪研究进展

  颜毅华, 王威, 陈林杰, 陈志军, 耿立红, 李沙, 苏仓, 杜静, 周志超, 谭程明, 马素丽

  射电观测是研究太阳物理的重要探测手段，太阳射电观测可以提供从太阳色球到日地空间广阔区域中有关等离子体和高能粒子动力学行为等信息，是其他任何单一观测手段所不具备的，从而与其他观测手段形成重要互补[1]。太阳射电观测至今已有80多年的历史，观测设备由早期的射电流量计、射电频谱仪发展到现在的射电频谱日像仪。太阳射电辐射的频谱特征，包括爆发的带宽、寿命、频漂率、时频结构等信息，可以提供关于太阳日冕磁场、能量释放机制、高能粒子的产生和传播，以及相应的辐射机制等方面的丰富信息[2-3]。米波-十米波波段太阳辐射源的位置、形态，以及随时间和空间的演变特征，要求有较高时间分辨率、较高空间分辨率和频率分辨率的频谱成像观测，从而可探测太阳剧烈活动如何通过日冕进入行星际空间。在该频段，目前国际上还没有专门的太阳射电日像仪进行观测，主要是利用非太阳专用的设备，如低频阵列（LOFAR）、默奇森宽场（MWA）等射电阵列进行探测试验[4-5]。目前国际太阳射电研究的发展趋势是在更宽频带上实现射电频谱成像，如俄罗斯扩展建成了西伯利亚射电日像仪（SRH）[6]，法国更新了南赛射电日像仪（NRH）[7]，美国在推进频率灵活太阳射电望远镜（FASR）[8-9]，将通过对太阳大气进行三维成像，打开一扇新窗口来进一步研究和揭示太阳色球层和日冕的辐射机制，以及太阳活动进入行星际空间的扰动传播过程[8-9]（图 1）。

• 2024年5月太阳活动区13664磁场演化及其极端空间天气事件研究综述

  周桂萍, 周振军, 张小凡, 林伟, 万庆涛

  太阳活动区（active region，AR）是太阳表面磁场高度集中、结构复杂的强磁场载体。AR通常表现为黑子群的聚集，其磁场的演化、不稳定性及其与邻近磁场的相互作用被认为是太阳耀斑、日冕物质抛射（coronal mass ejection，CME）和高能粒子的驱动力[1−4]。AR是太阳大气中磁能积累与释放的主要场所，也是影响太阳−地球空间天气的关键区域，其中爆发活动可对地球磁层、电离层等近地空间环境，以及卫星通信、导航系统乃至地面电网等基础设施和技术系统产生显著扰动。因此，研究太阳活动区的结构、演化及其磁场性质，对于理解太阳爆发现象、评估地球空间天气风险具有重要的理论和现实意义。

• 2024年5月特大地磁暴的首个太阳爆发触发过程研究

  宿英娜, 欧雨迪, 张潇文, 万双峰, 滕伟霖, 季海生

  由具有地磁效应的太阳风暴引发的剧烈空间天气已被公认为一种自然灾害。研究表明，约每50~100年发生一次的极端地磁暴事件[1]，可能引发技术系统的大规模瘫痪，但预测这类太阳风暴及其具体影响仍存在显著挑战。2024年5月10—11日，发生了自2003年11月以来最强的地磁暴，其Dst指数峰值达到−412 nT[2]。此极端空间天气事件源自2024年5月8—9日在太阳活动区13668/13664发生的4个与X级或M级太阳耀斑相关的晕状日冕物质抛射（coronal mass ejections，CME）在传播期间的相互作用。这本质上是一种“完美风暴”，即多种因素共同作用，最终导致了一场异常规模的地磁暴[3]。

• 基于多通信半径最小跳数优化与跳距加权修正的DV-Hop定位算法

  张烈平, 黄自晨, 尹亚梦, 谭铭扬, 王守峰

  DV−Hop定位算法基于距离矢量路由原理，是非测距的定位算法，也称为距离向量跳段定位算法[1]。DV−Hop定位算法的优化策略主要针对算法本身的3个步骤进行改进，即最小跳数的选取、平均跳距的计算和未知节点坐标的计算[2]。

• 高维双场量子密钥分发提升电力系统安全性

  韩嘉佳, 汤亿则, 戴桦, 徐思聪, 吕玉祥, 马海强

  随着信息技术的迅猛发展及电力系统的智能化进程，无线公网电力业务因具有覆盖范围广泛和无线通信的特性被广泛应用。然而该系统面临来自恶意攻击者的安全威胁，传统的加密方法在面对日益复杂的安全威胁时可能存在漏洞，寻求更高级别的安全保障机制势在必行。近年来，量子保密通信作为一种革命性的安全通信技术，引起了广泛的关注和研究。

• 基于沉积相模式的浊积岩五维地震预测方法—以滨南-利津地区为例

  郭志扬, 张伟忠, 亓亮, 张云涛, 沈正春, 吴明荣, 娄凤芹

  浊积砂体作为陆相湖盆重要的重力流砂体类型之一，是近几年岩性油气藏勘探的热点。自浊流理论正式建立以来，各国地质学家对浊积岩进行了大量研究，在沉积机理、演化模式、储层特征、预测方法等研究方面获得了重要进展[1−6]。受古地貌、沉积条件、构造特征等影响，不同地区浊积岩的发育特征和沉积模式存在差异[7−9]。目前，针对不同类型的浊积岩的预测方法主要有甜心体、叠前和叠后反演、随机森林等方法[10−13]。近年来，炮检距向量片（offset vector tile，OVT）域五维地震数据解释技术成为地震勘探的研究热点，为浊积砂体预测提供了新的方法。五维地震数据相比常规共反射点道集（common reflection pint，CRP）道集增加了方位角和偏移距信息，利用OVT道集中不同方位、多个偏移距的地震响应信息差异性能够更好地预测浊积砂体的展布范围[14−19]。

• SpaceX与美国政府合作机制解析及启示

  卢俊先, 乔笑斐*, 高策

  2002年诞生于洛杉矶仓库的SpaceX，现已成为全球商业航天的领军企业。其成功不仅催生行业爆发式增长，更引发学界研究热潮：学者通过解析技术优势、管理模式与运营路径，试图提炼可复制经验，如孙美玉等[1]剖析商业模式，范艳清等[2]从质量管理架构切入总结特色模式。然而现有研究多聚焦其商业化路径，对政企互动关系探讨不足，仅韩颖琦等[3]简要梳理政府支持，但也缺乏双向互动分析。因此，本文希望通过对SpaceX和美国政府合作的解读，以弥补相关的研究空白，为中国在航天领域构建新型的政企合作关系提供借鉴和启示。

• 学高为师，身正为范——记我的老师佟振合院士

  宋恺

  我1996年考入中国科学院，成为一名直博生，1997年加入中国科学院感光化学研究所（现理化技术研究所前身之一）研究员、中国科学院院士佟振合[1-2]课题组。一晃毕业多年，与我的导师佟振合老师又多了20多年的相处，自己当导师也已近20年，现在回想起佟老师对我的影响，又有了许多新的感悟。