科技导报杂志

科技导报杂志2025年第18期

• “坤元”地理科学大模型地理智能实践

  周成虎

  在新一轮科技革命与产业变革加速演进的背景下，人工智能特别是大模型技术正重塑科学研究的范式结构与知识生产机制。生成式人工智能已从语言理解拓展至复杂任务建模，成为人类探索自然与社会系统的新型工具。当前，大模型技术加速融入科学研究。“坤元”作为中国首个地理科学大模型，标志着地理智能体系建设进入关键阶段，正重塑空间认知范式，赋能国家战略决策。

• 全球首个类脑脉冲大模型全流程国产化

  2025年9月8日，中国科学院自动化研究所李国齐和徐波团队与相关单位合作，首次在国产GPU（图形处理器）算力平台上完成原生类脑脉冲大模型“瞬悉” 1.0的全流程训练和推理，并开源70亿参数版、开放760亿参数版测试，成为全球首个类脑脉冲大模型，标志中国在类脑计算与大模型融合上取得突破。

• 看起来更绿但连不通才是森林最大风险

  2025年9月11日，瑞士苏黎世联邦理工学院团队发表于《Science》的全球评估提醒我们：判断森林状况，关键不只是“有多少块、面积多大”，而是这些森林能不能彼此连起来、聚在一起。研究用30 m分辨率的Landsat（美国“陆地卫星计划”）数据，按5~40 km不同尺度重新计算2000—2020年的森林变化。结果显示：如果按“连通性”（CFI）看，全球51%~67% 的森林实际上变得更破碎，热带地区更高，达58%~80%；按“聚集性”（AFI）评估，结论相近。相反，只看传统的结构指标（SFI），只有30%~35% 显示恶化，个别地方甚至会“看起来更完整”，产生误判。

• 光助力二氧化碳选择性加氢成乙烯

  中国科学院大连化学物理研究所王峰团队携手意大利里雅斯特大学，报道了在金/二氧化钛（Au/TiO2）界面以365 nm光照诱导“氢气异裂”，在室温下生成成对的亲核/亲电氢物种，并将其直接用于CO2的选择性加氢——先几乎定量生成乙烷再经串联单元转化为乙烯；体系乙烯选择性大于99%，稳定运行超过1500 h，且在可见光响应材料与自然阳光下也实现了对CO2的高选择性转化示范（乙烷选择性最高达约90%）。2025年9月5日，该研究发表于《Science》。

• 透明冷却薄膜为城市降温

  让玻璃“透光不透热”，还能自己散热——郑州大学刘宪虎等人开发出一款透明冷却薄膜，贴在窗上既不影响采光，又能把大部分热量挡在室外，同时可以把部分热量以红外辐射的方式“送”到太空。原理并不复杂：把太阳光按用途分流——可见光放行，保证室内明亮；紫外光和近红外（主要携带热量的部分）被薄膜拦截；同时在8~13 μm“大气窗口”波段像散热器一样把热量辐射到外层空间，实现被动降温。这样做的关键是兼顾3点：高可见光透过率、强UV/NIR屏蔽、高“大气窗口”发射率。

• 《2025年全球创新指数》勾勒“强技术、慢落地”的全球创新脉搏

  2025年9月16日，世界知识产权组织（WIPO）发布《全球创新指数（GII）2025》，中国取代欧洲最大经济体德国，首次跻身最具创新力国家排名前10。此前，WIPO在香港发布了《2025年全球创新指数》百强创新集群，中国以24个集群数量继续位列全球第一，其中“深圳-香港-广州”创新集群在“榜单”上首次名列榜首。北京位列创新集群第4位，其中京东方PCT专利申请占比最高为20%，共计9701件，主要涉及数字通信、计算机技术、视听技术和半导体等。

• 戈壁铺开26万面反射镜实现24 h稳定供电

  2025年9月18日，新疆哈密戈壁滩上26万块银镜同步转向落日余晖——三峡集团哈密百万千瓦“光热+ 光伏”项目正式实现全容量并网发电。作为全国最大的“线性菲涅尔”（linear Fresnel reflector, LFR）光热综合示范工程，这项融合前沿聚光技术与储能科技的超级工程，正重塑新能源发电的稳定供给模式。

• 掺盐让冰发电迈向寒区低成本能量采集

  探索低成本可再生能源，科研人员把目光投向了常被忽视的“冰能”。2025年8月27日，西安交通大学航天航空学院力化学耦合与智能介质实验室申胜平团队等在《Nature Physics》报道：常见六方冰在非均匀变形下会产生极化并输出电信号，证实冰的挠曲电性，并揭示其在温度低于-110℃下的表面铁电行为（表层分子像小磁针那样整齐指向，电极性可切换），然而力电转换强度远达不到实用。为了增强冰的挠曲电性，研究团队进一步于2025年9月15日在《Nature Materials》发表新作，提出在冰里掺少量食盐的方法。这样做会让冰晶之间的“缝隙”形成纳米级的薄薄盐水通道；当冰被弯曲时，这些盐水会从受压一侧被“挤”向受拉一侧，因界面携带净电荷而形成电流。研究团队把这一全新的力—电转换方式命名为“挠曲流电效应”。结果非常亮眼：在约25%（质量分数）的NaCl条件下，冰的等效挠曲电系数被放大到约3 μC/m，比纯冰提升了3个数量级。

• 发酵果实让野外黑猩猩“微醺”

  2025年9月17日，加州大学伯克利分校研究团队在《Science Advances》报告：非洲2处长期观测点的系统测量显示，野外黑猩猩几乎每天都会以“低剂量、分散式”的方式摄入酒精。研究团队在乌干达基巴莱与科特迪瓦太伊国家公园采集20余种常食果实，用便携式“呼气”传感器、便携气相色谱与化学显色3种方法交叉检测，测得果肉乙醇0.26%~0.32%（质量分数）。结合长期觅食数据推算，黑猩猩日均乙醇摄入量约14 g，呈全天多次的小剂量暴露，而非短时高剂量饮酒。

• DNA盒式磁带可能解决全球数据存储问题

  日益数字化的世界面临着数据存储问题。硬盘和其他存储介质正逐渐达到存储极限，而我们创造数据的速度超过了存储数据的速度。幸运的是，我们无需费力寻找解决方案，因为自然界中已经存在一种强大的存储介质——DNA（脱氧核糖核酸）。中国南方科技大学蒋兴宇等正是利用这种遗传物质来制造DNA存储盒。

• 可解释人工智能刷新传统气候灾害模型

  地球进入更热、更急、更复杂的时代，传统基于物理与统计的灾害模型正被AI加速刷新，但“黑箱”增加了决策不确定性。悉尼科技大学Pradhan在《Geoscience Frontiers》发文称，可解释人工智能（XAI，eXplainable AI）是破题关键，可揭示模型如何利用输入变量、在何处识别风险，使洪水、干旱、滑坡等空间建模更透明、可审计，更易纳入政府与行业的风险治理流程。

• 细胞通信进入光时代

  黄文光

  人工合成光响应外泌体精准递送RNA

• 最强黑洞碰撞验证广义相对论

  Cho Adrian

  黑洞合并引力波中的“泛音”与广义相对论预测相符

• 植物基因流中断早于动物

  Brandvain Yaniv

  基因组数据揭示物种生殖隔离形成机制

• 科学研究智能化转型：基于AI的新范式及其深远影响

  朱鹏飞, 姚鑫杰, 姜国崧, 范妍, 曹海芳, 高西远, 徐兴歆, 陶柏安, 李维浩, 武嘉和, 胡清华

  科学研究的演进从未停歇。Jim Gray提出的科研范式框架[1]指出，传统科研经历了4次主要的范式跃迁：经验驱动范式、理论驱动范式、计算驱动范式和数据驱动范式，每一次变革都突破了人类认知边界。而当下AI技术正催化第5范式的诞生，推动科研逐步迈向AI驱动的第5科研范式（图1）[2]。

• 无线输能超表面技术研究进展

  司黎明, 马天宇, 党晨阳, 刘博洋, 孙厚军, 吕昕

  21世纪以来，无线通信与人工智能技术得到了广泛的发展，进而使得物联网（Internet−of−things，IoT）得到了暴发式增长[1]。当前，无线传感器网络和智能移动终端等IoT设备的运行，无法离开供电线缆或化学电池提供能量。但是，供电线缆、化学电池的使用，为设备使用场景带来了巨大的限制和严重的环境污染[2]。无线输能技术可以摆脱线缆或电池的限制，从而实现设备与电源的分离，因此得到了广泛关注和快速发展[3]。无线输能技术使IoT设备实现了无线便携以及绿色环保，必将成为信息化、智能化时代的重要技术[4]。

• 地理智能培育新质生产力的发展路径

  姜侯, 姚凌*, 刘唐, 黄耀欢, 秦军, 周成虎*

  新质生产力的核心在于通过技术的革命性突破、生产要素的创新性配置与产业形态的深度转型升级，推动社会生产力实现质的跃升。地理智能是一种融合地理空间感知、智能分析与决策优化的新型能力体系，其内涵涵盖多个层面：在数据维度，强调多源异构时空信息的融合与高精度建模；在方法维度，依托人工智能、大模型与因果推理等智能技术实现地理过程的建模与认知；在应用维度，面向生态治理、城市管理、空间安全等复杂场景提供智能化响应能力。地理智能系统（geographic intelligence system，GeoIS）是这一体系的工程化与平台化体现，集成空天地感知网络、多源数据融合模型、智能推理算法与场景化服务平台，构建“感知—分析—决策”的闭环体系，并逐步发展为推动地理空间信息产业转型和社会生产方式跃迁的重要引擎。

• 面向时间序列和时空数据分析的大模型研究进展

  罗远波, 孙嘉, 陶俐芝*

  时间数据主要包含时间序列和时空数据，它们蕴含着丰富的动态信息，广泛应用于现实世界中[1−2]。它们捕获动态系统的测量值，并由物理和虚拟传感器大量产生。分析这些数据对于理解现实世界系统的复杂性和演化规律至关重要。

• 对象空间建模赋能大模型地理空间智能的研究进展

  王嘉嚇, 赵鑫科, 罗远波, 安晨瑾, 李忠美*

  近年来，通用人工智能（artificial general intelligence，AGI）与大模型技术的快速发展，正以前所未有的方式重塑众多知识密集型领域[1]。尽管当前大模型已在语言理解、图像识别等任务中展现出强大的泛化与推理能力，但其在地理空间信息的结构化表达、空间关系推理及复杂地理系统行为认知等方面，仍存在显著不足[2]。目前主流大模型缺乏对空间实体的本体认知、空间关系的系统性推理，以及对动态地理过程的有效建模，难以胜任空间决策支持、动态行为模拟等高级任务。这说明仅以语言为核心的语义建模框架，尚无法充分支撑对复杂地理空间的有效感知和认知。

• 遥感多维数据格式研究进展

  张立福, 张赛, 孙雪剑*, 赵淑馨, 黄长平, 高宇, 童庆禧

  遥感是全球变化研究最重要的技术手段之一，已从军事和科研扩展到广泛的民用领域，提供实时、大范围的地理信息。随着技术的进步，遥感数据的分辨率、覆盖范围在不断提升，通过遥感卫星长时间连续地观测，积累了大量长时间序列、多分辨率、多光谱系列数据。例如，Landsat TM和MODIS遥感观测数据已经成为全球变化研究重要的遥感数据源。Landsat长时间序列数据被广泛应用于森林扰动和恢复的趋势变化监测[1]、森林扰动历史数据自动化重建[2]、地表森林生物量变化定量分析[3]，以及土地覆盖变化监测[4−5]等研究；MODIS长时间序列数据被大量应用于农作物物候监测[6−7]等研究。目前用于时间序列分析的遥感数据集通常是以一种常用格式的文件为基本存储单元[8]。多维数据的获取与应用成为研究热点，对遥感数据的组织和存储提出了更高要求。

• 基于大语言模型的考古遗址精确定位

  陆宇翔, 沈靖*, 姜侯, 刘唐

  考古遗址的空间位置是遗址保护、文化遗产管理和历史复原的基础[1]。准确坐标不仅可绘制遗址分布，还可支撑遗址与周边环境关系的研究与文化景观再现[2]。然而，早期考古因测绘技术有限，报告多为口头或手绘描述，缺乏精确坐标，难以对应现代地图或遥感影像[3]。这种空间信息的缺失和偏差给遗址保护和后续考古研究带来诸多困难。因此，对历史遗址的精确定位成为亟需攻克的问题。

• 视觉大模型驱动高标准农田数字化遥感应用

  沈靖, 刘泽*, 何亚文

  农业可持续发展与粮食安全是联合国2030年可持续发展目标的重要组成部分[1]。近年来，中国高度重视耕地保护与农田建设工作[2−3]，通过水利设施、机耕道路、输配电系统、防护林带等基础设施的统筹建设，改善耕地质量、提升地力水平和粮食生产能力，从而实现农田的稳定高产和可持续利用[4−5]。在全球粮食安全形势日益严峻的背景下，高标准农田建设已成为保障国家粮食安全的核心战略举措。根据规划[6]，到2030年，全国将建成12亿亩（1亩=0.0667公顷）高标准农田，稳定支撑1.2万亿斤（0.6万亿kg）以上粮食产能。

• 基于多源数据融合的新疆土地资源智能识别与空间分异

  王白雪, 程维明*, 钱紫华*, 宋珂钰, 师庆东, 包安明

  土地资源是人类赖以生存的关键要素，是国家安全与社会发展的物质基础[1]。近年来由于人口增长和城市化，土地生产力与资源消耗之间的关系日益紧张[2]。近地表气候、地貌、表层地质、水文、土壤、动植物以及过去和现在人类活动的结果是地球表面复合系统的关键要素，与土地资源密切相关[1,3]。过去农用地、建设用地、未利用地的3大类划分方式过度强调人类利用而忽视土地资源的生态内涵[4]，导致空间错配、资源利用效率低及农田退化等问题。分类是认清系统的有效途径，也是阐明复杂系统的结构、功能、演变规律和空间分异特征的重要方式[5]。土地资源类型研究可以增强对土地资源的定性认识，是生态研究、土地适宜性评价、土地利用结构调整的基础[6]。基于气候、地质、地貌、土壤、植被等要素的系统分类，可揭示区域分异规律，是破解资源错配的有效途径之一。

• 北斗/全球导航卫星系统广域快速精密单点定位研究进展

  曹新运, 葛玉龙, 刘天骏, 杨柳, 徐磊, 沈飞*

  北斗卫星导航系统（BeiDou Navigation Satellite System，BDS）历经三代发展，于2020年7月31日开通全球定位、导航和授时（positioning，navigation and timing，PNT）服务，在高精度时空基准体系构建和国家重大需求服务方面正发挥着核心作用[1]。相比其他全球导航卫星系统（Global Navigation Satellite System，GNSS），BDS在混合轨道设计、短报文通信、星间链路、增强服务等方面具有独特技术优势，当前BDS已从系统建设运行阶段全面迈入服务能力深化与系统应用拓展阶段，正在加速构建以北斗为核心的国家综合PNT体系[2]。

• 国家高新区开放创新水平：差距来源与对策

  孙红军, 黄菊秀*, 杜洋

  经过30多年发展，国家高新技术产业开发区（国家高新区）已经成为中国落实创新驱动发展战略，深化开放创新合作，实现高质量发展的前沿阵地[1−2]。然而，目前全国各地的国家高新区开放创新程度差距很大，当前有关区域开放创新空间差距的相关研究主要集中于以下3个方面。

• 李政道在中美高能物理合作初期的角色及贡献

  叶青, 樊荣*

  李政道（1926—2024年）是著名的美籍华裔物理学家、诺贝尔物理学奖获得者，其多项奠基性工作深刻影响了粒子物理与量子场论的发展，并对20世纪物理学的发展产生了深远影响。他始终倾注心力于中国科技事业，尤其是在推动中国高能物理的发展和人才培养方面做出了重要贡献。现有的关于李政道的研究多集中于科学技术史视角，记述的是他的成就及贡献[1−3]。然而，关于李政道作为美籍华裔科学家群体代表，在中美高能物理合作中的特殊中介角色，缺乏系统性的分析。