科技导报杂志

科技导报杂志2025年第1期

• 守正创新，让科技映照现实

  包为民

  刚刚过去的2024年，全球科技创新空前密集和活跃，科技和产业形态正在发生体系性变革，科技颠覆性创新和体系创新已经成为战略竞争的焦点。习近平总书记指出，“科技创新能够催生新产业、新模式、新动能，是发展新质生产力的核心要素”。“十四五”规划目标任务的关键一年，以习近平同志为核心的党中央团结带领全国广大科技工作者乘风破浪，行稳致远，中国式现代化迈出新的坚实科创步伐。

• “两弹一星”元勋朱光亚百年诞辰座谈会举行

  2024年12月25日，“两弹一星”元勋朱光亚诞辰100周年座谈会在人民大会堂举行。中共中央政治局常委、全国政协主席王沪宁出席，全国政协副主席胡春华发表重要讲话，中国科协党组书记贺军科作为朱光亚同志曾经工作过的单位代表在会上发言。

• 《Nature》报道2025年8大值得关注的科学事件

  2024年12月17日，《Nature》报道了2025年即将迎来重大进展的科技领域。

• 构建首个八倍体动物中华鲟的单倍型基因组序列图谱

  中华鲟是中国国家一级保护动物，其野外种群资源处于极危状态。如何高效促进中华鲟资源恢复是当前难题。基因组信息作为物种遗传研究的基础，对于中华鲟保护研究尤为重要。然而，中华鲟基因组包含264条染色体，半数以上为微小染色体，相较于包含46条染色体的二倍体人类基因组，具有极高的复杂度。

• 嫦娥六号月壤样品新发现：月球背面或曾存在活跃“磁场发电机”

  2024年12月20日，中国科学院专家通过分析嫦娥六号采回的月球背面样品，发现约28亿年前月球磁场强度可能曾反弹，挑战此前磁场自31亿年前急剧下降后长期低能状态的观点。相关研究发表在《Nature》上。

• 清华大学举办认知物理学研讨会，探讨人工智能未来发展

  2024年12月18日，中国人工智能学会在清华大学举办认知物理学研讨会，探讨中国工程院院士李德毅提出的认知物理学理论，聚焦人工智能前沿问题，揭示人类认知与智能的本质。

• 新型塑料降解酶的发现及增强机制

  聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）塑料废物的积累对全球塑料污染治理构成了重大挑战。生物降解法作为一种成本低、污染少的回收处理方式，展现出了广阔的应用前景。2016年报道的IsPETase和IsMHETase双酶联用体系为在温和条件下降解PET微塑料提供了新的技术路径，其中IsPETase是降解高聚物的主要水解酶，IsMHETase则通过水解中间产物对苯二甲酸单（2-羟乙基）酯（MHET）来消除MHET对IsPETase的竞争性抑制作用。

• 关于地球系统科学若干基本问题的讨论

  符淙斌

  “地球系统科学”作为一门新的学科，诞生已经近40年[1-2]。近年来，地学界、生态学界乃至环境学界都纷纷举起“地球系统科学”的旗帜。国内外也相继出版了不少以此命名的书籍，例如，Lee R. Kump等1999年出版的《The Earth System》、毕思文等2002年出版的《地球系统科学》、“中国学科及前沿领域发展战略研究（2021—2035）”项目组于2024年出版的《中国地球系统科学2035发展战略》等。部分大学也陆续开设了“地球系统科学”课程，以及以此命名的院系。作为一种尝试，笔者从2017年开始在南京大学主持开设了“地球系统科学导论”，学生的专业涉及地学和环境科学等相关学科，老师来自大气、地理、地球科学与工程以及环境学院。学生对于什么是“地球系统科学”提出了各种各样的问题，其中包括一个最基本的问题：地球系统科学（Earth System Science）与传统的地学（Earth Science）或地球科学（Geoscience）及它们的分支学科（如Geology、Geophysics、Meteorology、Climatology等）之间是什么关系？按照有的提法，“地球系统科学”似乎应该代替传统的地学；但是有人认为，地球系统科学仅仅是一种认识地球的新理念，并不是一个新的科学领域等。来自不同学科教学团队的老师们也常常为如何回答这些问题发生争议。为了促进地球系统科学的健康发展，有必要在一些基本问题上进行认真讨论。

• 2024年天文学热点回眸

  赵桐, 宋宇佳, 王芝懿, 苟利军*

  天文学作为研究宇宙起源、演化与结构的科学，不断借助技术突破和多学科交叉取得令人瞩目的进展。从太阳系边界到遥远的暗能量现象，从高能物理观测到智能算法的应用，天文学家通过观测、实验和理论推导，深入挖掘宇宙的复杂性与规律性。2024年，木卫二快船发射启程，标志着太阳系行星探测迈向了新的阶段。新一代空间望远镜的发射和运行，开启了人类对深空的全新视野，为星系形成、暗能量分布及行星系统特性等各领域提供了关键数据。FAST的技术升级和算法优化，带来了关于脉冲星、中子星的精确测量和理论突破。临近地球，在太阳和月球研究领域，新的观测手段让人类对这些邻近天体的动力学机制和资源潜力有了更深入的了解。而在遥远宇宙中，更多独特的黑洞被人类发现，暗能量光谱巡天项目也逐步描绘着更精确的宇宙历史。此外，人工智能的快速发展，正逐步融入天文学的各个领域，提高了数据处理与新发现的效率。这些成就不仅延续了人类数千年来对星空的追问，也反映了现代科学对宇宙认识的深度与广度。

• 2024年空间科学与深空探测回眸

  王赤, 范全林

  空间科学既是天文、物理、化学、地学、生命等传统母学科的新兴前沿、交叉学科，又倚重航天高新技术的颠覆式创新，集中体现了科学研究向极宏观拓展、向极微观深入、向极端条件迈进、向极综合交叉发力，不断突破人类认知边界的显著特征。回眸2024年，世界航天发射超过220次，其中专用科学卫星/深空探测器的发射近10次，几乎全部由美国、欧洲和中国三方包揽（表 1），侧面反映了空间科学世界第一方阵的格局。除了这些新升空的太空探索利器很是引人瞩目外，中外科学家围绕宇宙起源和演化、太阳系与人类的关系等科学难题，又取得了诸多足以影响未来学科发展和更新人类知识体系的新成果，潜移默化改变着人类的世界观、价值观和发展观。

• 2024年绿氢制储运技术研究热点回眸

  王旭升, 邹建新*, 林羲, 胡志刚, 丁文江*

  当前，全球氢能产业迅速发展，世界各主要工业强国根据自身特点积极制定新的氢能发展战略目标，都将氢能放在各自国家能源战略布局的首位[1]。为实现“碳中性经济体”的目标，欧盟在《欧洲绿色协议》中首次提出推动可再生能源与氢能的协同发展；美国作为较早将氢能与燃料电池纳入能源战略的国家之一，在《全面能源战略》中将氢能列为关键技术，计划到2050年实现工业和交通领域的超低碳及零碳制氢目标；日本在《2050能源环境技术创新战略》和《氢能基本战略》中，将“氢能社会”的建设定位为核心发展方向。中国近年来通过出台《“十四五”国家科技创新规划》《氢能产业标准体系建设指南（2023版）》《氢能产业发展中长期规划（2021—2035年）》《中华人民共和国能源法》等政策及法规文件，明确氢能领域的发展目标、重点任务与保障措施，积极推进氢能行业的标准化和规范化。

• 2024年柔性电池研发热点回眸

  夏欢, 章炜*, 孙正明*

  随着科技的飞速发展，柔性电子技术在可穿戴设备、软体机器人和植入式医疗设备等领域展现出巨大潜力。这些领域对能源存储系统提出了全新的要求，不仅需要满足基本的储能功能，还需要具备与柔性设备兼容的机械柔韧性。在此背景下，柔性电池的需求与日俱增[1]。柔性电池以其独特的可弯曲、可折叠、可编织、可穿戴和/或可拉伸的特性，能够无缝集成到各种复杂的可穿戴设备和植入式设备中，如智能手表、柔性显示器、智能服装和植入式传感器等。这些特性使得柔性电池成为支持下一代柔性电子设备发展的关键技术[2]。

• 2024年AI在环境领域的应用热点回眸

  郑祥, 杨清雯, 石磊, 程荣*

  随着人工智能（AI）技术的迅猛发展，其在环境领域的应用已成为科学研究和实践应用中的一个热点。人工智能技术可以追溯到20世纪50年代，“人工智能”这一名词被提出[1]，相继取得了一批令人瞩目的研究成果。20世纪70年代出现的专家系统通过模拟人类专家的知识和经验解决特定领域的问题，实现了人工智能从理论研究走向实际应用的重大突破。

• 2024年免疫治疗研究热点回眸

  黄波

  免疫治疗是利用人体免疫系统，采用主动或被动手段以调节人体的免疫反应的强弱和模式，达到对疾病产生治疗效果的新兴疗法[1]；但其历史可追溯到汉代，运用以毒攻毒的思想，治疗感染性疾病。肿瘤免疫疗法作为当前免疫治疗的主流，已在临床上广泛开展应用。2018年度的诺贝尔生理学或医学奖颁给了美国的James P. Allision和日本的Tasuku Honjo教授，以表彰他们在肿瘤免疫治疗领域所做出的突出贡献。现如今，嵌合抗原受体T细胞疗法（chimeric antigen receptor T-cell immunotherapy, CAR-T）、免疫检查点抑制剂疗法等新兴免疫疗法接踵而至，每年新增获批上市的产品正不断地为肿瘤免疫治疗提供新的思路和工具[2]。此外，CAR-T等技术手段用于自身免疫疾病的免疫治疗策略也正跨进临床应用的大门。当前以肿瘤免疫治疗为前沿先导的研究，其所回答的关键性问题，不仅进一步推动了新型免疫疗法的出现，同时也大大提升了我们对免疫学基本理论知识的认知，并在T细胞代谢以及T细胞机械力生物学方向有了新的突破。本文对免疫治疗领域在2024年取得的突破进行回顾性综述和总结。

• 2024年网络空间安全科技热点回眸

  苏璞睿, 冯登国*

  2024年，全球网络空间安全形势依然严峻，各种新兴威胁和技术挑战层出不穷。人工智能、量子计算等前沿技术给网络空间安全带来了新的挑战和新的机遇，数据安全、软件漏洞等经典问题依然话题不断。在这一背景下，各国不断加强网络空间安全技术的研究与应用，积极应对日益严峻的网络空间攻击威胁。

• 2024年数值仿真计算与多物理场协同研究热点回眸

  蒲菠, 陈文超, 张召富, 陈增辉, 赵毅, 郝沁汾*, 孙凝晖

  多物理场耦合仿真技术是现代科学技术和工程应用发展的一个重要趋势，是一种综合多个不同物理场之间相互作用进行模拟分析的方法。通常，单个求解器侧重于特定的物理领域，如电磁学、热学、结构力学或流体力学。随着技术发展，产品应用复杂程度和场景的增加，单一物理场仿真可能不再满足需求，需要从多个物理场需求耦合考虑，通过链接不同物理场求解器之间的相互作用，更精确地模拟现实场景多个物理要素耦合的过程，从而提供协同分析的解决方案。例如，在半导体行业，多物理场耦合仿真技术往往用来研究芯片、封装和电路板中因电流产生的热效应，温度产生的热应力作用，对系统性能的影响；在集成芯片与芯粒技术白皮书和相关文献中[1-3]，如图 1所示，耦合分析涉及建立和求解耦合方程，这些方程描述了不同物理场之间的相互作用。例如，电磁场-热场耦合分析芯片和封装电流流通情况下，热量的产生和热场对电导率的作用，热-力学耦合解析温度如何影响集成芯片结构的变形，以及形变对热阻的反作用，力学-电磁学耦合阐述位移和形变对电场分量的影响。在现代电子设计和工业应用中，需要综合考虑电磁场、热传递、机械应力等多物理现象。

• 2024年人机情感交互领域热点回眸

  谷雨, 任福继*

  情感被誉为人类社会生活的文法（grammar of social living），也是人类作为高级智能体的主要表征之一。如何赋予机器以类人智能？1970年，人工智能创始人之一、ACM（美国计算机协会）图灵奖获得者、麻省理工学院教授明斯基（Minsky）在《脑智社会》（《The Society of Mind》）专著中就智能与情感的辩证关系提出了论断：“问题不在于智能机器能否有情感，而在于没有情感的机器能否实现智能（The question is not whether intelligent machines can have any emotions, but whether machines can be intelligent without emotions）”。该问题开启了计算机学界赋予智能机器人情感自然交互能力的漫漫征程。

• 2024年无人机热点回眸

  段海滨, 梅宇, 牛轶峰, 李彬, 刘冀川, 王寅, 霍梦真, 范彦铭, 罗德林, 赵彦杰, 朱纪洪, 袁莞迈, 王思远, 魏晨

  无人机（unmanned aerial vehicle, UAV）技术的飞速发展正推动低空经济（low altitude economy, LAE）迈向智能化、协同化的全新阶段。作为从传统飞行工具向智能体演进的核心载体，无人机凭借人工智能、计算机视觉和深度学习技术，在自主飞行、精准导航和复杂环境适应能力上实现突破，赋能智慧物流、无人化农业和城市空中交通等关键领域，快速融入LAE的产业链。更为重要的是，无人机集群技术的成熟，通过群体智能和高效协同，推动LAE从单点应用向多维度场景扩展，形成贯通空中物流网络、灾害应急体系和智能城市管理的新模式。这种“技术-产业”双向驱动，不仅提升了LAE的效率和附加值，还使其具备更强的系统性和战略意义[1-4]。然而，随着LAE规模化发展，空域安全、隐私保护及规则体系建设成为必须解决的核心难题。以无人机为切入点，正通过空域管理改革、标准化建设和政策创新，构建高度协同的技术与管理生态体系。无人机与LAE的深度融合，正在推动产业从技术驱动迈向生态构建，成为智能飞行领域的全新增长极，重塑未来经济和产业格局。

• 美国稀土产业链重构的动因及对中国的挑战

  叶前林, 李佳欣, 汪畅, 曾庆根*, 卢红

  稀土具有优良的光、电、磁等物理特性，与其他材料组合能大幅提高产品质量与性能，是战略性新兴产业发展必不可少的关键原材料，被广泛应用于电子设备、光纤通信、医疗设备和军事装备等现代高科技领域，已成为维系国家安全和提升核心竞争力的关键要素。伴随新一轮科技革命与产业变革深入推进，全球供应链安全日益突出，大国资源安全保障也从大宗矿产向关键矿产转移[1]。稀土作为一种不可再生的关键性战略资源，其战略价值远超经济价值，已成为各国竞相争夺和博弈的焦点。中国政府坚决反对“任何利用中国稀土出口制造产品遏制中国发展”的霸权行径。当前，正值中国和美国战略竞争博弈加剧，美国愈发担忧“中国利用全球稀土领域垄断优势，威胁美国稀土产业链安全”。为减少对中国稀土进口的依赖，满足美国国内稀土元素持续增长的需求，进而寻求稀土资源保障的多样性，美国正大力推进稀土产业链重构与去“中国化”。以中国、美国两国为核心的全球稀土产业链竞争博弈格局正加速形成且将愈演愈烈。在此背景下，剖析美国稀土产业链重构的动因、最新进展以及对中国稀土产业带来的挑战，对提升中国稀土战略威慑力以及在新的动荡变革期更好地维护国家战略经济利益，推进中国从稀土大国向稀土强国转变具有重要战略意义。

• 朱光亚：“隐姓埋名”的科学巨星

  王丽娜, 黄文光

  从第一个安装在铁塔上的原子弹装置到先进的弹载核弹头，美国研发历程长达13年，苏联用了6年，而中国仅用了2年；从第一颗原子弹到第一颗氢弹，美国用了7年3个月，苏联用了4年，中国只用了2年8个月。这一系列辉煌成就的背后，有一个人功不可没，他就是朱光亚。