科技导报杂志

科技导报杂志2025年第24期

• 设计——制造和创造的先导和蓝图

  路甬祥

  世界已进入新时代。自1991年12月苏联解体以来，世界呈现美国科技与产业实力超强，欧洲、日本等国家和地区科技创新与经济发展活力衰退，俄罗斯受俄乌冲突影响、难以脱身，唯有改革开放40周年的中国科技创新能力显著提升，经济产业发展动力强劲，呈现蓬勃活力与巨大潜力。同时，中国发展还带动了东南亚和“一带一路”国家的经济发展，为全球发展注入新的动力。在充满创新与变革的新时代，设计不仅关乎制造业的升级和国家生产力的发展，也关乎14亿中国人民物质与精神生活水平的提高，同时中国设计与制造通过宏大且高质量的国际贸易对世界市场发挥着巨大影响。中国好设计这一命题正是在这样的时代大背景下应运而生，中国科技与经济也必然从跟踪模仿转向自主创新、开放引领，该转变也将影响和决定每个参与中国设计的制造者的事业和生活。

• 资源三号卫星让立体测绘迈入“日覆盖”时代

  2025年12月16日11时17分，中国在太原卫星发射中心使用长征四号乙运载火箭，成功将资源三号04星（ZY3-04）发射升空并顺利进入轨道。作为中国民用高分辨率光学立体测绘卫星系列的最新成员，资源三号04星的入轨标志着中国自主立体测绘能力实现了从“二维平面”到“三维立体”的质变跃升。

• 破解黄瓜如何“生男生女”难题

  被子植物的性别决定，不仅是进化成功的重要标志，更是解锁农业增产、推动杂交制种的关键密码。中国农业大学教授张小兰团队在黄瓜生殖发育领域取得重要成果，揭开了生长素促进雌花产生的神秘机制。他们发现了一个关键基因CsARF3，如同一位精明的“执行官”，在生长素和乙烯激素之间搭建桥梁，精准调控黄瓜的性别决定。该研究不仅回答了基础科学问题，更为作物增产提供了新路径。2025年12月12日，相关研究成果发表于《Science》。

• 无人机拖曳式地磁测绘助力水下考古与油气开发

  地磁测绘技术是海底地质构造解析、矿产资源勘探、油气田开发、水下考古、海洋科学研究及军事防御等领域的重要工具。传统海洋地磁测绘方法面临诸多挑战，尤其是如何有效减小平台磁干扰对测量精度的影响，以及如何确保设备在全纬度范围内的适应性和稳定性。无人机拖曳式地磁测绘技术因其能够有效抑制载体磁干扰，在高精度航空磁测领域具有重要的应用价值。

• 中国4项成果入选《Science》年度十大突破

  2025年12月18日，《Science》发布编辑团队评选的2025年度十大科学突破。其中有4项科学突破来自中国——“全球可再生能源增长势不可当”获评年度头号突破，中国科学院古脊椎动物与古人类研究所和河北地质大学联合团队发现哈尔滨古人类是丹尼索瓦人、空军军医大学西京医院团队为肾病患者成功移植经基因改造的猪肾、华中农业大学团队发现水稻耐高温基因密码等成果亦榜上有名。

• 中国L3级首批自动驾驶车型准入许可正式落地

  2025年12月15日，中国智能网联汽车产业迎来里程碑式时刻，工业和信息化部联合多部委正式向长安汽车与极狐汽车颁发了首批“L3级有条件自动驾驶车型准入许可”，标志着中国自动驾驶技术正式跨越了从实验室测试到规模化商用的分水岭，开启了智能出行的新纪元。

• 侵入式脑机接口临床试验实现三维交互突破

  2025年12月17日，中国科学院脑科学与智能技术卓越创新中心正式发布了中国第2例侵入式脑机接口临床试验的重大突破。研究团队采用高通量无线侵入式脑机接口系统（WRS01），让一位高位截瘫患者能够通过脑电信号稳定地操控智能轮椅与机器狗，在真实生活场景中实现自主移动与物品取用。该研究标志着中国侵入式脑机接口技术实现了从虚拟世界“二维光标控制”向现实世界“三维物理交互”的质性跨越。

• 永久化学品借全球海鱼贸易悄然渗透餐桌

  全氟及多氟化合物（PFAS）是一类人工合成的化学品，被广泛应用于工业生产和消费品制造中。由于这类物质在环境中难以降解，可通过食物链富集，在人体内长期蓄积，对人体健康构成潜在威胁。南方科技大学、宁波东方理工大学、东南大学及福州大学联合团队首次系统性地评估了全球212种可食用海鱼中PFAS的富集浓度。2025年12月19日，相关研究成果发表于《Science》。

• 地球初期“源头之水”深埋于地幔被证实

  46亿年前的地球，因频繁而剧烈的星体撞击使其地表与内部翻腾着炽热的岩浆海洋，水无法以液态存在。那么，地球是如何为生命起源和延续保存下来“水之火种”的？中国科学院广州地球化学研究所杜治学研究员团队首次通过高温高压实验证实，在地球形成初期极端高温的环境下，大量水分可通过矿物的结晶过程，被高效锁藏于地幔深处。这一发现更新了关于地球深部水储存与早期分布的认知，并指示深部藏水可能是驱动地球从炽热炼狱转变为宜居星球的关键力量。2025年12月12日，相关研究成果发表于《Science》。

• 让癌细胞“过敏”：研究者巧用“肥大细胞”治肿瘤

  很多人会因花粉而喷嚏不断，或是困扰于海鲜导致的红肿瘙痒。浙江大学药学院、金华研究院和先进药物递释系统全国重点实验室教授顾臻、俞计成团队联合中国医科大学附属第一医院教授刘福囝团队利用肿瘤相关抗原作为“过敏原”，刺激肥大细胞在体内主动聚集至肿瘤部位，诱发“肿瘤过敏反应”，实现对肿瘤组织的精准识别和迅速免疫激活，同时可作为“活细胞载体”装载溶瘤病毒等药物发挥疗效。2025年12月10日，相关研究成果发表于《Cell》。

• 像章鱼一样“畅游”海洋——仿生水凝胶抓取器解锁水下精准作业

  在水下精准又安全地拾取物体，既要“抓得住”，又要“不碰伤”。中国科学院兰州化学物理研究所王晓龙团队，从章鱼的漏斗吸盘与柔性触手汲取灵感，成功研制出一款具备自适应操控能力的液压驱动水凝胶抓取器：通过吸盘与驱动器的协同控制，可精准完成物体的粘附、释放、抓取与复位的全流程操作，其具有高适应性、安全性和灵活性的核心优势。

• 体内生成的抗癌细胞助患者摆脱顽疾

  Mitch Leslie

  体内CAR-T细胞疗法更快、更便捷，早期临床结果令人鼓舞

• 回补枯竭的地下水可能诱发小型地震

  Hannah Richter

  含水层注水项目的热潮或许会唤醒沉寂已久的断层

• 数据要素时代的隐私计算平台互联路径与挑战

  刘颖慧, 魏进武, 张溶芳, 蔡一欣, 李堃

  随着数据要素被确认为国家最新的生产要素，如何加速数据的要素化、市场化配置进程成为国家重点关注的问题。《关于构建数据基础制度更好发挥数据要素作用的意见》《数字中国建设整体布局规划》《“数据要素×”三年行动计划（2024—2026年）》等系列国家政策的发布，体现了国家对数据要素“供得出、流得动、用得好”最新工作要求。“供得出”强调数据的开放与共享，而“流得动”与“用得好”则是数据产生价值倍增效应的关键环节。保障数据安全与隐私保护是数据流通与应用的底线要求，因此，隐私计算成为在保护隐私的基础上进行多方数据协同的关键技术之一。

• 时空智能助推新质生产力发展

  李德仁, 郭昊南

  2023年9月，习近平总书记在黑龙江考察时首次提到“新质生产力”，指出要整合科技创新资源，引领发展战略性新兴产业和未来产业，加快形成新质生产力[1]。新质生产力是创新起主导作用，摆脱传统经济增长方式、生产力发展路径，具有高科技、高效能、高质量特征，符合新发展理念的先进生产力质态。新质生产力主要由技术革命性突破催生而成，其成果能转化为现实生产力，还能带动发展方式、生产方式、人才培养机制的创新[2]。

• 人工智能在先进材料研发中的应用

  董樊丽, 肖志鹏, 李艳辉

  在全球科技创新浪潮推动下，材料科学正从经验试错模式向智能设计模式转型，人工智能（AI）凭借强大的数据处理与跨尺度建模能力，成为这场变革的核心驱动力。通过深度融合机器学习与物理建模，AI在材料成分设计、性能预测、合成优化及缺陷控制等关键环节取得突破，实现跨尺度材料性能高精度预测、超材料逆向设计、新型晶体结构自主发现等创新成果，构建起数据与实验的智能闭环，显著缩短研发周期并突破性能极限。

• 人工智能在金属材料组织图像识别与定量分析中的应用

  沈春光, 孙硕, 徐伟, 郑士建

  在金属材料研发中，微观组织一直扮演着如同基因图谱般的核心角色，如同一座桥梁既连接着前端成分工艺，又控制着后端使役性能[1−2]。为精准指导高性能合金设计及物理机制深化，实现微观组织的精确识别及其定量化尤为重要。早期的显微组织识别与定量化主要依赖于光学显微镜（optical microscope，OM）、扫描电镜（scanning electron microscope，SEM）等设备的组织图像，并结合图像处理软件对其中定量组织信息进行统计分析[3]。由于具有操作简单、成本低等特点，该类方法被广泛应用于金属材料微观组织分析，但受限于主观人工经验，其仅能可靠地应用于形貌简单的微观组织，难以准确分析复杂的多相组织；此外，由于不同操作者之间存在主观经验差异，使得定量结果往往具有较低的可重复性与可比较性，尤其对于复杂组织，这种人工经验偏差更为显著，严重制约了组织定量化的可靠性。为了实现微观组织的高精度分析，以电子背散射衍射（electron backscatter diffraction，EBSD）为代表的基于晶体学的表征技术逐渐兴起并得到了广泛应用[4−6]。尽管该类技术在微观组织分析中具有明显的精度优势，但实验效率低、实验成本高昂，难以应用于大规模图像数据的高通量分析。

• 机器学习辅助增强成形性双相钢的设计与组织性能关系解析

  张浩, 张书海, 张世博, 赵帆, 张志豪, 谢建新

  汽车零件的特异化发展对先进高强钢的成形性能提出了更高要求，通过在已广泛应用的双相钢（dual−phase steel，DP钢）中引入残余奥氏体，在成形过程中产生相变诱导塑性（transformation−induced plasticity，TRIP）效应，开发了增强成形性双相钢（dual−phase steel with enhanced formability，DH钢）。DH钢可以用于制造形状更为复杂的汽车结构件，并显著提高碰撞吸能能力。目前，抗拉强度980 MPa级的DH钢已实现规模化生产，但汽车轻量化发展对材料强度提出了更高要求，抗拉强度1180 MPa级DH钢的研发受到了学术界和工业界的广泛关注[1]。如何通过成分/工艺的合理设计，实现显微组织的精确调控，在提高强度水平的同时保持良好的塑性是目前的主要挑战。

• 基于数据驱动的纤维增强复合材料性能预测研究进展

  许凤, 刘玲, 张超, 朱杰, 张玮婷, 董昊, 黄浩, 高明, 喻学锋

  纤维增强复合材料（fiber−reinforced composites，FRCs）凭借其卓越的比强度、比刚度和可设计性强等优点，已成为电子信息、生物医疗、航空航天等制造领域的关键材料[1]。在服役过程中，其性能直接影响宏观构件的功能实现、承载效率与服役可靠性。然而，该类材料体系具有多相异质、多尺度结构及各向异性等本质特征，且在制备与服役过程中涉及热−力−化学等多场复杂耦合行为，致使基于传统物理机理的建模方法与实验手段在预测其性能时存在高成本、长周期与高不确定性的瓶颈问题[2]。

• 跨季节储热技术研究进展及发展趋势

  张杰, 牛晨

  尊重自然、顺应自然、保护自然是全面建设社会主义现代化国家的内在要求[1]。大力发展太阳能、地热能、风能、潮汐能等清洁能源是建设绿色中国和实现“双碳”目标的必由之路。根据《中国建筑节能年度发展研究报告2022》统计，2020年建筑运行的总商品能耗为10.6亿t标准煤，约占全国能源消费总量的21%，建筑商品能耗和生物质能共计11.1亿t标准煤（其中生物质能耗约0.9亿t标准煤）[2]。2022年11月，全球长时储能委员会与研究机构麦肯锡公司发布了《净零碳热能：长时储能加速能源系统脱碳》调查报告，指出实现净零排放的核心是供热系统脱碳，热储能技术对于脱碳至关重要。储热技术在电力的“移峰填谷”、工业废热的再利用和余热的回收、建筑采暖和空调的节能等领域具有广阔的应用前景。

• 裂殖酵母：麦角硫因高效生产的潜力宿主

  罗周卿, 冯科景, 徐冬, 丁汨佳, 林宇禾

  麦角硫因（ergothioneine，EGT）是一种天然的含硫组氨酸衍生物，于1909年由Charles从麦角菌Ergot（Clavieps purpurea Tul.）中分离，并以此菌命名[1]。1956年，Garay通过实验证明，EGT能够消除过氧化氢对麦角菌孢子萌发的抑制[2]。此后半个多世纪，EGT作为一种天然抗氧化剂的生理功能和应用潜力逐渐得到广泛的研究和开发。随着EGT市场需求快速增长，现有生产方法因效率低、产量不足而难以满足需求，亟需开发高效且经济的新型生产策略[3]。近年来，随着EGT生物合成途径的探明和合成生物学技术的发展，研究热点集中在对微生物进行改造用于发酵生产EGT，其中对裂殖酵母（Schizosaccharomyces pombe，S. pombe）的改造包含了多种策略并取得了显著的成果。然而，与大肠杆菌（Escherichia coli）和酿酒酵母（Saccharomyces cerevisiae）等模式生物相比，裂殖酵母的遗传改造研究仍较匮乏，且缺乏高效的基因操作工具。这对未来进一步提高EGT产量的研究构成了挑战。展望未来，随着合成生物学技术的持续进步，裂殖酵母有望成为EGT工业生产的关键宿主，为EGT的商业化应用开辟新的道路。

• 无瓣海桑和秋茄林植物器官及沉积物的生态化学计量特征

  冯建祥, 史祺, 于晨曦, 陈猎一, 郭新澳, 魏龙, 林光辉

  生态化学计量学（ecological stoichiometry）是将生物学、化学和物理学的基本原理相结合，从生态过程中化学元素（主要是C、N、P）的比例关系出发，研究C、N、P等元素在生态过程中耦合关系的一种方法[1−2]，对于揭示土壤中化学元素的可获得性、循环机制和植物生长的养分限制性等具有重要意义。例如植物叶片、枝条或根系不同C∶N、C∶P表征了植物吸收和同化碳的能力，一定程度上反映出植物对N、P等养分的利用效率[3]，N∶P可以反映植物生长主要限制元素，同时还可以判断不同器官的养分需求[3]。沉积物C∶N比值是反映有机质来源和矿化速率的关键参数，较低的C∶N比值往往指示较高的有机质矿化速率和外源输入[4]。

• 中国深远海海上风电用海管理问题分析与对策

  陈海航, 胡恒, 岳奇, 丁宁, 何菁蕊

  中国海上风能资源非常丰富，近海水深5~50 m范围内，风能资源技术开发量约5亿kW[1]，深远海风能可开发量则是近海的3~4倍以上。近年来，中国海上风电装机容量持续增长，截至2023年，累计装机容量超3700 万kW[2]，持续多年保持海上风电装机容量全球第一[3]。然而目前中国海上风电的开发仍以近海浅水海域为主，加上其他行业用海，导致近海海域空间资源开发利用逐步趋于饱和[4−5]。纵观英国、丹麦、德国等欧洲主要海洋国家当前均在大力推进深远海海上风电发展[6]，欧洲开发建设的海上风电场离岸距离已达40 km以上，其中采用固定式基础的项目最大水深超过53 m，漂浮式项目最大水深超过260 m[7]；在后续规划中，如英国、德国等有90%以上海上风电项目均位于深远海。因此，为适应全球海上风电产业竞争新的态势和中国沿海对清洁能源需求的不断增长，中国海上风电走向深水远岸布局是未来发展的必然趋势[8−9]。

• 将科学生命系于国家所需：侯云德27年的入党历程

  黎润红, 戚文秀

  新中国成立伊始，国内的科技水平还较为落后，而一批在海外留学深造，甚至已投身科研工作的青年，掌握了当时前沿的先进科学技术。心怀对祖国深深的眷恋与对民族复兴的热切期盼，他们中的一部分人毅然放弃海外优渥的条件，踏上归国之路，全身心投入到祖国的建设大业之中。这群人中，侯云德尤为特别。侯云德是著名的医学病毒学家，中国工程院院士，2017年度国家最高科学技术奖获得者。作为中国分子病毒学和基因工程干扰素研究的开创者之一，侯云德长期奋战在病毒性疾病防控一线，带领团队研制的多种基因工程干扰素药物惠及上千万患者。