科技导报杂志

科技导报杂志2025年第2期

• 新型显示融合创新 助力发展新质生产力

  欧阳钟灿

  发展新质生产力是推动高质量发展的内在要求和重要着力点。习近平总书记围绕什么是新质生产力、如何发展新质生产力作出的一系列重要论述，是马克思主义生产力理论的新发展，为新征程上推动高质量发展提供了科学指引。

• 《中国空间站科学研究与应用进展报告》（2024年）首次公开发布

  2024年12月30日，中国空间站迎来2周年纪念日，中国载人航天工程办公室首次公开发布了《中国空间站科学研究与应用进展报告》（2024年），全面总结了空间站在轨运行以来的科研成果和应用进展。中国空间站自建成以来，已在轨实施181项科学与应用项目，标志着中国空间科学研究和应用能力迈上新台阶。

• 中国聚变研究迈入国际领先阶段

  2025年1月14日，中国科学院合肥物质科学研究院等离子体物理研究所宣布，其建设运行的国家重大科技基础设施“聚变堆主机关键系统”的关键子系统——“偏滤器等离子体与材料相互作用研究平台”完成测试验收，该平台的关键设施超导直线等离子体装置“赤霄”全面建成投入运行。经专家组现场测试，“赤霄”各项性能指标达到国际领先水平，最大粒子流大于1024/（m2·s），单次放电时间超过1000 s，最高中心磁场高于3 T。这使其成为目前国际上综合参数水平最高的直线等离子体装置。

• 人工智能模型精确预测细胞基因表达

  2025年1月8日，《Nature》报道了一款名为“通用表达转换器”（GET）的突破性人工智能模型，该模型经过大量数据训练后，能以前所未有的精确度预测各种人体细胞内部的基因表达，为生物医学研究开辟了新途径，该模型由美国哥伦比亚大学、卡内基-梅隆大学以及纽约大学格罗斯曼医学院等机构的研究人员联合开发，其准确性和有效性已通过实验验证。

• 木星卫星欧罗巴或存惊人的厚冰

  2024年12月在美国地球物理联合会上的报告称，木星卫星欧罗巴的冰壳厚度为35 km，远比此前认为的要厚。在2022年飞越欧罗巴期间，美国国家航空航天局（NASA）的朱诺号宇宙飞船测量了其表面反射的光线，光谱的变化提供了关于冰层厚度的线索。研究人员指出，这层厚厚的冰壳降低了欧罗巴内部海洋通过冰层中的通道与表面连接的可能性，从而减少了孕育生命的化学反应的机会。冰壳的厚度也意味着NASA耗资50亿美元建造、2个月前发射的“欧罗巴号快船”携带的穿冰雷达可能难以观测到下方的海洋。

• 中国首次在东昆仑地区发现高品位层状铬铁矿

  铬是国家发展不可或缺的战略性关键金属，广泛应用于不锈钢、特种钢、合金等领域，对国民经济发展至关重要。中国铬资源对外依存度较高，寻找新的铬矿资源具有重要战略意义。原生铬铁矿矿床主要分为豆荚状铬铁矿和层状铬铁矿2种类型，其中层状铬铁矿储量占世界总储量的70% 以上，但中国目前尚未发现大型层状铬铁矿矿床。

• “花”开有声：2024年人工智能技术突破与发展趋势

  刘志远, 孙鸿航

  2024年，人工智能（AI）大模型技术在多个领域取得显著进展，其应用场景不断拓展，尤其在金融、医疗和制造业等领域初步落地，显著提升了行业效率。技术上，大模型正朝着多功能化、小型化方向发展，通过增加参数、国产AI芯片自研和模型小型化等策略，提升处理复杂问题的能力。同时，大模型的参数规模不断扩大，从单模态向多模态演变，能够处理来自不同数据模态的信息。在商业化方面，大模型的商业模式主要包括应用开发、应用程序编程接口（API）服务和模型平台服务，其中API服务占据核心地位。此外，大模型在算力底座、推理分析、创意生成、情绪智能等方面展现出强大潜力，预示着AI正进入“机器外脑”时代。

• 新奇量子物态在超冷原子气体中被证实

  2025年1月9日，中国科学技术大学潘建伟、苑震生和邓友金等团队在超冷原子量子模拟实验中取得了突破性进展，首次观测到对流超流相这一新奇量子物态，并证实了对流双组分超流体共同形成绝缘体的特性。该研究成果发表于《Nature Physics》杂志。

• 国家重大科技基础设施“先进阿秒激光设施”开工建设

  2025年1月10日，由中国科学院承担建设的国家重大科技基础设施“先进阿秒激光设施”在广东东莞正式开工建设，共布局10条超快光束线和22个研究终端，建成后将成为世界第2个、亚洲首个先进阿秒激光设施。阿秒是目前人类掌握的最短时间尺度，为10-18 s，阿秒激光的出现使观测电子运动成为可能。

• 为什么AlphaFold不能取代实验结构生物学？——AI结构预测的准确性探讨

  何欣恒, 李俊睿, 徐华强*

  近年来，人工智能（artificial intelligence，AI）以惊人的速度发展，改变了我们生活和科学研究的许多方面。2024年诺贝尔物理学奖和化学奖双双花落AI领域，物理学奖突出“科学如何应用于AI，改变AI”，而化学奖突出“AI如何改变科学和人们的认知”。本文将探讨获得2024年诺贝尔化学奖的蛋白质结构预测工具AlphaFold和传统的结构生物学方法的异同。

• 全球最大规模人体蛋白质研究启动

  2025年1月10日，英国生物样本库宣布启动全球规模最大的群体蛋白质组学研究，旨在探索人体内循环蛋白质对疾病及其治疗的影响。通过分析血液中数千种蛋白质的丰度随时间变化的规律，科学家们将深入了解这些分子在中老年人群中与多种疾病相关的潜在作用，更准确地预测疾病，并促进药物开发。

• 古代骨骼样本揭示古人类生活方式

  2025年，科学家预计将在识别古人类骨骼中的化学特征方面取得突破，为了解其行为模式提供新的线索。

• 蝉翼表面微型柱状结构可杀死微生物

  每隔13或17年，蝉群便会从美国东部的地下大量出现，发出震耳欲聋的鸣叫以吸引配偶。然而，这些拇指大小的昆虫还有一个鲜为人知且可能有益的特性：它们的翅膀能够杀死细菌。

• 大豆中发现助力高产培育的潜在恢复基因

  大豆是中国重要的粮食、油料及饲料兼用作物，近年来需求量迅猛增加，然而，目前只有少数大豆恢复基因被克隆，限制了强恢复力恢复系的选育，进而影响杂交大豆的育性稳定性和产量。

• 《地外原位资源利用差距评估报告》解析

  周诚, 程杉杉, 高玉月, 周燕

  近年来，随着人们对地外天体认识的逐步加深以及发展太空经济的需要，开发地外星体上的原位资源在太空探索任务中占据着越来越重要的地位[1]。通常，月球与火星上的原位资源包括自然资源，例如水、太阳风植入挥发物（氢、氦、碳、氮等）、矿物岩石和风化层中的金属、大气组分，以及人为资源，例如航天员的垃圾和废物、已完成主要用途的废弃设施等。当前提倡的整合原位资源利用（ISRU）能力与系统有助于未来实现更经济与可持续的地外探索架构计划。

• 光场显示研发进展

  彭玉颜, 康家欣, 周雄图*, 张永爱, 郭太良, 吴朝兴

  三维（three-dimensional，3D）显示器是最有前途的显示器之一，可以提供逼真的3D图像，并有可能改变娱乐、教育、医疗保健、制造业和其他领域使用的消费电子产品[1-2]。根据是否存在显示机理和人眼视觉生理之间的矛盾，可将3D显示分为助视/光栅3D显示和真3D显示2大类。助视/光栅3D显示利用双目视差的原理，借助光栅、柱透镜等精密光学调控元件的分光作用，使左右眼接收到具有一定视差的图像，再通过大脑的融合实现立体观感[3]。然而，由于只提供了单一视差深度图像，存在辐辏调节矛盾，长时间观看会产生视觉疲劳、眩晕等不适感[4]。真3D显示是通过各种手段在空间里直接显示出物体图像或者物体在一定空间内成再现图像，不存在显示机理与人眼视觉生理之间的矛盾，没有立体观看疲劳[3]。真3D显示目前大致包括全息3D显示、光场3D显示（简称“光场显示”）和体3D显示。自1948年Gabor提出全息显示技术[5]及激光器的出现，全息3D显示得到快速发展。全息3D显示是利用光的干涉原理将3D物体发出光线的振幅和相位信息记录下来，然后利用光的衍射原理将其再现出来。如果能充分地记录3D物体的所有信息，那么全息3D显示理论上可以恢复现实场景的所有视觉信息，实现理想的3D显示。然而，现实场景的所有视觉信息是非常庞大的，对信息处理、传输的要求非常高，因此，要实现全彩色、高分辨率的动态全息3D显示需要信息处理能力极其强大的计算机。体3D显示利用显示源像素或是电离微粒子在空间中构建真实的体像素点，再现的3D图像立体感强[6]。这种方法原理简单且易于批量化制备，但是其显示的3D图像尺寸比较小，要实现大尺寸的、体像素点不会相互遮挡的体3D显示是该技术的难点。相比于全息3D显示和体3D显示，光场显示具有数据量小（只关注物体表面的光强度）、结构简单、更易实现等优点，使得其获得更多研究人员的青睐[7-8]。根据重建光场数据的方式不同，光场显示技术可以分为集成成像光场显示、投影光场显示和层光场显示3大类。

• Micro-LED新型显示技术的现状、挑战及展望

  庄喆, 刘斌*

  显示技术，顾名思义，是指将信息转换为可视化的图案信号，并通过屏幕等输出设备呈现给人们的一种信息技术。显示技术的发展可以追溯到1897年阴极射线管（CRT）的发明，这是世界上最早的电子显示器，并于1922年成功实现商业化。最初的CRT显示器是单色的，主要应用于早期的黑白电视。随着1954年生产出第1支彩色CRT，CRT显示技术成为近半个多世纪的主流显示技术。直到2000年，CRT技术逐步被液晶显示（LCD）技术取代[1-2]。

• 印刷薄膜晶体管材料与器件技术研究进展

  许伟, 黄湘兰, 彭俊彪*

  薄膜晶体管（thin film transistor，TFT）是由导体、半导体和绝缘体等薄膜构成的场效应器件，通常在玻璃衬底上制备半导体薄膜，在其表面制备源极和漏极沟道，栅极与半导体之间会制备一层绝缘层，利用垂直于半导体薄膜表面的栅极电压来调控源、漏电极的电流大小。TFT是平板显示器件中用以控制每一个像素选址及亮度的有源开关器件，是实现图像显示的核心部件，直接决定了平板显示器的显示效果与显示质量。目前，已经商业应用的显示器件中，TFT均是基于真空半导体工艺制备，例如，半导体硅（Si）薄膜和绝缘薄膜通常采用等离子体增强型化学气相沉积（PECVD）制备，氧化物半导体薄膜和电极薄膜通常采用磁控溅射制备。由于这些真空设备价格昂贵，费用占TFT生产成本的40%以上，而真空设备和光刻工艺（包括刻蚀和后端工序）的成本加起来更是占TFT生产成本的90%以上[1]，如何减少或摆脱真空工序成为降低平板显示面板生产成本的关键。溶液印刷工艺被认为是最有可能替代真空工艺的一种成膜技术[2]，常见的溶液印刷工艺包括旋涂法、喷墨打印、狭缝涂布、刮涂法等，可以用于沉积导电层、半导体层、介电层，具有工艺简单、成本低，且易实现大面积制备等优点。但同时也面临一些挑战，如墨水的稳定性、成膜的均匀性、窄线宽印刷等问题。科研人员对溶液印刷技术制备TFT开展了大量研究[3-5]，并取得了较大的进展。

• 量子点及其在显示领域研究进展

  李彦松, 刘衡, 赵泽邦, 赵谡玲*, 徐征

  量子点（quantum dots，QDs）发光因具有色纯度高、发光谱峰窄且分布对称、发射光谱可调、色彩表现力好、发光效率高、光稳定性好、具有实现纳米级像素潜力等优点，在显示技术领域受到了广泛关注，有望为实现高分辨、高色彩饱和度、宽色域的显示提供可能，这是下一代显示器的必要条件。量子点在显示技术领域的应用主要包括2个方面：基于量子点光致发光特性的量子点背光源（quantum dots-backlight unit，QD-BLU）技术，以及基于量子点电致发光特性的量子点发光二极管（quantum dots light emitting diode displays，QLEDs）技术。

• 新型显示用玻璃材料发展回顾及展望

  田英良, 赵志龙, 赵志永

  随着电子信息产业的发展，显示屏应用几乎无处不在，如智能手机、平板电脑、笔记本电脑、显示屏、信息查询机、电视、多功能显示屏等。目前，显示屏以薄膜晶体管液晶显示（TFT-LCD）和有机发光二极管显示（OLED）2类为主，TFT-LCD占据主要市场份额，OLED正处于蓬勃发展的上升阶段。新型显示用玻璃材料（以下简称显示玻璃）是构成显示屏的关键基础材料，具有不可或缺性。显示玻璃在产品形态上具有超薄（0.4~1.1 mm）或柔性（20~100 µm）特征，在理化工艺性能方面具有较为严苛的指标要求。随着全球和中国显示产业的发展壮大，给显示玻璃发展带来很好的机遇和前景[1]。

• 浅水中波浪载荷对半潜平台拖航运动响应和拖揽张力影响

  张涛, 白旭*, 昝英飞

  21世纪以来，全球海洋油气勘探开发步伐加快，越来越多人将目光聚焦于潜在资源丰富的深水海域[1-2]。位于中国深水海域的陵水17-2气田（水深1220~1560 m），是千亿立方米优质高产大气田，该气田的顺利开发将推动中国海洋油气勘探开发全面进入超深水时代。其中，“深海一号”半潜平台是该气田开发的关键设施。由于目前国内大多数船厂的船坞和出港航道水深均不超过9 m，这给空船质量达到5万t的“深海一号”出港之行设置了难题，这也是中国深水浮式生产平台建造不得不克服的技术难题[3]。为解决这一问题，“深海一号”半潜平台突破浮筒宽高比不大于2的工业界常规做法，将浮筒的宽高比提升为2.33，以保证该类型半潜平台顺利出航。但这一扁胖浮筒的设计，导致平台在拖航作业时受到了更大的波浪载荷作用，从而加剧了平台运动的幅度，对拖带系统产生更大的张力，严重影响了新型半潜平台拖航作业的稳定性和安全性[4]。此外，半潜平台拖航航线中的台湾海峡，因为风高浪急且存在浅水航道，长期以来都是海洋工程界公认的拖航高难度海域，这也是“深海一号”航途中的“第二道门槛”。如何确保新型半潜平台安全通过这一航道，已成为不得不解决的重要挑战。

• 基于并行Transformer和CNN的图像压缩感知重构网络

  张新岩, 祝勇俊*, 吴宏杰, 周凡利

  压缩感知（compressive sensing，CS）理论[1]表明，当信号在某些变换域中具有稀疏性时，可以从远低于奈奎斯特采样定理要求的采样测量中恢复信号。这一特性显著降低了对采样率的要求，有效减轻数据存储和传输带宽的压力[2]。基于此优势，压缩感知在单像素相机[3]、磁共振成像[4]、快照压缩成像[5]等领域获得了广泛应用并取得了成功。

• 跨越未来产业发展鸿沟的路径与政策

  王昶, 赵必武*, 耿红军*, 卢锋华

  未来产业是现代化产业体系的重要组成部分，是开辟发展新领域新赛道、塑造发展新动能新优势的重要途径。世界科技强国和新兴国家纷纷将发展未来产业视为抢占未来竞争制高点的关键布局，中国同样高度重视未来产业培育。《中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035年远景目标纲要》提出，“在类脑智能、量子信息、基因技术、未来网络、深海空天开发、氢能与储能等前沿科技和产业变革领域，组织实施未来产业孵化与加速计划，谋划布局一批未来产业”。工业和信息化部等7部门印发《关于推动未来产业创新发展的实施意见》，重点关注未来制造、未来信息、未来材料、未来能源、未来空间和未来健康6大产业。北京、上海、广东等省市主动谋划未来产业发展，探索未来产业培育的政策实践[1]。然而，未来产业发展尚处于孕育探索期。如何培育与推动未来产业高质量发展，成为中国抢占未来发展制高点面临的重要课题。

• 科技创新人才成长路径探析——基于科学家精神的实证阐释

  王少

  党的二十大报告指出要“培育创新文化，弘扬科学家精神，涵养优良学风，营造创新氛围”，并强调要“加快建设国家战略人才力量，努力培养造就更多大师、战略科学家、一流科技领军人才和创新团队、科技创新人才、卓越工程师、大国工匠、高技能人才”。科学家精神是指引科技创新人才发展方向的明灯，弘扬科学家精神对于培养造就科技创新人才意义重大。作为第一批纳入中国共产党人精神谱系的重要精神，科学家精神内涵丰富、意蕴深远。中共中央办公厅、国务院办公厅印发的《关于进一步弘扬科学家精神加强作风和学风建设的意见》（以下简称“《意见》”）将科学家精神凝练为“大力弘扬科学家胸怀祖国、服务人民的爱国精神”“勇攀高峰、敢为人先的创新精神”“追求真理、严谨治学的求实精神”“淡泊名利、潜心研究的奉献精神”“集智攻关、团结协作的协同精神”“甘为人梯、奖掖后学的育人精神”[1]。