科技导报杂志

科技导报杂志2025年第3期

• 新一代超低轨可变模态遥感小卫星研究现状与展望

  刘先林

  传统航空摄影测量技术已从二维时代迈向了三维时代。实景三维中国建设的顺利开展，使得测绘地理信息行业获得自新中国成立以来前所未有的巨额投资。到2025年，50%以上的政府决策、生产调度和生活规划可通过线上实景三维空间完成，实景三维中国建设无疑将推动测绘地理信息行业迈向新的高度，为国家的经济建设与发展提供更加精准、全面的地理信息支撑。航空摄影测量与超低轨卫星遥感，二者分辨率较为相近，超低轨卫星是卫星遥感从二维走向三维的重要的突破口。

• 开源AI模型DeepSeek-R1引发全球科技界关注

  为了解决大语言模型常见的“幻觉”问题，DeepSeek-R1采用“思维链”方法，并通过强化学习对模型进行微调，使其在解决复杂问题时能够展现出清晰的推理过程。此外，DeepSeek团队还创新性地采用分阶段评估模型进展的监测方式，并使用混合专家（MoE）架构，在有限的计算资源下实现了高效的模型训练。据报道，DeepSeek-R1的训练成本远低于其他同类模型，其应用程序编程接口（API）使用费用仅为GPT-o1的1/30。英国广播公司（BBC）指出，DeepSeek-R1的低成本优势对现有AI行业产生了巨大冲击。

• 中国核磁共振成像打破国际医学垄断

  科研团队同时研制出国内首台9.4 T超高场动物磁共振成像设备并实现量产。该设备在高清、无创地呈现小型活体动物组织结构和功能信息方面，展现出远超常规临床设备的磁场强度和灵敏度，其空间分辨率达百微米级，有助于早期检测脑血管病、脑肿瘤和神经退行性疾病等微小病变。该设备的成功研发不仅打破了国际垄断，也推动了国内重大疾病病理研究和新药开发。

• 理想外尔半金属展示费米子奇异特性

  该研究团队从拓扑半导体中设计出外尔半金属。他们精准地调整了碲化铋的化学成分，用铬替代铋，从而合成(Cr, Bi)2Te3。与以往的外尔半金属不同，(Cr, Bi)2Te3具有独特的简单电子结构，仅含一对外尔费米子且不存在无关电子态。这一结构使科学家能够观测到巨大的反常霍尔效应（霍尔角高达约0.5）。

• 气候变暖致黄河流域洪水风险进入加速期

  研究结果显示，黄河洪峰流量的变化可划分为3个主要阶段：1843—1950年，洪峰流量显著下降；1950—2000年，洪峰流量呈平缓波动并整体下降；2000—2021年则出现明显上升趋势，同时极端洪水事件的发生频次也随之增加。通过相关分析，研究进一步表明极端降水指数（如R95P、R95D、R95I和R95C）与洪峰流量高度相关，极端降水是导致黄河流域洪水风险上升的主要驱动力，且在2000年之后其影响更加显著。此外，该研究基于CMIP6气候模型对未来气候变化情景下黄河流域的降雨量和洪峰流量进行了预测。结果显示，未来数十年黄河流域的洪水风险将持续升高；在SSP585高排放情景下，到2100年洪水可能造成的经济损失预计将达到约444亿美元。

• 人工智能设计的小蛋白可中和蛇毒毒素——科学家利用人工智能设计出成本更低、起效更快、疗效更强的抗蛇毒血清

  Wilcox Christie

  印度科学学院毒液研究员Kartik Sunagar（未参与该项研究）表示，“我认为这是一种极具潜力的方法，非常适用于蛇咬伤治疗方案的设计”。蛇毒是一种毒素混合物，目前，利用AI设计的抗蛇毒血清仅针对其中部分毒素进行了测试。但与传统的抗蛇毒血清相比，新型抗蛇毒血清的制造和储存更加简单，并且有望应用于尚无对应疗法的毒素。

• 遗传性基因组不稳定性——种系结构变异增加儿童患颅外实体瘤的风险

  Y. Hehir-Kwa Jayne, Macintyre Geoff

  儿童癌症的遗传易感性高于成人，但其致病因素仍未明确。以往研究主要关注小种系变异（如单核苷酸变异及小插入或缺失），用于识别癌症相关基因中的风险变异。然而，这些小变异大多未直接导致癌症基因的改变，而是靶向调控基因组稳定性的关键基因。例如，MutS同源物2（MSH2）的功能破坏可能导致单碱基替换或小插入缺失的积累，而其他基因的改变则可能引发结构性DNA损伤的积累。其中，包括抑癌蛋白基因TP53、BRCA1相关RING结构域基因1（BARD1）、端粒保护蛋白1（POT1）以及α-地中海贫血/智力低下综合征X连锁基因（ATRX）均被认为在这一过程中发挥重要作用。近年来，研究人员逐渐认识到，除了小变异外，种系SVs也可能增加儿童患癌症的风险。然而，SVs促进肿瘤发生的分子机制尚未得到充分研究，仍需进一步探索。

• 中国核聚变装置创纪录实现“亿度千秒”

  EAST装置融合了超高温、超低温、超高真空、超强磁场和超大电流等尖端技术，其内部近百万个零部件协同工作，拥有近2000项专利。自2006年建成运行以来，EAST已开展超过15万次实验，在稳态等离子体运行的工程和物理方面保持国际领先。科研团队此次不仅解决了等离子体芯部与边界的物理集成问题，还攻克了等离子体与壁相互作用、高功率加热系统注入耦合、第一壁材料排热、精密控制、实时诊断和主动冷却等一系列前沿技术难题。

• DeepSeek引发的AI发展路径思考

  李国杰

  DeepSeek的横空出世是人工智能（AI）发展史上新的标志性事件。7天之内DeepSeek的用户增长超过1亿，创造了用户增长速度新的世界纪录。与此同时，芯片巨头公司英伟达（NVIDIA）的股价单日暴跌17%，市值缩水5890亿美元，创下美国上市公司单日最大损失纪录。DeepSeek的崛起，打破了“高算力和高投入是发展人工智能唯一途径”和“集成电路制程优势=人工智能技术霸权”的迷信，引领人工智能行业进入以算法和模型架构优化为主，同时高度重视数据质量与规模、理性提高算力的新时期。同时，DeepSeek的崛起也标志着中国科技公司从“追赶者”变为“规则改写者”，在全球最关注的人工智能领域，以颠覆性的创新开始挑战西方在AI领域的霸权。

• 生殖细胞RNA切割机制完整揭示

  piRNA作为一类重要的非编码小RNA，在动物生殖细胞发育中具有关键作用。该团队借助冷冻电子显微镜技术（cryo-EM），发现piRNA如同“火眼金睛”，能够精准识别并结合转座子RNA。在PIWI蛋白（如MILI蛋白）的协助下，piRNA引导复合物像“螃蟹剪”一样切割RNA。过程中复合物经历了开放、中间和关闭3种构象状态。研究人员还发现GTSF1蛋白能够加速复合物的“钳子”闭合，完成切割。

• 医生呼吁重新定义肥胖症

  《柳叶刀-糖尿病与内分泌学》发表的报告中建议，区分开健康和生活受到肥胖影响以及未受到影响的人士。此次合作带头人，来自伦敦国王学院的弗朗切斯科·鲁比诺（Francesco Rubino）指出：“问题在于如何定义疾病？”医生通常使用身体质量指数（BMI）作为肥胖症的诊断指标，即通过计算体重和身高进行诊断。对于医生在诊断肥胖症时，是否应依赖BMI这一单一的测量指标，研究人员一直存在争议。鲁比诺认为，BMI并非以身体健康为依据的分类指标，并与其合著者指出，“临床肥胖症”患者的体重会削弱日常活动能力或引发心衰、糖尿病等并发症，应当接受肥胖症治疗。“亚临床肥胖症”人群则无健康并发症，虽可能存在患病风险，但不一定需要治疗。

• 2024年中国重大科学、技术和工程进展

  林润华, 徐丽娇, 王志敏, 黄文光, 祝叶华

  《科技导报》自2004年第3期刊登“2003年中国重大科学、技术和工程进展”以来，至今已连续21年遴选发布中国年度重大科学、技术和工程进展[1-2]。为盘点2024年中国重大科学、技术和工程进展，《科技导报》编辑部从国内外重要科技期刊和科技新闻媒体2024年1月1日至12月31日间发表、公布或报道的中国科技成果中，遴选、推荐22项重大科学进展、20项重大技术进展、20项重大工程进展候选条目，由《科技导报》编委、审稿人等专家评选，参考每项进展的得票情况，推选出2024年中国重大科学进展10项、重大技术进展10项、重大工程进展10项，以下按发表、公布及报道的时间先后逐一介绍。

• 迈向人机共生时代：人机协同决策的心理学视角

  朱奥, 刘华硕, 袁佩君*, 张丹*

  人工智能的发展正在改变着人与机器的关系，人类正在从对机器的使用和控制转向与机器的深度协作[1]。20世纪60年代，著名的心理学家、人工智能先驱Licklider提出“人机共生”（human-machine symbiosis）的概念，来描述人类与机器紧密协作、共同达成目标的关系。人机共生的核心思想在于发挥人类与机器各自的优势，将人类的创造力、直觉和判断力等与机器的计算能力、数据处理和信息整合能力相结合，通过人类与机器的优势互补来实现优于单一智能体的表现[2]。为了实现这一目标，研究人员开始关注如何设计有效的人机协同系统，发挥人类智能与机器智能各自的优势，以提高人机协同效率，并最终达成人类与机器智能体相互理解、共同决策的人机共生关系。

• 大语言模型的情感智能及其心理学应用

  伍海燕*, 何翠琳, 曲由之, 刘泉影*

  中国古代经典论述中已有情感智能机器相关的描述。以《列子·汤问》中的一则故事为例，匠人偃师制造了一个机器人献给周穆王，这个机器人能歌善舞，简直与真人一样。周穆王便邀请自己的妃嫔一同观赏机器人的表演。表演快要结束时，机器人突然眨了眼睛，还做出挑逗妃嫔的举动。这令周穆王非常愤怒，他以为偃师用真人冒充机器人来欺骗他，便下令要处死偃师。偃师便将机器人拆开，周穆王检查后发现这确实是由材料制成的机器人。这则故事侧面说明古代对于用人工材料组装成机器人的想象，其不仅外貌和动作模仿真人，而且还能表达感情与情欲，甚至与真人无异。时至今日，这种类人水平的情感智能机器人还未完全实现。但是最近一年如生成式预训练模型（GPT）、大型语言模型元架构（LLaMA）等大语言模型（LLMs）的出现，重新塑造了人们对于人工智能（AI）能力范畴的认识。回顾近期大语言模型情感智能的发展轨迹，大语言模型是否已经具备了真正的情感智能呢？如何评估大模型的情感智能水平？如果大语言模型具备了情感智能，人类将会面临哪些新顾虑？将如何拓展情感心理学研究范畴？本文将针对这些问题展开论述。

• 数字企业人机群体智慧决策的微观基础

  刘涛, 于文环, 何琳*, 于晓宇

  2022年10月16日，习近平总书记在党的二十大报告中再次强调，“高质量发展是全面建设社会主义现代化国家的首要任务，为此要不断促进数字经济和实体经济深度融合……”同年，科技部等6部门印发《关于加快场景创新以人工智能高水平应用促进经济高质量发展的指导意见》，系统指导各地方和各主体加快人工智能场景应用，推动经济高质量发展。2024年5月11日，国务院常务会议审议通过《制造业数字化转型行动方案》，指出“制造业数字化转型是推进新型工业化、建设现代化产业体系的重要举措……要加大对中小企业数字化转型的支持……探索形成促进中小企业数字化转型长效机制”。由此可见，企业要实现高质量发展，推动数字化转型势在必行[1]。

• 迈向人机共生的人工智能：自动驾驶的乘客情感评估与图灵测试

  库逸轩

  技术革命推动着世界的不断发展。尽管人类创造了技术，但技术也在塑造着人类。现代人机交互领域的奠基人约瑟夫·利克莱德（Joseph Licklider）于1960年提出了人机共生（man-computer symbiosis）的概念，人类与计算机系统不再被视为简单的使用者和工具的关系，而是形成了一种共生、相互依赖的关系[1]。人机共生强调了人类与计算机系统之间的合作关系，需要实现人与机器的深度交互和相互理解[2]。随着人工智能的快速发展，这种人机共生的关系将走向何方？

• 知识背景对自动驾驶车辆使用意愿的影响——基于技术接受模型

  查验宣, 李晶*

  当前，人工智能正以前所未有的速度从理论走向实践，引领着个人、传统行业乃至整个社会对新技术的广泛接纳和深刻变革。自动驾驶车辆（automated vehicles）作为人工智能的应用之一，已成为新一轮科技革命中的领军力量，深度融合了先进的人工智能技术与传统车辆设计。这一创新技术已经引起了全球各国政府和汽车制造巨头企业的密切关注，展现出巨大的应用潜力和广阔的普及前景。自动驾驶的发展将深刻影响社会结构、交通系统，以及个人的出行选择，有望在改善出行体验、缓解道路拥堵以及提升道路安全等方面发挥至关重要的作用[1]，人们也普遍期待自动驾驶车辆能带来更加便捷、舒适的驾驶体验。

• 空冷型氢燃料电池系统优化与控制策略研究

  赵小军, 王智虎, 陈敏学, 邱殿凯*

  质子交换膜燃料电池（proton exchange membrane fuel cell，PEMFC）具有功率密度高、能量转换效率高、零污染等优点[1-3]，其工作过程由于电化学反应、欧姆阻抗会产生大量热量，需要通过被动冷却的方式散热[4-5]。根据冷却方式的不同，质子交换膜燃料电池可以分为液体冷却型燃料电池与空气冷却型燃料电池[6]，其中空气冷却型燃料电池使用空气同时作为反应气和冷却介质，无须额外的冷却系统和供气子系统，具有系统简单、结构紧凑、寄生功率小等优势[7]，广泛应用于无人机[8]、便携式小型电源[9]等领域。

• 三氯咔唑与纳米材料复合污染胁迫对活性污泥微生物的影响

  樊晓燕, 张晓晗, 刘元坤, 耿文念, 王亚宝

  氮污染是环境领域的一个严重问题，污水处理厂（wastewater treatment plants，WWTPs）广泛采用活性污泥法进行脱氮。活性污泥系统由复杂微生物群体构成，其中细菌群落在保持污水处理的稳定性方面发挥着重要作用[1]，脱氮功能微生物如氨氧化细菌（ammonia-oxidizing bacteria，AOB）、亚硝酸盐氧化细菌（nitrite-oxidizing bacteria，NOB）和反硝化细菌（de⁃ nitrifying bacteria，DNB）等在脱氮过程中发挥重要作用，另外，脱氮相关功能基因与脱氮性能之间也存在显著相关性[2]。微生物群落依赖于不同分类群之间的相互作用，其中枢纽属或关键属对群落的稳定性很重要[3]，有研究人员提出微生物全尺度分类法[4]，可将微生物分为6类：丰富菌属（abundant taxa，AT）、中丰度菌属（moderatetaxa，MT）、稀有菌属（rare taxa，RT）、条件丰富菌属（conditionally abundant taxa，CAT）、条件丰富或稀有菌属（conditionally rare or abundant taxa，CRAT）和条件稀有菌属（conditionally rare taxa，CRT），而目前研究多聚焦于相对丰度较高的菌属，而忽略了依然有重要作用的稀有类群[4]。实际污水成分复杂，工业生产中出现的多种新污染物会在WWTPs中富集并对活性污泥体系产生影响，同时这些新污染物会形成复合污染，发生不同的相互作用对活性污泥产生更为复杂的影响。如抗生素与重金属复合污染会对活性污泥体系硝化性能、微生物群落结构、脱氮功能微生物和功能基因等产生影响，并且研究发现CRAT是微生物群落中的核心分类单元[5]。因此，探究新污染物复合污染胁迫对活性污泥系统中微生物群落的影响具有重要意义。

• 中国海上风电发展现状及对策建议研究

  程建荣, 谢素美*, 曹艳, 王银霞, 杨颖, 杨晓蓥

  随着全球经济的繁荣发展，各国对能源的需求也日益增长，而化石能源的大量使用导致了严重的环境污染问题。海上风能是一种具有多重优势的能源选择，不占用土地，发电效率较高，对环境影响较小，海上风电的开发利用越来越受到世界各国的关注和重视。另一方面，海上风电场用海活动集中、海域占用面积大，构筑物数量多、规模大，随着海上风电场由近海向深远海布局发展，亟须加以科学、规范管理。推动中国海上风电向深远海发展，不仅具有重要的经济效益和环境效益，还有助于技术创新和国家安全。当前，中国海上风电场建设已取得一定成果，但还存在海洋资源法律体系不完备、规划体系待深化、综合管理机制不健全、产业政策支持力度不够等问题。通过梳理国内外海上风电发展及管理现状，并在理论上对海上风电管理策略进行对比研究，对于切实提高中国海上风电开发管理能力，推动中国海上风电产业可持续发展，促进海洋强国战略的实现具有不可忽视的实践意义。

• 从商务印书馆走出的化学纤维专家孙君立

  朱昊

  化学纤维专家孙君立是我国化纤工业的开创者和奠基人之一。目前学界主要关注孙君立在化纤领域的成就，对于其早年从事的编译工作尚无专门论述，特别是对于其在抗战时期及抗战胜利后建设我国化纤工业的研究较少。本文通过对史料的整理与挖掘，描绘孙君立传奇而又辉煌的科学生涯。