科技导报杂志

科技导报杂志2025年第6期

• 新质生产力赋能防灾、减灾、救灾

  李天斌

  习近平总书记指出：“应急管理是国家治理体系和治理能力的重要组成部分，承担防范化解重大安全风险、及时应对处置各类灾害事故的重要职责，担负保护人民群众生命财产安全和维护社会稳定的重要使命”。近年来，中国防灾、减灾、救灾能力虽有较大提升，但距离现代化目标尚远。新质生产力在提升生产者技能与生产方式创新的同时，可推动治理结构与模式的深刻变革。如何借力新质生产力推进灾害“防”“减”“救”的信息化、智能化、现代化，是当前亟待解决的问题。

• 中关村论坛发布2024年度“中国科学十大进展”

  2025年3月27日，以“新质生产力与全球科技合作”为主题的中关村论坛在北京开幕。

• 电解海水稳定制氢突破10000小时

  直接电解海水可在无淡水消耗下制备绿氢，被视为清洁能源的“终极方案”，但因海水中高浓度氯离子引发的电极腐蚀、析氯副反应，制约了其商业化。2025年3月5日，北京化工大学孙晓明、周道金团队联合香港城市大学刘彬团队在《Nature》发文，提出“动态析氢-钝化循环”机制，实现碱性海水的超长稳定间歇电解。团队设计的NiCoP-Cr2O3纳米阵列电极在波动电流下（模拟风电启停）运行10000 h后，电压衰减速率低至0.5% khr-1（每千小时变化率），远超工业基准（常规电极通常低于1000 h）。

• 三维挂谷猜想的证明或将填补几何测度论领域百年空白

  2025年2月24日，国际数学界迎来一项里程碑式突破：34岁的中国数学家王虹与加拿大不列颠哥伦比亚大学教授约书亚·扎尔（Joshua Zahl）合作，在预印本平台arXiv提交了一篇长达12页的论文，称证明了三维挂谷猜想（Kakeya Conjecture）。这一成果被菲尔兹奖得主陶哲轩评价为“几何测度论领域的惊人进展”，并引发全球数学界震动。若通过同行评审，该成果将填补几何测度论领域百年空白，并为调和分析、数论等学科提供新工具。

• 极端高温让老年人“更老”

  高温不仅让人体感到不适，还可能加速衰老。2025年2月26日，《Science Advances》发布的一项研究揭示了极端高温对人类衰老进程的直接影响。美国南加州大学团队通过分析全美3600余名56岁以上老年人的血液样本发现，长期暴露于高温（热指数≥32℃）环境下，可能导致老年人的生物年龄（基于细胞层面的衰老程度）加速老化，最高可达2.48年。

• 生物3D打印机助力活性器官制造

  浙江大学杨华勇和贺永团队研发了一种神奇的“生物打印机”——多材料投影式生物3D打印装备，不仅能像搭积木一样组合不同材料，还能打印出活性的器官结构。

• 从自然界获得消解应力的灵感

  结构化超材料（由定制几何形状产生的不同寻常的人造结构）能按照设想的方式引导形变和能量流动。超材料的一个子集，“声子带隙”超材料，通过操纵机械波与材料周期性结构的相互作用，可以反射、散射或吸收能量。特定频率范围内的波无法穿过这种材料，从而产生声子带隙。这种效应可用于声学成像、声学隐形、抗冲击和能量收集等技术。结构化超材料是人工制造的，自然界是否存在类似现象？2025年2月7日发表在《Science》的一项研究称，螳螂虾指节棒具有声子带隙，可过滤特定频率的应力波。这表明天然材料同样可以呈现出在人工超材料中观察到的声子行为，从而为设计仿生和生物混合声子带隙材料开辟了更大的可能性。

• 能“锁水”的耐温水凝胶

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  水凝胶是一种可被水分子渗透的柔软聚合物网络。这种水合状态使得水凝胶可用于生物医学研究，以及隐形眼镜和伤口敷料等消费品。与加热或冷却时发生状态转变的聚合物相反，水凝胶因具有水合作用而通常不发生聚合相变。然而，温度变化会蒸发或冻结聚合物网络中的游离水分子，从而改变水凝胶的力学性能，这将损害水凝胶的弹性，使其更易破裂。2025年2月28日，Zhang等在《Science》发表论文，报告了一种控制聚合物网络水分子的方法，并制备了一种能在-115~143℃较大的温度范围内保持弹性的耐温水凝胶。这使得过去因操作条件限制而无法实现的应用成为可能。

• DeepSeek技术创新与通用人工智能发展趋势

  吴文峻, 廖星创, 赵金琨

  近年来，随着深度学习技术的快速发展，大语言模型（LLMs）在自然语言处理、内容生成、推理能力等方面取得了显著进展。以OpenAI的GPT系列、Google的Gemini和Meta的LLaMA为代表的模型，不仅在通用任务上表现出色，还在特定领域的应用中展现了强大的潜力。然而，尽管这些大模型在规模和性能上不断突破，其发展仍面临诸多挑战，包括高昂的训练成本、推理效率的瓶颈，以及模型在复杂任务中的逻辑推理能力不足等问题。

• 全球首个深渊生态系统全景图绘制完成

  2025年3月7日，上海交通大学联合中国科学院深海科学与工程研究所、华大集团在《Cell》同步发表4篇封面研究论文，系统揭示深渊极端环境下生命协同演化规律，并完成全球首个深渊生态系统全景图绘制。这项基于“溟渊计划”的突破性成果，标志着中国深海生命科学领域实现从“跟跑”到“国际领跑”的跨越。

• 新型植物代谢物迫使致命病原菌“缴械投降”

  植物细菌性病害每年导致全球农作物损失高达数百亿美元，而传统铜制剂和抗生素因耐药性、环境污染等问题，难以大规模应用。2025年2月28日，中国科学院遗传与发育生物学研究所周俭民团队联合北京大学雷晓光团队，鉴别出一种全新植物抗病代谢物——芥酸酰胺，为绿色生物农药开辟了新方向。该成果发表于《Science》。

• 环保型显示器性能首超传统镉基量子点

  镉是剧毒重金属，但凭借其量子点（如硒化镉、碲化镉）卓越的光学特性，在量子点发光二极管（QLED）显示领域“横行”。2025年3月5日，上海大学杨绪勇、张建华团队与吉林大学张佳旗团队、TCL集团工业研究院等单位联合在《Nature》发表研究论文称，用锌替代镉，开发出了环保型纯蓝光QLED。该技术突破性地实现了24.7% 的外量子效率、17 nm窄光谱发射及3万h寿命（100 cd/m2亮度下），性能首次超越传统含镉蓝光QLED，为量子点显示的绿色转型奠定基础。

• 两位强化学习先驱获2024图灵奖

  2025年3月5日，美国计算机学会（ACM）宣布，将2024年图灵奖（Turing Award）授予美国马萨诸塞大学教授Andrew G. Barto与加拿大阿尔伯塔大学教授Richard S. Sutton，以表彰他们对强化学习理论框架方面的开创性贡献。图灵奖被誉为“计算界诺贝尔奖”，由谷歌公司提供百万美元奖金支持。谷歌高级副总裁Jeff Dean强调，这一贡献直接实现了图灵“机器经验学习”的构想，其算法已成为自动驾驶、芯片设计等领域的技术支柱。

• 机器人照镜子可实现自我认知升级

  无需复杂传感器或人工建模，机器人正在通过“照镜子”实现自我认知升级。美国哥伦比亚大学的研究人员于2025年2月25日，在《Nature Machine Intelligence》发表研究称，利用普通摄像头和深度神经网络，让机器人仅凭观察镜中动态影像，就能自主重构精细的3D运动学模型——相当于为机器植入一套“数字骨骼”，使其理解每一寸机械结构的运动逻辑。

• 海洋酸化加剧全球变暖

  研究人员发现，到2075年左右，大气中的二氧化碳（CO2）若持续溶解于海水中，将引发海洋酸化水平上升。这种酸度的改变会使浮游植物每年少吸收约50亿吨CO2，约占其总吸收量的10%。

• 2024年饮用水新污染物防控热点回眸

  李江, 张婷, 王晶, 李媛, 潘章斌, 王涛, 王斌, 侯立安*

  新污染物作为全球经济增长的直接后果，目前在国际社会广泛关注下，其核心类别主要包括持久性有机污染物（persistent organic pollutants，POPs）、内分泌干扰物（endocrine disrupting chemicals，EDCs）、抗生素（antibiotics）、微塑料（microplastics）和消毒副产物（disinfection by-products）。这些人工合成或自然产生的新污染物在多种环境中广泛分布，如工业排放源、农田径流、废水排放等（图 1[1]）。一旦这些新污染物被释放到环境中，它们将经历降解、挥发和生物积累等一系列复杂的转化过程，从而影响在饮用水水源中的分布[1]。

• AI推理+数据传输，并行开启6G智能网络新纪元

  AI时代的到来向当今算力提出了挑战。国防科技大学团队研发的CAInNet模型，首次在网络设备中嵌入AI计算单元，让数据传输和AI推理能够同时进行，为解决大规模AI计算的通信瓶颈提供了创新方案。该模型融合了单指令多数据流（SIMD）和多指令多数据流（MIMD）2种并行计算模式，SIMD可高效处理矩阵运算这类数据密集型任务，MIMD则能灵活处理报文字段这类计算密集型任务，从而实现了硬件资源的优化配置。同时，借助带内网络遥测技术实现网络可视化，并部署多层感知机（MLP）模型进行AI报文分类，替代传统的三态内容寻址存储器（TCAM）查表路由方法。实验显示，在5000条路由表项场景下，AI推理准确率高达98.3%，存储空间节省了98.7%，有效解决了“路由爆炸”问题。

• 中国农村绿色低碳住宅研究进展

  王芳琳, 敖仪斌*

  应对气候变化是全球面临的重大挑战，世界各国都在积极采取行动减少碳排放。中国在2020年9月宣布，2030年之前实现二氧化碳排放峰值，2060年实现碳中和。在“双碳”目标的背景下，积极寻找碳减排路径成为实现该目标的重要手段[1]。据统计，建筑行业消耗了全球总能源的40% 以上，并造成了全球1/3的碳排放[2]，作为碳排放的主要来源，减少建筑行业碳排放量对推进节能减排工作有着重大意义。截至2021年，中国建筑面积总量约678亿m2，其中农村住宅建筑面积226亿m2，约占33.3%。值得注意的是，从住宅建筑每平米用能强度的角度分析，农村住宅建筑用能强度为每平方米10.27万tce（吨标准煤当量），比城市住宅建筑每平方米9.11万tce的用能强度高[3]，给区域建筑节能环保带来巨大挑战。因此，农村建筑是提高国家建筑能源效率的机遇，考虑乡村住宅建筑的节能潜力，实施减少农村住宅碳排放，对实现“双碳”目标和乡村振兴战略显得尤为重要。

• 集成城市信息模型的城市建成环境全生命周期评价：框架构建与前景探讨

  苏舒, 刘矗, 袁竞峰*, 鞠婧宜

  城市容纳着全球一半以上的人口[1]，其快速发展有效支撑城市居民生活物质水平，但是也面临可持续发展和数字化转型的重要挑战。据统计，城市的能源消耗占全球总量的2/3，相关温室气体排放占总量的70%[2]，城市是决定可持续发展的关键领域。联合国可持续发展峰会将城市定为第11个可持续发展目标（sustainable development goal 11），强调要加强可持续城市建设。作为最大的发展中国家，中国正在大力推进“碳达峰、碳中和”战略，国家发展和改革委员会于2022年7月印发了《“十四五”新型城镇化实施方案》，明确可持续城市建设要求。同时，以物联网、大数据、人工智能为基础的第四代信息技术正在快速发展，全球各国正在推进城市建设与管理的智能化与数字化转型，如新加坡“智慧国家2025”、韩国“数字首尔2020计划”、芬兰“赫尔辛基数字城市项目”[3]等。在《“十四五”国家信息化规划》中明确指出，通过物联网、大数据分析等技术，将提升城市运行和社会治理的数字化水平。可持续和数字化是中国未来一段时期内城市发展的2个重要特征和必然趋势[4−5]，两者相互促进，城市数字化建设为可持续发展提供现实路径，可持续目标刺激城市数字化水平提升[6]。

• “双碳”战略下国外跨境区域出行研究进展及对粤港澳大湾区的启示

  刘亚南, 周江评, 杨林川*

  跨境出行是指跨越不同国家或地区边境的人员往来，即一个国家或地区的居民通过边境检查或豁免检查进入附近另一个国家或地区[1−2]。跨境出行需求是基于贸易互利双赢原理[3]产生的。不同国家或地区在资源、生产条件、资本、劳动和技术等方面存在绝对优势或相对优势，这些国家或地区之间开展贸易活动，积极参与国际分工，从而推动了跨境出行需求的产生。国际社会经济活动与合作随之增多，跨境出行在全世界范围内的发达国家/地区边境日益频繁。

• 建成环境要素与机动车排放影响的关系

  姚宝珍, 白东轩, 冯锐*, 薛勇杰, 张宵恺

  自2021年国务院印发《2030年前碳达峰行动方案》以来，构建绿色低碳友好的建成环境已成为各个地区发展的主旋律[1−3]。但随着经济的快速发展，人民物质生活水平不断提高，持续增高的机动车保有量及其带来的污染物排放问题对绿色低碳环境的建设造成了不小的挑战。据统计，2022年，全国机动车4项污染物排放总量为1466.2万t。其中，一氧化碳（CO）、碳氢化合物（HC）、氮氧化物（NOx）、颗粒物（PM）排放量分别为743.0万t、191.2万t、526.7万t、5.3万t。汽车是污染物排放总量的主要贡献者，其排放的CO、HC、NOx和PM占比超过90%[4]。

• 年龄与儿童日常出行行为的非线性关系

  敖仪斌, 龙毅*, 唐雨欣, 李海梅

  建设儿童友好城市已然成为当前社会各界所关注的热点话题[1−2]。近年来，中国经济快速发展和城市化率稳步上升，城市空间结构变化为城市居民带来便捷的同时，也引发了一些现实问题，如儿童出行安全度降低、游憩空间缩减、独立活动性降低等[3]。不同年龄阶段的儿童，在出行行为上存在显著差异，这些差异不仅涉及出行模式的选择，还包括陪伴方式和出行距离等多个方面。

• 老年人活力出行行为与建成环境的非线性关系

  魏东, 杨林川*

  全球正经历深刻的人口结构转型，老龄化进程呈现加速态势。根据联合国人口司的统计，全球60岁及以上的老年人口比重预计将从2015年的12% 上升至2050年的22%。中国老龄化形势尤为严峻。国家统计局数据显示：2023年，60岁及以上人口已达2.97亿，占比21.1%；65岁及以上人口突破2.17亿，占比15.4%，标志着中国已进入深度老龄化社会（阈值为14%）阶段。老年人口的快速增长无疑将对社会带来全面、深远且持久的影响。现有研究多聚焦于老年社会保障、医养资源配置、适老化住区建设以及心理健康干预等领域，并形成了一系列应对策略[1−3]。然而，针对老年人活动及出行问题的研究相对较少，相关研究直至近年来才逐渐陆续出现。

• 细粒含量对碳封存储层孔隙结构及应力敏感性影响分析

  杨昕, 颜梦秋, 郑嘉男*

  碳捕集与封存（CCS）是控制二氧化碳排放，缓解全球变暖问题的有效解决方法[1−3]。二氧化碳地质封存技术是将二氧化碳注入废弃油气藏、咸水层等深部地下储层[4−6]，以达到永久封存的目的。二氧化碳的注入会改变储层原始应力状态，储层有效应力的变化对储层渗透率、孔隙率等物性参数产生影响[7−8]，即应力敏感性。

• “双碳”目标下绿色建筑多元主体协同治理的现状、经验与建议

  王波, 陈家任, 汤浩澜, 廖方伟

  2024年7月，中共中央、国务院印发《关于加快经济社会发展全面绿色转型的意见》，强调“提升新建建筑中星级绿色建筑比例，推动超低能耗建筑规模化发展”。发展绿色建筑已成为加快实现建筑业绿色低碳转型的关键途径。在澳大利亚，获得绿色之星认证的绿色建筑温室气体排放量比普通建筑少62%[1]。在美国，获得LEED（国际性绿色建筑认证系统）认证的绿色建筑已被证明比非绿色建筑的能耗低25%[2]。国内外实践表明，大力发展绿色建筑对中国实现“双碳”目标和降低建成环境能源消耗发挥重要作用[3]。自2007年住房和城乡建设部颁布《绿色建筑评价标准管理办法》（试行），并于2008年4月正式实施绿色建筑评价标识制度以来，截至2023年底，中国累计绿色建筑评价标识项目达到2.7万个（图 1）。

• 李政道先生推动中国高能物理发展的卓越贡献

  郑志鹏

  美籍华裔物理学家李政道先生，不仅在物理学领域取得了卓越的学术成就，也对祖国科学进步、教育发展及人才培养倾注了无数心血。本文仅就他致力于推动中国高能物理发展的不懈努力，从一个侧面展现他为祖国科学与教育事业的繁荣所做出的巨大贡献。