科技导报杂志

科技导报杂志2025年第7期

• 迎接智能时代

  褚君浩

  近两三百年，技术变革层出不穷，特别是近年来信息技术与人工智能的快速发展，预示以智能化为特征的新工业革命正在发生。

• “双亿”高温加速可控核聚变

  2025年3月28日，中核集团核工业西南物理研究院研发的新一代人造太阳装置“中国环流三号”取得突破，首次实现原子核温度和电子温度“双亿度”（1.17亿度和1.6亿度），综合参数聚变三乘积显著提升，标志着中国可控核聚变研究正式进入燃烧实验阶段。聚变燃烧实验是可控核聚变工程化应用的核心环节，是实现未来清洁能源商业化的重要基础。

• “祖冲之三号”问鼎最快量子计算机

  中国科学技术大学潘建伟、朱晓波、彭承志团队成功研制105比特超导量子计算原型机“祖冲之三号”，该成果于2025年3月3日登上《Physical Review Letters》封面。研究显示，“祖冲之三号”执行“量子随机线路采样”（RCS）任务的速度比当前最快超级计算机快千万亿倍，成为当前超导体系量子计算优越性的新标杆。

• 火星探测器发现生命“蛛丝马迹”

  美国国家航空航天局（NASA）的“好奇号”火星车在火星古湖床岩石样本中发现了3种长链烷烃分子——癸烷、十一烷和十二烷。科学家推测，这些分子可能是脂肪酸的热解产物，而脂肪酸是地球生命细胞膜的重要组成部分。相关研究发表在3月24日的《Pro‐ ceedings of the National Acade‐ my of Sciences》上。

• 为什么一定要钻穿完整洋壳

  自20世纪60年代“莫霍计划”因资金缺乏被迫中止后，搁置了人类钻透完整海洋地壳，进入地幔的科学使命。尽管全球科学家力图尝试，但至今远未真正钻穿“莫霍面”——地壳与地幔的分界线。如今，这个任务即将由中国新一代深海钻探船“梦想号”接力完成。它在2024年正式服役，是目前全球唯一有望钻穿洋壳的最先进的科研钻探平台。

• 深度解析氧气感知机制  海豹通过直接感知血氧水平调节潜水时长

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  氧气是绝大多数生命体赖以生存的基本要素。因此，为调控血液循环与组织中的氧含量，大多数动物进化出了复杂精密的生存机制。然而，有观点认为，哺乳动物和鸟类无法直接感知血氧浓度，而是以二氧化碳作为替代指标。对于一生中大部分时间需屏气潜水的动物而言，这一特征为生存带来了严峻挑战。屏气潜水会导致二氧化碳浓度增加（高碳酸血症）和氧气不足（缺氧）。在《Science》（2025年3月21日）第1276页的研究报告中，McKnight等指出，灰海豹（Halichoerus grypus）可通过直接感知血氧水平而非依赖于二氧化碳浓度来调整潜水行为。这一发现引发了关于其他动物能否直接感知血氧水平的深度思考。

• 基因编辑猪肝脏首次移植人体

  2025年3月26日，中国科学院院士窦科峰带领西京医院等机构的研究团队在《Nature》报告了全球首例基因编辑猪肝脏移植至脑死亡人体的案例。术后10天，移植肝脏成功分泌胆汁，血供及病理指标正常，未出现超急性排斥反应或猪内源性逆转录病毒传播。

• 海外高校视美国“人才外流”为机遇

  2024年年底，科学家Emma看到一则密西西比大学药学院教职招聘信息，以为如愿找到了理想工作。当初，这位事业刚起步的化学家（本文采用化名）从欧洲背井离乡，远赴美国开展学术生涯，并决心扎根于此。

• 数字化转型如何促进科研机构高质量发展

  李红五

  党的十八大以来，党中央明确指出中国经济已由高速增长阶段转向高质量发展阶段。高质量发展的核心在于将国家经济体系融入新一轮科技革命和产业革命，实现经济增长的高效性、绿色性和可持续性。数字化转型作为实现高质量发展的关键路径，其核心作用在于通过数据资源的高效流动和开放共享，优化产业结构、服务模式及治理结构[1]。科研机构是国家科技创新的重要基石，其研发和创新实力对提升国家科技竞争力至关重要。因此，科研机构必须积极响应国家号召，加快数字化转型进程，加强科研数据的智能化管理，提升研究效率，并推动科研成果的转化与应用，进一步促进科技创新[2]。

• 最大蛋白质功能预测模型发布

  2025年3月22日，上海交通大学洪亮教授团队发布全球规模最大的蛋白质功能预测与设计大模型“Venus”（启明星）。该团队构建的蛋白质序列数据集VenusPod包含近90亿条序列及数亿功能标签，覆盖陆地和海洋微生物、抗体及病毒等，为迄今全球最大、功能标注最完善的蛋白质数据库。

• 婴儿期丢失的记忆可能被寻回

  人们普遍无法回忆起3岁前的经历，这一现象被称为“婴儿期遗忘”。传统理论认为，这源于婴儿海马体发育不全，无法形成长期记忆。然而，《Science》在2025年3月21日发表的一项研究表明，人类婴儿在1岁时即可通过海马体编码记忆，颠覆了此前的观点。

• 全球湖泊热得“缺氧”

  2025年3月21日，中国科学院南京地理与湖泊研究所联合南京大学、英国班戈大学等团队在《Science Advanc‐ es》发表研究，揭示全球湖泊溶解氧（DO）浓度正以每10年0.049 mg/ L的速度下降，脱氧速率远超海洋（-0.022 mg/L）和河流（-0.038 mg/L）。研究通过整合卫星遥感、机器学习模型及全球15535个湖泊的实测数据，发现过去20年中83%的湖泊出现脱氧现象，其中气候变暖通过降低氧气溶解度贡献了55%，富营养化则损失约10% 的氧气。此外，热浪事件会进一步加剧脱氧，使DO浓度在高温期间较平均值下降7.7%。

• 热水真的比冷水更易结冰吗

  1963年，坦桑尼亚学生姆潘巴发现：热水竟比冷水更快结冰。这一现象被称为“姆潘巴效应”。半个多世纪以来，科学界围绕其真实性争论不休，实验复现不稳定、非平衡态热力学体系不完善等问题始终困扰着研究者。近7年，科学家先后通过模拟实验证明该效应存在，2025年3月10日，《Physi‐ cal Review Letters》刊发的论文为其提供了严格的数学证明。

• 特朗普政府对美国学界的影响

  美国国立卫生研究院（NIH）拨款阻碍被缓解。特朗普政府于2025年3月底解除此前对NIH顾问委员会会议的冻结，这项冻结曾延迟NIH的拨款进程。NIH下属的27个研究所通常每年召开3次委员会会议，但在之前的“通信暂停期”内，政府暂停了这些会议的安排。目前，至少已有13场会议确定将于4月和5月举行。暂停期间，大量项目提案积压，并导致超过15亿美元的拨款被延后发放——这些资金原本应该在3月底已经拨付完毕。

• 2024年原子核物理科技热点回眸

  马余刚, 王思敏

  核科学的研究一直以来是物质科学的前沿。在100多年以来的发展中，原子核物理迎来第二次量子革命。从极微观的量子新形态，到极宏观的核天体演化，再到核医疗、核聚变等重大应用，原子核物理不断地朝着极端条件发展。通过研究这些极端状态下的量子多体系统，可以让人们更加深入研究各种基本相互作用，以及量子多体关联。

• 父系基因如何影响宝宝生长

  在新生儿的脐带里，潜藏着“父系基因”的秘密，它或许正默默塑造着孩子未来的生长轨迹。

• 准确定位生物质应用方向——生物质调峰、消纳、储能，耦合发电和生物质化工

  程序, 颉二旺

  在国际上，生物质能有煤炭、石油和天然气以外的“第四能源”之称。21世纪初，以“陈化粮”制燃料乙醇开端的中国生物质能产业，包括生物质直燃发电、生物燃油和生物天然气等，一直以（部分）替代化石能源为目标。然而，由于功能定位不准确和其他客观原因，生物质能产业的发展态势远远不如同期崛起的风能和光伏能。

• 欧盟发展电子燃料的逻辑及启示

  吴金希, 支嘉旗

  2023年3月，政府间气候变化专门委员会（IPCC）发布了第六次评估报告（AR6）综合报告《气候变化2023》，强调了减少温室气体排放和推动低碳能源发展的紧迫性与重要性[1]。能源作为国家安全与经济稳定的基石，不仅影响国计民生的方方面面，还关乎国家自主性和国际竞争力。在全球地缘政治环境日益复杂的背景下，各国越来越重视能源自主，以避免在关键领域陷入“卡脖子”困境。

• 新型氢储运技术发展及应用现状

  张岩, 王旭升, 林羲, 晏嘉泽, 孙玉杰, 姜方, 邹建新*

  氢能具有能源和化工原料的双重属性，是实现“双碳”目标、确保国家能源安全、发展低碳能源的重要技术途径，目前主要应用于能源、交通、钢铁冶金、石油化工等领域[1−2]。随着国家政策的大力支持以及氢能产业技术的快速发展，目前氢能正朝着高效、先进、多元的方向发展，在储能、燃料、化工、钢铁、冶金等领域应用广泛[3]。中国可再生能源丰富，尤其是“三北”地区蕴含大量风、光资源，实现可再生能源向氢能的高效、低成本转化是未来绿色氢能发展的重要方向。但风能和太阳能资源固有的随机性与波动性影响了电力系统的可靠运行与高效输出，减弱了其调峰能力。随着氢能技术及上下游产业链的升级和完善，以及高效储氢技术的引入，基于风、光资源的电解制氢技术成为解决大规模可再生能源利用的关键技术途径。一方面降低了电网弃光、弃风的程度，降低了制氢成本并且提升了电网灵活性；另一方面促进了氢能的灵活应用，实现了氢能在能源、化工、交通等领域的高效利用[4−5]。

• 中国与沙特清洁能源合作：基础、挑战与未来发展潜力

  王艺博, 任瑞华, 葛建平*

  当今世界，化石能源的大量使用，带来了环境、生态和全球气候变化等领域一系列问题[1]。在人类共同应对全球气候变化大背景下，世界各国将目光注视到可再生能源上，纷纷制定能源转型战略，提出更具挑战的能效目标，制定更加科学的低碳政策，推动清洁能源发展[2]。海湾阿拉伯国家合作委员会（简称“海合会”）国家正在应对气候变化作出清洁能源转型努力，即使其中一些国家无法在2050年实现净零碳排放[3]。清洁能源转型是一个阶段性的过程，由于海湾地区的整体经济特征是以石油为基础的，因此，这些成员国的能源转型过渡需要更长的时间[4]。

• 全球液氢运输船专利技术分析及发展建议

  刘晓鹏, 金燕子, 何新*, 陈婷, 伍汉青

  为应对全球气候变化，世界各国相继出台环保法案，彰显了未来全球能源绿色低碳转型的大趋势[1−3]。氢能作为一种清洁无碳、灵活高效且应用场景广泛的二次能源，具有零碳、可储能的特点，能够实现与电能之间的相互转化，是传统化石能源与可再生能源的促进者和协同者，已成为全球能源清洁化转型的重要方向[4−6]。氢气储运作为连接制氢侧和用氢侧的桥梁，是实现氢能大规模应用的关键环节[7−9]。由于液态氢运输相对于气态运输更具商业优势[10]，因此，克服液氢低温特性对液氢运输船发展的制约，突破相关技术限制，成为氢能能否全球大规模使用的关键[11−12]。

• 极端条件下的扫描探针显微镜技术研究及应用

  冯启元, 孟文杰, 王纪浩, 侯玉斌, 张晶, 陆轻铀*

  真实空间中的原子分辨扫描探针显微镜（scanning probe microscopy，SPM），包括扫描隧道显微镜（scanning tunneling microscopy，STM）、原子力显微镜（atomic force microscope，AFM）等的发明是显微学发展的里程碑。相比于其他高分辨显微技术，SPM具有很好的极端条件兼容性，特别适合于在极低温、极强磁场、先进光源光场等各种极端条件下工作，对功能材料、生命物质等的物性量子起源探索起到非常关键的作用。但是其也有一个显著的缺点：特别惧怕振动干扰，甚至微弱的声音干扰。这极大限制了SPM的作用，因为极端条件往往是极其恶劣的。鉴于此，文章将介绍陆轻铀课题组长期研究所发展起来的恶劣条件原子分辨SPM技术，以及所创造出的超强磁体和干式超导磁体原子分辨成像、活性和反应溶液大分子动态原子分辨率成像等多项“国际首次”，特别介绍关于水冷磁体、水冷–超导混合磁体等超强磁场下的原子分辨率STM成像；脱氧核糖核酸（DNA）、核小体（及其动态折叠过程）、表皮生长因子受体（epidermd growth factor reteptor，EGFR）蛋白、抗体（antibody）等生物及化学大分子在活性生理溶液环境，或化学反应条件下的原子分辨成像；磁斯格明子、人工斯格明子、斯格明子多磁态、周期性高密磁结构方面的高灵敏测量与调控等，并在此基础上介绍相关的技术发展与应用前景。

• 武器装备体系满足需求程度评估方法

  赵擎天, 李立伟*, 侯立志, 雷震, 陈鑫

  基于作战概念进行武器装备体系正向设计，已成为当前建设发展武器装备的重要理念。使命任务需求是作战概念开发的起点，也是武器装备体系设计的归宿。科学评估武器装备体系对使命任务需求的满足度，是武器装备体系正向设计迭代反馈、不断优化的重要环节。现代武器装备体系具有高度复杂性和不确定性，随着智能化武器装备编配比例的提高，武器装备体系使命任务需求满足度评估将面临更多挑战。如何在准确把握武器装备体系各层级需求关系的基础上，科学评估各层级任务和能力的需求满足度，是武器装备体系使命任务需求满足度评估需要解决的关键问题。

• 粤港澳大湾区山海田城的空间演变特征分析

  王江波, 焦艺璇, 温佳林, 苟爱萍*

  空间是城市和农村最基本的存在形态[1−2]。简要地说，山海田城空间就是指城乡4种自然要素之间的空间分布及其联结状态。通常是以密度、布局和分布形态的形式出现。相关研究既涉及定性研究，也包含定量研究。在定性研究方面，国外城市空间格局研究大多关注城市空间扩张，国内针对空间形态的研究角度较多，出于美学的角度对城市空间形态进行剖析[3]，对城市总体空间中的某一类子格局进行研究，如城市景观格局、道路格局、商业格局等[4]。在定量研究方面，国外首先提出空间句法，景观指标构建模型的方式也被应用于空间格局的描述中[5]。此外，有学者通过使用空间聚类和空间度量方法来描述受城市扩张和城市形态动态影响的区域[6]。国内最初以多指标、多角度测定为主[7]，随着科技的发展与进步，探索性数据分析方法（ESDA）开始应用于城市空间分析[8]；之后，又出现了空间句法、引力模型、分形维数等多种方法[9]。随着GIS（地理信息系统）和RS（遥感）技术的快速发展，这些先进的空间分析手段已被广泛应用于城市空间格局研究领域[10]。特别是在城市用地变化探测方面，遥感技术凭借其高效、客观、大范围覆盖的优势，已成为不可或缺的重要技术手段[11]。近些年，国内外相关研究致力于构建更精细的研究模型，深入探究城乡空间各子空间类型的演变，例如，多尺度交通规划网络[12]、农业用地时空转化[13]、空间梯度植物多样性[14]以及城乡过渡带[15]等。驱动因素的相关研究集中在：多元线性回归分析和因子分析[16]、LogisticGTWR模型[17]、分层线性模型和空间分析方法[18]等多种定量分析方法[19]，挖掘空间演化特征的驱动因素；或是运用遥感解译方法，结合景观指数法[20]、土地利用转移等方法[21]，探究空间变化的驱动因素。本文综合前人在城乡空间的相关研究角度，分别从空间形态、空间结构和空间转化角度，构建了体系化的空间演变特征研究模型。选取景观格局指数方法，可以从多指标角度系统化和精细化地探究其演变特征，并运用相关性分析以及进一步的偏相关分析，能够更深入更精确地研究多变量之间的复杂关系，探究山海田城演变的影响机理。

• 政府支持研发联盟创造公共价值的案例分析与启示

  杨佳, 杨国梁*

  党的二十大报告指出，“坚持创新在我国现代化建设全局中的核心地位”[1]。制造技术联盟是促进关键核心技术攻关的一种重要组织创新模式，针对产业发展的关键问题，能聚合相关创新资源，开展联合攻关，提高组织效能。它的特点包括合作具有主体间的异质性[2]、方式的多元化[3]、收益的不均衡性[4]及关系的动态性[5−7]。美国国家制造创新网络（Manufacturing USA）作为制造技术联盟集合体[8−11]，具有制度性创新[12]和组织性创新[13]。

• 江泽涵：致力科教的拓扑人生

  费辰予, 李雪, 刘冰楠*

  江泽涵（1902年10月6日— 1994年3月29日）（图 1），安徽宣城旌德人，是著名的数学家、数学教育家，中国拓扑学的开创者和奠基人，中国科学院院士，北京大学（简称“北大”）数学系教授，曾任中国数学会副理事长、北京市数学会理事长，第三、四、五届全国政协委员，第七届北京市人大代表。