科技导报杂志

科技导报杂志2025年第9期

• 加强顶层设计与统筹谋划，推进算力网络有序健康发展

  张宏科

  在国家数字经济发展战略推动下，推进算力与网络深度融合，突破数据中心、智算、超算、边缘计算等“孤岛”状态下的计算能力限制，构建互联互通、高效协同、算网一体的新型算力服务体系，深化国家新型基础设施建设（简称“新基建”），形成信息网络领域新质生产力，已成为新时代我国进行大国博弈的重要基础。

• 中国航天加速国际合作与商业布局

  2025年4月24日，第10个“中国航天日”以“海上生明月，九天揽星河”为主题，围绕“月亮”和“火星”2大天体，对外强化国际合作、对内布局商业航天。

• 宁德时代发布全球首个大规模量产钠离子动力电池

  2025年4月21日，宁德时代发布了名为“钠新”的钠离子电池，涵盖乘用车动力电池和重卡蓄电池。钠新动力电池电芯能量密度达到175 Wh/kg，为当前钠电行业最高水平，相比于4年前发布的第一代钠电池，能量密度提高了15 Wh/kg，具备超500 km的纯电续航能力。目前市场上常用的磷酸铁锂电池和三元锂电池能量密度在180~250 Wh/kg，当前钠离子电池仍然处于劣势，也低于宁德时代董事长曾毓群于2021年设定的200 Wh/kg目标。宁德时代国内乘用车、商用车首席技术官高焕则表示，钠新电池优点是耐低温性，在-40℃低温环境下仍保持90%可用电量。由于金属钠相比于同主族的金属锂，枝晶生长风险小、电解液不易燃和低工作电压（2.7~3.7 V，低于锂离子电池的3.0~4.2 V），钠电池拥有更高的安全性能

• “巢湖明月”超级计算机将深度融合量子计算

  2025年4月2日，合肥市大数据资产运营有限公司将基于合肥先进计算中心“巢湖明月”超级计算机，招标部署2台超导量子计算机和1台离子阱量子计算机，深度融合量子计算与超级计算。这种新型计算架构将量子计算机的强大并行处理能力和超级计算机的高效数值计算能力相结合，能大幅加速金融风险建模、新药研发等场景的技术突破。

• AI辅助“私人订制”人工丝氨酸水解酶

  华盛顿大学蛋白质设计研究所David Baker领导的研究团队，在计算机深度学习技术的帮助下，首次成功设计出多种高效的人造丝氨酸水解酶。与过去的方法不同，这些新设计的酶不再局限于已有的天然蛋白质结构，而是从头开始，通过人工智能技术量身定制，突破了以往设计的局限性。相关成果发表在2025年4月18日出版的《Science》上。

• 超低温显微镜提升蛋白质分子结构分辨率

  研究人员利用冷却至接近绝对零度的电子显微镜，捕获到了蛋白质分子结构的超高分辨率图像。研究人员长期以来一直希望，极低温环境能够提升冷冻电子显微镜（cryo-EM）的成像清晰度。研究人员使用的技术是通过强电子束轰击冷冻样本来解析分子结构。与常规使用液氮相比，采用液氦冷却样本可减少电子束造成的辐射损伤，却往往导致图像更加模糊。2025年4月发表在《Proceedings of the National Academy of Sciences》的研究表明，通过重新设计用于固定蛋白质的薄板，研究人员成功抑制了不必要的运动，使成像分辨率提升约1.5倍。这一突破有望为观察多种蛋白质开辟新视角，包括那些被药物研发人员重点关注的关键细胞表面蛋白。

• 2025年两院院士增选工作启动

  2025年4月25日，中国科学院、中国工程院院士增选工作正式启动，院士候选人由院士推荐或中国科协组织全国性学术团体推荐。本次增选，中国科学院院士、中国工程院院士增选名额均不超过100名，中国工程院首次为民营科技领军企业设立专项名额。《中国科学院关于组织、推荐中国科学院院士候选人的通知》和《中国工程院关于提名2025年院士候选人的通知》中均指出，坚决破除“四唯”，打破论资排辈，不以“帽子”评判人才。

• “储龙105”打造压缩空气储能的动力心脏

  2025年4月24日，中国自主研制的首台105 MW两极高速同步电动-发电机“储龙105”通过专家评审。直径3 m、重200 t的整机在一根轴上兼顾“驱动压缩”和“发电回馈”，为长时、零补燃先进压缩空气储能（AA-CAES）补上最关键的配套装备。

• 雄性动物“中年发福”的细胞机制揭示

  脂肪组织随年龄增长的异常扩张是中年代谢综合征的重要诱因，但其细胞机制长期不明。美国希望之城医学中心王琼团队联合加州大学洛杉矶分校杨霞团队于2025年4月25日在《Science》发表研究，首次发现中年特异性脂肪前体细胞（CP-A）及其调控通路，为“中年发福”提供全新解释。

• 离子富勒烯助钙钛矿电池单片效率提高至26.1%

  2025年4月17日，《Science》刊登了一项来自美国国家可再生能源实验室（NREL）朱凯团队的突破：研究人员将传统电子传输材料富勒烯C60 “改造”成带正电的离子盐CPMAC，用作倒置结构钙钛矿电池的“电子穿梭层”，成功将单片效率提高至26.1%，并在高温长时间运行下表现出极低的。性能衰减（2100 h后仅降解2%），并在电池模组实验中实现23.2%的转换效率，为钙钛矿太阳能技术的工业化铺平了道路。

• 超低噪声探测器助力空间引力波观测

  引力波是一种由剧烈天体活动（如黑洞合并、中子星碰撞）产生的时空涟漪，自2015年首次被直接探测到以来，目前已经有数百个引力波信号揭示了宇宙中众多天文事件的物理过程。然而，地面上的探测设备由于受到地球环境因素的限制，只能探测频率较高的引力波信号。为探索宇宙更深远处发生的巨大天文事件，科学家们提出了空间引力波探测计划，这种探测装置可以有效捕捉极低频段（毫赫兹级别）的引力波信号，进一步揭示宇宙的奥秘。

• 孟德尔七大豌豆性状基因之谜终破解

  19世纪奥匈帝国修道士格雷戈尔·孟德尔（Gregor Mendel）通过豌豆研究发现遗传学基本定律的故事，历来是中学生课本中不变的话题。孟德尔在修道院花园中种植了数千株豌豆，通过不同品种异花授粉和统计花色等性状在后代中出现的比例，揭示了隐性和显性遗传背后的数学规律，为遗传学研究带来根本性突破。然而，中国农业科学院深圳农业基因组研究所进化遗传学家程时锋指出，在基因被确定为遗传机制之前的数十年，孟德尔对7种遗传性状分子基础的研究始终毫无进展，这些性状因此被称为“七大未解之谜”。

• 重塑有机硅生命周期

  有机硅是由硅原子和氧原子长链组成的合成聚合物。全球有机硅年产量超过260万t，其制造过程依赖于高能耗工艺。有机硅70%以上的碳足迹源自采用矿物原料生产单质硅的过程，而其消费后废料往往通过填埋或焚烧处理，进而会产生更多碳足迹。由于硅氧键的强度高，且制造配方中含有有机填料、催化剂等多种添加剂，因此将有机硅分解为小分子极具挑战性。在《Science》的研究报告中，法国国家科学研究中心Nam Đú'c Vũ等提出一种方法，能够将消费后工业有机硅废料从交联网络解聚为氯硅烷，而氯硅烷是有机硅生产中的一种关键中间体。这种解聚化学工艺有望应用于大规模有机硅生产工艺。

• 光电镊技术精准“导航”微粒子并行

  随着微纳技术的快速发展，如何精准、高效地操控微尺度颗粒，已成为微电子、生物医学、材料科学等多个领域的重要课题。光电镊（OET）技术在微物体操纵中具有低光功率密度、高通量等优势，能够操纵多种微物体，如纳米颗粒、细胞和微机器人。然而，多物体并行操纵时，光图案的重叠问题尚未得到有效解决。传统方法通过增加光图案的外径作为碰撞半径来规划路径，但这种方法增加了计算负担，且在障碍密集环境中难以保证可靠的导航路径，严重制约高精度自动化应用。

• 无“线”可能：激光能量传输如何重塑能源未来

  刘劼玮, 薛傅龙*, 王志峰

  在科技与新质生产力快速发展的浪潮中，以低空产业和商业航天为代表的新兴产业不断涌现，并持续重塑着我们的生活和未来。然而，这些新兴领域的发展对能源传输提出了前所未有的挑战。传统的能源供给方式，如地面充电站和电池更换，已无法满足无人机、飞行汽车等低空交通工具对持续、高效、灵活能源的需求。同样，航天领域的卫星充电、太空站能源补给和深空探测器供电，也亟须突破传统能源传输方式的局限。对此，无线能量传输技术应运而生。其中，激光无线能量传输（LWPT）技术，以其高方向性、高能量密度和远距离传输能力，展现出巨大的发展潜力和广阔的应用前景。

• 算力网络架构的演进与创新

  张维庭, 任家栋, 张宏科

  在数字经济时代，计算资源的需求呈现出爆炸式增长趋势，传统的计算基础设施难以满足日益复杂多样的应用需求。为了应对这一挑战，算力网络应运而生，成为下一代信息基础设施的重要支撑。算力网络的研究不仅具有重要的理论意义，更具有迫切的实践价值。随着人工智能、大数据、物联网等新兴技术的快速发展，对高性能、低延迟、大规模分布式计算的需求日益增长，传统的计算模式已经难以满足新需求。

• 广域长距离高性能传输技术研究与讨论

  梁腾, 杨健, 杨佳宇, 张宇, 张伟哲*

  广域长距离高性能传输技术在中国“东数西算”工程背景下具备重要的战略价值。根据2023年“东数西算”工程实施意见[1]，加快构建全国一体化算力网，充分发挥国家枢纽节点引领带动作用，积极推进低时延、高带宽、低抖动的新兴网络技术在“东数西算”工程中应用，打通国家枢纽节点与非国家枢纽节点间网络主干道，提升网络传输性能。国家8大枢纽节点包括京津冀、长三角、粤港澳、贵州、成渝、甘肃、宁夏、内蒙古，节点间物理距离超过1000 km。

• 面向超高清视频的算力网络架构及关键技术

  周旭, 吴红, 张伟, 宋俊平

  继模拟、标清、高清之后，当前4 K/8 K超高清[1]成为视听技术发展新趋势，呈现网络视频化、视频超高清化、沉浸化、智能化等鲜明特点。相关报告数据显示，截至2022年底，中国超高清视频产业规模已超3万亿元人民币[2]。目前已开通了8个4 K频道、2个8 K频道。8 K超高清摄像机、8 K监视器、8 K图像传感器、光学镜头等多个产品技术实现了从无到有的创新突破并实现产业化应用。此外，高动态范围[3]、三维声[4]、视频编解码等国内企业自研团体标准已在行业内批量推广应用。

• 算网安全研究及应用实践

  穆琙博, 柴瑶琳, 韩淑君, 毕立波

  算网融合已经从技术创新走向规模实践，国家级算网基础设施的应用部署初具规模。2023年12月，国家发展和改革委员会等5部门联合印发《关于深入实施“东数西算”工程加快构建全国一体化算力网的实施意见》[1]，明确提出要“构建联网调度、普惠易用、绿色安全的全国一体化算力网，助力网络强国、数字中国建设，打造中国式现代化的数字基座”，标志着“东数西算”进入深入发展的第2阶段。2024年4月，科学技术部指导的国家超算互联网正式上线，依托一体化的算力调度、数据传输、生态协作体系，超算互联网已经初步实现了算力供给、软件开发、数据交易、模型服务等方面的产业对接，成功吸引了超过200家应用、数据、模型等服务商和3200款算力产品上线。总体上看，算网融合已经成为国内打通数字设施大动脉的重要底座[2]。

• 算力路由关键技术创新与进展

  黄光平, 马丽伟*, 谭斌, 吕朋伟, 缪川扬

  基于传输控制协议/网际协议（transport control protocol/Internet protocol，TCP/IP）的传统网络架构以及相关的数据传输技术推动了互联网（Internet）业务的近30年的蓬勃发展。但是在传统网络架构下，网络主要基于网络维度的状态如拓扑、链路状态等进行路由和转发，本质解决的是“去哪儿”的问题。然而，面对越来越多的云化、智能化业务需求，传统互联网模式的网络体系架构和数据传输模式越来越难以支持以算力网络为基础设施的新型业务发展需求和演进。因此，一种同时兼顾“网”和“算”的传输路由技术应运而生，其目的是解决“去哪儿+干什么（算力服务）”的问题。

• 智算中心高性能网络技术研究进展

  任杰, 刘畅, 韩博文, 文晨阳, 徐博华, 曹畅

  随着人工智能技术的普及与大模型的爆发，智算中心正在加速组网布局建设中。智算中心通过使用异构算力为人工智能应用提供所需基础设施，实现从底层算力供给、通智超资源一体化调度到顶层应用使能的全栈能力。

• 基于图神经网络的兴趣点推荐方法研究进展

  方金凤, 陈祖颐

  随着移动网络的快速发展和智能设备的普遍应用，基于位置的服务（如Yelp、Foursquare、携程、美团、今日头条、Google地图等）逐渐深入到社会生活的各个领域，兴趣点推荐（point of interest recommendation，POI recommendation）作为基于位置服务的重要支撑技术已成为当前时空数据管理和人工智能领域的研究热点[1−2]。兴趣点推荐主要根据用户在位置社交网络（location−based social networks，LBSN）中的签到或打卡记录从大量地理位置中为用户推荐其可能感兴趣的地点。作为一种新型社交网络，位置社交网络不仅能够记录用户位置信息，还能提供用户与周围人和场所的互动信息。一方面，商家根据这些数据挖掘用户偏好、预测用户感兴趣的地点并向用户进行推荐，进而吸引大量的客户，提高商家的收益；另一方面，用户通过兴趣点推荐系统过滤无用信息，便于出行规划，解决了用户的选择恐惧症即“信息过载”问题。因此，基于位置社交网络的兴趣点推荐系统应运而生。

• 智能建造数字化平台相关技术研究进展

  曾勃, 马智亮*, 李帅勇, 曲寒冰, 孟凡银, 赵琉涛

  建筑行业在国民经济中占据着重要的支柱地位，对中国经济建设有着不可替代的作用。随着中国经济社会发展步入新常态，建筑行业所面临的挑战与机遇也日益突出。为了迎接新时代的挑战并把握发展契机，建筑行业亟须进行深层次的转型和升级，以适应经济可持续发展和环境保护的时代需求。在转型升级的道路上，智能建造成为推动建筑行业实现数字化转型的重要推动力。

• 日本科技发展对中国政策制定的启示——基于25位自然科学诺贝尔奖获得者的计量分析

  阿西伍惹, 厚宇德*

  20世纪以来，日本已有20多位科学家获得诺贝尔奖，其科学发展过程值得深度关注。科学家群体的计量研究一般可以从群体成员的出生地域、年龄结构、性别比例、国籍分布等方面进行统计，不过为了避免选取维度过多而无法展开深入探讨，本研究仅从25位日本自然科学诺贝尔奖获得者群体的时间分布以及机构分布特征展开计量研究与剖析，旨在充分发掘该群体所具有的鲜明“个性”特征以及日本自然科学诺贝尔奖科研成果（简称“诺奖成果”）持续“高产”的重要因素等，为中国科技政策的制定提供借鉴。

• 奥斯卡·扎里斯基：美国代数几何学派之父

  周悦, 王淑红*

  奥斯卡•扎里斯基（Oscar Zariski，1899—1986）是20世纪美国杰出数学家。他师从意大利代数几何大师圭多•卡斯泰尔诺沃（Guido Castelnuovo），在罗马大学获得博士学位，具备了深厚的代数几何基础。1947年，他成为哈佛大学教授，凭借其卓越的学术造诣，吸引了众多年轻学子和代数几何学家来到该校，成功将哈佛大学打造为新一代代数几何研究的世界中心，被誉为“美国代数几何学派之父”[1]。