科技导报杂志

科技导报杂志2026年第9期

• 智能电磁空间：重构信息与物理世界的边界

  崔铁军

  电磁科学与无线通信技术的发展，本质上是一部人类不断深化对电磁规律认知与操控的历史。从麦克斯韦方程的建立，到微波工程与移动通信技术的持续演进，每一次跨越，都意味着人类在更大尺度、更高精度上掌控电磁波传播规律。当前，人工智能（artificial intelligence，AI）正从传统的数据驱动建模迈向对复杂物理过程的深度融合与重构，其在特征提取、模式识别与系统优化等方面的强大能力正在重塑信息处理的基本范式。在电磁领域，AI已广泛应用于超材料结构设计与系统优化，通过逆向设计与数据驱动方法，实现电磁结构的高效自动生成与性能跃升。随着“AI+超材料”深度融合，信息处理正逐步从数字空间延伸至电磁波传播过程本身，使电磁空间从传统的传输媒介演化为兼具调控与计算能力的智能系统。

• 汉坦病毒再次拉响警报

  2026年5月，一起发生在“大西洋邮轮”上的汉坦病毒（Hantaviruses，HTNV）感染聚集事件，将这种长期潜伏在人类视野边缘的人兽共患病重新推到公众面前。世界卫生组织（World Health Organization，WHO）5月8日通报，截至当日，该事件已报告8例病例，其中6例经实验室确认为汉坦病毒感染，均为安第斯病毒（Andes virus，ANDV），3例死亡；WHO同时判断，该事件对全球普通人群构成的风险较低，但对船上乘客和船员的风险为中等。更值得注意的是，现有调查提示，首例病例可能在登船前因阿根廷、智利等地的环境暴露感染，船上部分后续病例则可能与近距离接触有关。

• “分子弹簧”锁住更多太阳能

  太阳能取之不尽，却难以“随用随取”。光伏发电需要电池配套储能，传统太阳能热利用又容易因热量散失而难以跨昼夜、跨季节保存。美国加州大学圣巴巴拉分校Grace G. D. Han团队联合加州大学洛杉矶分校K. N.Houk等，开发出一种受DNA光损伤机制启发的嘧啶酮分子太阳能热储能（molecular solar thermal energy storage，MOST）体系，可将光能储存在高张力化学结构中，并在需要时以热量形式释放。2026年4月23日，相关研究成果以封面形式发表于《Science》。

• 乳腺癌细胞如何借自噬逃避治疗

  乳腺癌是威胁女性健康的重要恶性肿瘤。自噬作为细胞维持稳态的保守代谢过程，在乳腺癌中具有“双刃剑”作用：一方面可清除异常蛋白、抑制肿瘤发生；另一方面又能帮助肿瘤细胞在营养缺乏、放化疗应激等条件下存活。因此，解析乳腺癌细胞自噬调控机制，对精准治疗具有重要意义。

• 以基础研究托举高水平科技自立自强

  基础研究是科技创新的源头活水，也是突破关键核心技术、培育未来产业的底层支撑。2026年4月30日上午，习近平总书记在上海出席加强基础研究座谈会并强调：“要以更大力度、更实举措加强基础研究，提升我国原始创新能力，进一步打牢科技强国建设根基。”座谈会上，科学技术部、教育部、中国科学院、地方政府、高校、新型研发机构、企业科研人员等代表围绕基础研究布局、人才培养、科研平台建设和成果转化等提出意见建议。

• 生命的“字母表”被AI简化

  生命的“字母表”被AI简化在生命的“字母表”中，20种标准氨基酸几乎被视为不可动摇的基础。然而，这一看似铁律的规则，正在被生成式人工智能悄然改写。来自哥伦比亚大学的Harris H. Wang团队，展示了一种颇具颠覆性的生物工程路径：成功构建出一种仅使用19种氨基酸的大肠杆菌细胞，并且这种“删减版生命系统”能够稳定存活和生长。被移除的是在天然蛋白质中广泛存在的异亮氨酸（Ile）。2026年4月30日，相关研究成果发表于《Science》。

• 饱和碳骨架也能实现氮原子精准换位

  在药物分子中，氮原子常常不是“配角”。它所处的位置，可能直接影响分子与靶点的结合方式、溶解性、代谢稳定性和药效强弱。对于许多含有饱和氮杂环的药物候选分子而言，化学家需要把氮原子放在环上不同位置逐一测试，这一过程被称为“氮扫描”。过去，每移动一次氮原子，往往就意味着重新设计一条合成路线，既费时，又限制了先导化合物优化的效率。

• 水稻田藏匿“微生物氮泵”

  水稻养活了全球半数以上人口，但高产背后长期依赖大量氮肥投入。以中国稻田为例，氮肥施用量普遍较高，而氮素利用率长期偏低（不足40%），大量未被作物吸收的氮通过氨挥发、淋溶、径流和气态排放进入环境。其中，氮气（N2）排放被认为是农田氮损失的重要去向，却因大气中N2背景浓度高达78%，长期难以被精确定量，成为稻田氮循环研究中的“黑匣子”。

• 生物打印出可自主排列细胞的肌肉

  骨骼肌是人体重要组成部分，在运动、代谢及免疫调节中发挥关键作用。尽管肌肉具备一定的自我修复能力，但对于因严重创伤或肿瘤切除导致的大范围骨骼肌缺损，仍缺乏有效的临床治疗手段。3D生物打印技术可利用含活细胞的水凝胶材料构建出具有复杂结构的人造组织，为大范围骨骼肌缺损修复提供了新的思路。然而，现有生物3D打印技术在分辨率和对微环境调控能力方面存在局限，难以复制天然骨骼肌中高度定向排列的细胞结构。

• 从南京到霍尔木兹：低轨卫星如何补齐导航安全短板

  陈舒怡, 孟维晓

  2025年12月17日傍晚，南京部分区域突现导航定位异常。许多人的第一反应是地图坏了，或是网络断了。但随后的技术分析表明，问题的根源并非地图数据，而是全球导航卫星系统（GlobalNavigation Satellite System，GNSS）民用信号在局部区域遭到临时干扰压制。

• AI科研智能体违反科研诚信准则

  Nicola Jones

  先进AI系统被曝伪造数据并通过“P值操纵”美化研究结果

• 人工智能将如何重塑学术评审？

  汤宏波, 吕新华, 李富山

  同行评议长期被视为现代科学体系中最重要的“质量控制器”和“资源分配器”，但在科研产出急剧膨胀的背景下，这一制度是否仍然具备支撑科学共同体有效运转的能力？当人力评审资源日益稀缺、评审负担持续加重，人工智能是否可能成为重塑同行评议的新型制度工具，抑或只是以技术逻辑重塑学术判断的边界与权力结构？

• 涡旋波通信技术：优势与挑战

  司黎明, 陈玉渊, 沈琦涛, 党晨阳, 马天宇, 孙厚军

  在数字经济快速发展和万物互联愿景的驱动下，全球移动通信系统正加速向第6代移动通信（6G）演进。超高清全息交互、数字孪生，以及空天地一体化网络等新兴应用场景，对通信系统容量与传输速率提出了更为严苛的要求[1]。随着数据业务呈指数级增长，频谱资源稀缺已成为制约无线通信技术持续发展的关键瓶颈，传统基于时域、频域与码域的资源利用效率逐步逼近香农极限[2]。在现有以正交频分复用（orthogonal frequency division multiplexing，OFDM）和多输入多输出（multiple input multiple output，MIMO）为核心的技术体系下，单纯依赖扩展带宽或增加天线规模来提升系统容量，受到物理尺寸与能耗的双重约束，难以有效弥补未来通信面临的“容量鸿沟”[3]。因此，在有限频谱资源条件下挖掘新的物理维度以构建多模态传输机制，探索独立于频率、时间及极化之外的新型自由度，已成为学术界与工业界亟待突破的重要方向[4]。在此背景下，通信技术亟需由传统平面波传输模式向高维空间结构化电磁波方向拓展，以实现频谱利用效率的跨越式提升[5]。

• 智能超表面太赫兹波控制技术研究进展

  司黎明, 汪京生, 牛荣, 党晨阳, 王钊睿, 鲍秀娥, 李琰, 孙厚军, 朱卫仁

  太赫兹波段（0.1 ~10  THz）介于微波与红外之间，是电子学向光子学过渡的关键区域。早期，微波与红外技术已相对成熟，而对二者之间的太赫兹波段认知有限，形成了所谓的“太赫兹空白”。近年来，随着电子学与光子学等技术的持续进步，太赫兹波的独特优势逐渐凸显，其带宽大、能量转换效率高，在通信领域潜力巨大，有望成为第6代移动通信（6G）的关键技术之一[1−2]。同时，太赫兹波兼具物质穿透性与指纹谱识别特性，在生物医学传感[3]、通信[4]和成像[5]等领域展现出广阔应用前景。传统的太赫兹波束调控方式，如机械扫描透镜[6]、相控阵[7]、基于频率扫描的波束控制和多波束交换技术[8]等，普遍存在器件体积大、损耗高、成本昂贵及系统复杂等问题。因此，有必要探索更加灵活的智能电磁控制技术。

• 语义通信网络关键技术研究

  罗良杰, 刘向南, 张海君

  面向未来虚拟宇宙、数字孪生、智能工厂等多样化应用场景及海量智能设备的大规模接入，未来通信网络不再仅仅局限于高容量、高可靠性、低延迟，以及高准确性的传输需求，还需要具备语义感知、识别、分析、理解和推理能力，在人与人交互、人与机器交互的基础上实现万物智联。语义通信技术作为一种全新的通信范式，将助力未来通信网络实现由数据驱动向语义驱动的范式转变[1]。

• 微弱磁场检测传感器中的磁通聚集技术

  金珍虎, 张成龙, 陈嘉民

  微弱磁场检测技术赋予人类感知极其微弱磁信号的能力，在生物医学成像、地磁测量、无损检测及空间探测等领域具有重要应用价值：脑磁图和心磁图能够在非侵入条件下反映神经与心肌的电活动，通过高灵敏度、低噪声磁传感器获取人体心磁信号的时间、空间分布信息，对早期疾病的无创诊断具有独特意义[1−3]；地磁与空间磁场测量是资源勘探、地质结构探测及行星磁层研究的重要技术手段，需要可在复杂环境下提供高磁场分辨率的小型磁传感器以满足航空磁测资源勘探、海洋磁测及近地轨道磁层探测的应用需求[4−6]；在工业与国防领域，微弱磁场检测亦广泛应用于无损检测、磁异常识别，以及高精度姿态测量等[7−9]。此类应用对磁传感器提出了更高要求，须兼具宽动态范围与低噪声特性，用于满足复杂工作场景的需求。随着物联网、全屋智能与新能源汽车等新兴数字化系统的快速发展，磁传感器的角色由单一物理量测量技术提升为连接电能、运动与结构状态的关键感知技术。在全屋智能与消费电子中，磁传感器具备位置检测、旋转与速度感知、无线充电对位、微电机控制与故障诊断等功能，在保持磁传感器低成本、低功耗、小体积等优势的同时，还需要兼顾外界磁干扰环境下的高灵敏度与快速响应能力[10−11]；而在智能电网、新能源汽车与储能系统中，磁传感器可直接用于检测架空线路及电缆的安培级稳态、暂态电流，也可检测避雷器、绝缘子的毫安级漏电流，还可检测光伏、风电逆变器的输入、输出电流，以及测量储能站电池的充放电直流电流，这些工作场景中面临的强杂散磁场、宽温区、瞬态冲击等因素，对磁传感器的低噪声、宽动态范围、温漂抑制、封装一致性与可靠性提出了更高要求[12−14]。以上传统及新兴的磁传感技术领域通常涉及微特斯拉（μT）至皮特斯拉（pT）级磁信号的感知，对传感器的灵敏度、噪声特性及温度稳定性提出了极高要求。目前，感应式、霍尔式及磁阻式磁传感技术通过引入新型磁敏感材料并优化传感元件结构，可以有效提高灵敏度并抑制本征噪声[15]。然而，在极弱磁场检测场景中，这些基于经典磁电转换机理的传感器仍受限于固有噪声与工作机理，导致磁场分辨率受限、信噪比偏低。相较而言，以超导量子干涉仪（superconducting quantum interference device，SQUID）、光泵磁强计（optically pumped magnetometer，OPM）及 无自旋交换弛豫光泵磁强计（spin–exchange relaxation–free optically pumped magnetometer，SERF–OPM）为代表的量子传感技术，凭借其超高灵敏度，能够探测皮特斯拉（pT）至飞特斯拉（fT）量级磁场变化，在生物磁成像、脑科学及基础物理等领域展现出广阔前景[16−18]。然而，此类量子传感器仍面临空间分辨率不足、有效量程难以拓宽及外界磁噪声屏蔽难度大等方面的挑战。因此，在微弱磁场检测中如何实现灵敏度提升、噪声抑制与系统稳定性的协同提升，已成为目前各类磁传感器面临的关键问题[19−20]。

• 视觉图像驱动的多模型协同超表面逆设计方法

  司黎明, 牛荣, 党晨阳, 王钊睿, 马天宇, 李琰, 朱卫仁, 孙厚军

  电磁超材料作为一种由人工结构单元按特定空间序构排列而成的功能性人工材料，其物理特性主要取决于单元的几何形态、周期排列方式及构成材料参数[1−4]。通过对这些结构特征的精确设计，超材料能够展现出天然材料所不具备的特殊物理性质，从而突破自然界材料的物理响应限制。这种人工调控机制赋予了研究者对电磁波振幅、相位、偏振态及传播路径进行跨尺度、全方位灵活调控的能力[5−9]。目前，电磁超材料已在宽带通信系统、雷达隐身技术、可重构波束成形，以及高分辨率成像探测等关键领域展现出巨大的应用潜力。这些研究不仅推动了诸如高性能超表面透镜、智能反射面等新型器件的研制，也为新一代全息成像系统的集成化发展奠定了基础。然而，随着现代电磁系统对高性能、轻量化及动态可编程特性的需求日益迫切，如何实现满足特定复杂功能需求的超表面阵列精准设计已成为制约该领域发展的核心挑战[10−13]。在传统设计流程中，研究者通常需要构建复杂的物理模型，并依赖大规模的全波电磁仿真与反复的经验参数扫参。这种“试错式”的方法不仅计算资源消耗大、设计周期冗长，且在面对多目标耦合与高维参数搜索时往往难以寻优，已难以满足现代电磁工程对实时响应与海量结构快速反演的需求[14−16]。

• 面向环境射频能量收集的双频带整流超表面研究与设计

  伍捍东, 任宇辉, 郑佳楠

  随着新一代电子信息技术的飞速发展，通信网络、计算机网络和各种感知系统渐渐融合，大千世界的万物互联逐步成为现实。但随之而来的是大量传感器节点和智能终端设备的供电问题。给这些广泛分布的电子设备供电，既要考虑时效性和便捷性，又要避免环境污染的风险。因此，从自然环境中收集能量，如电磁射频能量，已成为解决这个问题的最有前景的方法之一[1−2]。目前，环境中的射频能量越来越丰富，适用于多种无线通信与感知系统的电磁波广泛分布。这些能量除了少部分用来传输信息外，大部分都耗散在空间中。一般而言，射频能量在环境中的功率密度稳定在2 μW/cm2~100 mW/cm2的范围内，且不受空间、时间、天气的影响。因此，射频无线能量收集（wireless energy harvesting，WEH）技术完全能够满足传感器等低功耗电子设备的供能需求。

• 基于可重构智能超表面近场聚焦的基站边缘覆盖增强研究

  张弛, 吴晓梅, 李昊, 马鸿泰, 杨桄, 蔡晓雄, 任建

  随着无线通信技术的不断进步，用户对高质量无线通信的需求日益增长。基站作为无线通信网络的重要组成部分，其信号覆盖范围直接影响到用户的通信体验[1−4]。由于信号在传播过程中会受到衰减、反射、散射等多种因素的影响，基站边缘区域的信号覆盖往往存在不足，这成为无线通信领域亟待解决的问题之一，且在无线通信网络绿色节能发展的大趋势下日益突出。为了提升基站边缘的覆盖能力，研究人员提出了多种方案，如增加中继节点、优化网络配置、采用超密集组网、上行干扰功率控制等[5−8]。中继能够显著地提升基站的覆盖范围[5−6]，然而，其作为有源设备会引入额外干扰与噪声，带来频谱管理风险与系统性能下降。超密集蜂窝网络通过增加网络节点数量以提升容量[7−8]，但也提高了网络运维成本。尽管已有诸多研究，小区边缘覆盖问题仍是当前无线通信领域面临的挑战之一。

• 一种用于癌细胞检测的高灵敏度多谐振太赫兹超表面生物传感器

  黄育杰, 郝亚峰, 刘雨航, 牛文宇, 李腾腾

  癌症是全球主要的死亡原因之一，由于饮食、环境、人口老龄化等因素，全球癌症负担不断增加，2023年，全球癌症新发病例约1850万例，死亡人数约1040万，预计到2050年，新发病例将激增至3050万[1]。因此，癌细胞的早期精准检测对提高患者生存率具有至关重要的意义。传统癌细胞检测技术主要依赖组织病理切片、血清肿瘤标志物检测、影像学诊断等方法，这些方法往往创伤大、检测周期长、样品预处理复杂、对细胞及分子水平的微小变化灵敏度较低，难以满足极早期预警需求[2]。

• 商业航天浪潮中的中国运载火箭发展对策

  高磊, 付中梁, 胡浩德, 康焱

  当前，全球航天活动呈现高速发展态势，人类开发利用太空的广度和深度持续拓展。在这一进程中，航天活动的内在驱动力逐渐从政府投资推动演变为以商业需求为核心的商业利益驱动。航天活动规模较小时的研发成本和生产成本无法通过规模效应进行摊薄，高昂的成本始终是航天商业化进程中的主要制约因素，导致在很长一段时间内航天活动经费完全依靠政府投资。

• 电磁筑基，预警长空——中国预警机之父王小谟

  贾彦宁, 孙厚军, 薛正辉, 司黎明

  2023年3月6日，中国预警机事业的开拓者和奠基人王小谟院士于北京逝世。作为著名雷达工程专家、中国工程院院士，他生前荣获国家最高科学技术奖，并于2024年9月被追授“人民科学家”国家荣誉称号。