科技导报

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王贻芳

科技导报. 2024, 42(12): 1-5.

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基础研究是一切科技活动的基础，也是经济和技术发展的根基。没有基础科学的成果，就没有当今高度发达、富裕、强盛的现代生活。基础科学的重大突破，如牛顿力学、电磁学、热力学、相对论、量子力学等，奠定了工业革命、能源革命和信息革命的基础，我们耳熟能详的现代机械、航空航天、电力电子、半导体与通信等现代工业体系均奠基在基础科学的知识与规律之上，是能够做到“知其然并知其所以然”“举一反三”的缘由。面对未来，为实现“从0到1”的创新与跨越，建设创新型的科技强国，应该且必须全面掌握人类已有的知识体系，并积极参与新知识和新规律的“生产”，为人类文明做出与中华民族的灿烂历史与人口规模相匹配的成就与贡献。

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中国新能源汽车未来10年周期性和结构性趋势展望

欧阳明高

科技导报. 2024, 42(12): 6-13. https://doi.org/10.3981/j.issn.1000-7857.2024.03.01080

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中国新能源汽车行业经历20多年发展，核心技术与产业化已经实现全球领先，未来10年对于新能源汽车能否形成可持续发展模式至关重要。需围绕新能源汽车市场的不确定性探求和发现其中的确定性规律，对中国新能源汽车未来10年的周期性和结构性发展趋势进行分析与判断。主要结论包括：从目前到2026年，新能源汽车市场渗透率仍保持快速增长，以新能源汽车、锂电池、光伏电池“新三样”为代表，新能源革命将取得突破性进展；到2030年，新能源汽车盈利能力实现转正，新能源的发展将基于新能源汽车演化到新能源革命；到2035年，新能源汽车与新能源革命的重点将从技术革命转移到社会观念与商业模式革命。同时讨论了中国新能源汽车进入新发展阶段，可能存在内部竞争加剧、产能过剩、市场波动和不确定性增加等挑战，并提出了应对挑战和风险防范的可行解决方案。

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关于科学研究的3个层次——第二十六届中国科协年会主论坛主旨报告摘要

薛其坤

科技导报. 2024, 42(12): 14-14.

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很多科学研究可以从仪器、材料和发现3个方面去理解。仪器是研究工具；材料是研究对象；发现是研究目标。这里的“仪器”可以是实验工具、理论工具，也可以是实验方法或理论方法。“材料”可以是生命科学中的生命体，也可以是物质科学中的非生命体。多数科学研究要寄托在这些材料基础之上。“发现”主要指科学发现，可以是理论研究的发现，也可以是实验研究的发现。

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创制纤维新材料，发展新质生产力——第二十六届中国科协年会主论坛主旨报告摘要

朱美芳

科技导报. 2024, 42(12): 15-15.

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纤维材料是指具有足够的细度（直径＜100μm）和长径比（长度/直径＞1000），具有定向导向性、可编程性、可柔性加工的物质。自古以来，纤维就与人类生活密切相关。从棉麻丝毛等天然纤维发展到高性能和功能性合成纤维，纤维与人类社会的联系越来越紧密。由于纤维材料的柔性和多样化的可加工特性，其应用已经超越了传统织物和纺织品，在战略新兴产业如人工智能、电子信息、航空航天、新能源、生物医药等领域具有更广泛的应用。纤维新材料的发展具有高科技、高效能、高质量特征，亟需与物理、化学、生物、医学和信息技术等融合，开发具有高性能、多功能、更智能和可持续的纤维材料与器件，实现多功能耦合与杂化，满足未来产业的应用需求。

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以科技创新发展新质生产力，为数字经济激发澎湃新动能——第二十六届中国科协年会主论坛主旨报告摘要

陈忠岳

科技导报. 2024, 42(12): 16-16.

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科技创新是发展新质生产力的核心要素，数字经济是发展新质生产力的重要领域。在以习近平同志为核心的党中央坚强领导下，我国高度重视发展数字经济，规模体量保持稳健增长，数字基础设施扩容提速，关键核心技术不断突破，数据要素市场日趋活跃，数实融合成效更加显著，构筑国家竞争新优势。随着新一轮科技革命和产业变革的深入发展，数据成为新的生产要素、算力成为新的基础设施、人工智能成为新的通用技术，共同构成发展新质生产力的重要引擎。在这个由大数据、大算力、大模型共同塑造的智能时代，通信科技、数字科技、数据科技、运营科技深度融合，为数字经济发展带来深层次、结构性变革。

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新质生产力推动核电高质量发展的实践路径研究

叶奇蓁, 苏罡, 黄文, 赵万广, 阮天玥, 熊凯, 林贤军

科技导报. 2024, 42(12): 17-26. https://doi.org/10.3981/j.issn.1000-7857.2024.06.00689

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作为国家重点培育的高科技战略性新兴产业，核电产业长期坚持安全发展、创新发展，在实践中已初步形成新质生产力；面对新发展阶段，核电行业需要加强新质生产力驱动，积极构建现代化产业体系，推进实现高质量发展。基于国内外核电产业发展趋势分析，介绍了中国核电产业已初步具备的新质生产力发展特征和基础；并结合学术界对新质生产力理论的研究成果，提出当前应积极发挥新科技和大数据两大新型生产要素对生产力的倍增效应，培育和发展核电新质生产力；同时挖掘核电全要素“创新”的要义，提出以更多的原始创新、集成创新和系统创新，推动实现核电数字化转型变革以及“催生新产业、新模式、新动能”3个方面的实践路径推进核电高质量发展。

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PAN基碳纤维的发展及国内外第3代高性能碳纤维的进展

钱鑫, 王雪飞, 张永刚

科技导报. 2024, 42(12): 27-34. https://doi.org/10.3981/j.issn.1000-7857.2024.05.00514

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经过半个多世纪的发展，聚丙烯腈（PAN）基碳纤维经历3代产品的发展，2010年以来研发成功的第3代碳纤维实现了高强度和高刚度特性的有效结合，有望成为未来高性能碳纤维材料发展的重点。介绍了PAN基碳纤维的发展阶段及主要制造商，阐述了兼具高强度和高模量特征的第3代碳纤维的研发背景。同时介绍了国内外在第3代碳纤维领域的发展历程，展望了碳纤维的未来研发方向，随着2024年初东丽M46X型碳纤维研发成功，第3代碳纤维产品序列有望进一步拓展；此外，面向太空电梯等前沿领域，国外也在开发更高强度碳纤维。

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生成式人工智能的研究现状和发展趋势

车璐, 张志强, 周金佳, 李磊

科技导报. 2024, 42(12): 35-43. https://doi.org/10.3981/j.issn.1000-7857.2024.01.00029

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随着ChatGPT的问世，生成式人工智能研究在文本、图像和视频等多模态信息处理领域取得了突破性的进展，引起了广泛的关注。梳理了生成式人工智能的研究进展，并探讨了其未来发展趋势。具体包含3个部分：一是从自然语言模型、图像与多模态模型回顾生成式人工智能的发展历程和研究现状；二是探讨生成式人工智能在不同领域的应用前景，主要聚焦内容交流、辅助设计、内容创作和个性化定制4个方面；三是分析了生成式人工智能面临的主要挑战及未来的发展趋势。

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通用大模型演进路线

任福继, 张彦如

科技导报. 2024, 42(12): 44-50. https://doi.org/10.3981/j.issn.1000-7857.2024.05.00531

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随着人工智能技术的飞速发展，通用大模型（GLMs）已经成为人工智能领域的重要研究方向。通用大模型拥有超大规模参数，通过大规模数据进行训练，具备强大的学习和推理能力。这些模型在自然语言处理、图像识别、代码生成等多种任务中展现出卓越的能力。回顾了通用大模型的发展历程，梳理关键技术节点，从早期基于规则的系统和传统机器学习模型，到深度学习的崛起，再到Transformer架构，以及GPT系列及国内外通用大模型的进展。尽管GLMs在多个领域取得了显著进展，但其发展也面临诸多挑战，包括计算资源需求、数据偏见与伦理问题及模型的解释性与透明性。分析了这些挑战，并探讨了GLMs未来发展的5个关键方向：模型优化、多模态学习、具情感大模型、数据与知识双驱动以及伦理与社会影响。通过这些策略，通用大模型有望在未来实现更广泛和深入的应用，推动人工智能技术的持续进步。

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多组学大数据与医学发展

刘斯洋, 林星辰, 程丝, 王超龙, 李昊

科技导报. 2024, 42(12): 51-74. https://doi.org/10.3981/j.issn.1000-7857.2024.05.00538

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多组学技术、队列研究设计、数据科学和机器学习的进步已经开始改变循证医学，为下一代“深度”医学的未来提供了诱人的前景。总结了基因组与基因组修饰测序、转录组与单细胞转录组、蛋白组、代谢组、微生物组、影像组与生物传感器等多组学实验技术和全基因组关联分析、全基因组关联信号解读、多基因风险评分、孟德尔随机化与人工智能算法等大数据分析技术的发展趋势，探讨了这些技术在疾病分型、诊断与预测、药物研发和临床试验设计等方面的临床应用。针对多组学大数据与医学发展面临的挑战，展望了未来队列设计、数据管理与共享、国际合作等发展方向。

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疾病风险动态预测模型方法前沿进展与精准预防

宋雨昕, 叶倩, 赵盟生, 张隆垚, 魏永越

科技导报. 2024, 42(12): 75-91. https://doi.org/10.3981/j.issn.1000-7857.2024.05.00543

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动态疾病风险预测模型将是精确预防策略的核心，在过去20年中，以精准预防为目的的疾病风险预测模型研究呈现快速增长的态势。目前广泛应用的模型未能充分考虑预测因子随时间变化对疾病风险的影响（静态模型），校准漂移不可避免。综述了动态风险预测模型建模方法，得出如下认识：随着医疗健康大数据的互联互通和共享共用的不断推进，统计学和人工智能新方法的不断涌现，如何挖掘出更丰富的预测因子、识别出更准确的作用模式、开发更符合生物医学背景和实际场景的具有可解释性的疾病风险预测模型，赋能共病共防、异病同防，最终实现个体化多疾病谱的精准预防，将是未来的预测模型方法学研究的重点方向。

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机器人在管道提升式深海采矿系统中智能化的挑战与发展趋势

沈义俊, 张炜峰, 周健一, 全嘉鑫, 李文庆, 刘悦凡, 张瑞永, 李萌

科技导报. 2024, 42(12): 92-106. https://doi.org/10.3981/j.issn.1000-7857.2023.09.01377

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近年来对深海矿物资源的开采需求逐步增大，为了解决传统的管道提升式采矿系统的缺陷，提出将智能化机器人引入来实现高效、精准的矿物采集和结构物的健康监测。但由于深海环境复杂，与陆地上机器人相比，水下机器人的设计需要考虑海洋带来的阻力、噪声等多方面的影响。从水动力学、水下定位和水下视觉3个方面介绍了管道提升式深海采矿系统中采矿机器人的发展与技术难点，概述了机器人管道检测技术。探讨了深海资源开采水下机器人的技术发展方向。

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涡旋波超表面研究现状与应用进展

司黎明, 陈璐璐, 孙厚军, 吕昕

科技导报. 2024, 42(12): 107-124. https://doi.org/10.3981/j.issn.1000-7857.2024.02.00240

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涡旋波超表面以其独特的电磁波操控能力和轨道角动量（OAM）特性，为电磁波的精准调控和应用提供了新的自由度。阐述了涡旋波的基本理论，包括其产生的原理及携带的轨道角动量的特性。介绍了涡旋波超表面的两大类型——反射型和透射型超表面，总结了涡旋波测量技术，为评估涡旋波超表面的性能提供了科学有效的方法。进而介绍了涡旋波超表面在提高无线通信系统的网络空间安全、数据传输容量、雷达系统的目标探测能力以及全息成像技术的成像质量等方面的应用。对涡旋波超表面的未来发展方向进行了展望，包括高阶多模式OAM波的研究、远距离传输中波束发散问题的解决、可重构涡旋波超表面的设计、OAM隐秘信号传输以及多通道复用技术的开发等，为网络空间安全的建设提供支撑，为无线通信、雷达探测以及光学成像等领域提供更加高效、灵活的技术解决方案。

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煤层气直接催化氧化制甲醇研究进展

袁亮, 安胜欣, 薛生, 张通, 赵帅博

科技导报. 2024, 42(12): 125-142. https://doi.org/10.3981/j.issn.1000-7857.2023.03.00452

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煤层气是煤炭生成过程伴生、共生气体，其主要成分为甲烷。甲醇是一种重要的基础化工原料和能源物质，具有绿色清洁燃烧特性和卓越运输优势。将煤矿瓦斯转化为易于储运的液态工业原料甲醇是其综合利用的一个发展方向。以甲烷为模型气体，总结了甲烷直接催化氧化制备甲醇的各种技术方法及其研究进展，并对今后的研究方向做了展望。

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多孔介质科学问题研究进展

刘曰武, 丁玖阁, 崔春雪

科技导报. 2024, 42(12): 143-156. https://doi.org/10.3981/j.issn.1000-7857.2024.01.00056

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从多孔介质科学问题的新发展角度，探讨了非常规能源开发中的热点问题。重点突出2个方面的内容：非常规石化能源中多尺度问题、与非常规能源发展相关的多孔介质中的多场耦合理论和应用问题。综述了多孔介质多场耦合理论和应用的发展历程、目前的研究热点和研究趋势；同时探讨了多孔介质科学中的多尺度问题目前的热点、难点，讨论了需要深入研究的各尺度条件下的特征及跃迁方法和发展趋势。

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自主无人系统的具身认知智能框架

孙长银, 穆朝絮, 柳文章, 王晓

科技导报. 2024, 42(12): 157-166. https://doi.org/10.3981/j.issn.1000-7857.2024.06.00703

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自主无人系统是一类具有自主认知、运动规划、自主决策和推理能力的智能系统，其目标是在有限甚至没有人工参与的情况下完成复杂开放动态场景中的通用任务。针对自主无人系统在跨域协同任务上往往面临协同感知效率低、自组网通信可靠性差、资源调度流程慢、任务分配易冲突等一系列问题，探讨了融合大模型和生成式人工智能技术，构建了“大模型+自主无人系统+人工智能生成内容”为一体的自主无人系统“算-控-测”具身认知智能架构，以推动自主无人系统具身认知智能应用落地。

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基于时序逻辑任务的人机融合异构多智能体协同控制研究进展

张心骜, 方浩, 赵欣悦, 陈仲瑶, 柯唯翎

科技导报. 2024, 42(12): 167-177. https://doi.org/10.3981/j.issn.1000-7857.2024.01.00097

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现有的基于时序逻辑任务的多体协同控制方法，通常采用将时序任务描述为形式化语言后，将其转化为自动机，并与环境模型做乘积，最后在乘积自动机中做图搜索等方式完成任务规划。对现有方法的优缺点进行了比对，从目前常用的结合时序逻辑语言的控制方法出发，梳理了人机融合异构团队控制方法、系统对任务违反程度鲁棒性控制和人机协作任务间的耦合任务分配这3项关键技术的发展脉络，并盘点了TSTL等新兴时序语言描述在人机融合架构中的良好表现。分析了当前该类协同控制研究存在的任务描述难、解耦分配难、在线计算量大的科学技术瓶颈问题。

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锂离子电池的热失控与预防

李存璞, 唐晓霞, 魏子栋

科技导报. 2024, 42(12): 178-192. https://doi.org/10.3981/j.issn.1000-7857.2024.03.01161

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随着可再生能源的开发利用，锂离子电池凭借其高能量密度、长循环寿命、自放电小等特性，被认为是最重要的储能技术之一。然而，由锂离子电池热失控引起的火灾或爆炸事故频发，提高其安全性能刻不容缓。锂离子电池热失控发生源于电池外部受到滥用，导致电池内部生长锂枝晶造成短路、电极分解析出气体、易燃电解液分解，从而发生燃爆。以锂离子电池内部组件为出发点，基于锂离子电池热失控机理研究，从锂离子电池正负极及电解液等方面详细分析了热失控诱因；对热失控过程中电池内部的反应过程进行了全面阐述；针对锂离子电池热失控提出了抑制锂枝晶生长、设计电解液、减少正极氧释放、优化隔膜等内部改进策略，综合锂离子电池外部热管理以实现对锂离子电池的内外双重保护。

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全球种业趋势及中国种业创新发展建议

程华, 王刚毅

科技导报. 2024, 42(12): 193-200. https://doi.org/10.3981/j.issn.1000-7857.2022.12.01981

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分维度分析全球种业发展及研究趋势、关注热点及争议焦点，对比发现目前中国种业的理论创新研究及实践创新探索深化程度不足、前瞻性不够。针对中国种业面临的基本现实挑战，提出了系统开展准公共品公开化方案、种企横纵向收购边界、种业协同创新机制群、社会资本及保险参与创新链制度、转基因系列社会调查、种质资源引进交换策略等方面理论创新及实践探索的具体举措。

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2024年, 第42卷, 第12期　刊出日期：2024-06-28

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