2025年8月6日,2025未来科学大奖揭晓:季强、徐星、周忠和获生命科学奖(以关键化石证据奠定“鸟类起源于恐龙”的理论);方忠、戴希、丁洪获物质科学奖(在拓扑电子材料的计算预测与实验实现方面作出贡献);卢志远获数学与计算机科学奖(在非易失性半导体存储单元密度、器件集成度与数据可靠性上的发明与引领)。该奖设立于2016年,由科学家与企业家共同发起,单项奖金约为720万元人民币,强调“在大中华地区完成、经时间检验的原创性”。
浙江大学徐建明教授与胡凌飞研究员团队等揭示了高密度种植(密植)环境下的关键植物挥发物芳樟醇,如何通过改变土壤化学和微生物组成构建跨代防御的“地下长城”。该研究为破解密植带来的生物障碍风险提供了新思路,也为绿色农业和高效生产模式的构建奠定了理论基础。2025年8月14日,相关研究成果发表于《Science》。
华大生命科学研究院牵头建设的基因组多维解析技术全国重点实验室联合多家机构,发布了细胞组学技术Stereo-cell。该技术实现了多模态整合、原位动态捕捉、极限样本兼容、百万级通量等技术突破,打破了传统单细胞测序的技术局限。2025年8月21日,相关研究成果发表于《Science》。
华东师范大学研究员张伟团队,联合德国慕尼黑工业大学、美国太平洋西北国家实验室等的科研人员,首创室温催化转化技术,可在常温常压条件下,将聚氯乙烯(PVC)和聚烯烃等难降解混合塑料废弃物一步高效转化为高附加值燃油,转化效率超过95%。这一创新不仅攻克了含氯塑料回收的世界性难题,也为全球塑料污染治理提供了全新的解决方案。2025年8月14日,相关研究成果发表于《Science》。
在很多材料与生命体系里,“界面”的酸碱度(pH)与溶液主体并不一样,却很难原位量起来——这一直困扰着从电催化到生物材料的研究。德国马普高分子所团队提出了一种原位测量界面pH的新方案:先用氨基硅烷把玻璃表面功能化,再共价固定一层pH敏感染料;随后在液体环境中通过共聚焦显微镜读取荧光信号的变化,并配套建立一个同时考虑表面电荷与酸碱平衡的理论模型,对测得的光学信号进行标定与解释。这一“实验+模型”的组合,不仅能读到界面“此时此地”的pH,还揭示了界面pH与体相pH的近似线性关系,且界面端的变化幅度更收敛。据此,作者将荧光读数直接换算为“界面真实pH”,实现了在不同溶液条件与操作窗口下的可靠原位监测。2025年8月21日,相关研究成果发表于《The Journal of Physical Chemistry Letters》。
在生物和物理研究中,很多重要现象都发生在毫秒,甚至更短的时间尺度,例如,细菌鞭毛的摆动、微小颗粒在流体中的瞬时扩散。但传统光学显微镜往往难以在如此快的节奏下捕捉三维结构的变化。2025年8月13日,美国研究人员在《Science Advances》发表论文,提出了一种新的成像方法——傅里叶合成光学衍射层析(Fourier synthesis optical diffraction tomography,FS-ODT),实现了每秒上千帧的三维无标记成像,为研究生命与物质的动态过程开辟了新路径。
做血检时,通常每测一种分子就要用一种酶;混在一起就“串台”。澳大利亚新南威尔士大学的团队把这个“不成文规定”改写了,他们设计出一支“会挑活儿”的纳米酶:在未经处理的全血里,只靠改变电极的电位脉冲顺序,就能先后选择性地检测葡萄糖与多巴胺2种截然不同的分子,而且都在同一滴样品里完成。核心做法是用金纳米核做活性中心,外面包一层惰性的碳壳,壳体里开出独立纳米通道,把底物像“分车道”一样引向活性位;再用电位把通道内的微环境(pH/离子/局部势场)调到最适合某一反应的状态,从而实现择一而反、按需切换。2025年8月22日,相关研究成果发表于《Chemical Science》。
2025年8月8—12日,以“让机器人更智慧,让具身体更智能”为主题的世界机器人大会在北京成功举办。今年大会的主旋律从“炫技演示”回到“工程化与场景化”:企业不再只秀单点突破,而是围绕可靠性、成本、可维护性谈可量产指标,应用“前台化”与场景清单成为标配;“具身智能”由口号转为路线图,强调大模型+多模态+真实世界数据的泛化能力;人形/双足热度高,但从赛场到工位仍显“跌倒—爬起”的长时稳定运行门槛。
2025年8月17日,在湖南省长沙市望城区,中国能建世界最大人工硐室储气原位试验平台——储气密封循环试验圆满成功。试验压力突破世界最高等级18 MPa,通过高低压循环、长时保压“双168 h”连续运行验证,储气库密封性、稳定性等各项性能指标均达到国际先进水平,创下超高压力、超严密封、超高可靠、超全感知、超高效率“5项世界纪录”和“8大首创成果”。
糠醛来源于农林废弃物,是典型的生物质“平台分子”。它加氢生成的糠醇可进一步用于药物、香精和聚合物等,但在水相与较高温度下常发生Piancatelli重排(糠醇在酸/水作用下发生的开环-重排过程,会把“呋喃环”变成“环戊酮/环戊醇”等副产物)等副反应,拉低目标产物收率。
被称作“死亡之海”的塔克拉玛干沙漠,年降水不足100 mm、蒸发量高达2000~3000 mm,却在近年频繁出现洪涝:2021年7月北部一次洪水淹没超300 km2,2024年8月又因洪水导致和田—阿拉尔沙漠公路交通受阻。兰州大学王鑫与中国科学院青藏高原所陈发虎等团队整合卫星遥感与地面气象水文资料,系统量化了1990—2020年沙漠腹地“增水—增洪”的变化,并追溯到更长地质时期,揭示其与气候变暖和极端降水增强的耦合机制。
一项跨学科的大规模研究揭示了科学家使用人工智能(AI)撰写手稿的普遍程度,自OpenAI的文本生成聊天机器人ChatGPT横空出世以来,AI辅助论文写作呈稳定增长趋势。在某些领域,此类生成式AI的使用几乎已成为常规操作,高达22% 的计算机科学论文显示出大语言模型(LLM)介入的痕迹,这些模型正是相关计算机程序的核心技术基础。
围绕难以捉摸的马约拉纳粒子(曾被寄予构建稳健量子芯片厚望)的争议持续分化整个研究领域。
聚焦机器人从“自动—自主”迈向“自我”技术进化的发展历程。机器人经历了工业自动化和协作自主化,正迈向新一代具身智能机器人即“自我化”的发展阶段。只有具备一定的认知能力及智能边界感,机器人才能更有效地服务人类。探讨了自动化、自主化和自我化的机器人系统内涵,分析了机器人自我化的关键技术,对比了3个不同阶段的特征。机器人迈向“自我化”的征途仍面临技术瓶颈、伦理与社会的重构压力、法律框架的滞后等挑战。这些挑战指明了未来10年的进化方向。在技术突破层面,神经符号融合架构兴起;应用场景的深化更具人文意义;具身智能生态圈的构建正在加速;治理机制的进化令人期待;机器人自我化的终极意义在于拓展智能的边界。“自我化”不仅是机器人技术上的突破,更是对未来机器人与人类之间的发展关系具有深远影响。
总结了以太阳黑子为代表的太阳磁活动周的观测特征,阐明了太阳内部等离子体流场与磁场的相互作用是太阳磁场产生周期性变化的原因;概述了产生太阳磁活动周的物理基础,即极向磁场与环向磁场在流场的作用下互相产生的磁流体力学发电机过程;总结了基于观测建立起的Babcock?Leighton型运动学发电机模型和表面磁通量输运模型取得的进展,包括环向磁场赤道向迁移模式的产生机制和随机性与非线性在太阳表面磁场演化中的重要性等。指出了太阳磁活动周的物理预报相对其他预报方法的重要性;介绍了中国学者在太阳磁活动周领域的贡献与领先优势,同时给出了当前亟待解决的问题,如太阳极区的物理体征和环向场的产生位置等。
基于超高指向精度和超高稳定度的新型卫星平台,中国首颗太阳探测科学与技术试验卫星“羲和号”搭载的科学载荷Hα成像光谱仪在国际上首次实现了太阳Hα波段光谱成像的空间观测,像元光谱分辨率0.024 Å,全日面扫描时间46 s,空间分辨率1.2"。论述了利用“羲和号”的高质量科学数据,国内外学者在太阳活动的低层大气动力学过程,太阳暗条的形成、演化和爆发,以及太阳和恒星爆发的比较研究中取得的系列原创科学成果。
“夸父一号”卫星(ASO-S)是中国首颗综合性太阳探测专用卫星,在轨测试和试运行近1年,2023年9月底正式进入科学运行阶段。以“夸父一号”卫星的3台载荷数据利用为主线,重点介绍了卫星科学运行不到一年半时间(截至2025年2月)所取得的初步观测研究成果: β型黑子衰减的磁对消作用、耀斑硬X射线准周期震荡的综合诊断、双视角硬X射线成像联合分析、360 nm白光耀斑的观测特性、Lyα卡林顿图等。未来,使用ASO-S观测数据,结合国内外其他先进太阳观测卫星数据,可联合开展多波段乃至立体观测研究,有望在“一磁两暴”的本质及关联性方面取得重要进展。
介绍了中国科学院云南天文台澄江抚仙湖一米新真空太阳望远镜(NVST)的观测系统,总结近10年来国内外科研人员利用NVST观测数据在磁重联的观测特征及其精细物理过程、太阳暗条结构及其形成和演化、日珥的精细结构及其动力学演化、太阳小尺度活动、光球活动的精细物理过程、图像处理与特征识别方法等方面开展的亮点科研工作。展望了未来国内外地基大口径太阳望远镜可能解决的日冕加热、局地发电机、太阳爆发活动触发机制等科学问题。
阐述了国际太阳射电研究具有在更宽频带上实现射电频谱成像的发展趋势,指出了太阳射电观测的重要性和独特性。研制并建设了中国明安图射电频谱日像仪,以开展太阳大气中爆发活动的宽频带连续谱-像结合的三维射电成像研究。展示了太阳射电观测和三维射电成像结果及其在太阳物理和空间天气中的重要作用,指出了明安图射电频谱日像仪可重点研究驱动太阳爆发的日冕磁场结构特征、太阳风的起源及其加速机制等多类问题,并有望探究太阳爆发活动在行星际空间的传播规律、三维日球层结构特征等重要科学问题。
2024年5月10—11日,太阳活动区(AR)13664爆发了自卡林顿事件(1859年)以来最强的太阳风暴事件之一,引发了G5级地磁暴(地磁扰动指数达-412 nT)和全球范围的极光现象。AR 13664呈现致密复杂的磁场分布,伴随快速磁场演化与高活动性,如丰富的磁场浮现、拓扑重构与产生多个耀斑和日冕物质抛射(CME)等。由此AR 13664是否代表强烈太阳爆发的能量积累和释放的典型过程,使其成为研究磁场复杂度、能量存储与释放机制、强烈太阳爆发成因的理想对象。综述了目前相关研究成果,聚焦基于多波段观测、磁流体力学建模和非线性无力场外推,揭示AR 13664从磁通量浮现到近地空间响应的全链条物理过程。围绕AR 13664的研究结果表明:(1)该活动区表现出极高的磁通量浮现速率,峰值可达2.2×1022 Mx/d,迅速形成复杂的βγδ型磁结构,总无符号磁通量高达1.35× 1023 Mx,为能量的高效存储奠定了磁拓扑基础;(2)磁拓扑分析结果表明,磁能释放过程与准分割面(QSL)及多重电流片的演化高度相关,揭示了局部非势能区的能量释放机制;(3)多阶段磁剪切过程被清晰观测到,表明磁绳结构的逐步形成与不稳定性增强,与随后爆发的12次X级耀斑和多个晕状CME密切相关;(4)相关CME具有跨赤道日面源区大尺度结构,在日地空间快速传播,最快投影速度超过2000 km/s,其行星际结构在1 AU处表现为强烈的南向磁场(行星际磁场z轴分量Bz最小达到-50 nT),对地球磁层造成剧烈冲击,诱发强磁暴和电离层扰动过程。这些研究系统描绘了极端空间天气事件从太阳源头到近地空间的全链条演化过程,为太阳爆发的触发、能量积累释放,以及传播机制提供了创新性理解,为建立更加准确和可预报的空间天气模型提供了重要的研究基础。
重点研究了2024年5月10—11日特大地磁暴事件的系列太阳爆发的“先锋官”,即发生在5月8日的X1.0级耀斑的触发过程。多波段观测显示,该事件的太阳源区包含2个密不可分的活动区AR13668和AR13664。活动核心区存在4个暗条,相应的高温波段表现为4组亮的热冕环结构,对应非线性无力场模型中的1个扭缠磁绳和3个弱扭缠的剪切磁拱。分析X1.0级耀斑的复杂触发过程,发现其伴随2个M级耀斑和2个热通道的爆发。发生在第1个M级耀斑期间的热通道HC1的爆发为热通道HC2形成后便迅速进入快速上升相提供了有利条件,而HC2的快速上升又推进了HC1的快速爆发,最终二者合并为一体成功抛出后,形成一个晕状日冕物质抛射。多波段观测和非线性无力场联合分析表明,热通道HC2的形成是光球磁对消引发的2组剪切磁拱的缰绳截断磁重联所致,该过程发生在第2个M级耀斑期间,随后热通道HC2的快速上升触发了X1.0级耀斑的开始。揭示了2024年5月特大地磁暴的首个日面爆发触发的复杂过程,即多个耀斑和热通道爆发的耦合,推动对极端空间天气事件日面爆发的触发过程的深入理解。
针对无线传感器网络节点应用传统DV-Hop定位算法时存在最小跳数值误差和平均跳距误差较大的问题,提出了基于多通信半径最小跳数优化与跳距加权修正的DV-Hop定位算法。采用锚节点通信半径多级数分层的方法,减少了未知节点最小跳数选取的误差。通过加权平均跳距的方式进一步降低了因不规则网络拓扑结构导致的锚节点与未知节点之间距离计算的误差。最后,未知节点通过最小二乘法计算自身坐标。MATLAB仿真结果表明,通过对上述2个步骤的改进,在多种模拟环境中提出的DV-Hop定位算法相较传统DV-Hop算法及有关文献算法具有更高的定位精度。
采用偏振和纵向动量耦合对单光子进行高维量子编码,使光子能够携带2比特信息且仅受到单边信道衰减。仿真结果表明,与传统2维协议相比,该协议的安全码率提升近1个数量级,并且能够突破无中继密钥率传输距离的限制,同时量子比特误码率仅为0.04。该解决方案显著提高了无线公网电力系统的安全性,为可靠的电力传输和数据通信提供了新的选择。
根据滨南-利津地区浊积岩的发育位置、距离物源远近及流动状态的不同,开展了浊积岩类型划分,建立了浊积岩沉积模式,并利用五维地震数据预测了浊积岩有利发育区。研究结果表明:研究区发育陡坡近源构造坡折型、陡坡远源浊流型、陡坡远源碎屑流型和缓坡远源浊流型4种不同沉积模式的浊积岩,且其岩性、测井相、地震反射特征及发育位置均存在不同。顺物源方向进行地震数据叠加可以更好地描述浊积岩沿长轴方向的展布范围,垂直物源方向可以描述浊积岩短轴方向的边界。不同方位叠加数据体的叠合属性和乘积属性均能反映浊积岩的最大范围;而差值属性能够更清晰反映浊积岩的边界。
以SpaceX公司和美国政府作为研究对象,从合作的角度出发,分析双方政府的多面塑造与SpaceX的多维对接,政府的全方位支持与SpaceX的多领域反哺,政府的3大扶持与SpaceX的3大回馈。基于分析结果,提出了搭建适当的合作平台、试点合同外包制模式、强化政企双方在产业链上的协作等多条政策建议,以期能为中国航天领域的政企合作提供一些有益的启示和借鉴。
在化学界的相关领域内,佟振合院士是许多人眼中令人尊敬的前辈,也是温和宽厚的长者。叙述了佟振合院士与学生及他人在工作和生活中相处的温暖细节、严谨细致的工作作风与审慎笃实的科研态度,展现了他关爱后辈、治学严谨、勇于创新、无私奉献的科学家精神。