2025年10月8日,瑞典皇家科学院宣布,将2025年诺贝尔化学奖授予科学家北川进、理查德· 罗布森和奥马尔·亚吉,以表彰他们“开发了金属有机框架(MOF)”。这类材料具有较大空腔的分子结构,气体和其他化学物质可以在空腔中流动。通过改变MOF中使用的构建块,化学家可以设计它们来捕获和存储特定的物质。正如诺奖委员会评价:“他们为化学创造了新空间”——而让这片“新空间”从理论蓝图变为现实价值的,正是全球科研工作者数十年“从1到100”的脚踏实地。其中,中国团队以系统性突破构建起MOF领域的“应用支柱”,成为推动该领域获诺奖认可的关键力量。
细胞抵御外来病原体的第一道防线是先天免疫反应。环状GMP-AMP合成酶(cGAS)在此过程中发挥关键作用,它能识别宿主细胞质中病原体来源的DNA或RNA,并启动信号级联反应,诱导Ⅰ型干扰素编码基因的转录。炎症加剧是衰老的一个典型特征,而衰老过程中cGAS信号的失调会引发导致机体功能衰退的炎症反应。因此,cGAS被视为潜在的治疗靶点。然而,尽管cGAS存在于细胞质中,但它主要与染色质结合,且其在细胞核内的功能尚不明确。Chen等在《Sci‐ence》报道称,裸鼹鼠的cGAS在其N端存在一组独特的4个突变,可促进DNA修复——这一机制对该物种的超长寿命至关重要。
人工智能作为一门发展近80年的学问,其发展过程中边界持续扩大、研究方向不断丰富,学界对其学科属性、研究核心等问题仍存争议。对人工智能的学科属性进行了系统分析,剖析了人工智能的学科定位,分析了人工智能可以像人一样思考、像人一样行动、理性地思考和理性地行动这4个核心目标,指出了人工智能是一种方法而不仅是模拟人类,是求解复杂问题的新范式,人工智能已超越传统计算机科学分支的范畴。强调了人工智能是科学技术的“元级探索方法”,目前仍处于“前范式科学”阶段。
近年来,光驱动微纳马达作为一种新兴的微型动力装置,因其能量输入可调、开关状态可逆且可远程操控等优势,在水环境处理、生物医疗以及生物传感等领域展现出广阔的应用前景。梳理了光驱动微纳马达在材料设计、光能利用与驱动控制等方面的研究进展,重点分析了基于光热效应、光致异构化以及光催化分解等不同机制的驱动机理,并列举了分别利用紫外光、可见光与近红外光驱动的微纳马达的独特优势及其典型应用。同时,该类马达在实际应用中仍面临光能转换效率较低、运动控制精度不足以及材料生物相容性和稳定性不佳等问题。未来研究应致力于提升光能转换效率、开发高生物相容性材料、优化运动控制策略,并探索多源驱动方式与多功能集成化设计,从而推动光驱动微纳马达性能的全面提升与应用范围的进一步扩展。
自主智能无人系统在动态复杂、多主体耦合、信息不完备且社会约束强的真实开放环境中运行时,面临合规性建模不足、社会风险感知受限、协同冲突突出及异常响应滞后等关键挑战。为此,提出一种具身社会感知智能框架,该框架将具身感知(本体、内部、外部、交互和意图)与社会雷达融合,并引入代理式人工智能(Agentic AI)作为顶层决策与控制机制,实现多层级、自主化的认知决策。整体采用感知、推理、执行、反馈与元控制5层结构,实现从多模态感知到合规行为生成的动态闭环。通过融合物理与社会环境信息,该框架显著提升了自主智能无人系统在城市治理、应急救援和社会安全等复杂不确定场景中的任务适应性、群体协同效率与合规可靠性,为实现可信赖、可解释、可持续的自主智能系统提供新的技术路径。
具身智能作为人工智能发展的新阶段,正在实现从“感知−认知”到“感知−认知−行动”一体化的跃迁。视觉−语言−动作(vision−language−action,VLA)模型通过统一视觉感知、语言理解与动作生成,为智能体在真实世界中的自主操作提供了关键技术路径。系统梳理了VLA技术的发展脉络与典型成果,总结了其架构范式,包括多模态感知输入、语义融合机制、强化与模仿学习、世界模型和多层次动作输出。结合自动驾驶、人机交互和工业装备等应用场景,进一步分析了VLA发展面临的核心挑战,包括数据资源匮乏、泛化与迁移能力不足、可解释性与算力压力等,并展望了未来趋势。
随着新一代信息技术的融合创新,数字孪生(digital twin,DT)技术作为推动数字化转型与智能系统演进的关键支撑,已广泛应用于工业制造、智慧城市、智能交通等领域。然而,现有研究主要聚焦于“物”的建模和分析,较少系统整合“人”和“环境”因素,难以满足复杂智能系统对多层次、全方位交互的发展需求。鉴于此,引入“物−人−场”交互视域,从智能物理实体(物)、智能个体(人)以及虚实融合环境(场)3大核心维度,全面且系统地剖析数字孪生技术的研究前沿与进展。首先,分析以“物”为核心的传统数字孪生技术体系,重点介绍其理论起源、框架及应用等。其次,探讨AI(人工智能)驱动下的数字人定义、发展脉络、国家政策和核心技术等。最后,将视野拓展至“场”的维度,探究元宇宙多元场景中“场”的应用实践,深入研讨“物”“人”和“场”3个元素的深度融合交互机制,揭示三者如何相互作用、相互促进,为元宇宙的构建提供支撑。进一步,围绕“物−人−场”面临的关键挑战,提出3方面研究建议:(1) 构建智能化且具备多层架构的数据融合框架;(2) 研究AIGC(生成式人工智能)赋能的智能虚实映射与虚拟原生进化;(3) 构建新的虚拟经济与智能化治理体系。研究成果为构建具备多主体协同感知、多模态智能交互与虚实融合闭环反馈的新型数字孪生系统提供了理论基础与实践启示。
无人船系统的智能化正从远程操控向具身自主形态深刻变革,其核心在于通过多模态感知、环境交互与闭环学习实现高级智能行为。梳理了具身智能在无人船上的关键进展,指出语义控制闭环、数字孪生验证与评测体系正从方法探索走向工程集成,并已在港池与内河等场景形成初步应用支撑。然而,当前技术在感知稳定性、规则可解释性及落地资源等方面仍存在瓶颈。为此,建议从强化自主闭环智能体系、构建标准可信验证环境、推进轻量化与协同部署等方向重点突破,以提升系统的可靠性、合规性和规模应用能力,为中国智能船舶技术与海洋战略实施提供支撑。
人形机器人因具有人体相似的形态与运动能力,被广泛认为是未来服务、救援与工业应用的潜在核心装备,但在非结构化环境中实现稳定可靠的行走仍具有显著挑战。综述了近年来在人形机器人行走规划与控制方面的研究进展,重点涵盖步态规划、轨迹生成、全身控制及学习驱动方法等方向。系统梳理了典型方法的核心思想与实现框架,对其适用场景、优势与局限进行比较分析,并根据规划与控制层级对现有研究进行分类总结。此外,讨论了提升环境适应性与动态稳定性的关键技术瓶颈,展望了未来在多模态感知融合、学习与控制协同优化、全身运动技能学习及安全性保障等方面的发展趋势,并对相关技术的标准化与大规模应用提出了建议。
随着高速交通网络的快速发展以及第6代移动通信技术的持续推进,高速移动场景下的用户通信需求急剧增长。然而,用户高速移动带来的高多普勒频移将导致信道快速时变,严重降低了通信的可靠性和传输质量。针对该挑战,提出结合通感一体化技术,基站在和高速用户通信的同时,接收回波信号以预测多普勒频移,并对多普勒频移进行预先补偿,从而降低接收端通信信号处理复杂度并提升通信质量。针对高速移动场景下的正交频分复用(orthogonal frequency division multiplexing,OFDM)通感一体化系统,提出了一种基于长短期记忆网络(long short−term memory,LSTM)模型的在线多普勒频移智能预测方法,该方法基站根据接收回波信号,估计当前多普勒频移,并利用LSTM模型实时预测下一时刻的频移。为适应动态环境,所提模型采用在线更新策略,在每次接收回波并估计得到新的多普勒频移数据后实时更新LSTM模型参数。为评估模型性能,将LSTM预测结果与无迹卡尔曼滤波(unscented Kalman filter,UKF)模型及Transformer模型进行对比,分析其在不同移动速度和信噪比条件下的预测精度。仿真结果表明,所提LSTM在线预测模型对非线性多普勒频移预测的准确性和鲁棒性均优于UKF模型和Transformer模型,为高动态通信环境下的频移在线预测提供了高效可靠的解决方案。
吞咽障碍在认知功能障碍患者中发生率高,并对其生存质量造成严重影响。吞咽生命质量(swallowing quality of life,SWAL−QOL)量表作为国际广泛应用的吞咽功能及相关生活质量的评估工具,既往研究将认知障碍人群排除在适用对象之外。本研究系统性验证中文版SWAL−QOL量表在轻—中度认知功能障碍患者中的适用性。研究纳入122名轻—中度认知功能障碍患者,对受试患者的量表结果测量者间重侧信度、同质性信度、内容效度及结构效度进行探究。结果表示,该量表各维度测量者间信度系数(“食物选择”维度除外)均高于0.8,整体内部一致性Cronbach's α值达到0.971;结构效度分析该量表与洼田饮水试验(WST)、吞咽功能评估(EAT−10)量表等吞咽功能评估工具呈显著相关,并提取出“心理社会功能”“营养摄入模式”和“生理功能调节”3个公因子(累计方差贡献率72.742%),揭示吞咽障碍对患者心理、生理及社会功能的多维度影响。研究表明,中文版SWAL−QOL量表可作为轻—中度认知功能障碍患者吞咽相关生活质量的可靠评估工具,为制定个体化干预策略以及提升患者生活质量提供了理论支持。
纳米生物材料领域作为21世纪生物医药领域的战略性科技领域,正深刻重塑疾病诊疗范式并驱动全球科技竞争格局变革。梳理了中国纳米生物材料领域在产学研方面的发展现状与战略挑战,通过对比揭示中国在生物医用涂层材料、上转换成像探针材料及纳米酶等部分细分领域的领跑优势,同时指出当前存在基础研究与应用脱节、跨学科协作壁垒、监管与产业适配失衡等结构性矛盾。在新型举国体制框架下,通过借鉴成熟行业的技术跃迁经验,推演出中国纳米生物材料领域可能的三阶段演进轨迹,即从技术攻坚期的工艺突破,到产业扩张期的标准主导,最终实现全球引领期的范式革新。建议通过“临床需求反向驱动”研发模式、千亿级产业基金布局及国际标准突围策略,中国有望构建以纳米生物材料驱动的“技术−产业−治理”三位一体中国方案的生物经济模式,为高水平科技自立自强提供实践范本。
李振声是我国著名的小麦遗传育种学家。通过回顾李振声的学术成长历程,梳理了其学术贡献和科学精神,描绘了他作为战略科学家所走出的农业科技自强之路。他的科研生涯不仅浓缩了中华民族“以农立国”到“科技强农”的奋斗历程,更是科学家精神的生动体现。李振声少年时期经历饥荒,立下“让国人吃饱饭”的志向,将传统“农为邦本”思想转化为科研动力;他创新应用染色体工程育种技术,攻克远缘杂交世界难题,将育种周期从几十年缩短至3年,奠定中国种业科技自立根基;他努力带领青年科学家“把论文写在麦田里”,使其团队接力的“滨海草带”计划成为盐碱地治理先锋。