利用膜材料进行海水淡化，难以兼顾高选择性和高水通量。2025年2月14日，华南理工大学前沿软物质学院和电子显微中心韩宇教授领导的国际合作团队在《Science》发表研究成果，通过向单层二硫化钼（MoS2）薄膜引入大量预先设计的多孔晶界结构——材料的一种缺陷形式，实现了高效的水/盐（水合离子）分离。研究团队首先采用化学气相沉积（CVD）方法，精准控制MoS2晶粒的取向与尺寸，使其在生长过程中形成2种固定的优选取向（互成60°角）。这一生长取向最终“拼接”成了一种特殊的8元环（8-MR）晶界结构（4.2×2.4 Å），正好允许水分子通过，同时阻挡分子尺寸较大的水合离子。基于MoS2薄膜制备的海水淡化膜，不仅表现出大于99.9%的离子截留率，同时保留约214 mol·m-2·h-1·bar-1的水渗透率。对于产生高选择性和高水通量得以兼顾的原因，研究人员推测主要为8-MR孔的强烈分子筛分效应。该策略有望拓展至更广泛的应用领域，如气体分离、催化及其他功能性膜材料。
在无氧无光的地球深处，细菌和古菌相互协作、顽强生存，通过分解有机物并持续产生甲烷，默默推动着地球碳素循环。但是，两者的分工模式一直是个未解之谜。2025年1月30日，农业农村部成都沼气科学研究所厌氧微生物承磊团队与日本科学家合作，在《Nature》上发文称，发现了新型的菌群互作模式——“种间甲醇转移”，为解答上述谜题提供了新的线索。该团队利用嗜甲酸赵氏杆菌（产生甲醇的细菌）和胜利甲烷嗜热微球菌（产生甲烷的古菌）人工构建了合成菌群，并结合同位素示踪、多组学等技术，发现了嗜甲酸赵氏杆菌将甲酸“酿造”成甲醇的全新工艺。然而，这位“酿酒大师”却“不胜酒力”，甲醇的累积会减缓细菌自身的活力。恰巧嗜热微球古菌是一位专门喝假酒的“醉翁”，酒喝多了还会“吐”出甲烷。该研究不仅丰富了地球深层生物圈的碳循环认知，也为未来开发“地下沼气工程”和碳减排新技术开发提供了新的思路。
变脸伪装经常出现在科幻电影中，而在现实世界里，人们无法实现多次动态面部变化。2025年2月12日，浙江大学机械工程学院邹俊团队在《Science Advances》上展示了一种可穿戴变脸面具，可以实现一张面具在多个相貌之间的变换。团队受自然界中河豚的皮肤变形和变色龙的颜色变化启发，设计了可重复编程的化学流体皮肤来制造面具。皮肤的变形驱动是基于可逆产气化学反应，通过气压驱动面具的变性；变色驱动是通过嵌入的温致变色微胶囊和液态金属加热纤维实现。2种材料均具备显著的变色能力和良好的拉伸性。利用上述驱动策略，化学流体皮肤可实现形状和颜色2种典型面部特征的任意组合、重复调控，即将不同面貌的设计信息多次录入面具中进行切换。这项融合化学、材料学与仿生学的突破，标志着人类向智慧柔性伪装迈出里程碑式的一步，或许不久之后，“瞬间变脸”将不再止步于川剧舞台或科幻银幕。
黑土作为蓝色星球上最肥沃的土壤类型之一，牵动着全球粮食安全的命脉。然而，过去百年间，集约化农业和气候变化导致黑土严重退化。中国黑土区有机质含量在过去60年间（截至2022年）锐减1/3，部分地区的耕作层厚度下降超过20 cm。2025年2月13日，中国农业大学杨晓光教授在《Nature Food》刊文，呼吁有关部门积极推广、实践《黑土保护法》提倡的新型农业生产系统，特别是土壤增肥系统。中国农业大学与辽宁省农业科学院研发的“玉米—豆科作物间作”模式，利用大豆、花生的固氮能力减少化肥施用，同时提升光热资源利用率，单位面积产能显著增加。另一个范例是“梨树模式”，该模式以保护性耕作为核心，将玉米轮作休耕种植制度与秸秆覆盖和少耕相结合。10年来，“梨树模式”使土壤有机质含量提高了11%~17%，养分供应能力提高了9%~25%，土壤蓄水量增加了40~50mm，玉米年平均产量提高了3%~5%，同时提高了产量稳定性。
鲸鱼的歌声常在自然纪录片或科幻作品中被描绘得神秘悠远，仿佛某种“外星语言”。此前科学家们尝试解读鲸歌时，一直无法确认其“词汇”究竟有无规则，也不清楚这些复杂声学信号与人类语言有多少相似之处。2025年2月7日，来自希伯来大学、爱丁堡大学等机构的研究人员在《Science》发表论文称，受到婴儿早期学习语言的启发，对长达8年的座头鲸歌声数据进行解读后发现：这些歌声不仅可以被分割成可重复出现的“子序列”，其使用频率更高度贴近Zipf分布（幂律分布），即少数单词高频出现，其他则相对低频，与人类语言中高频词与低频词的分布模式如出一辙。同时，这些“子序列”的长度也呈现了“越常用，越简短”的规律。
物种的每个细胞都含有相同的基因序列，但不同类型的细胞只选择性表达其中的一部分，如脑细胞和皮肤细胞。这种差异化表达由染色质的三维结构决定，该结构控制着每个基因的可访问性。然而，确定染色质结构的实验方法耗时费力，处理1个细胞的数据大约需要1周时间。2025年1月31日，美国麻省理工学院的化学家们在《Science Advances》公布了一项突破性成果：他们利用生成式AI技术开发出一个模型“ChromoGen”，能在数分钟内预测数千种单细胞染色质结构。ChromoGen包含2个部分：第1部分是深度学习模型，经过训练后能够“读取”基因组，分析基础DNA（脱氧核糖核酸）序列和染色质可读取的信息；第2部分是生成式AI模型，基于超过1100万个染色质构象的数据进行训练，能够精准预测染色质的物理构象。ChromoGen模型能有效地捕捉序列—结构关系，为每段DNA序列生成多种可能的结构。这种方法不仅大大加速了染色质结构的预测过程，也为深入研究基因组的三维组织如何影响细胞的基因表达提供了有力工具。
1982年，诺贝尔物理学奖得主理查德·费曼（Richard Feyn-man）提出了量子模拟器的概念。与传统的超级计算机不同，量子模拟器利用量子力学的特性，能够更高效地模拟复杂的物理过程。例如，模拟热咖啡中牛奶的扩散过程。2025年2月5日，瑞士保罗谢尔研究所的2位理论物理学家联合谷歌公司及来自5个国家的大学研究人员，在《Nature》杂志上公布了一种新型数字-模拟混合量子模拟器。团队借助谷歌提供的包含69个超导量子比特芯片，实现了数字和模拟操作模式的有效结合。数字模式是通过量子门精确控制量子比特的初始状态，类似于传统计算机的逻辑门。模拟模式是利用量子比特之间的相互作用，直接模拟物理过程，例如，热传播或磁畴的形成。
自生物技术作物问世以来，美国除草剂草甘膦用量激增750%。针对该国迄今规模最大的除草剂草甘膦研究发现，当前美国农村地区新生儿呈胎龄缩短趋势，且体重低于平均水平。据研究人员估计，这些细微变化可能导致美国每年产生逾10亿美元的额外医疗支出。对于长期处于不利地位的弱势群体，新生儿低体重风险较优势群体高出12倍。该研究于2025年1月14日发表在《Proceedings of the Nation-al Academy of Sciences》，其局限性在于未直接评估个体接触草甘膦的具体风险。预计美国国家环境保护局将在2026年完成对草甘膦的重新评估。
一项研究表明，采用曲线割草代替直线割草，并动态调整割草路径，可显著提升传粉昆虫多样性。工业化农业采用的全田同步割草模式导致栖息地多样性下降，使草地昆虫生存空间受到影响。一研究小组发现，分区域割草可显著提升多样性，但割草方法非常重要。通过为期3年的实验发现，农民采用每年2次分区域曲线割草法，每次割草与未割草的区域比例保持在2∶1，相较采用直线2∶1比例割草法，蝴蝶和蜜蜂的多样性分别增加30%和40%。曲线割草法需要对农民进行进一步培训，且需要投入更多时间和精力。该研究小组在《Agriculture, Ecosystems & Environment》报告中称，这种方法也可以有效应用于城市公园和小型住宅庭院。
在量子信息技术与信息通信技术融合背景下，面向提升信息通信安全性和便携性的迫切需求，采用了理论分析和实际应用案例结合的方式，探讨了量子保密通信与5G融合的探索实践，展示了量子保密通信在5G网络中的融合策略与应用成效。量子保密通信正携手5G在承载网络、网络切片等基础设施层面探索融合，同时催生出量子加密通话、量子加密对讲等融合创新应用。展望了量子保密通信与5G融合的未来发展：随着量子保密通信和5G在基础设施、应用场景等方面不断深度融合，将共同构筑高速泛在、自主可控的数字基础设施，为数字经济的蓬勃发展提供坚实而强大的安全保障，有力推动产业数字化转型升级，助力数字经济持续发展。
极紫外阿秒光源具有极短的脉冲宽度和高光子能量，因此具有超高的时间和空间分辨能力，广泛应用于原子分子物理、凝聚态物理，乃至化学和生物学研究中。目前阿秒光源的脉冲宽度已经突破了50 as，最高光子能量也突破了水窗波段。介绍了阿秒光源的产生及产生过程中相位匹配的原理，论述了孤立阿秒脉冲产生和选通方法；回顾了阿秒光源的发展历程，梳理了阿秒光源在基础物理研究中的应用；展望了未来的阿秒光源将朝向具有更高光子能量、更短脉宽、更高单脉冲能量、更高光子通量和更高重复频率的方向发展；上述参数的不断提高在应用研究中具有重要意义。总结了目前国内外的阿秒光源装置，并指出建设大型阿秒装置，实现高性能的阿秒综合实验是未来重要的发展方向。
人工智能技术的广泛应用引发了隐私泄露风险、隐私保护、隐私治理等困境。要解决人工智能隐私困境，需要不同主体共同参与，构建由政府引导，科学家、企业、社会组织、媒体、社会公众等多元主体共同参与的伦理责任共同体。伦理责任共同体具有共同的利益诉求、价值共识、伦理基础和愿景目标，是利益、责任和价值的有机统一体。通过满足各责任主体利益诉求, 形成伦理责任主体价值共识，推进伦理责任主体共治模式，实现人工智能隐私困境的善治。
进攻性人工智能指人为地滥用人工智能（AI）来完成信息搜集并执行恶意进攻指令的智能体，其源于早期的棋盘博弈，现已被广泛应用于国家安全部署、情报搜集与意识形态等领域。然而，其道德问题不容忽视，具体讲，技术“黑匣子”致使伦理责任模糊，非法情报搜集威胁全球公众的隐私安全，复杂场景下机器判断具有不可控性，这都将国际局势推向新的政治不稳定境遇。有鉴于此，必须建立人类之于机器的“道德主权”，在全球范围内构建“复合网络”的伦理考量体系，并优化风险分级预案，从而为机器的“道德嵌入”、道德分级，以及“不可接受性风险”的伦理审查提供支持。
个人基因信息在基因技术中的应用存在隐私泄露、基因歧视等伦理风险。对于基因信息应用伦理风险的治理，机构内设伦理委员会审查模式难以保证审查公正性、既有的匿名化标准不足以肩负保护公民个人基因信息的重任、反基因歧视法律法规亟待完善、增强型基因编辑规制不足。通过研究中国基因信息保护的制度现状，确定了基因信息技术伦理治理的基本立场，提出了基因信息应用伦理风险治理的优化路径，具体包括严格基因信息应用的伦理审查机制、确立基因信息的合理使用标准、完善反基因歧视法律法规、完善非法植入基因编辑、克隆胚胎罪。
神经科学技术的主要对象是人脑，而人脑在人的属性中占据重要位置，是具有人之所以为人的特殊属性。因此，通过梳理神经科学技术在脑隐私、个人同一性、人的尊严、安全性及对现行法律规范挑战等方面存在的伦理问题，进而从国家科技伦理委员会、科学+伦理+法律协同治理模式、公众参与、建立技术研究与应用的指南和标准等方面提出了科技伦理治理的一些政策建议，以帮助神经科学技术朝着人类福祉最大化方向发展。
人类可遗传基因组编辑临床试验是将编辑过的胚胎植入女性子宫、妊娠和足月生产的系统性研究活动，临床试验条件是规范技术应用于临床的重要的伦理标准。从增进健康福祉、安全慎行、尊重自主，以及社会公正4个方面审视临床试验的“十条”标准，集中体现了生命伦理学4个原则中尊重患者生命健康和自主性的核心内涵。可遗传基因组编辑临床试验条件充分评估了拟解决疾病的严重程度与潜在风险，恰当地在“行动优先”与“防范优先”2类立场中间找到平衡，为其临床应用提供伦理指导。通过对临床试验条件的伦理审视，旨在为贯彻落实这“十条”标准提供一种思维方式和分析路径。
脑机接口技术在教育、医疗等领域已经得到了广泛应用，所具有的“非接触式的信息传播”“人体机能的深度强化”“高效的数据传输”等诸多机能对于赋能情报活动开展具有一定的现实意义。通过分析脑机接口技术对于情报活动存在的具体功能，在情报活动中应用脑机接口技术会存在的现实风险，构建了从原则指导到规则锚定的合规保护机制，力求有效保障脑机接口技术在情报领域中的全面应用。此外，在应用过程中还需要坚持预防性利益保护原则、利益位阶保护原则、惩罚与奖励相结合原则，从保护个人自决权、制定隐私合规保护策略、强化情报机构的监督责任、完善数据安全审查制度、制定数据合规保护奖惩机制这5个方面，消解脑机接口技术在情报领域应用中可能面临的风险。
伴随新兴信息技术的创新、应用及数据成为主要的生产要素，信息隐私人格权与财产权侵权伦理风险呈现加剧趋势。遵循《关于加强科技伦理治理的意见》将制度规范、制度保障作为科技伦理治理主要手段的意见，在信息隐私人格权侵权伦理风险的制度规范方面，论述了个人信息身份控制权制度、公法私法并举的系统性保护制度、包含敏感个人信息大数据处理业务的职业资格限制与禁止制度等新制度。在信息隐私财产权侵权伦理风险的制度规范方面，首先，论证了确立个人信息财产权制度的经济合理性；其次，论述了个人信息财产权的性质与权项制度；最后，阐述了规范信息隐私财产权侵权伦理风险的3项新制度，即个人信息许可处理合同制度、个人信息保护基金制度和个人信息集体管理制度。
为解决目前海上高温高压低渗气田在清喷排液过程中存在的高密度钻完井液固相含量高，易沉降导致清喷困难；钻井船综合日费高，排液周期长，造成清喷成本高；海上空间受限，清喷设备空间布置及安全性要求高等一系列难题，通过科技攻关，自主形成了一套适用于海上高温高压低渗气田清喷排液关键技术体系。该技术研发了超细重晶石加重的钻开液+封隔液+无固相完井液的工作液体系，设计了一套井口小平台清井放喷地面流程，提出了一套海上高温高压井井口平台清喷安全控制方法，合理优化了井口平台的清喷管线流程及装置布局，形成了清喷流程多节点监测控制系统，设置了地面流程应急关断屏障，在地层高压气体泄漏发生时能够及时关断流体来源，保障清喷安全。该技术在南海莺歌海盆地高温高压低渗气田中成功实现了现场应用。
锂产业链关键产品贸易安全是事关国家战略性矿产资源安全的重要问题。基于2013—2022年中国锂产业链关键产品的对外贸易数据，一方面，从贸易规模、贸易伙伴2个维度，全面探讨中国锂产业链关键产品的贸易格局及演化规律；另一方面，构建进出口结构安全性评价指数，评估中国锂产业链关键产品贸易结构的安全水平，以期为中国制定和调整锂资源安全战略提供参考。研究结果表明：2013年以来，中国锂产业链关键产品的贸易规模不断扩大，其中，碳酸锂以进口为主，而氢氧化锂、锂离子电池均以出口为主；中国锂产业链关键产品的出口贸易伙伴均多于进口，其中，中国碳酸锂和氢氧化锂的贸易伙伴相对集中，而锂离子电池的贸易伙伴数量稳中有升，贸易核心地位逐渐凸显；中国碳酸锂的进出口结构模式在强进口和弱进口之间波动，现阶段体现为强进口，氢氧化锂的进出口结构始终维持在强出口模式，锂离子电池进出口结构模式经历了“相对平衡—弱出口—强出口”的转变；中国碳酸锂进口和氢氧化锂出口的结构安全性均处在一种不安全的状态，而中国锂离子电池的贸易结构长期处于安全状态。
新一代信息技术作为智能互联技术体系的关键要素，重构了智能制造价值链，为智能制造质量管理提供了新范式。结合中国智能制造发展实际情况，分析了新一代信息技术背景下智能制造质量管理的新趋势与新需求。概述了质量4.0的基本理论，拓展了质量4.0中价值链的含义，并通过内部价值链、产业价值链与相关方价值链3个维度构建了基于质量4.0的智能制造全价值链质量管理模式，以促进质量4.0理论与方法在智能制造质量管理实践中落地。
2023年是著名博物学家阿尔弗雷德·拉塞尔·华莱士诞辰200周年、逝世110周年，纪念他的最佳方式是总结和弘扬其精神遗产。以文本细读和个案研究为主要研究方法，在简要回顾华莱士的重要自然科学成就的基础上，着重阐述他为追求真理而无畏艰险的牺牲精神、坚持实地调查的方法论态度、勇于挑战权威的理论创新精神。博物学家华莱士是一位将科学要求与伦理要求相统一，具有高度社会责任感的空想社会主义者，他留给后人的最宝贵的精神财富正是其科学精神与人文关怀。
