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世界科学

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2025年12期

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聚焦 | “与热共舞”的未来芯片

聚焦 | “与热共舞”的未来芯片

在芯片技术演进的长河中，“摩尔定律”长期指引着性能增长的航向。然而，在人工智能计算需求爆炸性增长的今天，图形处理器（GPU）芯片单位面积内的功耗已突破 100W/cm2 ，一个更为根本的物理约束，热管理，走到台前并被急剧放大，演变为决定人工智能算力持续增长的关键瓶颈。算力狂飙与热量禁锢的矛盾成为芯片研究的关键。人工智能计算，特别是深度学习，其核心是高度并行、数据密集的矩阵运算。这直接驱动了GP
聚焦 | 未来的芯片将比以往更热

聚焦 | 未来的芯片将比以往更热

即将投入生产的新技术会带来热量处理方面的新问题。在的下在两的芯片面积内的晶体管数量翻倍。但在业界一味追求晶体管密度的过程中，有种副作用也愈发显著：热量。为了确保芯片效率，我们需要一种工具来预测新的半导体技术（也就是制造晶体管、互连组件和逻辑单元的工艺）会如何改变生热和散热的方式。我和我在的研究员同事们所开发的正是这样一种工具。我们的模拟框架结合了行业标准和开源的电子设计自动化工具，并辅
科学学 | 中国“十五五”规划的科技五大新背景（下）

科学学 | 中国“十五五”规划的科技五大新背景（下）

国家国民经济和社会发展“十五五”规划于2025年10月发布。无论从哪个方面来看，科技进步与创新都将是其中的重中之重。与以往历次规划相比，在未来五年乃至更长时期里，我国科技发展的大背景已经发生了深刻变化，这是规划科技工作的重要立足点。企业创新主体的新阶段 2025年9月3日阅兵仪式，让许多人为我军装备取得的巨大进展而自豪和振奋。第五代战机、新型洲际导弹、激光武器、无人潜航器、无人驾驶飞机等最新
科学学 | 从“监管优先”到“应用驱动”：欧盟AI战略的轴心迁移

科学学 | 从“监管优先”到“应用驱动”：欧盟AI战略的轴心迁移

欧盟人工智能（AI）战略在全球人工智能竞争与治理格局中具有重要地位，其发展路径呈现出从“监管优先”向“应用驱动”的显著转向。经过理念确立（2018—2020年）与制度建构（2021一2023年）两个阶段后，欧盟于2024一2025年进入战略深化期，核心目标转向推动技术落地与产业融合。2025年10月推出的《应用人工智能战略》与《欧洲科学领域人工智能战略》“双战略”，标志着这一轴心迁移的完成，也显示
科学学 | 以新技术新知识科普促进科技创新与科学普及有效协同

科学学 | 以新技术新知识科普促进科技创新与科学普及有效协同

新中创新体系的重要组成部分”，要“推动科普与科技创新紧密协同”。科技创新与科学普及协同，是指科技创新与科学普及两大体系以“资源共享、优势互补、双向赋能”为核心，通过制度化衔接与常态化互动，形成“创新产出-科普转化-需求反馈-创新迭代”闭环的动态发展模式。然而，当前却呈现出“创新加速”与“普及滞后”的失衡态势，出现科技创新与科学普及割裂、脱节的状况，削弱了国家创新体系整体效能，不利于推动新质生产力的
基础研究 | 重新思考我们在宇宙中的位置

基础研究 | 重新思考我们在宇宙中的位置

暗能量光谱巡天合作组发布的新宇宙膨胀历史地图暗示，标准宇宙学模型可能正在失效。暗能量光谱巡天合作组头三年数据的一个切片一这些数据构成了迄今为止绘制出的最大的三维宇宙地图近一个在以来，我们之一个世纪中，在也发现这种膨胀正在加速，这一发现获得了2011年的诺贝尔物理学奖。但是，驱动这种加速的神秘“暗能量”究竟是什么？最简单的解释涉及爱因斯坦所称的“宇宙学常数”（∧），这一模型暗示暗能量是一种时
基础研究 | 大脑神经元的平衡之谜

基础研究 | 大脑神经元的平衡之谜

健康的大脑会维持兴奋性神经元与抑制性神经元的平衡，但不同类型细胞之间的界限，比研究人员曾以为的要模糊得多。 19世纪末20世纪初，神经解剖学家圣地亚哥·拉蒙-卡哈尔（SantiagoRamonyCajal）的笔下诞生了很多关于分支、螺旋、棘突与网状结构的手绘作品。这些作品如今闻名于世，首次揭示了哺乳动物大脑基本构建单元（我们称之为神经元）的独特性与多样性。在此后约一个世纪里，他的后继者们不辞
基础研究 | 跳跃基因与神经退行性疾病

基础研究 | 跳跃基因与神经退行性疾病

人类基因组中遍布着名为逆转录转座子的DNA片段，它们可以在基因组中移动。当它们失控时，其中一些会杀死神经细胞并引发炎症。该发现或许能给神经退行性疾病的治疗带来新思路。早在2008年，学动渐冻症（又名肌萎缩侧索硬化）去世的患者大脑中发现了异常物质：病毒蛋白。但这些人并未感染任何已知病毒。实际上，这些病毒蛋白源自在人类染色体中潜伏已久的古老病毒基因一它们被重新激活后，开始疯狂制造病毒蛋白。
基础研究 | 从恐龙到鸟类，藏着什么演化密码？

基础研究 | 从恐龙到鸟类，藏着什么演化密码？

中国科学院院士、研究员 1990年 ∘ledcirc 从事鱼类化石研究的意外发现了两块距今约1.2亿年的鸟类化石后来被命名为燕都华夏鸟。这是当时已知保存最完整的白垩纪早期鸟类化石。以此为契机，弃“鱼”从“鸟”，开始了对中生代古鸟类的研究。 1995年 ∘ledcirc 周忠和与侯连海等人在辽西发现并命名了孔子鸟。这一发现填补了从始祖鸟到现代鸟类之间的重要演化环节。 2002年 ∘ledc
前沿科技 | 上海光源：解析蛋白质结构的利器

前沿科技 | 上海光源：解析蛋白质结构的利器

在不可见之处，看见生命的秘密我们从未真正“看见”生命的全部结构，但生命的运作却从未停止：免疫细胞追踪入侵者、酶分子催化反应、受体蛋白传递信号、肌肉纤维收缩放松…这一切都在纳米级的微观世界中完成。而在这些微观事件背后，蛋白质是绝对的主角：它们不仅是生命的“执行者”，更是所有药物真正的“目标”。要理解致病机制、设计药物或改造生命系统，我们必须知道：这些蛋白质在原子尺度上到底长什么样，它们的“形状”
前沿科技 | 硅酸盐生物陶瓷/玻璃

前沿科技 | 硅酸盐生物陶瓷/玻璃

如是，不比心多你么的是肺？不对！肺瘪下去就小多了。此外，人的头部由眼、耳、鼻、舌、口等组成，但这些都是小器官，即使人脑、手、脚也都不算大。那么最大的器官是肌肉？不对！肌肉只是一种结缔组织，还够不上器官的“级别”，同样骨骼也不是。但有趣的是，科学家经过几十年的讨论、争论，最后达成统一认识：包裹上述所有器官和组织的全身皮肤一属于器官“级别”，不再是以前认为的“皮肤组织”，这就意味着，人体最大的器官是皮
前沿科技 | 超声波让人造肌肉进发生机

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声学技术或可让医疗领域的软体机器人迎来变革这，小与的。下这种材料会像天然肌肉一样运作：收缩、抓握，并以惊人的力量提举物体。 2025年10月，《自然》（Nature）刊登了这项研究发现。该文介绍了一种新型人造肌肉，其动力来源不是电线、电池或泵，而是声波。这种“气泡肌肉”背后的声学原理为无线控制、快速响应甚至为深层组织操作开启了可能性的大门。这或许可以推动数项新技术的发明：能够以逼真的灵活
科学文化 | 好好沉淀一下，做点留得下来的工作

科学文化 | 好好沉淀一下，做点留得下来的工作

刘文柱研究员认识刘文柱，是在2023年5月的启明星计划颁证交流会上，休息时我和他攀谈起来，知道他从事柔性硅太阳电池研究，于是想约他合适的时候采访。他答应了但希望采访时间缓一缓，这次交谈让我记住了眼里有光的刘文柱。这两年他在《自然》（Nature）及其子刊等期刊发表了多篇原创性研究论文。除启明星项目外，他还主持国家重点研发计划项目、国家自然科学基金优青项目、国家自然科学基金面上项目、国家自然
科学文化 | 血管外科跨界：为“炸弹”病造“猪替身”

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撰文在医院的血管外科，有一种疾病堪称“沉默的炸弹”—升主动脉扩张病。它会让心脏上方的主动脉壁像被吹大的气球一样呈现病理性扩张趋势，一旦在高压血流下破裂，或引发心肌梗死、脑梗，致死率极高。在美国，它是第八大致死病因，而我国发病率还高于西方。面对这种凶险疾病，医生们却长期处于困境中：传统开放手术患者死亡率高达 20%～25% ，近三成患者因高龄、脏器缺血等无法手术；想做微创治疗，又因升主动脉“短
科学文化 | 21世纪被引用次数最多的论文

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《自然》（Nature）杂志的一项分析聚焦于21世纪发表的25篇最高被引论文，并探讨了其打破纪录的原因。 21世纪的前25年里诞生了多项重大科学突破，包括首款mRNA疫苗的问世、CRISPR基因编辑技术的开发、希格斯玻色子的发现以及引力波的首次测量。但若查阅自2000年以来发表的全球高被引论文，你根本找不到任何描述这些突破性成果的文章。这是《自然》新闻团队分析了21世纪被引次数最多的25篇论
科学文化 | 詹姆斯·沃森 (1928-2025)

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DNA双螺旋结构只是他在漫长辉煌的科学生涯中献给世界的首座丰碑。詹0富争议的科学家之一。他在2025年11月与世长辞，享年97岁。沃森1928年出生于芝加哥，15岁便进入芝加哥大学读本科，专业是动物学。尽管他对鸟类观察与研究很痴迷，但读过物理学家薛定谔的《生命是什么？》一书后，他认为基因才是解开生命之谜的钥匙。于是，他决定去印第安纳大学布卢明顿分校攻读遗传学博士学位。其间，他跟随萨尔瓦

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聚焦 | “与热共舞”的未来芯片

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