大科學裝置（亦被稱作重大科技基礎設施）集科研、技術、工程三重屬性于一身，具有規模宏大、性能卓越、系統復雜、技術先進等諸多特點。自20世紀中葉以來，大科學裝置在推動科學技術發展實現前沿性、原創性突破方面所起到的基礎性支撐作用愈發凸顯。

為此，《科技導報》推出了“大科學裝置專題”。

卷首語

海洋負排放國際大科學計劃助力人類命運共同體建設

作者：焦念志

作者信息：廈門大學碳中和創新研究中心，生物海洋學家、中國科學院院士、海洋負排放（ONCE） 國際大科學計劃首席科學家。研究方向為海洋生態學以及相關的資源環境效應。

摘要：海洋負排放國際大科學計劃提出了切實際、合倫理、可實施又合法的靠譜生態地球工程方案，將為踐行《巴黎協定》和COP29共識提供科技支撐，為構建人類命運共同體提供有力抓手。

科技新聞

《中國科協2035行動計劃綱要》發布

更小、更自由的基因編輯系統TIGR-Tas問世

第3類鎳基超導體助力破解“高溫超導”之謎

新一代腦機接口技術讓意念操縱無人機6小時

鼠小弟為昏迷同伴提供“急救”

血液中消毒副產物或導致血脂異常

史上最大開源AI基因模型將改寫生命底層代碼

大腦中“甜品胃”真實存在

全球泥炭地面臨嚴峻威脅

奶牛感染第二種禽流感病毒

大數據揭示22億年前大陸巖石圈的增厚事件

首次實現星地復雜環境下皮秒級微波時差測量

地球“遲鈍”的中間區域出現新動向

迄今最高能中微子在水下發出閃光

科技評論

科技戰略咨詢的綜合集成路徑探討

作者：李培楠1，萬勁波1, 2, *

作者信息：1. 中國科學院科技戰略咨詢研究院 2. 中國科學院大學公共政策與管理學院

摘要：科技發展和科技促進發展的重大決策更加復雜和不確定，對科技戰略咨詢的綜合集成提出了更高要求。通過對系統方法論、智庫雙螺旋法、哲理-數理-物理-事理-人理、融合科學等理論研究的梳理，在把握科技戰略咨詢規律，掌握科學方法和實踐路徑的基礎上，歸納了科技戰略咨詢綜合集成的3種基本路徑：智庫科學與工程導論為科技戰略咨詢的綜合集成奠定了基礎、應用數字技術為科技戰略咨詢的綜合集成提供了手段、技術識別預測系統為科技戰略的綜合集成提供了實踐案例。更好綜合集成科技戰略各要素，提升科技智庫的戰略研究與戰略咨詢能力，以及政策建議的科學性和可行性，以高質量科技戰略研究與科技戰略咨詢支撐高水平科技戰略決策。

本刊專稿

美國2024太陽和空間物理十年調查解讀和對中國的啟示

作者：王赤，宋婷婷，曹松

作者信息：中國科學院國家空間科學中心

摘要：2024年12月5日，美國國家科學院發布了新的十年調查報告《太陽和空間物理探索的未來十年：探索和保護人類的太空家園（2024—2033年）》，這是美國國家科學院發布的第3個用于指導太陽和空間物理（也稱日球層物理）領域未來10年發展的戰略研究報告，引起了國際空間科學領域的廣泛關注。本文對該十年調查報告進行了解讀，分析了美國未來10年太陽與空間物理“探索和發現宇宙奧秘、拓展和保護人類太空家園”的發展愿景、科學探索與空間天氣的主題以及擬解決的科學問題、科學探測任務等內容，研究了其面向科學發現和社會發展的雙重需求，以及通過實施天基與地基的大、中、小型系列任務取得重大突破的戰略布局，將對中國太陽和空間物理領域的研究與發展提供有益的啟發和借鑒。

特色專題：大科學裝置

建好、用好大科學裝置積極推動人類知識創新—以穩態強磁場實驗裝置為例

作者：匡光力，黃杏潔，汪文強

作者信息：中國科學院合肥物質科學研究院強磁場科學中心

摘要：深入探討了大科學裝置在推動人類知識創新進程中的核心作用，特別聚焦于穩態強磁場實驗裝置（SHMFF）這一實例，剖析了其在達成科學目標、驅動知識創新、促進產業升級、加強國際合作與交流以及吸引高端人才等多個維度上的顯著貢獻。SHMFF通過構建高場磁體集群，為物理、化學、材料、生物學等多學科前沿研究提供先進實驗條件，支撐用戶取得系列高水平成果。其衍生技術廣泛應用于高端裝備制造、藥物研發等領域，有效促進區域經濟發展。同時，SHMFF堅持開放共享理念，通過國際合作在生物、材料等領域取得多項突破，促進知識共享。SHMFF的成功實踐驗證了大科學裝置對知識創新的推動作用，也為中國優化大科學裝置布局、提升設施先進性提供了重要參考。未來，持續建設和完善大科學裝置體系，將成為推動知識創新和科技進步的重要戰略支撐。

粒子加速器驅動的同步輻射光源：現狀與展望

作者：焦毅1, 2

作者信息：1. 中國科學院高能物理研究所 2. 中國科學院大學

摘要：粒子加速器作為大科學裝置，在世界科學技術的發展進程中發揮著非常關鍵的作用。同步輻射光源是一種利用相對論電子產生同步輻射的粒子加速器，迄今已歷經4代的發展，在基礎科學研究和應用科學領域扮演越來越重要的角色。闡述了粒子加速器和同步輻射光源的代際演變，剖析了基于衍射極限儲存環加速器的第四代同步輻射光源的主要技術特點，包括緊湊型多彎鐵消色散結構設計、小孔徑磁鐵與新型真空鍍膜技術的協同突破等，結合國際第四代同步輻射光源發展動態，重點介紹了中國高能同步輻射光源等裝置的最新進展，對束流發射度極限突破、人工智能驅動的束流實時調控、衍射極限儲存環與自由電子激光原理融合等加速器光源未來發展的潛在方向做了初步探討。

中國天眼新視角：毫秒脈沖星與引力波探針

作者：周云剛1, 王德華1, *, 張承民2, 3, 4, *, 崔翔翰2, 3, 4, 吳鑫基5, 楊智堯1, 馬書1

作者信息：1. 貴州師范大學物理與電子科學學院 2. 中國科學院國家天文臺 3. 中國科學院大學物理科學學院 4. 中國科學院 FAST 重點實驗室 5. 北京大學天文系

摘要：綜述了自毫秒脈沖星發現42年以來的研究進展，包括其物理性質、形成與演化、毫秒脈沖星計時陣列與引力波探測等方面的構想與新進展。介紹了球狀星團中的毫秒脈沖星，這為認識它的演化提供了新的視角，并且有助于揭示脈沖星演化的關鍵過程。憑借FAST的高精度和高靈敏度優勢，有望在未來從球狀星團中發現新的特殊類型脈沖星和奇異天體，如雙毫秒脈沖星系統（MSP-MSP）、毫秒脈沖星—黑洞系統（MSP-BH）、亞毫秒脈沖星等，這將極大地豐富對中子星種類和特性的認識。此外，FAST還將在納赫茲引力波的探測中發揮重要作用，這為認識宇宙提供更加深入的洞察，揭示更多的奧秘。

中國天眼工程升級計劃—FAST核心陣設計和關鍵技術研究

作者：姜鵬1, 2, 3, 劉彬1, 2, 于東俊1, 2, 3, 甘恒謙1, 2, 3, 陳如榮1, 2, 朱煒瑋1, 2, 錢磊1, 2, 3, 孫京海1, 2, 3, 李輝1, 2, 3, 潘高峰1, 2, 3, 朱博勤1, 2, 3, 柴曉明1, 2, 3, 朱巖1, 2, 3, 李楠1, 2, 胡浩1, 2, 3

作者信息：1. 中國科學院國家天文臺 2. 中國科學院射電天文與技術重點實驗室 3. 貴州大學，貴州射電天文臺

摘要：FAST作為世界頂級射電望遠鏡，雖在諸多方向取得重要成果，但FAST的局限性也日益顯現。FAST二期工程概念的提出，旨在發展低成本、快速實施的陣列升級方案。計劃到2027年，在FAST周邊5 km內建設24臺40 m口徑天線，組網形成綜合孔徑陣列，靈敏度達到3600 m2/K；2030年底，在30 km內再建設40臺同等口徑天線，組成FAST二期，增強成像能力和空間分辨率。升級后的FAST將與國內其他大型全可動單天線聯合工作，實現15 mas的分辨率和6400 m2/K的靈敏度，約為ngVLA的2倍。FAST二期工程不僅提升靈敏度，還將增強高分辨率成像能力，顯著推進時域天文、遙遠星系中性氫探測、宇宙大尺度結構、暗能量等前沿研究。

全球海洋大科學裝置建設現狀與啟示

作者：魏艷紅1, 張濤2, *, 王金平3, *, 薛明媚1, 鄭軍衛1

作者信息：1. 中國科學院西北生態環境資源研究院 2. 中國地質調查局發展研究中心 3. 中國科學院海洋研究所

摘要：通過梳理全球主要的科考船、深潛器、海底觀測網、海洋鉆井平臺和海洋衛星等海洋大科學裝置的建設情況、發展趨勢和特點，以期為中國海洋大科學裝置的建設、發展、管理和運行維護等方面提供借鑒與參考。針對中國海洋大科學裝置建設存在立項難度大、設施運行效率低、經費支持不穩定等問題，從加強頂層設計、保障經費支持、強化產研結合、發揮設施潛能及打造創新生態共5個方面提出建議。

國際大洋鉆探的科學成就及未來展望

作者：朱嬋1, 陳紅瑾2, 3, *, 楊倫慶1, 韓冰2, 3

作者信息：1. 廣東省海洋發展規劃研究中心 2. 中國地質調查局廣州海洋地質調查局 3. 自然資源部海底礦產資源重點實驗室

摘要：系統梳理國際大洋鉆探50余年的鉆探工作量、樣品資料積累，以及在地球動力學、氣候演變規律、生命起源與演化和海洋自然災害等領域的重大科學成果產出，并分析了新形勢下大洋鉆探的在運營體系、數據資料管理與應用及科學目標制定等方面的發展方向。科學大洋鉆探歷經半個多世紀，不斷刷新鉆探的深度和廣度，但全球洋底仍然存在大范圍待探索的區域和亟待解決的科學問題。隨著美國“決心”號鉆探船退出歷史舞臺，歐洲、日本聯合啟動新一輪大洋鉆探計劃（IODP3），中國“夢想”號鉆探船建成入列之際，IODP國際格局將迎來重大變革，中國科學家應當圍繞國家戰略發展需求，緊跟前沿科學領域，加強國際交流與合作，充分發揮自身優勢，在未來科學大洋鉆探領域占據主導權。

“墨子號”量子科學實驗衛星的工程創新與技術突破

作者：朱燕南，王安軼*

作者信息：中國科學技術大學人文與社會科學學院

摘要：基于“墨子號”研發資料，回顧其立項、研制及技術突破過程，總結科學家深度參與所體現的工程思維、團隊緊密協作及指標融合的新特點。研究表明，“墨子號”項目是一種新型舉國體制下的大科學工程模式，科學家和工程師聯合團隊圍繞科學目標，通過網絡式大協作實現技術攻關創新，其中科學是導向，技術是支撐，工程則體現了各系統的統籌與通力合作。

研究論文

量子計算在軌道交通運輸控制中的研究與應用探索

作者：柴銘1, 2, 梁嘉磊1, 吳博3, 張欣怡1, 謝美玲1

作者信息：1. 北京交通大學自動化與智能學院 2. 城市軌道交通北京實驗室 3. 國家發展和改革委員會創新驅動發展中心

摘要：軌道交通運輸規劃及控制的數學本質為離散約束下的優化問題，具有NP（non-deterministic polynomial）難的高計算復雜度問題。作為未來計算能力跨越式發展的重要探索方向，量子計算有望為解決現有大規模路網中的復雜問題提供潛在解決方案。介紹了量子計算的基礎概念及算法，分析了其在軌道交通領域的潛在應用場景，包括行車調度組織優化、列車自動運行控制和列車群組的動態編解。通過實驗驗證了量子粒子群算法在解決復雜優化問題中的優勢，表明量子計算在處理大規模離散約束優化問題時具有顯著的計算效率提升。然而，量子計算技術在軌道交通中的應用仍面臨量子比特退相干、硬件集成和結果安全性等挑戰。總結了量子計算在軌道交通中的應用前景及可能面臨的問題，強調了量子計算技術在推動軌道交通智能化發展中的潛力與挑戰。

卷積誤差消除的模型驅動相位型全息圖生成網絡

作者：何澤浩1, 劉珂瑄2, 曹良才2, *, 張巖1, *

作者信息：1. 首都師范大學物理系 2. 清華大學精密儀器系

摘要：計算全息技術是動態三維顯示的理想解決方案，具有廣闊的應用前景。在當前的技術條件下，計算全息技術面臨的最大挑戰是全息算法難以同時兼顧計算的精度和速度。為此，提出了卷積誤差消除的模型驅動相位型全息圖生成網絡，實現了高保真相位型全息圖的快速生成。首先，研究了角譜法中卷積誤差的產生機制，提出了無卷積誤差的角譜法，開發了基于無卷積誤差角譜法的迭代框架，證實了無卷積誤差角譜法對于提升相位型全息圖計算精度的有效性；其次，以無卷積誤差角譜法作為編碼器構建了卷積誤差消除的模型驅動相位型全息圖生成網絡，將相位型全息圖的計算時間減小了3個數量級。通過網絡生成的相位型全息圖，抑制了全息光學重建中的散斑噪聲，提高了重建結果的細節質量，平均峰值信噪比高達20.38 dB。伴隨著深度梯度顯著性和通道效率一致性的繼續提升，該網絡有望廣泛應用在虛擬現實、元宇宙和三維視頻通訊等領域。

政策建議

歐盟與美國的人工智能治理模式比較與對中國的政策啟示

作者：沈鵬1, 2, 龔謹2, 3, *, 龔晨2

作者信息：1. 香港大學經濟及工商管理學院 2. 水滴研究院 3. 復旦大學管理學院

摘要：實現技術發展與安全的平衡，是當前全球人工智能治理必須直面的重大現實問題。目前全球人工智能治理最具代表性的是，歐盟以倫理先行為導向的“硬法治”模式和美國以技術先行為導向的“軟規則”模式。從治理思想、治理主體、治理體系和治理策略系統分析了2種模式的區別，并基于此提出了優化我國人工智能治理路徑的政策啟示：在治理思想上，應堅持倫理治理和鼓勵創新并重；在治理機制上，建立分級分類風險治理機制，實行精細化監管；在治理體系上，構建多層次全方位的人工智能治理體系；在治理主體上，注重發揮企業和行業自治力量；在治理合作機制上，積極參與多邊治理交流合作，提高中國在人工智能全球治理的影響力和話語權。

科技人文

黃旭華在中國核潛艇研制中的學術成就與驅動力

作者：王艷明1, 溫大壯1, 范俊2

作者信息：1. 湖北大學歷史文化學院 2. 武漢地鐵集團檔案館

摘要：黃旭華是中國第一代核潛艇工程總設計師，是中國核潛艇事業的開拓者與奠基人之一。論述了黃旭華的學術成就，從核潛艇研制工程的重要性、一代兩型核潛艇的研制難度、第一代核潛艇與美蘇同代核潛艇的技術、戰術性能比較等維度歸納出黃旭華的學術成就，指出了其在第一代核潛艇研制中所錘煉出的“核潛艇精神”。探討了黃旭華取得舉世矚目學術成就的內在動力，厘清其成就主要源自不竭的創新觀念與思想、堅韌的家國情懷及不懈的事業追求。

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《科技導報》創刊于1980年，中國科協學術會刊，主要刊登科學前沿和技術熱點領域突破性的成果報道、權威性的科學評論、引領性的高端綜述，發表促進經濟社會發展、完善科技管理、優化科研環境、培育科學文化、促進科技創新和科技成果轉化的決策咨詢建議。常設欄目有院士卷首語、智庫觀點、科技評論、熱點專題、綜述、論文、學術聚焦、科學人文等。