大科学装置（亦被称作重大科技基础设施）集科研、技术、工程三重属性于一身，具有规模宏大、性能卓越、系统复杂、技术先进等诸多特点。自20世纪中叶以来，大科学装置在推动科学技术发展实现前沿性、原创性突破方面所起到的基础性支撑作用愈发凸显。
为此，《科技导报》推出了“大科学装置专题”。
卷首语
海洋负排放国际大科学计划助力人类命运共同体建设
作者：焦念志
作者信息：厦门大学碳中和创新研究中心，生物海洋学家、中国科学院院士、海洋负排放（ONCE） 国际大科学计划首席科学家。研究方向为海洋生态学以及相关的资源环境效应。
摘要：海洋负排放国际大科学计划提出了切实际、合伦理、可实施又合法的靠谱生态地球工程方案，将为践行《巴黎协定》和COP29共识提供科技支撑，为构建人类命运共同体提供有力抓手。
科技新闻
《中国科协2035行动计划纲要》发布
更小、更自由的基因编辑系统TIGR-Tas问世
第3类镍基超导体助力破解“高温超导”之谜
新一代脑机接口技术让意念操纵无人机6小时
鼠小弟为昏迷同伴提供“急救”
血液中消毒副产物或导致血脂异常
史上最大开源AI基因模型将改写生命底层代码
大脑中“甜品胃”真实存在
全球泥炭地面临严峻威胁
奶牛感染第二种禽流感病毒
大数据揭示22亿年前大陆岩石圈的增厚事件
首次实现星地复杂环境下皮秒级微波时差测量
地球“迟钝”的中间区域出现新动向
迄今最高能中微子在水下发出闪光
科技评论
科技战略咨询的综合集成路径探讨
作者：李培楠1，万劲波1, 2, *
作者信息：1. 中国科学院科技战略咨询研究院 2. 中国科学院大学公共政策与管理学院
摘要：科技发展和科技促进发展的重大决策更加复杂和不确定，对科技战略咨询的综合集成提出了更高要求。通过对系统方法论、智库双螺旋法、哲理-数理-物理-事理-人理、融合科学等理论研究的梳理，在把握科技战略咨询规律，掌握科学方法和实践路径的基础上，归纳了科技战略咨询综合集成的3种基本路径：智库科学与工程导论为科技战略咨询的综合集成奠定了基础、应用数字技术为科技战略咨询的综合集成提供了手段、技术识别预测系统为科技战略的综合集成提供了实践案例。更好综合集成科技战略各要素，提升科技智库的战略研究与战略咨询能力，以及政策建议的科学性和可行性，以高质量科技战略研究与科技战略咨询支撑高水平科技战略决策。
本刊专稿
美国2024太阳和空间物理十年调查解读和对中国的启示
作者：王赤，宋婷婷，曹松
作者信息：中国科学院国家空间科学中心
摘要：2024年12月5日，美国国家科学院发布了新的十年调查报告《太阳和空间物理探索的未来十年：探索和保护人类的太空家园（2024—2033年）》，这是美国国家科学院发布的第3个用于指导太阳和空间物理（也称日球层物理）领域未来10年发展的战略研究报告，引起了国际空间科学领域的广泛关注。本文对该十年调查报告进行了解读，分析了美国未来10年太阳与空间物理“探索和发现宇宙奥秘、拓展和保护人类太空家园”的发展愿景、科学探索与空间天气的主题以及拟解决的科学问题、科学探测任务等内容，研究了其面向科学发现和社会发展的双重需求，以及通过实施天基与地基的大、中、小型系列任务取得重大突破的战略布局，将对中国太阳和空间物理领域的研究与发展提供有益的启发和借鉴。
特色专题：大科学装置
建好、用好大科学装置积极推动人类知识创新—以稳态强磁场实验装置为例
作者：匡光力，黄杏洁，汪文强
作者信息：中国科学院合肥物质科学研究院强磁场科学中心
摘要：深入探讨了大科学装置在推动人类知识创新进程中的核心作用，特别聚焦于稳态强磁场实验装置（SHMFF）这一实例，剖析了其在达成科学目标、驱动知识创新、促进产业升级、加强国际合作与交流以及吸引高端人才等多个维度上的显著贡献。SHMFF通过构建高场磁体集群，为物理、化学、材料、生物学等多学科前沿研究提供先进实验条件，支撑用户取得系列高水平成果。其衍生技术广泛应用于高端装备制造、药物研发等领域，有效促进区域经济发展。同时，SHMFF坚持开放共享理念，通过国际合作在生物、材料等领域取得多项突破，促进知识共享。SHMFF的成功实践验证了大科学装置对知识创新的推动作用，也为中国优化大科学装置布局、提升设施先进性提供了重要参考。未来，持续建设和完善大科学装置体系，将成为推动知识创新和科技进步的重要战略支撑。
粒子加速器驱动的同步辐射光源：现状与展望
作者：焦毅1, 2
作者信息：1. 中国科学院高能物理研究所 2. 中国科学院大学
摘要：粒子加速器作为大科学装置，在世界科学技术的发展进程中发挥着非常关键的作用。同步辐射光源是一种利用相对论电子产生同步辐射的粒子加速器，迄今已历经4代的发展，在基础科学研究和应用科学领域扮演越来越重要的角色。阐述了粒子加速器和同步辐射光源的代际演变，剖析了基于衍射极限储存环加速器的第四代同步辐射光源的主要技术特点，包括紧凑型多弯铁消色散结构设计、小孔径磁铁与新型真空镀膜技术的协同突破等，结合国际第四代同步辐射光源发展动态，重点介绍了中国高能同步辐射光源等装置的最新进展，对束流发射度极限突破、人工智能驱动的束流实时调控、衍射极限储存环与自由电子激光原理融合等加速器光源未来发展的潜在方向做了初步探讨。
中国天眼新视角：毫秒脉冲星与引力波探针
作者：周云刚1, 王德华1, *, 张承民2, 3, 4, *, 崔翔翰2, 3, 4, 吴鑫基5, 杨智尧1, 马书1
作者信息：1. 贵州师范大学物理与电子科学学院 2. 中国科学院国家天文台 3. 中国科学院大学物理科学学院 4. 中国科学院 FAST 重点实验室 5. 北京大学天文系
摘要：综述了自毫秒脉冲星发现42年以来的研究进展，包括其物理性质、形成与演化、毫秒脉冲星计时阵列与引力波探测等方面的构想与新进展。介绍了球状星团中的毫秒脉冲星，这为认识它的演化提供了新的视角，并且有助于揭示脉冲星演化的关键过程。凭借FAST的高精度和高灵敏度优势，有望在未来从球状星团中发现新的特殊类型脉冲星和奇异天体，如双毫秒脉冲星系统（MSP-MSP）、毫秒脉冲星—黑洞系统（MSP-BH）、亚毫秒脉冲星等，这将极大地丰富对中子星种类和特性的认识。此外，FAST还将在纳赫兹引力波的探测中发挥重要作用，这为认识宇宙提供更加深入的洞察，揭示更多的奥秘。
中国天眼工程升级计划—FAST核心阵设计和关键技术研究
作者：姜鹏1, 2, 3, 刘彬1, 2, 于东俊1, 2, 3, 甘恒谦1, 2, 3, 陈如荣1, 2, 朱炜玮1, 2, 钱磊1, 2, 3, 孙京海1, 2, 3, 李辉1, 2, 3, 潘高峰1, 2, 3, 朱博勤1, 2, 3, 柴晓明1, 2, 3, 朱岩1, 2, 3, 李楠1, 2, 胡浩1, 2, 3
作者信息：1. 中国科学院国家天文台 2. 中国科学院射电天文与技术重点实验室 3. 贵州大学，贵州射电天文台
摘要：FAST作为世界顶级射电望远镜，虽在诸多方向取得重要成果，但FAST的局限性也日益显现。FAST二期工程概念的提出，旨在发展低成本、快速实施的阵列升级方案。计划到2027年，在FAST周边5 km内建设24台40 m口径天线，组网形成综合孔径阵列，灵敏度达到3600 m2/K；2030年底，在30 km内再建设40台同等口径天线，组成FAST二期，增强成像能力和空间分辨率。升级后的FAST将与国内其他大型全可动单天线联合工作，实现15 mas的分辨率和6400 m2/K的灵敏度，约为ngVLA的2倍。FAST二期工程不仅提升灵敏度，还将增强高分辨率成像能力，显著推进时域天文、遥远星系中性氢探测、宇宙大尺度结构、暗能量等前沿研究。
全球海洋大科学装置建设现状与启示
作者：魏艳红1, 张涛2, *, 王金平3, *, 薛明媚1, 郑军卫1
作者信息：1. 中国科学院西北生态环境资源研究院 2. 中国地质调查局发展研究中心 3. 中国科学院海洋研究所
摘要：通过梳理全球主要的科考船、深潜器、海底观测网、海洋钻井平台和海洋卫星等海洋大科学装置的建设情况、发展趋势和特点，以期为中国海洋大科学装置的建设、发展、管理和运行维护等方面提供借鉴与参考。针对中国海洋大科学装置建设存在立项难度大、设施运行效率低、经费支持不稳定等问题，从加强顶层设计、保障经费支持、强化产研结合、发挥设施潜能及打造创新生态共5个方面提出建议。
国际大洋钻探的科学成就及未来展望
作者：朱婵1, 陈红瑾2, 3, *, 杨伦庆1, 韩冰2, 3
作者信息：1. 广东省海洋发展规划研究中心 2. 中国地质调查局广州海洋地质调查局 3. 自然资源部海底矿产资源重点实验室
摘要：系统梳理国际大洋钻探50余年的钻探工作量、样品资料积累，以及在地球动力学、气候演变规律、生命起源与演化和海洋自然灾害等领域的重大科学成果产出，并分析了新形势下大洋钻探的在运营体系、数据资料管理与应用及科学目标制定等方面的发展方向。科学大洋钻探历经半个多世纪，不断刷新钻探的深度和广度，但全球洋底仍然存在大范围待探索的区域和亟待解决的科学问题。随着美国“决心”号钻探船退出历史舞台，欧洲、日本联合启动新一轮大洋钻探计划（IODP3），中国“梦想”号钻探船建成入列之际，IODP国际格局将迎来重大变革，中国科学家应当围绕国家战略发展需求，紧跟前沿科学领域，加强国际交流与合作，充分发挥自身优势，在未来科学大洋钻探领域占据主导权。
“墨子号”量子科学实验卫星的工程创新与技术突破
作者：朱燕南，王安轶*
作者信息：中国科学技术大学人文与社会科学学院
摘要：基于“墨子号”研发资料，回顾其立项、研制及技术突破过程，总结科学家深度参与所体现的工程思维、团队紧密协作及指标融合的新特点。研究表明，“墨子号”项目是一种新型举国体制下的大科学工程模式，科学家和工程师联合团队围绕科学目标，通过网络式大协作实现技术攻关创新，其中科学是导向，技术是支撑，工程则体现了各系统的统筹与通力合作。
研究论文
量子计算在轨道交通运输控制中的研究与应用探索
作者：柴铭1, 2, 梁嘉磊1, 吴博3, 张欣怡1, 谢美玲1
作者信息：1. 北京交通大学自动化与智能学院 2. 城市轨道交通北京实验室 3. 国家发展和改革委员会创新驱动发展中心
摘要：轨道交通运输规划及控制的数学本质为离散约束下的优化问题，具有NP（non-deterministic polynomial）难的高计算复杂度问题。作为未来计算能力跨越式发展的重要探索方向，量子计算有望为解决现有大规模路网中的复杂问题提供潜在解决方案。介绍了量子计算的基础概念及算法，分析了其在轨道交通领域的潜在应用场景，包括行车调度组织优化、列车自动运行控制和列车群组的动态编解。通过实验验证了量子粒子群算法在解决复杂优化问题中的优势，表明量子计算在处理大规模离散约束优化问题时具有显著的计算效率提升。然而，量子计算技术在轨道交通中的应用仍面临量子比特退相干、硬件集成和结果安全性等挑战。总结了量子计算在轨道交通中的应用前景及可能面临的问题，强调了量子计算技术在推动轨道交通智能化发展中的潜力与挑战。
卷积误差消除的模型驱动相位型全息图生成网络
作者：何泽浩1, 刘珂瑄2, 曹良才2, *, 张岩1, *
作者信息：1. 首都师范大学物理系 2. 清华大学精密仪器系
摘要：计算全息技术是动态三维显示的理想解决方案，具有广阔的应用前景。在当前的技术条件下，计算全息技术面临的最大挑战是全息算法难以同时兼顾计算的精度和速度。为此，提出了卷积误差消除的模型驱动相位型全息图生成网络，实现了高保真相位型全息图的快速生成。首先，研究了角谱法中卷积误差的产生机制，提出了无卷积误差的角谱法，开发了基于无卷积误差角谱法的迭代框架，证实了无卷积误差角谱法对于提升相位型全息图计算精度的有效性；其次，以无卷积误差角谱法作为编码器构建了卷积误差消除的模型驱动相位型全息图生成网络，将相位型全息图的计算时间减小了3个数量级。通过网络生成的相位型全息图，抑制了全息光学重建中的散斑噪声，提高了重建结果的细节质量，平均峰值信噪比高达20.38 dB。伴随着深度梯度显著性和通道效率一致性的继续提升，该网络有望广泛应用在虚拟现实、元宇宙和三维视频通讯等领域。
政策建议
欧盟与美国的人工智能治理模式比较与对中国的政策启示
作者：沈鹏1, 2, 龚谨2, 3, *, 龚晨2
作者信息：1. 香港大学经济及工商管理学院 2. 水滴研究院 3. 复旦大学管理学院
摘要：实现技术发展与安全的平衡，是当前全球人工智能治理必须直面的重大现实问题。目前全球人工智能治理最具代表性的是，欧盟以伦理先行为导向的“硬法治”模式和美国以技术先行为导向的“软规则”模式。从治理思想、治理主体、治理体系和治理策略系统分析了2种模式的区别，并基于此提出了优化我国人工智能治理路径的政策启示：在治理思想上，应坚持伦理治理和鼓励创新并重；在治理机制上，建立分级分类风险治理机制，实行精细化监管；在治理体系上，构建多层次全方位的人工智能治理体系；在治理主体上，注重发挥企业和行业自治力量；在治理合作机制上，积极参与多边治理交流合作，提高中国在人工智能全球治理的影响力和话语权。
科技人文
黄旭华在中国核潜艇研制中的学术成就与驱动力
作者：王艳明1, 温大壮1, 范俊2
作者信息：1. 湖北大学历史文化学院 2. 武汉地铁集团档案馆
摘要：黄旭华是中国第一代核潜艇工程总设计师，是中国核潜艇事业的开拓者与奠基人之一。论述了黄旭华的学术成就，从核潜艇研制工程的重要性、一代两型核潜艇的研制难度、第一代核潜艇与美苏同代核潜艇的技术、战术性能比较等维度归纳出黄旭华的学术成就，指出了其在第一代核潜艇研制中所锤炼出的“核潜艇精神”。探讨了黄旭华取得举世瞩目学术成就的内在动力，厘清其成就主要源自不竭的创新观念与思想、坚韧的家国情怀及不懈的事业追求。
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《科技导报》创刊于1980年，中国科协学术会刊，主要刊登科学前沿和技术热点领域突破性的成果报道、权威性的科学评论、引领性的高端综述，发表促进经济社会发展、完善科技管理、优化科研环境、培育科学文化、促进科技创新和科技成果转化的决策咨询建议。常设栏目有院士卷首语、智库观点、科技评论、热点专题、综述、论文、学术聚焦、科学人文等。