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2022年02期

特稿 | 科技革命与“革命者”

科技革命是当今中国社会关注度比较高的话题，也是媒体中的高频词之一。国家希望抓住新科技革命和产业变革的机遇，迎头赶上，建成世界科技强国。广大科技工作者矢志于科学发现、技术发明和技术创新，为科技自立自强和现代化强国建设作出贡献。科学技术史是理解科学和技术的一个有效途径。科学技术的发展是有迹可循的，比如具有长期积累和阶段性变革的周期性特征。下面从历史视角来探讨科学革命和技术革命及“革命者”。科学

专题 | 液态金属：无尽的科学与技术前沿

液态金属泛指处于液态的金属，传统意义上是指熔点在数百摄氏度甚至更高的金属的熔炼和加工成型方面的内容，研究相对成熟。当前在世界范围引发广泛瞩目，已成重大科学热点的主要是常温液态金属，通常指熔点在室温附近的金属或合金。常温液态金属，令人惊异的物质存在深究之下，不禁感叹常温液态金属在自然界的存在令人惊异。在元素周期表118个元素中，非金属只占22种，而金属则高达96种。然而在如此多的金属中，只有

专题 | 液态金属可变形机器人：科幻走进现实

机器人是一种能够自主或半自主执行功能的智能机器，有没有一种机器人可在不同形态之间任意切换，以执行传统机器人难以完成的特殊任务？如在抗震救灾过程中，机器人可改变自身形态，穿越建筑废墟的狭缝，完成探测救援任务；又如，在遭受巨大的破坏后，机器人可瞬间自修复，继续执行功能。这一功能的实体早在中国神话故事中就已出现：“土行孙”可直接穿越泥土的狭缝；孙悟空具有随意变身的法术。实现任意变形的功能不仅仅是出现在神

专题 | 液态金属基赛博格生物医学时代

赛博格（cyborg）是一种带有强烈的科幻气息和未来科技色彩，似乎只存在于科幻小说和电影里的经典形象，比如《机械战警》中将人类头脑与机械身体结合的墨菲，《银翼杀手》中塑造的具有超能力身体的罗伊杀手形象，以及《攻壳机动队》中由人工精心组装构成的机械与人类组织互融的仿生人女主草薙素子。赛博格：生物与电子机械的高度融合人类对人与机械关系的描述可以追溯到300多年前。法国著名哲学家笛卡儿试图将人比

专题 | 液态金属3D打印技术

3D打印，又称“增材制造”。作为一种先进制造技术，通过“分层制造，增量成型”的加工方式满足人们对实体物品的个性化、定制化需求，被认为是“第三次工业革命”的重要引擎。金属材料的3D打印技术作为3D打印制造体系中前沿且最有工程应用潜力的技术，是加快发展智能制造新技术、新装备的重点发展方向之一。其中，专用金属打印材料、工艺技术水平与制造装备及核心器件的创新研发和成果转化是发展3D打印的关键技术节点。近年

专题 | 蓬勃发展的液态金属新工业

近年来，我国在液态金属产业转化方面进入快速发展阶段，居国际领先水平，已孵化出一系列在世界上处于领先地位或填补空白的液态金属高新技术企业，包括云南液态金属谷系列公司及北京梦之墨科技有限公司等，从液态金属功能材料、应用器件到先进制造装备等系列产品已批量进入市场[1]。由于液态金属巨大的应用价值及发展潜力，一些发达国家正陆续在基础研究和产业应用方面进行布局。液态金属产业发展历程 2002年，中国团

前沿 | 揭秘“瓢叶目”植物的前世今生

翻开地球46亿年的历史画卷，生命进化中从不缺乏波澜壮阔、精彩纷呈的故事情节。芸芸众生之中，植物的进化则显得平淡无奇，数次跌宕起伏的大灭绝事件中，植物似乎一直扮演着配角，曾经的辉煌鲜为人知，却见证了地球历史的沧桑巨变。始于早石炭世、盛于早二叠世、衰于晚二叠世的瓢叶目正是这样一类植物，它们虽然没有逃脱灭绝的厄运，却为人类留下探索生命从兴盛到衰亡的宝贵线索。 2021年早春的一天，当王军研究员面对媒体

前沿 | 天然产物的合成生物学研究

合成生物学是21世纪诞生的一门交叉学科，它结合了传统的生物工程和系统生物学概念，旨在建立人为设计的生物系统，即将基因连接成网络，利用宿主细胞（底盘细胞）完成设想的相关任务，具体过程一般包括底盘细胞的构建、合成元件的挖掘与采用、合成途径的设计以及细胞合成工厂的创建。由于微生物具有代谢速率高、培养条件易控制、可通过生化反应器放大其规模等诸多优点，所以目前普遍将微生物作为底盘细胞。利用合成生物学技术

前沿 | 保护好黑土地这个“耕地中的大熊猫”：保护性耕作的梨树模式

黑土是一种拥有黑色或暗色腐殖质表土层、性状好、肥力高、非常适合植物生长的土壤，人们常用“一两土二两油”来形容它的肥沃与珍贵。黑土地不仅是世界上宝贵的不可再生土壤资源，同时也是大自然给予人类的得天独厚的宝藏。北半球仅有三大块黑土区：欧洲的乌克兰平原、美国的密西西比平原以及中国的东北平原，而东北黑土区一直是我国主要的商品粮基地，对国家粮食安全起着举足轻重的作用。然而近几十年，东北黑土退化严重。与开

知识讲堂 | 让数据无中生有的魔法师：生成对抗网络

2021年8月，媒体报料全球显卡巨头英伟达公司4月举办的一次线上峰会上，演讲者并非首席执行官黄仁勋真人，而是一个通过数字技术合成的“假人”。消息一出便博足人们的眼球，虽然最后证实数字人只出现了14秒而不是全场，但这足以说明目前生成技术的发展已经可以让人真假难辨了。出现这样的新闻虽然是在意料之外，但其实也是在情理之中。随着生成技术的快速发展，未来类似的事情可能很快就会变得平常。这些可以以假乱真的图像

科学源流 | 量子计算：下一个“兵家必争之地”

1946年，世界上第一台通用计算机ENIAC在美国宾夕法尼亚大学诞生，这个庞然大物有18 000个电子管，重达30吨，占地170平方米，每秒钟可进行5000次运算。之后，电子计算机又经历了晶体管计算机、集成电路计算机到超大规模基础电路计算机的时代，从性能到外观都有了极大的改善。电子计算机的飞速发展导致“摩尔定律”的产生，即机器的性能每隔约18个月将提高一倍。然而，物理学家认为摩尔定律必定会终结

贮存·检索 | 2020年度中国科技论文统计与分析

2020年度中国科技人员在国内外发表论文数量和引文情况的统计分析工作已完成。国际论文数据主要采用国际权威检索数据库：科学引文索引（SCI）、工程索引（EI）、科学会议录引文索引（SCI-FI）、《社会科学引文索引》（SSCI）、《医学索引》（MEDLINE）以及《德温特世界专利索引数据库》（DWPI）。国内论文数据采用中国科技论文与引文数据库（CSTPCD），2020年度该数据库收录2084种

跟踪·扫描 | 第一张全球地球化学基准图诞生

[本刊讯] 2022年2月，作为“化学地球”国际大科学计划的重要成果之一，覆盖全球陆地面积1/3的第一张全球地球化学基准图，已由联合国教科文组织全球尺度地球化学国际研究中心编制完成，并提交相关国家使用。地球化学基准图是数字地球的组成部分，它将元素周期表上所有天然化学元素的空间分布，以图件形式绘制在地图上。系统地测量各种化学元素在地球的岩石圈、土壤圈、生物圈、水圈和大气圈中的含量和分布情况，能为

跟踪·扫描 | 科技为北京冬奥盛会助力

[本刊讯] 为提升北京冬奥会办赛水平，科技冬奥领导小组设立并组织实施“科技冬奥”重点专项。这些成果通过冬奥会各场景的应用，获得世界各国好评。主要有三个方面。赋能场馆建设作为冰雪赛事标志性建筑的冬奥会场馆，无疑在创新设计、功能实现、场馆建造等方面都要有所突破，成为冰雪赛事“新地标”。通过两地三赛区的场馆建设，我国首次掌握符合国际标准的人工剖面赛道设计方法与建造技术，并用于国家跳台滑雪中心、首钢

跟踪·扫描 | 人体肠道中特定抗生素抗性基因累积可能导致糖尿病风险上升

[本刊讯] 西湖大学郑钜圣团队、鞠峰团队与中山大学陈裕明团队共同分析了1200多名中老年人群中肠道抗生素抗性基因的复杂构成，并揭示了其与2型糖尿病进展的相关性和因果关联，相关成果于2022年2月10日在线发表在Advanced Science上。细菌的抗生素耐药性已成为全球性的公共卫生问题，是仅次于心脏病和中风的全球第三大死亡病因。人体肠道微生物经常直接或间接地暴露于来自药物或食物链的抗生