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2024年05期

专题 | 科学家的责任

我很高兴与大家一起讨论一些有关科学家和科学组织责任的话题。毫无疑问，一个科学家的责任感是与他或她的个人价值观以及在历史、自然和社会发展过程中所形成的伦理道德观紧密相关的。在科学发展的历史长河中，科学家已经建立起了一个负责任的科学家所应遵守的有关科学态度、科学方法和科学精神的共识。在我看来，科学家的责任由以下三部分组成。第一，对科学自身健康发展的责任；第二，保护自然环境、生态系统

专题 | 科学回眸

《中国科学和技术发展的历史、现状和展望》科学， 1989， 41（1）： 3-6 中国的科学技术是世界科学技术事业的一个组成部分，它的健康发展既依赖于我国科技人员的努力，又依赖于和世界科技界的合作和交流。 …… 通过与世界各国同行发展合作和交流，促进了中国科学技术工作进一步面向世界，走向世界。科学是没有国界的，科学技术成果是人类共有的财富。我们的方针是更加

前沿 | 聚集诱导发光材料：生物医学成像中的新视野

作为一种先进的手段，生物医学成像技术能够精确捕捉生物体内部的结构、功能及代谢信息。在医学领域，这项技术发挥着至关重要的作用。例如，在疾病的诊断与监测方面，医生们依赖生物医学成像技术来识别肿瘤、心血管疾病以及神经系统疾病等。这些图像不仅有助于医生对病情进行准确判断，还能监测疾病的发展态势以及评估治疗效果。此外，在药物研发过程中，生物医学成像技术也扮演着举足轻重的角色。基于该技术，科学家们能够直观地观

前沿 | 探索智能纪元：大模型的起源、现状与未来

大模型例如生成式预训练（generative pretrained transformer， GPT）系列在自然语言处理（natural language processing， NLP）领域取得了显著成就，在诸多语言处理任务上刷新了多项性能基准。除语言之外，大模型在图像处理、音频处理、生理信号等其他数据模态中也显示出巨大优势。在教育、医疗、金融等领域也得到快速应用，特别是在内容生

前沿 | 超对称波导实现光子拓扑态的完美激发

光是人类获取和传递信息的重要载体。近几十年来，在先进微纳加工技术的推动下，光学研究前沿经历了从简单到复杂，从宏观到微观的高速变革。然而，相较发展成熟的集成电路体系，尽管片上光子器件已经有了长足的发展，但大规模、芯片化集成还面临诸多困境。最为突出的是，光信息的传递往往需要通过波导表面的倐逝波耦合来实现，因此对结构极其敏感。现有的片上波导工艺仍然不可避免存在几十纳米量级的加工误差，这将

前沿 | 蜘蛛丝：一种神奇的天然生物纤维材料

蜘蛛属于节肢动物门，是一种全球广泛分布的动物，其起源可以追溯至远古时代，大约4亿年前的泥盆纪时期。截至最新的统计数据，世界上已发现超过42 750种类型的蜘蛛，大多数的蜘蛛至少含有7种丝腺，即大壶状腺、小壶状腺、葡萄状腺、柱状或管状腺、鞭状或冠状腺、梨状腺和集合腺[1]。不同的丝腺可以分泌出不同物理性质的丝，具有不同的功能。例如，由大壶腹状腺分泌的牵引丝，又叫框丝，具有优异的机械性

论坛 | 太空“大科学计划”助力航天外交

国际大科学计划和大科学工程通常指的是全球共同面对的复杂科学技术问题、由一个国家牵头或者多个国家联合开展的科学研究项目。大科学计划是人类进入20世纪以来发展科学技术、探索未知世界、解决人类生存与发展中共同面临的问题的重要路径。在大科学计划实施的过程中，往往需要各国政府、科学家、科研相关机构通力合作才能确保项目的有效开展。近些年来，以国际空间站为代表的大科学计划，历经数十载的发展，有力

知识讲堂 | 砂岩环状纹理的秘密

天然岩石是传统的建筑材料，最常见的有花岗岩、大理石和砂岩等[1]，在上海外滩及周边的建筑群中，很容易找到这些石料，其中砂岩的使用非常广泛，如上海外滩15号大楼门楣、门柱等部位使用了紫砂岩；延安东路上的高登金融大厦，其大厅所在的外侧墙面也用砂岩装饰，暖色的花纹既显奢华，又不失淳朴。在国际上，一些历史悠久的建筑，如法国巴黎圣母院、罗浮宫，英国白金汉宫，美国国会大厦等，其厚重而典雅的砂岩外墙令人赞叹。

知识讲堂 | AlphaFold和蛋白质结构预测

蛋白质是生命活动的物质基础，亦可看作生命的存在形式。蛋白质拥有广泛的生物学功能，包括结构组分（胶原蛋白）、催化功能（酶）、调节作用（激素）、物质运输（血红蛋白）、机械收缩（肌动蛋白）、机体免疫（抗体）等，进而参与几乎所有生命过程，如分子水平的DNA复制和转录、蛋白质翻译、物质与能量代谢等，以及细胞层面的精卵融合、细胞增殖和分化、细胞凋亡和坏死、细胞衰老和细胞通信等，其重要性不言而喻

知识讲堂 | ChatGPT发展史：从基础神经元到多模态智能体

2022年11月30日，一家名不见经传的公司（OpenAI）悄悄上线了一个产品ChatGPT。彼时，谁也没有想到这款产品会在短短几个月内风靡全球；而2023年3月14日GPT-4的发布更是激起了一场属于生成式人工智能（artificial intelligence generated content， AIGC）的科技革命。对于普通人来说，面对这个正在给生产和生活带来巨大改变的人工智能产品，不禁会

科学源流 | 牛顿-莱布尼茨的微积分发明优先权之争（中）

中年牛顿的转变牛顿在1685—1687年完成了旷世名著《自然哲学的数学原理》（简称《原理》，关于这一过程可参见笔者《苹果》一文）。然而在该书中他使用了传统的几何论证给出他的结果，并没有直接使用他的微积分方法——流数法。不过，在该著第一版中，牛顿提到了这一方法以及莱布尼茨：“十年前，在与技艺高超的几何学家莱布尼茨先生通信时，我指出我拥有一种求极大与极小、求曲线切线等的办法，这位名

科学源流 | 开过洋荤勿吃素

1911年4月，奉天（今沈阳）举办过一场百人规模的现代医学国际研讨会，中国作为主办方，邀请来自欧美与日本的世界级医学专家莅临出席。这是自盘古开天辟地，也是《黄帝内经》主宰华夏传统医学几千年来，首次由中国官方发起并主办、探讨以西方理论为基础的医学盛会。清廷知晓主场的历史定位，故而派遣钦差大臣前往。开场白摘要如下： “我不揣冒昧斗胆请求诸位特别对以下诸点进行深入探讨：（1）鼠疫的

科学书屋 | 似水流年：《光速——从地心说的覆灭到相对论的诞生》写作杂记

关于科学观念 1970年代，当我很小的时候，祖父常牵着我，到工厂后门的传达室去取报纸和杂志。门卫总是热情地打招呼：“徐爷爷，来坐坐。”然后和祖父愉快地聊天。我则开始翻阅那些报纸和杂志，虽然上面的字我还基本不认识。在这些杂志中，我记得有一本《科学实验》，祖父一直都订阅这本杂志。一直到我17岁离开家去读大学，这种订阅都未曾中断。我记得那本杂志曾经改名叫《科学》，不确定是不是现在我将为之写稿的

跟踪·扫描 | 新材料助力锂金属电池超长寿命运行

[本刊讯] 锂金属电池在1996年诞生，其安全性、比容量、自放电率和性能价格比均优于锂离子电池。但由于其自身的高技术要求限制，在新能源材料领域，如何实现更高能量密度、更安全、更持久的锂金属电池，一直是科研界的一大难题。云南大学材料与能源学院的郭洪教授团队设计了一种新型酰氨基功能化聚合物电解质，为锂金属电池的长寿命运行提供了有力保障。相关成果发表在国际期刊《能源与环境科学》上。锂金属电池被视为未

跟踪·扫描 | 我国3地入选第二批100个世界地质遗产地名录

[本刊讯] 地质遗产地是指拥有国际意义的地质遗迹、地质过程的关键区域，可作为全球对比标准，或在地球科学发展历史中意义非凡的地点，代表该地质遗产地具有国际最高地学价值和研究水平，并得到有效保护。2024年8月25—31日，在韩国釜山召开的第37届国际地质大会上，中国有3处地质遗产地入选第二批国际地质科学联合会100个地质遗产地名录。植物庞贝城——乌达二叠纪植被化石产地——火山灰保存下的精美热带成

跟踪·扫描 | 核钟：时间的新纪元

[本刊讯] 时间的精确度对科学研究和人类的生产生活都至关重要，更高的精确度一直是人们努力的目标。从古代的日晷，到近代的机械钟，再到现代的原子钟，人类对时间的掌控越来越精细。近日，美国国家标准与技术研究院和科罗拉多大学博尔德分校的叶军等人实现了一项重大科学突破，它预示着人类对时间的测量可能即将进入新的阶段——核钟的时代，相关研究成果作为“封面文章”于2024年9月4日发表在《自然》（Nature）上

跟踪·扫描 | 用于预测电池寿命的新型深度学习模型

[本刊讯] 中国科学院大连化学物理研究所能源催化转化全国重点实验室动力电池与系统研究部研究员陈忠伟、副研究员毛治宇团队，联合西安交通大学教授冯江涛，开发了新型的深度学习模型，克服了传统方法对大量充电测试数据的依赖，为电池实时寿命预估提供了新思路，实现了锂电池寿命的端到端评估。相关成果于2024年7月29日发表在《电气电子工程师学会交通电气化学报》（IEEE Transactions on Tran

跟踪·扫描 | 我国科研团队攻克石墨高温纯化关键技术

[本刊讯] 近日，中国五矿集团有限公司王炯辉科研团队攻克石墨高温纯化关键技术，成功开发出纯度达到99.99995%以上的超高纯石墨产品，标志着中国超高纯石墨产品达到国际领先水平，不仅为新能源汽车、半导体、航空航天、核能等产业带来了前所未有的发展机遇，更为中国在全球新材料领域的领先地位奠定了坚实基础。预示着中国将在未来的全球科技竞争中占据更加重要的位置。高纯石墨（又称鳞片状高导热碳粉）指含碳量达

跟踪·扫描 | 科学家观测到迄今最重反物质超核

[本刊讯] 基于在美国相对论重离子对撞机上开展的碰撞实验，来自中国科学院近代物理所等中外单位的科研人员，首次在相对论重离子金金碰撞中观测到一种新的反物质超核——反超氢-4。这是迄今观测到的最重反物质超核，相关研究成果于2024年8月21日在线发表在《自然》（Nature）杂志。根据当前主流物理学理论，宇宙诞生于距今约138亿年前的大爆炸，大爆炸产生了等量的物质和反物质。但我们的宇宙中物质很常见