2025年國際十大科技新聞揭曉丨科技日報

12月24日，由科技日報社主辦、部分兩院院士和媒體負(fù)責(zé)人共同評選的2025年國際十大科技新聞揭曉。

入選的2025年國際十大科技新聞分別是：

• “深度求索”引領(lǐng)開源人工智能模式

• 腦機(jī)接口將腦活動解碼為連續(xù)語句

• 人工智能“從零開始”設(shè)計蛋白酶

• 光子計算芯片性能超越傳統(tǒng)電子硬件

• 魯賓天文臺發(fā)布宇宙攝影“首作”

• 智能機(jī)器人自主完成膽囊切除手術(shù)

• 新算法取得首個可驗證量子優(yōu)勢

• 引力波信號驗證霍金黑洞面積定理

• 地球達(dá)到首個災(zāi)難性氣候臨界點(diǎn)

• 跨物種哺乳動物腦細(xì)胞發(fā)育圖繪成

1

“深度求索”引領(lǐng)開源人工智能模式

在人工智能（AI）浪潮奔涌的2025年伊始，中國“深度求索”（DeepSeek）公司以其開源大模型DeepSeek-R1的突破性成果，在世界AI發(fā)展史上留下了深刻印記。

DeepSeek-R1開創(chuàng)性地采用純強(qiáng)化學(xué)習(xí)訓(xùn)練大規(guī)模推理模型，在提升模型能力的同時，顯著降低了對標(biāo)注數(shù)據(jù)的依賴。該團(tuán)隊今年9月在《自然》雜志發(fā)表的論文，系統(tǒng)闡述了這一技術(shù)路徑的科學(xué)價值與工程實現(xiàn)。其實現(xiàn)了在有限算力條件下達(dá)到頂尖性能的目標(biāo)，展現(xiàn)了中國科研人員獨(dú)具匠心的智慧。

▲“深度求索”標(biāo)識藝術(shù)圖。 圖片由 AI生成

更令人鼓舞的是，DeepSeek堅持開源開放的理念，將模型架構(gòu)、訓(xùn)練工具及數(shù)據(jù)處理流程全面公開，邀請全球開發(fā)者共同參與生態(tài)建設(shè)。這種開放包容的姿態(tài)，促進(jìn)了知識共享與創(chuàng)新碰撞。

DeepSeek的實踐向人們展示了一條更加可持續(xù)的AI發(fā)展路徑。這條道路有望讓AI發(fā)展回歸技術(shù)本質(zhì)，惠及更廣泛的社會領(lǐng)域。這一“中國方案”的成功，不僅是技術(shù)上的突破，更是發(fā)展理念的革新。

2

腦機(jī)接口將腦活動解碼為連續(xù)語句

今年，腦機(jī)接口的進(jìn)步，將思想的無聲洪流轉(zhuǎn)化為流暢文字。

2月，美國得克薩斯大學(xué)奧斯汀分校在腦科學(xué)領(lǐng)域取得一項令人矚目的進(jìn)展。他們開發(fā)的基于AI的新型腦機(jī)接口，能將人的思維解碼為連續(xù)文本，而無需用語言說出來。這部解碼器僅需大約1小時，就能適應(yīng)個人獨(dú)特的腦活動模式，標(biāo)志著“讀腦”技術(shù)在效率與適用性上的顯著飛躍。

▲圖片來源：視覺中國

該項創(chuàng)新借鑒預(yù)訓(xùn)練模型的思想，利用轉(zhuǎn)換器算法將新個體短暫的腦活動數(shù)據(jù)映射到已有模型之上，從而將解碼器所需的“校準(zhǔn)”時間從傳統(tǒng)的數(shù)十小時大幅縮短至約1小時，極大地降低了使用者的負(fù)擔(dān)，使得該技術(shù)的實際應(yīng)用看到了曙光。

可貴的是，該技術(shù)并非旨在“解讀”私密思緒，而是專注于重建語言的含義。在模擬腦損傷條件的測試中，解碼器展現(xiàn)了其幫助失語癥患者恢復(fù)溝通能力的巨大潛力。目前，團(tuán)隊正積極與臨床專家合作，致力于讓這項技術(shù)切實改善患者生活。

這項研究的價值不僅在于技術(shù)層面的精巧，更在于其背后所承載的關(guān)懷——讓技術(shù)真正服務(wù)于人，特別是那些在沉默中渴望溝通的心靈，照亮他們與世界重新連接的希望。

3

人工智能“從零開始”設(shè)計蛋白酶

在生命設(shè)計的深邃領(lǐng)域，AI正悄然開啟一扇全新的大門。

2月，諾貝爾獎得主大衛(wèi)·貝克領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊在《科學(xué)》期刊發(fā)表里程碑成果，首次實現(xiàn)了AI“從零開始”設(shè)計具有復(fù)雜活性位點(diǎn)的絲氨酸水解酶。這項突破不僅標(biāo)志著計算生物學(xué)向前邁出關(guān)鍵一步，更預(yù)示著人類在理解與創(chuàng)造生命催化機(jī)制方面進(jìn)入了新紀(jì)元。

▲AI從頭設(shè)計絲氨酸水解酶示意圖。圖片來源：《科學(xué)》

貝克團(tuán)隊開發(fā)了一種名為PLACER的機(jī)器學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)，結(jié)合RFdiffusion蛋白質(zhì)生成方法，成功構(gòu)建出既能穩(wěn)定折疊又能高效催化酯水解反應(yīng)的全新酶分子。這些AI設(shè)計的酶，不僅展現(xiàn)出與天然酶相媲美的活性，更突破了自然演化的結(jié)構(gòu)限制——研究中發(fā)現(xiàn)了5種自然界未曾存在的全新酶折疊方式，為這一古老酶家族注入了前所未有的結(jié)構(gòu)多樣性。

當(dāng)AI展現(xiàn)出創(chuàng)造生命核心元件的能力，我們或許正在見證一場悄然發(fā)生的生物技術(shù)革命：不是改造生命，而是理解并延展生命演化的無限可能。

4

光子計算芯片性能超越傳統(tǒng)電子硬件

當(dāng)電子芯片的能效瓶頸日益成為AI發(fā)展的制約，一束來自光計算領(lǐng)域的新曙光正照亮前路。

4月，《自然》雜志發(fā)表的兩篇獨(dú)立研究論文介紹了兩種光子計算芯片，與電子系統(tǒng)結(jié)合在一起，比傳統(tǒng)電子芯片性能更高，能耗更低，將能滿足AI技術(shù)發(fā)展而推升的計算需求。

▲光子處理器。圖片來源：英國《自然》在線版

新加坡Lightelligence公司演示了一種名為PACE的光子加速器，能完成極低時延的計算。這個大型加速器由逾16000個光子元件以64×64矩陣組成，能解決“伊辛問題”這類很難的計算問題，證明了其在實際應(yīng)用中的可行性。而美國Lightmatter團(tuán)隊則描述了一種能以高準(zhǔn)確度、高效執(zhí)行AI模型的光子處理器。該處理器由4個128×128矩陣組成，能執(zhí)行自然語言處理模型和用于圖像處理的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，準(zhǔn)確度與傳統(tǒng)電子處理器不相上下。

光子計算的研發(fā)已有數(shù)十載，但今年這些演示可能意味著，我們終于能利用光來構(gòu)建更強(qiáng)大、更高效的計算系統(tǒng)。

5

魯賓天文臺發(fā)布宇宙攝影“首作”

在智利阿塔卡馬高原的靜謐山巔，人類凝視宇宙的“巨眼”首次睜開，便向我們展現(xiàn)了一個前所未有的深邃圖景。

6月，薇拉·C·魯賓天文臺發(fā)布了其首批測試圖像，這臺有史以來最大的數(shù)字相機(jī)，以其震撼的視野，將數(shù)百萬顆遙遠(yuǎn)恒星、星系以及數(shù)千顆此前隱匿無蹤的小行星，一并呈現(xiàn)在我們面前。

▲魯賓天文臺首批照片合成的天空圖像。圖片來源：魯賓天文臺

這組圖像是未來十年“時空遺珍巡天”項目的“第一瞥”，卻已顯露出變革性的觀測能力。在短短十余小時的測試中，它便發(fā)現(xiàn)了2104顆太陽系內(nèi)新小行星。更令人嘆為觀止的是一幅由678張圖像拼接而成的三葉星云與礁湖星云馬賽克圖，僅短短7小時拍攝而成，卻捕捉到數(shù)千光年外恒星搖籃的纖毫細(xì)節(jié)，其氣體與塵埃的微妙結(jié)構(gòu)超越了以往觀測的極限。

魯賓天文臺的使命不僅是拍攝靜態(tài)照片，更是為宇宙“制作電影”，通過持續(xù)凝視來動態(tài)解讀時空的演化。它如同一位剛剛就位的宇宙史官，即將開始系統(tǒng)記錄兩百億個星系的宏大史詩。此次發(fā)布，恰如這部浩瀚編年史的精美序章，預(yù)示著人類對宇宙的認(rèn)知，即將步入一個數(shù)據(jù)驅(qū)動的新紀(jì)元。

6

智能機(jī)器人自主完成膽囊切除手術(shù)

在人類外科手術(shù)的精微世界里，一個全新的智能伙伴正悄然登場。

7月，美國約翰斯·霍普金斯大學(xué)團(tuán)隊發(fā)表在《科學(xué)·機(jī)器人》雜志的論文表明，其研發(fā)的智能機(jī)器人成功在沒有人工協(xié)助的情況下，完成了一例完整的膽囊切除手術(shù)。這不僅是技術(shù)上的突破，更意味著手術(shù)機(jī)器人從精確的“執(zhí)行者”向具備理解與適應(yīng)能力的“智能外科醫(yī)生”邁出了關(guān)鍵一步。

▲手術(shù)機(jī)器人末端執(zhí)行器。圖片來源：約翰斯·霍普金斯大學(xué)

與以往依賴預(yù)設(shè)程序或特殊標(biāo)記的機(jī)器人不同，這款名為SRT-H的新型系統(tǒng)，展現(xiàn)了前所未有的自主性與靈活性。其不僅能實時識別個體解剖結(jié)構(gòu)的細(xì)微差異，還能在手術(shù)中自主決策、調(diào)整動作，甚至面對突發(fā)狀況也依然沉穩(wěn)應(yīng)對，展現(xiàn)出與熟練外科醫(yī)生相媲美的專業(yè)素養(yǎng)。

這項突破的核心價值在于，機(jī)器人首次將機(jī)械系統(tǒng)的高精度與人類醫(yī)生的適應(yīng)性理解融為一體。在包含17個復(fù)雜步驟的膽囊切除手術(shù)中，它實現(xiàn)了100%的成功率。雖然當(dāng)前操作速度略慢于人類專家，但其穩(wěn)定性與抗干擾能力，為在真實、不可預(yù)測的醫(yī)療環(huán)境中部署自主手術(shù)系統(tǒng)奠定了堅實基礎(chǔ)。

從輔助工具到智能伙伴，手術(shù)機(jī)器人的這一飛躍不僅預(yù)示著外科手術(shù)將進(jìn)入更精準(zhǔn)、更安全的新階段，更讓我們看到人機(jī)協(xié)作在未來醫(yī)療中蘊(yùn)含的無限可能。當(dāng)機(jī)器開始理解手術(shù)的精髓，人類醫(yī)生的智慧與經(jīng)驗將得以延伸至更廣闊的疆域。

7

新算法取得首個可驗證量子優(yōu)勢

當(dāng)量子計算在可驗證的賽道上超越經(jīng)典計算的極限，或許意味著，人們正站在新時代的門檻上。

10月，谷歌公司宣布，其量子計算研究實現(xiàn)了一項關(guān)鍵突破：在105比特的“Willow”量子處理器上，首次完成了具有可驗證性的量子優(yōu)勢演示。這項名為“量子回聲”的實驗，在測量特定復(fù)雜函數(shù)的“二階非時序關(guān)聯(lián)函數(shù)”（OTOC）任務(wù)中，其計算速度達(dá)到經(jīng)典超級計算機(jī)的約13000倍，為量子計算領(lǐng)域樹立了一個新的里程碑。相關(guān)成果作為封面論文發(fā)表在《自然》雜志上。

▲《自然》封面介紹谷歌公司量子處理器的“量子回聲”實驗。 圖片來源：《自然》網(wǎng)站

與以往的原理性演示不同，此次突破的核心在于將抽象的量子理論轉(zhuǎn)化為可測量的物理現(xiàn)實。OTOC函數(shù)如同一枚高靈敏度的“量子干涉探針”，能夠揭示系統(tǒng)內(nèi)部不同演化路徑間的微妙干涉效應(yīng)。對經(jīng)典計算機(jī)而言，此類計算的復(fù)雜度隨量子比特數(shù)呈指數(shù)增長，堪稱難以逾越的障礙——谷歌量子處理器僅用2.1小時完成65個量子比特的OTOC測量，而同等任務(wù)需耗用全球最快超算“前沿”約3.2年。

這也代表著，在量子計算邁向?qū)嵱没穆L征途上，一道可驗證的優(yōu)勢界限正被清晰劃定。

8

引力波信號驗證霍金黑洞面積定理

在宇宙深處一場發(fā)生于13億年前的劇烈碰撞，如今為人類驗證一個偉大的思想實驗提供了最堅實的證據(jù)。

9月，一組國際科研團(tuán)隊宣布通過分析美國激光干涉儀引力波天文臺（LIGO）探測到的信號GW250114，以高達(dá)99.999%的置信度，證實了霍金于1971年提出的黑洞面積定理。

▲雙黑洞合并產(chǎn)生引力波的藝術(shù)示意圖。圖片來源：美國西蒙斯基金會

黑洞面積定理預(yù)言，并合后新黑洞的視界總面積永遠(yuǎn)不會減少。此次觀測到的事件，源自兩個約32倍太陽質(zhì)量的黑洞的并合，其并合前后視界面積從24萬平方公里增至40萬平方公里的數(shù)據(jù)，完美符合了這一定律?，F(xiàn)今，LIGO探測器靈敏度已提升至2015年的3倍，這也令探測“從耳語變吶喊”，讓科學(xué)家得以清晰捕捉到此前轉(zhuǎn)瞬即逝的引力波“泛音”，從而以前所未有的精度完成了驗證。

從2015年引力波的首次直接探測，到如今以極高置信度驗證黑洞面積定理，我們正一步步揭開宇宙最幽暗天體的奧秘。當(dāng)理論的預(yù)言被宇宙深處的回響所印證，人類對時空本質(zhì)的認(rèn)知，也隨之邁入了更深的層次。

9

地球達(dá)到首個災(zāi)難性氣候臨界點(diǎn)

當(dāng)溫水珊瑚礁的大規(guī)模白化與死亡，從預(yù)警變?yōu)楝F(xiàn)實，人類收到了地球氣候達(dá)到第一個臨界點(diǎn)的明確信號。

10月，來自23個國家87個機(jī)構(gòu)的160名科學(xué)家共同撰寫并發(fā)布的《全球臨界點(diǎn)報告》稱，隨著全球變暖突破1.5℃臨界閾值，世界正迅速逼近一系列災(zāi)難性臨界點(diǎn)，其中溫水珊瑚礁大規(guī)模死亡已成為首個顯著標(biāo)志。這也意味著人類進(jìn)入一個全新的“氣候現(xiàn)實”。

▲圖片來源：視覺中國

報告指出，當(dāng)前全球氣溫已較工業(yè)化前上升約1.4℃，而珊瑚礁的熱臨界點(diǎn)約為1.2℃。即便未來能將升溫控制在1.5℃以內(nèi)，這一支撐近十億人生計和四分之一海洋生物多樣性的生態(tài)系統(tǒng)，也已幾乎確定將大面積消失。更嚴(yán)峻的是，格陵蘭和西南極冰蓋的失控融化、亞馬孫雨林的大規(guī)模退化、大西洋環(huán)流的潛在崩潰等更多臨界點(diǎn)也近在眼前。一旦越過，變化將是劇烈、系統(tǒng)且不可逆的，而當(dāng)前全球治理體系遠(yuǎn)未做好應(yīng)對準(zhǔn)備。

然而，報告并未止步于警示。它同樣指出，人類仍可通過觸發(fā)“積極臨界點(diǎn)”來扭轉(zhuǎn)危局。近年來，可再生能源、電動汽車等綠色技術(shù)的成本下降與快速普及，已展現(xiàn)出社會技術(shù)系統(tǒng)向可持續(xù)方向轉(zhuǎn)型的強(qiáng)大潛力。

這份報告既是一記警鐘，也是一張路線圖。它提醒我們，每一度升溫都至關(guān)重要，每延遲一年行動，都可能將人類推向更不可控的深淵。唯有以堅定的政治意愿、公平的轉(zhuǎn)型策略和全社會的共同行動，才能在這場與時間的賽跑中，守護(hù)一個仍可棲居的地球。

10

跨物種哺乳動物腦細(xì)胞發(fā)育圖繪成

在探索生命最復(fù)雜的器官——大腦的征程中，科學(xué)界邁出了里程碑式的一步。

11月，由全球多國科學(xué)家聯(lián)合完成的最詳盡跨物種哺乳動物腦細(xì)胞發(fā)育圖譜正式發(fā)布，覆蓋從小鼠到人類的多種哺乳動物，完整揭示了腦細(xì)胞從出現(xiàn)、遷移、成熟到建立精密網(wǎng)絡(luò)的全過程。相關(guān)成果以12篇論文的形式發(fā)表于《自然》系列期刊，標(biāo)志著腦科學(xué)研究正式進(jìn)入系統(tǒng)化、動態(tài)化的新階段。

▲小鼠出生后的腦空間多組學(xué)圖譜。圖片來源：《自然》網(wǎng)站

該研究源于美國“BRAIN計劃細(xì)胞網(wǎng)絡(luò)圖譜”項目，整合了單細(xì)胞基因組學(xué)、空間轉(zhuǎn)錄組學(xué)等前沿技術(shù)，構(gòu)建出貫穿發(fā)育全程的細(xì)胞級分辨率圖譜。在其中一項突破中，研究人員系統(tǒng)追蹤了小鼠大腦中超過120萬個抑制性神經(jīng)元的發(fā)育路徑，這類細(xì)胞如同大腦的“剎車系統(tǒng)”，對運(yùn)動、記憶和情緒調(diào)控至關(guān)重要。研究發(fā)現(xiàn)，這些神經(jīng)元能夠長距離遷移，有些甚至跨越整個大腦，最終定位到特定功能區(qū)。

另一項研究通過對小鼠視覺皮層77萬個細(xì)胞的追蹤表明，腦細(xì)胞的多樣化并非在出生前完成，而是在出生后接受視覺、聽覺等感官刺激的過程中持續(xù)塑造。這揭示出后天經(jīng)驗對神經(jīng)回路成熟的關(guān)鍵作用，也為早期干預(yù)提供了科學(xué)依據(jù)。

此外，借助高精度空間基因測序技術(shù)，團(tuán)隊還發(fā)現(xiàn)不同神經(jīng)元組合形成的“細(xì)胞特征”可精確定義大腦功能區(qū)，進(jìn)一步闡明基因與環(huán)境在發(fā)育中的協(xié)同機(jī)制。

這一系列圖譜不僅是對生命科學(xué)基礎(chǔ)認(rèn)知的重大推進(jìn)，更為理解自閉癥、注意力缺陷多動障礙等神經(jīng)發(fā)育性疾病的起源提供了全新視角。隨著腦發(fā)育“黑箱”被逐步打開，人類有望在未來實現(xiàn)更早期的診斷、更精準(zhǔn)的干預(yù)，為眾多受腦疾病困擾的個體點(diǎn)亮希望之光。

來源：科技日報

編輯：Zoey

轉(zhuǎn)載內(nèi)容僅代表作者觀點(diǎn)

不代表中科院物理所立場

如需轉(zhuǎn)載請聯(lián)系原公眾號