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聲學在現代科學技術中發揮著不可或缺的作用,其技術發展迅速、應用領域廣泛,在發展新型傳感技術,提出新的聲學感知與通信方法等方面提供了強大的科技支持和創新解決方案。
《科技導報》2026年第4期推出了“噪聲治理與寧靜中國建設專題”。本專題以聲學基礎理論為依托,結合工程應用實際需求,報道聲場精準控制、噪聲防治技術迭代升級、人工智能聲學應用、聲超構材料研發等前沿方向的進展;并將聲學研究與自然災害預警、大型民用航空器降噪、高端裝備低噪聲設計等重大實際應用場景深度融合,為中國噪聲污染防治工作提供堅實可靠的理論基礎與技術支撐。
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卷首語
寧靜中國:科技賦能寧靜未來
作者:康健
作者信息:建筑環境專家、中國工程院外籍院士、英國皇家工程院院士、歐洲科學院院士,現任天津大學建筑學院名譽院長,倫敦大學學院(UCL)巴特萊特建筑學部教授。研究方向為建筑與環境聲學。
摘要:近年來,中國從法律與政策層面,加速完善噪聲治理體系。《“十四五”噪聲污染防治行動計劃》提出“寧靜小區”創建、噪聲地圖試點等創新舉措,推動工業噪聲排污許可制度落地。地方實踐中,北京、上海等 36 個重點城市已建成噪聲自動監測網絡。
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科技新聞
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前沿動態
科技期刊世界影響力指數報告發布
植物星球計劃正式啟動
長江“十年禁漁”促進生物多樣性恢復
電合成氨實現“從空氣到化肥”新路徑
長壽命量子糾纏支撐百公里級絕對安全通信
“減肥神藥”治療骨關節炎
“反向設計光場”讓3D打印進入亞秒級時代
卓越亮點
衣服“拉一拉”就能屏蔽信號
陽光下的番茄更誘人?
深度報道
極地科考年籌備升溫
RNA接近自復制臨界點
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科技評論
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噪聲與健康:如何與聲音共存
作者:馬蕙1,王超1,舒珊2,陳凱1,蘇婳1
1. 天津大學建筑學院
2. 青島理工大學建筑與城鄉規劃學院
摘要:正確認識和準確評估噪聲對健康的危害,是制定合理的噪聲政策、學會在噪聲中生存的關鍵。系統介紹了噪聲對健康的影響路徑;明確了特定人群和特定空間場所下的噪聲健康影響,探討了聲景在提升居住者健康水平中的應用潛力。噪聲不僅會引起聽力損失、耳鳴、心血管疾病、睡眠障礙等生理影響,還會引起煩惱感和認知障礙等問題。特定人群在面對噪聲暴露時會表現出更高的健康風險易感性,兒童、老年人和噪聲敏感性人群是噪聲健康影響的易感人群。相對其他空間場景,在城市公共空間與住宅空間中尤其要關注噪聲的健康危害。此外,積極聲景能夠促進心理生理恢復并緩解認知疲勞,除噪聲控制以外,聲景干預也有望成為提升城市聲環境品質的有效方法。
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本刊專稿
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2025年中國重大科學、技術和工程進展
作者:徐麗嬌,劉洋,黃文光,林潤華*
科技導報社
摘要:本著分門別類、本刊推薦、專家遴選、寧缺毋濫、敘述事實的原則,從國內外重要科技期刊和科技新聞媒體所報道的中國科技成果中,按科學、技術、工程 3 個類別,由《科技導報》編輯部遴選、推薦候選條目,經《科技導報》編委、審稿人等專家通信評選,推選出 2025 年中國重大科學、技術和工程進展 30 項。(1) 2025 年中國重大科學進展 10 項:首次聆聽到距地球 16 萬 km 的“太空合聲”;揭秘氮主導全球大氣有機氣溶膠的吸光效應;揭示溶瘤病毒 VG161 在難治性肝癌中的作用;首次揭示植物葉片能通過氣孔吸收大氣微塑料;破解水稻耐高溫“基因開關”;FAST 發現罕見掩食脈沖星;證實哈爾濱古人類為丹尼索瓦人;揭示從分子解碼到細胞編程的衰老機制與干預新范式;發現貴金屬近 100% 原子利用率的固體催化劑制備新策略;首創“3D 水凝膠晶體管”。(2) 2025 年中國重大技術進展 10 項:快速固?固硫反應的全固態鋰硫電池;創造鎳基材料常壓高溫超導新紀錄;集成光量子芯片實現連續變量多體糾纏;全球首次制備大面積二維金屬材料;首次實現萬千米級量子密鑰分發;全球首例基因編輯豬肝異位輔助移植成功;鈣鈦礦光伏產業化實現全球領跑;開創超大片段 DNA 精準無痕編輯新方法;DeepSeek 打破人工智能大模型堆算力的發展路徑;全音節實時解碼突破中文語音腦機接口瓶頸。(3) 2025 年中國重大工程進展 10 項:世界第一高橋貴州花江峽谷大橋順利合龍;EAST“人造太陽”實現 1066 s 穩態高約束運行;長征八號改型運載火箭首飛成功;“祖沖之三號”超導量子計算原型機構建完成;中國首個億噸級頁巖油油田通過國家評審;“深海一號”二期工程全面建成投產;神經重癥腦機接口多中心臨床試驗啟動;國家超重力場大科學裝置核心設備正式啟用;釷基熔鹽實驗堆首次實現釷鈾燃料轉換;未來網絡試驗設施正式投入運行。
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特色專題:噪聲治理與寧靜中國建設
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聲場控制研究進展
作者:楊軍1,2,周爽1,2,沈曉依1,楊飛然1,2,吳鳴1,2
1. 中國科學院聲學研究所,聲學與海洋信息全國重點實驗室
2. 中國科學院大學
摘要:“寧靜中國”建設對環境噪聲治理與高品質聲環境營造提出了更高要求,聲場控制(sound field control, SFC)技術作為主動調控聲學環境的重要手段,近年來得到了廣泛關注。圍繞聲場控制領域的研究進展,綜述了聲場重建、個性化音頻系統和主動噪聲控制 3 類關鍵技術。首先,從基本原理出發,梳理了聲場重建中壓力匹配、高階 Ambisonics、波場合成及參量陣等經典方法與代表性改進思路;其次,圍繞多區域聲場調控,綜述了個性化音頻系統中聲學對比度控制及其魯棒性與寬帶擴展方法;最后,從系統結構、控制算法與工程實現角度,總結了主動噪聲控制在復雜噪聲環境下的關鍵技術進展與應用現狀。結合實際應用需求,討論了聲場控制技術在系統集成、智能化控制及多目標協同優化等方面的潛在發展方向。
中國噪聲防治技術整體情況
作者:隋富生1,2,呂亞東1,程曉斌1,田靜1
1. 中國科學院聲學研究所 ,噪聲與音頻聲學實驗室
2. 中國科學院大學物理學院
摘要:噪聲控制是成為保障民生“寧靜權”的技術剛需。綜述了噪聲防治技術在研究前沿和在技術應用層面的適用性。噪聲源控制主要是減少振動、降低噪聲輻射面的法向振速并同時減小噪聲輻射效率。在不可能或沒有條件去更改設備結構本身,又或者聲源在已經優化之后仍然有過量的噪聲輻射,就要考慮在噪聲傳播途徑上采取技術手段,如吸聲、隔聲、消聲、隔振、阻尼、主動噪聲控制等。針對不同場景,如城市環境、交通、建筑等的噪聲防治策略進行分析,并對未來噪聲防治技術發展趨勢進行展望:一是智能監測技術,二是更加注重產品的聲學設計,三是新穎的聲學結構和材料的研發,強調噪聲源機理研究和源頭控制、新的聲學結構材料在噪聲防治領域的重要作用。
人工智能在聲學中的應用及展望
作者:鄭成詩1,2,李安冬1,2,饒丹3,袁旻忞4,江峰1,李曉東1,2
1. 中國科學院聲學研究所 ,噪聲與音頻聲學實驗室
2. 中國科學院大學
3. 華南理工大學物理與光電學院
4. 交通運輸部公路科學研究院
摘要:人工智能(artificial intelligence,AI),正與聲學中的水聲學、超聲學和空氣聲學深度交叉融合,持續推動著聲學技術的革新。重點探討 AI 在聲學,尤其是在空氣聲學領域中的應用。首先詳細闡述其在語音信號處理、聲源定位、空間音頻、聲學環境聲檢測、分類與智能監測以及聲學仿真與優化等方面的應用現狀,并分析其相比于傳統方法所具備的優勢。在語音信號處理領域,AI 已實現從特征工程到端到端建模的范式轉變。其中,基于深度學習的語音識別、增強和合成技術,不僅在特定任務中超越了人類水平,還通過多模態融合和生成式模型拓展了應用邊界。然后,針對應用過程中可能出現并致使其難以滿足實際應用需求的核心問題展開討論,包括泛化性、數據依賴與質量、復雜度、實時性及多模態融合問題。最后,總結了 AI 在聲學應用中所面臨的挑戰和未來的發展方向。在基礎理論層面,聲學與 AI 的交叉研究尚未建立完善的理論框架,需要重點研究以指導模型的設計和性能評估。在技術層面,如何平衡算法復雜度與性能,實現可擴展性的實時處理,仍是亟待解決的關鍵技術難題。未來,“AI+聲學”將在海洋探測、醫療診斷、虛擬現實、環境聲學等領域進一步發揮重要的作用,以最終實現從實驗室研究、單點技術落地到大規模產業化應用的跨越。
聲超構材料前沿進展:聲波多維調控及其應用
作者:梁彬,房怡菊,劉京京,程建春
南京大學物理學院,近代聲學教育部重點實驗室,人工微結構科學與技術協同創新中心
摘要:聲超構材料在經歷 20 余年的深度發展后,不僅揭示了大量的新奇聲學現象,提供了豐富的聲波調控的新機理與新方法,更帶來了新的聲波調控范式。回顧了聲超構材料近年來的重要進展,介紹了其所具有的反常聲學性質,列舉了人工設計的聲超構材料可根據需求實現對聲波的多維調控方法,包括聲超構材料對波陣面的重構、聲超構材料實現聲能量的空間分布調控和傳播方向操控、聲人工系統中的聲波時變調控以及基于聲超構材料的角動量調控等,并展示了其在噪聲控制、房間聲場調控、聲學檢測等重要領域中解決傳統難題的潛力。當前聲超構材料仍保持著迅猛的發展勢頭,并正在從基礎研究向應用領域加速轉變,未來有望在超聲診療、裝備隱身、智能制造等方面發揮關鍵作用。
次聲在自然災害預警監測中的研究進展及應用
作者:程巍1,2,滕鵬曉1,2*,朱繼瑞3,王一凡1,2,4,馮躍旭4,呂君1,2
1. 中國科學院聲學研究所
2. 中國科學院噪聲與音頻聲學實驗室
3. 河北工業大學機械工程學院
4. 中國科學院大學
摘要:次聲監測是一種重要的廣域自然災害監測手段,可以使用少量的次聲監測站點對廣域范圍內的自然災害進行監測與評估。論述了大氣中次聲傳播的物理特性、次聲監測站點的硬件組成、次聲事件監測算法在次聲監測技術中的應用,詳細介紹了次聲方法在地震、火山、雪崩等自然災害監測中聲源定位、類型識別和災害損傷評估等的作用。由于次聲監測距離遠,其在大氣中傳播距離長,因此容易受到大氣中風等因素的影響,造成方位角偏移問題,導致監測結果準確性與穩健性不足。為提高次聲監測的性能,將次聲數據與地震數據等進行融合處理,使用人工智能技術深度挖掘多模態數據間的關聯性,將次聲在大氣中傳播的物理特性與信號處理相結合,提高自然災害定位、能量估計和事件類型識別的能力。次聲手段可以對多種災害進行監測分析,隨著人工智能技術的發展,次聲技術也將邁入智能化處理的新階段。
基于海洋環境噪聲的地聲參數反演
作者:付佳寶儀1,2,黎潔1,2*,范軍1,2,王斌1,2
1. 上海交通大學,海洋智能裝備與系統教育部重點實驗室
2. 上海交通大學,船舶海洋與建筑工程學院
摘要:海洋環境噪聲是海洋中自然現象和人類活動產生的聲音總和。隨著被動聲學技術和信號處理方法的進步,這種噪聲已從傳統干擾源轉變為獲取海底信息的重要途徑,可用于反演海底聲速、聲波衰減等關鍵參數。總結了當前利用海洋環境噪聲反演海底地聲參數的主要方法,根據原理將其分為3 類:(1) 基于噪聲場空間特性的反演方法;(2) 基于噪聲互相關重構信道格林函數的反演方法;(3) 基于數據驅動與智能優化算法的反演方法。分析了現有方法在復雜環境下穩健性不足、適用性受限等問題,并展望了未來研究方向,包括非平穩噪聲場建模與特征提取優化、多源異構數據協同反演以及人工智能與物理機制的深度融合等。該研究對促進海底參數反演方法的實際應用、提升海洋環境監測能力具有重要價值。
大型民機安裝噪聲與飛行程序降噪技術進展
作者:周飛,劉林,李曉東*
北京航空航天大學能源與動力工程學院
摘要:近年來,除了傳統針對飛機發動機與機體噪聲源的降噪手段,發動機?機體安裝噪聲控制與飛行程序降噪技術日益受到關注。在安裝噪聲控制方面,綜述了噴流與風扇安裝噪聲的形成機理、影響因素和控制技術,以及計算氣動聲學方法在噪聲機理分析與預測中的應用;在飛行程序降噪方面,介紹了標準降噪離場程序 NADP 1/2(noise abatement departure procedure, NADP)、連續爬升/下降運行、減推力起飛等措施的原理、適用條件及應用效果,指出基于性能的導航與多目標優化技術的融合,可實現噪聲與飛行性能的協同優化。系統梳理了 2 類降噪途徑的進展與相關技術發展趨勢,以助力實現“寧靜中國”目標。
設備低噪聲技術助力“寧靜中國”建設
作者:項紅熒,許升,房麗紅,趙海霞,王偉,孫興朋,楚德見,李建
青島海爾智能技術研發有限公司超前創新中心
摘要:隨著城市化進程加速,設備噪聲污染成為社會生活噪聲治理的核心挑戰。綜述了設備噪聲污染的治理路徑及降噪技術,現在面臨被動降噪對低頻噪聲(<500 Hz)衰減率不足,且增重顯著;主動降噪在高頻噪聲(>1 kHz)控制、實時算力及功耗方面存在瓶頸;聲品質優化受限于心理聲學參數的個體差異 3 大核心問題。針對上述局限,提出前沿技術突破方向:聲學超材料的低頻高效吸聲(吸聲系數>0.95)、空氣動力仿生技術的降噪增效協同、智能降噪的人工智能動態適應等。建議通過“政策?技術?標準”三鏈融合,構建從物理靜音到心理寧靜的聲景生態,支撐“寧靜中國”建設落地。
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研究論文
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全彈性腔振動噪聲耦合響應分析及其控制
作者:余智君1,2,常道慶1,2*,程曉斌1,2
1. 中國科學院聲學研究所噪聲與音頻聲學實驗室
2. 中國科學院大學
摘要:以全彈性腔結構為模型,研究了用壓電分流技術控制彈性腔結構在內部聲源激勵下的聲振耦合響應。基于全彈性腔結構振聲學方程,分析了全彈性腔結構振聲學響應的主導因素,揭示了不同壁板以及聲腔之間的耦合機制。在全彈性腔振動中,面板模態和聲腔模態之間的耦合可以使用正交積分計算,并且對于特定的共振頻率存在相應的主導面板。基于主導面板的壓電分流調節,能夠最大程度提升控制效果。搭建了基于壓電分流電路的彈性腔振動噪聲控制系統,通過在彈性腔不同壁板對應主導振動頻率區域的振動控制,實現了彈性腔系統整體聲振響應的多共振峰抑制,在前 2 階共振頻率88 和 144 Hz 壁板振動響應分別降低了 17 和 9 dB,腔內聲壓峰值分別降低了 17 和 7 dB,腔外輻射聲壓峰值降低了 13 和 4 dB。
基于層次分析法和質量功能展開的民機降噪技術評價
作者:周飛1,張濤2,瞿麗霞3,陳超4,張穎哲2,5,李曉東1*
1. 北京航空航天大學能源與動力工程學院
2. 中國商用飛機有限責任公司北京民用飛機技術研究中心
3. 中國航空研究院
4. 北京航空航天大學航空發動機研究院
5. 北京航空航天大學航空科學與工程學院
摘要:為系統評估并優化民用飛機降噪技術的發展路徑,構建了基于層次分析法(analytic hierarchy process,AHP)和質量功能展開(quality function deployment,QFD)的綜合評價體系。從典型飛機噪聲源出發,梳理形成包含 23 項技術的民機降噪技術清單,圍繞適航性、總降噪量、技術成熟度等 7 個關鍵評價維度,利用 AHP 方法確定權重并進行一致性檢驗。在此基礎上,采用 3 種基于 QFD 的計分方式,對比個人判斷矩陣權重與綜合判斷矩陣權重對技術評分結果的影響。結果表明,在各專家個人判斷矩陣均滿足一致性的前提下,3 種計分方式下的技術總得分與排序總體保持穩定。最終,基于計分方式 1 的結果分別形成層級降噪技術發展清單和重點發展降噪技術清單,其中短艙聲襯、增升裝置低噪聲外形設計等技術被推薦為優先發展方向,可為民機降噪技術的規劃布局與優先發展提供定量決策依據。
TPB框架下科技人才創新意愿的驅動路徑研究——基于fsQCA分析
作者:李作學1,趙媛媛1,曹依霏1,賈建鋒2
1. 沈陽航空航天大學經濟與管理學院
2. 東北大學工商管理學院
摘要:科技人才是實現科技自立自強的核心要素,創新意愿是激發科技人才活力的關鍵。以 236 名科技人才為調查對象,采用模糊集定性比較分析方法,在計劃行為理論(theory of planned behavior,TPB)框架下探究多要素協同影響科技人才創新意愿的組態路徑。研究發現,科技人才高創新意愿的驅動類型有 4 條路徑,即示范性規范?創新態度驅動型、指令性規范?創新態度驅動型、內生態度?主觀規范驅動型和創新態度驅動型。創新態度是科技人才產生創新意愿的重要條件;指令性規范與示范性規范是調節科技人才創新意愿的關鍵要素,兩者之間存在替代關系;科技人才的知覺行為控制對增強創新意愿的效果較弱。從組態視角揭示了計劃行為理論要素協同影響科技人才創新意愿的復雜因果機理,為組織培養科技人才的創新意愿提供了參考。
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政策建議
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完善中國低噪聲產品制度的政策建議
作者:魏新渝1,賈昂1*,孫鶴1,王曉濤1,馬建剛2,3,閆凌4
1. 生態環境部核與輻射安全中心
2. 國網陜西省電力有限公司電力科學研究院
3. 國網(西安)環保技術中心有限公司
4. 中國家用電器研究院
摘要:為了貫徹落實《中華人民共和國噪聲污染防治法》中低噪聲產品的要求,當前亟須以問題為導向,借鑒國際經驗完善中國低噪聲產品制度建設。梳理了低噪聲產品的現狀,分析了國際低噪聲產品經驗,提出了下一步的工作建議。中國在噪聲污染防治領域已采取了征收環境保護稅、環境財政、稅收優惠政策、價格手段和政府采購等措施。但中國當前尚未建立低噪聲產品標識制度。低噪聲產品相關標準不完善,激勵政策力度不足,市場監管手段欠缺。美歐等發達國家和地區構建了較為完善的低噪聲產品制度體系,制定低噪聲相關法律法規,建立低噪聲產品認證體系和標識體系。通過比較研究,建議中國構建低噪聲產品標準認證體系,完善政策激勵體系,強化監管執法效能。
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科技人文
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馬大猷:一生創新的科學家
作者:白國鋒,程曉斌,楊軍,田靜
中國科學院聲學研究所
摘要:馬大猷(1915—2012 年)是國際著名聲學家、中國著名物理學家和教育家、中國現代聲學的重要開創者和奠基人、中國科學院院士。概述了馬大猷院士的生平、學術貢獻及其所代表的科學家精神。他畢生致力于聲學研究和教育事業,在建筑聲學、環境聲學、語言聲學等領域取得了開創性成果,為中國聲學學科的發展奠定了堅實基礎。同時,他胸懷祖國、嚴謹治學、勇于創新,體現了老一輩科學家的愛國精神與學術風范。
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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研究成果、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、科技新聞、科技評論、本刊專稿、特色專題、研究論文、政策建議、科技人文等。
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