2025年中国重大科学、技术和工程进展

《科技导报》自2004年以来，至今已连续22年遴选发布中国年度重大科学、技术和工程进展。为盘点2025年中国重大科学、技术和工程进展，《科技导报》编辑部从国内外重要科技期刊和科技新闻媒体2025年1月1日至12月31日间发表、公布或报道的中国科技成果中，遴选、推荐30项重大科学进展、28项重大技术进展、30项重大工程进展候选条目，由《科技导报》编委、审稿人等专家评选，参考每项进展得票情况，推选出2025年中国重大科学、技术和工程进展各10项。以下按发表、公布及报道的时间顺序逐一介绍。

合声波是地球和行星空间等离子体中幅值最强的电磁波动之一，在地球辐射带高能电子加速和极区脉冲极光的产生过程中起着关键作用。然而，数十年来，学术界对合声波的激发机制充满争议。北京航空航天大学空间与地球科学学院曹晋滨团队刘成明等发现了距离地球16万km处遥远空间的“太空合声”（图1）。在对合声波非线性理论进行深入研究后，认为合声波的产生是一个基本空间等离子体物理过程，不仅在传统观点认为的近地空间偶极磁场区域存在，在非偶极磁场区域，也应该存在。这项工作打破了学术界关于合声波只能在地球偶极磁场控制的近地区域出现这一持续70多年的传统观点，为合声波非线性激发机制提供了迄今最直接、最重要的科学证据。

图1 合声波在地球磁层空间中的空间分布

（图片来源：北京航空航天大学官网）

由于有机气溶胶组分复杂且在大气中不断演化，其气候效应的评估一直存在挑战。南方科技大学傅宗玫及香港科技大学郁建珍团队提出了通过量化吸光性有机氮组分——“棕色氮”评估全球有机气溶胶的辐射吸收（图2）。研究团队模拟量化了有机气溶胶中棕色氮的全球丰度，并揭示了其光学性质随化学老化的演变规律。该研究建立了一个以氮元素为核心的全新有机气溶胶理论框架，对表征及追踪有机气溶胶的气候影响意义重大。

图2 有机气溶胶中含氮组分及其吸光性变化示意

溶瘤病毒是一类用于具有复制能力的肿瘤杀伤型病毒，经过基因修饰安装上癌细胞“定向GPS”，再接入一些外源性“助手”，它就可以选择性地感染并杀死肿瘤细胞而不损伤正常细胞，同时激活机体免疫系统，使得这些病毒产生全身性的抗肿瘤效应（图3）。浙江大学医学院附属第一医院梁廷波等将溶瘤病毒疗法应用于肝癌患者的治疗，设计开发了一种携带多免疫刺激因子的新型溶瘤病毒VG161。此外，研究团队进一步开发了ViroPredict 1.0预测模型，用于识别可能从VG161治疗中获益的潜在人群，并对患者生存结局进行风险分层与预后评估。

图3 溶瘤病毒的作用机制

南开大学汪磊课题组和孙红文课题组揭示了植物叶片能够通过气孔吸收大气微塑料，研究人员通过质谱检测发现，植物叶片中可普遍检出微塑料及塑料低聚物，其中涤纶工厂与垃圾填埋场等重污染区域聚酯或聚苯乙烯微塑料浓度高达10⁴ ng·g⁻¹，且其含量随大气浓度和叶片生长时间增加而升高。此外，研究人员还通过玉米的实验室模拟培育试验证实，微塑料颗粒可被叶片气孔吸收，通过细胞间隙运输至维管组织，并在叶片气孔区域和叶片毛状体中积累（图4）。该研究明确提出叶片吸收大气微塑料是微塑料进入食物链和人体的重要途径。

图4 微纳塑料进入作物叶片的途径

华中农业大学作物遗传改良全国重点实验室李一博团队揭示了水稻对抗高温的关键基因QT12，该基因如同作物内置天然“空调系统”，调节水稻耐高温机制（图5）。团队还提出性状调控单倍型（TRHs）概念，揭示了籼稻与粳稻耐热性差异的分子基础，为作物性状遗传研究提供新视角。在应用方面，通过2023、2024年在长江流域极端高温下的大规模田间试验发现，低表达QT12的水稻在高温下表现出强大的耐热性，产量提升显著，稻米品质大幅改善。

图5 NF−Ys−QT12分子模块调控水稻品质耐热性的工作机制

中国科学院国家天文台韩金林带领团队利用中国天眼（FAST）发现了一个罕见的掩食脉冲星，它与伴星（1个氦星）以3.6 h的周期相互绕转，且有1/6的时间被伴星遮挡（即掩食，犹如日食或月食）（图6）。这种新类型脉冲星双星作为双星公共包层演化阶段的产物，有望为恒星群体演化、致密星吸积、引力波源预测等多领域科学研究提供观测依据；这一发现验证了研究几十年的恒星演化理论预言的双星演化阶段，对银河系双星演化形成引力波源、致密天体吸积等物理研究具有重大意义。

图6 FAST发现的由毫秒脉冲星和氦星构成的新型双星系统示意

中国科学院古脊椎动物与古人类研究所研究员付巧妹团队与河北地质大学季强团队合作，对距今至少14.6万年的哈尔滨古人类近完整颅骨开展了分子古生物学研究（图7）。基于2项关键分子证据，研究成功鉴定哈尔滨人属于早期丹尼索瓦人谱系，证实其在中更新世时期已广泛分布于亚洲广大区域，更首次解锁15年未知“神秘丹尼索瓦人”的形态特征之谜，填补了分子证据与形态学证据之间的空白。

图7 近乎完整头骨牙结石中的丹尼索瓦人线粒体DNA的演化示意

中国科学院动物研究所刘光慧团队与合作者系统性地完成了从“分子解码”绘制衰老全景图谱到解析关键干预机制、直至在灵长类模型中进行“细胞编程”实现工程化干预的完整闭环，推动了该领域从“认识衰老”向“设计衰老干预”的范式转变（图8）。研究首次提出“蛋白质稳态失衡—血管衰老枢纽”模型，为理解系统性衰老机制提供新范式。此外，研究团队基于合成生物学方法，对长寿基因FOXO3通路进行重编程，成功构建了具有延缓衰老、抗应激及抗恶性转化三重功能的工程化人类抗衰型间充质祖细胞（SRC）。该研究成果不仅为深入解析衰老机制、实现早期预警奠定了关键科学基础，也为衰老及相关疾病的防治提供了新策略。

图8 SRC治疗能延缓灵长类多器官衰老

天津大学巩金龙等发现了金属原子间尺寸和成键强度差异驱动的金属原子偏析新机制，基于此开发了“原子抽提”策略。通过向含有铂（Pt）的合金纳米颗粒中引入适量原子半径较大、且与Pt成键较强的助剂金属锡（Sn），促进Pt原子向表面偏析，将Pt原子在开放表面的暴露率从约30%提升至近100%，达到了催化材料设计的理论极限（图9）。该研究为解决稀缺贵金属资源的高效利用问题提供了关键理论基础与技术方案，对推动化工过程的高效与可持续发展具有重要意义。

图9 贵金属表面暴露率与催化剂性能关系示意

香港大学张世明团队提出了一种基于水凝胶的3D半导体晶体管，同时具备生物组织级别的柔软度和生物相容性（图10）。研究设计了双网络水凝胶系统：首先构建一个多孔的弹性水凝胶作为3D模板，引导另外一个具备氧化还原活性的导电水凝胶的3D组装。这种设计既保证了电子传输的连续性，又优化了离子传输路径。这项工作弥合了2D电子学和3D生命系统之间的差距，为生物混合传感和神经形态计算等前沿生物电子技术向类组织化、体积化和空间演化提供了半导体材料和器件基础。

图10 3D水凝胶晶体管示意

北京大学庞全全团队设计了一种新型碘掺杂硫银锗矿固态电解质（LBPSI）（图11），通过引入可逆表面氧化还原活性的碘，使电解质不仅作为离子导体，还充当表面氧化还原介导剂。在5 C充放电条件下，电池循环2.5万次后容量保持率高达80.2%，表现出卓越的循环稳定性。该研究为开发高能量高安全性的电池提供新思路。

图11 全固态锂硫电池快速充电机制的设计原理

南方科技大学薛其坤、陈卓昱团队利用自主研发的强氧化原子逐层外延技术，通过强氧化环境下的激光脉冲沉积，精确控制La和Pr的掺杂比例，并优化了薄膜的层状结构，在SrLaAlO₄衬底上成功制备出三单元胞厚的（La,Pr）₃Ni₂O₇ 单晶薄膜（图12），在常压下观测到高达45 K的超导起始转变温度，突破了McMillan极限。这一发现摆脱了高压极端条件的应用限制，使镍基材料成为继铜氧化物之后又一极具潜力的高温超导候选体系。

图12 超导镍基氧化物薄膜的结构表征及超导电性测量

北京大学王剑威和龚旗煌团队与山西大学苏晓龙团队合作，利用超低损耗氮化硅集成微环谐振腔，通过多色相干泵浦技术，在光学参量振荡阈值以下激发真空压缩频率超模，首次在集成光量子芯片上确定性地制备出连续变量多比特纠缠簇态（图13）。同时团队自主研发多色本地振荡光相位与振幅调控系统，成功制备出四模链状、星状、盒状及六模链状等多种拓扑结构的纠缠簇态，展现了系统的高可编程性。该研究解决了以往集成光量子芯片面临的扩展性难题，为未来实现更大尺度的量子纠缠与量子调控提供了新的技术路径。

图13 连续变量光量子芯片制备纠缠簇态原理

中国科学院物理研究所张广宇团队通过将金属熔化并利用单层二硫化钼（MoS₂）范德华压砧挤压，实现了埃米（1 Å=0.1 nm）极限厚度下各种二维金属的普适制备（图14）。该研究填补了二维材料家族的空白，为低功耗全金属晶体管、高频器件、超灵敏探测器等技术革新提供了核心材料。

图14 范德华挤压技术普适制备埃米极限厚度二维金属

中国科学技术大学潘建伟团队成功突破了低成本小型化诱骗态量子光源技术、复合激光通信的实时密钥提取技术、基于卫星姿控的高精度跟瞄等关键技术，完成星载量子密钥分发载荷、量子微纳卫星平台研制，载荷质量约23 kg，相比“墨子号”降低约1个数量级，光源频率提升约6倍，密钥生成时效性由数天时间完成提高到单轨实时成码。在系列技术突破基础上，该团队研制的国际首颗量子微纳卫星“济南一号”于2022年7月27日成功发射入轨，配合便携式光学地面站首次实现单次过境分发超百万比特安全密钥，完成中国与南非之间超过1.29万km距离的量子密钥分发（图15）。该研究突破了传统QKD卫星系统的体积、质量和成本等工程难题，为构建全球化、低成本、高效率的量子卫星星座奠定基础。

图15 “济南一号”量子微卫星与地面站之间量子密钥分发实验装置示意

空军军医大学（第四军医大学）西京医院窦科峰团队利用六基因编辑巴马小型猪供体，敲除猪源免疫排斥相关基因（GGTA1、B4GALNT2、CMAH），并插入人源补体调节蛋白基因（CD46、CD55）和血栓调节蛋白基因（THBD），以降低免疫排斥和凝血紊乱风险。采用异位辅助肝移植方式，在脑死亡受体中成功实施全球首例猪肝异位辅助移植（图16），表明猪肝在人体内可发挥部分生理功能，并且血流动力学稳定，未见超急性排斥、凝血功能障碍，未检测到猪内源性逆转录病毒（PERV）和猪巨细胞病毒（PCMV）传播，组织学证实肝细胞再生且无排斥迹象。研究系统验证了多靶点免疫抑制与凝血调控方案的有效性，为未来原位异种肝移植奠定了基础。

图16 基因编辑猪肝脏移植示意

杭州纤纳光电科技有限公司颜步一团队联合浙江大学杨旸团队首创3D层流辅助干燥（LAD）技术，通过精确控制气流速度和干燥时间，有效去除高沸点溶剂（如N,N-二甲基甲酰胺（DMF）、二甲基亚砜（DMSO）），减少薄膜缺陷，提升结晶质量（图17）。该研究阐释了稳效协同的平米级钙钛矿组件“效率—稳定性—量产良率”的产业化路径，是中国率先迈向吉瓦级钙钛矿光伏产业化的关键工程突破。

图17 钙钛矿薄膜形成与太阳能电池性能概览

中国科学院遗传发育生物学研究所高彩霞团队通过对位点特异性重组酶Cre-Lox系统进行迭代改造，解决了Cre-Lox系统的可逆性问题并大幅提高了其重组效率，进一步结合优化的无痕编辑策略，开发了一种新型染色体精准工程技术——可编程染色体工程技术（PCE）和无痕染色体编辑系统（RePCE），实现了无缝染色体重排。该技术能够在植物和人类细胞中高效地进行从千碱基到兆碱基规模的大尺度DNA的精准无缝编辑，显著扩展了基因组编辑的应用范围（图18）。该技术一次性解决了当前基因组编辑领域公认的最大瓶颈之一——“尺度困境”，实现了技术能力的革命性跃升。

图18 PCE系统的开发和精准染色体编辑概述

深度求索团队提出无需人类标注推理轨迹的纯强化学习训练框架，基于群体相对策略优化（GRPO）算法，去除价值网络，通过组内相对优势计算优化策略，降低训练资源消耗，提升训练效率和稳定性。在训练时仅根据最终答案的正确性给予奖励，不对推理过程施加约束，迫使模型自主探索最优解题路径，在DeepSeek−V3基座模型上成功训练出DeepSeek−R1系列大模型（图19）。R1作为首个接受同行评审的LLM模型，以其低成本、开源共享的特征打破技术垄断，推动了人工智能技术在全球的普遍应用。

图19  DeepSeek-R1的多级管道

脑机接口（BCI）技术旨在通过解读大脑信号帮助瘫痪或失语患者重新沟通。复旦大学附属华山医院吴劲松团队、中国科学院上海微系统与信息技术研究所周志涛团队、上海科技大学李远宁团队、上海脑虎科技有限公司等合作，选取一位癫痫患者作为研究参与者，在帮助患者定位癫痫病灶的同时进行语言解码任务。研究创新性地将音节和声调分开解码，采用256通道高密度柔性微皮层电极阵列，精准覆盖大脑语言处理关键区域，仅通过神经信号就实现了对394个常用汉语音节（占汉语总音节95% 以上）的稳定解码（图20）。研究首次实现了实时汉语语句解码，为汉语乃至其他声调语言的植入式BCI系统研发奠定基础。

图20 汉语语言脑机接口解码框架及解码结果

（图片来源：Science Advances）

2025年1月17日，由贵州交投集团投资、贵州桥梁集团承建的贵州花江峡谷大桥主桥顺利合龙。该桥全长2890 m，桥面距谷底约625 m，主跨达1420 m，刷新了世界桥梁高度和山区跨径纪录（图21）。大桥通车后，将打破花江大峡谷的地理阻隔，两岸通行时间将从2 h缩短至2 min，大幅完善西南地区高速公路路网布局。

图21 贵州花江峡谷大桥 

（图片来源：贵州交投集团）

2025年1月20日，中国科学院合肥物质科学研究院研制的全超导托卡马克核聚变实验装置（EAST）实现了1亿℃等离子体稳态高约束运行1066 s（图22），刷新自身保持的世界纪录。此次实验攻克了等离子体芯部与边界物理集成、等离子体与壁相互作用、高功率加热系统注入耦合等系列关键技术，标志着可控核聚变从基础科学向工程实践跨越。

图22 世界首个全超导托卡马克装置EAST 

（图片来源：中国科学院合肥物质科学研究院）

2025年2月11日，由中国运载火箭技术研究院抓总研制的长征八号改型运载火箭在文昌航天发射场首飞成功（图23），将多颗低轨互联网卫星送入预定轨道。该火箭针对低轨卫星批量组网需求进行了系统优化，可实现一箭多星发射，助力破解高空通信、物联网覆盖等难题，推动数字基础设施升级。

图23 长征八号改型运载火箭整流罩及芯二级 

（图片来源：中国运载火箭技术研究院）

2025年3月3日，由中国科学技术大学牵头构建的超导量子计算原型机“祖冲之三号”完成研制并正式发布（图24）。该系统在特定计算问题上表现出对经典超级计算机的显著优势，显著提高了信息传递与输出的时长与准确率。

图24 “祖冲之三号”量子计算原型机低温测试系统 

（图片来源：中国科学技术大学）

2025年3月22日，中国石化胜利油田宣布，位于山东淄博市的济阳页岩油新兴油田樊页平1区块通过国家储量评审备案（图25），探明页岩油地质储量超过1.4亿t，技术可采储量1135.99万t，成为中国首个亿吨级页岩油油田。胜利油田有效攻克页岩油高温、高压、涌漏并存的世界级难题，探索形成“储—缝—压”三元储渗理论认识，攻关全周期立体化开发技术，建成地质工程一体化平台，页岩油立体开发由3层拓展到7层。

图25 胜利济阳页岩油国家级示范区钻井施工现场 

（图片来源：中国石油化工集团有限公司）

2025年6月25日，中国海油宣布，首个超深水千亿m³级大气田——“深海一号”二期工程全面建成并投入运行（图26）。至此，“深海一号”大气田最高日产能达1500万m³，对保障国家能源安全、带动区域经济发展、推动海洋强国建设有着重要意义。

图26 海上作业人员站在平台高点俯瞰“深海一号”能源站 

（图片来源：中国海洋石油集团有限公司）

2025年10月11日，由浙江大学牵头建设、中国电建设计承建的国家重大科技基础设施——超重力离心模拟与实验装置核心设备正式启用（图27）。依托“时空压缩”特性，该设备能以极小尺寸和极短时间再现真实世界的变迁，为多领域研究提供关键支撑。

图27 超重力离心模拟与实验装置启动的首台离心机主机 

（图片来源：浙江大学）

2025年11月1日，中国科学院上海应用物理研究所牵头建成的2 MWt液态燃料钍基熔盐实验堆（图28），在国际上首次实现钍铀核燃料转换。该成果验证了钍基熔盐堆技术路线的可行性，也为中国钍资源高效利用与核能低碳转型奠定了技术基础。

图28 钍基熔盐实验堆堆主体装置 

（图片来源：中国科学院上海应用物理研究所）

2025年11月5日，中国首艘常规动力电磁弹射型航空母舰“福建舰”在海南三亚正式入列（图29）。该舰采用电磁弹射系统，可支持舰载机满载起飞和固定翼预警机部署，显著提升了单舰作战能力与海空体系化作战能力。“福建舰”的入列，标志着中国航母技术实现从滑跃起飞向电磁弹射的技术跨越，海军装备体系迈入新阶段。

图29 中国第一艘电磁弹射型航空母舰福建舰在海南三亚入列 

（图片来源：新华社）

2025年12月3日，由江苏省未来网络创新研究院牵头建设的信息通信领域首个国家重大科技基础设施——未来网络试验设施工程，正式建成并投入运行。该工程围绕超高速率、超大容量和确定性传输等核心需求，构建了跨区域协同的未来网络实验与验证平台，在真实环境中实现了Tb/s量级的稳定数据传输能力。该设施构建了覆盖全国、辐射全球的跨区域协同实验与验证平台，是全球首个基于全新网络架构构建的大规模、多尺度、跨学科网络试验环境。