
最近一期的《自然》杂志以“可持续性与人工智能:技术创新的双引擎”为主题,系统梳理了本年度全球科技领域最具潜力的突破方向。文章指出,自驱动实验室、CAR-T细胞疗法扩展应用、生物治理技术及光子计算等方向将深刻影响人类健康、环境保护与材料科学的发展。
自驱动实验室:AI与机器人协同加速科学发现
2024年,由多伦多大学领衔的国际团队利用全球五个“自驱动实验室”成功开发出有机固态激光器新材料,标志着AI驱动的研究模式进入成熟阶段。这类实验室通过整合机器人技术、计算机视觉与大语言模型(如ORGANA系统),将科学家的口头指令直接转化为实验流程,显著缩短新材料研发周期。
从实验设计到数据分析,AI算法可自主优化参数,机器人执行复杂操作,效率较传统方法提升10倍以上。国外团队正探索将自驱动实验室用于气候变化建模与流行病预测,例如通过高通量筛选碳捕获材料或抗病毒化合物。中国科学院近期引入类似平台,聚焦新能源电池材料研发,目标在2025年内实现固态电解质成本降低30%。
CAR-T细胞疗法:从癌症到自身免疫疾病的跨越
CAR-T细胞疗法在血液肿瘤治疗中已挽救数万患者生命,2025年其应用范围将扩展至红斑狼疮、多发性硬化等自身免疫疾病。美国FDA预计于年中批准首款针对系统性红斑狼疮的CAR-T细胞疗法,临床试验显示患者症状缓解率超80%。
通过基因编辑技术敲除T细胞受体,降低排异风险,使“现货型”疗法成为可能,成本有望降至现有的1/5。科学家正设计靶向肿瘤微环境的新型CAR-T,结合纳米递送技术提升实体瘤穿透能力,早期动物实验疗效显著4。
生物治理技术:应对微塑料污染的创新方案
《自然》首次将环境修复技术列入年度重点,生物降解酶与工程菌成为解决微塑料污染的核心路径。2024年,日本团队从海洋微生物中分离出可分解PET的突变酶,效率较天然酶提高20倍;中国科研人员则开发出“磁性纳米菌”,可吸附水体中微塑料并同步降解,回收率达95%以上。
欧盟计划2025年在北海部署生物降解浮标,预计每年减少500吨塑料入海。全球首个《生物治理技术国际标准》将于年底发布,规范技术安全性与生态风险评估。
光子计算与量子模拟:突破算力瓶颈
为支撑AI与复杂科学计算需求,光子芯片与量子模拟器研发进入快车道。美国初创公司Lightmatter推出首款商用光子处理器,能效比传统GPU高50倍,特别适用于训练大语言模型。同时,欧洲量子计算联盟宣布建成1000量子比特模拟器,可模拟高温超导材料行为,助力新能源开发。
中国科技亮点:脑机接口与深空探测
中国在《自然》年度技术盘点中表现亮眼:清华大学团队实现高位截瘫患者通过意念控制机械臂完成精细动作,准确率达92%,预计2025年进入临床审批。“嫦娥七号”将搭载高精度中子谱仪探月,与欧洲SMILE卫星协同研究太阳风-地磁相互作用,提升空间天气预报能力。
2025年,技术突破的核心逻辑是“以可持续性为目标,以AI为工具”。中国作为创新重要参与者,在多个领域展现出引领潜力,未来需进一步强化基础研究投入与国际协作机制。
(彪轶辰)