新刊速覽：機器學習賦能資源科學發(fā)展專題 | 2026年第6期

數(shù)據(jù)、機理與深度學習作為驅(qū)動人工智能發(fā)展的3大核心要素，正深刻改變資源科學領域的研究范式。

《科技導報》2026年第6期推出了“機器學習賦能資源科學發(fā)展專題”。本專題聚焦機器學習在資源監(jiān)測、模擬與評估中的創(chuàng)新應用，針對干旱半干旱區(qū)灌木地上生物量反演、露天礦山高精度分割、草原生態(tài)健康智能評估、深部流體封存潛力預測及含噪多變量時序預測等共性難題，融合無人機多光譜與激光雷達、圖卷積網(wǎng)絡、長短期記憶網(wǎng)絡等前沿方法，突破了復雜環(huán)境下傳統(tǒng)模型的建模瓶頸，顯著提升了資源態(tài)勢感知與預測精度。專題旨在展示“數(shù)據(jù)驅(qū)動+機理約束”的新范式，為資源安全保障、生態(tài)修復及可持續(xù)管理提供智能化解決方案。

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卷首語

新質(zhì)生產(chǎn)力驅(qū)動鋼鐵行業(yè)轉(zhuǎn)型升級

作者：張福成

作者信息：金屬壓力加工學家，中國工程院院士，現(xiàn)任華北理工大學、燕趙鋼鐵實驗室教授，研究方向為鋼鐵冶金與熱加工技術。

摘要：隨著科技創(chuàng)新與產(chǎn)業(yè)升級的深度融合，全行業(yè)正加速凝聚新質(zhì)生產(chǎn)力，在構建自主可控的現(xiàn)代化產(chǎn)業(yè)體系進程中，為中國制造業(yè)高端化、智能化、綠色化發(fā)展奠定堅實基礎，彰顯新型工業(yè)化與可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的協(xié)同價值。

科技新聞

前沿動態(tài)

• 烯烴高效轉(zhuǎn)炔烴首次實現(xiàn)溫和條件突破

• “貼片式”能源材料讓體溫也能發(fā)電

• 緊湊型磁體磁場強度突破42 T

• 原位細胞療法像打疫苗一樣治療癌癥

• 從太空“聆聽”到全球河流的潮汐脈動

• 磁共振控制技術讓生物分子變?yōu)椤傲孔觽鞲衅鳌?/p>

卓越亮點

• 月球精確著陸定位可適應更多光照時刻

• “失憶”的癌細胞才可怕

深度報道

• HIV清除新策略觸發(fā)免疫警報

• 如何判斷AI是否具備開展科學研究的智能？

科技評論

罕見病臨床試驗參與式設計的倫理準則探討

作者：王笑農(nóng)1，蔣輝2，張新慶1*

1 中國醫(yī)學科學院北京協(xié)和醫(yī)學院馬克思主義學院，人文和社會科學學院

2 福建醫(yī)科大學附屬漳州市醫(yī)院科教科

摘要：罕見病臨床試驗面臨樣本稀缺、異質(zhì)性強、研發(fā)難度大等特殊挑戰(zhàn)。患者參與式設計秉承“如何”“為誰”“與誰”的設計理念，推動患者從“受試者”向“研究參與者”轉(zhuǎn)變，旨在更好地回應患者需求、優(yōu)化試驗設計、提升研究質(zhì)量。以設計倫理為視角，系統(tǒng)梳理了英國國家健康研究所、美國患者中心結局研究所等機構提出的患者參與式臨床試驗設計的倫理準則體系，并對其核心理念與內(nèi)容進行了比較分析，重點剖析了罕見病患者在參與設計過程中面臨的平等參與、合作伙伴關系構建、隱私保護及核心需求識別等關鍵倫理議題，探討了普適性準則應用于罕見病領域時所遭遇的張力。應確立平等合作的價值觀念、保障信息交流的透明可及、構建覆蓋全周期的參與流程，并審慎應對罕見病患者群體脆弱性與研究未知性之間的沖突。旨在為完善罕見病臨床試驗設計階段的倫理治理體系、推動“以患者為中心”的研究范式轉(zhuǎn)變提供理論依據(jù)與實踐參考。

本刊專稿

類器官生物制造研究進展及應用

作者：王子萱1,2,4，高潔1,2,4，姬周原1,2,4，周顯昊1,2,4，鄧賀元1, 2, 4， 方永聰1, 2, 3, 4 ，熊卓1, 2, 3, 4*

1 清華大學機械工程系生物制造中心

2 “111 計劃”生物制造與體外生命系統(tǒng)工程交叉學科創(chuàng)新引智基地

3 高端裝備界面科學與技術全國重點實驗室

4 組織器官生物智造與修復再生北京市重點實驗室

摘要：作為一種高度模擬組織器官結構與功能的體外三維（3D）模型，類器官具有重要價值。綜述了類器官生物制造技術的研究進展：該技術不僅實現(xiàn)了單個類器官的精準構建與高通量制備，還推動了多類器官的功能化組裝，為構建大尺度復雜組織結構奠定基礎。歸納了發(fā)展趨勢聚焦于多工藝融合、多模態(tài)檢測分析及自動化智能系統(tǒng)等前沿方向。梳理了類器官生物制造技術應用在疾病建模與機制解析、再生醫(yī)學與組織修復、個性化治療與藥物開發(fā)，以及太空微重力環(huán)境等研究領域。針對中國現(xiàn)狀，提出生物材料創(chuàng)新、裝備技術升級及推動臨床轉(zhuǎn)化路徑的改進策略，旨在加速中國類器官生物制造技術的創(chuàng)新與應用。

特色專題：機器學習賦能資源科學發(fā)展

機器學習驅(qū)動的草原健康智能評估應用

作者：朱炳淑1,2，樊江文1，范云豹3，張海燕1*，王浩4，田海靜3，王林3

1 中國科學院地理科學與資源研究所

2 中國科學院大學

3 國家林業(yè)和草原局林草調(diào)查規(guī)劃院（國家林業(yè)和草原局草原資源監(jiān)測中心）

4 呼倫貝爾林草碳匯科技有限公司

摘要：草原健康評估是衡量草原生態(tài)系統(tǒng)結構與功能、支撐生態(tài)安全與資源可持續(xù)利用的關鍵技術手段。然而，傳統(tǒng)評估方法在指標體系構建與大范圍動態(tài)監(jiān)測中存在主觀性強、時空連續(xù)性不足等局限。提出一種基于多源時空數(shù)據(jù)與機器學習的草原健康智能評估方法，構建了涵蓋“數(shù)據(jù)采集—特征提取—指標構建—健康評估—管理決策”的智能化研究框架。該方法融合野外采樣數(shù)據(jù)與遙感多源數(shù)據(jù)，引入專家知識構建草原健康指數(shù)（grassland health index，GHI），并借助機器學習模型實現(xiàn)像元尺度的長時序草原健康狀況定量反演與動態(tài)監(jiān)測。為驗證該方法的有效性，以全域?qū)嵤┙练庥?0年的寧夏回族自治區(qū)為典型應用場景開展為例，結果表明，機器學習方法顯著提升了各評估指標精度，其中產(chǎn)草量空間化模擬R2達0.88。2012—2022年寧夏草原總體處于健康水平（GHI>80），整體保持穩(wěn)定，生態(tài)系統(tǒng)呈恢復趨勢；草原健康存在顯著空間異質(zhì)性，局部區(qū)域因土地利用方式和降水梯度差異，退化風險仍需持續(xù)關注。研究提出的智能評估方法具有良好的可操作性與可推廣性，可為不同區(qū)域草原生態(tài)健康診斷、退化風險預警及可持續(xù)管理提供技術支撐，也為草原生態(tài)補獎政策優(yōu)化與資源安全決策提供科學依據(jù)。

基于濾波與多尺度時序協(xié)同的含噪多變量預測

作者：郭啟文1，張玉龍1*，張欣2，李德杰3，汪昕1，張海霞1，王宇涵1

1 東北大學深部金屬礦智能開采與裝備全國重點實驗室

2 山東建筑大學土木工程學院

3 中交第二航務工程局有限公司

摘要：含噪多變量預測是環(huán)境、交通、工業(yè)等領域的共性難題，其核心挑戰(zhàn)在于平衡噪聲過濾與多尺度特征捕捉。提出一種基于卡爾曼濾波?長短期記憶網(wǎng)絡?Transformer的混合模型（Kalman?LSTM?Transformer）。該模型在過濾噪聲的同時捕捉局部時序與全局依賴，并結合貝葉斯優(yōu)化以實現(xiàn)高效精準預測。以露天礦粉塵濃度預測為案例驗證，基于1年監(jiān)測數(shù)據(jù)的實驗顯示，該模型較基準模型的均方根誤差降低21.70%~27.19%，平均絕對誤差降低6.68%~18.30%，決定系數(shù)R2達0.934；消融實驗與超參數(shù)分析結果進一步證實了各模塊有效性。該模型可遷移至同類場景，為多領域智能預警與精準治理提供支撐。

多源無人機遙感協(xié)同的干旱半干旱區(qū)灌木地上生物量反演

作者：王亞欣1,2，吳家敏1,2,3，賀振平4，李澤江5，郭躍5，孫維娜5*，馬志杰5，由海霞6，呂文7

1 中國林業(yè)科學研究院資源信息研究所

2 林草遙感與監(jiān)測評估國家林業(yè)和草原局重點實驗室

3 云南師范大學地理學部

4 鄂爾多斯市林業(yè)和草原局

5 鄂爾多斯市國際荒漠化防治技術創(chuàng)新中心

6 鄂爾多斯市農(nóng)牧技術推廣中心

7 鄂爾多斯生態(tài)環(huán)境職業(yè)學院

摘要：提出一種融合無人機多光譜與激光雷達特征的干旱半干旱區(qū)灌木地上生物量協(xié)同反演方法，結合激光雷達三維結構感知優(yōu)勢和多光譜紋理，構建對象分割、特征篩選與協(xié)同反演的技術流程，實現(xiàn)了對沙蒿、沙柳等典型灌木對象的識別與生物量精準核算。以鄂爾多斯地區(qū)7種典型灌木群落為研究對象，基于地面實測數(shù)據(jù)開展多源協(xié)同反演技術驗證。實驗結果表明，該方法能夠有效彌補光學遙感“異物同譜”問題和激光雷達數(shù)據(jù)光譜表征不足的局限；XGBoost模型在多源特征協(xié)同下綜合性能最優(yōu)（決定系數(shù)R2介于0.7615~0.8814），在不同株型和復雜背景下均表現(xiàn)出良好的泛化能力與反演精度，實現(xiàn)了灌木生態(tài)資產(chǎn)的數(shù)字化表征，顯著提升了干旱半干旱區(qū)灌木地上生物量監(jiān)測的數(shù)據(jù)生產(chǎn)效率和技術可靠性。

基于機器學習的流體深部地質(zhì)封存潛力智能預測方法

作者：楊占1,2，李祥1,2，張嘯1,2，陶盛1,2，杜松1,2*

1 中國煤炭地質(zhì)總局勘查研究總院

2 礦山透明地質(zhì)與數(shù)字孿生技術國家礦山安全監(jiān)察局重點實驗室

摘要：提出一種融合運行監(jiān)測數(shù)據(jù)與儲層結構特征的深部流體封存潛力智能預測方法框架，通過引入機器學習與時序特征驅(qū)動建模，可有效識別封存階段并精準預測注入壓力演化。該方法結合長期注入壓力、流量高頻監(jiān)測數(shù)據(jù)與巖芯微觀孔隙和微裂隙結構信息，構建階段標簽驅(qū)動的分段預測機制，并利用多模型對比與交叉驗證策略提升預測穩(wěn)健性。在高礦化度流體深部封存工程場景中，基于18個月現(xiàn)場運行數(shù)據(jù)（累計注入量超過150萬t）驗證了該方法。結果表明，該智能預測流程可有效識別突破期與填充期等關鍵運行階段，顯著提升壓力預測精度，最優(yōu)模型的平均絕對百分比誤差低至0.6，同時降低對復雜機理模型與大規(guī)模標注樣本的依賴。在不同時段、不同運行階段數(shù)據(jù)條件下均表現(xiàn)出良好的泛化能力與穩(wěn)定性，明顯提高了運行狀態(tài)評估與調(diào)控決策效率。該方法具有良好的可擴展性，可為多類型深部流體注入與封存工程的智能評估與安全運行提供技術支撐。

基于SAM和提示學習的露天礦山分割方法

作者：孫銘澤1，王軍1，張婉秋2*，劉琨3，林剛4,5*

1 山東建筑大學土木工程學院

2 中國礦業(yè)大學（北京）地球科學與測繪工程學院

3 自然資源部國土衛(wèi)星遙感應用中心

4 中國科學院地理科學與資源研究所

5 中國科學院大學資源環(huán)境學院

摘要：精準獲取露天礦山的空間分布信息，是推進“綠色礦山”建設與地質(zhì)環(huán)境動態(tài)監(jiān)測的關鍵前提，為克服露天礦山分割領域中數(shù)據(jù)集缺乏、類內(nèi)類間差距大和拓撲結構復雜的問題，提出一種融合混合語義提示與拓撲感知的分割框架。構建了包含7622張精細標注影像的礦山語義分割數(shù)據(jù)集（mine semantic segmentation，MSS），并提出了融合雙編碼器結構與多尺度特征聚合的混合語義提示實例分割方法（mine segment anything model，Mine?SAM），將基礎模型的全局上下文與專家模型的局部細粒度特征深度耦合，該方法在目標檢測平均精度（average precision box，PA,box）和實例分割平均精度（average precision mask，PA,mask）指標上分別達到64.4%和65.2%；同時開發(fā)了結合圖卷積網(wǎng)絡與像素級對比學習的語義分割方法（semantic mine segmentation，SemMSeg），通過圖卷積網(wǎng)絡捕捉礦區(qū)要素間的空間依賴與結構約束，實現(xiàn)了交并比（intersection over union，IoU）73.38%和精確度（Precision）85.03%的分割精度，為露天礦山自動監(jiān)測提供了可靠技術路徑，對推動遙感圖像智能解譯具有不可或缺的應用價值。

研究論文

銅卟啉基共價有機框架用于高能量密度與高倍率鋰離子電池正極

作者：田鋒，張自豪，廖耀祖，孟楠*

東華大學材料科學與工程學院，先進纖維材料國家重點實驗室

摘要：共價有機框架（covalent organic frameworks, COFs）因其可設計的拓撲結構與可調(diào)控孔道特性，在高性能鋰離子電池（LIB）正極材料領域展現(xiàn)出重要應用潛力。然而，傳統(tǒng)COFs正極普遍受限于單一活性中心（n型或p型）及固有導電性不足，導致能量密度和循環(huán)穩(wěn)定性難以兼顧。針對上述問題，構筑了一種具有雙極性活性中心的高共軛銅卟啉共價有機框架（TBP?COF?Cu）。卟啉中心的Cu2+引入顯著增強了框架的電子傳輸能力，提高了活性位點的利用效率，并有效促進了鋰離子的擴散動力學。作為LIB正極材料，TBP?COF?Cu在0.1 A/g電流密度下實現(xiàn)了288 mA·h/g的比放電容量，對應的能量密度為639 W·h/kg；在5 A/g的高電流密度下，仍可保持81 mA·h/g的容量，經(jīng)過5000次循環(huán)后，其容量衰減率僅為每次循環(huán)0.0038%，容量保持率達到81%。此外，TBP?COF?Cu表現(xiàn)出較快的離子傳輸特性，其鋰離子擴散系數(shù)為8.02×10?10 cm2/s。本研究為構筑兼具高能量密度和高倍率性能的有機鋰離子電池正極材料提供了一種有效策略。

寬帶相控陣雷達中光控波束形成通道非一致性影響研究

作者：田朝輝，張業(yè)斌*，戴澤璟，王潤，王凱

中國電子科技集團公司第三十八研究所

摘要：針對寬帶相控陣雷達系統(tǒng)的波束形成需求，光控波束形成技術通過動態(tài)調(diào)控光束的相位分布實現(xiàn)無機械掃描，具有高精度、快速響應和集成化等優(yōu)勢，在雷達、通信、電子戰(zhàn)等多個領域展現(xiàn)出廣泛的應用潛力。作為光控相控陣波束形成系統(tǒng)中的重要一環(huán)，光學真延時通道的幅度和延時精度對雷達的波束質(zhì)量有著直接的影響。光延時線除了引入不同隨機的幅度和延時不一致性，同時會引入系統(tǒng)固有誤差。通過分析相控陣的原理，仿真了幅度±2 dB和延時精度±3 ps誤差下對相控陣系統(tǒng)波束形成的影響。結果表明，在30 dB通道加權下其副瓣抑制降低13 dB，波束寬度展寬，波束指向也偏離了設計值。同時分析了基于色散原理的延時線架構中的非線性色散的累積效應造成的波束畸變影響，并構建了驗證系統(tǒng)，測試結果表明其與仿真結果一致。

政策建議

低慢小目標探測與管控措施

作者：周軍1，林保德2，李杏2*

1 上海交通大學前沿創(chuàng)新研究院

2 上海交通大學集成電路學院電子工程系，光子傳輸與通信全國重點實驗室，智能微波光波融合創(chuàng)新中心

摘要：低空經(jīng)濟作為國家戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)，正成為推動未來經(jīng)濟發(fā)展的新引擎，其特征表現(xiàn)為異構性、高密度、高頻率和高復雜度。面對這一趨勢，低空安防亟需從重點區(qū)域防護轉(zhuǎn)變?yōu)槿虬踩芸兀粌H要應對“黑飛”無人機，還要綜合監(jiān)管合作與非合作目標。然而，國內(nèi)在無人機探測與管控方面存在滯后，已成為影響公共和國防安全的重大隱患。首先分析低慢小目標探測面臨的主要難點，包括應對靈活多變目標、集群飛行目標以及全自主和紅外/光纖引導型等新型無人機目標。然后對比現(xiàn)有探測技術的優(yōu)缺點，當前主要存在單種探測技術難以應對不同場景、多種探測設備結合難以有效協(xié)同等問題。在此基礎上，提出低慢小目標探測與管控措施，主要包括重點發(fā)展寬帶成像、通感一體等技術，以及采用多源多平臺信息融合構建網(wǎng)絡化協(xié)同探測體系，實現(xiàn)對低空全域態(tài)勢的實時感知。同時，聚焦如何通過技術手段與政策手段的結合，實現(xiàn)對低慢小目標的高效監(jiān)管，包括法律法規(guī)建設、違規(guī)行為處罰、監(jiān)管系統(tǒng)構建等手段。最后提出從局部試點入手，有計劃、分階段開發(fā)和利用低空的設想，旨在為低空經(jīng)濟的健康發(fā)展提供保障，確保低空空域安全可控。

科技人文

綠染山河七十載——沈國舫與中國森林培育

作者：楊金融

北京林業(yè)大學馬克思主義學院

摘要：沈國舫是中國著名林學家、生態(tài)學家、林業(yè)教育家，中國工程院院士，中國森林培育學的奠基人。沈國舫的科研歷程與中國林業(yè)事業(yè)發(fā)展同向同行，通過回顧他從留學蘇聯(lián)到扎根中國林業(yè)70載的奮斗歷程，梳理了其學術貢獻，展示了以“愛國、創(chuàng)新、求實、奉獻、協(xié)同、育人”為特質(zhì)的科學家精神。沈國舫留蘇歸國后深入華北石質(zhì)山地開展造林實踐，奠定“適地適樹”理論基礎；創(chuàng)立了森林培育學學科，主持編寫中國首部具有本土特色的《森林培育學》教材，推動學科體系從移植走向自主創(chuàng)新；他提出“3?5?7”速生豐產(chǎn)林指標體系，倡議天然林保護工程，建言“山水林田湖草”系統(tǒng)治理理念；切實把論文寫在祖國大地上，其學術人生是中國現(xiàn)代林業(yè)發(fā)展史的縮影，也是一代科學家家國情懷的生動寫照。

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《科技導報》創(chuàng)刊于1980年，中國科協(xié)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(fā)表促進經(jīng)濟社會發(fā)展、完善科技管理、優(yōu)化科研環(huán)境、培育科學文化、促進科技創(chuàng)新和科技成果轉(zhuǎn)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。