數據、機理與深度學習作爲驅動人工智能發展的3大核心要素，正深刻改變資源科學領域的研究範式。
《科技導報》2026年第6期推出了“機器學習賦能資源科學發展專題”。本專題聚焦機器學習在資源監測、模擬與評估中的創新應用，針對乾旱半乾旱區灌木地上生物量反演、露天礦山高精度分割、草原生態健康智能評估、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、圖卷積網絡、長短期記憶網絡等前沿方法，突破了複雜環境下傳統模型的建模瓶頸，顯著提升了資源態勢感知與預測精度。專題旨在展示“數據驅動+機理約束”的新範式，爲資源安全保障、生態修復及可持續管理提供智能化解決方案。
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卷首語
新質生產力驅動鋼鐵行業轉型升級
作者：張福成
作者信息：金屬壓力加工學家，中國工程院院士，現任華北理工大學、燕趙鋼鐵實驗室教授，研究方向爲鋼鐵冶金與熱加工技術。
摘要：隨着科技創新與產業升級的深度融合，全行業正加速凝聚新質生產力，在構建自主可控的現代化產業體系進程中，爲中國製造業高端化、智能化、綠色化發展奠定堅實基礎，彰顯新型工業化與可持續發展戰略的協同價值。
科技新聞
前沿動態
烯烴高效轉炔烴首次實現溫和條件突破
“貼片式”能源材料讓體溫也能發電
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症
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爲“量子傳感器”
卓越亮點
月球精確着陸定位可適應更多光照時刻
“失憶”的癌細胞纔可怕
深度報道
HIV清除新策略觸發免疫警報
如何判斷AI是否具備開展科學研究的智能？
科技評論
罕見病臨牀試驗參與式設計的倫理準則探討
作者：王笑農1，蔣輝2，張新慶1*
1 中國醫學科學院北京協和醫學院馬克思主義學院，人文和社會科學學院
2 福建醫科大學附屬漳州市醫院科教科
摘要：罕見病臨牀試驗面臨樣本稀缺、異質性強、研發難度大等特殊挑戰。患者參與式設計秉承“如何”“爲誰”“與誰”的設計理念，推動患者從“受試者”向“研究參與者”轉變，旨在更好地回應患者需求、優化試驗設計、提升研究質量。以設計倫理爲視角，系統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牀試驗設計的倫理準則體系，並對其核心理念與內容進行了比較分析，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、合作伙伴關係構建、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於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、構建覆蓋全週期的參與流程，並審慎應對罕見病患者羣體脆弱性與研究未知性之間的衝突。旨在爲完善罕見病臨牀試驗設計階段的倫理治理體系、推動“以患者爲中心”的研究範式轉變提供理論依據與實踐參考。
本刊專稿
類器官生物製造研究進展及應用
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製造中心
2 “111 計劃”生物製造與體外生命系統工程交叉學科創新引智基地
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：作爲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。綜述了類器官生物製造技術的研究進展：該技術不僅實現了單個類器官的精準構建與高通量製備，還推動了多類器官的功能化組裝，爲構建大尺度複雜組織結構奠定基礎。歸納了發展趨勢聚焦於多工藝融合、多模態檢測分析及自動化智能系統等前沿方向。梳理了類器官生物製造技術應用在疾病建模與機制解析、再生醫學與組織修復、個性化治療與藥物開發，以及太空微重力環境等研究領域。針對中國現狀，提出生物材料創新、裝備技術升級及推動臨牀轉化路徑的改進策略，旨在加速中國類器官生物製造技術的創新與應用。
特色專題：機器學習賦能資源科學發展
機器學習驅動的草原健康智能評估應用
作者：朱炳淑1,2，樊江文1，範雲豹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 國家林業和草原局林草調查規劃院（國家林業和草原局草原資源監測中心）
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系統結構與功能、支撐生態安全與資源可持續利用的關鍵技術手段。然而，傳統評估方法在指標體系構建與大範圍動態監測中存在主觀性強、時空連續性不足等侷限。提出一種基於多源時空數據與機器學習的草原健康智能評估方法，構建了涵蓋“數據採集—特徵提取—指標構建—健康評估—管理決策”的智能化研究框架。該方法融合野外採樣數據與遙感多源數據，引入專家知識構建草原健康指數（grassland health index，GHI），並藉助機器學習模型實現像元尺度的長時序草原健康狀況定量反演與動態監測。爲驗證該方法的有效性，以全域實施禁牧封育近20年的寧夏回族自治區爲典型應用場景開展爲例，結果表明，機器學習方法顯著提升了各評估指標精度，其中產草量空間化模擬R2達0.88。2012—2022年寧夏草原總體處於健康水平（GHI>80），整體保持穩定，生態系統呈恢復趨勢；草原健康存在顯著空間異質性，局部區域因土地利用方式和降水梯度差異，退化風險仍需持續關注。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，可爲不同區域草原生態健康診斷、退化風險預警及可持續管理提供技術支撐，也爲草原生態補獎政策優化與資源安全決策提供科學依據。
基於濾波與多尺度時序協同的含噪多變量預測
作者：郭啓文1，張玉龍1*，張欣2，李德傑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採與裝備全國重點實驗室
2 山東建築大學土木工程學院
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境、交通、工業等領域的共性難題，其核心挑戰在於平衡噪聲過濾與多尺度特徵捕捉。提出一種基於卡爾曼濾波−長短期記憶網絡−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，並結合貝葉斯優化以實現高效精準預測。以露天礦粉塵濃度預測爲案例驗證，基於1年監測數據的實驗顯示，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%，決定係數R2達0.934；消融實驗與超參數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，爲多領域智能預警與精準治理提供支撐。
多源無人機遙感協同的乾旱半乾旱區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*，馬志傑5，由海霞6，呂文7
1 中國林業科學研究院資源信息研究所
2 林草遙感與監測評估國家林業和草原局重點實驗室
3 雲南師範大學地理學部
4 鄂爾多斯市林業和草原局
5 鄂爾多斯市國際荒漠化防治技術創新中心
6 鄂爾多斯市農牧技術推廣中心
7 鄂爾多斯生態環境職業學院
摘要：提出一種融合無人機多光譜與激光雷達特徵的乾旱半乾旱區灌木地上生物量協同反演方法，結合激光雷達三維結構感知優勢和多光譜紋理，構建對象分割、特徵篩選與協同反演的技術流程，實現了對沙蒿、沙柳等典型灌木對象的識別與生物量精準覈算。以鄂爾多斯地區7種典型灌木羣落爲研究對象，基於地面實測數據開展多源協同反演技術驗證。實驗結果表明，該方法能夠有效彌補光學遙感“異物同譜”問題和激光雷達數據光譜表徵不足的侷限；XGBoost模型在多源特徵協同下綜合性能最優（決定係數R2介於0.7615~0.8814），在不同株型和複雜背景下均表現出良好的泛化能力與反演精度，實現了灌木生態資產的數字化表徵，顯著提升了乾旱半乾旱區灌木地上生物量監測的數據生產效率和技術可靠性。
基於機器學習的流體深部地質封存潛力智能預測方法
作者：楊佔1,2，李祥1,2，張嘯1,2，陶盛1,2，杜松1,2*
1 中國煤炭地質總局勘查研究總院
2 礦山透明地質與數字孿生技術國家礦山安全監察局重點實驗室
摘要：提出一種融合運行監測數據與儲層結構特徵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徵驅動建模，可有效識別封存階段並精準預測注入壓力演化。該方法結合長期注入壓力、流量高頻監測數據與巖芯微觀孔隙和微裂隙結構信息，構建階段標籤驅動的分段預測機制，並利用多模型對比與交叉驗證策略提升預測穩健性。在高礦化度流體深部封存工程場景中，基於18個月現場運行數據（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，最優模型的平均絕對百分比誤差低至0.6，同時降低對複雜機理模型與大規模標註樣本的依賴。在不同時段、不同運行階段數據條件下均表現出良好的泛化能力與穩定性，明顯提高了運行狀態評估與調控決策效率。該方法具有良好的可擴展性，可爲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。
基於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 山東建築大學土木工程學院
2 中國礦業大學（北京）地球科學與測繪工程學院
3 自然資源部國土衛星遙感應用中心
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境學院
摘要：精準獲取露天礦山的空間分佈信息，是推進“綠色礦山”建設與地質環境動態監測的關鍵前提，爲克服露天礦山分割領域中數據集缺乏、類內類間差距大和拓撲結構複雜的問題，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張精細標註影像的礦山語義分割數據集（mine semantic segmentation，MSS），並提出了融合雙編碼器結構與多尺度特徵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徵深度耦合，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%；同時開發了結合圖卷積網絡與像素級對比學習的語義分割方法（semantic mine segmentation，SemMSeg），通過圖卷積網絡捕捉礦區要素間的空間依賴與結構約束，實現了交併比（intersection over union，IoU）73.38%和精確度（Precision）85.03%的分割精度，爲露天礦山自動監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於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控孔道特性，在高性能鋰離子電池（LIB）正極材料領域展現出重要應用潛力。然而，傳統COFs正極普遍受限於單一活性中心（n型或p型）及固有導電性不足，導致能量密度和循環穩定性難以兼顧。針對上述問題，構築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，並有效促進了鋰離子的擴散動力學。作爲LIB正極材料，TBP−COF−Cu在0.1 A/g電流密度下實現了288 mA·h/g的比放電容量，對應的能量密度爲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，經過5000次循環後，其容量衰減率僅爲每次循環0.0038%，容量保持率達到81%。此外，TBP−COF−Cu表現出較快的離子傳輸特性，其鋰離子擴散係數爲8.02×10−10cm2/s。本研究爲構築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的波束形成需求，光控波束形成技術通過動態調控光束的相位分佈實現無機械掃描，具有高精度、快速響應和集成化等優勢，在雷達、通信、電子戰等多個領域展現出廣泛的應用潛力。作爲光控相控陣波束形成系統中的重要一環，光學真延時通道的幅度和延時精度對雷達的波束質量有着直接的影響。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。同時分析了基於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，並構建了驗證系統，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新中心
摘要：低空經濟作爲國家戰略新興產業，正成爲推動未來經濟發展的新引擎，其特徵表現爲異構性、高密度、高頻率和高複雜度。面對這一趨勢，低空安防亟需從重點區域防護轉變爲全域安全管控，不僅要應對“黑飛”無人機，還要綜合監管合作與非合作目標。然而，國內在無人機探測與管控方面存在滯後，已成爲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、集羣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。然後對比現有探測技術的優缺點，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，主要包括重點發展寬帶成像、通感一體等技術，以及採用多源多平臺信息融合構建網絡化協同探測體系，實現對低空全域態勢的實時感知。同時，聚焦如何通過技術手段與政策手段的結合，實現對低慢小目標的高效監管，包括法律法規建設、違規行爲處罰、監管系統構建等手段。最後提出從局部試點入手，有計劃、分階段開發和利用低空的設想，旨在爲低空經濟的健康發展提供保障，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
北京林業大學馬克思主義學院
摘要：沈國舫是中國著名林學家、生態學家、林業教育家，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事業發展同向同行，通過回顧他從留學蘇聯到紮根中國林業70載的奮鬥歷程，梳理了其學術貢獻，展示了以“愛國、創新、求實、奉獻、協同、育人”爲特質的科學家精神。沈國舫留蘇歸國後深入華北石質山地開展造林實踐，奠定“適地適樹”理論基礎；創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新；他提出“3−5−7”速生豐產林指標體系，倡議天然林保護工程，建言“山水林田湖草”系統治理理念；切實把論文寫在祖國大地上，其學術人生是中國現代林業發展史的縮影，也是一代科學家家國情懷的生動寫照。
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《科技導報》創刊於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諮詢建議。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。
