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嫦娥六号返回样品揭示月背28亿年前火山活动、实现大规模光计算芯片的智能推理与训练、阐明单胺类神经递质转运机制及相关精神疾病药物调控机理……3月27日，国家自然科学基金委员会在2025中关村论坛年会开幕式上发布了2024年度“中国科学十大进展”，看专家如何解读。

-01-嫦娥六号返回样品揭示月背28亿年前火山活动

月球正面和背面火山岩的分布差异极大，是月球二分性的重要体现。月球二分性是指月球正面和背面在形貌、成分、月壳厚度、岩浆活动多少等方面存在的显著差异。嫦娥六号（CE-6）任务首次实现月球背面采样返回，为人类研究月球背面火山活动提供了独有的素材。

中国科学院地质与地球物理研究所李秋立、中国科学院广州地球化学研究所徐义刚和中国科学院国家天文台李春来等报道了首批月球背面样品的研究成果。研究表明嫦娥六号月(yuè)壤(rǎng)样(yàng)品(pǐn)与(yǔ)位(wèi)于(yú)月(yuè)球(qiú)正(zhèng)面(miàn)的(de)阿(ā)波(bō)罗(luō)任(rèn)务(wu)和(hé)嫦(cháng)娥(é)五(wǔ)号(hào)任(rèn)务(wu)返(fǎn)回(huí)样(yàng)品(pǐn)存(cún)在(zài)巨(jù)大(dà)差(chà)异(yì)，CE-6月(yuè)壤(rǎng)密(mì)度(dù)明(míng)显(xiǎn)偏(piān)低(dī)，粒(lì)度(dù)呈(chéng)双(shuāng)峰(fēng)式(shì)分(fēn)布(bù)，铝(lǚ)和(hé)钙(gài)含(hán)量(liàng)高(gāo)，包(bāo)含(hán)玄(xuán)武(wǔ)岩(yán)、角(jiǎo)砾(lì)岩(yán)、粘(zhān)结(jié)岩(yán)、玻(bō)璃(lí)和(hé)浅(qiǎn)色(sè)岩(yán)屑(xiè)等(děng)，月(yuè)壤(rǎng)的(de)成(chéng)分(fēn)与(yǔ)当(dāng)地(de)玄(xuán)武(wǔ)岩(yán)成(chéng)分(fēn)存(cún)在(zài)较(jiào)大(dà)差(chà)异，显示月壤来源的复杂性。当地玄武岩属低钛低铝类型，Sr-Nd-Pb同位素显示其来自极度亏损的月幔源区，形成于约28亿年前的火山喷发。

此外，发现一期42亿年前的玄武质火山活动产物，指示月球背面南极-艾特肯盆地存在长期的火山活动历史。28亿年玄武岩的同位素年龄弥补了撞击坑统计定年曲线在20~32亿年间的数据空白。CE-6样品揭示了月球背面样品的独特性，填补了月球背面样品研究的历史空白，为研究月球背面火山活动、撞击历史和月球背面与正面地质差异提供了直接证据，开启了月球研究的新阶段。

-02-实现大规模光计算芯片的智能推理与训练

以大模型为代表的人工智能技术迅猛发展，对算力的需求呈现远超摩尔定律增长的趋势，新兴智能计算范式的发展迫在眉睫。光具备传播速度快、表征维度多、计算功耗低等物理特性。智能光计算用光子替代电子作为计算载体，以光的受控传播实现计算，有望对当前计算范式带来颠覆性的突破，成为新一代人工智能发展的国际前沿。针对大规模可重构智能光计算难题，清华大学方璐、戴琼海等摒弃了传统电子深度计算的范式，首创了分布(bù)式(shì)广(guǎng)度(dù)光计算架构，建立干涉-衍射联合传播模型，研制了国际首款大规模通用智能光计算芯片“太极”，实现每焦耳160万亿次运算的系统级能量效率，首次赋能光计算实现自然场景千类对象识别、跨模态内容生成等通用人工智能任务。

训练和推理是AI大模型核心能力的两大基石，缺一不可。针对大规模神经网络的训练难题，该团队构建了光子传播对称性模型，摒弃了电训练反向(xiàng)传(chuán)播(bō)范(fàn)式(shì)，首创了全前向智能光计算训练架构，摆脱了对GPU离线训练的依赖，支撑智能系统的高效精准光训练。

太极系列芯片实现了大规模神经网络的高效推理与训练，相较于国际先进GPU（依赖7nm先进光刻制程），系统级能效提升了2个数量级，且仅需百纳米级制程工艺。有望解决电子芯片痛点问题，以全新的计算范式破除人工智能算力困局，以更低的资源消耗和更小的边际成本，为人工智能大模型、通用人工智(zhì)能(néng)、复(fù)杂(zá)智(zhì)能系统的高速高能效计算探索新路径。

-03-阐明单胺类神经递质转运机制及相关精神疾病药物调控机理

大脑神经元之间的信息传递是构成认知与情感功能的基础。神经递质“释放-回收-再填充”的循环过程是神经信号传递的关键环节。这一过程的紊乱与多种(zhǒng)精神疾病的发生密切相关，如抑郁症、注意缺陷多动障碍等。神经递质转运体是一类专门负责神经递质跨膜运输的“快递员”，主要介导神经递质的循环过程，确保了神经信号的精准传递。因此调控神经递质转运体的活性成为治疗精神疾病的核心策略。然而，相关靶向药物存在副作用大和药物滥用等问题；人们对神经递质转运体工作机制的理解也尚不深入，因此缺乏精准设计精神疾病药物的基础。

中国科学院生物(wù)物(wù)理(lǐ)研(yán)究(jiū)所(suǒ)赵(zhào)岩(yán)团(tuán)队(duì)，联(lián)合(hé)中(zhōng)国(guó)科(kē)学(xué)院(yuàn)物(wù)理(lǐ)研(yán)究(jiū)所(suǒ)姜(jiāng)道(dào)华(huá)等(děng)，利(lì)用(yòng)冷(lěng)冻(dòng)电(diàn)镜(jìng)技(jì)术(shù)揭(jiē)开(kāi)了(le)多(duō)种(zhǒng)关键神(shén)经(jīng)递质转运体的神秘面纱，系统阐明了它们识别并转运神经递质多巴胺、去甲肾上腺素、甘氨酸和囊泡单胺的过程。此外，该研究揭示了神经递质转运体与多种精神疾病药物的精准作用机制，展现了不同神经递质转运体多样化、特异性的药物结合口袋，并发现了新型低成瘾性药物结合位点，为设计副作用小、成瘾性低的精神疾病治疗药物提供了结构基础。

该进展不仅深化了对神经递质介导大脑信息传递的理解，也为开发更高效、更安全的精神疾病药物奠定了基础，具有重要的临床转化价值。

-04-实(shí)现(xiàn)原子级(jí)特(tè)征(zhēng)尺(chǐ)度(dù)与(yǔ)可(kě)重(zhòng)构(gòu)光(guāng)频(pín)相(xiāng)控(kòng)阵(zhèn)的(de)纳(nà)米(mǐ)激(jī)光(guāng)器(qì)

20世(shì)纪(jì)的(de)四(sì)大(dà)发(fā)明(míng)中(zhōng)，晶(jīng)体(tǐ)管(guǎn)和(hé)激(jī)光(guāng)器(qì)占(zhàn)据(jù)重(zhòng)要(yào)地(de)位(wèi)。晶(jīng)体(tǐ)管(guǎn)依(yī)托(tuō)电(diàn)子(zi)，激(jī)光(guāng)器(qì)依(yī)托(tuō)光(guāng)子(zi)。电(diàn)子(zi)和(hé)光(guāng)子(zi)作(zuò)为(wèi)两(liǎng)类(lèi)基(jī)本粒子，均可用于承载能量与信息。电力的广泛应用推动了工业革命和现代化进程，极大提升了社会生产力；而作为信息载体的电子芯片，则催生了信息技术革命，引领人类迈入数字化时代。自1960年美国科学家梅曼成功研制出首台激光器以来，激光技术便在两个极端方向上不断拓展：一方面，向超高功率发展，例如用于可控核聚变的中国神光激光装置。正如钱学森先生形象地描述，这一技术相当于在地球上创造一个“小太阳”，未来有望提供稳定而持久的清洁(jié)能(néng)源(yuán)。另(lìng)一(yī)方(fāng)面(miàn)，激(jī)光(guāng)器(qì)的(de)微(wēi)型(xíng)化(huà)趋(qū)势(shì)日(rì)益(yì)加(jiā)速(sù)。正(zhèng)如(rú)晶(jīng)体(tǐ)管(guǎn)的(de)微(wēi)缩(suō)推(tuī)动(dòng)了(le)电(diàn)子(zi)芯(xīn)片(piàn)的(de)发(fā)展(zhǎn)，微(wēi)型(xíng)激(jī)光(guāng)器(qì)的(de)进(jìn)步(bù)极(jí)大(dà)促(cù)进(jìn)了(le)光(guāng)子(zi)技(jì)术(shù)的(de)革(gé)新(xīn)。

在(zài)这(zhè)一(yī)背(bèi)景(jǐng)下(xià)，北(běi)京(jīng)大(dà)学(xué)马(mǎ)仁(rén)敏(mǐn)等(děng)提(tí)出(chū)了(le)奇(qí)点(diǎn)色(sè)散(sàn)方(fāng)程(chéng)，建(jiàn)立(lì)了(le)介(jiè)电(diàn)体(tǐ)系(xì)突(tū)破(pò)衍(yǎn)射(shè)极(jí)限(xiàn)的(de)理(lǐ)论(lùn)框(kuāng)架(jià)，并(bìng)成(chéng)功(gōng)研(yán)制(zhì)出(chū)模(mó)式(shì)体(tǐ)积(jī)最(zuì)小(xiǎo)的(de)激(jī)光(guāng)器(qì)——奇(qí)点(diǎn)介(jiè)电(diàn)纳(nà)米(mǐ)激(jī)光(guāng)器(qì)，首(shǒu)次(cì)将(jiāng)激(jī)光(guāng)器(qì)的(de)特(tè)征(zhēng)尺(chǐ)度(dù)推(tuī)进(jìn)至(zhì)原(yuán)子(zi)级(jí)别(bié)。此(cǐ)外(wài)，他(tā)们(men)还(hái)基(jī)于(yú)纳(nà)米(mǐ)激(jī)光(guāng)器(qì)构(gòu)建(jiàn)了(le)可(kě)重(zhòng)构(gòu)光(guāng)频(pín)相(xiāng)控(kòng)阵(zhèn)，使(shǐ)得(de)纳(nà)米(mǐ)激(jī)光(guāng)器(qì)阵(zhèn)列(liè)可(kě)以(yǐ)“同(tóng)步(bù)起(qǐ)舞(wǔ)”，生(shēng)成(chéng)可(kě)重(zhòng)构(gòu)的(de)任(rèn)意(yì)相(xiāng)干(gàn)激(jī)射(shè)图(tú)案(àn)。相(xiāng)较(jiào)于(yú)常(cháng)规(guī)激(jī)光(guāng)器(qì)，纳(nà)米(mǐ)激(jī)光器具有小体积、低能耗等特(tè)点(diǎn)，在(zài)信(xìn)息(xi)技(jì)术(shù)、传(chuán)感(gǎn)探(tàn)测(cè)等(děng)领(lǐng)域具(jù)有(yǒu)广(guǎng)阔(kuò)的(de)应(yīng)用(yòng)前(qián)景(jǐng)。

-05-发(fā)现(xiàn)自(zì)旋(xuán)超固态巨磁卡效应与极低温制冷新机制

超固态是一种在极低温环境下涌现的新奇量子物态，于20世纪60年代末，由诺贝尔物理学奖得主A. Leggett等学者从理论上提出。超固态的独特之处在于同时具备固体与超流体的双重特性，并通过量子叠加效应共存于同一系统中。经多年研究，除冷原子气模拟实验取得进展外，在固体物质中尚未能寻觅到超固态存在的确凿实验证据。因此，在《科学》杂志创刊125周年之际公布的全世界最前沿的125个科学问题中，“固体中是否可能存在超流现象？如何实现？”被列为其中之一。

中国科学院理论物理研究所/中国科学院大学苏刚、李伟，中国科学院物理研究所孙培杰和北京航空航天大学金文涛等在三角晶格阻挫量子磁体磷酸钠钡钴中取得了重大突破。研究发现该阻挫量子磁体实现超固态的磁性对应，即自(zì)旋(xuán)超(chāo)固(gù)态(tài)。中(zhōng)子(zi)谱(pǔ)学(xué)给(gěi)出(chū)了(le)其(qí)固(gù)态(tài)序(xù)和(hé)超(chāo)流(liú)序(xù)共(gòng)存(cún)的(de)证(zhèng)据(jù)，与(yǔ)理(lǐ)论(lùn)预(yù)测(cè)高(gāo)度(dù)符(fú)合(hé)，这(zhè)是(shì)首(shǒu)次(cì)在(zài)固(gù)体材料中找到(dào)自(zì)旋(xuán)超(chāo)固(gù)态(tài)存(cún)在(zài)的(de)可(kě)靠(kào)实(shí)验(yàn)证(zhèng)据(jù)。

该(gāi)团(tuán)队(duì)还(hái)发(fā)现(xiàn)该(gāi)自旋超固态的巨磁卡效应，利用其强涨落的量子特性，在磁场调控下成功实现了94mK（零下273.056摄氏度）的极低温，开辟了无氦-3极低温固体制冷新途径。目前，所研发的固态制冷测量器件已实现了无氦-3条件下的极低温电导测量，最低测量温度达到25mK。其他面向实际应用的固态制冷器件也在探索与研制中。随着量子材料固态制冷技术的不断发展，有望为量子科技、空间探测等国家重大需求提供重要的技术支撑。

-06-异体CAR-T细胞疗法治疗自身免疫病

长期以来，彻底治愈红斑狼疮、硬皮病、多发性硬化症等自身免疫性疾病，是全球共同面临的医学难题。现有免疫抑制药物虽然可在一定程度上缓解(jiě)病(bìng)情(qíng)，却(què)不(bù)总(zǒng)能(néng)阻(zǔ)止(zhǐ)疾(jí)病(bìng)的(de)进(jìn)展(zhǎn)，反(fǎn)而(ér)可(kě)能(néng)带(dài)来(lái)严(yán)重(zhòng)的(de)副(fù)作(zuò)用(yòng)。自(zì)体(tǐ)CAR-T疗(liáo)法(fǎ)在(zài)自(zì)身(shēn)免(miǎn)疫(yì)病(bìng)的(de)治(zhì)疗(liáo)中(zhōng)已(yǐ)取(qǔ)得(de)了初显疗效，但与自体CAR-T疗(liáo)法(fǎ)不(bù)同(tóng)，同(tóng)种(zhǒng)异(yì)体CAR-T细胞具有显著的优势，因为它们具备“异体通用性”，即可以使用标准化的异体细胞产品为不同患者提供治疗，无需个性化制备，简化了治疗流程并提高了可及性。

海军军医大学第二附属医院（上海长征医院）徐沪济、华东师范大学杜冰、浙江大学医学院附属第二医院吴华香和华东师范大学刘明耀等创新性地对来自健康供者的细胞进行基因编辑后研制的异体通用型CAR-T细胞，在保障安全的前提下，成功治疗了2例严重难治性硬皮病和1例炎性肌病患者，取得了显著的疗效，对广泛使用CAR-T细胞疗法和降低其治疗费用起到了极大的推动作用。

该研究为CAR-T细胞疗法在其他免疫疾病领域的应用打开了新的大门，有望成为治疗多种免疫系统疾病的常规治疗手段，为全球患者提供更多的治疗选择。同时，该研究具有重要的学术价值，推动了免疫细胞编辑和治疗技术的创新与发展，为细胞治疗产品的研发带来了新的思路。

-07-额外X染色体多维度影响男性生殖细胞发育

人类性染色体存在差异：男性为XY，女性为XX。X染色体包含约1000个基因，而Y染色体仅有约50个基因。为维持X染色体基因表达的平衡，女性细胞会随机失活一条X染色体。若这种平衡被打破，可能引发疾病。例如，克氏综合征患者性染色体为XXY，是导致男性不育最常见的遗传病因之一，其生殖细胞在青春期前就大量丢失。尽管其病因在1959年就已确定，但生殖细胞丢失之前发生了什么，何时出现发育异常，以及X染色体如何发挥作用，此前并不清楚。