自然杂志

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1. 从工具到个人助理——AI Agent 的原理、演进与安全风险

程彭洲, 张新鹏

自然杂志 2026, 48 (2): 79-087. DOI: 10.3969/j.issn.0253-9608.2026.02.001

摘要（1571）

PDF（pc）（1516KB）（4438）

人工智能智能体(artificial intelligence agent, AI Agent)作为2025 至2026 年最具变革性的技术方向之一，正在重塑人机交互的边界，推动人工智能从被动响应向主动服务的跨越。通过构建感知、规划、决策与反思等核心模块，结合工具调用能力与分层记忆管理机制，AI Agent 已具备多步骤推理与环境交互能力，成为大模型时代技术落地的核心应用形态。以OpenClaw 为代表的新一代AI Agent 框架，凭借自然语言指令驱动的桌面环境自动化操作能力，打破了传统智能工具的应用局限，推动智能系统实现了从“工具”向“个人助理”的范式跃迁，并展现出持续服务、个性适配和逐步演化为“用户数字分身”的发展趋势。然而，随着AI Agent 自主决策权限的提升与环境控制范围的扩大，其安全风险日益凸显，包括意图误解、感知幻觉等内生认知偏见问题，以及提示注入、隐私泄露和后门攻击等外部恶意威胁，使其成为一种新的高风险应用形态。本文系统回顾AI Agent 从工具调用到智能个人助理的发展历程，分析其关键原理与技术演进，并探讨其交互机制中的安全风险及未来研究方向。

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2.

金属有机框架材料的发展历程——浅谈2025年诺贝尔化学奖

张嘉琦, 章跃标

自然杂志 2025, 47 (6): 461-468. DOI: 10.3969/j.issn.0253-9608.2025.06.006

摘要（765）

PDF（pc）（3779KB）（1328）

2025年诺贝尔化学奖授予日本京都大学北川进(Susumu Kitagawa)、澳大利亚墨尔本大学理查德•罗布森(Richard Robson)和美国加利福尼亚大学伯克利分校奥马尔•亚吉(Omar M. Yaghi)，以表彰他们在金属有机框架(metal-organic framework, MOF)发展方面的贡献。文章主要介绍了MOF材料的发展历程、代表性成果和展望。

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3. 人工智能在非硅基生物存储中的应用与展望

赵紫微, 俞洋, 宋海涛, 李江

自然杂志 2026, 48 (2): 88-98. DOI: 10.3969/j.issn.0253-9608.2026.02.002

摘要（460）

PDF（pc）（1873KB）（1246）

全球数据正经历爆炸式增长，以硅基介质为代表的传统存储方案在物理极限与可持续性等方面面临严峻挑战。在此背景下，非硅基的生物存储技术逐渐崭露头角，其中以DNA为代表的数据存储路径发展最为迅速，被视为极具潜力的下一代存储方案。DNA数据存储技术以人工合成的脱氧核糖核酸(DNA)分子作为信息载体，具备超高存储密度、千年级稳定性和近乎零维护能耗等颠覆性优势。然而，其在走向实际应用的过程中，仍受限于编码效率、错误率与控制成本、数据检索速度等多重瓶颈。近年来，人工智能(AI)技术的迅猛发展，为突破上述瓶颈注入了全新动力。本文简要介绍DNA存储的原理与挑战，综述AI在DNA存储中的关键应用，重点探讨其在编码优化、错误纠正与高效检索等方面的最新进展，并对当前技术局限与未来发展方向作出展望。

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4.

调节性T细胞介导外周免疫耐受——2025年诺贝尔生理学或医学奖评述

杜筱林, 彭程, 李斌

自然杂志 2025, 47 (6): 446-453. DOI: 10.3969/j.issn.0253-9608.2025.06.004

摘要（1146）

PDF（pc）（1771KB）（1033）

2025年诺贝尔生理学或医学奖授予在调节性T细胞(Treg)研究领域作出开创性贡献的三位科学家，相关工作揭示了机体外周免疫耐受的核心机制。机体免疫系统在病原体清除、组织损伤修复和自身耐受维持之间构成精妙平衡。当Treg细胞稳定性、可塑性及组织特异性因分子机制紊乱、调控网络失衡或外源性因素冲击而失调时，将引起机体免疫失衡，进而诱发自身免疫性疾病。对Treg基础及临床研究的深入，有望实现对机体免疫动态平衡的精准调控，让更多患者受益。

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5. 基于里德伯原子微波电场测量的研究进展

王勤霞, 张天才

自然杂志 2025, 47 (6): 427-436. DOI: 10.3969/j.issn.0253-9608.2025.05.012

摘要（892）

PDF（pc）（4302KB）（979）

微波电场在无线通信、雷达探测、导航定位和量子信息等领域发挥着重要作用，其测量灵敏度直接决定了系统对微弱信号的探测能力与应用性能。灵敏度通常用于表征测量系统对被测物理量微小变化的响应能力，是衡量测量精度与系统性能的核心指标。传统微波测量技术受限于天线尺寸、金属结构对电场的扰动及热噪声影响，难以实现对极弱信号的高精度探测。近年来，里德伯原子因其较大的电偶极矩和高极化率，对微波电场表现出极高的敏感性，可显著提升测量系统对微弱电场的响应能力，突破传统技术的性能瓶颈，展现出广阔的应用前景。本文系统综述了基于里德伯原子的微波电场测量技术的基本原理与研究进展，重点介绍了灵敏度提升的物理机制、关键实验突破及腔增强等新兴方法，并分析了当前面临的挑战与未来的发展方向，以期为相关研究与应用提供参考。

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6. 冰与海的千年对话：揭秘全新世海平面变化的奥秘

安成邦

自然杂志 2025, 47 (6): 504-508. DOI: 10.3969/j.issn.0253-9608.2025.05.011

摘要（882）

PDF（pc）（1594KB）（917）

科学家通过研究北海海底的泥炭层，揭开了1万多年前海平面剧烈波动的秘密。这些泥炭就像地球的“历史录像带”，记录着冰盖融化如何改变世界。通过放射性碳定年、X射线荧光扫描与硅藻化石分析的“三重解码”技术，研究人员发现冰盖消融是海平面变化的主因：北美巨型冰盖(覆盖加拿大)融化导致海平面上升20 m以上；南极冰盖也贡献了8 m，证明它比想象中更脆弱。约10 300年前，海平面每年上涨9 mm(比现在快3倍)。8 300年前，北美冰湖突然溃坝，34天内向海洋注入的淡水让海平面涨高半米，引发持续200年的全球降温。冰盖融化后，被压数万年的地壳像弹簧一样回弹，导致北欧陆地每年抬升9 mm。北海“多格兰陆桥”的生态崩溃与人类迁徙案例，为预测现代三角洲湿地的命运提供了参照模板。

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7.

SMILE术后干眼及相关机制研究进展

武静, 张朝阳, 张敬法

自然杂志 2025, 47 (6): 497-503. DOI: 10.3969/j.issn.0253-9608.2025.06.010

摘要（659）

PDF（pc）（1896KB）（890）

近年来，飞秒激光小切口角膜基质透镜取出术(femtosecond laser small incision lenticule extraction, SMILE) 以其微创、舒适、安全有效的特点逐渐成为屈光矫正的主流手术之一。然而，与其他屈光矫正手术类似，患者SMILE术后也存在干眼症状，严重者可导致患者视觉质量下降。术中角膜神经损伤是导致患者术后干眼的主要原因。此外，炎症介质产生、黏蛋白分泌减少和睑板腺功能障碍等病理机制导致泪膜中水样层和脂质层分泌不足和眼表润滑度下降，加重泪膜不稳定和术源性干眼症。本文主要阐述SMILE术后干眼临床特点和发生机制，并探讨SMILE应用于既往干眼症患者的安全性和有效性，以期为患者提供更好的视觉质量。最后，本文就SMILE围手术期干眼症的预防和治疗进行了展望。

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8.

他们抓住了“薛定谔的猫”——2025年诺贝尔物理学奖与宏观量子奇迹

杨磊, 周士杰, 丁泳程, 江奕骏

自然杂志 2025, 47 (6): 454-460. DOI: 10.3969/j.issn.0253-9608.2025.06.005

摘要（1307）

PDF（pc）（3228KB）（823）

2025年诺贝尔物理学奖授予约翰•克拉克(John Clarke)、米歇尔•德沃雷(Michel H. Devoret)和约翰•马蒂尼斯(John M. Martinis)，以表彰他们在宏观电路中首次实验发现“量子隧穿”与“能量量子化”的奠基性贡献。他们的研究将著名的“薛定谔的猫”思想实验变为现实。通过厘米尺度的超导电路，他们成功捕捉到由数十亿电子对协同形成的宏观量子叠加态。实验不仅观测到该宏观系统如拥有“穿墙术”般穿越经典势垒(量子隧穿)，并揭示其能量如楼梯台阶般是分立的(能量量子化)。这项工作彻底打破了量子现象仅存在于微观世界的界限，为超导量子计算技术奠定了坚实的物理与实验基础。如今，以他们开创的约瑟夫森结为核心构建的量子比特，正驱动着谷歌、IBM等公司的量子处理器，标志着人类从“观察量子”迈向“建造量子”的新时代。

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9. 人工细胞的构筑、功能化及其在生物医学中的应用

崔雅馨, 窦红静

自然杂志 2026, 48 (2): 107-121. DOI: 10.3969/j.issn.0253-9608.2026.02.005

摘要（409）

PDF（pc）（10286KB）（775）

人工细胞是一类具有活细胞结构或功能特性的人工微囊体，是连接无生命物质与生命系统的重要桥梁，其研究对于揭示生命起源机制与构筑新型生物活性材料均具有重要意义，正逐渐成为材料科学、化学与生物医学等多学科交叉领域的研究热点。本文系统综述了人工细胞的主要构筑方法与材料体系，包括脂质体囊泡、聚合物囊泡及无膜凝聚体等；总结了人工细胞功能化的主要方向，包括生长与分裂、新陈代谢和能量转移、信息交流和通信；重点讨论了其在生物医学领域的前沿应用，涵盖疾病诊断与药物递送、细胞仿生与功能模拟、合成生物学的生物反应器以及人工组织的构建等方面；指出人工细胞研究所面临的材料、结构与功能整合等挑战，并展望了其在智能医疗、合成生命与再生体系中的未来发展方向。

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10. 手性碳点的控制合成及其生物应用

莫尊理, 张曾栋

自然杂志 2026, 48 (2): 152-162. DOI: 10.3969/j.issn.0253-9608.2026.02.011

摘要（405）

PDF（pc）（4723KB）（767）

手性碳点是在传统碳点基础上引入手性结构或手性超结构的一类新型碳基纳米发光材料，兼具碳点的优良光学特性与手性光学响应，在手性识别、生物成像和生物医学工程等领域展现出广阔应用前景。围绕“控制合成”这一主线，文章概述手性碳点的结构特征与光学基础，系统梳理手性前驱体直接碳化、表面手性修饰、手性模板/超分子自组装等几类主要合成策略，重点讨论影响发光波长、量子产率与手性不对称因子的关键调控参数。在生物应用部分，介绍手性碳点在细胞成像、手性选择性传感、手性电化学界面构筑等方面的代表性进展，并简要评述其在药物递送、手性光疗及生物信息编码中的潜在用途。最后，从结构–性能构效关系、合成可重复性、长期安全性与跨学科协同等角度分析当前存在的主要问题，并展望通过精准分子设计、绿色可持续前驱体、多模态成像与治疗一体化等方向推动手性碳点走向更高层次生物应用的可能路径。

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11. 照亮微观战场的科学之光 ——用于可视化检测细菌的荧光探针

罗菲, 罗贤柱, 邢艳珑, 李高楠, 于法标

自然杂志 2026, 48 (1): 51-63. DOI: 10.3969/j.issn.0253-9608.2026.01.004

摘要（757）

PDF（pc）（1790KB）（656）

细菌感染给公共卫生领域带来重大挑战，开发快速、精准的检测技术对疾病防控具有重要意义。传统的培养法、PCR (polymerase chain reaction)和ELISA (enzyme-linked immunosorbent assay)等方法存在耗时长、灵敏度有限且无法实时监测等缺点。荧光探针技术凭借其高特异性与高灵敏度，通过识别细菌靶标并产生荧光信号，实现对细菌的快速、可视化检测。本文系统综述了荧光探针的分子设计策略、发光机制及分类方法，重点分析了其在医疗诊断、食品安全和环境监测等领域的应用现状，并指出该技术在检测限、特异性及临床转化等方面仍面临的挑战。展望未来，多模态探针集成、人工智能辅助分析等创新方向将推动该技术向更智能、实用的方向发展。荧光探针技术为细菌相关问题的研究与防控提供了强有力的工具。

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12. 金属-多酚在糖尿病伤口修复中的应用及挑战

梁潇丹, 杜继远, 冼彩虹, 吴钧

自然杂志 2026, 48 (1): 41-50. DOI: 10.3969/j.issn.0253-9608.2026.01.008

摘要（414）

PDF（pc）（2593KB）（585）

糖尿病是一种全球广泛流行的代谢性疾病，常伴随着微血管和大血管的并发症，其中糖尿病伤口是最为严重的并发症之一，显著影响患者的生活质量。目前，因临床使用的药物价格高昂、获取困难以及可能引发一系列副作用等问题，亟需寻找新型治疗方案。近年来，金属-多酚组装材料因其优良的生物相容性、抗氧化及抗炎的特性而受到越来越多的关注。本综述系统探讨金属-多酚在糖尿病伤口修复方面的研究进展。文章首先探讨糖尿病创面的异常微环境特征及其愈合障碍的机制，进而阐述不同金属-多酚体系的构建策略及其在改善创面微环境(如抗炎、抗氧化、促血管生成)中的具体应用，最后，深入分析该领域当前面临的技术挑战，并对其工程化设计与临床转化方向进行展望，旨在为新型糖尿病伤口修复材料的研发提供理论参考。

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13. 紫杉醇生物合成研究进展——抗癌明星药物的幕后工程

张逸雪, 李艺柔, 蒋彬, 张晓林, 闫建斌

自然杂志 2025, 47 (6): 419-426. DOI: 10.3969/j.issn.0253-9608.2025.06.001

摘要（920）

PDF（pc）（11109KB）（552）

紫杉醇，一种从红豆杉属植物中提取的二萜类天然产物，已成为临床应用广泛且市场需求巨大的植物源抗肿瘤药物。随着红豆杉基因组解析及合成生物学的快速发展，近年来，紫杉醇生物合成路径的关键酶鉴定与异源重构取得重要进展，突破了紫杉醇生物合成研究的关键瓶颈，为基于生物合成途径实现紫杉醇的绿色、可持续生产奠定重要基础。本文针对红豆杉基因组学分析、紫杉醇合成策略以及紫杉醇异源重构的相关研究进展进行综述。

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14. 重获新声：生物材料助力听觉重生

许宝莹, 於得红, 冯炜, 陈雨

自然杂志 2026, 48 (1): 25-32. DOI: 10.3969/j.issn.0253-9608.2026.01.003

摘要（696）

PDF（pc）（4575KB）（520）

听觉系统通过耳蜗毛细胞、螺旋神经节神经元及其突触网络协同工作，实现外界声音的感知与传导。一旦这些关键结构受损，即会导致不可逆的感音神经性听力损失。尽管助听器和人工耳蜗在改善部分听力功能方面取得进展，但其对受损听觉感受器的修复作用仍十分有限。近年来，随着材料科学与生物医学工程的发展，生物医用材料在听觉系统再生领域展现出广阔前景。依托仿生结构构建、智能药物释放系统、生物催化性能及良好的组织相容性，该类材料有望实现对听觉细胞与神经结构的修复与重建，推动听觉功能的再生。本文围绕“失灵的声音接收器”，系统梳理当前生物医用材料在听觉修复中的研究进展与科学挑战，为感音神经性听力损伤的精准干预提供理论依据与新策略。

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15.

纳米层状Al_xCoCuFeNi高熵合金强度和塑性的分子动力学模拟

陈兆彦, 林星睿, 孙雅轩, 张文宇, 刁可欣, 钱文星, 王乙同, 陈帅

自然杂志 2025, 47 (6): 477-487. DOI: 10.3969/j.issn.0253-9608.2025.06.015

摘要（539）

PDF（pc）（4363KB）（481）

在高熵合金的设计中，纳米层状结构与其力学性能之间的关联是一个至关重要的考量因素。深入理解这一关系有助于优化合金性能，从而满足特定应用需求。本文研究了具有不同纳米层状结构的Al_xCoCuFeNi高熵合金的力学性能，构建出一种高铝(H_Al)和低铝(L_Al)浓度层交替排列的高熵合金纳米层状结构。采用分子动力学模拟方法，详细研究了该结构的力学性能。研究结果表明，在Al_xCoCuFeNi高熵合金中，影响材料强度和进入塑性区域的关键因素是H_Al层的Al含量。在H_Al层的Al含量不变的情况下，随着L_Al层Al含量增加塑性应变平台长度呈现缩短趋势，材料会更早进入失效区域。同时，本文还探究了塑性区应力平台斜率的影响因素及塑性区出现应力平台的原因。结果表明，位错的穿层现象是影响塑性区应力平台斜率正负的重要因素，而应力平台的产生主要受合金各层之间Al含量差异的影响。这项工作能为纳米层状高熵合金的设计提供指导。

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16. 机器意识与具身智能#br#

张晓林, 王开放

自然杂志 2025, 47 (6): 437-445. DOI: 10.3969/j.issn.0253-9608.2025.06.003

摘要（865）

PDF（pc）（2102KB）（437）

具身智能指赋予人工智能以物理身体来增强其实践交互能力。然而研究者长期回避“机器意识”的讨论以避免争议。随着大语言模型(如ChatGPT和DeepSeek等)展现出对环境与身体交互的渴求，“机器意识”已成为不可回避的前沿课题。本文认为机器意识——即人工智能对自身内部状态及外部环境的觉知能力——是自主适应决策的关键。文章探讨了机器意识与具身智能的内在联系，并借鉴生物学中关于意识模块化和无意识过程的研究，提出类脑的“意识空间”框架，用于融合多模态感知，进行内部模拟与情境推理。本文进一步阐述了意识对决策生成的支撑作用以及决策执行对意识价值的验证，最后展望了未来在多模态统一意识空间建模、主动推断式学习以及机器伦理控制等方向的研究前景。

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17.

古生物学与地层学大数据及其应用

徐洪河, 刘炳材, 王凯

自然杂志 2025, 47 (6): 469-476. DOI: 10.3969/j.issn.0253-9608.2025.06.007

摘要（636）

PDF（pc）（2935KB）（428）

古生物学与地层学是地球科学领域的传统学科，也是基础学科，以岩石、地层和化石为研究对象，以认识生命演化、开展地质调查为研究目的。随着信息时代的到来，大数据相关的理念、方法与技术已经融入并深刻改变着古生物学与地层学的发展。古生物学与地层学数据体量大，类型多样，专业性强，应用门槛高。近年来，大数据在古生物学与地层学研究中得到广泛应用，基于数据分析的研究也逐渐开展，在古生物多样性、形态空间、时空分布、网络关系、地层的高分辨率对比、古地理重建、古生态系统演化、机器视觉、三维形态与功能重建等领域取得让人耳目一新的认识。这些研究积极推动着定量化甚至数据驱动的古生物学与地层学的发展。

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18. MASLD与CVD共病中的肠道菌群：肠-肝-心轴的机制探索与干预前景

赵昕曈, 范晨敏, 陈昭阳

自然杂志 DOI: 10.3969/j.issn.0253-9608.2026.03.011
预出版日期: 2026-08-14

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19. 数学随想：藏在数学中的至简智慧

崔艳芬

自然杂志 2026, 48 (3): 228-240. DOI: 10.3969/j.issn.0253-9608.2026.03.007

摘要（181）

PDF（pc）（1822KB）（423）

本文梳理了数学的科学本质与发展历程，揭示了其“以简驭繁、以理求真”的核心特质。数学源于对数量与图形的研究，本质是对自然与社会底层规律的抽象刻画，从毕达哥拉斯“万物皆数”的感悟到现代数字化时代的实践，彰显了其穿越时空的认知力量。本文追溯了人类对数学的探索之路，详解了微积分衍生的高等数学分支，通过经典的谜题与实验凸显了数学“化繁为简”的思维智慧。20世纪后，数理统计、计算数学、运筹学、信息论等应用数学分支蓬勃发展，渗透至人工智能、航天工程、医疗研发、物流优化等方方面面，形成“数学-科学-工程”的跨学科联动。华人数学家在几何分析、泛函分析、动力系统等领域的杰出贡献，也成为数学发展历程中的重要亮点。

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20.

戴森关于杨振宁的最后陈述：“比肩爱因斯坦和狄拉克的少数几人之一”

施郁

自然杂志 2025, 47 (6): 509-514. DOI: 10.3969/j.issn.0253-9608.2025.06.012

摘要（609）

PDF（pc）（2045KB）（387）

本文讨论了戴森和杨振宁的学术道路，他们各自给予对方的评价，同时讨论了他们和其他物理学家的一些互动，特别是在普林斯顿高等研究院与院长奥本海默的互动，杨振宁晋升为教授时，费米、奥本海默、维格纳的评价，以及戴森晚年对狄拉克、费曼、费米、盖尔曼等人的回忆。

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