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）（4439）

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. DeepSeek：从“概率生成”到“因果推理”

赵葛剑, 张新鹏

自然杂志 2025, 47 (2): 79-84. DOI: 10.3969/j.issn.0253-9608.2025.02.001

摘要（2406）

PDF（pc）（1555KB）（4303）

DeepSeek-R1的横空出世标志着人工智能研究范式的历史性转折。这一突破性成果颠覆了传统AI系统依赖概率生成与模式匹配的圭臬，通过思维链推理与强化学习的深度融合，首次实现了工业级的人工智能推理能力。其创新性的推理架构不仅极大地降低了训练专业人工智能模型的成本，更在数学证明、逻辑推理等复杂任务中展现出类人的思维链特征，推动了从 “概率生成”到“因果推理”的深刻变革，开启了AI技术发展的新纪元。本文对DeepSeek系列模型的发展历程进行回溯，并介绍了其在思维链框架以及模型架构中的关键创新，最后就其思维链的安全性问题展开讨论。

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3.

创新药物设计——从计算机辅助到人工智能

卞月珉

自然杂志 2025, 47 (1): 1-10. DOI: 10.3969/j.issn.0253-9608.2025.01.001

摘要（1107）

PDF（pc）（3165KB）（3577）

计算科学的高速发展不断为药物发现领域带来革新与机遇。伴随着生命科学领域数据的持续增长和计算硬件设备的迭代更新，计算化学以及化学信息学在临床前药物设计领域的支撑作用日益凸显。本文围绕计算机辅助药物设计(computer-aided drug design, CADD)和人工智能药物设计(artificial intelligence-driven drug design, AIDD)两大主题，简要阐述计算科学和药物发现在学科交叉中的探索和创新，以及针对临床前小分子药物的应用和进展。

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4. 从电路计算到人工智能——从计算机视角看“诺贝尔物理学奖颁给人工智能学者

李晓强

自然杂志 2024, 46 (6): 435-443. DOI: 10.3969/j.issn.0253-9608.2024.06.006

摘要（3622）

PDF（pc）（1500KB）（3216）

从字面意义上看，人工智能和物理学是两个完全不同的学科。实际上，人工智能的另外一个名称是“机器智能”，其中的“机器”是指电子计算机。1946年，电子计算机成功脱胎于能够表达逻辑代数的电路系统(物理学)，具有了媲美甚至超越人类计算和记忆(存储)的能力，逐渐发展出一个新的学科——计算机科学。本文从计算机科学的视角，通过概述计算机诞生以来近80年的发展历程，来解读2024年诺贝尔物理学奖颁给人工智能学者的原因。

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5. 雷暴电学与人工引雷

蒋如斌, 刘冬霞, 袁善锋, 张鸿波, 吴学珂

自然杂志 2025, 47 (4): 249-260. DOI: 10.3969/j.issn.0253-9608.2025.04.002

摘要（957）

PDF（pc）（2766KB）（3104）

雷暴和闪电是严重的自然天气灾害，影响社会经济各个领域。云动力和微物理过程的共同作用，使电荷在霰、冰晶等水成物粒子之间转移。这导致雷暴云带电，并在不同区域聚集大量电荷，从而发生闪电放电。闪电可产生氮氧化物、高能辐射，引起上下大气层物质和能量交换等，所涉及的问题是多学科的。青藏高原的特征是海拔高、面积大且地形复杂，雷暴和闪电活动频繁。中国科学家的研究揭示了青藏高原雷暴的下部主导型三级电荷分布模态，其普适性也被其他高海拔雷暴研究所证实。青藏高原雷暴的独特结构及其对全球和区域的生态环境及气候变化的响应与反馈，会受大尺度环流和局地热动力因素的共同控制，值得进一步关注和重视。人工引雷技术使随机性很高的闪电能够在一定时空可控的状态下发生，为闪电的物理机制和效应、雷击防护技术测试等研究提供了良好条件，基于此取得了一系列进展。未来，通过开发新技术来影响雷暴云起电过程或高空一定区域引发闪电以实现对雷暴、闪电的人工干预，仍有待深入探索。

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6. 皮肤类器官的构建与应用

郑宗耀, 王亚龙

自然杂志 2025, 47 (3): 223-232. DOI: 10.3969/j.issn.0253-9608.2025.03.009

摘要（1131）

PDF（pc）（2676KB）（2766）

皮肤是人体最大的器官，由表皮和真皮紧密相邻组成。皮肤在人类生命中发挥着许多重要作用，例如屏障、体温调节、感觉和免疫等。近年来，随着类器官研究的蓬勃发展，皮肤类器官越来越受到关注，并得到广泛的应用。本文总结了复合型皮肤类器官和单独皮肤附属物类器官，从iPSC诱导分化到成体干细胞自组装成类器官的不同构建方法、培养条件，归纳了皮肤类器官的不同应用场景，包括疾病模型、组织器官再生、肿瘤研究、药效评价等，并在已有研究成果的基础上，给出皮肤类器官技术未来发展的建议，以期为皮肤类器官的更深入研究提供合理的参考。

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7. 生物防腐保鲜技术在果蔬采后领域的应用

万嗣宝, 秦臻, 魏云帆, 闫家宝, 田骁, 董靓儿, 高海燕

自然杂志 2025, 47 (3): 215-222. DOI: 10.3969/j.issn.0253-9608.2025.03.008

摘要（1031）

PDF（pc）（2974KB）（2457）

中国是全球最大的果蔬生产国，但由病原微生物侵染导致的采后损失率高达15% ~ 25%，这不仅造成巨大的经济损失，也对食品安全和资源可持续利用构成严峻挑战。在“健康中国”战略和“双碳”目标的政策驱动下，发展绿色、安全的生物防腐保鲜技术对减少化学防腐剂依赖、推动果蔬产业低碳转型具有重要意义。本文系统综述了动植物源抗菌活性物质、拮抗菌及其代谢产物、新型酶制剂等生物防腐保鲜技术的作用机制与应用前景，探讨其产业化应用的瓶颈与对策，为突破果蔬采后减损关键技术、构建绿色供应链提供理论支撑。

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8. 人形机器人双臂遥操作技术

宋爱国, 尹铭洋

自然杂志 2025, 47 (5): 350-359. DOI: 10.3969/j.issn.0253-9608.2025.05.003

摘要（1567）

PDF（pc）（3174KB）（2337）

人形机器人因其类人结构与行为模式，在复杂环境中展现出良好的适应能力。然而，受限于当前自主智能水平，机器人在高风险、高复杂度任务中仍难以独立完成操作。作为关键补充，双臂遥操作技术通过引入人类操作者的意图与判断，实现对机器人双臂的精细控制，成为推动其实际应用的重要路径。本文系统梳理了人形机器人的发展历程与感知、认知、控制等关键技术，重点分析双臂遥操作在人机映射、多模态反馈与主从控制等方面的研究进展及典型应用。最后，本文探讨了双臂遥操作技术的发展挑战与未来趋势，旨在为后续研究与工程应用提供参考。

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9. 非传统Li同位素示踪大陆风化的潜力和挑战

张飞, 胡雅丹, 曹阳, 王永涛, 侯思璐

自然杂志 2025, 47 (1): 64-78. DOI: 10.3969/j.issn.0253-9608.2025.01.007

摘要（900）

PDF（pc）（2084KB）（2150）

晚新生代以来全球气候逐渐变冷，形成了当今人类宜居的气候环境格局。在地质时间尺度上，大陆硅酸盐岩通过化学风化吸收大气中的CO₂温室气体，被认为在调控地球长期的气候变化中起到关键作用。然而，大陆风化速率到底受何种因素控制一直是地球科学研究的前沿和难点，自20世纪下半叶以来得到科学界的广泛关注。本文回顾了过去几十年来大陆风化研究领域取得的重要进展，重点对利用新的非传统稳定锂(Li)同位素示踪大陆风化研究的潜力、争论及挑战进行梳理和汇总，希望为未来大陆风化研究提供有价值的线索，进而加快该领域的发展。

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10. 心肌缺血损伤后适应性免疫的变化

刘书琴, 邱逸慧, 杨琅淅, 贝毅桦

自然杂志 2025, 47 (3): 164-171. DOI: 10.3969/j.issn.0253-9608.2025.03.002

摘要（665）

PDF（pc）（2320KB）（2104）

心肌缺血损伤是一种因冠状动脉部分狭窄或完全阻塞导致心肌供血不足的病理过程，严重时可发展为心力衰竭。适应性免疫不仅参与心肌缺血损伤的病理生理过程，在缺血后心肌修复中也扮演着重要的角色。本文着重阐述T细胞、B细胞、自然杀伤(NK)细胞、树突状细胞(DCs)参与的适应性免疫，以及这些细胞介导的细胞互作在心肌缺血损伤中的功能和机制。深入解析适应性免疫在心肌缺血损伤中的动态变化及不同免疫细胞亚群的互作网络，开发新型的嵌合抗原受体(CAR)细胞疗法、抗体治疗以及个体化的免疫治疗方案，有望为临床心肌缺血损伤的治疗带来新希望。

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11. 瑞利：振动理论的开拓者与传播者

陈立群

自然杂志 2025, 47 (2): 134-138. DOI: 10.3969/j.issn.0253-9608.2024.05.013

摘要（719）

PDF（pc）（1638KB）（2066）

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12. 蛋白质的计算设计与结构预测

卞月珉

自然杂志 2024, 46 (6): 429-434. DOI: 10.3969/j.issn.0253-9608.2024.06.005

摘要（6437）

PDF（pc）（2074KB）（1814）

2024年诺贝尔化学奖授予了在蛋白质结构设计与预测领域作出决定性贡献的三位科学家：大卫•贝克(David Baker)、德米斯•哈萨比斯(Demis Hassabis)和约翰•朱姆珀(John M. Jumper)。本文围绕三位获奖者，主要介绍了计算结构生物学领域中蛋白质设计与预测的科学背景、主要历史挑战，以及该科学突破的发展历程和对未来的影响。

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13. 伊犁河流域山区径流的影响及其对气候变化的响应

席海洋, 许宝荣, 黄法融, 杨玉忠, 陈亚鹏, 陆志翔, 齐识, 宋斐, 陈雨晴, 曲林博

自然杂志 2025, 47 (2): 147-156. DOI: 10.3969/j.issn.0253-9608.2024.05.014

摘要（1266）

PDF（pc）（9371KB）（1795）

伊犁河流域是径流比较丰富的内陆河流域。伊犁河流域山区径流主要受气候、积雪、冰川、冻土、植被等影响。近年来随着全球气候变暖，该地区冬季温度上升，可能改变降水模式，增加冬季径流量的同时减少夏季径流量。伊犁河流域的冰川正在减少，短期内可能增加径流量，但长期将导致径流量减少。近年来该地区1月到3月的雪水当量减少，影响夏季基流量和径流量。此外，温度升高导致积雪融水量变化，增加径流不确定性。多年冻土退化影响地下水补给和径流路径，而植被退化则增加地表径流量，减少地下径流量，导致河流流量季节性波动加大。因此，气候变化对伊犁河流域径流的影响是多方面的，未来径流变化将更加复杂。

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14. 创新药物设计——从计算机辅助到人工智能

卞月珉

自然杂志 0, (): 1-10. DOI: 10.3969/j.issn.0253-9608.2025.01.001

摘要（1033）

PDF（pc）（2511KB）（1766）

计算科学的高速发展不断为药物发现领域带来革新与机遇。伴随着生命科学领域数据的持续增长和计算硬件设备的迭代更新，计算化学以及化学信息学愈发在临床前药物设计领域为科研人员提供不可或缺的支撑。本文围绕计算机辅助药物设计(computer-aided drug design, CADD)和人工智能药物设计(artificial intelligence-driven drug design, AIDD)两大主题，简要阐述计算科学和药物发现在学科交叉中的探索和创新，以及针对临床前小分子药物的应用和进展。

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15. 射齿目：寒武纪海洋顶级掠食者演化探秘

吴雨, 傅东静, 张兴亮

自然杂志 2025, 47 (2): 116-12. DOI: 10.3969/j.issn.0253-9608.2024.06.011

摘要（1280）

PDF（pc）（4462KB）（1686）

射齿目，通常被称为奇虾，是一类繁盛于寒武纪时期的较为原始的节肢动物，同时也是当时海洋生态系统中的顶级掠食者，它们对认识节肢动物的起源演化以及理解早期地球生态系统都至关重要。文章从研究历史、谱系演化、生长发育、生物古地理和宏演化等方面简要综述了射齿目的研究现状和问题展望。

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16. 晋北地区全新世中期遗址时空分布与气候演化的关系

李莲, 田庆春, 郭磊, 曹维明

自然杂志 2025, 47 (2): 139-146. DOI: 10.3969/j.issn.0253-9608.2024.03.015

摘要（734）

PDF（pc）（10216KB）（1661）

基于ArcGIS10.8软件并结合最近邻指数、核密度分析等方法，研究晋北地区全新世中期546处遗址的时空演变。结果表明：仰韶时期，遗址集中分布在研究区西部黄河沿岸；龙山时期，遗址数量激增，分布范围扩大，忻定盆地遗址分布最为集中；夏商时期，遗址数量减少，分布密度减小，大同盆地遗址数量明显减少，集中分布在忻定盆地。虽然龙山文化时期暖湿程度下降，但由于农业技术的进步以及生业经济的多样化，人类适应环境变化的能力提高，龙山文化逐渐繁荣。 4.0 ka BP前后，气候极端事件导致降水和温度都呈下降趋势，耕地面积减少，人地关系紧张，进一步引发社会动荡，导致夏商时期遗址数量骤减、文化衰落。

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17. 第四代半导体浅析

朱宏伟

自然杂志 2024, 46 (6): 444-447. DOI: 10.3969/j.issn.0253-9608.2024.05.015

摘要（1817）

PDF（pc）（1323KB）（1595）

与前三代半导体相比，第四代半导体不仅在材料种类上实现突破，更在性能上实现质的飞跃，在诸多领域展现出巨大的应用潜力。文章概述了第四代半导体的定义、分类、核心优势、应用领域与前景，并指出其面临的挑战。

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18. 气候变化与野火

张文霞, 俞妍, 桂可心, 周天军

自然杂志 2025, 47 (4): 261-269. DOI: 10.3969/j.issn.0253-9608.2025.04.003

摘要（1271）

PDF（pc）（3944KB）（1579）

近年来全球破纪录极端野火频发，造成严重的生命和财产损失，为气候与生态环境恶化敲响了警钟。野火是一类高度复合的极端事件，通常伴随着高温、低相对湿度、强风和干旱多种气象条件的复合。近些年来为何极端野火频发？与气候变化有何联系？本文从野火形成的气象条件、野火的长期变化及原因、野火对气候和生态系统的影响三方面逐层递进展开介绍。气候变化与野火之间存在重要的反馈过程：一方面，伴随气候变化下高温和干旱的增加，全球极端野火呈现增加趋势；另一方面，极端野火会产生大量温室气体和气溶胶排放，并影响生态系统，从而对区域和全球气候产生反馈。这些复杂的反馈过程给人类适应气候与环境变化带来了挑战。

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19. 海洋中的风化作用和反风化作用

武雪超, 杨守业

自然杂志 2025, 47 (1): 23-32. DOI: 10.3969/j.issn.0253-9608.2025.01.003

摘要（1470）

PDF（pc）（2481KB）（1574）

海洋中风化作用的溶解释放过程可以直接影响海水的化学组成，消耗水体二氧化碳(CO₂)，并且通过促进海洋初级生产力，间接影响地球表层的碳循环和气候变化。反风化作用则通过结合海水中的溶解态离子和碳酸氢根，形成自生黏土沉淀，释放CO₂，成为海水中很多关键元素的沉积“汇”，也是地球历史气候与环境变化的重要驱动力。海洋中的风化和反风化作用可以发生在水体中，也可以发生在海底，它们可以显著改变反应流体和固相物质的地球化学组成，风化的海底玄武岩和沉积物随板块俯冲作用进入地幔后，还会影响地球深部的地球化学循环。在碳中和目标下，研究海洋的风化和反风化过程及其机制，对评估海洋负排放潜力和实施方案具有重要意义。

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20. 寒武纪大爆发期间蜕皮动物躯体构型起源与演化

王邓, 韩健, 郭俊锋, 强亚琴

自然杂志 2025, 47 (2): 125-133. DOI: 10.3969/j.issn.0253-9608.2025.02.004

摘要（1230）

PDF（pc）（4050KB）（1517）

蜕皮动物是一类能周期性蜕掉和更换身体表皮的无脊椎动物，是动物界生物多样性最高、数量最多的类群，并且成功占据了地球生物圈的各种生态位。现存的蜕皮动物包含八个门，从躯体构型上可分为两大类：其一为具吻-躯干分化、有口有肛门的、无附肢的蠕形蜕皮动物；其二为发育成对附肢型的泛节肢动物。最新研究发现，无“头-躯干分化”、外形呈囊状、有腹部口而无肛的，保存为微体化石的皱囊动物门代表了一类早期蜕皮动物更为原始的躯体构型，而有附肢型更为先进。三大躯体构型(囊型、蠕虫型、有附肢型)在寒武纪大爆发期间均已经出现，并独立演化。

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