自然

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自然 關注(): 期刊周期：雙月刊; 期刊級別：北大核心; 國內統一刊號：31-1418/N; 國際標準刊號：0253-9608; 主辦單位：上海市教育委員會; 主管單位：上海市教育委員會; 上一本期雜志：自然科學進展北大核心期刊; 下一本期雜志：資源環境與工程湖北省地質礦產科技雜志

　　《自然》(雙月刊)1978年創刊，是一本內容涵蓋自然科學各個領域的學術性和知識性、動態性相結合的綜合刊物、是中國科學技術信息研究所審定的中國科技論文統計源期刊、是北京大學圖書館等機構審定的自然科學總論類國家中文核心期刊、也是我國多種檢索和光盤版的全文收錄源刊物。

　　《自然》辦刊宗旨：介紹自然科學領域各學科和工程技術方面的最新成就和發展，傳播自然科學知識，支持有創見的新思想與新學說，開展學術交流與爭鳴，以幫助讀者拓寬知識面，提高科學文化素養。獲獎情況：2010年獲教育部科學技術司第三屆中國高校優秀科技期刊獎;2009年獲全國高校科技期刊優秀編輯質量獎。

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　　特約專稿、專題綜述、科技進展、自然科學史、科學時評、科學人文、自然筆談、科學人物

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　　閱讀推薦：自然科學史研究

　　《自然科學史研究》(季刊)(前身是1958年創辦的《科學史集刊》)1982年創刊，是由中國科學院自然科學史研究所、中國科學技術史學會主辦的在科學史、技術史和醫學史領域惟一國家級的多學科綜合性刊物。獲獎情況：中國科學院優秀科技期刊獎。

　　自然最新期刊目錄

執著與美麗：多蘿西·克勞福特·霍奇金的晶體人生————作者：尹輝;李俠;

摘要：英國著名化學家多蘿西·克勞福特·霍奇金因“運用X射線技術測定重要生化物質的結構”獲得1964年諾貝爾化學獎。多蘿西一生致力于X射線晶體學，成功解析了碘化膽固醇、青霉素、維生素B12和胰島素等復雜分子的結構，對生物化學、醫學等領域產生了深遠的影響。多蘿西不僅是杰出的科學家，還是推動國際科學合作和維護世界和平的重要使者。本文通過回顧多蘿西的成長經歷、科研成果以及社會活動，為科研工作者提供兩點啟發：一要...

寒武紀大爆發組織拼圖假說與地球后生動物門類起源————作者：張志飛;胡亞洲;梁悅;劉璠;羅梅;張彩彬;王棹;

摘要：本文提出寒武紀大爆發不僅僅是地球多門類后生動物的系統性快速輻射事件，而且是地球動物生態系統的建立和動物消費驅動的生態革命事件。自此，地球生態系統自前寒武紀菌藻類支持的兩極食物鏈生態系統向以動物消費驅動的三極食物鏈生態系統轉變。在早期研究的基礎上，本文強調了基于生命物質的組織層次(organismal hierarchical level)及其地質背景，并將地球早期生命宏演化劃分為分子水平進化、細胞...

植物孢粉素組分和結構研究進展————作者：陳梟;薛景石;楊仲南;

摘要：孢粉素是一種生物高聚物，被認為是地球上最穩定的有機物之一。作為陸生植物孢子和花粉細胞壁的主要成分，孢粉素在植物從水生環境向陸地環境演化過程中扮演了關鍵角色。它通過獨特的化學穩定性，增強了花粉和孢子細胞壁的抵抗能力，從而幫助植物適應陸地上的各種脅迫，如高溫、干旱和紫外輻射等。盡管孢粉素在植物生殖過程中發揮著至關重要的保護作用，但其高穩定性一直成為解析其化學成分的重大挑戰。然而，通過一系列結構、化學和...

電驅動智能窗————作者：姜利海;劉培榮;王志浩;巫金波;

摘要：隨著全球能源消耗、能源短缺和環境污染的加劇，中國政府鄭重提出“雙碳”戰略，以促進可持續發展。建筑能耗是能源消耗的主要部分，窗戶是能效最低的部分，因此研發兼具生態效益與舒適性的智能窗戶已成為迫切需求。智能窗種類豐富，而與光熱刺激相比，電作為最可控的驅動力脫穎而出。電與電致變色材料和器件結構的組合，使電致變色材料成為智能調節光線的合適選擇。傳統的低輻射玻璃對光線無法調節，因此人們又開始尋找其他種類的電...

硫族元素替換及雙層堆垛對二維TMDs材料PtS₂電子結構及遷移率影響的理論研究————作者：代玟;裴田甜;喬君毅;方榮巍;奚晉揚;

摘要：近年來二維過渡金屬硫族化合物（transition metal dichalcogenides, TMDs）展現了優異的電輸運性質。為了理解其結構與性能的關系，本文利用第一性原理計算，深入研究了Se元素替換及雙層堆垛對單層TMDs材料PtS₂電子結構及遷移率的影響，同時闡明了其背后的機理。研究發現，Se元素替換和雙層堆垛均對價帶頂附近的電子結構影響較大。電子結構的變化，使得單...

突破物質的非晶形成能力極限——證明非晶態是常規物質的第四態————作者：童星;柯海波;汪衛華;白海洋;

摘要：非晶態物質在自然界和生活中普遍存在，具有獨特的物理和化學特性。近年來，科學家們通過實驗和理論研究，逐漸將非晶態物質歸類為獨立的常規物態，即非晶態是常規物質第四態，是物質的常規態之一。近一個世紀前提出的“是否所有物質都能形成非晶態”一直是科學界長期懸而未決的議題，其中最關鍵的問題在于能否將非晶形成能力最弱的單質金屬轉化為穩定的非晶態，這將為非晶態是物質的基本屬性，是常規物質第四態提供最有力的證據。近...

DeepSeek：從“概率生成”到“因果推理”————作者：趙葛劍;張新鵬;

摘要：DeepSeek R1的橫空出世標志著人工智能研究范式的歷史性轉折。這一突破性成果顛覆了傳統AI系統依賴概率生成與模式匹配的圭臬，通過思維鏈推理與強化學習的深度融合，首次實現了工業級的人工智能推理能力。其創新性的推理架構不僅極大地降低了訓練專業人工智能模型的成本，更在數學證明、邏輯推理等復雜任務中展現出類人的思維鏈特征，推動了從“概率生成”到“因果推理”的深刻變革，開啟了AI技術發展的新紀元。本文...

寒武紀大爆發期間蛻皮動物軀體構型起源與演化————作者：王鄧;韓健;郭俊鋒;強亞琴;

摘要：蛻皮動物是一類能周期性蛻掉和更換身體表皮的無脊椎動物，是動物界生物多樣性最高、數量最多的類群，并且成功占據了地球生物圈的各種生態位。現存的蛻皮動物包含八個門，從軀體構型上可分為兩大類：其一為具吻-軀干分化、有口有肛門的、無附肢的蠕形蛻皮動物；其二為發育成對附肢型的泛節肢動物。最新研究發現，無“頭-軀干分化”、外形呈囊狀、有腹部口而無肛的，保存為微體化石的皺囊動物門代表了一類早期蛻皮動物更為原始的軀...

AI實現101種語言即時翻譯————作者：吳玉;

摘要：<正>科幻小說《銀河系漫游指南》中的翻譯動物“巴別魚”，可能離現實更近了。美國互聯網科技公司Meta的研究人員開發了一種機器學習系統，幾乎可以立即將101種語言的語音翻譯成36種目標語言中的任意一種。這種大規模多語言和多模態機器翻譯(SEAMLESSM4T)系統還可以將語音轉換成文本、文本轉換成語音、文本轉換成文本。相關研究成果2025年1月15日發表于《自然》

Deepmind AI天氣預報模型擊敗現有預報系統————作者：吳玉;

摘要：<正>一項2024年12月5日發表于《自然》的研究報道了谷歌DeepMind開發的首個天氣預測人工智能(AI)模型——GenCast。該模型比目前運行的最佳中期預報系統——歐洲中期天氣預報中心的集合預報(ENS)更精準。GenCast在8分鐘內就能生成15天的天氣預測，而目前的預測程序需要幾個小時。據介紹，包括ENS在內的傳統模型，都是基于模擬地球大氣物理規律進行預測的數學模型。它們需要用超級計算...

量子計算機首次實現自動糾錯————作者：吳玉;

摘要：<正>一個微型冷卻裝置可以自動重置量子計算機的故障組件。這一成果意味著，操控熱量可以使其他自主量子設備成為可能。相關論文2015年1月9日發表于《自然-物理學》。量子計算機還沒有完全實現應用，因為它們會犯太多的錯誤。事實上，如果這類計算機的關鍵組件——量子比特意外升溫且變得能量過大，它們甚至可能在計算開始之前就處于錯誤狀態。將量子比特重置到正確

同位素地球化學國家重點實驗室

摘要：<正>同位素地球化學國家重點實驗室成立于2011年,其前身為中國科學院同位素年代學和地球化學重點實驗室,并可追索到奠定我國元素和同位素地球化學研究基礎的第一個稀有元素礦物化學實驗室和第一個同位素絕對年齡實驗室。實驗室旨在開展引領學術前沿的同位素地球化學基礎理論和方法的研究探索,加強同位素地球化學分析相關新技術、新方法的研發,揭示地球內部和淺表地質過程中元素和同位素組成及演變規律,深化對地球各層圈相...

迄今最佳全球海底地圖繪就————作者：吳玉;

摘要：<正>深海丘陵是海底最常見的結構，但也是最難觀測的。這些平緩起伏的丘陵比深海平原高不了幾百米，它們排成一排，形成平行山脊。在聲吶繪制的海洋地圖中，人們瞥見了它們，但用其他方式就看不到了。現在，研究人員在迄今最詳細的全球海底地圖上發現了20多萬座這樣的丘陵，該地圖是用地表水和海洋地形(SWOT)衛星的雷達數據繪制的。這顆耗資12億美元的衛星由美國國家航空航天局(NASA)和法國國家航天局研發，于兩年...

《山海折疊——青藏高原的生命史詩》序————作者：鄧濤;

摘要：<正>人們總是毫不吝嗇地將諸多宏大的名號贈予青藏高原,稱之為“世界屋脊”“亞洲水塔”或是“地球第三極”。它也的確當之無愧:青藏高原囊括了全世界所有的14座8000米級山峰,絕世獨立;它的巨量冰川,為眾多大江大河提供了源頭活水,滋養了億兆生靈;它的強勢崛起曾經讓西進的長江掉頭東去,同時激發出東亞季風,讓華南的荒原沙漠變成了今天的魚米之鄉。相比于它對外圍地區的影響,高原本身的變化似乎更加劇烈。而“本是...

本期專題簡介————作者：楊守業 ;楊承帆;

摘要：大陸風化是地球各圈層相互作用的關鍵紐帶,是維持長時間尺度上地球宜居環境與碳循環平衡的關鍵,因此一直是地球系統科學研究的前沿。然而,大陸風化調控不同時間尺度的全球碳循環和氣候變化的過程與機制一直存在爭議。經典觀點認為:新生代青藏高原等構造抬升促進新鮮巖石面的暴露,風化速率加快進而消耗大氣CO₂,引起氣候變冷。現有研究卻發現高原本身的硅酸鹽風化碳消耗有限,有機碳埋藏及低地再風化的...

大陸硅酸鹽巖風化通量與碳匯————作者：雒愷;馬金龍;韋剛健;朱冠虹;王嘉浩;王志兵;

摘要：大陸硅酸鹽巖風化及碳酸鹽巖埋藏是從地表碳庫中移除二氧化碳的關鍵地質過程，被廣泛認為對調節全球大氣二氧化碳水平和地球氣候演化具有重要意義。一直以來，準確評估大陸硅酸鹽巖風化通量及其二氧化碳消耗通量是地球科學研究的一個重要前沿領域。鑒于此，本文系統梳理了量化硅酸鹽巖風化通量的計算模型及關鍵參數，評述了各模型的優缺點和適用范圍，并對未來如何更準確量化硅酸鹽巖風化通量進行展望。此外，基于現有的風化通量計算...

非傳統Li同位素示蹤大陸風化的潛力和挑戰————作者：張飛;胡雅丹;曹陽;王永濤;侯思璐;

摘要：晚新生代以來全球氣候逐漸變冷，形成了當今人類宜居的氣候環境格局。在地質時間尺度上，大陸硅酸鹽巖通過化學風化吸收大氣中的CO2溫室氣體，被認為在調控地球長期的氣候變化中起到關鍵作用。然而，大陸風化速率到底受何種因素控制一直是地球科學研究的前沿和難點，自20世紀下半葉以來得到科學界的廣泛關注。本文回顧了過去幾十年來大陸風化研究領域取得的重要進展，重點對利用新的非傳統穩定鋰(Li)同位素示蹤大陸風化研究...

創新藥物設計——從計算機輔助到人工智能————作者：卞月珉;

摘要：計算科學的高速發展不斷為藥物發現領域帶來革新與機遇。伴隨著生命科學領域數據的持續增長和計算硬件設備的迭代更新，計算化學以及化學信息學在臨床前藥物設計領域的支撐作用日益凸顯。本文圍繞計算機輔助藥物設計(computeraided drug design, CADD)和人工智能藥物設計(artificial intelligence-driven drug design, AIDD)兩大主題，簡要闡述...

地球長期碳循環中的負反饋作用————作者：黃湘通;楊守業;

摘要：為什么在太陽系的類地行星中，地球是唯一已知宜居且存在生命的天體？解答這一問題的關鍵在于深入理解地球的長期碳循環過程及其負反饋機制。本文基于對現代地球碳循環組成、通量與響應時間的認識，闡述負反饋作用在維持氣候穩定和碳循環平衡中的重要性，主要介紹不同負反饋作用的類型和機制，包括陸地硅酸鹽風化、海洋硅酸鹽風化、反風化作用、有機碳埋藏以及巖石有機碳氧化等。通過對地球碳循環熱點問題的跟蹤，揭示出地球氣候的長...

海洋中的風化作用和反風化作用————作者：武雪超;楊守業;

摘要：海洋中風化作用的溶解釋放過程可以直接影響海水的化學組成，消耗水體二氧化碳(CO2)，并且通過促進海洋初級生產力，間接影響地球表層的碳循環和氣候變化。反風化作用則通過結合海水中的溶解態離子和碳酸氫根，形成自生黏土沉淀，釋放CO2，成為海水中很多關鍵元素的沉積“匯”，也是地球歷史氣候與環境變化的重要驅動力。海洋中的風化和反風化作用可以發生在水體中，也可以發生在海底，它們可以顯著改變反應流體和固相物質的...

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