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回眸刚刚过去的2025年，上海有多项科技成果在业界年度评选中上榜。美国《科学》杂志评选的2025年度十大科学突破、美国物理学会网站公布的2025年国际物理学领域九大重要进展、《科技日报》主办的2025年国内十大科技新闻评选……据不完全统计，有三项成果榜上有名，所属领域分别是人工智能、量子计算、脑机接口，体现出上海在这些前沿科技领域的优势。
去年11月，英国《自然》杂志发布的“自然指数—科研城市”榜单显示，上海在全球科研城市中排名第二。“自然指数”还显示，2023—2024年，上海科研产出增幅近20%。无论是科研产出质量还是数量，上海都进步明显，展现了国际科技创新中心建设的成效。
大模型在数学奥赛高分夺金
大语言模型助力科学研究，是《科学》评选出的2025年度十大科学突破之一。在数学领域，大模型在数学奥林匹克竞赛中已具备夺金实力，如DeepMind公司研发的Gemini LLM在2025年国际数学奥林匹克竞赛中摘得金牌，上海人工智能实验室研发的“书生”科学多模态大模型（Intern-S1）在2025年全国中学生数学奥林匹克竞赛中高分夺金，得分在人类选手中排名第三。
值得一提的是，我国数学奥赛的题目整体难度要高于国际数学奥赛，后者为避免一些国家的选手得分太低，会设置几道相对简单的题目，而我国数学奥赛决赛试题全是“烧脑题”，选手只要得到78分以上（满分 126 分）就能获得金牌，而“书生”得到了102分。
中国数学会发布的2025年全国中学生数学奥林匹克竞赛AI测试结果简报
上海人工智能实验室青年领军科学家陈恺介绍，全国数学奥赛决赛的题型均为证明题，需要很长的推理链路，对大模型的推理能力提出了考验。他带领团队基于“通专融合”技术架构，开发了以数学引理为核心的多轮分层推理机制、基于结果的过程校验模型，并通过强化学习，让大模型拥有了像数学家一样逐步推导、探索和修正的思路，在做证明题时能保持长程推理的严谨性。为了让大模型做好几何证明题，科研团队采用“通用大模型+专业符号引擎”方案，通过远少于谷歌AlphaGeometry2模型的训练量，就取得了很好效果。
目前，国内多个科研机构在与上海人工智能实验室合作，将Intern-S1应用到前沿数学研究。未来，实验室还将把Intern-S1的长程推理能力拓展到物理、化学、生命科学等基础研究领域，让大模型从“长时间独立思考”向“长时间独立科研”转变，从而加速各领域的科研范式变革，用人工智能催生新的科学发现。
用人工智能破解量子计算难题
去年8月，一只像素风的猫在美国物理学会网站上走红。它在致敬著名的量子力学思想实验“薛定谔的猫”，动画中的猫和文字都由铷原子排列构成，它们连续变化，形象地展示了上海量子科学研究中心（合肥实验室上海基地）、上海人工智能实验室、中国科学技术大学联合团队任意重排中性原子的本领。
去年12月，这只猫背后的“高速原子排布实验”，与“宇宙三维地图”“中微子激光”等重要成果一同入选了2025年国际物理学领域九大重大进展。
“薛定谔的猫”动画截屏画面之一
量子计算被当代物理学界视作“圣杯”，它遵循量子力学规律，有望在化学催化、材料合成、药物研发等多个领域提供远超经典计算机的算力。国际上有多条研发量子计算原型机的技术路线，其中，中性原子路线被业界广泛看好。“所谓中性原子，是整体呈电中性的原子。科学家可以用激光操控中性原子的量子态，将它作为量子计算机的基本单元——量子比特。”上海量子科学研究中心副主任陆朝阳解释，中性原子体系使用光镊阵列囚禁中性原子，首先要通过重排技术，将初始随机填充的原子阵列转换成无缺陷原子阵列，在此基础上进行量子逻辑门操作。传统的重排方法受限于随阵列规模增长的时间复杂度、原子丢失、计算速度等因素，阵列规模停留在几百个原子的水平，难以进一步扩展。
可否用人工智能破解这个难题？上海人工智能实验室青年科学家钟翰森带领团队，通过大数据训练和算法创新，开发出一个专用大模型。它能实时驱动高速空间光调制器进行动态刷新，通过对光镊阵列位置和相位的精确控制，同时移动所有原子。这项国际原创研究能以极快速度、高精度地完成二维和三维原子阵列任意构型重排。由于是同时移动所有原子，随着原子阵列规模不断扩大，这种“并行式”重排方法的60毫秒耗时会保持不变，所以未来可直接应用于数万原子规模的无缺陷阵列重排。
“我们首次实现了一个不管规模多大、都能在常数时间内完成排布的系统。这是一种颠覆性改变，为量子计算规模的进一步扩展提供了根本性解决方案。”钟翰森说。
侵入式脑机接口实现“脑控”
在脑机接口领域，上海科研机构也跻身国际前列。去年6月，中国科学院脑科学与智能技术卓越创新中心发布消息：这家上海科研机构联合复旦大学附属华山医院，与上海企业合作，成功开展了我国首例侵入式脑机接口前瞻性临床试验，使我国成为继美国之后，全球第二个侵入式脑机接口技术进入临床试验阶段的国家。《科技日报》主办的2025年国内十大科技新闻评选中，“我国首例侵入式脑机接口临床试验开展”榜上有名。
此次临床试验的受试者植入脑机接口设备后，经过2—3周适应性训练，就能通过意念控制电脑触摸板，完成打字、发信息、玩电脑游戏等操作，达到与普通人相近的操控水平。
四肢截肢受试者用意念玩赛车游戏。
侵入式脑机接口是通过神经外科手术，将电极等设备植入大脑皮层，进行高通量的脑电波信号采集。与半侵入式和非侵入式相比，其优势是电极与大脑的神经元细胞接触，能采集到高质量的单神经元信号。不过，侵入式系统的安全风险比较高，手术后可能引发免疫瘢痕、排异反应等后果。
如何降低安全风险？上海科研团队发明了与众不同的电极。中国科学院脑智卓越中心研究员赵郑拓介绍：“我们采用超柔性电极设计方案，通过微纳加工工艺和材料科学创新，把电极做到细胞尺寸，即一根头发丝的1/100，而且有良好的生物相容性和机械性能。”
全球最小尺寸的脑控植入体
与Neuralink公司研发的电极相比，这种国产电极不仅尺寸更小，而且柔软得多，使脑组织很难“感受”到电极的侵入，大幅降低了出现组织损伤和免疫反应的风险。
展望2026年，赵郑拓希望加速推动新品临床转化与应用验证，让脑机接口技术早日应用于临床，为瘫痪病人等失能者带来福音。科研团队还将与各类智能设备、应用平台合作，为失能者“脑控”更多设备创造条件，共同推动我国脑机接口产业发展。
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