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玻璃钢/复合材料  
 
2026年 48卷 2期
刊出日期 2026-04-25
特约专稿
专题综述
科技进展
特约专稿
79 程彭洲, 张新鹏
从工具到个人助理——AI Agent 的原理、演进与安全风险

文章导读:近年来，基于Transformer架构及注意力机制的深度学习模型取得了突破性进展。其高效的序列建模能力和良好的可扩展性，使得模型能够在海量数据与算力支持下进行大规模预训练，从而推动生成式人工智能的快速发展。在此背景下，大语言模型(large language models, LLMs)逐渐兴起，并通过预训练与指令对齐展现出强大的语言理解与生成能力，使模型能够在自然语言环境中完成复杂推理与知识整合任务。随着视觉、语音等多模态信息逐步被统一表示，多模态大语言模型(multimodal large language models, MLLMs)进一步拓展了模型的感知边界，使其能够同时理解文本、图像、语音等多种信息形式，从而显著增强了模型在复杂环境下的感知与推理能力。然而，随着人工智能应用场景的不断拓展，人类对AI能力的期待已不再局限于生成式问答，而是希望其能够理解目标、规划步骤并执行任务——从调用软件工具处理复杂操作，到在数字与物理环境中持续完成多步骤任务。为满足这一需求，研究者开始探索一种新型智能交互形态，即能够自主感知环境并执行行动的人工智能智能体(artificial intelligence agent, AI Agent)。
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。
2026 Vol. 48 (2): 79-087 [摘要] ( 523 ) [HTML 1KB] [ PDF 1516KB] ( 382 )
88 赵紫微, 俞洋, 宋海涛, 李江
人工智能在非硅基生物存储中的应用与展望

文章导读:全球数据领域正经历一场前所未有的指数级扩张，我们已彻底步入“泽它字节(ZB)时代”。根据预测，到2025年底，全球每年新创建的数据总量将攀升至惊人的175 ZB(1 ZB = 1012 GB)。这一数据洪流主要源自物联网设备、高清视频流、科学研究(如天文学与基因组学)以及人工智能大模型的训练与应用，其规模已远远超出传统存储架构的承载能力。在此背景下，依赖物理材质写入信息的传统存储介质，如机械硬盘(HDD)、磁带、光盘与闪存(SSD)等，在存储寿命、物理空间和能耗等多个维度上正触及物理与经济的“天花板”，面临日益严峻的挑战。例如，消费级机械硬盘的寿命通常为3~5年，即使是专为归档设计的磁带，其理想保存年限也多在10~30年之间。这意味着为了长期保存数据，必须进行周期性的、成本高昂的数据迁移。每一次迁移不仅带来巨额开销，更伴随着数据损坏或丢失的潜在风险，形成了“数据永续”与“介质短暂”之间的根本矛盾。容纳海量数据需要规模庞大的数据中心，而这些设施占据大量土地资源，其运行所需的巨大能耗(特别是用于散热的部分)已成为一个不可忽视的经济与环境负担。据估算，全球数据中心的能耗已占全球总用电量的数个百分比，这与全球追求的“碳中和”目标背道而驰，迫切需要我们转向一种更环保、更可持续的数据保存方案。
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。
2026 Vol. 48 (2): 88-98 [摘要] ( 164 ) [HTML 1KB] [ PDF 1873KB] ( 157 )
专题综述
99 徐诗卉, 王永涛, 肖俊杰
再生医学的前沿——人工智能赋能生物材料谱写精准医疗的未来

文章导读:在未来，当医生修复患者受损的心脏时，不再是植入冰冷的金属支架，而是注入一种“会思考”的生物材料。这种生物材料可以自主感知伤口的炎症程度，实现自动释放药物。而当骨骼缺损时，3D打印的智能支架能像乐高积木般精准匹配患者的骨腔结构，并在愈合后悄然降解消失——这一切并非只是科幻电影里的情节，而是人工智能(artificial intelligence, AI)为再生医学绘制的蓝图。传统生物材料(如钛合金关节、硅胶填充物)虽能替代受损的组织，但只能类似于一个“标准化零件”，无法动态响应人体环境变化，还可能引发排异反应，甚至需二次手术取出。AI的高效介入，将推进生物材料从“被动填充物”升级为“主动修复工程师”。
2024年诺贝尔化学奖首次授予AI推动蛋白质结构预测，宣告“智能生物材料时代”正式来临。通过分析海量的基因数据、医学影像和材料实验记录，AI能设计出与DNA“对话”的智能材料，并以前所未有的方式赋能生物材料开发，将“精准医疗”的理念深深植入修复生命的进程中。因此，生物材料在AI赋能的协助下将成为再生医学的“新武器”，为人类提供个性化治疗，谱写精准医疗的未来。
生物材料是指专门为与生物系统相互作用而设计和制造的材料，应用于组织工程和再生医学等领域。这些生物材料具有特定的物理、化学和生物特性，具有良好的生物相容性。在再生医学领域，人工智能正以“新武器”之姿为生物材料研发注入精准化动能，成为推动精准医疗的关键力量。本综述系统探讨了人工智能在生物材料设计、降解及再生医学应用中发挥的作用。
2026 Vol. 48 (2): 99-106 [摘要] ( 15 ) [HTML 1KB] [ PDF 3188KB] ( 11 )
107 崔雅馨, 窦红静
人工细胞的构筑、功能化及其在生物医学中的应用

文章导读:细胞是生命的基本单元，承担生长、代谢、信息处理与分子合成等核心功能，其复杂性激发了人工化复现细胞的大量研究。近年来，围绕细胞的研究在生命起源、细胞工程、生物技术、药物递送以及生物传感器等领域不断展开。随着细胞生物学的快速发展，我们对天然细胞已有一定的了解。然而，仅凭对细胞结构、功能和工作原理的片面认识，难以满足新型领域的研究需求；同时，天然细胞的脆弱性与复杂性也为细胞生物学研究带来极大的挑战。因此，一种由人工方式构建的、具备特定生物功能的类细胞体系——人工细胞(artificial cells)成为研究生命起源的独特途径。
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。
2026 Vol. 48 (2): 107-121 [摘要] ( 137 ) [HTML 1KB] [ PDF 10286KB] ( 101 )
122 金彦佳, 陈雪瑞, 肖俊杰
从分子到生命：点击化学与生物正交化学点亮生物医学未来

文章导读:如今点击化学和生物正交化学的飞速发展已超出了最初提出概念的三位科学家的预期。一系列以体内环境中发生、特异性分子识别和极快的反应速率等为特点的生物正交反应在细胞、细菌、病毒的工程化修饰中得到广泛运用。其中
包括施陶丁格-贝尔托齐连接(Staudinger-Bertozzi ligation)反应、铜催化的叠氮-炔基环加成(copper catalyzed azide-alkyne cycloaddition, CuAAC)反应、叠氮-炔基环加成(strain-promoted azidealkyne cycloaddition, SPAAC)反应和逆电子需求狄尔斯-阿尔德(inverse electron-demand Diels-Alder, iEDDA)反应等。CuAAC反应是指炔烃与叠氮发生环加成反应，生成稳定的三氮唑产物。SPAAC反应和iEDDA反应是没有铜催化剂参与的点击化学反应，其避免了铜催化剂带来的生物毒性，能够在生物体内(如细胞表面、细胞质中或体内)进行生物正交化学连接，在标记核苷酸或蛋白质、揭示代谢途径、促进人工细胞黏附、新生长组织的时空监测、纳米粒子改性、纳米药物递送、水凝胶修饰等方面显示出极大的优势。
卡罗琳•贝尔托西(Carolyn R. Bertozzi)、莫滕•梅尔达尔(Morten Meldal)、巴里•沙普利斯(K. Barry Sharpless)因在点击化学和生物正交化学方面的杰出工作获得2022年诺贝尔化学奖。点击化学涉及快速且不可逆地结合两个分子的反应，其中一些反应可以在活细胞内进行，却不影响体内正常的生化过程。这实现了人体中化学分子的“精准合成”，使得“活体合成药物”“体内3D打印组织”从概念走向临床。因此，始于有机合成的点击化学在细胞和癌症治疗中得到广泛的应用。本文具体介绍了点击化学与生物正交化学在精准成像、靶向治疗、基因工程和病毒疫苗等领域的应用。随着反应体系的不断优化和新反应的开发，它们将不断推动个性化医疗、新药研发、再生医学的发展。
2026 Vol. 48 (2): 122-128 [摘要] ( 13 ) [HTML 1KB] [ PDF 2282KB] ( 9 )
129 阿地力江•阿布都苏, 崔文国
润滑分子材料调节组织代谢的研究进展

文章导读:组织代谢是维持机体稳态的核心机制，通过精确调控物质转化和微环境平衡等过程，确保细胞、组织乃至器官的结构与功能的完整性。代谢网络一旦失衡，将引发一系列连锁反应，导致代谢性疾病与炎症性疾病的发生和发展。因此，开发有效手段以恢复或调控组织代谢稳态已成为现代医学研究的重要目标。传统方法主要依赖小分子药物或生物制剂，这些策略虽取得一定成效，但常受限于非特异性分布、代谢快速清除及潜在毒副作用等。随着材料科学的进步，功能性生物材料为代谢干预提供了新思路，其中，润滑分子材料因其独特的性能而备受关注。
组织代谢稳态是维持组织结构与功能的基础，代谢失衡与众多疾病的发生发展密切相关。因此，调控组织代谢稳态已成为疾病干预的关键靶点。润滑分子材料凭借其独特的界面润滑性能与可设计的理化性质，不仅能减轻机械损伤，更能通过多维度调控策略主动干预组织代谢网络。本综述聚焦于不同润滑分子材料，深入剖析其调控组织代谢的多元化模式，并探讨它们在疾病中的应用，最后展望该领域面临的挑战与未来发展前景。
2026 Vol. 48 (2): 129-151 [摘要] ( 105 ) [HTML 1KB] [ PDF 25956KB] ( 37 )
科技进展
152 莫尊理, 张曾栋
手性碳点的控制合成及其生物应用

文章导读:“手性”是生命体系的基本特征之一，氨基酸、糖类、核酸等关键生物分子普遍为手性分子。随着科学发展和人类认知的逐步提高，人们逐渐发现，生命系统中存在的对称断裂，总是有利于特定的构象。从氨基酸和糖类物质等小分子尺度，到蛋白质、RNA、DNA和螺旋聚合物等大分子尺度，再到牵牛花、海螺和旋转星云的宏观世界，它们都表现出手性特征。
因此，发展能够产生、识别和操控手性的功能材料，一直是物理化学、材料科学和生命科学交叉领域的核心课题。
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。
2026 Vol. 48 (2): 152-162 [摘要] ( 168 ) [HTML 1KB] [ PDF 4723KB] ( 43 )
162 辛海量, 夏天爽, 尉凯宁, 朱革新, 赵凯, 林景超
从“啤酒灵魂”到健康守护者——啤酒花的药食同源新发现

文章导读:近10年来，作者研究团队对啤酒花进行了持续深入研究，创新性地发现其调节机体尿酸的“一体两面”作用。啤酒花所含树脂类成分(苦味酸)具有升尿酸作用，而所含黄酮类成分具有“一石四鸟”式的降尿酸、抗痛风作用。关于啤酒花的研究涉及多个方面，本文对此进行系统阐述。
在“食”的领域，作为药食同源植物，啤酒花(Humulus lupulus L., hops)是啤酒酿造不可或缺的辅料，被称为“啤酒灵魂”。在健康领域，过去的一个世纪中，其多方面的药理作用被发现并受到关注。近年来，作者研究团队创新性地揭示了啤酒花“一体两面”的调节尿酸代谢作用：其所含树脂类成分(苦味酸)具有升尿酸作用，而黄酮类成分呈现“一石四鸟”式的降尿酸、抗痛风作用。啤酒花的价值正快速从啤酒酿造延伸至功能食品和创新药物研发等领域，具有更广阔的开发应用前景。
2026 Vol. 48 (2): 162-168 [摘要] ( 16 ) [HTML 1KB] [ PDF 5263KB] ( 11 )
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