本期内容简介
由于全球变暖、城市化、荒漠化等一系列问题，地球的健康状况正在下降，严重威胁着生态安全和社会的可持续发展。在“特约专稿”一文中，黄建平院士等将地球视为一个生命体，提出了“土地癌化”的概念及其诊断方法，以量化土地的健康状况，并针对自然癌化土地和人为癌化土地给出相应的防治对策和建议。
人工智能作为引领新一轮科技革命和产业变革的战略性技术，极大地提高了科研效率和创新能力。本期“人工智能应用”专题包括三篇文章，分别介绍了机器学习应用于疲劳寿命预测领域的研究进展以及人工智能在环境科学、文物保护领域的应用现状。
材料的结构千变万化，隐藏着物质世界的奥秘。“科学创造未来”栏目刊出的朱宏伟教授的文章，从莫尔云纹现象入手，介绍了莫尔超晶格以及基于二维莫尔超晶格的扭转电子学。
“科技进展”栏目的三篇文章分别介绍了植物单倍体诱导技术、超轻玻色子理论及其探测、射血分数保留型心力衰竭的病理机制及治疗方法。
目 次
土地癌化及其防治
/黄建平 富丽 李昶豫 黄季平
由于全球变暖、城市化、荒漠化等一系列问题，地球的健康状况正在下降，这严重威胁着生态安全和社会的可持续发展。当土地无法通过光合作用产生足够的氧气时，其储水能力逐渐丧失，触发“高温-干旱”相互加强的正反馈循环。基于此，文章将地球视为一个生命体，提出了土地癌化的概念及其诊断方法，以量化土地的健康状况。文章还通过构建癌化土地指数(cancer land index, CLI)，发现全球超过一半(53%)的土地面积正面临着癌化的威胁。癌化土地开始于产氧量低的沙漠和干旱区，以及耗氧量高的大城市和工业区，并逐渐向周边地区蔓延。这一过程类似于人体癌细胞扩散，标志着地球健康的恶化。文章通过对土地癌化概念的深入研究和癌化面积的检测，提出针对自然癌化土地和人为癌化土地的相应防治对策和建议，力争在早期发现和阻止土地癌化，保护地球的整体健康。
疲劳寿命预测的机器学习模型研究进展
/邓阳 戴春春 王瑞金 朱芳艳 冷建涛 张田忠
疲劳寿命的准确预测一直是重大装备设计研发所面临的挑战性难题。近年来，人工智能模型为疲劳寿命预测提供了新的研究范式，特别是在人工智能模型中融入已有知识，可有效提升其训练和预测能力。文章综述了知识和数据融合驱动的疲劳寿命预测模型的国内外研究进展，分析了各自的优势与不足，并对未来发展趋势进行了展望。
人工智能在文物保护中的应用
/程远 黄继忠 张悦 彭宁波
人工智能技术正在推动文物保护的现代化进程。文章全面梳理了人工智能在文物保护领域的应用现状。在文物数字化方面，激光点云语义分割等人工智能技术显著提升了文物数字化的效率和精度；在文物识别与管理方面，深度学习图像分类、知识图谱等为文物智能档案管理提供了支撑；在文物监测与检测领域，机器学习可以从环境参数与无损检测数据中自主分析文物状态，实现病害的早期预警；在文物虚拟修复与展示领域，人工智能技术正在从图像、几何、交互等多个层面来优化文物的虚拟修复方法与展示体验。研究显示，人工智能正在从多个维度重塑文物保护的理念、方法与手段，显著提升了文物保护的效率和精度。该综述为进一步探索人工智能赋能文物保护的实现路径提供了参考，有助于推进文物保护科技创新， 实现文物保护与现代科技的深度融合。
人工智能在环境科学领域应用研究进展
/劳佳怡 王小燕 施博 王斌 焦正
人工智能(AI)的快速发展和高效率使其在科研领域越来越受欢迎。在过去十年中，环境学科对人工智能的应用呈指数级增长。使用人工智能的主要优点是能够高效地分析和处理大量数据，这正是环境科学研究面对的重要问题，因此人工智能的应用可以极大地促进环境科学与工程领域的发展。文章回顾了人工智能在环境科学领域中的最新应用，讨论了其优势和存在的问题，以及人工智能为环境科学带来的机遇和挑战。
从莫尔云纹到扭转电子学
/朱宏伟
材料的结构千变万化，隐藏着物质世界的奥秘。文章从莫尔云纹现象入手，介绍了莫尔超晶格的概念及其所蕴含的丰富物理信息。基于二维莫尔超晶格的扭转电子学实现了材料学、物理学与拓扑学的奇妙融合。
植物单倍体诱导的方法、应用及展望
/杨延铭 王娜
单倍体育种技术可以极大地提高育种效率。单倍体诱导的产生主要包括体外配子体组织培养和体内染色体消除。文章综述了体内单倍体诱导的几种策略及其发展和应用，还对目前单倍体诱导系的作用机制进行了介绍，并重点介绍了着丝粒蛋白CENH3介导的单倍体诱导机制。
通过引力辐射寻找超出标准模型的基本粒子
/安宇 葛先辉
2016年引力波的发现激励了许多物理学家进入引力波物理研究领域。这一方面原因是黑洞的存在被证实，验证了广义相对论的正确性；另一方面广义相对论作为极端物理理论，更有希望从中找到新物理理论的可能模型。由黑洞超辐射理论创生出来的、超出标准模型的基本粒子，有可能成为现行标准模型理论的撼动者，这使得诸多物理学家进入了黑洞的超辐射相关领域。标准模型涵盖了除引力以外的三种相互作用，但是否存在超出标准模型的基本粒子，一直以来都是物理学家们关注的课题。这一课题对于量子场论乃至整个物理学都具有重大意义，而这种基本粒子的存在与否决定着标准模型是否正确。文章从黑洞超辐射理论出发，介绍一种由“引力原子”产生超出标准模型的基本粒子的可能理论，并讨论了通过引力波探测其存在的可能性。
射血分数保留型心力衰竭的病理机制及治疗
/宋佳欣 沈沭彤 周秋莲 高娟
射血分数保留型心力衰竭(HFpEF)影响着全球一半左右的心力衰竭患者，其患病率随着人口老龄化呈逐年上升趋势，且具有较高的死亡率。然而，HFpEF的病理机制非常复杂，目前尚缺乏有效的治疗手段。结合近年来相关研究进展，文章阐述并讨论了HFpEF病理机制及现有治疗方法，以期为提高HFpEF患者的生活质量和改善患者的预后提供新思路。
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