回眸剛剛過去的2025年，上海有多項科技成果在業界年度評選中上榜。美國《科學》雜誌評選的2025年度十大科學突破、美國物理學會網站公布的2025年國際物理學領域九大重要進展、《科技日報》主辦的2025年國內十大科技新聞評選……據不完全統計，有三項成果榜上有名，所屬領域分別是人工智能、量子計算、腦機接口，體現出上海在這些前沿科技領域的優勢。
去年11月，英國《自然》雜誌發布的“自然指數—科研城市”榜單顯示，上海在全球科研城市中排名第二。“自然指數”還顯示，2023—2024年，上海科研產出增幅近20%。無論是科研產出質量還是數量，上海都進步明顯，展現了國際科技創新中心建設的成效。
大模型在數學奧賽高分奪金
大語言模型助力科學研究，是《科學》評選出的2025年度十大科學突破之一。在數學領域，大模型在數學奧林匹克競賽中已具備奪金實力，如deepmind公司研發的gemini llm在2025年國際數學奧林匹克競賽中摘得金牌，上海人工智慧實驗室研發的“書生”科學多模態大模型（intern-s1）在2025年全國中學生數學奧林匹克競賽中高分奪金，得分在人類選手中排名第三。
值得一提的是，我國數學奧賽的題目整體難度要高於國際數學奧賽，後者為避免一些國家的選手得分太低，會設置幾道相對簡單的題目，而我國數學奧賽決賽試題全是“燒腦題”，選手只要得到78分以上（滿分 126 分）就能獲得金牌，而“書生”得到了102分。
中國數學會發布的2025年全國中學生數學奧林匹克競賽ai測試結果簡報
上海人工智能實驗室青年領軍科學家陳愷介紹，全國數學奧賽決賽的題型均為證明題，需要很長的推理鏈路，對大模型的推理能力提出了考驗。他帶領團隊基於“通專融合”技術架構，開發了以數學引理為核心的多輪分層推理機制、基於結果的過程校驗模型，並通過強化學習，讓大模型擁有了像數學家一樣逐步推導、探索和修正的思路，在做證明題時能保持長程推理的嚴謹性。為了讓大模型做好幾何證明題，科研團隊採用“通用大模型+專業符號引擎”方案，通過遠少於谷歌alphageometry2模型的訓練量，就取得了很好效果。
目前，國內多個科研機構在與上海人工智能實驗室合作，將intern-s1應用到前沿數學研究。未來，實驗室還將把intern-s1的長程推理能力拓展到物理、化學、生命科學等基礎研究領域，讓大模型從“長時間獨立思考”向“長時間獨立科研”轉變，從而加速各領域的科研範式變革，用人工智能催生新的科學發現。
用人工智能破解量子計算難題
去年8月，一隻像素風的貓在美國物理學會網站上走紅。它在致敬著名的量子力學思想實驗“薛定諤的貓”，動畫中的貓和文字都由銣原子排列構成，它們連續變化，形象地展示了上海量子科學研究中心（合肥實驗室上海基地）、上海人工智能實驗室、中國科學技術大學聯合團隊任意重排中性原子的本領。
去年12月，這隻貓背後的“高速原子排布實驗”，與“宇宙三維地圖”“中微子激光”等重要成果一同入選了2025年國際物理學領域九大重大進展。
“薛定諤的貓”動畫截屏畫面之一
量子計算被當代物理學界視作“聖杯”，它遵循量子力學規律，有望在化學催化、材料合成、藥物研發等多個領域提供遠超經典計算機的算力。國際上有多條研發量子計算原型機的技術路線，其中，中性原子路線被業界廣泛看好。“所謂中性原子，是整體呈電中性的原子。科學家可以用激光操控中性原子的量子態，將它作為量子計算機的基本單元——量子比特。”上海量子科學研究中心副主任陸朝陽解釋，中性原子體系使用光鑷陣列囚禁中性原子，首先要通過重排技術，將初始隨機填充的原子陣列轉換成無缺陷原子陣列，在此基礎上進行量子邏輯門操作。傳統的重排方法受限於隨陣列規模增長的時間複雜度、原子丟失、計算速度等因素，陣列規模停留在幾百個原子的水平，難以進一步擴展。
可否用人工智能破解這個難題？上海人工智能實驗室青年科學家鍾翰森帶領團隊，通過大數據訓練和算法創新，開發出一個專用大模型。它能實時驅動高速空間光調製器進行動態刷新，通過對光鑷陣列位置和相位的精確控制，同時移動所有原子。這項國際原創研究能以極快速度、高精度地完成二維和三維原子陣列任意構型重排。由於是同時移動所有原子，隨着原子陣列規模不斷擴大，這種“並行式”重排方法的60毫秒耗時會保持不變，所以未來可直接應用於數萬原子規模的無缺陷陣列重排。
“我們首次實現了一個不管規模多大、都能在常數時間內完成排布的系統。這是一種顛覆性改變，為量子計算規模的進一步擴展提供了根本性解決方案。”鍾翰森說。
侵入式腦機接口實現“腦控”
在腦機接口領域，上海科研機構也躋身國際前列。去年6月，中國科學院腦科學與智能技術卓越創新中心發布消息：這家上海科研機構聯合復旦大學附屬華山醫院，與上海企業合作，成功開展了我國首例侵入式腦機接口前瞻性臨床試驗，使我國成為繼美國之後，全球第二個侵入式腦機接口技術進入臨床試驗階段的國家。《科技日報》主辦的2025年國內十大科技新聞評選中，“我國首例侵入式腦機接口臨床試驗開展”榜上有名。
此次臨床試驗的受試者植入腦機接口設備後，經過2—3周適應性訓練，就能通過意念控制電腦觸摸板，完成打字、發信息、玩電腦遊戲等操作，達到與普通人相近的操控水平。
四肢截肢受試者用意念玩賽車遊戲。
侵入式腦機接口是通過神經外科手術，將電極等設備植入大腦皮層，進行高通量的腦電波信號採集。與半侵入式和非侵入式相比，其優勢是電極與大腦的神經元細胞接觸，能採集到高質量的單神經元信號。不過，侵入式系統的安全風險比較高，手術後可能引發免疫瘢痕、排異反應等後果。
如何降低安全風險？上海科研團隊發明了與眾不同的電極。中國科學院腦智卓越中心研究員趙鄭拓介紹：“我們採用超柔性電極設計方案，通過微納加工工藝和材料科學創新，把電極做到細胞尺寸，即一根頭髮絲的1/100，而且有良好的生物相容性和機械性能。”
全球最小尺寸的腦控植入體
與neuralink公司研發的電極相比，這種國產電極不僅尺寸更小，而且柔軟得多，使腦組織很難“感受”到電極的侵入，大幅降低了出現組織損傷和免疫反應的風險。
展望2026年，趙鄭拓希望加速推動新品臨床轉化與應用驗證，讓腦機接口技術早日應用於臨床，為癱瘓病人等失能者帶來福音。科研團隊還將與各類智能設備、應用平台合作，為失能者“腦控”更多設備創造條件，共同推動我國腦機接口產業發展。