2025年大学生科技节科普知识竞赛经典题库及答案.docxVIP

2025年大学生科技节科普知识竞赛经典题库及答案

前沿科技类

1.问题：2024年国际量子计算领域突破中，IBM推出的“量子体积”达1024的处理器采用了哪种纠错编码技术？其核心原理是什么？

答案：采用表面码（SurfaceCode）纠错技术。核心原理是通过在二维量子比特阵列中编码逻辑量子比特，利用邻近比特的纠缠和测量，检测并纠正比特翻转（X错误）和相位翻转（Z错误），将逻辑错误率降低至可扩展计算所需的阈值以下（约10??至10??）。

2.问题：当前主流大语言模型（如GPT-4、Gemini）训练时，通常需处理的“token”指什么？其与传统文本向量化（如词袋模型）的本质区别是什么？

答案：Token是大模型处理文本的基本单位，可对应字、词或子词（如中文单字、英文词缀）。与传统词袋模型的本质区别在于：词袋模型将文本转换为独立词频向量，丢失了序列信息；而Token在大模型中通过位置编码和注意力机制，保留了上下文关联，实现长距离依赖建模，从而捕捉语义的动态变化。

3.问题：2024年嫦娥六号从月球背面采集的月壤样本中，首次发现的“嫦娥石”属于哪类矿物？其对月球演化研究的关键价值是什么？

答案：“嫦娥石”是一种磷酸盐矿物（化学式为(Ca,Ce)8(PO4)5(SiO4)(OH,F)7），属于稀土磷酸盐类。其关键价值在于：月球岩浆演化晚期形成的磷酸盐矿物可记录月幔源区成分、岩浆分异过程及挥发分（如水、氟）的释放历史，为验证“月球岩浆海假说”提供了直接的矿物学证据。

4.问题：室温超导领域，2023年韩国团队宣称的LK-99材料被证伪的核心原因是什么？目前科学界公认的“室温超导”严格定义需满足哪两个条件？

答案：证伪核心原因是LK-99的抗磁性源于材料中的硫化亚铜杂质，而非超导迈斯纳效应；其电阻率下降实为半导体特性，未达到零电阻。严格定义需满足：①在常压或特定压力下，临界温度（Tc）高于或等于273K（0℃）；②同时表现零电阻效应和完全抗磁性（迈斯纳效应）。

5.问题：脑机接口（BCI）中，“侵入式”与“非侵入式”技术的核心差异是什么？2024年Neuralink公布的必威体育精装版植入设备解决了传统侵入式接口的哪两个主要痛点？

答案：核心差异在于信号采集方式：侵入式需将电极阵列植入脑皮层（如穿透硬脑膜），直接获取神经元动作电位（微电极信号，分辨率μV级）；非侵入式通过头皮电极（如EEG）或近红外（fNIRS）间接采集，信号分辨率低（mV级）。Neuralink必威体育精装版设备解决的痛点：①柔性电极阵列与脑组织的生物相容性（减少慢性炎症反应）；②无线供电与高通道数（2048通道）信号传输的低功耗设计（单芯片功耗100mW）。

6.问题：合成生物学中，“基因线路”设计的“正交性”指什么？2024年《自然》杂志报道的“人工基因开关”如何突破传统线路的正交性限制？

答案：正交性指基因线路的组件（如启动子、转录因子）仅与目标元件相互作用，不干扰宿主原有基因表达。2024年的人工基因开关采用非天然碱基对（如d5SICS-dNaM）构建调控序列，其转录因子仅识别人工碱基，与宿主基因组（A-T、G-C碱基对）无交叉反应，实现了完全正交的基因表达调控。

7.问题：卫星互联网中，“低轨星座”（如星链）相比传统高轨通信卫星的优势有哪些？其面临的主要技术挑战是什么？

答案：优势：①低轨道（500-2000km）缩短信号延迟（50ms，高轨约250ms）；②多星组网实现全球覆盖（单星覆盖范围小，需数百至数千颗）；③终端小型化（可支持手机直连）。挑战：①轨道资源紧张（国际电联规定“先到先得”，需避免与其他星座碰撞）；②卫星寿命短（低轨大气阻力导致5-7年需退役，需大规模补网）；③高频段通信（Ka/Ku波段）的雨衰问题（降雨导致信号衰减）。

8.问题：核聚变领域，2024年美国国家点火装置（NIF）实现的“能量净增益”（Q1）具体指什么？其采用的“惯性约束”与国际热核聚变实验堆（ITER）的“磁约束”本质区别是什么？

答案：Q1指核聚变释放的能量（中子能量）大于注入靶丸的激光能量。惯性约束通过高功率激光（纳秒级脉冲）压缩氘氚靶丸，利用惯性使等离子体在飞散前完成聚变反应；磁约束（如ITER的托卡马克装置）通过强磁场（~10T）约束高温等离子体（1亿℃），维持稳定聚变反应数分钟以上。本质区别在于约束机制：前者依赖惯性（短时间高压缩），后者依赖磁场（长时间稳定约束）。

9.问题：元宇宙底层技术中，“数字孪生”与“虚拟现实（VR）”的核心区别是什么？2024年某科技公司发布的“工业元宇宙平台”如何利用数字孪生提升制造效率？

答案：核心区别：VR是构建虚拟场景供用户交互，数字孪生是物理实体（如工厂