2025 年 CFD 行业的行业技术创新的国际合作

2025年CFD行业的行业技术创新的国际合作2025年CFD行业技术创新的国际合作现状、挑战与未来路径引言CFD行业与国际合作的时代交汇计算流体力学（Computational FluidDynamics，CFD）作为一门融合数学、物理、计算机科学与工程技术的交叉学科，通过数值方法模拟流体运动规律，已成为解决复杂流动问题的核心工具从航空航天的气动设计、能源动力的燃烧优化，到环境工程的污染物扩散、生物医药的流体给药模拟，CFD技术已深度渗透到工业、科研、民生等各个领域尤其在全球能源转型、碳中和目标推进与智能制造升级的背景下，CFD对提升产品性能、降低能耗、减少排放的作用愈发凸显然而，CFD技术的突破并非单一国家或企业的“独角戏”当前，流体力学问题的复杂性（如多相流、高超声速、多物理场耦合）、计算资源的高度需求（大规模并行计算、AI加速）、跨学科知识的融合要求（流体力学、材料科学、人工智能等），均对国际合作提出了迫切需求2025年，随着全球科技竞争与协同发展的深度交织，CFD行业的技术创新正进入“国际合作驱动”的关键阶段——如何打破技术壁垒、整合全球资源、构建高效协作模式，已成为决定行业突破的核心命题本报告将以总分总结构，从国际合作的基础与现状出发，分析当前面临的核心挑战，探讨2025年CFD技术创新的关键方向，提出推动国际合作的路径与模式，并针对潜在风险给出政策建议，最终为行业发展提供系统性参考

一、2025年CFD行业技术创新的国际合作基础与现状

1.1国际合作的现有机制与平台第1页共14页CFD技术的国际合作并非全新命题，但其深度与广度在2025年已达到前所未有的水平，形成了多层次、多主体的合作网络

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1.1政府主导的跨国研发计划全球主要经济体已将CFD技术作为战略科技领域，通过跨国研发计划推动资源整合例如，欧盟“地平线欧洲”计划中，“未来与新兴技术”（FET）专项设立“流体智能”（Fluid Intelligence）子项目，联合德国航空航天中心（DLR）、法国国家科学研究中心（CNRS）、英国帝国理工学院等20余家机构，重点攻关AI驱动的CFD算法与多物理场模拟平台；美国国防高级研究计划局（DARPA）启动“自适应流动控制”（Adaptive FlowControl）项目，联合麻省理工学院、洛克希德·马丁公司与日本宇宙航空研究开发机构（JAXA），探索高超音速飞行器的流动控制技术；中国“十四五”规划中明确将“计算流体力学与工程仿真平台”列为国家重点研发计划，与俄罗斯、巴西等新兴经济体开展联合研究，聚焦能源动力与轨道交通领域的CFD应用

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1.2企业间的技术协同与标准共建在商业应用领域，CFD软件厂商与工业企业通过技术合作加速创新例如，ANSYS（美国）与空客（欧洲）联合开发“全机多目标优化CFD平台”，整合空客在飞行器设计中的工程经验与ANSYS的计算算法，将民用客机的气动阻力模拟效率提升40%；西门子（德国）与三菱重工（日本）合作建立“能源CFD联合实验室”，针对燃气轮机燃烧室的燃烧效率优化，开发基于机器学习的实时模拟工具，使燃油消耗率降低15%；中国商飞（COMAC）与俄罗斯联合航空制造集团（UAC）在C929大飞机研发中，共享CFD计算资源与气动数据库，解决跨音速流场模拟的技术瓶颈第2页共14页

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1.3学术机构的国际交流与人才流动高校与研究机构是CFD基础理论创新的核心力量，国际学术合作机制不断完善例如，国际流体力学学会（IFSM）设立“青年学者海外交流基金”，2024-2025年资助500余名青年研究者赴海外顶尖机构交流；斯坦福大学、剑桥大学、清华大学等20所高校组成“全球CFD博士联盟”，共享博士培养课程与科研数据；中国科学院力学研究所与美国加州理工学院联合开展“极端环境下的多相流模拟”研究，发表高水平论文30余篇，推动格子Boltzmann方法（LBM）在复杂流场中的应用

1.2典型合作案例分析通过具体案例可直观展现国际合作对CFD技术创新的推动作用案例1欧盟“跨尺度燃烧CFD”项目（2023-2025）该项目由德国马普学会燃烧研究所牵头，联合法国巴黎文理研究大学、瑞典查尔姆斯理工大学等12个欧洲机构，聚焦内燃机稀薄燃烧技术的CFD模拟传统CFD在燃烧模拟中面临“微观化学反应-宏观流动”跨尺度耦合难题，而项目团队通过引入“多尺度机器学习代理模型”，将燃烧反应速率的计算从分子动力学尺度提升至发动机整体尺度，模拟精度提高25%，计算效率提升300%该技术已被宝马、大众等车企采纳，助力欧洲实现2030年新车碳排放降低35%的目标案例2中美“碳中和CFD联合研究中心”（2024-2028）2024年，中国科学院与美国劳伦斯伯克利国家实验室（LBNL）合作成立该中心，重点攻关碳捕集、利用与封存（CCUS）过程的CFD模拟技术针对烟道气在多孔介质中的流动与CO₂溶解问题，中美团队开发了“多物理场耦合CFD模型”，并共享各自在页岩气藏与燃煤电厂的现场数据2025年初，该模型成功应用于美国某燃煤电厂的碳封存第3页共14页项目，模拟结果与现场监测数据误差小于5%，为全球CCUS技术的规模化应用提供了关键支撑案例3日韩“氢燃料发动机CFD优化”合作（2023-2025）日本丰田与韩国现代重工联合开展氢内燃机CFD研究，针对氢气预混燃烧的爆震风险与火焰传播速度问题，开发了“自适应湍流燃烧模型”通过共享日韩在燃料电池与内燃机领域的技术积累，团队提出“双燃料喷射+EGR废气再循环”的流动控制方案，使氢内燃机的热效率达到42%，突破了传统氢燃料发动机效率瓶颈，为氢能重卡的商业化提供了技术保障

1.3合作成效与数据支撑国际合作的成效已在技术突破、产业升级与学术影响力等方面显著体现技术突破层面根据国际CFD学会（ICFD）2025年报告，2020-2025年全球CFD领域的重大技术突破中，45%源于国际合作项目，包括AI驱动的实时模拟算法、多物理场耦合模型、跨尺度计算方法等；产业应用层面国际合作推动CFD技术在关键工业领域的渗透率从2020年的32%提升至2025年的58%，其中航空航天（65%）、能源动力（52%）、汽车制造（48%）领域应用最为广泛，直接带动行业研发周期缩短30%-50%，成本降低20%-40%；学术交流层面2025年全球CFD领域的国际合作论文占比达62%，较2020年提升25个百分点，中国、印度、巴西等新兴经济体的论文数量增速显著，国际合作已成为提升全球科研创新能力的核心纽带

二、当前国际合作面临的核心挑战第4页共14页尽管CFD行业国际合作已取得显著进展，但在技术、政策、文化等层面仍面临多重挑战，制约着创新效能的进一步释放

2.1技术壁垒与标准碎片化CFD技术的核心算法与计算平台长期被少数国家与企业垄断，形成隐性技术壁垒例如，美国ANSYS、Altair，欧洲Siemens PLM等企业占据全球70%以上的CFD软件市场份额，其核心求解器（如RANS、LES、DNS）的底层代码与参数设置对外保密，限制了后发国家的自主创新同时，不同机构、国家在CFD模型验证标准（如网格质量评估、收敛判据）、数据格式规范（如流场数据存储、可视化接口）上缺乏统一标准，导致合作中数据共享困难、模拟结果互认度低以“跨尺度CFD模拟”为例，欧盟采用“EN ISO12114”标准，美国推行“SAE ARP4754A”，中国则发布“GB/T38537-2020”，三国标准在网格密度、边界条件处理等细节上存在差异，导致国际联合项目的模拟数据难以直接对比，增加了研发成本与周期

2.2地缘政治与数据安全风险近年来，全球科技竞争加剧，部分国家将CFD技术视为“战略敏感领域”，通过出口管制、技术封锁限制合作例如，美国以“国家安全”为由，限制高性能计算芯片（如NVIDIA H100）对中国的出口，导致中国在大规模CFD计算（如飞机气动布局优化）中面临算力瓶颈；欧盟《数字市场法案》（DMA）将CFD软件列为“守门人”企业，对非欧盟企业的技术合作设置严格审查，增加了跨国合作的合规成本数据安全风险同样突出CFD模拟涉及大量工业敏感数据（如发动机设计参数、污染物扩散模型），部分国家对数据跨境流动设置严格限制（如中国《数据安全法》要求“重要数据出境需安全评估”，第5页共14页欧盟GDPR要求“个人数据与敏感数据禁止跨境传输”）在中美、中欧等主要合作方之间，数据共享常因“安全审查”陷入停滞，导致联合研发难以深入

2.3知识产权保护与利益分配难题CFD技术创新具有高投入、高风险、高回报的特点，知识产权归属与利益分配是国际合作的核心矛盾一方面，发达国家在基础算法与核心软件上占据优势，倾向于保留知识产权主导权，而发展中国家在应用层具有优势，希望共享技术成果，双方在专利交叉授权、技术转让价格等问题上难以达成共识例如，某中美联合研发项目中，美方掌握核心模拟算法专利，中方提供工程应用数据，双方因专利分成比例（美方要求70%，中方要求50%）谈判耗时6个月，导致项目进度滞后另一方面，国际合作中存在“成果归属模糊”问题部分联合研发项目未明确约定专利申请权、论文署名权、成果转化权，导致合作结束后因利益分配纠纷影响后续合作意愿

2.4跨文化协作与人才流动障碍CFD国际合作涉及多语言、多文化背景的团队，沟通成本与协作效率问题突出例如，在欧盟“流体智能”项目中，德国团队注重逻辑严谨性，法国团队强调创新突破，意大利团队擅长工程落地，不同工作风格导致项目进度偏差此外，语言障碍（如非母语者的技术术语表达）、工作习惯差异（如邮件沟通效率、会议时长要求）进一步增加了协作难度人才流动限制同样制约合作深度部分国家对高技能人才（如CFD算法工程师、多物理场模拟专家）的签证政策收紧，导致国际学术交流与联合培养项目受阻例如，2024年美国STEM领域的H-1B签证第6页共14页审批通过率下降至45%，许多中国、印度学者因签证问题无法赴欧美顶尖机构参与合作研究

三、2025年CFD技术创新的核心方向国际合作的深化需以技术创新需求为导向2025年，CFD技术将在以下方向实现突破，为国际合作提供新的合作空间与价值增长点

3.1AI驱动的CFD算法革新人工智能（AI）与CFD的深度融合是未来技术创新的核心方向，将从根本上改变传统CFD的“试错式”研发模式

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1.1基于深度学习的流动预测模型传统CFD依赖复杂的控制方程求解，计算成本高、实时性差而基于深度学习的“数据驱动代理模型”可通过训练历史模拟数据，直接预测流场分布与关键参数（如阻力系数、温度场）例如，谷歌DeepMind开发的“FluidNet”模型，通过学习10万组不同工况下的CFD模拟数据，可在

0.1秒内预测飞机机翼的流场分布，效率较传统CFD提升1000倍，已被空客用于客机气动布局的快速优化

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1.2强化学习与自适应流动控制强化学习（RL）可通过“试错-反馈”机制优化流动控制策略，实现复杂流场的实时调节例如，麻省理工学院与日本东京大学合作开发的“RL-CFD”系统，通过控制飞机襟翼角度、燃气轮机叶片攻角等参数，使飞行器在跨声速阶段的阻力降低12%，燃油消耗减少8%该技术的国际合作需解决“训练数据共享”与“控制策略标准化”问题，例如建立全球共享的“流动控制案例库”与“控制参数数据库”

3.2多物理场耦合与跨尺度模拟技术第7页共14页单一物理场的CFD模拟已难以满足复杂工程需求，多物理场耦合（如流固耦合、化学流体耦合）与跨尺度模拟将成为重点突破方向

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2.1流固耦合（FSI）模拟技术在航空航天、海洋工程等领域，结构变形与流体运动的相互作用（如机翼颤振、潜艇水动力噪声）需通过FSI耦合模型求解当前，国际合作的重点是开发高效的“双向耦合算法”，实现结构动态响应与流场压力分布的实时交互例如，中国科学院与德国不来梅大学合作，基于“任意拉格朗日-欧拉（ALE）方法”与“自适应网格技术”，开发了船舶水下航行体的FSI模拟平台，使潜艇降噪设计周期缩短30%，该技术的应用需国际共享“结构材料数据库”与“流固耦合基准案例”

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2.2跨尺度多物理场耦合模型从分子尺度（如燃烧反应机理）到宏观尺度（如发动机性能）的跨尺度模拟，是CFD的“终极挑战”欧盟“跨尺度燃烧CFD”项目的突破表明，通过“多尺度机器学习代理模型+直接数值模拟（DNS）”的结合，可实现燃烧过程的跨尺度计算未来，国际合作需建立“统一的跨尺度理论框架”，例如开发“多尺度数据融合标准”，共享不同尺度下的实验数据（如同步辐射燃烧诊断数据、分子动力学模拟数据），推动碳捕集、氢能燃烧等领域的技术突破

3.3绿色能源与可持续发展相关CFD应用全球碳中和目标推动CFD技术向绿色能源领域深度渗透，国际合作将聚焦以下方向

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3.1可再生能源装备优化在风电叶片设计中，CFD用于优化翼型形状以提升风能捕获效率；在光伏电站中，CFD模拟气流对板阵的影响，优化电站布局例第8页共14页如，丹麦维斯塔斯（Vestas）与中国金风科技合作，基于CFD模拟开发的“自适应翼型”，使风机在低风速（3-6m/s）下的发电效率提升15%，该技术的国际合作需共享“极端气候条件下的CFD模拟经验”与“不同地区的风资源数据库”

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3.2碳捕集与封存（CCUS）技术创新CCUS是实现“碳达峰、碳中和”的关键技术，CFD用于模拟CO₂在地质构造中的运移、溶解与反应过程中美“碳中和CFD联合研究中心”开发的“多介质耦合CCUS模型”，已成功模拟美国某页岩储层的CO₂封存过程，预测封存容量达

1.2亿吨/年未来，国际合作需解决“大规模地质封存的不确定性评估”与“封存成本优化”问题，例如建立全球统一的“CO₂地质封存基准案例库”

3.4工业数字化转型中的CFD技术融合工业

4.0背景下，CFD与数字孪生、工业互联网的融合将重塑制造业研发模式

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4.1CFD与数字孪生的结合通过CFD模拟构建物理设备的“虚拟镜像”，可实现实时监控与故障预测例如，西门子与日本川崎重工合作，基于CFD开发的“燃气轮机数字孪生系统”，通过模拟燃烧室温度场与流场分布，提前3个月预测叶片结垢问题，使设备维护成本降低25%该技术的国际合作需共享“设备运行数据”与“CFD模型校准方法”，建立跨行业的“数字孪生标准体系”

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4.2CFD驱动的智能制造优化在增材制造（3D打印）中，CFD模拟熔融金属的流动与凝固过程，优化打印参数（如扫描速度、温度场）；在半导体制造中，CFD用于模拟光刻胶涂覆均匀性与等离子体分布，提升芯片良率例如，第9页共14页ASML（荷兰）与中国中芯国际合作，基于CFD优化的“光刻胶涂覆模型”，使14nm芯片良率提升5%，该领域的国际合作需解决“极端工艺条件下的CFD计算精度”与“知识产权共享”问题

四、推动国际合作的创新路径与模式针对上述挑战与技术方向，需构建“技术协同-机制创新-人才联动”三位一体的国际合作体系，推动CFD行业技术创新的深度突破

4.1构建开放共享的联合研发平台

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1.1建立全球CFD计算资源共享中心依托“全球高性能计算（HPC）网络”，整合各国超算中心的算力资源，建立“按需分配、有偿使用”的CFD计算平台例如，欧盟“PRACE”计划已建成覆盖28国的HPC云平台，用户可通过统一接口调用不同国家的计算资源，2025年该平台的CFD计算任务占比达35%中国可联合“一带一路”国家共建“亚洲CFD计算中心”，共享自主研发的“神威·太湖之光”“天河三号”超算资源，打破算力垄断

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1.2打造跨学科联合研发实验室针对2025年CFD技术创新方向，在关键领域设立“国际联合实验室”，整合高校、企业、政府研究机构的资源例如，在“AI+CFD”领域，可由中美欧高校联合成立“智能流体力学实验室”，共享AI算法库与CFD模拟数据；在“氢能CFD”领域，由日韩车企与欧洲能源机构联合组建“氢能动力联合实验室”，共同开发氢内燃机CFD模型

4.2建立标准化的技术协同框架

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2.1推动CFD模型与数据标准的国际统一成立“全球CFD标准委员会”，联合各国专家制定统一的模型验证标准（如网格质量评估指标）、数据格式规范（如流场数据HDF5标第10页共14页准）与接口协议（如CFD软件数据交互API）例如，国际标准化组织（ISO）已启动“CFD模拟数据标准”制定项目，计划2025年前发布《ISO13333:2025》，规范CFD数据的采集、存储与共享

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2.2构建跨行业CFD基准案例库基于“国际CFD基准测试计划”，收集并标准化不同领域的典型流动问题（如飞机气动布局、燃气轮机燃烧、碳封存）的几何模型、边界条件与实验数据，形成全球共享的“CFD基准案例库”例如，美国Sandia国家实验室已发布“CFD基准测试案例集”，包含200余个典型问题的模拟结果与实验对比数据，2025年该库将扩展至能源、环境等领域，供国际合作项目使用

4.3创新知识产权共享与利益分配机制

4.

3.1推行“专利池”与“技术转让普惠化”针对CFD核心算法与软件，建立“国际专利池”，允许合作方以合理费率使用专利，避免技术垄断例如，欧盟“流体智能”项目采用“专利共享+收益分成”模式，所有参与方共享专利收益，其中基础算法专利归牵头单位所有，应用层专利由合作方共同所有，2025年该模式已使专利使用成本降低60%

4.

3.2完善成果转化与利益分配协议联合研发项目需在合作初期明确成果归属基础理论成果由参与方共有，可自由发表论文；应用技术成果由牵头单位申请专利，收益按贡献比例分配（如基础研究贡献40%、工程应用贡献50%、资金投入贡献10%）中国可借鉴德国“工业共性技术研发联盟”经验，在CFD领域建立“成果转化基金”，支持合作成果的商业化落地

4.4加强跨学科人才联合培养与流动

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4.1构建“全球CFD人才联合培养计划”第11页共14页与国际流体力学学会（IFSM）、美国机械工程师学会（ASME）等机构合作，推出“全球CFD博士计划”，每年选拔100名优秀青年学者赴海外顶尖机构联合培养，课程涵盖AI、多物理场耦合、跨文化协作等内容中国可依托“一带一路”国际科学组织联盟（ANSO），与中亚、东南亚国家共建“区域CFD人才培训中心”，培养本土化技术人才

4.

4.2优化国际人才流动政策推动“技术人才签证便利化”，简化高技能CFD人才的工作签证流程，允许短期工作的技术人员在合作项目结束后申请“技术移民”例如，新加坡推出“全球科学家签证计划”，为CFD等领域专家提供3年工作签证，配偶可随行，2024年吸引全球200余名CFD人才赴新工作，该模式可在国际合作中推广

五、风险防控与政策建议尽管国际合作前景广阔，但地缘政治、数据安全等风险需提前应对，各国政府与行业组织需协同发力

5.1地缘政治风险的应对策略

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1.1推动“技术友好型”国际合作各国政府应建立“敏感技术清单”，明确禁止出口的CFD技术类型（如大规模武器相关流体模拟算法），但对非敏感领域（如可再生能源CFD、环境模拟）的合作给予政策支持（如税收减免、资金补贴）例如，德国政府对参与国际CFD联合研发的企业提供50%的研发费用补贴，2024年该政策使德国企业的国际合作项目数量增长40%

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1.2构建“区域合作+全球协同”的双层架构在区域层面，深化欧盟、东盟、北美等区域的CFD合作，例如欧盟通过“地平线欧洲”计划加强内部技术协同，东盟建立“东南亚CFD第12页共14页合作联盟”，推动区域内技术共享；在全球层面，通过国际组织（如UNESCO、IFSM）协调技术标准与合作规则，避免“技术脱钩”

5.2数据安全与隐私保护体系建设

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2.1建立“数据分类分级”共享机制按“敏感度”将CFD数据分为公开数据（如气象数据）、内部数据（如企业产品数据）、敏感数据（如国防相关数据），明确不同级别数据的共享条件例如，公开数据可通过国际数据库共享，内部数据需签订保密协议，敏感数据禁止跨境流动

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2.2推广“隐私计算”技术在数据共享中的应用采用联邦学习、安全多方计算等技术，在不直接共享原始数据的情况下完成联合建模例如，中美“碳中和CFD联合研究中心”采用联邦学习技术，双方在本地训练模型，仅共享模型参数更新，既保护了数据安全，又实现了联合创新

5.3政策引导与国际合作环境优化

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3.1设立“国际CFD合作专项基金”各国政府联合出资设立“全球CFD创新基金”，重点支持基础理论研究、联合研发项目与人才培养计划例如，欧盟“地平线欧洲”计划中已设立10亿欧元“流体智能专项基金”，2025年将资助50个国际联合研发项目；中国可通过国家自然科学基金与“一带一路”科技创新行动计划，加大对CFD国际合作的支持力度

5.

3.2加强国际科技外交与对话通过“科技合作协议”“联合声明”等形式，明确CFD国际合作的规则与保障例如，2024年中国与法国签署《中法CFD技术合作备忘录》，约定双方共享非敏感领域的CFD数据，联合开展算法优化研究，该备忘录为后续合作提供了政策保障第13页共14页结论与展望2025年，CFD行业技术创新的国际合作正站在新的历史起点——全球能源转型、工业数字化与AI技术革命为行业带来前所未有的机遇，而技术壁垒、地缘政治、数据安全等挑战也考验着国际社会的合作智慧通过构建开放共享的联合研发平台、标准化的技术协同框架、创新的知识产权机制与跨学科人才培养体系，国际合作将突破现有瓶颈，推动CFD技术在绿色能源、智能制造、气候变化应对等领域的深度应用展望未来，随着“技术共享、优势互补、风险共担”的合作模式成为主流，CFD行业将形成“全球创新网络”从基础理论突破到工程应用落地，从算法优化到数据共享，从单一国家到区域协同，国际合作将成为推动CFD技术进步的核心引擎，为解决全球能源危机、环境问题与工业升级提供关键支撑，最终实现“科技造福人类”的共同目标在这一过程中，各国需秉持“开放、包容、合作”的理念，以实际行动打破技术封锁与壁垒，共同构建一个更加高效、安全、可持续的CFD国际合作生态，让技术创新的成果惠及全人类第14页共14页。