2024年金钥匙科技知识竞赛试题及答案

2024年金钥匙科技知识竞赛试题及答案一、单项选择题（每题2分，共30分）1.2024年3月，我国自主研发的“天工-3”通用人工智能大模型发布，其核心突破在于实现了多模态信息的“深度涌现”。以下关于“涌现能力”的描述，正确的是：A.仅指模型在单一任务（如文本生成）中超越人类的表现B.指模型在训练数据未明确覆盖的复杂任务中自发形成的能力C.依赖于增加训练参数数量，与算法优化无关D.仅适用于视觉识别领域，无法迁移至其他模态答案：B解析：涌现能力是大模型在参数规模和训练数据达到一定阈值后，自发获得的未在训练目标中明确设计的能力，例如逻辑推理、跨模态理解等，因此B正确。A错误，因涌现能力不限于单一任务；C错误，算法优化（如注意力机制改进）是关键；D错误，涌现能力可跨模态迁移。2.量子计算领域，2024年我国“九章三号”光量子计算机宣布实现“量子优越性”，其核心物理载体是：A.超导量子比特B.离子阱量子比特C.光子量子比特D.半导体量子点答案：C解析：“九章”系列光量子计算机基于光子作为量子信息载体，通过干涉仪实现量子逻辑门操作，因此选C。超导量子比特是“祖冲之”系列的技术路线（A错误），离子阱（B）和半导体量子点（D）为其他量子计算方案。3.生物科技方面，2024年首款基于碱基编辑技术的遗传病疗法获批上市。以下关于碱基编辑（BaseEditing）的描述，错误的是：A.无需诱导DNA双链断裂B.可实现单个碱基的精准替换C.脱靶效应显著高于CRISPR-Cas9D.适用于点突变导致的遗传病治疗答案：C解析：碱基编辑通过融合Cas蛋白与脱氨酶，直接修改单链DNA的单个碱基，无需双链断裂（A正确），脱靶率通常低于传统CRISPR-Cas9（C错误），因此选C。B、D均为碱基编辑的典型应用场景。4.新能源领域，2024年我国首条百兆瓦级“钙钛矿-晶硅叠层电池”量产线投产。该技术的核心优势是：A.完全替代晶硅电池，成本降低90%B.通过叠层结构突破单结电池理论效率极限C.无需封装，可直接暴露在空气中使用D.使用寿命超过50年，远超传统光伏电池答案：B解析：单结太阳能电池的理论效率受肖克利-奎伊瑟极限限制（约33%），叠层技术通过吸收不同波段的光，可突破这一限制（B正确）。A错误，钙钛矿-晶硅叠层为互补技术而非完全替代；C错误，钙钛矿材料需封装以隔绝水汽；D错误，当前叠层电池寿命约25年，与传统晶硅相当。5.航天工程中，2024年我国“嫦娥七号”任务将实施月背南极采样。以下关于月背环境的描述，正确的是：A.月背始终背对地球，无法与地面直接通信B.月背土壤不含水冰，仅存在于月球正面C.月背昼夜温差小于正面，更适合建立基地D.月背磁场强度是正面的10倍，辐射更弱答案：A解析：由于月球潮汐锁定，月背无法直接与地球通信，需通过中继卫星（如“鹊桥”）中转（A正确）。B错误，嫦娥五号已证实月表普遍存在水冰；C错误，月背昼夜温差与正面相近（约-180℃至130℃）；D错误，月背磁场极弱，辐射更强。6.气候变化应对中，2024年我国首个海上碳封存示范项目启动。以下关于碳捕捉与封存（CCS）的技术路径，正确的是：A.仅能捕捉工业排放的CO₂，无法处理大气中已存在的CO₂B.封存方式包括地质封存、海洋封存和矿物封存C.成本低于风电、光伏等可再生能源D.我国技术已成熟，可大规模替代减排措施答案：B解析：CCS技术包括捕捉（工业或直接空气捕捉）、运输、封存（地质如盐穴、海洋、矿物碳化等）（B正确）。A错误，直接空气捕捉（DAC）可处理大气CO₂；C错误，当前CCS成本高于可再生能源；D错误，CCS是补充而非替代减排措施。7.材料科学领域，2024年我国科学家发现新型“室温超导材料”，其临界温度为294K（21℃），但需在1GPa压强下稳定。以下关于超导的描述，错误的是：A.超导状态下材料电阻为零B.迈斯纳效应是超导的重要特征（完全抗磁性）C.室温超导若普及，可彻底解决能源传输损耗问题D.该材料的压强条件已接近常压（标准大气压约0.1MPa）答案：D解析：1GPa=1000MPa，远高于常压（0.1MPa），因此D错误。A、B为超导基本特性；C正确，超导输电可消除焦耳损耗。8.信息技术方面，2024年我国6G技术研发进入验证阶段。以下关于6G的关键技术，错误的是：A.太赫兹通信（THz）实现更高速率B.空天地一体化网络覆盖全球C.仅支持人与人通信，不涉及物联D.人工智能与通信深度融合（AIfor6G）答案：C解析：6G目标是“万物智联”，支持人-人、人-物、物-物全连接（C错误）。A、B、D均为6G核心技术方向。9.农业科技中，2024年我国首座“垂直农场2.0”在上海投产，采用LED光谱动态调控技术。以下关于垂直农业的描述，正确的是：A.仅适合种植叶菜类，无法种植果菜B.能耗与传统大棚相当，成本更低C.通过多层立体种植提高土地利用率D.完全依赖人工光源，无需自然光照答案：C解析：垂直农业通过立体多层结构，土地利用率可达传统农田的10-100倍（C正确）。A错误，当前已实现番茄、草莓等果菜种植；B错误，垂直农业能耗更高，需依赖LED优化降低成本；D错误，部分系统结合自然光照以节能。10.深海探测领域，2024年我国“奋斗者”号完成第100次下潜，深度达10909米。以下关于深海极端环境的描述，错误的是：A.压强约1100个大气压（110MPa）B.温度恒定在2-4℃（热液区除外）C.完全黑暗，生物无法进行光合作用D.海水pH值高于表层，呈强碱性答案：D解析：深海海水因溶解更多CO₂，pH值略低于表层（约7.5-7.8），呈弱碱性而非强碱性（D错误）。A、B、C均正确。二、填空题（每空1分，共20分）1.量子计算中，为解决量子比特易受噪声干扰的问题，需采用________编码技术，通过冗余量子比特纠正错误。答案：量子纠错2.CRISPR-Cas9系统中，________负责识别目标DNA序列，Cas9蛋白负责切割DNA双链。答案：向导RNA（gRNA）3.钠离子电池的核心优势是________（填“资源丰富”或“能量密度更高”），适合大规模储能场景。答案：资源丰富4.嫦娥七号任务的科学目标之一是探测月背南极的________，为未来月球基地建设提供水资源依据。答案：水冰分布5.我国“双碳”目标中，“碳达峰”指________（填“碳排放总量达到峰值并进入下降阶段”或“碳排放完全中和”）。答案：碳排放总量达到峰值并进入下降阶段6.钙钛矿太阳能电池的实验室最高效率已突破________%（保留整数），接近单晶硅电池的理论极限。答案：307.6G网络的理论峰值速率预计可达________Gbps，是5G的100倍以上。答案：10008.垂直农业的关键技术包括环境智能调控、________（填“立体种植架构”或“土壤改良”）和节能光源设计。答案：立体种植架构9.“奋斗者”号载人潜水器的载人舱采用________（填“钛合金”或“铝合金”）材料，可承受超高压强。答案：钛合金10.2024年新发现的室温超导材料，其临界温度为294K，对应的摄氏温度是________℃。答案：21三、简答题（每题6分，共30分）1.简述大语言模型（LLM）的“涌现能力”及其对人工智能发展的意义。答案：涌现能力指大语言模型在参数规模、训练数据量达到阈值后，自发获得的未在训练目标中明确设计的能力，如逻辑推理、跨语言翻译、复杂问题分解等。其意义在于：①突破传统“任务特定模型”限制，实现通用人工智能（AGI）的初步探索；②推动“少样本/零样本学习”发展，降低模型训练成本；③揭示神经网络在信息处理中的复杂动力学机制，为算法优化提供新方向。2.量子纠缠在量子通信中的核心作用是什么？目前量子通信面临的主要挑战有哪些？答案：量子纠缠的核心作用是实现“绝对安全”的密钥分发（量子密钥分发，QKD）。纠缠光子对的测量结果具有量子关联性，任何窃听都会破坏纠缠态，从而被通信双方检测到。主要挑战：①纠缠光子的远距离传输损耗大（光纤中每100公里损耗约90%），需通过量子中继器延长距离；②实用化设备成本高，难以大规模部署；③与现有通信网络（如5G/6G）的融合技术尚未成熟。3.基因编辑技术（如CRISPR）在农业育种中的应用优势及潜在风险有哪些？答案：优势：①精准性高，可定向修改目标基因（如抗虫、抗旱基因），避免传统杂交的盲目性；②周期短，从基因编辑到品种审定仅需3-5年（传统育种需8-10年）；③减少化学农药使用，降低环境负担。潜在风险：①脱靶效应可能导致非目标基因突变，影响作物性状；②转基因作物的生态风险（如基因漂移至野生种群）；③伦理争议（如“编辑人类食用作物的伦理边界”）。4.钠离子电池为何被视为锂电池的重要补充？其在储能领域的应用场景有哪些？答案：原因：①钠资源储量丰富（地壳中钠含量2.75%，锂仅0.0065%），成本低（钠化合物价格约为锂的1/10）；②钠离子电池的工作温度范围更广（-40℃至80℃），安全性更高（不易过充起火）。应用场景：①大规模电网储能（如风电、光伏的“调峰填谷”）；②低速电动车（如电动三轮、微型汽车）；③5G基站备用电源（对能量密度要求低于电动汽车）。5.嫦娥七号月背采样返回对月球科学研究的意义体现在哪些方面？答案：①月背保存了更古老的月壳物质（因少受地球磁场保护，撞击事件更多），采样可揭示月球早期演化历史；②月背南极永久阴影区可能存在水冰，分析其成分（如氢同位素比例）可研究太阳系水的起源；③月壤中氦-3等稀有元素的富集情况，为未来核聚变能源开发提供数据；④验证月背软着陆、采样封装、月地转移等技术，为载人登月和月球基地建设奠定基础。四、案例分析题（共20分）【案例背景】2024年，某医院引入AI辅助诊断系统“医智-5”，用于肺部CT影像的肺癌早期筛查。系统基于千万级医学影像数据训练，宣称对早期肺癌的识别准确率达98.7%。但临床使用中，部分医生反映：①对磨玻璃结节（GGN）的误诊率较高；②无法解释诊断依据（“黑箱”问题）；③与不同设备（如16排/64排CT）的兼容性差。问题：结合案例，分析AI医疗诊断系统的技术瓶颈及改进方向。答案：技术瓶颈：（1）数据局限性：训练数据可能过度集中于典型病例（如实性结节），而磨玻璃结节（GGN）因影像特征模糊、样本量少（占早期肺癌的30%-40%），导致模型泛化能力不足。（2）可解释性缺失：基于深度学习的模型通过特征权重自动学习诊断规则，但无法向医生清晰展示“为何判断为肺癌”（如具体关注影像中的哪些病灶区域），影响临床信任度。（3）设备兼容性差：不同CT设备的成像参数（如层厚、分辨率）差异导致影像特征分布偏移，模型未针对多设备数据进行域适应训练，出现“设备特异性过拟合”。改进方向：（1）数据层面：扩大非典型病例（如GGN）的样本量，引入多中心、多设备的异构数据，通过数据增强（如模拟不