2023年國內十大科技新聞解讀
“中國天眼”發現納赫茲(zi) 引力波存在的關(guan) 鍵證據、清華大學團隊研製出新款憶阻器存算一體(ti) 芯片、全球首座第四代核電站正式投產(chan) ……2023年注定是中國科技史上格外閃亮的一年。這一年,基礎研究取得重大原創成果,關(guan) 鍵核心技術攻關(guan) 實現新突破,科技創新支撐高質量發展交出精彩答卷。凡是過往,皆為(wei) 序章。展望未來,廣大科技工作者定將踔厲奮發、勇毅前行、團結奮鬥,以高水平科技自立自強譜寫(xie) 中國式現代化的嶄新篇章。
1中央科技
委員會(hui) 組建
今年3月,《黨(dang) 和國家機構改革方案》(以下簡稱《改革方案》)印發,提出加強黨(dang) 中央對科技工作的集中統一領導,組建中央科技委員會(hui) ,重新組建科學技術部,聚焦科技工作前瞻性謀劃、係統性布局、整體(ti) 性推進,加快實現高水平科技自立自強。
科技創新在我國現代化建設全局中居於(yu) 核心地位。麵對國際科技競爭(zheng) 和外部遏製打壓的嚴(yan) 峻形勢,必須進一步理順科技領導和管理體(ti) 製,更好統籌科技力量在關(guan) 鍵核心技術上攻堅克難,加快實現高水平科技自立自強。
《改革方案》明確,組建中央科技委員會(hui) 。加強黨(dang) 中央對科技工作的集中統一領導,統籌推進國家創新體(ti) 係建設和科技體(ti) 製改革,研究審議國家科技發展重大戰略、重大規劃、重大政策,統籌解決(jue) 科技領域戰略性、方向性、全局性重大問題,研究確定國家戰略科技任務和重大科研項目,統籌布局國家實驗室等戰略科技力量。
《改革方案》明確,中央科技委員會(hui) 辦事機構職責由重組後的科學技術部整體(ti) 承擔。
2作物主效耐堿
基因及其作用
機製首次揭示
鹽堿地變良田,這是人類千百年的夢。如今,我國科學家的最新成果讓人類朝這個(ge) 目標更進一步——他們(men) 以耐鹽堿作物高粱為(wei) 材料,首次發現主效耐堿基因AT1及其作用機製。大田實驗證明,該基因可顯著提升高粱、水稻、小麥、玉米和穀子等作物在鹽堿地的產(chan) 量,有望大幅提升鹽堿地綜合利用水平。
該研究由中國科學院遺傳(chuan) 與(yu) 發育生物學研究所研究員謝旗、中國農(nong) 業(ye) 大學教授於(yu) 菲菲、華中農(nong) 業(ye) 大學教授歐陽亦聃等領銜的科研團隊與(yu) 多家合作單位共同完成。相關(guan) 成果3月24日在《科學》和《國家科學評論》發表。
“世界範圍內(nei) 存在數億(yi) 公頃的鹽堿地,優(you) 質耐鹽堿作物品種的培育與(yu) 推廣,將有效提升鹽堿地產(chan) 能,對保障糧食安全意義(yi) 重大。”謝旗介紹。目前,全球在作物耐鹽研究方麵已取得大量成果,但在作物耐堿機製方麵,仍知之甚少。
研究團隊對高粱遺傳(chuan) 資源進行了全基因組大數據關(guan) 聯分析,發現一個(ge) 主效耐堿基因AT1。該基因與(yu) 水稻的粒形調控基因GS3同源,研究團隊還揭示了作物耐鹽堿的分子機製。隨後的研究發現,AT1/GS3基因在主要糧食作物水稻、小麥、玉米、穀子中的調控機製也高度類似。
3國產(chan) 大飛機C919
完成商業(ye) 首飛
5月28日,是一個(ge) 值得載入史冊(ce) 的日子。這一天,國產(chan) C919大型客機圓滿完成首次商業(ye) 載客飛行,正式進入民航市場,開啟市場化運營、產(chan) 業(ye) 化發展新征程。
大型客機被譽為(wei) “現代製造業(ye) 的明珠”,是一個(ge) 國家科技能力、工業(ye) 水平和綜合實力的集中體(ti) 現。C919大型客機是我國首次按照國際通行適航標準自行研製、具有自主知識產(chan) 權的噴氣式幹線客機,於(yu) 2007年立項,2017年首飛,2022年9月完成全部適航審定工作後,獲中國民用航空局頒發型號合格證。
從(cong) 設計、研發、製造到完成數百個(ge) 試飛科目、數千個(ge) 小時飛行的適航取證審定工作,再到首次商業(ye) 載客飛行,16年來,C919一棒接著一棒跑,闖過了一道道險關(guan) 難關(guan) ,讓中國的“大飛機夢”一步步照進現實。
通過C919的設計研製,我國掌握了民機產(chan) 業(ye) 5大類、20個(ge) 專(zhuan) 業(ye) 、6000多項民用飛機技術,帶動新技術、新材料、新工藝群體(ti) 性突破。
風雨兼程十餘(yu) 載,逐夢藍天向未來。C919首次商業(ye) 載客飛行,標誌著C919的“研發、製造、取證、投運”全麵貫通,中國民航商業(ye) 運營國產(chan) 大飛機正式“起步”,中國大飛機的“空中體(ti) 驗”正式走進廣大消費者。未來,C919必將在新征程上高飛遠航。
4“中國天眼”發現
納赫茲(zi) 引力波
存在關(guan) 鍵證據
搜尋納赫茲(zi) 引力波是國際物理和天文領域備受關(guan) 注的焦點問題之一。利用被譽為(wei) “中國天眼”的500米口徑球麵射電望遠鏡,我國脈衝(chong) 星測時陣列(CPTA)研究團隊發現納赫茲(zi) 引力波存在的關(guan) 鍵證據。這是納赫茲(zi) 引力波搜尋的一個(ge) 重要突破,表明我國納赫茲(zi) 引力波研究與(yu) 國際同步達到領先水平。相關(guan) 研究成果6月29日在線發表於(yu) 《天文與(yu) 天體(ti) 物理研究》。
作為(wei) 一種低頻引力波,波長可長達幾光年的納赫茲(zi) 引力波是宇宙裏亙(gen) 古恒久的背景噪音。比起2016年人類最早發現的高頻引力波,它們(men) 更難被“收聽”到,需要基於(yu) 長達數年的數據采集。
利用大型射電望遠鏡對一批自轉極其規律的毫秒脈衝(chong) 星進行長期測時觀測,是目前已知唯一的納赫茲(zi) 引力波探測手段。
“利用‘中國天眼’,我們(men) 對57顆毫秒脈衝(chong) 星開展了長期係統性監測,同時將這些毫秒脈衝(chong) 星組成了銀河係尺度大小的引力波探測器,以搜尋納赫茲(zi) 引力波。”論文通訊作者、中國科學院國家天文台/北京大學研究員李柯伽說,功夫不負有心人,在深入分析“中國天眼”收集的3年5個(ge) 月的數據後,CPTA團隊找到了納赫茲(zi) 引力波存在的關(guan) 鍵證據。
北京大學講席教授、美國藝術與(yu) 科學院院士何子山認為(wei) ,這一重大科學突破對星係演化和超大質量黑洞研究具有深遠影響,也為(wei) 引力波天體(ti) 物理學打開了全新的窗口。
5 51個(ge) 超導量子
比特簇態製備
刷新世界紀錄
繼實現10比特、12比特、18比特的真糾纏態製備之後,來自中國科學技術大學等單位的研究人員又取得了重要突破——成功實現51個(ge) 超導量子比特簇態製備和驗證,刷新了所有量子係統中真糾纏比特數目的世界紀錄。相關(guan) 成果7月12日在線發表於(yu) 《自然》雜誌。
超導量子計算被普遍認為(wei) 是最有可能率先實現實用化量子計算的方案之一,因而備受關(guan) 注。作為(wei) 量子計算的基本單元,量子比特不同於(yu) 非0即1的經典比特,它可以“同時”處於(yu) 0和1疊加態,即量子相幹疊加態。
當人們(men) 把量子疊加拓展到多量子比特體(ti) 係,自然就導致了量子糾纏的概念。多個(ge) 量子比特一旦實現了相幹疊加,其代表的狀態空間將會(hui) 隨著量子比特的數目增多而呈指數增長。這被認為(wei) 是量子計算加速效應的根源。多年以來,實現大規模的多量子比特糾纏一直是各國科學家奮力追求的目標。
然而,由於(yu) 更大規模的真糾纏態製備要求高連通性的量子係統、高保真的多比特量子門以及高效準確的量子態保真度表征手段,此前真糾纏比特的規模未能突破24個(ge) 量子比特。
該研究將量子係統中真糾纏比特數目的紀錄由24個(ge) 大幅突破至51個(ge) ,充分展示了超導量子計算體(ti) 係優(you) 異的可擴展性,對研究多體(ti) 量子糾纏、實現大規模量子算法以及基於(yu) 測量的量子計算等具有重要意義(yi) 。
6國家太空實驗室
正式運行
“天宮課堂”為(wei) 我們(men) 帶來了奇妙、有趣的太空實驗,而更多關(guan) 於(yu) 太空奧秘的探索正在國家太空實驗室裏有序開展。
在8月18日舉(ju) 行的載人航天工程空間應用與(yu) 發展情況介紹會(hui) 上,中國載人航天工程新聞發言人、中國載人航天工程辦公室副主任林西強表示,中國國家太空實驗室目前已正式運行,並建立起獨具中國特色的近地空間科學與(yu) 應用體(ti) 係,空間應用正有序展開、成果頻現。
2022年底,中國空間站完成全麵建造,進入為(wei) 期10年以上的應用與(yu) 發展階段。在這一階段,我國將常態化開展載人飛行,航天員將長期在軌飛行,在很多領域開展大規模的空間科學實驗和技術實驗任務。全麵建成的中國空間站,是我國覆蓋空間科學相關(guan) 學科領域最全、在軌支撐能力最強、兼備有人參與(yu) 和上下行運輸等獨特優(you) 勢的國家太空實驗室。
6月4日,神舟十五號順利返回地球。此次“太空出差”,神舟十五號3名航天員順利進駐中國空間站,與(yu) 神舟十四號航天員乘組首次實現“太空會(hui) 師”。10月29日,一場“太空會(hui) 師”再次上演,神舟十七號與(yu) 神舟十六號兩(liang) 個(ge) 乘組在中國空間站勝利會(hui) 麵。這是在我國首艘載人飛船神舟五號實現中華民族千年飛天夢20周年之際,我國第一批、第二批和第三批航天員首次在中國空間站同框。
7人體(ti) 免疫係統
發育圖譜繪製
作為(wei) 防止病毒細菌等病原體(ti) 入侵的“衛士”,免疫細胞是人體(ti) 免疫係統中不可或缺的組成部分。明確免疫細胞類型、分化及功能狀態,對了解免疫力和揭示免疫相關(guan) 疾病的發生發展機製具有重要意義(yi) 。
9月12日,《細胞》在線發表一項關(guan) 於(yu) 免疫細胞的重要進展。來自中國科學院深圳先進技術研究院等單位的科研人員成功繪製了覆蓋組織範圍最廣、時間跨度最長、采樣密度最高的人體(ti) 免疫係統發育圖譜,有望推動全球免疫學和發育生物學領域的發展。
在這項研究中,科研人員利用自動化、高通量的合成生物研究大科學裝置,自主搭建單細胞轉錄組測序平台,對發育中的免疫細胞開展“解碼”,並以這樣的海量數據為(wei) 基礎繪製人體(ti) 免疫係統發育圖譜。
同時,他們(men) 還發現了免疫細胞的兩(liang) 個(ge) 新類型:廣泛存在於(yu) 多個(ge) 組織髒器、促進血管生成的巨噬細胞,以及存在於(yu) 中樞神經係統之外的類小膠質細胞。
對於(yu) 這項研究,中國科學院院士、廈門大學教授韓家淮給予了高度評價(jia) 。他說:“這項研究拓展了人們(men) 對人體(ti) 免疫發育特別是巨噬細胞多樣性、分化和功能的認知,有助於(yu) 深入理解免疫係統的功能和調控機製,為(wei) 疾病診斷、免疫治療和新療法開發提供重要的基礎。”
8新款憶阻器存算
一體(ti) 芯片成功研製
10月10日,一個(ge) 消息不脛而走,衝(chong) 上微博熱搜:基於(yu) 存算一體(ti) 計算範式,清華大學集成電路學院教授吳華強、副教授高濱團隊研製出全球首款全係統集成、支持高效片上學習(xi) (機器學習(xi) 能在硬件端直接完成)的憶阻器存算一體(ti) 芯片。相關(guan) 研究成果在線發表於(yu) 《科學》雜誌。
“我們(men) 研發的這款存算一體(ti) 芯片,展示出高適應性、高能效、高通用性、高準確率等特點,能有效強化智能設備在實際應用場景下的學習(xi) 適應能力。”高濱在接受記者采訪時介紹。
據了解,這款芯片包含支持完整片上學習(xi) 所必需的全部電路模塊,成功完成圖像分類、語音識別和控製任務等多種片上增量學習(xi) 功能驗證。相關(guan) 成果可應用於(yu) 手機等智能終端設備,還可以應用於(yu) 邊緣計算場景,比如汽車、機器人等。
更重要的是,相同任務下,這款芯片實現片上學習(xi) 的能耗僅(jin) 為(wei) 先進工藝下專(zhuan) 用集成電路係統的3%,展現出卓越的能效優(you) 勢,具有滿足人工智能時代高算力需求的應用潛力;它揭示了人工智能時代下邊緣學習(xi) 的新範式,為(wei) 突破馮(feng) ·諾依曼傳(chuan) 統計算架構下的能效、算力瓶頸提供了一種創新發展路徑。
9國產(chan) 首艘大型
郵輪命名交付
建造中國人自己的大型郵輪,是中國幾代造船人的夙願。今年,造船人夙願得償(chang) 。11月4日,我國首艘國產(chan) 大型郵輪“愛達·魔都號”正式命名交付。這標誌著我國從(cong) 此實現了國產(chan) 大型郵輪製造“零的突破”。
據悉,“愛達·魔都號”總噸位13.55萬(wan) 噸,長323.6米,寬37.2米,最大高度72.2米;全船搭載107個(ge) 係統、5.5萬(wan) 個(ge) 設備,包含2500萬(wan) 個(ge) 零部件,完工敷設4750公裏電纜;船上有客房2125間,可容納乘客5246人……這艘龐然大物猶如一座“海上現代化城市”。
大型郵輪與(yu) 大型液化天然氣運輸船、航空母艦並稱為(wei) 造船工業(ye) “皇冠上的三顆明珠”,設計、建造難度極高,是體(ti) 現一個(ge) 國家工業(ye) 實力和科技水平的標誌性工程。此次“愛達·魔都號”的設計建造成功,標誌著我國造船業(ye) 自主實現了大型郵輪重量控製、減震降噪等主要核心技術的突破。
10全球首座第四代
核電站投產(chan)
12月6日,山東(dong) 榮成傳(chuan) 來好消息:華能石島灣高溫氣冷堆核電站示範工程在穩定電功率水平上正式投產(chan) ,轉入商業(ye) 運行。這是我國具有完全自主知識產(chan) 權的全球首座第四代核電站,標誌著我國在高溫氣冷堆核電技術領域已處於(yu) 全球領先地位。
這座核電站由中國華能牽頭,聯合清華大學、中核集團共同建設,於(yu) 2012年12月開工,2021年12月首次並網發電。目前,石島灣高溫氣冷堆核電站首台(套)設備達2200多台(套),創新型設備有600餘(yu) 台(套),設備國產(chan) 化率達到93.4%。
據悉,華能山東(dong) 石島灣核電站集聚了設計研發、工程建設、設備製造、生產(chan) 運營等產(chan) 業(ye) 鏈上下遊500餘(yu) 家單位,先後攻克多項世界級關(guan) 鍵技術。核電站的商運投產(chan) ,對促進我國核電安全發展、提升我國核電科技創新能力等具有重要意義(yi) 和積極影響。
依托這一工程,我國係統掌握了高溫氣冷堆設計、製造、建設、調試、運維技術,中國華能和清華大學共同研發了高溫氣冷堆特有的調試運行六大關(guan) 鍵核心技術,培養(yang) 了一批具備高溫氣冷堆建設和運維管理經驗的專(zhuan) 業(ye) 人才隊伍,形成一套可複製、可推廣的標準化管理體(ti) 係,並建立起以專(zhuan) 利、技術標準、軟件著作權為(wei) 核心的自主知識產(chan) 權體(ti) 係。
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