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2023年國內(nèi)十大科技新聞解讀

發(fā)布時間:2023-12-26 16:28:00來源: 科技日報

  本報記者 陸成寬

  “中國天眼”發(fā)現(xiàn)納赫茲引力波存在的關(guān)鍵證據(jù)、清華大學團隊研制出新款憶阻器存算一體芯片、全球首座第四代核電站正式投產(chǎn)……2023年注定是中國科技史上格外閃亮的一年。這一年,基礎(chǔ)研究取得重大原創(chuàng)成果,關(guān)鍵核心技術(shù)攻關(guān)實現(xiàn)新突破,科技創(chuàng)新支撐高質(zhì)量發(fā)展交出精彩答卷。凡是過往,皆為序章。展望未來,廣大科技工作者定將踔厲奮發(fā)、勇毅前行、團結(jié)奮斗,以高水平科技自立自強譜寫中國式現(xiàn)代化的嶄新篇章。

  1中央科技

  委員會組建

  今年3月,《黨和國家機構(gòu)改革方案》(以下簡稱《改革方案》)印發(fā),提出加強黨中央對科技工作的集中統(tǒng)一領(lǐng)導,組建中央科技委員會,重新組建科學技術(shù)部,聚焦科技工作前瞻性謀劃、系統(tǒng)性布局、整體性推進,加快實現(xiàn)高水平科技自立自強。

  科技創(chuàng)新在我國現(xiàn)代化建設(shè)全局中居于核心地位。面對國際科技競爭和外部遏制打壓的嚴峻形勢,必須進一步理順科技領(lǐng)導和管理體制,更好統(tǒng)籌科技力量在關(guān)鍵核心技術(shù)上攻堅克難,加快實現(xiàn)高水平科技自立自強。

  《改革方案》明確,組建中央科技委員會。加強黨中央對科技工作的集中統(tǒng)一領(lǐng)導,統(tǒng)籌推進國家創(chuàng)新體系建設(shè)和科技體制改革,研究審議國家科技發(fā)展重大戰(zhàn)略、重大規(guī)劃、重大政策,統(tǒng)籌解決科技領(lǐng)域戰(zhàn)略性、方向性、全局性重大問題,研究確定國家戰(zhàn)略科技任務和重大科研項目,統(tǒng)籌布局國家實驗室等戰(zhàn)略科技力量。

  《改革方案》明確,中央科技委員會辦事機構(gòu)職責由重組后的科學技術(shù)部整體承擔。

  2作物主效耐堿

  基因及其作用

  機制首次揭示

  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目標更進一步——他們以耐鹽堿作物高粱為材料,首次發(fā)現(xiàn)主效耐堿基因AT1及其作用機制。大田實驗證明,該基因可顯著提升高粱、水稻、小麥、玉米和谷子等作物在鹽堿地的產(chǎn)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與發(fā)育生物學研究所研究員謝旗、中國農(nóng)業(yè)大學教授于菲菲、華中農(nóng)業(yè)大學教授歐陽亦聃等領(lǐng)銜的科研團隊與多家合作單位共同完成。相關(guān)成果3月24日在《科學》和《國家科學評論》發(fā)表。

  “世界范圍內(nèi)存在數(shù)億公頃的鹽堿地,優(yōu)質(zhì)耐鹽堿作物品種的培育與推廣,將有效提升鹽堿地產(chǎn)能,對保障糧食安全意義重大?!敝x旗介紹。目前,全球在作物耐鹽研究方面已取得大量成果,但在作物耐堿機制方面,仍知之甚少。

  研究團隊對高粱遺傳資源進行了全基因組大數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)分析,發(fā)現(xiàn)一個主效耐堿基因AT1。該基因與水稻的粒形調(diào)控基因GS3同源,研究團隊還揭示了作物耐鹽堿的分子機制。隨后的研究發(fā)現(xiàn),AT1/GS3基因在主要糧食作物水稻、小麥、玉米、谷子中的調(diào)控機制也高度類似。

  3國產(chǎn)大飛機C919

  完成商業(yè)首飛

  5月28日,是一個值得載入史冊的日子。這一天,國產(chǎn)C919大型客機圓滿完成首次商業(yè)載客飛行,正式進入民航市場,開啟市場化運營、產(chǎn)業(yè)化發(fā)展新征程。

  大型客機被譽為“現(xiàn)代制造業(yè)的明珠”,是一個國家科技能力、工業(yè)水平和綜合實力的集中體現(xiàn)。C919大型客機是我國首次按照國際通行適航標準自行研制、具有自主知識產(chǎn)權(quán)的噴氣式干線客機,于2007年立項,2017年首飛,2022年9月完成全部適航審定工作后,獲中國民用航空局頒發(fā)型號合格證。

  從設(shè)計、研發(fā)、制造到完成數(shù)百個試飛科目、數(shù)千個小時飛行的適航取證審定工作,再到首次商業(yè)載客飛行,16年來,C919一棒接著一棒跑,闖過了一道道險關(guān)難關(guān),讓中國的“大飛機夢”一步步照進現(xiàn)實。

  通過C919的設(shè)計研制,我國掌握了民機產(chǎn)業(yè)5大類、20個專業(yè)、6000多項民用飛機技術(shù),帶動新技術(shù)、新材料、新工藝群體性突破。

  風雨兼程十余載,逐夢藍天向未來。C919首次商業(yè)載客飛行,標志著C919的“研發(fā)、制造、取證、投運”全面貫通,中國民航商業(yè)運營國產(chǎn)大飛機正式“起步”,中國大飛機的“空中體驗”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(fā)現(xiàn)

  納赫茲引力波

  存在關(guān)鍵證據(jù)

  搜尋納赫茲引力波是國際物理和天文領(lǐng)域備受關(guān)注的焦點問題之一。利用被譽為“中國天眼”的500米口徑球面射電望遠鏡,我國脈沖星測時陣列(CPTA)研究團隊發(fā)現(xiàn)納赫茲引力波存在的關(guān)鍵證據(jù)。這是納赫茲引力波搜尋的一個重要突破,表明我國納赫茲引力波研究與國際同步達到領(lǐng)先水平。相關(guān)研究成果6月29日在線發(fā)表于《天文與天體物理研究》。

  作為一種低頻引力波,波長可長達幾光年的納赫茲引力波是宇宙里亙古恒久的背景噪音。比起2016年人類最早發(fā)現(xiàn)的高頻引力波,它們更難被“收聽”到,需要基于長達數(shù)年的數(shù)據(jù)采集。

  利用大型射電望遠鏡對一批自轉(zhuǎn)極其規(guī)律的毫秒脈沖星進行長期測時觀測,是目前已知唯一的納赫茲引力波探測手段。

  “利用‘中國天眼’,我們對57顆毫秒脈沖星開展了長期系統(tǒng)性監(jiān)測,同時將這些毫秒脈沖星組成了銀河系尺度大小的引力波探測器,以搜尋納赫茲引力波?!闭撐耐ㄓ嵶髡?、中國科學院國家天文臺/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個月的數(shù)據(jù)后,CPTA團隊找到了納赫茲引力波存在的關(guān)鍵證據(jù)。

  北京大學講席教授、美國藝術(shù)與科學院院士何子山認為,這一重大科學突破對星系演化和超大質(zhì)量黑洞研究具有深遠影響,也為引力波天體物理學打開了全新的窗口。

  551個超導量子

  比特簇態(tài)制備

  刷新世界紀錄

  繼實現(xiàn)10比特、12比特、18比特的真糾纏態(tài)制備之后,來自中國科學技術(shù)大學等單位的研究人員又取得了重要突破——成功實現(xiàn)51個超導量子比特簇態(tài)制備和驗證,刷新了所有量子系統(tǒng)中真糾纏比特數(shù)目的世界紀錄。相關(guān)成果7月12日在線發(fā)表于《自然》雜志。

  超導量子計算被普遍認為是最有可能率先實現(xiàn)實用化量子計算的方案之一,因而備受關(guān)注。作為量子計算的基本單元,量子比特不同于非0即1的經(jīng)典比特,它可以“同時”處于0和1疊加態(tài),即量子相干疊加態(tài)。

  當人們把量子疊加拓展到多量子比特體系,自然就導致了量子糾纏的概念。多個量子比特一旦實現(xiàn)了相干疊加,其代表的狀態(tài)空間將會隨著量子比特的數(shù)目增多而呈指數(shù)增長。這被認為是量子計算加速效應的根源。多年以來,實現(xiàn)大規(guī)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,由于更大規(guī)模的真糾纏態(tài)制備要求高連通性的量子系統(tǒng)、高保真的多比特量子門以及高效準確的量子態(tài)保真度表征手段,此前真糾纏比特的規(guī)模未能突破24個量子比特。

  該研究將量子系統(tǒng)中真糾纏比特數(shù)目的紀錄由24個大幅突破至51個,充分展示了超導量子計算體系優(yōu)異的可擴展性,對研究多體量子糾纏、實現(xiàn)大規(guī)模量子算法以及基于測量的量子計算等具有重要意義。

  6國家太空實驗室

  正式運行

  “天宮課堂”為我們帶來了奇妙、有趣的太空實驗,而更多關(guān)于太空奧秘的探索正在國家太空實驗室里有序開展。

  在8月18日舉行的載人航天工程空間應用與發(fā)展情況介紹會上,中國載人航天工程新聞發(fā)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,并建立起獨具中國特色的近地空間科學與應用體系,空間應用正有序展開、成果頻現(xiàn)。

  2022年底,中國空間站完成全面建造,進入為期10年以上的應用與發(fā)展階段。在這一階段,我國將常態(tài)化開展載人飛行,航天員將長期在軌飛行,在很多領(lǐng)域開展大規(guī)模的空間科學實驗和技術(shù)實驗任務。全面建成的中國空間站,是我國覆蓋空間科學相關(guān)學科領(lǐng)域最全、在軌支撐能力最強、兼?zhèn)溆腥藚⑴c和上下行運輸?shù)泉毺貎?yōu)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,與神舟十四號航天員乘組首次實現(xiàn)“太空會師”。10月29日,一場“太空會師”再次上演,神舟十七號與神舟十六號兩個乘組在中國空間站勝利會面。這是在我國首艘載人飛船神舟五號實現(xiàn)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人體免疫系統(tǒng)

  發(fā)育圖譜繪制

  作為防止病毒細菌等病原體入侵的“衛(wèi)士”,免疫細胞是人體免疫系統(tǒng)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(tài),對了解免疫力和揭示免疫相關(guān)疾病的發(fā)生發(fā)展機制具有重要意義。

  9月12日,《細胞》在線發(fā)表一項關(guān)于免疫細胞的重要進展。來自中國科學院深圳先進技術(shù)研究院等單位的科研人員成功繪制了覆蓋組織范圍最廣、時間跨度最長、采樣密度最高的人體免疫系統(tǒng)發(fā)育圖譜,有望推動全球免疫學和發(fā)育生物學領(lǐng)域的發(fā)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(zhuǎn)錄組測序平臺,對發(fā)育中的免疫細胞開展“解碼”,并以這樣的海量數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)繪制人體免疫系統(tǒng)發(fā)育圖譜。

  同時,他們還發(fā)現(xiàn)了免疫細胞的兩個新類型:廣泛存在于多個組織臟器、促進血管生成的巨噬細胞,以及存在于中樞神經(jīng)系統(tǒng)之外的類小膠質(zhì)細胞。

  對于這項研究,中國科學院院士、廈門大學教授韓家淮給予了高度評價。他說:“這項研究拓展了人們對人體免疫發(fā)育特別是巨噬細胞多樣性、分化和功能的認知,有助于深入理解免疫系統(tǒng)的功能和調(diào)控機制,為疾病診斷、免疫治療和新療法開發(fā)提供重要的基礎(chǔ)?!?/p>

  8新款憶阻器存算

  一體芯片成功研制

  10月10日,一個消息不脛而走,沖上微博熱搜:基于存算一體計算范式,清華大學集成電路學院教授吳華強、副教授高濱團隊研制出全球首款全系統(tǒng)集成、支持高效片上學習(機器學習能在硬件端直接完成)的憶阻器存算一體芯片。相關(guān)研究成果在線發(fā)表于《科學》雜志。

  “我們研發(fā)的這款存算一體芯片,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(shè)備在實際應用場景下的學習適應能力。”高濱在接受記者采訪時介紹。

  據(jù)了解,這款芯片包含支持完整片上學習所必需的全部電路模塊,成功完成圖像分類、語音識別和控制任務等多種片上增量學習功能驗證。相關(guān)成果可應用于手機等智能終端設(shè)備,還可以應用于邊緣計算場景,比如汽車、機器人等。

  更重要的是,相同任務下,這款芯片實現(xiàn)片上學習的能耗僅為先進工藝下專用集成電路系統(tǒng)的3%,展現(xiàn)出卓越的能效優(yōu)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的新范式,為突破馮·諾依曼傳統(tǒng)計算架構(gòu)下的能效、算力瓶頸提供了一種創(chuàng)新發(fā)展路徑。

  9國產(chǎn)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愿。今年,造船人夙愿得償。11月4日,我國首艘國產(chǎn)大型郵輪“愛達·魔都號”正式命名交付。這標志著我國從此實現(xiàn)了國產(chǎn)大型郵輪制造“零的突破”。

  據(jù)悉,“愛達·魔都號”總噸位13.55萬噸,長323.6米,寬37.2米,最大高度72.2米;全船搭載107個系統(tǒng)、5.5萬個設(shè)備,包含2500萬個零部件,完工敷設(shè)4750公里電纜;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(xiàn)代化城市”。

  大型郵輪與大型液化天然氣運輸船、航空母艦并稱為造船工業(yè)“皇冠上的三顆明珠”,設(shè)計、建造難度極高,是體現(xiàn)一個國家工業(yè)實力和科技水平的標志性工程。此次“愛達·魔都號”的設(shè)計建造成功,標志著我國造船業(yè)自主實現(xiàn)了大型郵輪重量控制、減震降噪等主要核心技術(shù)的突破。

  10全球首座第四代

  核電站投產(chǎn)

  12月6日,山東榮成傳來好消息:華能石島灣高溫氣冷堆核電站示范工程在穩(wěn)定電功率水平上正式投產(chǎn),轉(zhuǎn)入商業(yè)運行。這是我國具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的全球首座第四代核電站,標志著我國在高溫氣冷堆核電技術(shù)領(lǐng)域已處于全球領(lǐng)先地位。

  這座核電站由中國華能牽頭,聯(lián)合清華大學、中核集團共同建設(shè),于2012年12月開工,2021年12月首次并網(wǎng)發(fā)電。目前,石島灣高溫氣冷堆核電站首臺(套)設(shè)備達2200多臺(套),創(chuàng)新型設(shè)備有600余臺(套),設(shè)備國產(chǎn)化率達到93.4%。

  據(jù)悉,華能山東石島灣核電站集聚了設(shè)計研發(fā)、工程建設(shè)、設(shè)備制造、生產(chǎn)運營等產(chǎn)業(yè)鏈上下游500余家單位,先后攻克多項世界級關(guān)鍵技術(shù)。核電站的商運投產(chǎn),對促進我國核電安全發(fā)展、提升我國核電科技創(chuàng)新能力等具有重要意義和積極影響。

  依托這一工程,我國系統(tǒng)掌握了高溫氣冷堆設(shè)計、制造、建設(shè)、調(diào)試、運維技術(shù),中國華能和清華大學共同研發(fā)了高溫氣冷堆特有的調(diào)試運行六大關(guān)鍵核心技術(shù),培養(yǎng)了一批具備高溫氣冷堆建設(shè)和運維管理經(jīng)驗的專業(yè)人才隊伍,形成一套可復制、可推廣的標準化管理體系,并建立起以專利、技術(shù)標準、軟件著作權(quán)為核心的自主知識產(chǎn)權(quán)體系。(來源:科技日報)

(責編:陳濛濛)

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