二〇二四年國內(nèi)十大科技新聞解讀
“拉索”確認(rèn)首個超級宇宙線源、世界首款類腦互補視覺芯片研制成功、嫦娥六號實現(xiàn)世界首次月背采樣返回……回望2024，中國在實現(xiàn)高水平科技自立自強的道路上行穩(wěn)致遠(yuǎn)。這一年，我們深刻體會到，“科技改變生活”“科技成就未來”這些宏大敘事愈加落地和具象化。在面臨諸多不確定性的當(dāng)下，科技創(chuàng)新正切實帶來信心和希望。
1全國科技大會、國家科學(xué)技術(shù)獎勵大會、兩院院士大會召開
科技興則民族興，科技強則國家強。6月24日，全國科技大會、國家科學(xué)技術(shù)獎勵大會和中國科學(xué)院第二十一次院士大會、中國工程院第十七次院士大會隆重召開。這次大會是在以中國式現(xiàn)代化全面推進強國建設(shè)、民族復(fù)興偉業(yè)關(guān)鍵時期召開的一次科技盛會，對加快實現(xiàn)高水平科技自立自強、建設(shè)科技強國具有重大意義。
“錨定2035年建成科技強國的戰(zhàn)略目標(biāo)”是這次大會傳遞的最強音。“現(xiàn)在距離實現(xiàn)建成科技強國目標(biāo)只有11年時間了。我們要以‘十年磨一劍’的堅定決心和頑強意志，只爭朝夕、埋頭苦干，一步一個腳印把這一戰(zhàn)略目標(biāo)變?yōu)楝F(xiàn)實。”習(xí)近平總書記的重要講話鏗鏘有力。
習(xí)近平總書記在講話中充分肯定了近年來我國科技創(chuàng)新發(fā)展取得的歷史性成就，深刻總結(jié)了新時代科技事業(yè)發(fā)展的重要經(jīng)驗，精辟論述了科技創(chuàng)新在推進中國式現(xiàn)代化、實現(xiàn)第二個百年奮斗目標(biāo)偉大進程中的重要作用，系統(tǒng)闡明了新形勢下加快建設(shè)科技強國的基本內(nèi)涵和主要任務(wù)。
“沖鋒號”吹響，新征程啟航。這次大會為新時代科技工作指明前進方向，進一步統(tǒng)一思想、深化認(rèn)識，凝聚起建設(shè)科技強國的創(chuàng)新偉力。
2“拉索”確認(rèn)首個超級宇宙線源
高能宇宙線從哪里來？這是一個世紀(jì)之謎。我國高海拔宇宙線觀測站“拉索”（LHAASO）的新發(fā)現(xiàn)，讓我們離解開這一謎題更近了一步。
2月26日，《科學(xué)通報》發(fā)表了一項關(guān)于高能宇宙線起源的重要成果。利用“拉索”的觀測數(shù)據(jù)，我國科學(xué)家在天鵝座恒星形成區(qū)發(fā)現(xiàn)了一個巨型超高能伽馬射線泡狀結(jié)構(gòu)，并從中找到了能量高于1億億電子伏宇宙線起源的候選天體。這是迄今人類能夠確認(rèn)的第一個超級宇宙線源。
星空下的高海拔宇宙線觀測站“拉索”（LHAASO）（合成照片）。
新華社記者金立旺攝
宇宙線是從外太空來的帶電粒子，主要成分為質(zhì)子，攜帶著宇宙起源、天體演化等方面的重要科學(xué)信息。探究宇宙線起源之謎，是當(dāng)代天體物理學(xué)的重大前沿科學(xué)問題之一。
據(jù)介紹，“拉索”此次發(fā)現(xiàn)的巨型超高能伽馬射線泡狀結(jié)構(gòu)，距我們約5000光年，尺度超過1000萬個太陽系。泡狀結(jié)構(gòu)內(nèi)有多個能量超過1千萬億電子伏的光子，最高達到2千萬億電子伏。
“一般來說，產(chǎn)生能量為2千萬億電子伏的伽馬光子，需要能量至少高10倍的宇宙線粒子。”論文通訊作者、中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)教授楊睿智說，這表明泡狀結(jié)構(gòu)內(nèi)部存在超級宇宙線源，源源不斷地產(chǎn)生能量至少達到2億億電子伏的高能宇宙線粒子，并注入到星際空間。
研究表明，位于泡狀結(jié)構(gòu)中心附近的大質(zhì)量恒星星團（CygnusOB2星協(xié)），是超級宇宙線源最可能的對應(yīng)天體。
3復(fù)粒稻遺傳奧秘破譯
復(fù)粒稻是一種獨特的水稻種質(zhì)資源，與普通水稻穗子上種子粒粒分明不同，它結(jié)出的種子可以三粒長在一簇上，因此又被稱為“三粒奇”。但這“三粒一簇”特性的機制一直是個謎。
3月8日，記者從中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院獲悉，來自該院等單位的科研人員成功破譯復(fù)粒稻“三粒一簇”的遺傳奧秘，揭示了油菜素甾醇調(diào)控水稻穗粒數(shù)的機制，為培育高產(chǎn)水稻新品種提供了新的理論基礎(chǔ)和路徑。相關(guān)研究成果當(dāng)日發(fā)表于《科學(xué)》雜志。
復(fù)粒稻整株。中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物科學(xué)研究所供圖
在這項工作中，研究團隊歷時7年，對復(fù)粒稻種質(zhì)進行了大規(guī)模化學(xué)誘變，創(chuàng)制了1萬份（約16萬個單株）復(fù)粒稻誘變株系，通過在田間逐一鑒定穗部特征，從中篩選出2份不簇生的突變體株系，成功定位到發(fā)生突變的基因BRD3。
通過進一步分析，研究團隊發(fā)現(xiàn)，油菜素甾醇可以通過調(diào)控水稻穗二級分枝調(diào)控穗粒數(shù)。
實驗證明，正是在突變基因BRD3的作用下，油菜素甾醇這種激素的含量降低，導(dǎo)致復(fù)粒稻稻穗的二級枝梗增多，使得“三粒一簇”現(xiàn)象出現(xiàn)。
中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院副院長曹永生表示，水稻單產(chǎn)突破依賴種質(zhì)資源中重大基因的發(fā)掘利用，油菜素甾醇調(diào)控水稻穗粒數(shù)機制的發(fā)現(xiàn)，提供了提高水稻單產(chǎn)的新視角。
4光子的分?jǐn)?shù)量子反常霍爾態(tài)首次實現(xiàn)
5月6日，記者從中國科學(xué)院獲悉，利用“自底而上”的量子模擬方法，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)潘建偉院士團隊在國際上首次實現(xiàn)了光子的分?jǐn)?shù)量子反常霍爾態(tài)，為高效開展更多、更新奇的量子物態(tài)研究提供了新路徑。相關(guān)研究成果發(fā)表于《科學(xué)》雜志。
霍爾效應(yīng)是指當(dāng)電流通過置于磁場中的材料時，電子受到洛倫茲力的作用，在材料內(nèi)部產(chǎn)生垂直于電流和磁場方向的電壓，該效應(yīng)被廣泛應(yīng)用于電磁感測領(lǐng)域。反常霍爾效應(yīng)則是指無需外部磁場的情況下觀測到相關(guān)效應(yīng)。量子霍爾效應(yīng)是量子力學(xué)版本的霍爾效應(yīng)，需要在低溫強磁場的極端條件下才可被觀察到。
“量子霍爾效應(yīng)根據(jù)電子間相互作用方式的不同，分為整數(shù)量子霍爾效應(yīng)和分?jǐn)?shù)量子霍爾效應(yīng)。”潘建偉說，其中，分?jǐn)?shù)量子霍爾態(tài)展現(xiàn)出非平庸的多體糾纏，具有重要的觀測研究價值，多年來受到學(xué)術(shù)界高度關(guān)注。
在此項研究中，團隊利用“自底而上”的方式，基于自主研發(fā)的超導(dǎo)高非簡諧性光學(xué)諧振器陣列，實現(xiàn)了光子間的非線性相互作用，并進一步在此系統(tǒng)中構(gòu)建出作用于光子的等效磁場以構(gòu)造人工規(guī)范場，從而實現(xiàn)了光子的分?jǐn)?shù)量子反常霍爾態(tài)。
諾貝爾物理學(xué)獎獲得者弗蘭克·維爾切克評價，這項研究向基于任意子的量子信息處理邁出重要一步。
5世界首款類腦互補視覺芯片研制成功
繼2019年發(fā)布全球首款異構(gòu)融合類腦芯片“天機芯”之后，清華大學(xué)精密儀器系類腦計算研究團隊在類腦視覺感知芯片領(lǐng)域再獲新突破，研制出世界首款類腦互補視覺芯片“天眸芯”。相關(guān)研究成果5月30日以封面文章的形式發(fā)表于《自然》雜志。
論文通訊作者、清華大學(xué)精密儀器系教授施路平介紹，在開放世界中，智能系統(tǒng)不僅要應(yīng)對龐大的數(shù)據(jù)量，還需要應(yīng)對極端場景，如駕駛場景中的突發(fā)危險、隧道口的劇烈光線變化和夜間強閃光干擾等。而傳統(tǒng)視覺感知芯片面對此類場景往往出現(xiàn)失真、失效或高延遲，這樣就會限制系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性。
為更好應(yīng)對上述問題，研究團隊聚焦類腦視覺感知芯片技術(shù)，提出了一種基于視覺原語的互補雙通路類腦視覺感知新范式。
“該范式借鑒了人類視覺系統(tǒng)的基本原理，將開放世界的視覺信息拆解為基于視覺原語的信息表示，并通過有機組合這些原語，模仿人視覺系統(tǒng)的特征，形成兩條優(yōu)勢互補、信息完備的視覺感知通路。”施路平介紹，基于這一新范式，團隊研制的“天眸芯”不僅突破了傳統(tǒng)視覺感知范式的性能瓶頸，而且能夠高效應(yīng)對各種極端場景，確保系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性。
6嫦娥六號實現(xiàn)世界首次月球背面采樣返回
敢上九天攬月，談笑凱歌還！
6月25日，內(nèi)蒙古四子王旗阿木古郎草原，一頂紅白相間的巨型降落傘緩緩落下，嫦娥六號返回器回到地面。至此，嫦娥六號完成了世界首次月球背面采樣返回的壯舉。這是我國迄今為止開展的最復(fù)雜的深空探測任務(wù)。
2024年6月4日7時38分，在北京航天飛行控制中心屏幕上拍攝的嫦娥六號取樣回放畫面。新華社記者金立旺攝
嫦娥六號任務(wù)周期長，工程創(chuàng)新多、風(fēng)險高、難度大，突破了月球逆行軌道設(shè)計與控制、月背智能快速采樣、月背起飛上升等關(guān)鍵技術(shù)。
嫦娥六號自發(fā)射后歷經(jīng)53天，闖過地月轉(zhuǎn)移、近月制動、環(huán)月飛行、著陸下降、月面工作、月面上升、交會對接與樣品轉(zhuǎn)移、環(huán)月等待、月地轉(zhuǎn)移以及再入回收等多個難關(guān)，成功帶回1935.3克月背樣品。
這些珍貴的月背樣品，不僅填補了月球背面研究的歷史空白，也為我們研究月球早期演化提供了一手資料，更為理解月球背面與正面地質(zhì)差異開辟了新的視角。
11月15日，月背樣品研究傳來好消息：我國科學(xué)家利用嫦娥六號月背樣品做出的兩項獨立研究成果，分別登上國際頂級學(xué)術(shù)期刊《自然》雜志和《科學(xué)》雜志。這兩項研究首次揭示月球背面約28億年前仍存在年輕的巖漿活動，這一年齡填補了月球玄武巖樣品在該時期的記錄空白。
緊接著，12月20日，《自然》又報道我國科學(xué)家通過分析嫦娥六號月背樣品，獲得了人類首份月背古磁場信息。
7國家重大工程深中通道建成開通
遙望珠江口，曾被伶仃洋隔開的兩岸城市群，因一座超級工程而緊密連接。
6月30日，歷時7年建設(shè)的國家重大工程深中通道建成開通，從深圳到中山的車程由原來的2小時縮短至30分鐘。深中通道全長約24公里，集“橋、島、隧、水下互通”于一體，是世界上綜合建設(shè)難度最高的跨海集群工程之一。
深中通道夜景。新華社記者劉大偉攝
作為環(huán)珠江口“A”字形交通網(wǎng)絡(luò)骨架的關(guān)鍵一“橫”，深中通道跨越伶仃洋，讓珠江口東西兩岸的“深莞惠”與“珠中江”兩大城市群實現(xiàn)了跨海直連。
在建設(shè)過程中，項目團隊創(chuàng)造了世界首例水下高速公路樞紐互通—機場互通立交、世界最長的雙向八車道海底沉管隧道、世界最大跨徑全離岸海中鋼箱梁懸索橋、世界最高橋面最高通航凈空海中大橋等10項“世界之最”。
自建設(shè)以來，深中通道獲得發(fā)明專利200余項、行業(yè)協(xié)會獎項數(shù)十項，并屢獲國際贊譽。2024年4月，深中大橋榮獲被稱為橋梁界“諾貝爾獎”的國際橋梁大會“喬治·理查德森獎”，深中隧道榮膺“全球隧道與地下工程領(lǐng)域50項標(biāo)志性工程”。
“我們堅持關(guān)鍵技術(shù)自主創(chuàng)新，將創(chuàng)新主導(dǎo)權(quán)牢牢掌握在自己手中。”深中通道管理中心主任、總工程師宋神友說，深中通道完成了多項技術(shù)創(chuàng)新，特別是在鋼殼—混凝土沉管隧道設(shè)計施工領(lǐng)域形成了原創(chuàng)性成果，實現(xiàn)了“從0到1”的突破，為世界跨海通道工程建設(shè)貢獻了中國方案。
8異體通用型CAR-T治療自身免疫疾病獲突破
7月16日，《細(xì)胞》雜志在線發(fā)表海軍軍醫(yī)大學(xué)第二附屬醫(yī)院（上海長征醫(yī)院）徐滬濟教授團隊的臨床研究成果：3名患有嚴(yán)重復(fù)發(fā)難治性風(fēng)濕免疫疾病的患者在接受通用型嵌合抗原受體T細(xì)胞免疫療法（CAR-T）治療后，病情得到明顯改善。這是國際首次成功使用異體通用型CAR-T治療自身免疫疾病。
如何提高風(fēng)濕免疫性疾病的治愈率，最大限度降低患病率和致殘率，改善患者生活質(zhì)量是全球共同面臨的醫(yī)學(xué)難題。近年來，生物制劑和靶向小分子藥物等在風(fēng)濕免疫性疾病的治療中取得了巨大進展，但其對許多患者仍無效，或改善后復(fù)發(fā)，患者最終發(fā)展出危及生命的并發(fā)癥。
徐滬濟介紹，CAR-T作為一種創(chuàng)新的治療手段，已經(jīng)在B淋巴細(xì)胞（以下簡稱“B細(xì)胞”）等惡性腫瘤的治療中顯示出較好的療效。在一些風(fēng)濕免疫性疾病發(fā)病過程中，B細(xì)胞的異常發(fā)育和功能失調(diào)是致病的關(guān)鍵因素之一。該團隊使用健康供者來源的T細(xì)胞，經(jīng)過基因工程改造，制備出針對B細(xì)胞CD19的異體通用型靶向CAR-T細(xì)胞藥物，實現(xiàn)了CAR-T細(xì)胞藥物的批量生產(chǎn)。使用該細(xì)胞藥物，徐滬濟教授團隊成功治療3名嚴(yán)重復(fù)發(fā)難治性風(fēng)濕免疫疾病患者。
徐滬濟表示，這項研究不僅為目前缺乏有效治療手段的風(fēng)濕免疫性疾病患者提供了新的治療選擇，還展示了通用型CAR-T細(xì)胞療法在有效性和安全性方面的巨大潛力。
9首個國產(chǎn)移動操作系統(tǒng)發(fā)布
10月22日，我國首個國產(chǎn)移動操作系統(tǒng)——華為原生鴻蒙操作系統(tǒng)（HarmonyOSNEXT）正式發(fā)布。這是繼蘋果iOS和安卓系統(tǒng)后，全球第三大移動操作系統(tǒng)。
此次發(fā)布的原生鴻蒙操作系統(tǒng)流暢度、性能、安全特性等提升顯著，全面突破操作系統(tǒng)核心技術(shù)，實現(xiàn)系統(tǒng)底座的全部自研，也實現(xiàn)國產(chǎn)操作系統(tǒng)的自主可控。
由于不依賴國外編程語言和操作系統(tǒng)內(nèi)核等核心技術(shù)，原生鴻蒙操作系統(tǒng)也被稱為“純血鴻蒙”。11月26日，搭載原生鴻蒙操作系統(tǒng)的華為Mate70系列手機正式發(fā)布，標(biāo)志著華為原生鴻蒙操作系統(tǒng)正式商用。
10月22日，在深圳市南山區(qū)的深圳灣體育中心，華為原生鴻蒙操作系統(tǒng)發(fā)布。新華社記者白瑜攝
華為常務(wù)董事、終端業(yè)務(wù)董事長、智能汽車解決方案業(yè)務(wù)董事長余承東介紹，原生鴻蒙操作系統(tǒng)在續(xù)航時間、安全和隱私保護等方面均位于行業(yè)前列。
據(jù)悉，鴻蒙系統(tǒng)于2015年立項，持續(xù)打造操作系統(tǒng)根技術(shù)，用不到10年的時間走完同行30年的歷程。2019年，華為公司正式對外發(fā)布鴻蒙系統(tǒng)，2021年該系統(tǒng)正式搭載到智能手機上。2023年9月，華為公司宣布全面啟動鴻蒙原生應(yīng)用，意味著鴻蒙系統(tǒng)完全使用自主“內(nèi)核”，不再依賴其他操作系統(tǒng)的開放源代碼。加速創(chuàng)新的鴻蒙系統(tǒng)不僅為國內(nèi)終端、軟件等產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)發(fā)展帶來新機遇，也正帶動各行業(yè)、各領(lǐng)域的數(shù)智化轉(zhuǎn)型。
10大洋鉆探船“夢想”號正式入列
“打穿地殼、進入地球深部”，這是人類長久以來的科學(xué)夢想。如今，中國最新入列的科考船有望將這一夢想變成現(xiàn)實。
11月17日，擁有最大11000米的鉆深能力、我國自主設(shè)計建造的首艘大洋鉆探船“夢想”號在廣州正式入列。
“夢想”號全長179.8米，寬32.8米，排水量42600噸，續(xù)航力15000海里，自持力120天，載員180人。它的穩(wěn)定性和結(jié)構(gòu)強度按16級超強臺風(fēng)安全要求設(shè)計，可在6級海況下正常作業(yè)，具備全球海域無限航區(qū)作業(yè)能力。
12月18日，我國自主設(shè)計建造的首艘大洋鉆探船正式命名為“夢想”號，并在廣州南沙首次試航。圖為命名儀式現(xiàn)場。
新華社記者黃國保攝
中國船舶第七〇八研究所“夢想”號總設(shè)計師張海彬介紹，“夢想”號采用模塊化設(shè)計理念，攻克多項世界級船舶設(shè)計難題，國際首次創(chuàng)新集成大洋科學(xué)鉆探、深海油氣勘探和天然氣水合物勘查試采等多種功能，構(gòu)建起我國自主的超深水鉆探裝備設(shè)計建造技術(shù)體系。經(jīng)兩輪海試驗證，“夢想”號主要性能指標(biāo)優(yōu)于設(shè)計要求。
作為全球領(lǐng)先的深海作業(yè)平臺，“夢想”號的科考實驗功能和信息化水平國際領(lǐng)先。全船建有基礎(chǔ)地質(zhì)、古地磁、無機地化、有機地化、微生物、海洋科學(xué)、天然氣水合物、地球物理、鉆探技術(shù)等九大功能實驗室，總面積超3000平方米，配置有全球首套船載巖心自動傳輸存儲系統(tǒng)，可滿足海洋領(lǐng)域全學(xué)科研究需求。
“夢想”號海試成功并正式入列，標(biāo)志著我國在深海進入、深海探測、深海開發(fā)上邁出了重要一步，是建設(shè)海洋強國、科技強國取得的又一重大成果。（記者陸成寬）
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