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Monday, April 21, 2014

2013中國與世界十大科技進展

由中國科學院、中國工程院主辦,中國科學院學部工作局、中國工程院辦公廳、中國科學報社承辦,中國科學院院士和中國工程院院士評選的瀚霖杯2013年中國十大科技進展新聞、世界十大科技進展新聞,2014年1月24日揭曉。

此項年度評選活動至今已舉辦了20次。評選結果經新聞媒體廣泛報導後,在社會上產生了強烈反響,使公眾進一步了解國內外科技發展的動態,對宣傳、普及科學技術起到了積極作用。

2013年中國十大科技進展新聞是:

1. 嫦娥三號月面軟著陸開展科學探測 :12月2日1時30分,我國在西昌衛星發射中心用長征三號乙運載火箭,成功將嫦娥三號探測器發射升空。14日21時11分,嫦娥三號在月球正面的虹灣以東地區實現軟著陸。15日4時35分,嫦娥三號著陸器與巡視器分離,“玉兔號”巡視器順利駛抵月球表面。15日23時45分,“兩器”完成互拍成像。按照計劃,嫦娥三號開展月表形貌與地質構造調查、月表物質成分和可利用資源調查、地球等離子體層探測和月基光學天文觀測等科學探測任務。嫦娥三號任務的圓満成功,標誌著我國探月工程“繞、落、回”第二步戰略目標取得全面勝利。這是中國首次實現地外天體軟著陸,成為世界上第三個自主實施月球軟著陸和月面巡視探測的國家。


2. 神舟十號飛船發射成功: 6月11日17時38分,神舟十號載人飛船在酒泉衛星發射中心發射升空,順利將聶海勝、張曉光、王亞平3名航天員送入太空。6月13日,神舟十號與天宮一號實現自動對接,6月23日實現手控交會對接。6月25日,神舟十號飛船從天宮一號目標飛行器上方繞飛至其後方,並完成近距離交會,我國首次航天器繞飛交會試驗取得成功。組合體飛行期間,航天員進駐天宮一號,並開展航天醫學實驗、技術試驗及太空授課活動,開創中國載人航天應用性飛行的先河。6月26日,神舟十號載人飛船返回艙返回地面。

3. 首次在實驗中發現量子反常霍爾效應:由中科院物理所和清華大學等機構的科研人員組成的團隊,在量子反常霍爾效應研究中取得重大突破。他們從實驗中首次 ​​觀測到量子反常霍爾效應,這是我國科學家從實驗中獨立觀測到的一個重要物理現象,也是物理學領域基礎研究的一項重要科學發現。量子反常霍爾效應的美妙之處是不需要任何外加磁場,因此,人們未來有可能利用量子反常霍爾效應無耗散的邊緣態發展新一代的低能耗晶體管和電子學器件,從而解決電腦發熱問題和摩爾定律的瓶頸問題。相關成果於3月14日在線發表於《科學》雜誌 ​​。

4. 禽流感病毒研究獲突破:中國科學院微生物所、中國疾病預防控制中心及相關高校的科研人員對H7N9禽流感病毒溯源、H5N1禽流感跨種間傳播機制的研究獲得重要突破。兩項成果分別在線發表於5月1日和3日《柳葉刀》和《科學》雜誌 ​​。中國農科院哈爾濱獸醫所陳化蘭團隊一項研究表明,H7N9病毒侵入人體發生突變後,存在較大人際間流行的風險。相關成果7月19日在線發表於《科學》雜誌 ​​。中國科學家10月26日在杭州宣布,自主研發出首例人感染H7N9禽流感病毒疫苗株。該成果由浙江大學醫學院附屬第一醫院聯合香港大學、中國疾病預防控制中心、中國食品藥品檢定研究院和中國醫學科學院協同攻關完成。

5. 天河二號蟬聯世界超算冠軍: 6月17日,國防科大研製的天河二號以峰值計算速度每秒5.49億億次、持續計算速度每秒3.39億億次雙精度浮點運算優越性能,在第41屆世界超級計算機500強排名中位居世界第一,標誌著我國在超級 ​​計算機領域已走在世界前列。11月20日,在美國丹佛市舉行的國際超級計算大會上,國際TOP500組織正式發布了第42屆世界超級計算機500強排行榜。安裝在國家超級計算廣州中心的天河二號超級計算機系統,再次位居榜首,蟬聯世界超算冠軍。

6. 世界上“最輕材料”研製成功:浙江大學研製出一種被稱為“全碳氣凝膠”的固態材料,密度僅每立方厘米0.16毫克,是空氣密度的六分之一,也是迄今為止世界上最輕的材料。“全碳氣凝膠”在結構韌性方面也十分出色,可在數千次被壓縮至原體積的20%之後迅速復原。此外,“全碳氣凝膠”還是吸油能力最強的材料之一。現有的吸油產品一般只能吸收自身質量10倍左右的有機溶劑,而“全碳氣凝膠”的吸收量可高達自身質量的900倍。這一研究成果於2月18日在線發表於《先進材料》雜誌 ​​,並被《自然》雜誌 ​​在“研究要聞”欄目中重點配圖評論。

7. 世界唯一實用化深紫外全固態激光器研製成功: 9月6日,由中科院承擔的國家重大科研裝備“深紫外固態激光源前沿裝備研製項目”通過驗收,使我國成為世界上唯一一個能夠製造實用化、精密化深紫外全固態激光器的國家。中科院科研人員在國際上首先生長出大尺寸氟硼鈹酸鉀晶體,並發現該晶體是第一種可用直接倍頻法產生深紫外波段激光的非線性光學晶體。科研人員在此基礎上發明了棱鏡耦合專利技術,率先發展出直接倍頻產生深紫外激光的先進技術。目前,中科院在棱鏡耦合器件上已獲中、美、日專利。我國科學家已應用該系列裝備獲得了一系列重要成果,使我國深紫外領域的科研水平處於國際領先地位。

8. 實現最高分辨率單分子拉曼成像:由中科院院士侯建國領銜的中國科大微尺度物質科學國家實驗室單分子科學團隊董振超研究小組,在國際上首次實現亞納米分辨的單分子光學拉曼成像,將具有化學識別能力的空間成像分辨率提高到前所未有的0.5納米。6月6日,《自然》雜誌 ​​在線發表了該項成果。三位審稿人盛讚這項工作“打破了所有的紀錄,是該領域創建以來的最大進展”;“是該領域迄今質量最高的工作,開闢了一片新天地”。世界著名納米光子學專家還在同期雜誌的《新聞與觀點》欄目撰文評述了這項研究。

9. 世界最大單機容量核能發電機研製成功: 8月24日上午,目前世界最大單機容量核能發電機——台山核電站1號1750兆瓦核能發電機由中國東方電氣集團東方電機有限公司完成製造,並從四川德陽市順利發運。台山核電站是我國首座、世界第三座採 ​​用EPR三代核電技術建設的大型商用核電站。東方電機為台山核電站提供首期全部兩台核能發電機,單機容量高達1750兆瓦,是東方電機迄今為止製造的技術難度最高、結構最複雜、體積最大、重量最重的核能發電機。東方電機開發設計了轉子線圈裝配新工藝、定子線棒製造新工藝、護環裝配新工藝、油密封系統裝配新工藝等一系列創新成果。


10. 世界首台擬態計算機研製成功:中國工程院院士鄔江興帶領科研團隊,聯合國內外十餘家單位,提出擬態計算新理論,並成功研製出世界首台結構動態可變的擬態計算機。9月21日,這項名為“新概念高效能計算機體系結構及系統研究開發”的項目在上海通過國家“863”計劃項目驗收。針對用戶不同的應用需求,擬態計算機可通過改變自身結構提高效能。測試表明,擬態計算機典型應用的能效,比一般計算機可提升十幾倍到上百倍。其研製成功,使我國計算機領域實現從跟隨創新到引領創新、從集成創新到原始創新的跨越;同時也可從體系技術層面有效破解我國核心電子器材、高端通用芯片、基礎軟件產品等軟硬件長期受制於人的困局。

2013年世界十大科技進展新聞是:

1.人類探測器歷史性地飛出太陽系美國航天局9月12日宣布,1977年發射的“旅行者1號”探測器已經飛出太陽系,目前正在寒冷黑暗的星際空間中“漫步”。人類,迎來向星際空間進軍標誌性的第一步。最新數據顯示,2012年8月25日可能就是“旅行者1號”脫離太陽系的日子。目前,該探測器距太陽約190億公里,但仍暫時受到太陽的影響。《科學》雜誌 ​​發表了相關報告。美國航天局副局長約翰•格倫斯菲爾德說,作為人類派往星際空間的“大使”,“旅行者1號”勇敢踏足從未有探測器到達過的地方,這是人類科學史上最偉大的成就之一,為人類的科學夢想與事業掀開了新篇章。

2.首次3D打印出“活體組織”研究人員創造出一種水滴網絡,能夠模仿生物組織中的細胞的一些特性。利用一台3D打印機,英國牛津大學的一個研究小組將這些小水滴組裝成為一種與膠狀物類似的物質,從而能夠像肌肉一樣彎曲,並能夠像神經細胞束一樣傳輸電信號,這一成果將有望應用在醫療領域。研究人員在4月5日出版的《科學》雜誌 ​​上報告了這一研究成果。研究人員說,這樣打印出來的材料其質地與大腦和脂肪組織相似,可做出類似肌肉樣活動的折疊動作,且具備像神經元那樣工作的通信網絡結構,可用於修復或增強衰竭的器官。

3.世界第一台碳納米管計算機建成美國斯坦福大學研究人員利用新設計方法建成的碳納米管計算機芯片包含178個晶體管,其中每個晶體管由10至200個碳納米管構成。不過,這一設備只是未來碳納米管電子設備的基本原型,目前只能運行支持計數和排列等簡單功能的操作系統。論文發表在《自然》雜誌 ​​上。專家認為,受限於矽自身性質,傳統半導體技術已經趨近極限,而這項新突破使人們看到用碳納米管代替矽,製造出體積更小、速度更快、價格更便宜的新一代電子設備的可能性。這一成果或將開啟電子設備新時代。

4.首次發現人類DNA存在四鏈螺旋結構劍橋大學的尚卡爾•巴拉蘇布拉馬尼安等人在《自然•化學》雜誌 ​​上報告說,過去研究者能在實驗室中製出四鏈螺旋結構的DNA,但一直不知道這種結構是否在人體內天然存在,他們使用一種會發出熒光、只與四鏈結構DNA結合而不與普通雙鏈結構DNA結合的物質,首次證實了人類DNA中也存在四鏈螺旋結構。巴拉蘇布拉馬尼安說,能夠證實在人類細胞DNA中存在四鏈螺旋結構,是一個里程碑式的成就,對這一結構的研究將來也許會成為控制癌細胞增生的關鍵。

5.首次捕捉到太陽系外高能中微子多國研究人員11月21日在《科學》雜誌 ​​上說,他們利用埋在南極冰下的粒子探測器,首次捕捉到源自太陽系外的高能中微子。科學家評論說,他們觀測到的是太陽系外高能中微子的首個“堅實證據”。中微子天文學從此進入新時代。從2010年開始,來自美國、歐洲、日本與新西蘭的200多名研究人員開始利用“冰立方天文台”捕捉中微子。所謂“冰立方天文台”,是指用86根鋼纜串聯5160個光學傳感器,埋入南極冰下製成的一個體積達1立方千米的探測器,這也是世界上最大的中微子探測器,它利用中微子與冰作用時會發出微弱藍光進行工作。

6.成功培育出人類胚胎幹細胞借助多年猴子細胞實驗積累的數據,美國比弗頓靈長類動物研究中心的Shoukhrat Mitalipov及其同事發現了能夠適用於克隆人體細胞的“秘訣”。在刊登於5月16日出版的《細胞》雜誌 ​​上的論文中,科學家表示,去除人體卵母細胞內包含DNA的細胞核,然後將這些細胞與胎兒皮膚細胞或8個月大嬰兒的皮膚細胞融合,產生出的胚胎攜帶著來自皮膚細胞的DNA。之後科學家能夠使用這些胚胎衍生出胚胎幹細胞,理論上這些胚胎幹細胞能夠分化成這個嬰兒的所有類型的細胞。

7.世界最大地面天文觀測裝置正式啟用總投資15億美元、人類有史以來最大的地面天文學觀測裝置--“阿塔卡馬大型毫米波/亞毫米波天線陣”(簡稱“阿爾馬”)3月13日在智利北部阿塔卡馬沙漠正式投入使用。66個重約120噸、直徑從7米至12米不等的高精度拋物面天線組成一架直徑16公里的大型射電望遠鏡,分辨率可達0.01角秒,相當於能看清500公里外的一分錢硬幣,“視力”超出“哈勃”望遠鏡10倍。“阿爾馬”項目由北美、歐洲和亞洲等多個地區的天文機構合作完成。研究人員介紹說,在這個革命性的觀測裝置協助下,他們可對宇宙中的塵埃雲和恆星的形成開展深入研究。

8.首張人腦超清三維圖譜問世一個由神經學家組成的國際團隊歷經10年,通過對一名65歲婦女的大腦樣本進行切片研究和分析,製作出迄今為止最詳細的完整三維人腦圖,包含1萬億字節數據的高分辨率圖譜,非常精確和精細地展示了神經元組織,有助於弄清甚至重新定義幾十年前解剖學研究所獲得的大腦區域結構。研究人員將結果發表在6月20日出版的《科學》雜誌 ​​上。該“大腦”圖譜的分辨率為20微米,此前基於磁共振成像的人腦圖分辨率為1毫米,其清晰度是普通掃描圖的50倍以上。

9.首次實現兩個人腦之間的遠程控制美國華盛頓大學的研究人員通過互聯網發送其中一人腦中的“想法”,實現對另一人大腦及手部動作的控制。這項試驗於8月12日在位於西雅圖的華盛頓大學校園內進行。研究人員表示,這項技術容易讓人聯想起各種科幻“心靈融合”情節。但實際上試驗中所用的只是易被腦電圖儀識別的簡單腦電波信號,而不是人類真正複雜的思想,它不會讓任何人擁有控制別人行動的能力。研究人員對人類數年以後掌握、利用大腦交流的能力充滿信心。


10. “一箭32星”發射創新紀錄俄羅斯11月21日用一枚“第聶伯”運載火箭順利發射了多顆衛星。根據計劃,本次發射的一顆意大利衛星在入軌一個月後,還將釋放出其攜帶的多顆子衛星,使發射載荷總數達到32個,超過美國“一箭29星”的世界紀錄。據介紹,此次發射的衛星中最大的一顆是阿聯酋的地球遙感衛星,質量為300千克,能夠從距地球600公里高的軌道上拍攝精確度達1米的地面影像。本次發射還有14顆微型立方體衛星,每顆質量不超過10千克,這類衛星常用作科研或測試。這是“第聶伯”運載火箭今年的第二次發射。“第聶伯”運載火箭為三級液體燃料火箭,起飛質量約211噸,主要用於發射小型商業衛星。