生命科學(xué)爭奇 物質(zhì)科學(xué)斗艷
——世界科技一百年（十三）21世紀10年代

王渝生

生命科學(xué)爭奇 物質(zhì)科學(xué)斗艷
——世界科技一百年（十三）21世紀10年代

王渝生

在21世紀頭10年科學(xué)技術(shù)突飛猛進發(fā)展的基礎(chǔ)上，21世紀10年代頭2年，生命科學(xué)和物質(zhì)科學(xué)兩方面都取得了突破性進展。人造細胞進而人造生命的研究和千人基因組計劃獲得重大成果，納米技術(shù)、激光技術(shù)和對反物質(zhì)、暗物質(zhì)的研究取得重大突破，超級計算機則首次突破了萬萬億次大關(guān)。

中國的超級雜交水稻產(chǎn)量和超級計算機“天河一號”的計算速度位于世界前列；“嫦娥二號”的發(fā)射、“天宮一號”與“神州八號”的交會對接和深海載人潛水、深地探測技術(shù)取得可喜成就。

2010年

美人造生命邁出關(guān)鍵一步

美國J.克雷格.文特爾研究所的研究人員在《科學(xué)》雜志上報告說，他們?nèi)斯ず铣闪艘环N名為蕈狀支原體的細菌的脫氧核糖核酸(DNA)，并將其植入另一個內(nèi)部被掏空的、名為山羊支原體的細菌體內(nèi)。最終他們使植入人造DNA的細菌重新獲得生命，并開始在實驗室的培養(yǎng)皿中繁殖。研究人員表示，這是第一個人造細胞，它向人造生命形式邁出了關(guān)鍵一步。這是人類歷史上最重要的科技成果。

美首次探測到暗物質(zhì)粒子

神秘的暗物質(zhì)一直令科學(xué)家感到迷惑不解，這種看不見的物質(zhì)占宇宙質(zhì)量的大約四分之三。美國佛羅里達大學(xué)科學(xué)家首次探測到暗物質(zhì)粒子。在美國明尼蘇達州北部的索丹鐵礦地下2000英尺(約610米)，動用了30臺高靈敏度探測儀，并將溫度降低至零下273.1攝氏度。在這種實驗環(huán)境下，當一種被稱為“弱相互作用大質(zhì)量粒子”(Wimp)撞擊一個普通的原子時，這些探測儀將能夠捕捉到撞擊事件，從而確定Wimp粒子的存在。

英國等科學(xué)家發(fā)現(xiàn)“超級細菌”

2010年8月11日，來自英國、瑞典、印度和巴基斯坦的四國科學(xué)家在權(quán)威醫(yī)學(xué)雜志《柳葉刀-傳染病》上聯(lián)合發(fā)表文章稱，他們發(fā)現(xiàn)了幾種“超級細菌”，對幾乎所有抗生素都有極高的耐藥性，而這些細菌可能對全球的公共健康造成極大影響。這些菌株有一個共同點：都攜帶著一種相同的基因突變，能編碼金屬-β-內(nèi)酰胺酶，簡稱NDM-1。有了NDM-1，細菌就等于有了非常堅固的護盾，因為這種酶能夠水解大多數(shù)抗生素，使之失效。上述文章發(fā)表后不久，“超級細菌”就在多個國家小規(guī)模爆發(fā)，引起了不小的恐慌。

歐首次成功制造并捕獲反物質(zhì)原子

歐洲核子研究中心的科學(xué)家成功制造出多個反氫原子，并利用磁場使其存在了“較長時間”。這是科學(xué)家首次成功捕獲反物質(zhì)原子。氫原子是只有一個質(zhì)子和一個電子的最簡單的原子。實際上，歐洲核子研究中心早在1995年就第一次制造出了反氫原子，但只能存在幾個微秒的時間，就與周圍環(huán)境中的正氫原子相碰并湮滅。此次的突破之處在于，制造出數(shù)個反氫原子后，借助特殊的磁場首次成功地使其存在了“較長時間”——約0.17秒。這一成果被看作是物理學(xué)領(lǐng)域的一大突破，將大大推動有關(guān)反物質(zhì)的研究。

IBM發(fā)布硅納米光子芯片技術(shù)

IBM公司2010年12月2日發(fā)布了其在芯片技術(shù)領(lǐng)域的最新突破——歷時10年研發(fā)的CMOS集成硅納米光子學(xué)技術(shù)，該芯片技術(shù)可將電子和光子納米器件集成在一塊硅芯片上，使計算機芯片之間通過光脈沖(而不是電子信號)進行通訊。這一新技術(shù)的另一個優(yōu)勢在于它可在一個標準的芯片制造生產(chǎn)線上生產(chǎn)，不需要新的或者特殊的工具?？茖W(xué)家有望據(jù)此研制出比傳統(tǒng)芯片更小、更快、能耗更低的芯片，為億億次超級計算機的研發(fā)開辟道路。

“普朗克”衛(wèi)星繪出首幅宇宙全景

歐洲航天局2010年7月5日宣布，該機構(gòu)的宇宙探測衛(wèi)星“普朗克”根據(jù)此前收集的數(shù)據(jù)，繪出了首幅宇宙全景。這幅圖的珍貴之處在于捕捉到宇宙微波背景輻射，它形成于宇宙大爆炸時期，經(jīng)過137億年的漫長旅行才到達地球，對研究人員而言，它就是研究星系起源的“活化石”。圖像正中是地球所在的銀河系，其周圍布滿了冷塵埃形成的纖維狀物質(zhì)，研究人員分析說，這片區(qū)域正是恒星形成的地方，而“普朗克”衛(wèi)星拍下正在誕生的星體以及尚處在萌芽狀的恒星。天文學(xué)家根據(jù)它提供的數(shù)據(jù)，可以更好地了解宇宙的起源及其現(xiàn)在的運行方式。

歐大型強子對撞機質(zhì)子束流對撞首獲成功

2010年3月30日歐洲核子研究中心宣布，大型強子對撞機總能量為7萬億電子伏特的兩個束流對撞獲得成功。這是世界上目前能量最高的對撞?？茖W(xué)家認為，對撞成功對探索宇宙起源和粒子研究具有里程碑式的意義。歐洲核子研究中心11月4日宣布，2010年大型強子對撞機質(zhì)子對撞運行當天圓滿結(jié)束，已完成今年的實驗?zāi)繕耍@得的主要成果包括對撞機的“性能參數(shù)亮度”達到設(shè)計目標，確認粒子標準模型的部分內(nèi)容，在質(zhì)子對撞中首次探測到“頂夸克”，確定“受激夸克”等新粒子產(chǎn)生的能級范圍。

“千人基因組計劃”獲重大成果

由中、美、英國科研機構(gòu)發(fā)起的大型國際科研合作項目“千人基因組計劃”，10月28日在英國《自然》雜志上以封面文章形式發(fā)布了迄今最詳盡的人類基因多態(tài)性圖譜，同時也在美國《科學(xué)》雜志上報告了在基因研究技術(shù)手段上的收獲，相關(guān)成果標志著人類基因研究進入了一個劃時代的新階段。這一計劃取得了兩個重要成果，第一是獲得了迄今最詳盡的人類基因多態(tài)性圖譜，第二是探索出了研究基因多態(tài)性的新技術(shù)手段。

首份全球海洋生物普查報告發(fā)布

2010年10月4日，歷時10年的全球“海洋生物普查”項目在倫敦發(fā)布最終報告，根據(jù)普查得出的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，海洋生物物種總計可能有約100萬種，其中25萬種是人類已知的海洋物種，其他75萬種海洋物種人類知之甚少，這些人類不甚了解的物種大多生活在北冰洋、南極和東太平洋未被深入考察的海域。來自80多個國家和地區(qū)的2700多名科學(xué)家共發(fā)現(xiàn)6000多種新物種，它們以甲殼類動物和軟體動物居多，其中有1200種已認知或已命名，新發(fā)現(xiàn)待命名的物種約5000種。這是歷史上首次進行全球海洋生物普查。

量子糾纏首次在電晶體線路中完美實現(xiàn)

一個由法國、德國和西班牙物理學(xué)家組成的研究團隊首次確鑿地證明：從電晶體裝置中分離出來的粒子，仍可實現(xiàn)量子糾纏。這是量子力學(xué)的一次突破性進展。量子糾纏在全固體材料中的完美實現(xiàn)，意味著量子力學(xué)真正走進了電子元件中，量子糾纏和全固體材料結(jié)合的目的就是實現(xiàn)量子計算以及更加固若金湯的通信。該成果讓科學(xué)家邁入了量子研究的新境界。在以原子為基石的微觀世界里，光與電的行為將不再服從古典規(guī)則，而是量子物理規(guī)律。

中國嫦娥二號成功發(fā)射

嫦娥二號2010年10月1日18時59分57秒在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心成功升空。作為中國探月工程二期的技術(shù)先導(dǎo)星，嫦娥二號的主要任務(wù)是為嫦娥三號實現(xiàn)月面軟著陸開展部分關(guān)鍵技術(shù)試驗，并繼續(xù)進行月球科學(xué)探測和研究。10月9日，在順利完成了第三次近月制動后，嫦娥二號衛(wèi)星成功進入100公里環(huán)月工作軌道，按計劃開展了各項科學(xué)試驗與在軌測試，之后降低軌道對月面虹灣地區(qū)進行了成像。虹灣地區(qū)位于月球北緯43度左右、西經(jīng)31度左右，東西長約300公里，南北長約100公里，是嫦娥三號預(yù)選著陸區(qū)。10月28日，分辨率達1.3米的月面虹灣影像圖的傳回，標志著嫦娥二號任務(wù)所確定的工程目標全部實現(xiàn)。

中國“天河一號”成為全球最快超級計算機

2010年11月17日，國際超級計算機TOP500組織正式發(fā)布第36屆世界超級計算機500強排名榜。由國防科技大學(xué)研制、安裝在國家超級計算天津中心的“天河一號”超級計算機系統(tǒng)，以峰值速度4700萬億次、持續(xù)速度2566萬億次每秒浮點運算的優(yōu)異性能位居世界第一，取得了我國自主研制超級計算機綜合技術(shù)水平進入世界領(lǐng)先行列的歷史性突破?！疤旌右惶枴辈捎昧俗灾餮兄频母咚倩ミB芯片，使得CPU之間的通信速度大幅提升。中央處理器也首次部分采用自主研制的“飛騰——1000”芯片。操作系列軟件也是自主研制的“麒麟操作系統(tǒng)”。

中國深海載人潛水突破3700米水深紀錄

經(jīng)過約100家科研機構(gòu)和企業(yè)6年努力，中國第一臺自行設(shè)計、自主集成研制的“蛟龍?zhí)枴鄙詈］d人潛水器，2010年5月31日至7月18日，在南海進行了3000米級海上試驗，最大下潛深度達到3759米。這標志著我國成為繼美、法、俄、日之后第五個掌握3500米以上大深度載人深潛技術(shù)的國家?！膀札?zhí)枴陛d人深潛器在世界上同類型的載人潛水器中具有最大設(shè)計下潛深度——7000米，這意味著該潛水器可在占世界海洋面積99.8%的廣闊海域使用，代表著深海高技術(shù)領(lǐng)域的最前沿。

京滬高鐵全線鋪通

2010年11月15日，舉世矚目的京滬高速鐵路全線鋪通。下一步京滬高鐵將全力推進以牽引供電、通信、信號、電力“四電集成”施工和站房建設(shè)為主的站后工程施工，展開全線聯(lián)調(diào)聯(lián)試。屆時，北京至上海可實現(xiàn)4小時到達。京滬高鐵是當今世界一次建成線路里程最長、技術(shù)標準最高的高速鐵路，全長1318公里，最高時速380公里，設(shè)計時速350公里。12月3日，在京滬高鐵棗莊至蚌埠間的先導(dǎo)段聯(lián)調(diào)聯(lián)試和綜合試驗中，由中國南車集團研制的“和諧號”380A新一代高速動車組在上午11時28分最高時速達到486.1公里。中國高鐵再次刷新世界鐵路運營試驗最高速。

水稻基因育種技術(shù)獲突破性進展

《自然·遺傳學(xué)》雜志2010年5月23日報道，中國科學(xué)院遺傳與發(fā)育生物學(xué)研究所李家洋院士和中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院中國水稻研究所錢前研究員等組成的科研團隊，在水稻分蘗分子調(diào)控機理方面取得突破性進展，成功克隆了一個可幫助水稻增產(chǎn)的關(guān)鍵基因，這種基因產(chǎn)生變異后可使水稻分蘗數(shù)減少，穗粒數(shù)和千粒重增加，同時莖稈變得粗壯，增加了抗倒伏能力。研究團隊將基因分析技術(shù)與傳統(tǒng)作物種植方法相結(jié)合，培育出了改良稻米品種，可使水稻產(chǎn)量提高10%。這是中國科學(xué)家在揭示水稻高產(chǎn)的分子奧秘上邁出的重要一步。

中國揭示致癌蛋白作用新機制

武漢大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院教授張翼和付向東聯(lián)合研究組發(fā)現(xiàn)，PTB蛋白不僅能直接抑制靶基因的可變剪接，還能直接促進靶基因的可變剪接。該發(fā)現(xiàn)打破了已寫入教科書的、認為PTB蛋白是抑制蛋白的定論。該研究成果在《細胞》雜志子刊《分子細胞》上作為封面論文發(fā)表。評論文章指出，這一研究成果對基因轉(zhuǎn)錄后調(diào)控研究領(lǐng)域具有引領(lǐng)作用，對理解PTB蛋白的致癌機制和推動抗癌藥物開發(fā)具有重要意義。

中國實驗快堆實現(xiàn)首次臨界

由中國原子能科學(xué)研究院自主研發(fā)的中國第一座快中子反應(yīng)堆——中國實驗快堆在7月21日上午9點50分實現(xiàn)首次臨界。這一成果標志著我國第四代先進核能系統(tǒng)技術(shù)實現(xiàn)了重大突破，我國由此成為世界上少數(shù)幾個掌握快堆研發(fā)技術(shù)的國家之一。中國實驗快堆熱功率為65兆瓦，電功率20兆瓦。其形成的核燃料閉合式循環(huán)，可使鈾資源利用率提高至60%以上，也可使核廢料產(chǎn)生量得到最大程度的降低，實現(xiàn)放射性廢物最小化。

中國發(fā)表“大熊貓基因組”

由深圳華大基因研究院發(fā)起，中國科學(xué)院昆明動物研究所、中國科學(xué)院動物研究所、成都大熊貓繁育研究基地和中國保護大熊貓研究中心參與的合作研究成果《大熊貓基因組測序和組裝》，1月21日以封面故事形式在《自然》上發(fā)表。研究表明，大熊貓有21對染色體，基因組大小為2.4G，重復(fù)序列含量36%，基因2萬多個。這是全球第一個完全使用新一代合成法測序技術(shù)完成的基因組序列圖。這一成果將成為基因組繪圖的國際標準。

2011年

英發(fā)明超薄“納米片”制備方法

英國牛津大學(xué)等機構(gòu)的研究人員發(fā)明出通用快捷的納米片制備方法，能夠?qū)⒍喾N材料制成只有一層原子的超薄納米片。研究人員在《科學(xué)》雜志上報告說，只要將具有層狀結(jié)構(gòu)的原材料置于某些溶劑中，然后利用超聲波對之進行振蕩，就可以使這些材料分解成只有一層原子的納米片。實驗顯示，氮化硼、二硫化鉬、二硫化鎢等物質(zhì)都可以通過這種方法制成納米片。本次研究所發(fā)明的方法簡單快捷、成本低廉且產(chǎn)量高，有望在工業(yè)中大規(guī)模制備納米片材料。納米片可以制成各種薄膜，根據(jù)原材料性質(zhì)的不同而用于諸多領(lǐng)域，如用于生產(chǎn)半導(dǎo)體和下一代電子器件等。本次研究將可能為這些工業(yè)領(lǐng)域帶來革命性進步。

最大太陽能飛機首次跨國飛行成功

瑞士制造的世界最大的太陽能飛機——“太陽驅(qū)動”號5月13日在飛行12小時59分后，在比利時首都布魯塞爾降落，飛行距離630公里，成功完成首次跨國飛行?！疤栻?qū)動”號翼展長度為63.4米，機翼上覆蓋著太陽能電池板，為飛機上總重達400公斤的4個蓄電池充電?！疤栻?qū)動”號自身重量約1600公斤，僅相當于一輛小貨車。這次飛行平均時速50公里，最高時速達70公里，平均飛行高度1828米，最高達到3600米。太陽能飛機可充當空中觀測和通信平臺，其獨特之處在于當氣象條件允許時，這種飛機可源源不斷地獲取太陽能，長時間在某一空域盤旋工作。

科學(xué)家成功“抓住”反物質(zhì)原子長達一千秒

歐洲核子研究中心的科研人員2011年6月5日在英國《自然·物理》雜志上報告說，他們成功地將反氫原子“抓住”長達一千秒的時間，也就是超過16分鐘，這有利于對反物質(zhì)性質(zhì)進行精確研究?？茖W(xué)家在論文中說，他們在這一輪研究中，先后用磁場陷阱抓住了112個反氫原子，時間從1/5秒到一千秒不等。分析還顯示，這次抓住的反氫原子大多數(shù)處于基態(tài)，也就是能量最低、最穩(wěn)定的狀態(tài)。這有可能是人類迄今首次制造出的基態(tài)反物質(zhì)原子。如果能讓反物質(zhì)原子在基態(tài)存在10分鐘到30分鐘，就可以滿足大多數(shù)實驗的需要。

美研制出世界上第一束生物激光

美國波士頓市哈佛醫(yī)學(xué)院的物理學(xué)家Malte Gather和Seok-Hyun Yun研制出世界上第一束生物激光。這種生物激光的關(guān)鍵是綠色熒光蛋白（GFP）。研究人員將一些產(chǎn)生了GFP的細胞置于兩面鏡子之間——它們的距離僅僅相當于一個細胞的寬度，即只有約20微米。為了發(fā)出激光，細胞中的GFP需要被另一束激光——約1毫微焦耳的低能藍光脈沖所激發(fā)。雖然這種激光很微弱，但能被清晰地探測到，而用于生成激光的這個細胞仍然存活。科學(xué)家推測，這種生物激光能夠在新型傳感器或光基治療中找到應(yīng)用。例如，這種激光的使用通過使已有藥物產(chǎn)生反應(yīng)從而殺死癌細胞。

美研制成功反激光器

美國耶魯大學(xué)的科研人員2011年2月17日在《科學(xué)》雜志上報告說，他們研制成功一種反激光器，進入這一裝置的激光光束將彼此干涉進而互相抵消。該裝置在未來的量子計算機等領(lǐng)域具有潛在用途。研究者介紹說，傳統(tǒng)激光器吸收電能，并在非常窄的頻率范圍內(nèi)釋放光。反激光器則吸收激光光束，最終釋放熱能，這些熱能很容易轉(zhuǎn)化為電能。此外，傳統(tǒng)激光器利用“增益介質(zhì)”，比如半導(dǎo)體物質(zhì)來產(chǎn)生聚焦光束，而反激光器則利用硅作為“損耗介質(zhì)”來捕獲激光光束。這一裝置最明顯的應(yīng)用是高能計算機領(lǐng)域，還可以用作隨意開關(guān)的光學(xué)開關(guān)，相關(guān)技術(shù)也會在放射學(xué)領(lǐng)域派上用場。

美“好奇”號火星探測器發(fā)射升空

2011年11月26日，從佛羅里達州卡納維拉爾角空軍基地發(fā)射升空的探測器主要用于探索火星過去或現(xiàn)在是否存在適宜生命生存的環(huán)境。“好奇”號個頭與小汽車相當，重約900公斤，是2004年登陸火星的“機遇”號和“勇氣”號火星車的5倍多，長度約為它們的兩倍。以核燃料钚提供動力的“好奇”號攜帶的探測設(shè)備更多、更先進，在火星表面的連續(xù)行駛能力也更強。經(jīng)過約5.6億英里（約合9億公里）的旅程后，它預(yù)計于2012年8月6日在火星著陸，展開為期一個火星年（約687個地球日）的探測。

加德晶體中量子糾纏態(tài)信息存儲成功

加拿大卡爾加里大學(xué)科學(xué)家和德國科學(xué)家合作首次成功在一種特殊晶體中存入光量子糾纏態(tài)的編碼信息，該項研究成果是量子網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的一個里程碑，有望在不久的將來讓量子網(wǎng)絡(luò)成為現(xiàn)實。目前的網(wǎng)絡(luò)通信，信息是通過光脈沖在光纖中傳輸實現(xiàn)的。傳輸?shù)男畔⒖纱鎯υ谟嬎銠C硬盤里以備使用。而量子網(wǎng)絡(luò)與光纖網(wǎng)絡(luò)的傳輸原理相似，但傳輸載體卻非使用光脈沖。在量子通信中，也需要存儲和提取數(shù)據(jù)信息。量子網(wǎng)絡(luò)的一大優(yōu)勢是可以保護信息在傳輸過程中不被第三方截取。

中外科學(xué)家完成馬鈴薯基因組測序

14個國家的29個機構(gòu)聯(lián)合成立“國際馬鈴薯基因組測序協(xié)作組”，其中包括中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院蔬菜花卉研究所、深圳華大基因研究院等。經(jīng)過6年艱苦努力，該協(xié)作組發(fā)現(xiàn)，馬鈴薯基因組包含約3.9萬個基因，幾乎是人類基因數(shù)量的兩倍。這項研究成果刊登在英國《自然》雜志上，并成為最重要的封面論文。論文通信作者之一、中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院蔬菜花卉所黃三文博士說，有了全基因組序列圖，將加速馬鈴薯新品種的培育，原本需要10年至12年的育種過程將有望縮短至5年左右。此外，它還將有助于培育抗病、高營養(yǎng)、高產(chǎn)等優(yōu)良特性的馬鈴薯新品種。中國在這項國際合作項目中發(fā)揮了主導(dǎo)作用。

日研制出世界最快計算機

2011年6月20日，日本富士通公司和理化研究所共同宣布開發(fā)出一款運算速度可以達到每秒1.051萬萬億次的超級計算機。這款新型超級計算機名為“京”，這是全球首款運算速度越過1萬萬億次大關(guān)的“超級運算機器”。“京”采用864座機柜，連接超過8.8萬塊CPU，這些處理器經(jīng)過設(shè)計能夠進行聯(lián)合運算。

荷蘭制造出世界最小的分子“電動車”

這是一個結(jié)構(gòu)特殊的分子，它也有四個“輪子”，當接收到電流時就向前“行駛”，不過，它“行駛”的距離要以納米來計算?！蹲匀弧冯s志封面報道了荷蘭格羅寧根大學(xué)等機構(gòu)的這項成果。他們合成的這個分子在中間有一根“主軸”，前后兩端各有兩個類似輪子的結(jié)構(gòu)。如果用特別小的探針碰一下這個分子，為之提供電流，四個“輪子”就會開始旋轉(zhuǎn)，驅(qū)動整個分子前行。在銅板表面對這輛“電動車”進行的測試顯示，如果施加10次電流，它可以前進6納米。這種分子“電動車”將來可用于許多微觀領(lǐng)域，比如把微量藥物送達人體所需要的地點。

天宮一號與神舟八號成功實現(xiàn)交會對接

2011年11月3日1時36分，神舟八號與天宮一號在太空成功實現(xiàn)首次交會對接。從接觸到最后鎖緊，它們用了8分鐘。對接機構(gòu)完成鎖緊后，天宮一號姿態(tài)啟控，建立起組合體飛行模式，開始組合體運行，進行一系列相關(guān)科學(xué)試驗。11月14日20時，在北京航天飛行控制中心的精確控制下，天宮一號與神舟八號成功進行了第二次交會對接。這次對接進一步考核檢驗了交會對接測量設(shè)備和對接機構(gòu)的功能與性能，獲取了相關(guān)數(shù)據(jù)，達到了預(yù)期目的。11月17日19時32分，神舟八號飛船降落于內(nèi)蒙古四子王旗主著陸場。天宮一號與神舟八號交會對接任務(wù)取得圓滿成功。繼美俄之后，中國成為世界上第三個掌握完整的太空對接技術(shù)的國家。

“蛟龍”號載人潛水器成功突破5000米

2011年7月26日上午，“蛟龍”號在第二次下潛試驗中，共有來自13個單位的96名科研人員參加了本次海試任務(wù)，有8人完成15人次下潛，下潛深度分別為4027、5057、5180、5184和5188米。潛水器在海底完成多次坐底試驗，并在中國大洋協(xié)會多金屬結(jié)核勘探合同區(qū)開展海底照相、攝像、海底地形地貌測量、海洋環(huán)境參數(shù)測量、海底定點取樣等作業(yè)試驗與應(yīng)用，完成了各項試驗任務(wù)?！膀札垺碧栞d人潛水器5000米級海試成功，是我國海洋科技發(fā)展的一個里程碑，標志著我國具備了到達全球70%以上海洋深處進行作業(yè)的能力。

百畝超級雜交稻試驗田畝產(chǎn)突破900公斤

雜交水稻之父袁隆平院士指導(dǎo)的超級稻第三期目標畝產(chǎn)900公斤高產(chǎn)攻關(guān)獲得成功。試驗田位于湖南省邵陽市隆回縣羊古坳鄉(xiāng)雷峰村，18塊試驗田共107.9畝。9月18日，這片由袁隆平研制的“Y兩優(yōu)2號”百畝超級雜交稻試驗田正式進行收割、驗收。農(nóng)業(yè)部委派的專家組按照嚴格的測產(chǎn)驗收規(guī)程，測得隆回縣羊古坳鄉(xiāng)雷峰村百畝片畝產(chǎn)達到926.6公斤。雜交水稻大面積畝產(chǎn)900公斤，使中國雜交水稻超高產(chǎn)研究保持世界領(lǐng)先地位。

中國首座超導(dǎo)變電站建成

2011年4月19日，由中國科學(xué)院電工研究所承擔研制的中國首座超導(dǎo)變電站在甘肅白銀市正式投入電網(wǎng)運行。這也是世界首座超導(dǎo)變電站，標志著我國在國際上率先實現(xiàn)完整超導(dǎo)變電站系統(tǒng)的運行。這個變電站的運行電壓等級為10.5千伏，集成了超導(dǎo)儲能系統(tǒng)、超導(dǎo)限流器、超導(dǎo)變壓器和三相交流高溫超導(dǎo)電纜等多種新型超導(dǎo)電力裝置，可大幅改善電網(wǎng)安全性和供電質(zhì)量，有效降低系統(tǒng)損耗，減少占地面積。這座超導(dǎo)變電站，在核心、關(guān)鍵技術(shù)上獲得了近70項完全自主知識產(chǎn)權(quán)。

中國發(fā)現(xiàn)大腦神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)形成新機制

復(fù)旦大學(xué)腦科學(xué)研究院馬蘭教授研究團隊經(jīng)3年多研究，發(fā)現(xiàn)一種在體內(nèi)廣泛存在的蛋白激酶GRK5，在神經(jīng)發(fā)育和可塑性中有關(guān)鍵作用。這一發(fā)現(xiàn)揭示了GRK5在神經(jīng)系統(tǒng)中的功能，以及調(diào)節(jié)神經(jīng)元形態(tài)和可塑性的新機制，也給神經(jīng)元發(fā)育異常引起的孤獨癥和唐氏綜合征等疾病的治療和藥物研發(fā)提供了新的思路。這一發(fā)現(xiàn)刊登在美國《細胞生物學(xué)雜志》上，被選為研究亮點和封面論文，并被國際醫(yī)學(xué)和生物論文評價系統(tǒng)“Faculty of 1000”選為“必讀”論文，《科學(xué)》雜志子刊《科學(xué)·信號傳導(dǎo)》撰文予以重點介紹。

世界最大激光快速制造裝備問世

華中科技大學(xué)史玉升科研團隊研制成功工業(yè)級的1.2米×1.2米、基于粉末床的激光燒結(jié)快速制造裝備，這是世界上最大成形空間的此類裝備，超過德國和美國的同類產(chǎn)品，使我國在快速制造領(lǐng)域達到世界領(lǐng)先水平。已有200多家國內(nèi)外用戶購買和使用這項技術(shù)及裝備。我國一些鑄造企業(yè)應(yīng)用該技術(shù)后，將復(fù)雜鑄件的交貨期由傳統(tǒng)的3個月左右縮短到10天左右。該技術(shù)被歐洲空客公司等單位選中，用于輔助航空航天大型鈦合金整體結(jié)構(gòu)件的快速制造。

首座快堆成功實現(xiàn)并網(wǎng)發(fā)電

由中國核工業(yè)集團公司組織，中國原子能科學(xué)研究院具體實施，我國第一個由快中子引起核裂變反應(yīng)的中國實驗快堆2011年7月21日10時成功實現(xiàn)并網(wǎng)發(fā)電，標志著我國在占領(lǐng)核能技術(shù)制高點，建立可持續(xù)發(fā)展的先進核能系統(tǒng)上跨出了重要的一步。該堆采用先進的池式結(jié)構(gòu)，核熱功率65兆瓦，實驗發(fā)電功率20兆瓦，是目前世界上為數(shù)不多的大功率、具備發(fā)電功能的實驗快堆，其主要系統(tǒng)設(shè)置和參數(shù)選擇與大型快堆電站相同。

中國首座超深水鉆井平臺在上海交付

中國船舶工業(yè)集團公司上海外高橋造船有限公司為中國海洋石油總公司建造的“海洋石油981”3000米超深水半潛式鉆井平臺，2011年5月23日在上海命名交付。這座鉆井平臺是當今世界最先進的第六代超深水半潛式鉆井裝備，是中國實施南海深水海洋石油開發(fā)戰(zhàn)略的重點配套項目。該鉆井平臺投資額60億元，將用于南海深水油田的勘探鉆井、生產(chǎn)鉆井、完井和修井作業(yè)，最大作業(yè)水深3000米，最大鉆井深度12000米，總長約114米，寬90米，高137.8米。平臺配置了目前世界上最先進的DP3動力定位系統(tǒng)和衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。

中國深部探測專項開啟地學(xué)新時代

深部探測技術(shù)與實驗研究專項集中了國內(nèi)118個機構(gòu)、1000多位科學(xué)家和技術(shù)專家聯(lián)合攻關(guān)，取得了一系列重大發(fā)現(xiàn)。該專項計劃實現(xiàn)覆蓋大陸的大地電磁探測陣列網(wǎng)。同時，初步建立起適應(yīng)中國大陸地質(zhì)地貌條件的深部精細結(jié)構(gòu)探測技術(shù)體系，并按照國際標準建立了一個覆蓋全國的地球化學(xué)基準網(wǎng)，在國際上首次建立了一套81個指標（含78種元素）的地殼全元素精確分析系統(tǒng)。我國首臺自主研發(fā)和生產(chǎn)的1萬米超深科學(xué)鉆探裝備2011年12月20日在成都竣工出廠，標志著深部探測專項取得又一個里程碑式進展。

統(tǒng)稿：本刊編輯姜瑩

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