2015年中國十大科技進(jìn)展新聞

本刊記者/劉紅偉

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2015年中國十大科技進(jìn)展新聞

本刊記者/劉紅偉

2016年1月19日，由中國科學(xué)院、中國工程院主辦，中國科學(xué)院學(xué)部工作局、中國工程院辦公廳、中國科學(xué)報社承辦，中國科學(xué)院院士和中國工程院院士投票評選的2015年中國十大科技進(jìn)展新聞、世界十大科技進(jìn)展新聞在京揭曉。

該項年度評選活動至今已舉辦了22次。評選結(jié)果經(jīng)新聞媒體廣泛報道后，在社會上產(chǎn)生了強烈反響，使公眾進(jìn)一步了解國內(nèi)外科技發(fā)展的動態(tài)，對宣傳、普及科學(xué)技術(shù)起到了積極作用。

1.首次實現(xiàn)多自由度量子隱形傳態(tài)

中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)潘建偉、陸朝陽等組成的研究小組在國際上首次成功實現(xiàn)多自由度量子體系的隱形傳態(tài)，成果以封面標(biāo)題的形式發(fā)表于《自然》雜志。這是自1997年國際上首次實現(xiàn)單一自由度量子隱形傳態(tài)以來，科學(xué)家們經(jīng)過18年努力在量子信息實驗研究領(lǐng)域取得的又一重大突破，為發(fā)展可擴(kuò)展的量子計算和量子網(wǎng)絡(luò)技術(shù)奠定了堅實的基礎(chǔ)。國際量子光學(xué)專家Wolfgang Tittel教授在同期《自然》雜志撰文評論：“該實驗實現(xiàn)為理解和展示量子物理的一個最深遠(yuǎn)和最令人費解的預(yù)言邁出了重要的一步，并可以作為未來量子網(wǎng)絡(luò)的一個強大的基本單元?！痹摮晒驯粴W洲物理學(xué)會評為“2015年度物理學(xué)重大突破”。

2.北斗系統(tǒng)全球網(wǎng)首星發(fā)射成功

3月30日，北斗系統(tǒng)全球組網(wǎng)首顆衛(wèi)星在西昌發(fā)射成功，標(biāo)志著我國北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)由區(qū)域運行向全球拓展的啟動實施。這顆衛(wèi)星由中科院和上海市政府共建的上海微小衛(wèi)星工程中心研制，是我國首顆新一代北斗導(dǎo)航衛(wèi)星，入軌后將開展新型導(dǎo)航信號體制、星間鏈路等試驗驗證工作。這顆衛(wèi)星實現(xiàn)了多個首創(chuàng)：首次使用中科院導(dǎo)航衛(wèi)星專用平臺，首次采用遠(yuǎn)征一號上面級直接入軌發(fā)射方式，首次驗證相控陣星間鏈路與自主導(dǎo)航體制，首次大量使用國產(chǎn)化器部件以實現(xiàn)自主可控。由于采用一體化設(shè)計方法，按照功能鏈設(shè)計理念，整星分為有效載荷、結(jié)構(gòu)和熱控、電子學(xué)和姿態(tài)軌控等功能鏈，極大地提高了系統(tǒng)的可靠性和功能密度。

3.“長征六號”首飛“一箭多星”創(chuàng)記錄

9月20日7時01分，我國新型運載火箭“長征六號”在太原衛(wèi)星發(fā)射中心點火發(fā)射，成功將20顆微小衛(wèi)星送入太空。此次發(fā)射任務(wù)圓滿成功，不僅標(biāo)志著我國長征系列運載火箭家族再添新成員，而且創(chuàng)造了中國航天一箭多星發(fā)射的新紀(jì)錄。此次“長征六號”運載火箭首飛，搭載發(fā)射了中國航天科技集團(tuán)公司、國防科技大學(xué)、清華大學(xué)、浙江大學(xué)、哈爾濱工業(yè)大學(xué)等單位研制的開拓一號、希望二號、天拓三號、納星二號、皮星二號、紫丁香二號等20顆微小衛(wèi)星，主要用于開展航天新技術(shù)、新體制、新產(chǎn)品等空間試驗，對于促進(jìn)我國微小衛(wèi)星發(fā)展和新技術(shù)試驗驗證等具有重要意義。

4.首架國產(chǎn)大飛機下線

中國自主研制的大型客機C919首架機11月2日在上海正式下線。C919飛機自主創(chuàng)新有5個標(biāo)志，包括飛機總體方案、氣動外形、飛機機體設(shè)計與制造、系統(tǒng)集成及工程項目管理等。研制人員針對氣動布局、結(jié)構(gòu)材料和機載系統(tǒng)，實現(xiàn)先進(jìn)材料首次在國產(chǎn)民機上的大規(guī)模應(yīng)用、數(shù)百萬零部件和機載系統(tǒng)研制流程高度并行。在研發(fā)的集成創(chuàng)新過程中，全產(chǎn)業(yè)鏈上有將近20萬人參與研發(fā)制造，其采用的新技術(shù)、新材料、新工藝輻射拉動了中國經(jīng)濟(jì)和科技發(fā)展、基礎(chǔ)學(xué)科進(jìn)步及航空工業(yè)發(fā)展。業(yè)內(nèi)專家認(rèn)為，C919總裝下線對于中國民機產(chǎn)業(yè)發(fā)展、基礎(chǔ)工業(yè)實力提升、發(fā)展制造強國具有深遠(yuǎn)的意義。按計劃，該飛機將于2016年首飛。

5.剪接體高分辨率三維結(jié)構(gòu)獲解析

由中科院院士、清華大學(xué)教授施一公領(lǐng)導(dǎo)的研究組在《科學(xué)》雜志同時在線發(fā)表了兩篇背靠背研究長文，分別報道了通過單顆粒冷凍電子顯微技術(shù)（冷凍電鏡）解析的酵母剪接體近原子分辨率的三維結(jié)構(gòu)，并在此結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上進(jìn)行詳細(xì)分析，闡述了剪接體對前體信使RNA執(zhí)行剪接的基本工作機理。這是科學(xué)家首次捕獲到真核細(xì)胞剪接體復(fù)合物的高分辨率空間三維結(jié)構(gòu)，并闡述相關(guān)工作機理。美國科學(xué)院院士、斯隆—凱特琳癌癥研究中心教授丁紹·帕特爾評價說：“剪接體的結(jié)構(gòu)是完完全全由中國科學(xué)家利用最先進(jìn)的技術(shù)在中國本土完成，這是中國生命科學(xué)發(fā)展的一個里程碑?！?/p>

6.首次發(fā)現(xiàn)外爾費米子

中科院物理所方忠研究員帶領(lǐng)的團(tuán)隊首次在實驗中發(fā)現(xiàn)了外爾費米子。這是國際上物理學(xué)研究的一項重要科學(xué)突破，對“拓?fù)潆娮訉W(xué)”和“量子計算機”等顛覆性技術(shù)的突破具有非常重要的意義。外爾費米子是德國科學(xué)家威爾曼·外爾在1929年預(yù)言的。不過，科學(xué)家們始終無法在實驗中觀測到這種粒子。2012年以來，該所理論研究團(tuán)隊首次預(yù)言在狄拉克半金屬中或許可以發(fā)現(xiàn)無“質(zhì)量”的電子。陳根富小組制備出具有原子級平整表面的大塊TaAs晶體，丁洪小組利用上海光源同步輻射光束照射TaAs晶體，使得外爾費米子第一次展現(xiàn)在科學(xué)家面前。外爾費米子的半金屬能實現(xiàn)低能耗電子傳輸，有望解決當(dāng)前電子器件小型化和多功能化所面臨的能耗問題。

7.首次發(fā)現(xiàn)相對論性告訴噴流新模型

中科院國家天文臺研究員劉繼峰帶領(lǐng)團(tuán)隊在國際上首次從超軟X射線源發(fā)現(xiàn)相對論性高速噴流，打破了天文學(xué)界以往的認(rèn)知，揭示了黑洞吸積和噴流形成的新方式。該成果發(fā)表于《自然》雜志。審稿人認(rèn)為，此項工作是2015年度本領(lǐng)域內(nèi)最重要的5大發(fā)現(xiàn)之一?！霸诔沊射線源中發(fā)現(xiàn)相對論性噴流出乎所有人的意料，這改寫了我們對超軟X射線源的認(rèn)知和噴流形成的認(rèn)知?！泵绹茖W(xué)院院士、英國皇家學(xué)會院士、哈佛大學(xué)教授Remash Narayan評論說：“它的觀測特征和人們猜想并進(jìn)行了大量數(shù)值模擬的處于極高吸積率的黑洞完全契合，生動展示了黑洞吞噬物質(zhì)過多后產(chǎn)生高速重子噴流和濃密吸積盤外流的情況?！?/p>

8.攻克細(xì)胞信號傳導(dǎo)重大科學(xué)難題

中科院上海藥物所研究員徐華強帶領(lǐng)的國際團(tuán)隊利用世界上最強X射線激光，成功解析視紫紅質(zhì)與阻遏蛋白復(fù)合物的晶體結(jié)構(gòu)，攻克了細(xì)胞信號傳導(dǎo)領(lǐng)域的重大科學(xué)難題。這項突破性成果以長文形式在線發(fā)表于《自然》雜志。美國科學(xué)家在G—蛋白偶聯(lián)受體（GPCR）信號轉(zhuǎn)導(dǎo)領(lǐng)域作出的重要貢獻(xiàn)獲得了2012年諾貝爾化學(xué)獎。然而，GPCR信號轉(zhuǎn)導(dǎo)領(lǐng)域還有一個重大問題懸而未決，即GPCR如何激活另一條信號通路——阻遏蛋白信號通路。研究團(tuán)隊創(chuàng)新性地利用了比傳統(tǒng)同步輻射光源強萬億倍的世界上最亮的X射線——自由電子激光（XFEL）技術(shù)，用較小的晶體得到了高分辨率的視紫紅質(zhì)—阻遏蛋白復(fù)合物晶體結(jié)構(gòu)，為深入理解GPCR下游信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路奠定了重要基礎(chǔ)。該研究為開發(fā)選擇性更高的藥物奠定了堅實的理論基礎(chǔ)。

9.首個自驅(qū)動可變形液態(tài)金屬機器問世

由劉靜帶領(lǐng)的中科院理化技術(shù)研究所、清華大學(xué)醫(yī)學(xué)院聯(lián)合研究小組，發(fā)現(xiàn)液態(tài)金屬可在吞食少量物質(zhì)后，以可變形機器形態(tài)長時間高速運動，實現(xiàn)了無需外部電力的自主運動。此發(fā)現(xiàn)在世界屬首次，相關(guān)論文在《先進(jìn)材料》雜志上發(fā)表。標(biāo)志著中國在液態(tài)金屬領(lǐng)域達(dá)到世界領(lǐng)先水平。這種液態(tài)金屬機器完全擺脫了龐雜的外部電力系統(tǒng)，向研制自主獨立的柔性機器邁出了關(guān)鍵的一步?！蹲匀弧冯s志在其研究亮點欄目以《液態(tài)金屬馬達(dá)靠自身運動》為題進(jìn)行了報道；《科學(xué)》雜志也在網(wǎng)站指出“可變形金屬馬達(dá)擁有一系列用途”。

10.“永磁高鐵”牽引系統(tǒng)通過首輪線路試驗考核

搭載著由中國中車研發(fā)的永磁同步牽引系統(tǒng)的中國首列“永磁高鐵”在10月底通過整車首輪線路運行試驗考核。這意味著我國高鐵動力正發(fā)生革命性變化，成為世界上少數(shù)幾個掌握“永磁高鐵”牽引技術(shù)的國家。該牽引系統(tǒng)包括永磁同步牽引電機、牽引變壓器、變流器、控制器等核心部件，其中電機采用世界新型稀土永磁材料，有效克服了永磁體失磁的世界難題；其巧妙設(shè)計的軸承散熱結(jié)構(gòu)能有效降低軸承溫升，確保牽引動力運行的安全可靠；同時，采用了寬域高效的控制技術(shù)策略，實現(xiàn)高速方波弱磁控制和高速平穩(wěn)重投；整個牽引系統(tǒng)體現(xiàn)節(jié)能高效系統(tǒng)特性匹配，節(jié)能10%以上。其研制成功不僅拉開了我國高鐵“永磁驅(qū)動時代”的序幕，也為我國高鐵參與國際競爭贏得了先機。