“上海智慧”解決眾多科學(xué)難題

陳冰

在國家科技獎(jiǎng)中，“上海智慧”凸顯在各個(gè)方面，解決了眾多科學(xué)難題。上海注重服務(wù)國家發(fā)展全局，并以此作為科技創(chuàng)新中心建設(shè)的立足點(diǎn)和出發(fā)點(diǎn)。堅(jiān)持聚焦重點(diǎn)，有所為有所不為，瞄準(zhǔn)世界科技前沿和頂尖水平，選準(zhǔn)關(guān)系上海全局和長遠(yuǎn)發(fā)展的戰(zhàn)略必爭之地，立足自身有基礎(chǔ)、有優(yōu)勢、能突破的領(lǐng)域，支持企業(yè)、科研院所和高校等通過各種途徑獲得若干重要產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域的關(guān)鍵核心技術(shù)，實(shí)現(xiàn)科技創(chuàng)新的跨越式發(fā)展。

上天入地

中國科學(xué)院上海硅酸鹽研究所董紹明研究員領(lǐng)銜的“大型高穩(wěn)定輕量化C/SiC整體結(jié)構(gòu)成套制備技術(shù)及空間遙感應(yīng)用”項(xiàng)目榮獲了國家技術(shù)發(fā)明二等獎(jiǎng)。

1957年第一顆人造地球衛(wèi)星的發(fā)射，標(biāo)志著人類進(jìn)入了太空時(shí)代，人類開始從一個(gè)全新的視角認(rèn)識(shí)我們生存的星球。遙感技術(shù)經(jīng)歷了60年代的奠基、70年代的發(fā)展、80年代的鞏固、90年代的大發(fā)展，目前已為世人所矚目，廣泛用于測繪、氣象、國土資源勘察、災(zāi)害監(jiān)測與環(huán)境保護(hù)、國防、能源、交通、工程等諸多領(lǐng)域。進(jìn)入21世紀(jì)以來，一系列新思想、新概念、新方法、新工藝正在醞釀和形成，世界各國競相研究、開發(fā)和發(fā)射高分辨率空間遙感衛(wèi)星。

美國空間遙感技術(shù)的發(fā)展代表著世界領(lǐng)先水平，2001年10月18日美國Digital Globe公司發(fā)射的快鳥（Quick Bird ）高分辨率商業(yè)遙感衛(wèi)星，分辨率為0.61米，而美國分辨率最高的間諜衛(wèi)星能看到地面上一張報(bào)紙的大字標(biāo)題，其分辨率在0.1米左右。與發(fā)達(dá)國家相比，我國空間遙感技術(shù)存在大約20年的差距。十一五以來，我國將“高分專項(xiàng)”正式入列《國家中長期科學(xué)與技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要》，2010年5月經(jīng)國務(wù)院常務(wù)會(huì)議審議批準(zhǔn)，高分專項(xiàng)全面啟動(dòng)實(shí)施，我國大力發(fā)展高分辨空間遙感技術(shù)，高分辨率衛(wèi)星的研制迫在眉睫。

要提高衛(wèi)星的分辨率，大口徑、長焦距、輕型空間相機(jī)是關(guān)鍵，需要相機(jī)的核心部件——光學(xué)支撐結(jié)構(gòu)大、輕，還要高穩(wěn)定，也就是在承受振動(dòng)和溫度波動(dòng)時(shí)，米級(jí)光學(xué)支撐結(jié)構(gòu)的尺寸變化要穩(wěn)定在幾個(gè)微米以內(nèi)，即頭發(fā)絲直徑的十分之一左右。換言之，就是尺寸幾乎不能變化，因此對支撐結(jié)構(gòu)材料提出了非常高的要求，必須具備輕質(zhì)、高剛度和低熱膨脹的特征，特殊條件下還須具有高的導(dǎo)熱能力實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)快速熱疏導(dǎo)，降低熱應(yīng)力。

纖維增強(qiáng)碳化硅基復(fù)合材料具有類似鋼筋混凝土的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，以纖維為骨架，碳化硅陶瓷為基體。這種材料密度低（僅為殷鋼的四分之一）、比剛度高、具有類似金屬的非脆性斷裂特征和良好的抗輻射能力、而且力學(xué)和熱學(xué)性能的可設(shè)計(jì)性強(qiáng)，隨著國際上高分辨空間遙感技術(shù)的持續(xù)發(fā)展，纖維增強(qiáng)碳化硅基復(fù)合材料作為空間相機(jī)支撐結(jié)構(gòu)受到高度關(guān)注。

董紹明早在2005年前后就意識(shí)到纖維增強(qiáng)陶瓷基復(fù)合材料在空間遙感系統(tǒng)中的應(yīng)用潛力，因而布局了相應(yīng)研究方向——針對我國高分辨空間遙感技術(shù)對空間相機(jī)支撐結(jié)構(gòu)的苛刻要求，開展了大型高穩(wěn)定輕量化碳/碳化硅整體支撐結(jié)構(gòu)的研究。

通過不懈努力，終于在碳化硅基復(fù)合材料支撐結(jié)構(gòu)關(guān)鍵技術(shù)和工程化應(yīng)用方面取得多項(xiàng)重大創(chuàng)新和突破，顯著提高了碳化硅基復(fù)合材料相機(jī)支撐結(jié)構(gòu)的彈性模量、抗彎強(qiáng)度、熱導(dǎo)率等性能，滿足了空間相機(jī)支撐結(jié)構(gòu)的大型化、一體化、高穩(wěn)定化、輕量化制備。

目前，應(yīng)用碳化硅基復(fù)合材料鏡筒的高分二號(hào)、高景一號(hào) 01 和02 星衛(wèi)星已成功服役。相對于輕量化殷鋼鏡筒，碳化硅基復(fù)合材料鏡筒實(shí)現(xiàn)了減重50%，助力相機(jī)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性提高1倍，成像響應(yīng)時(shí)間縮短1 倍的優(yōu)異效果，力助我國衛(wèi)星成像分辨率首次達(dá)到亞米級(jí)。如今，碳化硅基復(fù)合材料已發(fā)展成為我國高分辨遙感空間相機(jī)支撐結(jié)構(gòu)最重要的候選材料之一。

核心技術(shù)

在信息技術(shù)領(lǐng)域，上海交通大學(xué)谷大武教授領(lǐng)銜的“密碼芯片系統(tǒng)的攻防關(guān)鍵技術(shù)研究及應(yīng)用”項(xiàng)目榮獲國家科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)。這個(gè)項(xiàng)目解決了密碼芯片系統(tǒng)攻防的核心關(guān)鍵技術(shù)問題。研制成功了領(lǐng)先的檢測工具平臺(tái)，已銷售和服務(wù)于國家商密檢測中心、復(fù)旦微電子、華為等20家檢測機(jī)構(gòu)和芯片設(shè)計(jì)企業(yè)；設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)抗數(shù)學(xué)攻擊和抗物理攻擊的密碼芯片，7款密碼芯片近三年累計(jì)出貨1.625億顆。支撐了國家安全部門和科研機(jī)構(gòu)的重要任務(wù)。

上海交通大學(xué)郁文賢教授領(lǐng)銜的“高精度高可靠定位導(dǎo)航技術(shù)與應(yīng)用”項(xiàng)目也榮獲了國家科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)。這個(gè)項(xiàng)目圍繞國家戰(zhàn)略需求和戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展迫切需要，集中解決了北斗導(dǎo)航與位置服務(wù)中的一系列產(chǎn)業(yè)發(fā)展瓶頸技術(shù)問題，支撐了上海導(dǎo)航產(chǎn)業(yè)以30%復(fù)合增長率快速發(fā)展，提升了我國在該領(lǐng)域的產(chǎn)業(yè)技術(shù)競爭力和影響力，引領(lǐng)了我國北斗導(dǎo)航產(chǎn)業(yè)技術(shù)的進(jìn)步和產(chǎn)業(yè)集聚發(fā)展，產(chǎn)生了重大的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。

在新材料領(lǐng)域，中國科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所胡麗麗研究員領(lǐng)銜的“大尺寸高性能磷酸鹽激光釹玻璃批量制造關(guān)鍵技術(shù)及應(yīng)用”項(xiàng)目榮獲國家技術(shù)發(fā)明二等獎(jiǎng)。這個(gè)項(xiàng)目獨(dú)立自主攻克了國際上公認(rèn)難度極高的大尺寸高性能磷酸鹽激光釹玻璃批量制造系列關(guān)鍵工藝技術(shù)難題，發(fā)明了大尺寸磷酸鹽激光釹玻璃的連續(xù)熔煉、包邊及檢測等技術(shù)，在國內(nèi)首次建成磷酸鹽激光釹玻璃批量制造線并成功實(shí)現(xiàn)批量制造，有力支撐了國家激光聚變科技重大專項(xiàng)。

在新能源領(lǐng)域，中國科學(xué)院上海硅酸鹽研究所黃富強(qiáng)研究員領(lǐng)銜的“面向太陽能利用的高性能光電材料和器件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與性能調(diào)控”項(xiàng)目則榮獲了2017年度國家自然科學(xué)二等獎(jiǎng)。

太陽能發(fā)電作為一種綠色能源利用技術(shù)，是解決目前能源與環(huán)境問題的重要途徑。高效的太陽能發(fā)電需要高性能光電材料與器件，然而光電材料中存在多組相互制約、難以協(xié)調(diào)的物理因素。黃富強(qiáng)研究團(tuán)隊(duì)聚焦高性能光電材料和器件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與性能調(diào)控，提出了多物理量協(xié)同的“結(jié)構(gòu)功能區(qū)”的概念，為高性能光電新材料的設(shè)計(jì)提供指導(dǎo)原則，由此發(fā)現(xiàn)了系列高性能光電轉(zhuǎn)換新材料；提出的堆積因子模型被150多個(gè)光電材料驗(yàn)證，被同行稱為“普適模型”，并成功應(yīng)用于熱電、超導(dǎo)、光催化等多種材料的設(shè)計(jì)。

與此同時(shí)，團(tuán)隊(duì)還設(shè)計(jì)了具有寬太陽光譜吸收和載流子高效遷移的新型復(fù)合結(jié)構(gòu)，項(xiàng)目中發(fā)現(xiàn)的黑色氧化鈦和高效半導(dǎo)體復(fù)合結(jié)構(gòu)為太陽能利用提供可持續(xù)發(fā)展的新策略。團(tuán)隊(duì)發(fā)明的銅銦鎵硒薄膜太陽能電池的低成本制備新方法，能夠大幅度降低薄膜太陽能電池的制造成本，為光伏行業(yè)的發(fā)展提供了一項(xiàng)具有競爭力的新技術(shù)。該技術(shù)已經(jīng)轉(zhuǎn)移給企業(yè)進(jìn)行產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用，建成了銅銦鎵硒太陽能電池中試生產(chǎn)線，太陽能電池組實(shí)現(xiàn)屋頂并網(wǎng)發(fā)電順利運(yùn)行多年。

民生保障

保障和改善民生，是政府工作的出發(fā)點(diǎn)和落腳點(diǎn)。在2017年的獲獎(jiǎng)項(xiàng)目中，公眾普遍關(guān)注的醫(yī)療衛(wèi)生、工程建設(shè)等方面涌現(xiàn)了大量優(yōu)秀成果。這些成果擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，對保障百姓身體健康、便捷百姓生活、促進(jìn)城市和諧發(fā)展等方面做出了重要貢獻(xiàn)。

中國科學(xué)院上海藥物研究所楊玉社研究員領(lǐng)銜的“國家1.1類新藥鹽酸安妥沙星”項(xiàng)目榮獲國家技術(shù)發(fā)明二等獎(jiǎng)。

氟喹諾酮（沙星類）是我國抗菌藥物三大主力品種之一，對保障我國人民身體健康發(fā)揮著重要作用。雖然我國早在1967年就仿制了第一代喹諾酮藥物萘啶酸，但在長達(dá)40多年的時(shí)間里，該領(lǐng)域創(chuàng)新化學(xué)藥物一直是空白。中國科學(xué)院上海藥物研究所的科學(xué)家楊玉社、嵇汝運(yùn)團(tuán)隊(duì)從1993年開始潛心研究氟喹諾酮類抗菌藥物的合成方法學(xué)、構(gòu)效關(guān)系、構(gòu)代關(guān)系、構(gòu)毒性關(guān)系、成藥性等，并在此基礎(chǔ)上通過合理藥物設(shè)計(jì)，采用結(jié)構(gòu)優(yōu)化的策略，設(shè)計(jì)合成了5類62個(gè)新化合物，歷時(shí)16年最終于2009年成功上市了我國第一個(gè)具有新穎化學(xué)結(jié)構(gòu)（NCE）和自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的氟喹諾酮類抗菌新藥——鹽酸安妥沙星。這是自1993年我國實(shí)施藥品專利法以來，我國科學(xué)家創(chuàng)制的第一個(gè)創(chuàng)新藥物，對推動(dòng)我國醫(yī)藥工業(yè)從仿制到創(chuàng)新的歷史性轉(zhuǎn)變做出了積極貢獻(xiàn)。

與同類藥物相比，鹽酸安妥沙星無論療效還是安全性均優(yōu)勢突出。一是幾乎沒有光毒性，而光毒性是氟喹諾酮類抗菌藥物的主要副作用之一；二是心臟安全性大幅改善。三是藥代性能十分優(yōu)秀。和國外同類藥物相比，該品具有最長的半衰期和最高的口服生物利用度，是真正意義上的長效氟喹諾酮類藥物。四是臨床治療各種急性細(xì)菌感染性疾病，療效優(yōu)異，安全性好。藥品目前已經(jīng)進(jìn)入北京、重慶、福建等22個(gè)省市自治區(qū)的150多家醫(yī)院和醫(yī)療機(jī)構(gòu)使用，使100余萬人次受益。

在生命健康領(lǐng)域，上海還有一系列團(tuán)隊(duì)成果獲國家科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)。

上海微創(chuàng)醫(yī)療器械（集團(tuán)）有限公司常兆華教授領(lǐng)銜的“大血管覆膜支架系列產(chǎn)品關(guān)鍵技術(shù)開發(fā)及大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化”成功突破超薄覆膜材料的制造和應(yīng)用瓶頸制約，使我國成為繼美國之后世界上第二個(gè)能夠自主生產(chǎn)覆膜支架核心材料的國家；形成了一系列性能達(dá)到國際先進(jìn)水平的國產(chǎn)大血管覆膜支架產(chǎn)品，成功實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化；采用國際首創(chuàng)的術(shù)中支架系統(tǒng)，成為國內(nèi)外治療累及升主動(dòng)脈夾層的標(biāo)準(zhǔn)術(shù)式。產(chǎn)品推廣至全國30個(gè)省市，15年國產(chǎn)市場占有率第一，已救治危重患者達(dá)50000余人。

上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬瑞金醫(yī)院王衛(wèi)慶教授領(lǐng)銜的“內(nèi)分泌腫瘤發(fā)病機(jī)制新發(fā)現(xiàn)與臨床診治技術(shù)的建立和應(yīng)用”緊扣臨床需求，經(jīng)篩選優(yōu)化系統(tǒng)性建立針對各種內(nèi)分泌腫瘤的34項(xiàng)臨床診斷新技術(shù)，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)激素分泌能力評估與腫瘤定位；創(chuàng)建4種治療新方法，制定專家共識(shí)并改寫國際指南，極大提高了我國內(nèi)分泌腫瘤的診治水平與國際影響力。

復(fù)旦大學(xué)附屬華山醫(yī)院毛穎教授領(lǐng)銜的“外科術(shù)式改變腦血流的基礎(chǔ)與臨床創(chuàng)新”項(xiàng)目，圍繞具有高致殘率和病死率的兩大腦血管疾病——難治性腦動(dòng)脈瘤和煙霧病，在國際上率先開展了個(gè)體化設(shè)計(jì)的腦血管重建手術(shù)，不斷革新該技術(shù)并解決了一系列臨床問題，變“難治”性顱內(nèi)動(dòng)脈瘤為“可治”，顯著提高煙霧病的手術(shù)療效和安全性，在國際上產(chǎn)生了重要影響。