專家?guī)阕x懂 “2017年度中國科學(xué)十大進(jìn)展”

2月27日，科技部公布“2017年度中國科學(xué)十大進(jìn)展”。本次入選項目完成時間為2016年12月1日至2017年11月30日，且絕大多數(shù)項目成果在《自然》、《科學(xué)》等國際頂尖刊物發(fā)表，得到國際學(xué)術(shù)界高度評價。

“中國科學(xué)十大進(jìn)展”遴選活動由科技部基礎(chǔ)研究管理中心牽頭，聯(lián)合《中國基礎(chǔ)科學(xué)》等5家刊物編輯部共同組織。經(jīng)兩院院士等2200余名專家學(xué)者投票，得票數(shù)排名前10位的科學(xué)進(jìn)展最終入選“2017年度中國科學(xué)十大進(jìn)展”。經(jīng)專家層層遴選、投票上榜的這十大進(jìn)展有何神奇之處？這些項目為何能贏得全球科技界點(diǎn)贊？“重大突破”“填補(bǔ)空白”等高度評價背后的科技創(chuàng)新點(diǎn)是什么？為幫助公眾更好地理解和支持基礎(chǔ)研究，10位專家分別對十大進(jìn)展進(jìn)行了解讀。

NO.1 實(shí)現(xiàn)星地千公里級量子糾纏和密鑰分發(fā)及隱形傳態(tài)

亮點(diǎn)解讀：為構(gòu)建量子保密通信網(wǎng)絡(luò)打下基礎(chǔ)

眾所周知，“墨子號”量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星已正式交付開展科學(xué)實(shí)驗(yàn)，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)潘建偉和彭承志研究組聯(lián)合中國科學(xué)院上海技術(shù)物理研究所王建宇研究組等，利用“墨子號”在國際上率先實(shí)現(xiàn)了千公里級星地雙向量子糾纏分發(fā)，以及實(shí)現(xiàn)千公里級星地量子密鑰分發(fā)和地星量子隱形傳態(tài)。

“這是很聰明的一個辦法?！鼻迦A大學(xué)王向斌教授評價說，這支研究團(tuán)隊打破傳統(tǒng)傳輸距離的限制，實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵技術(shù)瓶頸的創(chuàng)新性突破，為構(gòu)建覆蓋全球的天地一體化量子保密通信網(wǎng)絡(luò)提供了可靠的技術(shù)支撐，也讓我國未來繼續(xù)引領(lǐng)世界量子通信技術(shù)發(fā)展增添了保障。

研究成果一經(jīng)發(fā)表，即得到國際學(xué)術(shù)界高度評價，入選了《自然》雜志點(diǎn)評的和美國著名科學(xué)媒體Science News評選的“2017年度重大科學(xué)事件”。

NO.2 將病毒直接轉(zhuǎn)化為活疫苗及治療性藥物

亮點(diǎn)解讀：我國找到“馴服病毒”的革命性手段

自出生后，孩子就要開始接種疫苗，因?yàn)橐呙缡穷A(yù)防病毒感染的最有效手段之一。北京大學(xué)藥學(xué)院周德敏、張禮和研究組以流感病毒為模型，實(shí)現(xiàn)流感病毒由致病性傳染源向預(yù)防性疫苗和治療性藥物的重大轉(zhuǎn)變。

生物、化學(xué)理論過去一直由西方主導(dǎo)。中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院藥物研究所蔣建東研究員說，這是我國在生物醫(yī)藥領(lǐng)域的首次重大突破，該方法將是研發(fā)活病毒疫苗的一種通用方法，并可針對幾乎所有病毒。

《科學(xué)》雜志評述該進(jìn)展為病毒疫苗領(lǐng)域的革命性突破?！蹲匀弧冯s志稱其為“馴服病毒的新方法”。

NO.3 首次探測到雙粲重子

亮點(diǎn)解讀：世界又“撞”出了新粒子

繼2012年發(fā)現(xiàn)“上帝粒子”后，歐洲核子研究中心又撞出了新粒子——雙粲重子。由清華大學(xué)高原寧領(lǐng)導(dǎo)的中國研究團(tuán)隊與國內(nèi)理論家密切合作，主導(dǎo)了此次發(fā)現(xiàn)工作。

“這是長期不懈努力、堅持，并與理論相結(jié)合的重大成果?！敝袊茖W(xué)院理論物理研究所張肇西院士認(rèn)為，對雙粲重子性質(zhì)的研究將有助于人類深入理解物質(zhì)的構(gòu)成和強(qiáng)相互作用力的本質(zhì)，有助于我們理解構(gòu)成這個世界的最基本的力。

《物理評論快報》審稿人評價：“該論文給出了期待已久的重要結(jié)果——首次觀測到雙粲重子?！泵绹段锢怼冯s志同時以“倍加迷人的粒子”為題進(jìn)行了專論報道，認(rèn)為該發(fā)現(xiàn)“為科研人員提供了檢驗(yàn)量子色動力學(xué)的獨(dú)特體系”。

NO.4 實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)三重簡并費(fèi)米子

亮點(diǎn)解讀：開發(fā)新型電子器件有了理論基礎(chǔ)

玻色子和費(fèi)米子是組成宇宙的基本粒子，且現(xiàn)有理論認(rèn)為宇宙中不存在三重簡并的費(fèi)米子。然而，中國科學(xué)院物理研究所丁洪、錢天和石友國研究組與合作者，卻在磷化鉬晶體中首次觀測到一類具有三重簡并的費(fèi)米子。

近年來，尋找新型費(fèi)米子是凝聚態(tài)物理領(lǐng)域一個挑戰(zhàn)性的前沿科學(xué)問題。清華大學(xué)薛其坤院士認(rèn)為，首次觀測到三重簡并費(fèi)米子，為固體材料中電子拓?fù)鋺B(tài)研究開辟了新方向。

薛其坤說，三重簡并費(fèi)米子對外加磁場的反應(yīng)非常敏感，未來對促進(jìn)人們認(rèn)識量子物態(tài)、發(fā)現(xiàn)新奇物理現(xiàn)象、開發(fā)新型電子器件具有重要意義。

NO.5 實(shí)現(xiàn)氫氣的低溫制備和存儲

亮點(diǎn)解讀：推動氫燃料電池廣泛應(yīng)用

氫能被譽(yù)為下一代二次清潔能源，但氫氣的高效制備以及安全存儲和運(yùn)輸一直困擾人類。北京大學(xué)化學(xué)與分子工程學(xué)院馬丁研究組與中國科學(xué)院山西煤化研究所溫曉東以及大連理工大學(xué)石川等合作，針對甲醇和水液相制氫反應(yīng)的特點(diǎn)，開發(fā)出新型原子級分散的鉑-碳化鉬雙功能催化劑，實(shí)現(xiàn)了在低溫下高效產(chǎn)氫效率。

眾所周知，氫氣的儲存是氫燃料電池走向應(yīng)用的關(guān)鍵。中國科學(xué)院化學(xué)研究所宋衛(wèi)國研究員認(rèn)為，這種催化體系思路可以用于其他化學(xué)反應(yīng)中，推動解決氫燃料電池技術(shù)難題。

美國化學(xué)會C&E News雜志和英國皇家化學(xué)會Chemistry World雜志分別以“氫能源：制備氫燃料新過程”和“新型催化劑點(diǎn)亮氫能汽車未來”為題進(jìn)行了報道，認(rèn)為“這是氫能儲存和運(yùn)輸體系的一個重大突破”。

NO.6 研發(fā)出基于共格納米析出強(qiáng)化的新一代超高強(qiáng)鋼

亮點(diǎn)解讀：不尋常的超高強(qiáng)韌“中國鋼”

從航空母艦到大飛機(jī)，都離不開超高強(qiáng)鋼。北京科技大學(xué)呂昭平研究組與合作者針對低成本高性能的目標(biāo)，研發(fā)出共格納米析出強(qiáng)化的新一代超高強(qiáng)鋼。

中國鋼研科技集團(tuán)有限公司雍歧龍研究員表示，航空航天、交通運(yùn)輸、先進(jìn)核能以及國防裝備等重要領(lǐng)域?qū)Τ邚?qiáng)鋼都有緊迫需求。但相關(guān)技術(shù)一直被國外壟斷，長久以來超高強(qiáng)鋼大多依靠進(jìn)口。新一代超高強(qiáng)鋼大幅降低制備成本，具有高的有序抗力，極大增強(qiáng)了合金的強(qiáng)度，但不犧牲其延展性能，未來前景廣闊。

《自然·材料》發(fā)表專門評述文章指出，該研究“為研發(fā)具有優(yōu)異的強(qiáng)度、塑性和成本相結(jié)合的結(jié)構(gòu)材料提供了新的途徑”。

NO.7 利用量子相變確定性制備出多粒子糾纏態(tài)

亮點(diǎn)解讀：冷原子研究重大突破

量子糾纏既是實(shí)現(xiàn)量子計算和量子模擬的重要資源，也有助于實(shí)現(xiàn)超越經(jīng)典干涉儀（如引力波探測的光學(xué)干涉儀LIGO）的測量精度極限。實(shí)現(xiàn)多粒子糾纏是量子物理實(shí)驗(yàn)研究的一大追求。

清華大學(xué)物理系尤力和鄭盟錕研究組領(lǐng)導(dǎo)的冷原子研究團(tuán)隊，在國際上首次利用原子玻色-愛因斯坦凝聚體中的量子相變確定性地制備出對精密測量具有重要意義的量子糾纏態(tài)。創(chuàng)造了目前能確定性制備的量子糾纏粒子數(shù)目的世界紀(jì)錄。

中國科學(xué)院物理研究所向濤院士說，利用量子相變確定性制備多體糾纏態(tài)是一種嶄新的嘗試。這一全新的理解和糾纏態(tài)制備方法為未來其他多粒子糾纏態(tài)的制備提供了一種思路。

NO.8 中國發(fā)現(xiàn)新型古人類化石

亮點(diǎn)解讀：中國的古人類學(xué)研究不再邊緣化

長期以來，古人類學(xué)界對在中國境內(nèi)發(fā)現(xiàn)的中更新世晚期至晚更新世早期過渡階段古人類成員的演化地位一直存在爭議。河南靈井遺址發(fā)現(xiàn)的兩件古人類頭骨化石——許昌人，為探討這一階段中國古人類的演化模式提供了重要信息。

中國科學(xué)院古脊椎動物與古人類研究所吳秀杰研究組與美國華盛頓大學(xué)Erik Trinkaus等合作的研究顯示，晚更新世早期中國境內(nèi)可能并存有多種古人類成員，不同群體之間有雜交或者基因交流。

北京大學(xué)考古文博學(xué)院吳小紅教授表示，許昌人化石為中國古人類演化的地區(qū)連續(xù)性以及與歐洲古人類之間的交流提供了一定程度的支持?！犊茖W(xué)》雜志認(rèn)為這項研究“是中國學(xué)者在古人類研究領(lǐng)域取得的一項重大突破?！?/p>

NO.9 酵母長染色體的精準(zhǔn)定制合成

亮點(diǎn)解讀：染色體疾病有了研究模型

基因組設(shè)計合成推動生命科學(xué)研究由理解生命向創(chuàng)造生命延伸。然而，基因組合成面臨長染色體難以精準(zhǔn)合成、合成染色體導(dǎo)致細(xì)胞失活等難題。

天津大學(xué)元英進(jìn)、清華大學(xué)戴俊彪、深圳華大基因楊煥明等團(tuán)隊與合作者利用多級模塊化和標(biāo)準(zhǔn)化人工基因組合成方法，成功設(shè)計構(gòu)建了4條釀酒酵母長染色體。在此基礎(chǔ)上，構(gòu)建了人工環(huán)形染色體，為當(dāng)前無法治療的染色體成環(huán)疾病發(fā)生機(jī)理和潛在治療手段建立了研究模型。

清華大學(xué)劉磊教授說，該研究為深化理解生命進(jìn)化、基因組與功能關(guān)系等基礎(chǔ)科學(xué)問題提供了新的思路。多家國際學(xué)術(shù)期刊高度評價本工作，認(rèn)為這是第一個全合成真核生物基因組的重要里程碑。

NO.10 研制出可實(shí)現(xiàn)自由狀態(tài)腦成像的微型顯微成像系統(tǒng)

亮點(diǎn)解讀：解碼大腦有了“看得見”的利器

大腦學(xué)習(xí)、記憶、決策、思維的過程可以“看得見”？北京大學(xué)生物膜與膜生物工程國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室程和平及陳良怡研究組與電子工程與計算機(jī)科學(xué)學(xué)院張云峰和王愛民等合作，成功研制出2.2克微型化佩戴式雙光子熒光顯微鏡，并佩戴在小白鼠頭上，在國際上首次記錄了小鼠大腦神經(jīng)元和神經(jīng)突觸活動的高速高分辨圖像。

清華大學(xué)祁海教授認(rèn)為，它為腦科學(xué)的研究提供了重要的高端儀器?？稍趧游镒匀恍袨闂l件下，實(shí)現(xiàn)對神經(jīng)突觸、神經(jīng)元、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、多腦區(qū)等多尺度、多層次動態(tài)信息處理的長時程觀察，這樣不僅可以“看得見”大腦活動過程，還將為可視化研究自閉癥、阿爾茨海默病、癲癇等腦疾病的神經(jīng)機(jī)制發(fā)揮重要作用。

該成像系統(tǒng)被2014年諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎得主Edvard I. Moser稱之為研究大腦的空間定位神經(jīng)系統(tǒng)的革命性新工具。