2019年中國科技熱點事件

楊 戈

“嫦娥四號”實現(xiàn)人類首次月背軟著陸

等待了數(shù)十億年后，月球永遠背向地球那面的山地荒原，終于迎來第一個翩翩降臨的地球訪客。2019年1月3日，“嫦娥四號”探測器成功著陸在月球背面東經(jīng)177.6度、南緯45.5度附近的預(yù)選著陸區(qū)，并通過“鵲橋”中繼星傳回了世界第一張近距離拍攝的月背影像圖，揭開了古老月背的神秘面紗。

從2018年12月8日發(fā)射升空，到2019年1月3日順利到達，“嫦娥四號”走完了約40萬公里的地月之路。它著陸后，靜態(tài)著陸器和月球車分別被部署到月球表面，兩者都攜帶了一系列探測儀器，探測該地區(qū)的地質(zhì)特征，并進行了生物實驗。1月15日，“嫦娥四號”上搭載的生物科普試驗載荷發(fā)布了最新試驗照片，顯示試驗搭載的棉花種子克服月球低重力、強輻射、高溫差等嚴(yán)峻環(huán)境考驗，長出了嫩芽，這是人類在另一個星球上創(chuàng)造的生命奇跡。

“嫦娥四號”實現(xiàn)了人類探測器首次月背軟著陸和巡視勘察

由于月球背面不像正面那樣平坦，著陸區(qū)的選擇及精準(zhǔn)著陸是個難題?！版隙鹚奶枴背晒χ懹趶奈磳嵉靥綔y過的處女地，實現(xiàn)了人類探測器首次月背軟著陸和巡視勘察，首次月背與地球的中繼通信，開啟了人類月球探測新篇章，取得了突破性發(fā)現(xiàn)，同時可以填補射電天文領(lǐng)域在低頻觀測段的空白?！版隙鹚奶枴睂⑽覈教炱髦茖?dǎo)、導(dǎo)航與控制技術(shù)提升到了新的高度。此外，“玉兔2號”還打破塵封49年的世界紀(jì)錄，成為人類在月球上工作時間最長的月球探測器。

首次驗證遠距離雙場量子密鑰分發(fā)

限于通信光纖的損耗和探測器的噪聲等原因，量子密鑰分發(fā)系統(tǒng)通常只能在100公里內(nèi)獲得較高成碼率。目前最遠成碼距離是潘建偉團隊于2016年實驗實現(xiàn)的404公里。

2019年，中國的“量子團隊”再次刷新了自己創(chuàng)造的世界紀(jì)錄。有一種新型的量子密鑰分發(fā)方案——雙場量子密鑰分發(fā)方案，巧妙地利用單光子干涉的特性，讓量子密鑰分發(fā)的成碼率在長距離也維持較高水平。2019年，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)潘建偉教授等科學(xué)家在300公里真實環(huán)境的光纖中完成了雙場量子密鑰分發(fā)實驗。成果在2019年9月正式發(fā)表在國際權(quán)威學(xué)術(shù)期刊《物理評論快報》上。

這種雙場量子密鑰好比雙胞胎攜手將成碼率大大提高，基于“發(fā)送—不發(fā)送”的雙場量子密鑰分發(fā)方案，大大提高了對相位噪聲的容忍能力和安全性。在現(xiàn)實環(huán)境下相位劇烈變化的300公里光纖信道上，實現(xiàn)了雙場量子密鑰分發(fā)。該方案還驗證了700公里以上光纖遠距離量子密鑰分發(fā)的可行性，有望成為新一代遠距離城際量子密鑰分發(fā)的基礎(chǔ)，被業(yè)內(nèi)專家評論為“實用雙場量子密鑰分發(fā)的重要里程碑”。

科創(chuàng)板鳴鑼開市

2019年7月22日上午9時30分，伴隨開市鑼聲的響起，首批25只科創(chuàng)板股票開始在上海證券交易所交易，科創(chuàng)板正式開市。中國資本市場由此向科技創(chuàng)新企業(yè)開放大門。在未來國際科技實力競爭中，科創(chuàng)板將成為我國“硬科技”企業(yè)持續(xù)補充后續(xù)能量的“大糧倉”。

科創(chuàng)板作為新設(shè)的增量板塊，重點支持高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)和戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)。面向新一代信息技術(shù)、新材料、生物和高端裝備制造四大領(lǐng)域。設(shè)立科創(chuàng)板并首次在中國股票市場引入注冊制，被普遍認(rèn)為是中國A股市場設(shè)立以來，發(fā)行上市制度方面最為重大的變革?？苿?chuàng)板承載著各方對資本市場在推進科技創(chuàng)新及經(jīng)濟轉(zhuǎn)型發(fā)展中的殷切期望。

放眼國際，從美國資本市場的歷史看，科技產(chǎn)業(yè)的崛起和資本市場的發(fā)展密切相關(guān)。20世紀(jì)70年代，納斯達克的創(chuàng)建成功對接了新興行業(yè)的科技創(chuàng)新，而美國也由此成為超級大國。有評論認(rèn)為，科創(chuàng)板開市，將吸引更多風(fēng)險資本，撬動科創(chuàng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展，為中國邁向高質(zhì)量發(fā)展注入澎湃動力?？傊?，這是中國資本市場的歷史性時刻。

“雪龍2”號極地科考破冰船首航

“雪龍2”號揭開了中國極地科考新的一頁

“雪龍2”號極地考察船是中國第一艘自主建造的極地科學(xué)考察破冰船，于2019年7月交付使用。這是全球第一艘采用船艏、船艉雙向破冰技術(shù)的極地科考破冰船，能夠在1.5米厚冰環(huán)境中連續(xù)破冰航行，并裝備有國際先進的海洋調(diào)查和觀測設(shè)備，能在極地冰區(qū)海洋開展物理海洋、海洋化學(xué)、生物多樣性調(diào)查等科學(xué)考察，填補了我國在極地科考重大裝備領(lǐng)域的空白。

“雪龍2”號船長122.5米，寬22.3米，吃水7.85米，吃水排水量約13990噸，航速12節(jié)至15節(jié)，續(xù)航力2萬海里，自持力60天，載員90人，是一艘滿足無限航區(qū)要求、具備全球航行能力，能夠在極區(qū)大洋安全航行的具備國際先進水平的極地科學(xué)考察破冰船。作為一艘破冰船，“雪龍2”號的破冰能力引人矚目，它艏向破冰能持續(xù)破1.5米冰加0.2米雪，艉向破冰可在20米當(dāng)年冰冰脊（含4米堆積層）中不被卡住。

2019年10月15日，伴隨一聲長鳴，“雪龍2”號從深圳啟航，開啟中國第36次南極科考之旅。作為又一國之重器，“雪龍2”號與“雪龍”號攜手“雙龍?zhí)綐O”，結(jié)束了我國長期單船開展極地考察的歷史，揭開中國南極科考新的一頁。進入南極冰區(qū)后，“雪龍2”號大顯身手，它破冰沖鋒在前，一路護航“雪龍”號抵達南極近岸陸緣固定冰區(qū)域，圓滿完成了在中山站附近的卸貨任務(wù)，進行補給和人員輪換后，隨后進行南大洋的宇航員海綜合考察和長城站考察，預(yù)計2020年3月回國。

開發(fā)出全球首款類腦芯片

2019年8月1日，清華大學(xué)開發(fā)出的全球首款異構(gòu)融合類腦計算芯片登上了《自然》雜志的封面。該芯片結(jié)合了類腦計算和基于計算機科學(xué)的機器學(xué)習(xí)，這種融合技術(shù)有望提升各個系統(tǒng)的能力，促進人工通用智能的研究和發(fā)展。原則上，一個人工通用智能系統(tǒng)可以執(zhí)行人類能夠完成的絕大多數(shù)任務(wù)。

大興國際機場航站樓內(nèi)部

發(fā)展人工通用智能的方法主要有兩種：一種是以神經(jīng)科學(xué)為基礎(chǔ)，盡量模擬人類大腦；另一種是以計算機科學(xué)為導(dǎo)向，讓計算機運行機器學(xué)習(xí)算法。然而，由于兩套系統(tǒng)使用的平臺各不相同且互不兼容，極大地限制了人工通用智能的發(fā)展。而此次誕生的新型芯片，巧妙地融合了兩條路線，也因此被命名為“天機芯”。一輛由該芯片驅(qū)動的自動駕駛自行車可實現(xiàn)自平衡、動態(tài)感知、目標(biāo)探測、跟蹤、自動避障、過障、語音理解、自主決策等功能，展現(xiàn)了未來的人工智能平臺的潛力。

天機芯片是中國完全自主研發(fā)的技術(shù)成果，其中的異構(gòu)融合思路由項目研究團隊首先提出。在人工智能和芯片這兩大熱門前沿領(lǐng)域，中國科學(xué)家再次奪得一席之地。

國產(chǎn)“人工心臟”取得突破

心力衰竭是全球唯一呈增長趨勢的心臟疾病，是諸多類型心血管病的終末期表現(xiàn)。目前，全世界約有8000萬心衰患者，中國心衰患者至少有1600萬。對于終末期心衰，傳統(tǒng)治療轉(zhuǎn)歸差、死亡率高。傳統(tǒng)的心臟移植雖然能挽救病人，但心臟供體嚴(yán)重匱乏，遠遠無法滿足患者需求。同時，終末期心衰的治療和護理耗費了大量的資源，是全球性社會醫(yī)療衛(wèi)生難題。

人工心臟被譽為“醫(yī)療器械皇冠上的寶石”，是治療終末期或重癥心力衰竭患者的有效手段，也是代替心臟移植的唯一有效治療手段。人工心臟是復(fù)雜精密的醫(yī)療器械，研發(fā)經(jīng)歷了20世紀(jì)90年代的第一代大體積搏動血流裝置、21世紀(jì)初的第二代軸流裝置和最新的第三代磁懸浮裝置。具有中國自主知識產(chǎn)權(quán)的“第三代全磁懸浮人工心臟”，能夠讓人工心臟的軸承在無接觸的空中旋轉(zhuǎn)，可從根本上解決創(chuàng)口感染難題，極大提高泵效率和安全性，減輕對血液成分的破壞，明顯減少出血和血栓事件的發(fā)生，屬于世界上最先進的人工心臟。

2019年，國內(nèi)首款人工心臟（植入式左心室輔助系統(tǒng)EVAHEART I）獲批上市。作為心力衰竭救治的有效方法，人工心臟推動了中國高端醫(yī)療器械領(lǐng)域的進步，為心衰患者帶來福音。

大興國際機場創(chuàng)多項“世界之最”

2019年9月25日，一座超大型國際級航空樞紐落成并投入運營，這就是被英國《衛(wèi)報》稱為“新世界七大奇跡之首”的北京大興國際機場。它像一只欲振翅高飛的金色鳳凰，傲然立于京南廣袤的大地。

大興國際機場采用放射狀六角星布局，巧妙融合了5條指廊、82個登機口，使旅客從航站樓中心步行到任何一個登機口的時間不超過8分鐘，實現(xiàn)超大規(guī)模的人員和飛機架次吞吐量。預(yù)計到2050年，機場將所有預(yù)留控制用地完全建設(shè)后，旅客吞吐量可達1.3億人次、飛機起降為103萬架次。

大興國際機場擁有的多項“中國技術(shù)”創(chuàng)下諸多“世界之最”。比如，占地面積140萬平方米，是世界上規(guī)模最大的單體航站樓。機場屋頂采用不規(guī)則的鋼結(jié)構(gòu)，總投影面積達到36萬平方米，最大直徑超過1.1公里，抗震設(shè)防烈度達到8度，是全球最大的單體隔震建筑。為了實現(xiàn)超強的隔震，整個航站樓使用了1320套隔震裝置，每個隔震裝置直徑從1200毫米至1500毫米不等，還有粘滯阻尼器100多條。再比如，航站樓的屋頂是一個18萬平方米的全天窗結(jié)構(gòu)，一共使用了1.28萬塊玻璃，構(gòu)成了一個自由曲面的屋頂，其中，8000塊屋頂玻璃中沒有兩塊是一樣的，工程人員精確對每塊玻璃的三維坐標(biāo)進行定位施工，難度堪稱世界之最。此外，大興國際機場還首次實現(xiàn)高鐵下穿航站樓和雙進雙出的模式，也是智能化程度最高的機場，廣泛應(yīng)用了各項智慧型新技術(shù)。

首艘國產(chǎn)航母“山東號”服役

中國第一艘國產(chǎn)航空母艦“山東號”12月17日下午在海南軍港交付海軍，習(xí)近平出席交接入列儀式。至此，中國第二艘、國產(chǎn)首艘航母正式成為精武強兵保和平的大國重器，開始守護萬里海疆。

航空母艦是現(xiàn)代科技的集大成者，其研發(fā)制造彰顯了一國的綜合科技實力。中國國產(chǎn)航母可謂舉世矚目，從建造決策階段就備受關(guān)注?！吧綎|號”是中國自主設(shè)計、研發(fā)、建造的一艘航空母艦，比起“遼寧號”有不少改進，型號為002型。

“山東號”有3個足球場長，使用常規(guī)動力推進，將搭載殲-15B戰(zhàn)斗機以及其他型號艦載機。甲板設(shè)計經(jīng)過優(yōu)化，擴大了飛行甲板面積，可停放更多艦載機。“山東號”的滑躍甲板的角度也比“遼寧號”低兩度，這樣更加省油。另外，“山東號”的內(nèi)部艙室、機庫、電子系統(tǒng)、彈藥升降機、艦載武器等均優(yōu)化了設(shè)計，提升了戰(zhàn)力。

航母的設(shè)計制造較為復(fù)雜，體現(xiàn)了一個國家的工業(yè)能力和科技水準(zhǔn)?！吧綎|號”順利完成建造、海試，正式交付海軍，堪稱中國海軍建設(shè)的一個重要里程碑。

“長征五號”火箭成功復(fù)出

2019年最蕩氣回腸的“硬核”科技成就無疑是“長征五號”遙三運載火箭（以下簡稱“長五”）成功發(fā)射。12月27日20時45分，海南文昌航天發(fā)射場，被昵稱為“胖五”的“長五”火箭沖天而起，直上九霄，成功地把“實踐二十號”衛(wèi)星順利送入預(yù)定軌道，中國推力最大的火箭終于“王者歸來”，一掃發(fā)射失利兩年多來淤積的郁悶。

“長五”是中國現(xiàn)役起飛質(zhì)量最大、芯級直徑最粗、運載能力最強的運載火箭，身高57米，起飛重量達870噸。它的近地軌道最大有效載荷25噸，相當(dāng)于一次將16輛小汽車送入太空。此次任務(wù)的成功，是實現(xiàn)未來探月工程三期、首次火星探測任務(wù)、載人航天等國家重大科技專項和重大工程的重要基礎(chǔ)和前提保障。

“長征五號”遙三運載火箭在中國文昌航天發(fā)射場點火升空

“長五”首次采用5米大直徑箭體結(jié)構(gòu)、全新活動發(fā)射平臺、三型高性能環(huán)保型火箭發(fā)動機等大量新技術(shù)，新技術(shù)比例達92%以上，許多重要的性能參數(shù)成倍提高。技術(shù)跨度大、研制難度大，挑戰(zhàn)空前。研制隊伍迎難而上、攻堅克難、勇于創(chuàng)新，突破了以大直徑箭體結(jié)構(gòu)設(shè)計制造與試驗、三型大推力發(fā)動機等為代表的12大類247項關(guān)鍵技術(shù)，解決了復(fù)雜力熱環(huán)境、大質(zhì)量多干擾分離、大推力火箭發(fā)動機燃燒不穩(wěn)定抑制及低溫POGO抑制等世界性難題，掌握了一批具有自主知識產(chǎn)權(quán)的新技術(shù)，其運載能力、運載效率等重要性能指標(biāo)均居世界前列。

京張高鐵開世界智能鐵路之先河

2019年12月30日，由北京駛向張家口的京張高鐵全線開通。京張高鐵在全球鐵路建設(shè)中首次全線、全專業(yè)采用BIM技術(shù)，實現(xiàn)從勘察設(shè)計、施工到運維全生命周期的數(shù)字化、智能化管理。京張高鐵首次采用時速300～350公里高速鐵路自動駕駛技術(shù)(CTCS+ATO)，具備車站自動發(fā)車、區(qū)間自動運行、車站自動停車、車門自動開門、車門站臺門聯(lián)動5大功能。該技術(shù)在世界上尚屬空白，可以有效提高運輸能力、降低運行能耗、提高旅客舒適度、減輕司機勞動強度，是高速鐵路列控系統(tǒng)智能化的重要標(biāo)志，對保持我國高速鐵路列控技術(shù)的國際先進水平具有重要的意義。

其中，八達嶺長城站位于地下102米、占地39800平方米，是世界上埋深最深、規(guī)模最大的暗挖地下高鐵車站，也是人類建設(shè)史上少有的挑戰(zhàn)。在八達嶺長城腳下，新舊兩條京張鐵路穿越百年時空，在這里交匯。從立志擺脫“東亞病夫”屈辱修建的“爭氣路”，到引領(lǐng)智能高鐵的“先行者”，從時速35公里到350公里，京張線見證著一個國家的創(chuàng)新飛躍。