科創(chuàng)中國·成果

中國空間站氧氣資源100%再生

記者從4月13日召開的第三屆全國載人航天環(huán)境控制與生命保障技術(shù)大會上獲悉，目前中國空間站環(huán)控生保6大再生系統(tǒng)穩(wěn)定運行，空間站氧氣資源實現(xiàn)100%再生，水資源閉合度提升到95%以上，每年減少上行補(bǔ)給6噸，主要技術(shù)指標(biāo)達(dá)到世界領(lǐng)先水平。

環(huán)控生保系統(tǒng)是在太空密閉環(huán)境中為航天員創(chuàng)造一個基本的生活條件和適宜的工作環(huán)境，保障航天員身體健康和生命安全，被譽(yù)為航天員的生命“保護(hù)傘”。

中國航天員中心是我國唯一從事載人航天器環(huán)境控制與生命保障系統(tǒng)研制的科研單位。據(jù)中心環(huán)控生保工程室主任卞強(qiáng)介紹，55年來，他們成功研發(fā)載人航天器三代環(huán)控生保系統(tǒng)，圓滿完成神舟飛船、“飛天”艙外航天服以及空間站三艙組合體等環(huán)控生保產(chǎn)品研制任務(wù)。特別是空間站任務(wù)啟動以來，他們相繼攻克電解制氧、二氧化碳去除、微量有害氣體去除和水處理、尿處理等技術(shù)難題，實現(xiàn)環(huán)控生保系統(tǒng)成功由“補(bǔ)給式”向“再生式”根本轉(zhuǎn)換，為我國空間站建設(shè)作出了貢獻(xiàn)。

403秒！我國人造太陽創(chuàng)世界紀(jì)錄

4月12日，有“人造太陽”之稱的中國全超導(dǎo)托卡馬克核聚變實驗裝置（EAST）創(chuàng)造新紀(jì)錄，成功實現(xiàn)穩(wěn)態(tài)高約束模式等離子體運行403秒，對探索未來聚變堆前沿物理問題，加快實現(xiàn)聚變發(fā)電具有重要意義。

核聚變能源的原材料在地球上極豐富，排放無污染，如果能造一個“太陽”來發(fā)電，人類有望實現(xiàn)能源自由。EAST作為中國國家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施，擁有類似太陽的核聚變反應(yīng)機(jī)制。經(jīng)過十幾年聚力攻關(guān)，EAST成功實現(xiàn)穩(wěn)態(tài)高約束模式等離子體運行403秒，再次刷新2017年的101秒實驗世界紀(jì)錄。此次突破，為提升未來聚變電站的發(fā)電效率，降低成本奠定了堅實物理基礎(chǔ)。

科學(xué)家研制出首例室溫超快氫負(fù)離子導(dǎo)體

中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所研究員陳萍、副研究員曹湖軍團(tuán)隊提出了一種全新的材料設(shè)計研發(fā)策略，通過機(jī)械化學(xué)方法，在稀土氫化物——氫化鑭晶格中故意制造大量的缺陷和納米微晶，研發(fā)出首個室溫環(huán)境下超快氫負(fù)離子導(dǎo)體。相關(guān)成果4月5日發(fā)表于《自然》雜志。

研發(fā)團(tuán)隊創(chuàng)新地采用機(jī)械球磨法，通過撞擊和剪切力，造成氫化鑭晶格的畸變，形成了大量納米微晶和晶格缺陷。這些畸變可以顯著抑制電子傳導(dǎo)，從而獲得了優(yōu)異的氫負(fù)離子傳導(dǎo)特性。

更為重要的是，此項研究實現(xiàn)了氫負(fù)離子在溫和條件下（零下40攝氏度至80攝氏度）的超快傳導(dǎo)。此前的研究中，氫負(fù)離子導(dǎo)體只能在300攝氏度左右實現(xiàn)超快傳導(dǎo)。此外，團(tuán)隊還首次實現(xiàn)了室溫全固態(tài)氫負(fù)離子電池的放電。

絞斷手臂寄養(yǎng)在小腿后再回植成功

4月11日，空軍軍醫(yī)大學(xué)西京醫(yī)院聯(lián)合空軍九八六醫(yī)院發(fā)布消息，該院成功為一名患者實施“前臂毀損斷肢異位寄養(yǎng)后全形組合回植重建術(shù)”，實現(xiàn)前臂中段長達(dá)7厘米的骨骼、神經(jīng)等組織的重建再造，突破雙臂等長、功能恢復(fù)等技術(shù)難題。該手術(shù)屬世界首例。

手術(shù)前，該患者右前臂完全絞斷，右前臂中段大部分的骨骼、軟組織都已沒有，皮膚、肌肉、血管、神經(jīng)嚴(yán)重?fù)p壞。該院團(tuán)隊提出“寄養(yǎng)+回植重建”全形組合回植重建保肢方案，將患者離斷的右手先“寄養(yǎng)”在其左側(cè)小腿上，待寄養(yǎng)肢體成活、創(chuàng)面組織分界清晰，將斷臂移植回原位。目前經(jīng)過手術(shù)后，患者肢體皮瓣紅潤，神經(jīng)和肌肉功能重新連接，功能也都重建起來，已經(jīng)可以做前臂旋轉(zhuǎn)，再過一個月就能恢復(fù)手部簡單的抓握功能。

世界首個番茄超泛基因組構(gòu)建完成

4月6日，由新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)院加工番茄生物育種創(chuàng)新團(tuán)隊牽頭，聯(lián)合中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院等多家單位，在國際學(xué)術(shù)期刊《自然·遺傳》在線發(fā)表了題為《超泛基因組研究揭示野生和栽培番茄物種基因組和結(jié)構(gòu)變異多樣性》的科研成果。

該團(tuán)隊研究收集了8個野生番茄種、1個番茄近源野生種和2個栽培番茄代表性品種，利用PacBio（第三代單分子實時測序技術(shù)）、Bionano（全基因組光學(xué)圖譜技術(shù)）和Hi-C（高通量染色體構(gòu)象捕獲技術(shù)）測序技術(shù)，組裝了11個染色體水平高質(zhì)量基因組，解析了番茄屬基因組特征，重構(gòu)了番茄屬系統(tǒng)發(fā)生關(guān)系，構(gòu)建了國際首個番茄超泛基因組，為群體水平SV基因分型提供了強(qiáng)大的平臺，這將有助于開發(fā)風(fēng)味改良番茄品種育種的標(biāo)記。

超大規(guī)模集成光量子計算芯片研制成功

北京大學(xué)研究員王劍威、教授龔旗煌課題組與合作者經(jīng)過六年聯(lián)合攻關(guān)，研制了基于超大規(guī)模集成硅基光子學(xué)的圖論“光量子計算芯片”——“博雅一號”，發(fā)展出了超大規(guī)模集成硅基光量子芯片的晶圓級加工和量子調(diào)控技術(shù)，首次實現(xiàn)了片上多光子高維度量子糾纏態(tài)的制備與調(diào)控，演示了基于圖論的可任意編程玻色取樣專用型量子計算。4月6日，相關(guān)研究成果以《超大規(guī)模集成的圖量子光子學(xué)》為題，在線發(fā)表于《自然·光子學(xué)》。

研究團(tuán)隊研制了一款集成約2500個元器件的超大規(guī)模光量子芯片，實現(xiàn)了基于圖論的光量子計算和信息處理功能。利用該光量子芯片，首次實現(xiàn)了多光子且高維度的量子糾纏態(tài)的制備、操控、測量和糾纏驗證，驗證了四光子三維GHZ真糾纏。多光子高維糾纏可為高維通用型量子計算提供關(guān)鍵資源態(tài)。

清華團(tuán)隊研發(fā)出可穿戴人工喉

近日，清華大學(xué)集成電路學(xué)院教授任天令及合作團(tuán)隊在智能語音交互方面取得重要進(jìn)展，其研發(fā)的可穿戴人工喉可以感知喉部發(fā)聲相關(guān)信號，并通過人工智能模型將其識別和合成為語音。這一研究結(jié)果為語音識別與交互系統(tǒng)提供了一條新的技術(shù)途徑，并于日前在線發(fā)表在《自然·機(jī)器智能》上。

該研究團(tuán)隊通過激光直寫技術(shù)在超薄聚酰亞胺薄膜上轉(zhuǎn)化出基于石墨烯的智能可穿戴人工喉（AT），實現(xiàn)了對聲音信號和機(jī)械運動的混合模態(tài)的感知，使AT能夠獲得低基頻信號，同時具有抗噪聲的語音感知能力。實驗結(jié)果表明，混合模態(tài)AT能夠檢測基本語音元素（音素、聲調(diào)和單詞），平均準(zhǔn)確率達(dá)到99.05%。此外，通過集成AI模型，AT識別出了喉切除術(shù)患者含糊說出的日常詞匯，準(zhǔn)確率超過90%。