十大进展

由中国科学院、中国工程院主办，中国科学院学部工作局、中国工程院办公厅、中国科学报社、山东省科学技术厅、烟台市人民政府承办的中国科学院院士和中国工程院院士投票评选的2023年中国十大科技进展新闻、世界十大科技进展新闻于2024年1月11日在山东烟台揭晓。中国科学院副院长、党组成员常进，中国工程院副院长、党组成员钟志华，山东省委常委、烟台市委书记江成，山东省副省长、省政府秘书长宋军继出席会议并致辞。常进、钟志华分别揭晓了2023年中国十大科技进展新闻和2023年世界十大科技进展新闻，并与江成、宋军继一同为2023年中国十大科技进展新闻入选团队颁发纪念证书及纪念牌。中国科学院原党组副书记、中国科学技术大学原党委书记郭传杰，中国科学院原副院长、中国科学院院士詹文龙，以及来自中国科学院和中国工程院的多名院士一同出席发布会。此项年度评选活动至今已举办了30次。评选结果经新闻媒体广泛报道后，在社会上产生了强烈反响，使公众进一步了解国内外科技发展的动态，对普及科学前沿知识起到了积极作用。2023年中国十大科技进展新闻01全球首座第四代核电站商运投产我国具有完全自主知识产权的国家科技重大专项——华能石岛湾高温气冷堆核电站示范工程12月6日商运投产，成为世界首个实现模块化第四代核电技术商业化运行的核电站，标志着我国在高温气冷堆核电技术领域实现了全球领先，对推动我国实现高水平科技自立自强、建设能源强国具有重要意义。高温气冷堆是国际公认的第四代核电技术先进堆型，是世界核电未来发展的重要方向。在丧失所有冷却能力的情况下，不采取任何干预措施，反应堆都能保持安全状态，不会出现堆芯熔毁和放射性物质外泄。该示范工程是世界首座球床模块式高温气冷堆项目，位于山东省荣成市，由中国华能牵头，联合清华大学、中核集团共同建设，2006年被列入国家科技重大专项，2012年开工建设。中国华能集中产业链上下游优势资源，联合开展关键技术攻关和核心设备研制，研制出2200多套世界首台（套）设备，设备国产化率达93.4%。02神舟十六号返回 空间站应用与发展阶段首次载人飞行任务圆满完成北京时间10月31日8时11分，神舟十六号载人飞船返回舱在东风着陆场成功着陆，现场医监医保人员确认航天员景海鹏、朱杨柱、桂海潮身体健康状况良好，神舟十六号载人飞行任务取得圆满成功。神舟十六号载人飞船于2023年5月30日从酒泉卫星发射中心发射升空，随后与天和核心舱对接形成组合体。作为首批执行空间站应用与发展阶段载人飞行任务的航天员乘组，3名航天员在轨驻留154天，其间进行了1次出舱活动和中国空间站第四次太空授课活动，配合完成空间站多次货物出舱任务，为空间站任务常态化实施奠定了基础。此次任务是我国载人航天工程进入空间站应用与发展阶段的首次载人飞行任务，在航天员乘组和地面科研人员密切配合下，开展了人因工程、航天医学、生命生态、生物技术、材料科学、流体物理、航天技术等多项空间科学实（试）验，在空间生命科学与人体研究、微重力物理和空间新技术等领域取得重要进展，迈出了载人航天工程从建设向应用、从投入向产出转变的重要一步。03超越硅基极限的二维晶体管问世芯片是信息世界的基础核心，传统晶体管因接近物理极限而制约了芯片的进一步发展。原子级厚度的二维半导体理论上在未来节点更具潜力，但受限于其技术瓶颈，至今所有二维晶体管均不能媲美业界硅基器件。北京大学彭练矛院士、邱晨光研究员团队构筑了10 纳米超短沟道弹道二维硒化铟晶体管。创造性地提出“稀土钇元素掺杂诱导二维相变理论”，并发明了“原子级可控精准掺杂技术”，从而成功克服了二维领域金属和半导体接触的国际难题，首次使得二维晶体管实际性能超过业界硅基10纳米节点Fin晶体管和国际半导体路线图预测的硅极限，并且将二维晶体管的工作电压降到0.5V，室温弹道率提升至所有晶体管最高纪录的 83%，研制出国际上迄今速度最快、能耗最低的二维晶体管。相关成果3月22日发表于《自然》。04我国科学家发现耐碱基因可使作物增产我国盐碱地面积达1亿公顷，占世界盐碱地总面积的近十分之一，全球气候变化、淡水缺乏及化肥大量使用，使可耕土地盐渍化速度加快。为了更好地利用盐碱地资源，中国科学院遗传与发育生物学研究所谢旗研究员科研团队与国内多家科研机构和院校合作，经过多年研究发现主效耐碱基因AT1，可以显著提高高粱、水稻、小麦、玉米、谷子等作物在盐碱地上的产量，且在改良盐碱地的综合利用中具有重大应用前景，有望为我国粮食安全发挥重要支撑作用。该成果3月24日发表于《科学》。05天问一号研究成果揭示火星气候转变在太阳系的行星中，火星与地球最为相似，火星的现状和演化历程，被认为可能代表着“地球的未来”，针对火星气候演化的探测研究长期以来备受关注。风沙作用塑造了火星表面广泛分布的风沙地貌、沉积，记录了火星演化晚期和近代气候环境特征和气候变化过程。但由于缺乏就位、近距离详细系统的科学观测，我们对火星风沙活动过程和记录的古气候知之甚少。针对这一科学问题，中国科学院国家天文台李春来团队，联合中国科学院地质与地球物理所郭正堂团队、中国科学院青藏高原所、美国布朗大学和天问一号任务工程团队，瞄准火星乌托邦平原南部丰富的风沙地貌，利用环绕器高分辨率相机、火星车导航地形相机、多光谱相机、表面成分分析仪、气象测量仪等开展了高分辨率遥感和近距离就位的联合探测，提取了沙丘形态、表面结构、物质成分等信息，分析了其指示风向和发育年龄，发现了着陆区风场发生显著变化的层序证据，并与火星中高纬度分布的冰尘覆盖层记录有很好的一致性，揭示了祝融号着陆区可能经历了以风向变化为标志的两个主要气候阶段，风向从东北到西北发生了近70度的变化，风沙堆积从新月形亮沙丘转变为纵向暗沙垄。这一气候的转变，发生在距今约40万年前的火星末次冰期结束时，可能是由于自转轴倾角的变化，火星从中低纬度到极地地区，发生了一次“冰期-间冰期”的全球性气候转变。该项研究有助于增进我们对火星古气候历史的理解，为火星古气候研究提供了新的视角，也为地球未来的气候演化方向提供了借鉴。相关研究成果7月7日发表于《自然》。06我国首个万米深地科探井开钻5月30日上午，中国石油塔里木油田公司深地塔科1井开钻入地。深地塔科1井开钻，旨在探索万米级特深层地质、工程科学理论，标志着我国向地球深部探测技术系列取得新的重大突破，钻探能力开启“万米时代”。深地塔科1井位于新疆阿克苏地区沙雅县境内，紧邻埋深达8000米的富满10亿吨级超深油气区。这口井设计井深1.11万米，设计钻完井周期457天，将创造全球万米深井钻探用时最快纪录。该井采用的是我国自主研制的全球首台1.2万米特深井自动化钻机。与普通钻机相比，这台钻机的载重提升能力由三四百吨提高到最大900吨，相当于能同时吊起150头6吨重的成年大象。为保障万米级特深井“打成、打快、打好”，中国石油攻关研发智能控制一体化平台、钻井自主决策工控系统、超高重载井架底座等一批关键核心技术装备，自主研制国际领先的智能钻机，成功产出1.2万米特深井自动化钻机，为万米深地工程科学探索研究提供装备和技术保障。07液氮温区镍氧化物超导体首次发现7月12日，《自然》杂志刊登了中山大学王猛教授团队与清华大学、华南理工大学等单位合作的成果：首次发现在14 GPa压力下达到液氮温区的镍氧化物超导体。这是由我国科学家率先独立发现的全新高温超导体系，是人类目前发现的第二种液氮温区非常规超导材料，是基础研究领域的重要突破。这一研究成果将有望推动破解高温超导机理，使设计和预测高温超导材料成为可能，使超导在信息技术、工业加工、电力、生物医学和交通运输等领域实现更广泛的应用。08FAST探测到纳赫兹引力波存在证据由中国科学院国家天文台等单位科研人员组成的中国脉冲星测时阵列研究团队，利用中国天眼FAST，探测到纳赫兹引力波存在的关键性证据，表明我国纳赫兹引力波研究与国际同步达到领先水平。相关研究成果于北京时间6月29日在我国天文学术期刊《天文与天体物理研究》在线发表。12月14日，相关成果入选《科学》杂志2023年度十大科学突破。当前，纳赫兹引力波研究已经成为物理和天文领域国际竞赛的焦点之一。然而，纳赫兹引力波频率极低、周期长达数年，其波长可达数光年，对它的探测极具挑战性。利用大型射电望远镜对一批自转极其规律的毫秒脉冲星进行长期测时观测，是目前已知唯一的纳赫兹引力波探测手段。值得一提的是，欧洲脉冲星测时阵列—印度脉冲星测时阵列、北美纳赫兹引力波天文台和澳大利亚帕克斯脉冲星测时阵列等脉冲星测时阵列合作组也在同一时间宣布了相似的结果。据中国科学院国家天文台研究员、北京大学研究员李柯伽介绍，国际上4个团队分别独立获得纳赫兹引力波存在的关键证据，这使得研究结果可以相互印证，进一步提高了这一成果的准确性。09世界首个全链路全系统空间太阳能电站地面验证系统落成启用空间太阳能电站（SSPS）是解决能源危机、实现可持续发展的终极答案之一。工程院旗舰刊物《Engineering》于2023年11月30日系统报道了西安电子科技大学段宝岩院士团队完成的逐日工程——世界首个全链路、全系统SSPS地面验证系统，阐述了欧米伽SSPS创新设计方案、理论创新、技术突破、工程实现及实验结果。远距离高功率微波无线传能效率（距离55m，发射2081瓦，波束收集效率87.3%，DC-DC传输效率15.05%）与功质比等主要技术指标世界领先。逐日工程突破的远距离高功率微波无线传能技术，应用前景广阔。在太空，可助力构建空间能源网、空间充电桩，破解空间算力、星上信息处理、空间攻防及超远程探测的供电难题。在陆海空，可为空中飞艇、无人机群、海上移动平台、灾害及边远区域无线供电。10科学家阐明嗅觉感知分子机制大多数动物（包括人类）均拥有一套主嗅觉系统来识别挥发性的气味分子。大量的嗅觉受体通过“组合编码”的气味识别方式，帮助动物识别数以万亿计的气味分子。嗅觉受体可以分为三个家族，第I类是气味受体（OR）家族，第II类是痕量胺相关受体（TAAR）家族，OR和TAAR都属于A类G蛋白偶联受体（GPCR）家族，第III类是非GPCR嗅觉受体。山东大学孙金鹏教授团队和上海交通大学医学院李乾研究员团队合作，应用冷冻电镜技术解析了TAAR家族成员之一的小鼠TAAR9（mTAAR9）受体在4种不同配体结合条件下与Gs/Golf（嗅觉特异性Gα）蛋白三聚体复合物的结构，进一步结合药理学分析揭示了mTAAR9感知配体后被激活的分子机制。同时，该研究也提出了嗅觉受体“组合编码”识别配体的结构机制，阐明了II类嗅觉受体独特的激活方式。该研究阐释了II类特异嗅觉受体感知气味的分子机制，为嗅觉受体家族识别配体奠定了理论基础，对开发靶向嗅觉受体的新药也有重要意义。相关研究成果5月24日发表于《自然》。2023年世界十大科技进展新闻01科学家绘制迄今最全人脑细胞图谱10月13日，刊发在美国《科学》《科学进展》和《科学-转化医学》杂志上的21篇论文公布并阐释了迄今最全的人类大脑细胞图谱。多国科学家参与的这一系列研究揭示了3000多种脑细胞类型的特征，将有助于深入理解人类大脑的独特之处并推进脑部疾病和认知能力等研究。据悉，上述研究是美国国立卫生研究院“推进创新神经技术脑研究计划——细胞普查网络”的一部分，该计划于2017年启动，此次发表的论文是数百名科学家利用最先进的分子生物学技术进行的一系列合作研究的成果。科学家表示，这项研究为人们理解人类大脑的结构和功能提供了宝贵信息，将有助于进一步的研究和临床应用。它代表了科学界在解开大脑奥秘方面的重大突破，为未来的神经科学研究开辟了新方向。02人工智能首次成功从零生成原始蛋白质1月26日，美国Salesforce Research、Profluent Bio等机构在《自然-生物技术》上发表了一项研究成果，该研究创建了一个能够从头开始生成人造酶的人工智能（AI）系统。在实验室测试中，尽管人工生成的氨基酸序列与任何已知的天然蛋白质存在显著差异，但其中一些酶与自然界中发现的酶一样有效。该实验表明，虽然自然语言处理是为读写语言文本开发的，但至少可以学习一些生物学的基本原理。Salesforce Research公司开发了名为ProGen的人工智能程序，使用下一代标记预测将氨基酸序列组装成人造蛋白质。科学家表示，这项新技术可能比获得诺贝尔奖的“蛋白质设计技术——定向进化”更为强大，它将加速新蛋白质的开发，为已有50年历史的蛋白质工程领域注入活力。这些新蛋白质几乎可以用于从疾病治疗到降解塑料的任何领域。03全球最大实验性核聚变反应堆开始运行12月1日，欧洲聚变能组织(F4E)发布消息称，欧洲和日本共同建造和运营的核聚变反应堆JT-60SA正式投入运行。该反应堆为托卡马克装置，始于2007年，于2020年完成组装，并于今年10月23日点火成功。该装置位于日本量子科学技术研究开发机构（QST）那珂研究所，被视为世界上最先进的托卡马克，其启动运行是核聚变历史上的一个里程碑。JT-60SA计划是国际热核聚变实验反应堆计划（ITER，又称“人造太阳”计划）的先行项目。JT-60SA反应堆的目标是研究聚变作为一种安全、大规模和无碳的净能源的可行性，使它所产生的能量比消耗的能量更多。这两个项目的最终目标都是使内部的氢核融合成氦，以光和热的形式释放能量，模拟太阳内部发生的过程。据悉，核聚变可以通过不同的方式进行，其过程都比核裂变清洁度更高，不会产生放射性废物。如果实现经济的聚变反应，将大大减少甚至完全消除人类对化石燃料的依赖。04OpenAI正式发布GPT-43月15日，OpenAI发布了多模态预训练大模型GPT-4，这是其大型语言模型的最新版本。与此前的版本相比，GPT-4具备强大的识图能力，文字输入限制也提升至2.5万字；GPT-4的回答准确性也显著提升，还能够生成歌词、创意文本从而实现风格变化。同时，GPT-4在各类专业测试及学术基准上也表现优良。OpenAI称，该公司花费6个月的时间，利用对抗性测试程序和ChatGPT的经验教训迭代调整GPT-4，从而在真实性、可操纵性和拒绝超出设定范围方面取得了有史以来最好的结果。GPT-4的发布是人工智能应用的一个里程碑事件，人工智能可实现的功能越来越丰富，未来或将成为人类得心应手的工具。05卫星首次成功向地球传送太阳能 证明天基能源可信性

6月5日是世界环境日，今年我国的主题是“建设人与自然和谐共生的现代化”。在当日举行的“2022年度中国生态环境十大科技进展发布会”上，中国科协书记处书记张桂华指出，建设人与自然和谐共生的现代化，将美丽中国从愿景变为现实，需要科技创新的引领和支撑，需要广大生态环境科技工作者的智慧和贡献。本次公布的2022年度中国生态环境十大科技进展，包括湖泊氮磷截留效应及其内循环影响机制、长江生态环境保护修复技术与管理体系及应用研究、大气气溶胶光学组分定量遥感及其环境气候效应研究、中国生态系统管理对“碳中和”的贡献、土壤重金属污染治理协同固碳减排关键技术及应用、国家生物多样性保护目标设计与评估技术体系的建立及应用、钢铁行业减污降碳协同控制关键技术与应用、西北地区气候暖湿化增强东扩及其重要环境影响、我国现代噪声治理体系构建与应用研究、改性黏土治理赤潮方法与技术等。“中国生态环境十大科技进展的遴选和发布工作，是促进生态环境科技创新的一项重要举措。”张桂华说。中国工程院院士、北京大学教授张远航表示，发布中国生态环境十大科技进展目的之一，是要反映我国生态环境科技领域前沿和最新进展，鼓励生态环境科学研究，引领生态环境领域的技术创新，提高公众环境意识，营造社会创新氛围，为我国生态环境保护、生态文明建设提供科技支撑。中国生态环境十大科技进展由中国科协生态环境产学联合体组织评选、发布。该联合体是由环境、生态、气象、可再生能源等11家全国学会，生态环境领域知名企业、学术研究机构和社会组织共同发起成立的协同创新组织。中国生态环境十大科技进展推荐和评选工作自2019年启动至今，已发布了40项科技进展。

近日，中国激光杂志社发布“2021中国光学十大进展”。经过评审委员会多轮遴选，冰光纤、小型化自由电子激光等10项前沿进展入选“2021中国光学十大进展”基础研究类；六维光信息复用、能降温的光学超材料织物等10项进展入选“2021中国光学十大进展”应用研究类；此外，魔角激光器、光电智能计算、高效白色发光二极管等19项成果分别荣获“2021中国光学十大进展”提名奖（基础研究类）与“2021中国光学十大进展”提名奖（应用研究类）。2021中国光学十大进展基础研究类（10项）1.浙江大学童利民教授、郭欣副教授团队与合作者发现弹性冰单晶微纳光纤；2.南开大学陈志刚、许京军课题组及合作团队实现了非线性对宇称时间对称性和非厄米拓扑态的调控；3.中科院上海光机所电子加速研究团队等在国际上首次实现激光尾波场加速驱动的台式化自由电子激光；4.华中科技大学张新亮、李培宁教授课题组与国家纳米科学中心戴庆研究员、新加坡国立大学仇成伟教授等国内外团队，在双折射晶体中发现“幽灵”双曲极化激元；5.中科院上海光机所研究团队等实现了阿秒电子动力学的直接绘图；6.南京大学金飚兵教授与吴镝教授课题组等合作发现了室温零磁场条件下反铁磁中超快自旋流；7.上海交通大学张文涛研究组与张杰、向导团队等合作提出利用飞秒激光对量子材料电子维度的操控机制；8.清华大学精密仪器系杨昌喜课题组与北京邮电大学电子工程学院肖晓晟课题组合作，证实了大模间色散下的时空锁模；9.哈尔滨工业大学（深圳）肖淑敏微纳光子学实验室设计并制备了近红外生物成像窗口的高效宽带消色差超构透镜；10.南开大学研究团队及合作者预言并证实了受激声子极化激元，实现了太赫兹波巨非线性效应。2021中国光学十大进展应用研究类（10项）1.暨南大学和上海理工大学等联合研究团队实现了纳米尺度六维光信息复用；2.华中科技大学陶光明团队与多家科研和产业单位基于形态学分级结构设计了辐射降温光学超材料织物；3.中国科学技术大学李传锋、周宗权研究团队演示了基于吸收型存储器的多模式量子中继；4.中国科学院上海高等研究院和中国科学院上海应用物理研究所自由电子激光团队提出了一种相干能量调制的自放大机制；5.中科院上海技术物理研究所胡伟达研究员与复旦大学周鹏教授等研制出新型范德瓦尔斯单极势垒红外探测器；6.南京大学姜校顺、肖敏团队实现了片上光力光学频率梳；7.复旦大学彭慧胜/陈培宁研究团队等实现了柔性显示织物及其智能集成系统；8.浙江大学冯建东团队实现了溶液中单分子电化学反应的直接成像；9.华中科技大学、海南大学骆清铭团队通过发明线照明调制显微术实现了高清成像；10.南京大学新型显示技术研发团队等提出基于二硫化钼TFT驱动电路集成的超高分辨氮化镓Micro-LED显示技术方案。“2021中国光学十大进展”10项基础研究类提名奖包括：1.上海光源中心自由电子激光团队实验验证并测量了激光-束流在二极磁场的能量交换；2.北京大学马仁敏团队实现了基于莫尔超晶格纳米结构的魔角激光器；3.华南理工大学周博教授、张勤远教授团队等提出基于镱亚晶格的多光子上转换发光；4.北京大学刘运全教授和龚旗煌院士领导的“极端光学创新研究团队”实现了强激光场中光子轨道自旋耦合的探测和操控；5.清华大学黄文会、颜立新团队首次实现相对论电子束的高梯度级联太赫兹加速；6.清华大学戴琼海院士团队提出并构建了大规模可重构光电智能衍射计算处理器；7.上海交通大学李良教授与意大利米兰-比科卡大学Brovelli Sergio教授团队等合作，实现环境温度处于100℃范围内量子点荧光性能近乎零“热猝灭”，所制备LED电致发光器件也具有优异的抗“热猝灭”性能；8.北京大学刘开辉课题组等提出并发展了瑞利散射圆二色性技术，实现了单根碳纳米管的完整结构；9.苏州大学蒋建华、蒲殷教授团队等利用光子系统证实了拓扑体-缺陷对应关系；10.中国科学技术大学郭光灿院士团队李传锋、柳必恒研究组与南京邮电大学盛宇波等人合作，首次实现11公里远距离量子纠缠纯化。“2021中国光学十大进展”9项应用研究类提名奖包括：1.南京理工大学曾海波教授团队和华盛顿大学David Ginger教授团队合作，基于α/δ-CsPbI3同质异相层实现高效白色发光二极管；2.清华大学团队等研制自适应扫描光场显微镜，打破活体成像壁垒；3.中科院上海光机所电子加速研究团队等实现GeV（吉电子伏特）量级超低能散的台式化电子加速器；4.福州大学杨黄浩/陈秋水教授和新加坡国立大学刘小钢教授等实现高分辨X射线发光扩展成像技术；5.电子科技大学张雅鑫教授团队与中国电子科技集团公司第十三研究所冯志红研究员团队等合作，实现了太赫兹片上可编码超构调控芯片；6.北京理工大学陈棋教授团队和北京大学周欢萍特聘研究员团队等合作，开发了钙钛矿薄膜加工的关键技术，制备了高质量钙钛矿薄膜及光伏器件；7.清华大学鲁巍教授团队等实现了从传统直线加速器到激光尾波加速器的高效率外注入级联加速；8.厦门大学聂立铭教授团队等运用光声成像技术，研制了具有脂质代谢药物，发展了光声技术监测脂肪组织脂质、血红蛋白代谢变化评估肥胖疗效的新方法；9.黑龙江大学许辉教授团队和新加坡国立大学刘小钢教授团队合作，通过有机小分子表面配位实现了稀土纳米颗粒表面的巨大发光增强。