2015年度中國/世界十大科技進展新聞揭曉*

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2015年度中國/世界十大科技進展新聞揭曉*

轉載自科學網http://news.sciencenet.cn/htmlnews/2016/1/336524.shtm。

由中國科學院、中國工程院主辦，中國科學院學部工作局、中國工程院辦公廳、中國科學報社承辦，中國科學院院士和中國工程院院士投票評選的2015年中國十大科技進展新聞、世界十大科技進展新聞，2016年1月19日在京揭曉。

此項年度評選活動至今已舉辦了22次。評選結果經新聞媒體廣泛報道后，在社會上產生了強烈反響，使公眾進一步了解國內外科技發(fā)展的動態(tài)，對宣傳、普及科學技術起到了積極作用。

2015年中國十大科技進展新聞

1.首次實現(xiàn)多自由度量子隱形傳態(tài)

中國科學技術大學潘建偉、陸朝陽等組成的研究小組在國際上首次成功實現(xiàn)多自由度量子體系的隱形傳態(tài)，成果以封面標題的形式發(fā)表于《自然》雜志。這是自1997年國際上首次實現(xiàn)單一自由度量子隱形傳態(tài)以來，科學家們經過18年努力在量子信息實驗研究領域取得的又一重大突破，為發(fā)展可擴展的量子計算和量子網絡技術奠定了堅實的基礎。國際量子光學專家Wolfgang Tittel教授在同期《自然》雜志撰文評論：“該實驗實現(xiàn)為理解和展示量子物理的一個最深遠和最令人費解的預言邁出了重要的一步，并可以作為未來量子網絡的一個強大的基本單元?！痹摮晒驯粴W洲物理學會評為“2015年度物理學重大突破”。

2.北斗系統(tǒng)全球組網首星發(fā)射成功

3月30日，北斗系統(tǒng)全球組網首顆衛(wèi)星在西昌發(fā)射成功，標志著我國北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)由區(qū)域運行向全球拓展的啟動實施。這顆衛(wèi)星由中國科學院和上海市政府共建的上海微小衛(wèi)星工程中心研制，是我國首顆新一代北斗導航衛(wèi)星，入軌后將開展新型導航信號體制、星間鏈路等試驗驗證工作。這顆衛(wèi)星實現(xiàn)了多個首創(chuàng)：首次使用中國科學院導航衛(wèi)星專用平臺，首次采用遠征一號上面級直接入軌發(fā)射方式，首次驗證相控陣星間鏈路與自主導航體制，首次大量使用國產化器部件以實現(xiàn)自主可控。由于采用一體化設計方法，按照功能鏈設計理念，整星分為有效載荷、結構和熱控、電子學和姿態(tài)軌控等功能鏈，極大地提高了系統(tǒng)的可靠性和功能密度。

3.“長征六號”首飛“一箭多星”創(chuàng)紀錄

9月20日7時01分，我國新型運載火箭“長征六號”在太原衛(wèi)星發(fā)射中心點火發(fā)射，成功將20顆微小衛(wèi)星送入太空。此次發(fā)射任務圓滿成功，不僅標志著我國長征系列運載火箭家族再添新成員，而且創(chuàng)造了中國航天一箭多星發(fā)射的新紀錄。此次“長征六號”運載火箭首飛，搭載發(fā)射了中國航天科技集團公司、國防科技大學、清華大學、浙江大學、哈爾濱工業(yè)大學等單位研制的開拓一號、希望二號、天拓三號、納星二號、皮星二號、紫丁香二號等20顆微小衛(wèi)星，主要用于開展航天新技術、新體制、新產品等空間試驗，對于促進我國微小衛(wèi)星發(fā)展和新技術試驗驗證等具有重要意義。

4.首架國產大飛機下線

中國自主研制的大型客機C919首架機11月2日在上海正式下線。C919飛機自主創(chuàng)新有5個標志，包括飛機總體方案、氣動外形、飛機機體設計與制造、系統(tǒng)集成及工程項目管理等。研制人員針對氣動布局、結構材料和機載系統(tǒng)，實現(xiàn)先進材料首次在國產民機上的大規(guī)模應用、數(shù)百萬零部件和機載系統(tǒng)研制流程高度并行。在研發(fā)的集成創(chuàng)新過程中，全產業(yè)鏈上有將近20萬人參與研發(fā)制造，其采用的新技術、新材料、新工藝輻射拉動了中國經濟和科技發(fā)展、基礎學科進步及航空工業(yè)發(fā)展。業(yè)內專家認為，C919總裝下線對于中國民機產業(yè)發(fā)展、基礎工業(yè)實力提升、發(fā)展制造強國具有深遠的意義。按計劃，該飛機將于2016年首飛。

5.剪接體高分辨率三維結構獲解析

由中國科學院院士、清華大學教授施一公領導的研究組在《科學》雜志同時在線發(fā)表了兩篇背靠背研究長文，分別報道了通過單顆粒冷凍電子顯微技術（冷凍電鏡）解析的酵母剪接體近原子分辨率的三維結構，并在此結構基礎上進行詳細分析，闡述了剪接體對前體信使RNA執(zhí)行剪接的基本工作機理。這是科學家首次捕獲到真核細胞剪接體復合物的高分辨率空間三維結構，并闡述相關工作機理。美國科學院院士、斯隆—凱特琳癌癥研究中心教授丁紹·帕特爾評價說：“剪接體的結構是完完全全由中國科學家利用最先進的技術在中國本土完成，這是中國生命科學發(fā)展的一個里程碑?！?/p>

6.首次發(fā)現(xiàn)外爾費米子

中國科學院物理研究所方忠研究員帶領的團隊首次在實驗中發(fā)現(xiàn)了外爾費米子。這是國際上物理學研究的一項重要科學突破，對“拓撲電子學”和“量子計算機”等顛覆性技術的突破具有非常重要的意義。外爾費米子是德國科學家威爾曼·外爾在1929年預言的。不過，科學家們始終無法在實驗中觀測到這種粒子。2012年以來，該所理論研究團隊首次預言在狄拉克半金屬中或許可以發(fā)現(xiàn)無“質量”的電子。陳根富小組制備出具有原子級平整表面的大塊TaAs晶體，丁洪小組利用上海光源同步輻射光束照射TaAs晶體，使得外爾費米子第一次展現(xiàn)在科學家面前。外爾費米子的半金屬能實現(xiàn)低能耗電子傳輸，有望解決當前電子器件小型化和多功能化所面臨的能耗問題。

7.首次發(fā)現(xiàn)相對論性高速噴流新模式

中國科學院國家天文臺研究員劉繼峰帶領團隊在國際上首次從超軟X射線源發(fā)現(xiàn)相對論性高速噴流，打破了天文學界以往的認知，揭示了黑洞吸積和噴流形成的新方式。該成果發(fā)表于《自然》雜志。審稿人認為，此項工作是2015年度本領域內最重要的5大發(fā)現(xiàn)之一?！霸诔沊射線源中發(fā)現(xiàn)相對論性噴流出乎所有人的意料，這改寫了我們對超軟X射線源的認知和噴流形成的認知?！泵绹茖W院院士、英國皇家學會院士、哈佛大學教授Remash Narayan評論說：“它的觀測特征和人們猜想并進行了大量數(shù)值模擬的處于極高吸積率的黑洞完全契合，生動展示了黑洞吞噬物質過多后產生高速重子噴流和濃密吸積盤外流的情況?！?/p>

8.攻克細胞信號傳導重大科學難題

中國科學院上海藥物所研究員徐華強帶領的國際團隊利用世界上最強X射線激光，成功解析視紫紅質與阻遏蛋白復合物的晶體結構，攻克了細胞信號傳導領域的重大科學難題。這項突破性成果以長文形式在線發(fā)表于《自然》雜志。美國科學家在G—蛋白偶聯(lián)受體（GPCR）信號轉導領域作出的重要貢獻獲得了2012年諾貝爾化學獎。然而，GPCR信號轉導領域還有一個重大問題懸而未決，即GPCR如何激活另一條信號通路——阻遏蛋白信號通路。研究團隊創(chuàng)新性地利用了比傳統(tǒng)同步輻射光源強萬億倍的世界上最亮的X射線——自由電子激光（XFEL）技術，用較小的晶體得到了高分辨率的視紫紅質—阻遏蛋白復合物晶體結構，為深入理解GPCR下游信號轉導通路奠定了重要基礎。該研究為開發(fā)選擇性更高的藥物奠定了堅實的理論基礎。

9.首個自驅動可變形液態(tài)金屬機器問世

由劉靜帶領的中國科學院理化技術研究所、清華大學醫(yī)學院聯(lián)合研究小組，發(fā)現(xiàn)液態(tài)金屬可在吞食少量物質后，以可變形機器形態(tài)長時間高速運動，實現(xiàn)了無需外部電力的自主運動。此發(fā)現(xiàn)在世界屬首次，相關論文發(fā)表在《先進材料》雜志，標志著中國在液態(tài)金屬領域達到世界領先水平。這種液態(tài)金屬機器完全擺脫了龐雜的外部電力系統(tǒng)，向研制自主獨立的柔性機器邁出了關鍵的一步?！蹲匀弧冯s志在其研究亮點欄目以《液態(tài)金屬馬達靠自身運動》為題進行了報道；《科學》雜志也在網站指出“可變形金屬馬達擁有一系列用途”。

10.“永磁高鐵”牽引系統(tǒng)通過首輪線路試驗考核

搭載著由中國中車研發(fā)的永磁同步牽引系統(tǒng)的中國首列“永磁高鐵”在10月底通過整車首輪線路運行試驗考核。這意味著我國高鐵動力正發(fā)生革命性變化，成為世界上少數(shù)幾個掌握“永磁高鐵”牽引技術的國家。該牽引系統(tǒng)包括永磁同步牽引電機、牽引變壓器、變流器、控制器等核心部件，其中電機采用世界新型稀土永磁材料，有效克服了永磁體失磁的世界難題；其巧妙設計的軸承散熱結構能有效降低軸承溫升，確保牽引動力運行的安全可靠；同時，采用了寬域高效的控制技術策略，實現(xiàn)高速方波弱磁控制和高速平穩(wěn)重投；整個牽引系統(tǒng)體現(xiàn)節(jié)能高效系統(tǒng)特性匹配，節(jié)能10%以上。其研制成功不僅拉開了我國高鐵“永磁驅動時代”的序幕，也為我國高鐵參與國際競爭贏得了先機。

2015年世界十大科技進展新聞

1.美國癌癥基因組圖譜計劃完成

美國一項從遺傳學角度描述1萬個腫瘤的龐大計劃正式落下帷幕。作為在2006年開始的一個斥資1億美元的試點項目，癌癥基因組圖譜（TCGA）如今是國際癌癥基因組聯(lián)盟中最大的組成部分，該聯(lián)盟由來自16個國家的科學家組成，已經發(fā)現(xiàn)了近1000萬個與癌癥相關的基因突變。研究人員利用相關數(shù)據已經提出了對腫瘤進行分類的新方法，并發(fā)現(xiàn)了以前未被認識的藥物靶點和致癌物質。相關研究將能夠把病人的健康狀況、治療歷史和對治療的反應等詳細的臨床信息整合在一起。研究人員希望能夠繼續(xù)專注于測序，或擴充他們的工作，從而探索已經被查明的基因突變如何對癌癥的形成與發(fā)展產生影響。癌癥遺傳學家Bert Vogelstein指出，幾乎癌癥研究的方方面面都受益于TCGA。

2.埃博拉疫苗為接種者提供100%保護

在幾內亞進行的一項不同尋常的臨床試驗第一次顯示，一種埃博拉疫苗可以保護人體免遭這種致命病毒的侵害。7月31日在線發(fā)表于《柳葉刀》雜志上的這項研究表明，注射這種由默克公司生產的疫苗能夠在10天后對埃博拉病毒接觸者提供100%的保護?？茖W家認為，這種疫苗將有助于最終結束在西非暴發(fā)的埃博拉疫情，該疫情已經持續(xù)了18個月之久。美國明尼蘇達州雙子城傳染病研究與政策中心主任Michael Osterholm認為：“這將是載入史冊的一項公共衛(wèi)生成就?！?/p>

3.發(fā)現(xiàn)調控細胞衰老的關鍵“開關”

美國科學家最近利用人類成纖維細胞，找到了細胞衰老的一個關鍵“開關”，為一些疾病的治療和干預提供了線索。哈佛大學醫(yī)學院研究人員用快速高通量篩選技術，誘導人類成纖維細胞衰老以尋找調控該過程的未知基因與途徑。他們的研究表明，NFKB的激活受到一個叫GATA4的轉錄因子調控。GATA4的過量表達會直接導致細胞衰老；GATA4的缺失則抑制細胞炎癥反應，進而延緩衰老。GATA4在心臟等器官的發(fā)育中有非常重要的作用，但在細胞衰老中的功能還是第一次發(fā)現(xiàn)。GATA4這個節(jié)點的發(fā)現(xiàn)把下游的NFKB和上游的DNA損傷連接起來，形成一個調控衰老的完整網絡。確定GATA4在細胞衰老以及相關炎癥反應中的關鍵作用，為將來的相關治療和干預提供了可能的途徑和靶標。

4.“終極電池”研究獲重大進展

多年來，鋰－空氣電池被業(yè)界譽為“終極電池”，因為理論上它可使電動車續(xù)航能力接近傳統(tǒng)汽油汽車，甚至可用于電網儲電。英國劍橋大學研究人員10月29日報告說，他們克服了困擾鋰－空氣電池的多個技術難題，把這項技術朝實用化方向推進了一大步。這項成果發(fā)表在《科學》雜志上。在最新工作中，劍橋大學的研究人員改用多層次的大孔石墨烯作為正極材料，利用水和碘化鋰作為電解液添加劑，最終產生和分解的是氫氧化鋰，而不是此前電池中的過氧化鋰。氫氧化鋰比過氧化鋰要穩(wěn)定，大大降低了電池中的副反應，提高了電池性能。

5.最大太陽能飛機首次環(huán)球飛行

“陽光動力”2號是全球最大太陽能飛機，于3月9日從阿聯(lián)酋首都阿布扎比起飛，開始首次環(huán)球飛行?！瓣柟鈩恿Α?號從阿布扎比起飛后向東飛行，途經阿拉伯海、印度、緬甸、中國、太平洋、美國、大西洋、南歐和北非，最后于7月返回阿布扎比?！瓣柟鈩恿Α?號環(huán)球飛行總里程為3.5萬公里，共停留12個城市。在環(huán)球飛行計劃中，最困難的航段無疑是從中國至美國橫跨太平洋五天五夜的不間斷飛行。這是對飛行器整體設計的全面檢驗，更是對飛行員體能和心理狀況的嚴酷挑戰(zhàn)?！瓣柟鈩恿Α表椖吭谄涔俜街形木W站上說，“陽光動力”關心的不只是能源問題，“我們還希望以此鼓勵每個人，無論是在個人生活中，還是在我們思考和處事的方式上，都能努力成為一名開拓者”。

6.單個光子“糾纏”3000個原子

美國麻省理工學院和貝爾格萊德大學的物理學家開發(fā)出一種新技術，使用單個光子成功實現(xiàn)了與3000個原子的糾纏，創(chuàng)下了迄今為止粒子糾纏數(shù)量的新紀錄。該技術為創(chuàng)建更復雜的糾纏態(tài)奠定了基礎，未來有望借此制造出運算速度更快的量子計算機和更精確的原子鐘。相關論文發(fā)表在3月26日出版的《自然》雜志上。量子糾纏是一種奇特現(xiàn)象，理論上是指粒子在兩個或兩個以上粒子組成的系統(tǒng)中相互影響的現(xiàn)象，即使相距遙遠，一個粒子的行為也會影響另一個的狀態(tài)?？茖W家們一直在尋求方法讓大量的原子實現(xiàn)糾纏，為功能強大的量子計算和精確的原子鐘奠定基礎。論文第一作者、麻省理工學院物理學教授弗拉丹·盧勒狄克說：“我們開辟了一種新的糾纏態(tài)類別?！?/p>

7.火星表面找到液態(tài)水的“強有力”證據

美國航天局9月28日宣布，在火星表面發(fā)現(xiàn)了有液態(tài)水活動的“強有力”證據，為在這個紅色星球上尋找生命提供了新線索。自2006年以來，美國火星勘測軌道飛行器多次在火星山丘斜坡上發(fā)現(xiàn)手指狀陰影條紋。它們在火星溫暖的季節(jié)里出現(xiàn)，并隨著溫度上升而向下延伸，到了寒冷季節(jié)就消失。美國航天局將其稱為“季節(jié)性斜坡紋線”，并認為這種奇特的季節(jié)性地貌由鹽水流造成，但一直沒有找到直接證據。在新研究中，研究人員分析了火星勘測軌道飛行器獲取的火星表面4處地點“季節(jié)性斜坡紋線”的光譜數(shù)據，發(fā)現(xiàn)這些陰影條紋達到最大寬度時便出現(xiàn)水合鹽礦物的光譜信號。研究人員在發(fā)表于《自然·地學》雜志的論文中寫道：“‘季節(jié)性斜坡紋線’是現(xiàn)今火星水活動的結果，我們的發(fā)現(xiàn)強有力支持這一假設?！泵绹教炀指本珠L約翰·格倫斯菲爾德表示：“我們非常激動，因為這項發(fā)現(xiàn)意味著今天的火星有可能存在生命?！?/p>

8.新疫苗或有潛力遏制艾滋病感染

《科學》和《細胞》雜志6月18日發(fā)表的兩項研究認為，一種基于多輪免疫接種策略的試驗性疫苗，也許有潛力遏制艾滋病病毒感染。這兩項研究都是關于一種叫做“eOD-GT8 60mer”的免疫原。美國斯克里普斯研究所等機構對它進行了測試，結果顯示它可結合并激活B細胞，而B細胞具有抗艾滋病病毒的作用。《科學》雜志還發(fā)表了第3項由康奈爾大學領銜的艾滋病研究，對一種人工分子復合物進行測試的結果顯示，這種免疫原可激發(fā)兔子與猴子產生抗體，阻止一種艾滋病病毒株的感染。美國國家衛(wèi)生研究院為這3項研究提供了資金，它在一份聲明中評價說，這3篇論文代表著在研發(fā)艾滋病疫苗方面的“一個重要新起點”。

9.全球海洋考察揭示大量新生命形式

在對全球海洋微小生物進行了為期3年半的考察工作后，一個研究團隊報告了這項調查的第一批成果，揭示了海洋浮游生物豐富而多樣的面貌。研究人員于2009年9月從法國洛里昂乘船出發(fā)。他們在航程中的210個地方采集了約35000件樣本，該項研究旨在對地球的上層海洋建立一個整體認識?？茖W家在5月22日出版的《科學》雜志上用5篇論文介紹了這一研究成果。包括一個超過4000萬微生物基因的目錄——大多數(shù)是之前未有報道的，以及約5000個病毒基因類型，同時還有對15萬種真核生物（復雜細胞）的評估，這大大超過了目前已知的11000種真核浮游生物的數(shù)量。美國伊利諾伊州阿貢國家實驗室微生物生態(tài)學家Jack Gilbert說：“整個項目提供了一個真正有價值的數(shù)據庫，從而使我們能夠以一種前所未有的方式探尋全球的海洋微生物生態(tài)系統(tǒng)?！?/p>

10.人類探測器首次近距離飛過冥王星

美國“新視野”號探測器于美國東部時間7月14日7時49分近距離飛過冥王星，成為首個探測這顆遙遠矮行星的人類探測器。“新視野”號與冥王星最近時的距離約為1.25萬公里。“新視野”號探測器于2006年1月升空，經過9年多長途跋涉，終于與冥王星“會面”。由于冥王星從未被來自地球的探測器近距離造訪過，“新視野”號“看”到的一切都將被記錄下來。此后，這個探測器還將繼續(xù)前行，進入太陽系邊緣神秘的柯伊伯帶，這里可能隱藏著數(shù)以千計的冰凍巖石小天體。冥王星于1930年首次進入人類視野，曾被當作太陽系第九大行星。但國際天文學聯(lián)合會于2006年對大行星重新定義，冥王星“慘遭降級”為矮行星。