2019 年度中國科學十大進展揭曉

2 月27 日，科技部高技術研究發展中心（基礎研究管理中心）發布2019 年度中國科學十大進展。分別為：

1.探測到月幔物質出露的初步證據

中國的嫦娥四號探測器最近成功著陸在月球背面SPA 區域的馮·卡門撞擊坑內，并利用搭載的月球車——玉兔2 號開展了巡視探測。中國科學院國家天文臺李春來研究組與合作者，報告了玉兔2 號上配置的可見光和近紅外光譜儀（VNIS）的初步光譜探測結果，分析發現了低鈣（斜方）輝石和橄欖石的存在，這種礦物組合很可能代表了源于月幔的深部物質。進一步的地質背景分析表明，這些物質是由附近直徑72 公里的芬森撞擊坑挖掘出來、并拋射到了嫦娥四號著陸地點的月幔物質。

2.構架出面向人工通用智能的異構芯片

清華大學施路平研究組與合作者提出了一種天機芯片架構，它高效集成了上面的兩種方法，提供了一個異構集成的協同計算平臺。該芯片采用多核結構、可重構構件和流線型數據流的混合編碼方案，既能同時獨立支持基于計算機科學的機器學習算法和神經科學主導的算法以及神經科學中的多種編碼方案，還支持兩者的異構混合建模，提供新的解決方案。

3.提出基于DNA 檢測酶調控的自身免疫疾病治療方案

隨著cGAS 被揭示，科學家發現在檢測病毒入侵以外，cGAS 的異常激活也直接導致一類自身免疫疾病。軍事醫學研究院（國家生物醫學分析中心）張學敏和李濤研究組與合作者發現，乙酰化修飾是控制cGAS 活性的關鍵分子事件，并揭示了其背后的調控規律。研究人員鑒定了cGAS 的3 個關鍵乙酰化位點（K384、K394 和K414），發現其中任何一個位點發生乙酰化修飾，都可以致使cGAS失去活性。進而，研究者發現乙酰水楊酸（阿司匹林）可以強制cGAS 在上述關鍵位點上發生乙酰化從而抑制其活性。此外，對cGAS 調控機制的進一步探究發現，cGAS 在胞內是以復合物形式存在并發揮功能的。上述研究不但揭示了機體抗病毒感染的關鍵調控機制，還發現了有效的cGAS 抑制劑，為AGS（艾卡迪綜合征）等自身免疫疾病提供了潛在治療策略。

4.破解藻類水下光合作用的蛋白結構和功能

中國科學院植物研究所沈建仁、匡廷云研究組報道了海洋硅藻——三角褐指藻FCP 的高分辨率晶體結構，揭示了蛋白支架內的7 個葉綠素a、2 個葉綠素c、7 個巖藻黃素以及可能的1 個硅甲藻黃素的詳細結合位點，從而揭示了葉綠素a 和c之間的高效能量傳遞途徑。該研究團隊進一步與清華大學生命科學學院隋森芳研究組合作，解析了硅藻的光系統II（PSII）與FCPII 超級復合體的分辨率為3.0 埃的冷凍電鏡結構。整個PSIIFCPII 二聚體包含230 個葉綠素a 分子、58 個葉綠素c 分子、146 個類胡蘿卜素分子以及錳簇復合物、電子傳遞體和大量脂分子等。為了更進一步理解水下光合作用，研究人員還基于冷凍電鏡技術解析了廣泛存在的與高等植物具有相似光合作用的水生生物——綠藻（假根羽藻）光系統I（PSI）-捕光復合體I（LHCI）超級復合體的結構，分辨率達到3.49 埃。并與浙江大學醫學院張興研究組合作，解析了綠藻——萊茵衣藻完整的C2S2M2N2 型PSII-LHCII 超級復合體的冷凍電鏡結構，分辨率為3.37 埃。

5.基于材料基因工程研制出高溫塊體金屬玻璃

中國科學院物理研究所柳延輝研究組與合作者基于材料基因工程理念開發了具有高效性、無損性、易推廣等特點的高通量實驗方法，設計了一種Ir-Ni-Ta-（B）合金體系，獲得了高溫塊體金屬玻璃，其玻璃轉變溫度高達1162 K。新研制的金屬玻璃在高溫下具有極高強度，1000 K 時的強度高達3.7 千兆帕，遠遠超出此前報道的塊體金屬玻璃和傳統的高溫合金。該金屬玻璃的過冷液相區達136K，寬于此前報道的大多數金屬玻璃，其形成能力可達到3 毫米，并使其可通過熱塑成形獲得在高溫或惡劣環境中應用的小尺度部件。

6.闡明銪離子對提升鈣鈦礦太陽能電池壽命的機理

為提高鈣鈦礦太陽能電池本征穩定性，北京大學工學院周歡萍研究組、化學與分子工程學院嚴純華/孫聆東研究組及其合作者提出，通過在鈣鈦礦活性層中引入銪離子對（Eu3+/Eu2+）作為“氧化還原梭”，可同時消除Pb0 和I0 缺陷，進而大幅提升器件使用壽命。有趣的是，該離子對在器件使用過程中沒有明顯消耗，對應的器件的效率最高達到了21.52%（認證值為20.52%），并且沒有明顯的遲滯現象。同時，引入銪離子對的薄膜器件表現出優異的熱穩定性和光穩定性，在連續太陽光照或85℃加熱1000 小時后，器件仍可分別保持原有效率的91%和89%；在最大功率點連續工作500 小時后保持原有效率的91%。該方法解決了鉛鹵鈣鈦礦太陽能電池中限制其穩定性的一個重要的本質性因素，可以推廣至其他鈣鈦礦光電器件，對于其他面臨類似問題的無機半導體器件也具有參考意義。

7.青藏高原發現丹尼索瓦人

中國科學院青藏高原研究所陳發虎研究組、蘭州大學張東菊研究組聯合德國馬普學會進化人類學研究所Jean-Jacques Hublin 研究組等合作者，報道了一個利用古蛋白質分析方法鑒定為丹尼索瓦人的下頜骨，該下頜骨來自于中國甘肅省夏河縣的白石崖溶洞。研究人員通過對化石上附著的碳酸鹽結核進行鈾系法測年，確定下頜骨至少有16 萬年的歷史。該項研究表明，早在現代智人到來之前，丹尼索瓦人在中更新世晚期就已經生活在青藏高原高海拔地區，并成功地適應了高寒缺氧環境。

8.實現對引力誘導量子退相干模型衛星檢驗

中國科學技術大學潘建偉及其同事彭承志、范靖云等與合作者，利用“墨子號”量子科學實驗衛星，在國際上率先在太空中開展了引力誘導量子糾纏退相干的實驗檢驗，對穿越地球引力場的量子糾纏光子退相干情況進行測試。這是國際上首次利用量子衛星在地球引力場中對嘗試融合量子力學與廣義相對論的理論進行實驗檢驗，將極大地推動相關物理學基礎理論和實驗研究。

9.揭示非洲豬瘟病毒結構及其組裝機制

中國科學院生物物理研究所饒子和王祥喜團隊和中國農業科學院哈爾濱獸醫研究所步志高團隊聯合上海科技大學等單位，在上海科技大學冷凍電鏡中心連續收集了高質量數據，采用一種優化的圖像重構策略，解析了非洲豬瘟病毒衣殼的三維結構，其分辨率達到4.1 埃。該衣殼顆粒體型巨大且結構復雜，它們組裝成五重對稱體和三重對稱體的復合結構。主要衣殼蛋白p72 原子分辨率結構展示出非洲豬瘟病毒潛在的構象型抗原表位，與其他的核胞質大DNA 病毒（NCLDV）顯著不同。這些結構細節揭示了衣殼穩定性和組裝的分子基礎，對非洲豬瘟疫苗的研發具有十分重要的理論指導意義。

10.首次觀測到三維量子霍爾效應

南方科技大學物理學系張立源研究組、中國科學技術大學物理學系喬振華研究組及新加坡科技設計大學楊聲遠等合作，在塊體碲化鋯（ZrTe5）晶體中首次實驗實現了“三維量子霍爾效應”。該研究進展提供了三維量子霍爾效應的實驗證據，并提供了一個進一步探索三維電子體系中奇異量子相及其相變的很有前景的平臺。