2020年中國重大科學(xué),、技術(shù)和工程進(jìn)展

2020年中國重大科學(xué),、技術(shù)和工程進(jìn)展

來源：科技導(dǎo)報(bào)

一,、2020年中國重大科學(xué)進(jìn)展

精準(zhǔn)繪制地球3億年生物多樣性變化歷史

南京大學(xué)沈樹忠、樊雋軒團(tuán)隊(duì)聯(lián)合國內(nèi)外專家建設(shè)大型數(shù)據(jù)庫,，繪制出全球第一條高精度的古生代海洋生物多樣性變化曲線,。

精準(zhǔn)刻畫了地質(zhì)歷史中多次重大生物滅絕和輻射事件,，揭示了當(dāng)時(shí)生物多樣性變化與大氣CO2含量的協(xié)同關(guān)系,。

古生代海洋生物多樣性演變曲線 來源：Science

新型冠狀病毒的發(fā)現(xiàn)與科學(xué)應(yīng)對(duì)

2020年，科學(xué)界對(duì)新型冠狀病毒（新冠病毒）及其引發(fā)的疾病進(jìn)行了廣泛而深入的研究,。

中國學(xué)者的研究包括：對(duì)新冠病毒進(jìn)行詳細(xì)的基因組測序,、揭示受體ACE2特異性介導(dǎo)新冠病毒細(xì)胞侵染的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)、闡明抗新冠病毒藥物最關(guān)鍵靶點(diǎn)蛋白的結(jié)構(gòu)信息,、公布首個(gè)新冠疫苗動(dòng)物實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果,、揭示新冠病毒的完整病毒結(jié)構(gòu)等。

揭示腦-脾神經(jīng)環(huán)路控制抗體免疫應(yīng)答新機(jī)制

清華大學(xué)免疫學(xué)研究所祁海,、上?？萍即髮W(xué)胡霽及清華大學(xué)麥戈文腦科學(xué)研究所鐘毅課題組合作,，發(fā)現(xiàn)第一條神經(jīng)信號(hào)調(diào)控適應(yīng)性免疫應(yīng)答的解剖學(xué)通路,。

該通路是迄今發(fā)現(xiàn)的第一條解剖學(xué)明確、由神經(jīng)信號(hào)傳遞而非內(nèi)分泌激素介導(dǎo)的,、中樞神經(jīng)對(duì)適應(yīng)性免疫應(yīng)答進(jìn)行調(diào)控的通路,，揭示了大腦對(duì)適應(yīng)性免疫的控制，并提出了通過行為干預(yù)增強(qiáng)免疫能力的可能性,。

發(fā)現(xiàn)H+HDH2+D反應(yīng)中直接抽取機(jī)制和漫游插入機(jī)制的量子干涉

中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所楊學(xué)明,、張東輝、孫志剛和肖春雷研究團(tuán)隊(duì)等在對(duì)氫原子與氫分子的同位素反應(yīng)的研究中發(fā)現(xiàn)一種新的量子干涉現(xiàn)象,，并揭示了該反應(yīng)中的量子幾何相位效應(yīng),，對(duì)于從根本上理解這一重要體系的高能反應(yīng)動(dòng)力學(xué)具有重要意義。

首次合成近質(zhì)子滴線百納秒壽命超鈾新核素222Np

中國科學(xué)院近代物理研究所研究團(tuán)隊(duì)與合作者利用蘭州重離子加速器的充氣反沖核譜儀SHANS裝置,，首次合成了镎（Np）的一種新同位素核222Np,。

此次在該同位素鏈中發(fā)現(xiàn)的新核素222Np，幾乎達(dá)到了用充氣反沖核譜儀研究新核素合成的半衰期極限,。

首次證明4-乙烯基苯甲醚是蝗蟲的聚集信息素

中國科學(xué)院動(dòng)物研究所康樂與河北大學(xué)科研人員合作,，首次證明4-乙烯基苯甲醚（4VA）是蝗蟲聚集信息素。

該研究首次從多個(gè)層面對(duì)飛蝗群居信息素進(jìn)行了全面而充分的鑒定和驗(yàn)證,，是昆蟲學(xué)研究的一個(gè)重要突破,，為蝗災(zāi)防治指明了新方向,。

發(fā)現(xiàn)睡眠壓力調(diào)控的神經(jīng)環(huán)路機(jī)制

中國科學(xué)院腦科學(xué)與智能技術(shù)卓越創(chuàng)新中心徐敏與北京大學(xué)李毓龍研究組合作，發(fā)現(xiàn)基底前腦區(qū)的谷氨酸能神經(jīng)元對(duì)于腺苷的快速釋放和睡眠壓力的積累起著重要的調(diào)控作用,，揭示了睡眠穩(wěn)態(tài)調(diào)控的神經(jīng)環(huán)路機(jī)制,，該研究為進(jìn)一步探索睡眠穩(wěn)態(tài)調(diào)節(jié)機(jī)制奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

首次實(shí)現(xiàn)單個(gè)超冷分子的相干合成

中國科學(xué)院精密測量院詹明生,、何曉東研究團(tuán)隊(duì)首創(chuàng)了一種單分子相干合成的新方法,，即原子自旋與相對(duì)運(yùn)動(dòng)波函數(shù)耦合（spin-motion coupling，SMC）,，在國際上首次實(shí)現(xiàn)單個(gè)超冷分子的相干合成,。

這項(xiàng)工作標(biāo)志著對(duì)原子之間核間距自由度的相干控制，為基元化學(xué)反應(yīng)過程相干控制,、量子少體束縛態(tài)的相干合成及其量子調(diào)控提供了可能性,。

首次發(fā)現(xiàn)快速射電暴源的輻射具有豐富偏振特征

中國科學(xué)院國家天文臺(tái)李柯伽團(tuán)隊(duì)，在國際上首次發(fā)現(xiàn)快速射電暴爆發(fā)源FRB 180301的輻射具有豐富的偏振特征,，結(jié)果表明宇宙中FRB的爆發(fā)源可能來自致密天體磁層中的物理過程,。

該團(tuán)隊(duì)后又報(bào)道了一次有針對(duì)性的無線電觀測活動(dòng)，結(jié)果表明FRB-SGR爆發(fā)關(guān)聯(lián)很少,，FRB可能在幾何上是成束的,，或者與SGR爆發(fā)關(guān)聯(lián)的類FRB事件可能具有較窄的頻譜和所觀察頻帶之外的特征頻率。

在極細(xì)多晶體銅中發(fā)現(xiàn)新型亞穩(wěn)結(jié)構(gòu)

中國科學(xué)院金屬研究所沈陽材料科學(xué)國家研究中心李秀艷,、周鑫和盧柯與上海交通大學(xué)金朝暉課題組發(fā)現(xiàn),，當(dāng)晶粒尺寸降低到幾納米時(shí)，純金屬銅多晶體會(huì)形成一種新型亞穩(wěn)結(jié)構(gòu)——受限晶體（schwarz crystal）結(jié)構(gòu),。

這一發(fā)現(xiàn)表明多晶體金屬在晶粒極細(xì)時(shí)還存在另外一種亞穩(wěn)固體狀態(tài),，其穩(wěn)定性甚至遠(yuǎn)高于非晶固體，為研發(fā)高穩(wěn)定性金屬材料及制造工藝提供了新的機(jī)遇,。

二,、2020年中國重大技術(shù)進(jìn)展

提出質(zhì)子輔助方法實(shí)現(xiàn)超平整石墨烯的可控生長

為了在生長石墨烯的同時(shí)與生長基體解耦進(jìn)而根除褶皺，南京大學(xué)物理學(xué)院高力波團(tuán)隊(duì)及合作者開發(fā)了一種質(zhì)子輔助化學(xué)氣相沉積方法用來生長無褶皺的超平整石墨烯,。

這項(xiàng)工作不僅提出了一種生長大尺寸均勻的超平整石墨烯的方法,，同時(shí)發(fā)現(xiàn)質(zhì)子輔助方法還可以用于消除已經(jīng)存在的石墨烯褶皺，對(duì)其他低維材料的去褶皺,、無損應(yīng)力調(diào)控,、應(yīng)變摻雜以及儲(chǔ)氫等也具有參考意義。

自主研發(fā)成功商用毫米波相控陣芯片

中國自主可控,、成本超低的毫米波相控陣芯片問世,，它速度快、覆蓋廣,，打破了毫米波通信技術(shù)商用的制約,，實(shí)現(xiàn)了中國在該項(xiàng)技術(shù)上的突破,。

在世界上首次較為徹底地解決了阻礙CMOS毫米波通信問題，關(guān)鍵性能指標(biāo)與國際水準(zhǔn)相當(dāng),，發(fā)射機(jī)效率和接收機(jī)功耗等指標(biāo)遠(yuǎn)超國際,，每個(gè)通道成本僅為傳統(tǒng)常用技術(shù)路線的幾十分之一，研制水平首次進(jìn)入世界前列,，實(shí)現(xiàn)了從芯片到天線陣的全面自主可控,，為中國5G優(yōu)勢延續(xù)5~10年打下重要基礎(chǔ)。

揭示克制小麥赤霉病的主效基因Fhb7

山東農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院教授,、山東省現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系小麥創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)首席專家孔令讓及其團(tuán)隊(duì)從小麥近緣植物長穗偃麥草中首次克隆出抗赤霉病主效基因Fhb7,，且成功將其轉(zhuǎn)移至小麥品種中。

首次明確并驗(yàn)證了其在小麥抗病育種中不僅具有穩(wěn)定的赤霉病抗性,，而且具有廣譜的解毒功能,。

開發(fā)RNA-RNA空間相互作用的原位全景分析技術(shù)

中國科學(xué)院生物物理研究所薛愿超研究組與合作者開發(fā)了RNA原位構(gòu)象測序新技術(shù)RIC-seq（RNA in situ conformation sequencing），通過高特異性,、高效率,、低噪音的原位近端連接和測序，首次全景式解析了細(xì)胞內(nèi)RNA分子的原位高級(jí)結(jié)構(gòu)和作用靶標(biāo),。

此技術(shù)為破譯RNA結(jié)構(gòu)密碼和調(diào)控機(jī)制提供了強(qiáng)大的工具,，在RNA病毒的結(jié)構(gòu)、靶標(biāo)和致病機(jī)制研究中有著廣泛的應(yīng)用前景,。

實(shí)現(xiàn)尺寸最大,、晶面指數(shù)最全單晶銅箔庫的可控制備

北京大學(xué)/松山湖材料實(shí)驗(yàn)室劉開輝、王恩哥與南方科技大學(xué)俞大鵬聯(lián)合團(tuán)隊(duì)在國際上首次實(shí)現(xiàn)了種類最全,、尺寸最大的高指數(shù)晶面單晶銅箔庫制造,。

該銅箔庫將為高功率電力、高頻電子,、選擇性催化、量子材料外延等提供關(guān)鍵功能材料,。

提出基于憶阻器陣列的新型腦機(jī)接口

清華大學(xué)錢鶴,、吳華強(qiáng)團(tuán)隊(duì)聯(lián)合洪波團(tuán)隊(duì)提出了基于憶阻器陣列的新型腦機(jī)接口，實(shí)驗(yàn)制備了具有模擬阻變特性的憶阻器陣列,，并構(gòu)建了基于憶阻器的神經(jīng)信號(hào)分析系統(tǒng),，相較于傳統(tǒng)CMOS硬件，具有400倍以上的功耗優(yōu)勢,。

成功研制全球神經(jīng)元規(guī)模最大的類腦計(jì)算機(jī)

浙江大學(xué)聯(lián)合之江實(shí)驗(yàn)室共同研制成功的中國首臺(tái)基于自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)類腦芯片的類腦計(jì)算機(jī)（Darwin Mouse）發(fā)布,，這也是目前國際上神經(jīng)元規(guī)模最大的類腦計(jì)算機(jī)。

同時(shí),，團(tuán)隊(duì)還研制了專門面向類腦計(jì)算機(jī)的操作系統(tǒng)——達(dá)爾文類腦操作系統(tǒng)（DarwinOS）,，實(shí)現(xiàn)對(duì)類腦計(jì)算機(jī)硬件資源的有效管理與調(diào)度,，支撐類腦計(jì)算機(jī)的運(yùn)行與應(yīng)用。

成功設(shè)計(jì)納米“人造分子”簡易制備方法

復(fù)旦大學(xué)聶志鴻團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新性地提出利用反應(yīng)性嵌段聚合物誘導(dǎo)納米粒子間定向鍵合形成納米尺度膠體分子的自組裝策略,。

該研究成功突破了現(xiàn)有納米粒子精準(zhǔn)組裝調(diào)控困難,、產(chǎn)率低下的技術(shù)瓶頸，為制備新型復(fù)合材料提供新思路,。

發(fā)現(xiàn)空位誘導(dǎo)的二維材料薄膜超快離子傳輸

中國科學(xué)院金屬研究所任文才,、成會(huì)明研究團(tuán)隊(duì)，制備出一類由二維過渡金屬磷硫化物納米片組裝而成的膜,，發(fā)現(xiàn)過渡金屬空位使該類薄膜具有超快的離子傳輸性能,。空位誘導(dǎo)離子快速傳輸為設(shè)計(jì)與開發(fā)高性能離子傳導(dǎo)膜提供了一種新思路。

98%相對(duì)濕度下Cd0.85PS3Li0.15H0.15納米片組裝膜及其離子傳輸性能

中國量子計(jì)算原型機(jī)“九章”問世

中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)宣布潘建偉團(tuán)隊(duì)與中國科學(xué)院上海微系統(tǒng)研究所,、國家并行計(jì)算機(jī)工程技術(shù)研究中心合作成功構(gòu)建76個(gè)光子的量子計(jì)算原型機(jī)“九章”,，這一突破使中國成為全球第二個(gè)實(shí)現(xiàn)“量子優(yōu)越性”的國家。

三,、2020年中國重大工程進(jìn)展

“中國天眼”驗(yàn)收開放取得一系列重大成果

中國500米口徑球面射電望遠(yuǎn)鏡（FAST）近1年觀測服務(wù)超過5200個(gè)觀測機(jī)時(shí),，取得一系列重大科學(xué)成果。

FAST已經(jīng)啟動(dòng)了脈沖星測時(shí)陣列,、漂移掃描多科學(xué)目標(biāo)巡天等5個(gè)重大和優(yōu)先項(xiàng)目,。

未來3~5年，FAST的高靈敏度將有可能在低頻引力波探測,、快速射電暴起源,、星際分子等前沿方向取得突破。

無人潛水器和載人潛水器取得新突破

“海斗一號(hào)”全海深自主遙控潛水器在馬里亞納海溝完成萬米海試,，最大下潛深度達(dá)10907 m,，刷新中國潛水器最大下潛深度紀(jì)錄，填補(bǔ)了中國萬米作業(yè)型無人潛水器的空白,。

“奮斗者”號(hào)載人潛水器在馬里亞納海溝成功坐底,，坐底深度10909 m，中國在大深度載人深潛領(lǐng)域達(dá)到世界領(lǐng)先水平,。

“北斗三號(hào)”最后一顆全球組網(wǎng)衛(wèi)星發(fā)射成功

中國成功發(fā)射北斗系統(tǒng)第55顆導(dǎo)航衛(wèi)星暨“北斗三號(hào)”最后一顆全球組網(wǎng)衛(wèi)星,，“北斗三號(hào)”全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)星座部署全面完成，中國北斗朝著完整服務(wù)全球的目標(biāo)邁出關(guān)鍵一步,。

中國首個(gè)火星探測器“天問一號(hào)”成功發(fā)射

中國成功發(fā)射首次火星探測任務(wù)“天問一號(hào)”探測器,，火箭成功將探測器送入預(yù)定軌道，開啟火星探測之旅,，邁出了中國行星探測第一步,。

此次火星探測是中國行星探測階段的首次任務(wù)，也是中國深空探測領(lǐng)域全新的里程碑,，有望一次實(shí)現(xiàn)“環(huán)繞,、著陸,、巡視”3個(gè)目標(biāo)。

中國最大直徑盾構(gòu)機(jī)下線

由中國鐵建重工集團(tuán),、中鐵十四局集團(tuán)聯(lián)合研制的16米級(jí)超大直徑盾構(gòu)機(jī)“京華號(hào)”在中國鐵建重工集團(tuán)長沙第一產(chǎn)業(yè)園下線,，這是中國迄今研制的最大直徑盾構(gòu)機(jī)。

未來中國根據(jù)不同需求還將繼續(xù)加強(qiáng)超級(jí)掘進(jìn)機(jī),、超大直徑盾構(gòu)機(jī)等新產(chǎn)品的研發(fā),，使盾構(gòu)機(jī)真正從“中國制造”走向“中國創(chuàng)造”。

“國和一號(hào)”和“華龍一號(hào)”兩大三代核電技術(shù)取得新突破

中國自主設(shè)計(jì)的最大功率的核電機(jī)組“國和一號(hào)”完成研發(fā),，“華龍一號(hào)”全球首堆——中核集團(tuán)福清核電5號(hào)機(jī)組首次達(dá)到臨界狀態(tài),。

兩者均為中國具有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的三代核電技術(shù)，這兩大核電技術(shù)的新突破,，標(biāo)志著中國在三代核電技術(shù)領(lǐng)域躋身世界前列,。

中國最高參數(shù)“人造太陽”建成

中國新一代可控核聚變研究裝置“中國環(huán)流器二號(hào)M”（HL-2M）正式建成放電，標(biāo)志中國正式跨入全球可控核聚變研究前列,，HL-2M將進(jìn)一步加快人類探索未來能源的步伐,。

HL-2M是中國規(guī)模最大、參數(shù)最高的“人造太陽”,，是中國自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的模擬核聚變研究裝置,。

世界首座高速鐵路懸索橋開通

中國首座公鐵兩用懸索橋，同時(shí)是世界上運(yùn)行速度最快,、運(yùn)行荷載最大,、跨度最大的公鐵兩用懸索橋——連鎮(zhèn)鐵路五峰山長江大橋建成通車，標(biāo)志著中國在高速鐵路上率先引入懸索橋橋型,，中國大跨度橋梁建造技術(shù)達(dá)到了世界領(lǐng)先水平,。

“嫦娥五號(hào)”完成中國首次地外天體采樣

“嫦娥五號(hào)”返回器帶回月球風(fēng)暴洋區(qū)域的鉆取和表取樣品，成功完成中國首次地外天體采樣返回任務(wù),，使中國成為世界上第二個(gè)月球無人自主采樣返回的國家,，為中國探月工程重大科技專項(xiàng)“繞、落,、回”三步走發(fā)展戰(zhàn)略畫上圓滿句號(hào),。

世界最強(qiáng)流深地核天體物理加速器成功出束

由中核集團(tuán)原子能院和中國科學(xué)院近代物理研究所自主研制的世界上束流強(qiáng)度最高深地實(shí)驗(yàn)設(shè)施——錦屏深地核天體物理加速器成功出束，束流強(qiáng)度達(dá)到2 mA,，綜合性能達(dá)到國際同類裝置先進(jìn)水平。

標(biāo)志著中國完全掌握強(qiáng)流高壓加速器制造技術(shù),，并將進(jìn)一步推動(dòng)中國錦屏地下實(shí)驗(yàn)室成為面向世界開放的國家級(jí)基礎(chǔ)研究平臺(tái),。

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