1、2015年中國和世界十大科技進展

http://learning.sohu.com/20160120/n435181749.shtml

2015年中國十大科技進展新聞
　　1.首次實現多自由度量子隱形傳態
　　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多自由度量子體系的隱形傳態，成果以封面標題的形式發表於《自然》雜誌。這是自1997年國際上首次實現單一自由度量子隱形傳態以來，科學家們經過18年努力在量子資訊實驗研究領域取得的又一重大突破，為發展可擴充套件的量子計算和量子網路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》雜誌撰文評論：“該實驗實現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，並可以作為未來量子網路的一個強大的基本單元。”該成果已被歐洲物理學會評為“2015年度物理學重大突破”。
　　2.北斗系統全球組網首星發射成功

　　3月30日，北斗系統全球組網首顆衛星在西昌發射成功，標誌著我國北斗衛星導航系統由區域執行向全球拓展的啟動實施。這顆衛星由中科院和上海市政府共建的上海微小衛星工程中心研製，是我國首顆新一代北斗導航衛星，入軌後將開展新型導航訊號體制、星間鏈路等試驗驗證工作。這顆衛星實現了多個首創：首次使用中科院導航衛星專用平臺，首次採用遠征一號上面級直接入軌發射方式，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自主可控。由於採用一體化設計方法，按照功能鏈設計理念，整星分為有效載荷、結構和熱控、電子學和姿態軌控等功能鏈，極大地提高了系統的可靠性和功能密度。
　　3.“長征六號”首飛“一箭多星”創紀錄
　　9月20日7時01分，我國新型運載火箭“長征六號”在太原衛星發射中心點火發射，成功將20顆微小衛星送入太空。此次發射任務圓滿成功，不僅標誌著我國長征系列運載火箭家族再添新成員，而且創造了中國航天一箭多星發射的新紀錄。此次“長征六號”運載火箭首飛，搭載發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、哈爾濱工業大學等單位研製的開拓一號、希望二號、天拓三號、納星二號、皮星二號、紫丁香二號等20顆微小衛星，主要用於開展航天新技術、新體制、新產品等空間試驗，對於促進我國微小衛星發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
　　中國自主研製的大型客機C919首架機11月2日在上海正式下線。C919飛機自主創新有5個標誌，包括飛機總體方案、氣動外形、飛機機體設計與製造、系統整合及工程專案管理等。研製人員針對氣動佈局、結構材料和機載系統，實現先進材料首次在國產民機上的大規模應用、數百萬零部件和機載系統研製流程高度並行。在研發的整合創新過程中，全產業鏈上有將近20萬人參與研發製造，其採用的新技術、新材料、新工藝輻射拉動了中國經濟和科技發展、基礎學科進步及航空工業發展。業內專家認為，C919總裝下線對於中國民機產業發展、基礎工業實力提升、發展製造強國具有深遠的意義。按計劃，該飛機將於2016年首飛。
　　5.剪接體高解析度三維結構獲解析
　　由中科院院士、清華大學教授施一公領導的研究組在《科學》雜誌同時線上發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解析度的三維結構，並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複合物的高解析度空間三維結構，並闡述相關工作機理。美國科學院院士、斯隆—凱特琳癌症研究中心教授丁紹?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展的一個里程碑。”
　　6.首次發現外爾費米子
　　中科院物理所方忠研究員帶領的團隊首次在實驗中發現了外爾費米子。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現無“質量”的電子。陳根富小組製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在科學家面前。外爾費米子的半金屬能實現低能耗電子傳輸，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.首次發現相對論性高速噴流新模式
　　中科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射線源發現相對論性高速噴流，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。該成果發表於《自然》雜誌。審稿人認為，此項工作是2015年度本領域內最重要的5大發現之一。“在超軟X射線源中發現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。”美國科學院院士、英國皇家學會院士、哈佛大學教授Remash Narayan評論說：“它的觀測特徵和人們猜想並進行了大量數值模擬的處於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後產生高速重子噴流和濃密吸積盤外流的情況。”
　　8.攻克細胞訊號傳導重大科學難題
　　中科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射線鐳射，成功解析視紫紅質與阻遏蛋白複合物的晶體結構，攻克了細胞訊號傳導領域的重大科學難題。這項突破性成果以長文形式線上發表於《自然》雜誌。美國科學家在G—蛋白偶聯受體（GPCR）訊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訊號轉導領域還有一個重大問題懸而未決，即GPCR如何啟用另一條訊號通路——阻遏蛋白訊號通路。研究團隊創新性地利用了比傳統同步輻射光源強萬億倍的世界上最亮的X射線——自由電子鐳射（XFEL）技術，用較小的晶體得到了高解析度的視紫紅質—阻遏蛋白複合物晶體結構，為深入理解GPCR下游訊號轉導通路奠定了重要基礎。該研究為開發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金屬機器問世
　　由劉靜帶領的中科院理化技術研究所、清華大學醫學院聯合研究小組，發現液態金屬可在吞食少量物質後，以可變形機器形態長時間高速運動，實現了無需外部電力的自主運動。此發現在世界屬首次，相關論文在《先進材料》雜誌上發表。標誌著中國在液態金屬領域達到世界領先水平。這種液態金屬機器完全擺脫了龐雜的外部電力系統，向研製自主獨立的柔性機器邁出了關鍵的一步。《自然》雜誌在其研究亮點欄目以《液態金屬馬達靠自身運動》為題進行了報道；《科學》雜誌也在網站指出“可變形金屬馬達擁有一系列用途”。
　　10.“永磁高鐵”牽引系統通過首輪線路試驗考核
　　搭載著由中國中車研發的永磁同步牽引系統的中國首列“永磁高鐵”在10月底通過整車首輪線路執行試驗考核。這意味著我國高鐵動力正發生革命性變化，成為世界上少數幾個掌握“永磁高鐵”牽引技術的國家。該牽引系統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，其中電機採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，確保牽引動力執行的安全可靠；同時，採用了寬域高效的控制技術策略，實現高速方波弱磁控制和高速平穩重投；整個牽引系統體現節能高效系統特性匹配，節能10%以上。其研製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.美國癌症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1億美元的試點專案，癌症基因組圖譜（TCGA）如今是國際癌症基因組聯盟中最大的組成部分，該聯盟由來自16個國家的科學家組成，已經發現了近1000萬個與癌症相關的基因突變。研究人員利用相關資料已經提出了對腫瘤進行分類的新方法，並發現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資訊整合在一起。研究人員希望能夠繼續專注於測序，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症的形成與發展產生影響。癌症遺傳學家Bert Vogelstein指出，幾乎癌症研究的方方面面都受益於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日線上發表於《柳葉刀》雜誌上的這項研究表明，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。科學家認為，這種疫苗將有助於最終結束在西非暴發的埃博拉疫情，該疫情已經持續了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生成就。”
　　3.發現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的啟用受到一個叫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症反應，進而延緩衰老。GATA4在心臟等器官的發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現。GATA4這個節點的發現把下游的NFKB和上游的DNA損傷連線起來，形成一個調控衰老的完整網路。確定GATA4在細胞衰老以及相關炎症反應中的關鍵作用，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－空氣電池被業界譽為“終極電池”，因為理論上它可使電動車續航能力接近傳統汽油汽車，甚至可用於電網儲電。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。這項成果發表在《科學》雜誌上。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新增劑，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定，大大降低了電池中的副反應，提高了電池效能。
　　5.最大太陽能飛機首次環球飛行
　　“陽光動力”2號是全球最大太陽能飛機，於3月9日從阿聯酋首都阿布扎比起飛，開始首次環球飛行。“陽光動力”2號從阿布扎比起飛後向東飛行，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，最後於7月返回阿布扎比。“陽光動力”2號環球飛行總里程為3.5萬公里，共停留12個城市。在環球飛行計劃中，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。“陽光動力”專案在其官方中文網站上說，“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出一種新技術，使用單個光子成功實現了與3000個原子的糾纏，創下了迄今為止粒子糾纏數量的新紀錄。該技術為建立更復雜的糾纏態奠定了基礎，未來有望藉此製造出運算速度更快的量子計算機和更精確的原子鐘。相關論文發表在3月26日出版的《自然》雜誌上。量子糾纏是一種奇特現象，理論上是指粒子在兩個或兩個以上粒子組成的系統中相互影響的現象，即使相距遙遠，一個粒子的行為也會影響另一個的狀態。科學家們一直在尋求方法讓大量的原子實現糾纏，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：“我們開闢了一種新的糾纏態類別。”
　　7.火星表面找到液態水的“強有力”證據
　　美國航天局9月28日宣佈，在火星表面發現了有液態水活動的“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現手指狀陰影條紋。它們在火星溫暖的季節裡出現，並隨著溫度上升而向下延伸，到了寒冷季節就消失。美國航天局將其稱為“季節性斜坡紋線”，並認為這種奇特的季節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“季節性斜坡紋線”的光譜資料，發現這些陰影條紋達到最大寬度時便出現水合鹽礦物的光譜訊號。研究人員在發表於《自然·地學》雜誌的論文中寫道：“‘季節性斜坡紋線’是現今火星水活動的結果，我們的發現強有力支援這一假設。”美國航天局副局長約翰·格倫斯菲爾德表示：“我們非常激動，因為這項發現意味著今天的火星有可能存在生命。”
　　8.新疫苗或有潛力遏制艾滋病感染
　　《科學》和《細胞》雜誌6月18日發表的兩項研究認為，一種基於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。這兩項研究都是關於一種叫做“ｅＯＤ－ＧＴ８ ６０ｍｅｒ”的免疫原。美國斯克裡普斯研究所等機構對它進行了測試，結果顯示它可結合並激活Ｂ細胞，而Ｂ細胞具有抗艾滋病病毒的作用。《科學》雜誌還發表了第三項由康奈爾大學領銜的艾滋病研究，對一種人工分子複合物進行測試的結果顯示，這種免疫原可激發兔子與猴子產生抗體，阻止一種艾滋病病毒株的感染。美國國家衛生研究院為這3項研究提供了資金，它在一份宣告中評價說，這３篇論文代表著在研發艾滋病疫苗方面的“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年半的考察工作後，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。研究人員於2009年9月從法國洛里昂乘船出發。他們在航程中的210個地方採集了約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。科學家在5月22日出版的《科學》雜誌上用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——大多數是之前未有報道的，以及約5000個病毒基因型別，同時還有對15萬種真核生物（複雜細胞）的評估，這大大超過了目前已知的11000種真核浮游生物的數量。美國伊利諾伊州阿貢國家實驗室微生物生態學家Jack Gilbert說：“整個專案提供了一個真正有價值的資料庫，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系統。”
　　10.人類探測器首次近距離飛過冥王星
　　美國“新視野”號探測器於美國東部時間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”號探測器於2006年1月升空，經過9年多長途跋涉，終於與冥王星“會面”。由於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。此後，這個探測器還將繼續前行，進入太陽系邊緣神祕的柯伊伯帶，這裡可能隱藏著數以千計的冰凍岩石小天體。冥王星於1930年首次進入人類視野，曾被當作太陽系第九大行星。但國際天文學聯合會於2006年對大行星重新定義，冥王星“慘遭降級”為矮行星。