本刊記者/劉紅偉

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2015年中國十大科技進展新聞

本刊記者/劉紅偉

2016年1月19日，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在京揭曉。

該項年度評選活動至今已舉辦了22次。評選結果經(jīng)新聞媒體廣泛報道后，在社會上產(chǎn)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。

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(jīng)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(wǎng)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(wǎng)絡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(tǒng)全球網(wǎng)首星發(fā)射成功

3月30日，北斗系統(tǒng)全球組網(wǎng)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)星由中科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)：首次使用中科院導航衛(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(chǎn)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)記錄

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(chǎn)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(chǎn)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(chǎn)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(chǎn)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(jīng)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(chǎn)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

由中科院院士、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。”

6.首次發(fā)現(xiàn)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(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)相對論性告訴噴流新模型

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(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。“在超軟X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(chǎn)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

由劉靜帶領的中科院理化技術研究所、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，相關論文在《先進材料》雜志上發(fā)表。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。《自然》雜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(wǎng)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。