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2019年度中國科學十大進展發布
2020-02-27 12:28:29 來源: 新華網
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  新華網北京2月27日電(淩紀偉)科學技術部高技術研究發展中心2月27日發布“2019年度中國科學十大進展”。探測到月幔物質出露的初步證據、構架出面向人工通用智能的異構芯片、提出基于DNA檢測酶調控的自身免疫疾病治療方案、破解藻類水下光合作用的蛋白結構和功能、基于材料基因工程研制出高溫塊體金屬玻璃、闡明銪離子對提升鈣鈦礦太陽能電池壽命的機理、青藏高原發現丹尼索瓦人、實現對引力誘導量子退相幹模型的衛星檢驗、揭示非洲豬瘟病毒結構及其組裝機制、首次觀測到三維量子霍爾效應等10項重大科學進展入選。

  1、探測到月幔物質出露的初步證據

  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公裏的芬森撞擊坑挖掘出來、並拋射到了嫦娥四號著陸地點的月幔物質。這一工作的意義在于揭示了月幔的物質組成, 為月球早期岩漿洋研究提供了新的約束條件,加深了對月球內部形成及演化的認識。

  2、構架出面向人工通用智能的異構芯片

  發展一個能夠同時支持流行的基于計算機科學的人工神經網絡和受神經科學啟發的模型和算法的通用平臺非常重要。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。該芯片採用多核結構、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。研究人員僅使用一個芯片,演示了無人駕駛自行車係統中通用算法和模型的同步處理,實現了實時目標檢測、跟蹤、語音控制、避障、過障和平衡控制。該項研究有望為更通用的硬件平臺發展鋪平道路並推動AGI的發展。

  3、提出基于DNA檢測酶調控的自身免疫疾病治療方案

  尋找有效控制cGAS活性的手段並探究其調控機理,對抵抗病毒感染及自身免疫疾病的治療都至關重要。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,並揭示了其背後的調控規律。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(艾卡迪綜合徵)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、匡廷雲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個岩藻黃素以及可能的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。研究進展率先破解了硅藻、綠藻光合膜蛋白超分子結構和功能之謎,不僅對揭示自然界光合作用的光能高效轉化機理具有重要意義,也為人工模擬光合作用、指導設計新型作物、打造智能化植物工廠提供了新思路和新策略。

  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)合金體係,獲得了高溫塊體金屬玻璃,其玻璃轉變溫度高達1162 K。該研究開發的高通量實驗方法具有很強的實用性,顛覆了金屬玻璃領域60年來“炒菜式”的材料研發模式,證實了材料基因工程在新材料研發中的有效性和高效率,為解決金屬玻璃新材料高效探索的難題開辟了新的途徑,也為新型高溫、高性能合金材料的設計提供了新的思路。

  6、闡明銪離子對提升鈣鈦礦太陽能電池壽命的機理

  鈣鈦礦太陽能電池是廣受關注的新一代光伏技術,而其工作穩定性是目前産業化的主要障礙。為提高本徵穩定性,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。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。該化石標本是丹尼索瓦洞以外發現的首件丹尼索瓦人化石證據,對標本的全面分析也為丹尼索瓦人研究提供了豐富的體質形態學信息,包括下頜和牙齒形態等信息。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,並成功地適應了高寒缺氧環境。

  8、實現對引力誘導量子退相幹模型的衛星檢驗

  中國科學技術大學潘建偉及其同事彭承志、范靖雲等與合作者,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幹的實驗檢驗,對穿越地球引力場的量子糾纏光子退相幹情況進行測試。根據“事件形式”理論模型預言,糾纏光子對在地球引力場中的傳播,其關聯性會概率性地損失;而依據現有的量子力學理論,所有糾纏光子對將保持糾纏特性。最終,衛星實驗檢驗結果並不支持“事件形式”理論模型的預測,而與標準量子理論一致。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,採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。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

  30多年前,Bertrand Halperin等人從理論上預言可能在三維電子氣體係中産生量子霍爾效應,但迄今為止,還沒有從實驗上觀測到“三維量子霍爾效應”。南方科技大學物理學係張立源研究組、中國科學技術大學物理學係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,並提供了一個進一步探索三維電子體係中奇異量子相及其相變的很有前景的平臺。

  “中國科學十大進展”遴選活動至今已舉辦15屆,旨在宣傳我國重大基礎研究科學進展,激勵廣大科技工作者的科學熱情和奉獻精神,開展基礎研究科學普及,促進公眾理解、關心和支持基礎研究,在全社會營造良好的科學氛圍。

  2019年度,《中國基礎科學》《科技導報》《中國科學院院刊》《中國科學基金》和《科學通報》等5家編輯部共推薦了320項科學研究進展。科學技術部高技術研究發展中心邀請專家遴選出30項進展進入終選。終選採取網上投票,邀請兩院院士、國家重點實驗室主任、部分國家重點研發計劃總體專家組專家和項目負責人等2600余名專家學者網上投票,得票前十位入選“2019年度中國科學十大進展”。

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【糾錯】 責任編輯: 冉曉寧
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