2011中國、世界十大科技進展揭曉

　由中國科學院、中國工程院主辦，中國科學院院士工作局、中國工程院學部工作局、中國科學報社承辦，中國科學院院士和中國工程院院士評選的瀚霖杯2011年中國十大科技進展新聞、世界十大科技進展新聞，2012年1月17日揭曉。

2011年中國十大科技進展新聞

　　1 天宮一號與神舟八號成功實現交會對接

 

　　11月3日1時36分，神舟八號與天宮一號在太空成功實現首次交會對接。從接觸到最后鎖緊，它們用了8分鐘。對接機構完成鎖緊后，天宮一號姿態啟控，建立起組合體飛行模式，開始組合體運行，進行一系列相關科學試驗。11月14日20時，在北京航天飛行控制中心的精確控制下，天宮一號與神舟八號成功進行了第二次交會對接。這次對接進一步考核檢驗了交會對接測量設備和對接機構的功能與性能，獲取了相關數據，達到了預期目的。11月17日19時32分，神舟八號飛船降落于內蒙古四子王旗主著陸場。天宮一號與神舟八號交會對接任務取得圓滿成功。繼美俄之后，中國成為世界上第三個掌握完整的太空對接技術的國家。

　　天宮一號與神舟八號成功實現交會對接，標志著我國空間交會對接技術取得重大突破，實現了我國空間技術發展的重大跨越。這是我國載人航天事業發展史上的重要里程碑。

　　2 “蛟龍”號載人潛水器成功突破5000米

 

　　7月26日上午， “蛟龍”號在第二次下潛試驗中成功突破5000米水深大關。共有來自13家單位的96名科研人員參加了本次海試任務。海試期間，共完成5次下潛作業，共有8人完成15人次下潛，下潛深度分別為4027、5057、5188、5184和5180米。潛水器在海底完成多次坐底試驗，并在中國大洋協會多金屬結核勘探合同區開展海底照相、攝像、海底地形地貌測量、海洋環境參數測量、海底定點取樣等作業試驗與應用，完成了各項試驗任務。

　　本次海試是國家“863”計劃海洋技術領域的重點任務，由科技部委托、國家海洋局組織、中國大洋協會具體實施，旨在檢驗和考核“蛟龍”號在5000米級深度的安全性能和作業能力，為開展更大深度海試和未來實際應用奠定基礎。

　　這次海試成功，是我國海洋科技發展的一個里程碑，標志著我國具備了到達全球70%以上海洋深處進行作業的能力。

　　3 百畝超級雜交稻試驗田畝產突破900公斤

　　雜交水稻之父袁隆平院士指導的超級稻第三期目標畝產900公斤高產攻關獲得成功。百畝試驗田位于湖南省邵陽市隆回縣羊古坳鄉雷峰村，18塊試驗田共107.9畝。9月18日，這片由袁隆平研制的“Y兩優2號”百畝超級雜交稻試驗田正式進行收割、驗收。農業部委派的專家組，中國水稻所所長程式華、江西農業大學黨委書記石慶華、農業部科教司推廣處徐志宇等國內雜交稻專家一行現場組織指導對袁隆平院士研制的“Y兩優2號”超級雜交稻進行收割驗收作業，測得隆回縣羊古坳鄉雷峰村百畝片畝產達到926.6公斤。雜交水稻大面積畝產900公斤，這是世界雜交水稻史上迄今尚無人登臨的一個高峰，也是袁隆平帶領中國專家迎戰世界糧食問題的新課題。此前，由袁隆平院士領銜的科研團隊，先后在1999年、2005年，成功攻克超級雜交稻大面積畝產700公斤、800公斤兩大世界難關，使中國雜交水稻超高產研究保持世界領先地位。

　　4 首座超導變電站建成

　　4月19日，由中國科學院電工研究所承擔研制的中國首座超導變電站在甘肅白銀市正式投入電網運行。這也是世界首座超導變電站，標志著我國在國際上率先實現完整超導變電站系統的運行。這座變電站的運行電壓等級為10.5千伏，集成了超導儲能系統、超導限流器、超導變壓器和三相交流高溫超導電纜等多種新型超導電力裝置，可大幅改善電網安全性和供電質量，有效降低系統損耗，減少占地面積，在核心、關鍵技術上獲得了近70項完全自主知識產權。

　　這座超導變電站采用的四項超導技術中，超導儲能系統是目前世界上并網運行的第一套高溫超導儲能系統;超導限流器是中國第一臺、世界第四臺并網運行的高溫超導限流器;超導變壓器是中國第一臺、世界第二臺并網運行的高溫超導變壓器，也是目前世界上最大的非晶合金變壓器;三相交流高溫超導電纜是研制時世界上并網示范的最長的三相交流高溫超導電纜。

　　5 發現大腦神經網絡形成新機制

　　復旦大學腦科學研究院馬蘭教授研究團隊經3年多研究，發現一種在體內廣泛存在的蛋白激酶GRK5，在神經發育和可塑性中有關鍵作用。這一發現揭示了GRK5在神經系統中的功能，以及調節神經元形態和可塑性的新機制，也給神經元發育異常引起的孤獨癥和唐氏綜合征等疾病的治療和藥物研發提供了新的思路。這一發現刊登在美國《細胞生物學雜志》上，被選為研究亮點和封面論文，并被國際醫學和生物論文評價系統“Faculty of 1000”選為“必讀”論文，《科學》雜志子刊《科學―信號傳導》撰文予以重點介紹。

　　很多影響認知的疾病，比如孤獨癥、精神發育遲緩、脆性綜合征、唐氏綜合征等都伴有神經元形態發育的異常。這一研究發現GRK5具有促進神經元形態發育的新功能，證明GRK5是一個促進神經網絡形成、調節腦學習記憶等功能的重要蛋白質，為神經元發育異常引起的精神障礙的治療和藥物研發提供了新靶點。

　　6 世界最大激光快速制造裝備問世

　　華中科技大學史玉升科研團隊研制成功工業級的1.2米×1.2米、基于粉末床的激光燒結快速制造裝備，這是世界上最大成形空間的此類裝備，超過德國和美國的同類產品。這一裝備與工藝的開發表明，我國在先進制造領域取得新突破，使我國在快速制造領域達到世界領先水平。

　　快速制造技術的最大優勢是可以擴大人類的創意空間，加速工業產品設計與開發的步伐。已有200多家國內外用戶購買和使用這項技術及裝備，為我國關鍵行業核心產品的快速自主開發提供了有力手段。我國一些鑄造企業應用該技術后，將復雜鑄件的交貨期由傳統的3個月左右縮短到10天左右，我國發動機制造商將大型六缸柴油發動機的缸蓋砂芯研制周期由傳統方法的5個月左右縮短至一周左右。該技術被歐洲空客公司等單位選中，用于輔助航空航天大型鈦合金整體結構件的快速制造。

　　7 發現人肝癌預后判斷和治療新靶標

　　美國《癌細胞》(Cancer Cell)雜志發表了中國工程院院士、醫學免疫學國家重點實驗室主任曹雪濤課題組及其合作者的研究論文，報道了其通過深度測序技術進行人正常肝臟、病毒性肝炎肝臟、肝硬化肝臟和人肝癌microRNA組學分析，發現了microRNA-199表達高低與肝癌患者預后密切相關，證明microRNA-199能靶向抑制促肝癌激酶分子PAK4而顯著抑制肝癌生長，從而為肝癌的預防判斷與生物治療提供了新的潛在靶標。該工作面向我國重大疾病防治需求和醫學界目前普遍重視的轉化醫學研究，是集基礎研究、生物技術與臨床標本和病人資料分析等多家單位和學科交叉合作的成果。有關專家認為，該工作揭示的正常與疾病肝臟microRNA組數據為后期進一步研究microRNA在肝臟生理和肝臟疾病中的作用奠定了基礎。

　　8 首座快堆成功實現并網發電

　　由中國核工業集團公司組織，中國原子能科學研究院具體實施，我國第一個由快中子引起核裂變反應的中國實驗快堆7月21日10時成功實現并網發電，標志著我國在占領核能技術制高點，建立可持續發展的先進核能系統上跨出了重要的一步。

　　該堆采用先進的池式結構，核熱功率65兆瓦，實驗發電功率20兆瓦，是目前世界上為數不多的大功率、具備發電功能的實驗快堆，其主要系統設置和參數選擇與大型快堆電站相同。以快堆為牽引的先進核燃料循環系統具有兩大優勢：一是能夠大幅度提高鈾資源的利用率，可將天然鈾資源的利用率從目前在核電站中廣泛應用的壓水堆的約1%提高到60%以上;二是可以嬗變壓水堆產生的長壽命放射性廢物，實現放射性廢物的最小化。快堆技術的發展和推廣，對核能的可持續發展具有重要意義。

　　9 首座超深水鉆井平臺在上海交付

　　中國船舶工業集團公司上海外高橋造船有限公司為中國海洋石油總公司建造的“海洋石油981”3000米超深水半潛式鉆井平臺，5月23日在上海命名交付。

　　這座鉆井平臺是當今世界最先進的第六代超深水半潛式鉆井裝備，是中國實施南海深水海洋石油開發戰略的重點配套項目。該鉆井平臺投資額60億元人民幣，將用于南海深水油田的勘探鉆井、生產鉆井、完井和修井作業，最大作業水深3000米，最大鉆井深度12000米，總長約114米，寬90米，高137.8米，面積比一個標準足球場還大，高度相當于43層高樓。平臺配置了目前世界上最先進的DP3動力定位系統和衛星導航系統。可謂海洋工程中的“航空母艦”。

　　“海洋石油981”深水鉆井平臺成功設計建造，填補了中國在深水鉆井特大型裝備項目上的空白，對于增強中國深水作業能力，實現國家能源戰略規劃，維護國家海洋權益等具有重要戰略意義。

　　10 深部探測專項開啟地學新時代

　　深部探測技術與實驗研究專項，集中了國內118個機構、1000多位科學家和技術專家聯合攻關，取得了一系列重大發現，為下一步地殼探測工程的實施奠定了基礎。該專項計劃實現覆蓋大陸的大地電磁探測陣列網，目前中國大陸電磁標準網已完成全國4°×4°(經度×緯度)控制格架，華北實驗區1°×1°觀測網格。同時，初步建立起適應中國大陸地質地貌條件的深部精細結構探測技術體系，并首次按照國際標準建立了一個覆蓋全國的地球化學基準網，在國際上首次建立了一套81個指標(含78種元素)的地殼全元素精確分析系統。此外，針對地殼活動性規律研究的應力測量技術也得到完善，有助于了解現今地震、地質災害等發生的成因。

　　我國首臺自主研發和生產的1萬米超深科學鉆探裝備于12月20日在成都竣工出廠。這標志著國家深部探測技術與實驗研究專項取得了又一個里程碑式的進展。

　　2011年世界十大科技進展新聞

　　1 英國發明超薄“納米片”制備方法

　　英國研究人員最近發明出通用快捷的納米片制備方法，能夠將多種材料制成只有一層原子的超薄納米片。

　　英國牛津大學等機構的研究人員在美國《科學》雜志上報告說，只要將具有層狀結構的原材料置于某些溶劑中，然后利用超聲波對之進行振蕩，就可以使這些材料分解成只有一層原子的納米片。實驗顯示，氮化硼、二硫化鉬、二硫化鎢等物質都可以通過這種方法制成納米片。

　　研究人員瓦萊里婭?尼科洛西說，本次研究所發明的方法簡單快捷、成本低廉且產量高，有望在工業中大規模制備納米片材料。

　　據介紹，納米片可以制成各種薄膜，根據原材料性質的不同而用于諸多領域，如用于生產半導體和下一代電子器件等。本次研究將可能為這些工業領域帶來革命性進步。

　　2 最大太陽能飛機首次跨國飛行成功

　　世界最大的太陽能飛機――瑞士制造的“太陽驅動”號5月13日在飛行12小時59分后，于瑞士時間同日21時39分在比利時首都布魯塞爾降落，飛行距離630公里，成功完成首次跨國飛行。

　　“太陽驅動”項目發布的公報說，“太陽驅動”號由瑞士探險家安德烈?勃希伯格駕駛，于當地時間13日8時40分從瑞士帕耶那機場起飛，途經法國和盧森堡，平均時速50公里，最高時速達70公里，平均飛行高度1828米，最高達到3600米。

　　“太陽驅動”號翼展長度為63.4米，機翼上覆蓋著太陽能電池板，為飛機上總重達400公斤的4個蓄電池充電。“太陽驅動”號自身重量約1600公斤，僅相當于一輛小貨車。這次飛行平均時速50公里，最高時速達70公里，平均飛行高度1828米，最高達到3600米。太陽能飛機可充當空中觀測和通信平臺，其獨特之處在于當氣象條件允許時，這種飛機可源源不斷地獲取太陽能，長時間在某一空域盤旋工作。

　　3 科學家成功“抓住”反物質原子長達一千秒

　　歐洲核子研究中心的科研人員6月5日在英國《自然―物理》雜志上報告說，他們成功地將反氫原子“抓住”長達一千秒的時間，也就是超過16分鐘，這有利于對反物質性質進行精確研究。

　　科學家在論文中說，他們在這一輪研究中，先后用磁場陷阱抓住了112個反氫原子，時間從1/5秒到一千秒不等。分析還顯示，這次抓住的反氫原子大多數處于基態，也就是能量最低、最穩定的狀態。這有可能是人類迄今首次制造出的基態反物質原子。如果能讓反物質原子在基態存在10分鐘到30分鐘，就可以滿足大多數實驗的需要。在這一輪研究中，科學家最多一次抓住了3個反氫原子。他們希望能將更多的反氫原子束縛較長時間，使測量數據在統計上更加精確。

　　反物質至今是物理學領域的一大謎團。研究反物質原子的特性、比較它們與普通原子在物理規律上是否對等，可能有助于解開上述疑點。

　　4 美國研制出世界上第一束生物激光

　　美國哈佛醫學院的物理學家Malte Gather和Seok-Hyun Yun研制出世界上第一束生物激光。這種生物激光的關鍵是綠色熒光蛋白(GFP)。研究人員將一些產生了GFP的細胞置于兩面鏡子之間――它們的距離僅僅相當于一個細胞的寬度，即只有約20微米。為了發出激光，細胞中的GFP需要被另一束激光――約1毫微焦耳的低能藍光脈沖所激發。雖然這種激光很微弱，但能被清晰地探測到，而用于生成激光的這個細胞仍然存活。科學家推測，這種生物激光能夠在新型傳感器或光基治療中找到應用，例如，這種激光的使用通過使已有藥物產生反應從而殺死癌細胞。

　　美國約翰?霍普金斯大學的材料科學家Qingdong Zheng推測，這種生物激光能夠在新型傳感器或光基治療中找到應用，例如，這種激光的使用通過使已有藥物產生反應從而殺死癌細胞。他說：“這是一項很棒的工作。”

　　5 美國研制成功反激光器

　　美國耶魯大學的科研人員2月17日報告說，他們研制成功一種反激光器，進入這一裝置的激光光束將彼此干涉進而互相抵消。該裝置在未來的量子計算機等領域具有潛在用途。

　　研究者介紹說，傳統激光器吸收電能，并在非常窄的頻率范圍內釋放光。反激光器則吸收激光光束，最終釋放熱能，這些熱能很容易轉化為電能。此外，傳統激光器利用“增益介質”，比如半導體物質來產生聚焦光束，而反激光器則利用硅作為“損耗介質”來捕獲激光光束。

　　負責這項研究的耶魯大學應用物理學教授道格拉斯?斯通表示，這一裝置無法用于制造激光防護罩，其最明顯的應用領域是高能計算機領域，還可以用作可隨意開關的光學開關，相關技術也會在放射學領域派上用場。

　　這項研究成果發表在美國《科學》雜志上。

　　6 美國“好奇”號火星探測器發射升空

　　11月26日從佛羅里達州卡納維拉爾角空軍基地發射升空，這個探測器主要用于探索火星過去或現在是否存在適宜生命生存的環境。“好奇”號個頭與小汽車相當，重約900公斤，是2004年登陸火星的“機遇”號和“勇氣”號火星車的5倍多，長度約為它們的兩倍。以核燃料钚提供動力的“好奇”號攜帶的探測設備更多、更先進，在火星表面的連續行駛能力也更強。經過約5.6億英里(約合9億公里)的旅程后，它預計于2012年8月6日在火星著陸，展開為期一個火星年(約687個地球日)的探測。

　　“好奇”號的著陸點預定在火星蓋爾隕坑中心山丘的一處山腳下。蓋爾隕坑位于火星赤道以南，得名于澳大利亞已故天文學家沃爾特?蓋爾，形成于大約3.5億至3.8億年前，直徑約為154公里，面積相當于美國康涅狄格州和羅得島州之和。蓋爾隕坑中心山丘的層狀物含黏土和硫酸，著陸點周圍存在沉積物形成的沖積扇，這些物質和地貌的形成都與水有關。

　　7 晶體中量子糾纏態信息存儲成功

　　加拿大卡爾加里大學科學家和德國科學家合作首次成功在一種特殊晶體中存入光量子糾纏態的編碼信息，該項研究成果是量子網絡發展的一個里程碑，有望在不久的將來讓量子網絡成為現實。量子網絡的一大優勢是可以保護信息在傳輸過程中不被第三方截取。

　　參與研究工作的卡爾加里大學物理系教授沃夫岡?泰特爾介紹，他們在研究工作中將數據信息編碼成光量子的糾纏態。在這種狀態里，光量子之間形成“糾纏”關系，即便是它們游離開來相距甚遠，也會保持這種“糾纏”關系。在某種程度上講，這種“糾纏”關系意味著量子之間盡管相距甚遠還將存在著通信聯系。但困難在于，如何能夠使它們固定不動而不破壞這種脆弱的量子鏈接。

　　研究人員使用了一種摻入稀土離子的晶體，并將其冷凍到零下270攝氏度。在此溫度下，晶體材料性質發生變化，使得研究人員可以存儲和提取這些量子，而不產生明顯的退化。

　　8 中外科學家完成馬鈴薯基因組測序

　　14個國家的29個機構聯合成立“國際馬鈴薯基因組測序協作組”，其中包括中國農業科學院蔬菜花卉研究所、深圳華大基因研究院等。

　　經過6年艱苦努力，該協作組發現，馬鈴薯基因組包含約3.9萬個基因，幾乎是人類基因數量的兩倍。這項研究成果刊登在英國《自然》雜志上，并成為最重要的封面論文。論文通信作者之一、中國農業科學院蔬菜花卉所黃三文博士說，有了全基因組序列圖，將加速馬鈴薯新品種的培育，原本需要10年至12年的育種過程將有望縮短至5年左右。此外，它還將有助于培育抗病、高營養、高產等優良特性的馬鈴薯新品種。黃三文透露，中國在這項耗資6000萬美元的國際合作項目中發揮了主導作用。他說：“中方使用整個協作組5%的經費(約300萬美元)，完成了(論文中成果)70%的工作量。”

　　9 日本研制出世界最快計算機

　　日本IT業巨頭富士通公司和日本理化研究所共同宣布已經在神戶合作開發出一款運算速度可以達到每秒1.051萬萬億次的超級計算機。這款新型超級計算機名為“京”，這是全球首款運算速度越過1萬萬億次大關的“超級運算機器”。

　　超級計算機“京”是在日本文部科學省的監督下研制的，該計劃原先的設想是由日本本土IT巨頭富士通、日立和NEC公司共同承擔這項耗資12億美元的項目，但是在2009年的全球金融危機中，日立和NEC公司先后宣布退出。剩下的富士通公司獨力支撐，決心用該公司自己生產的，專為高性能計算機設計的SPARC64 VIIIfx芯片進行研制。“京”采用864座機柜，連接超過8.8萬塊CPU，這些處理器經過設計能夠進行聯合運算。富士通此次并未給出“京”的耗電量水平數據，但是根據它在6月份達到每秒1000萬億次運算水平的時候，其實測功率約為9.89兆瓦，也就是大約每年989萬美元的用電費用。

　　10 荷蘭制造出世界最小分子“電動車”

　　一輛堪稱世界最小的“電動車”出現在英國《自然》雜志的封面上，這是一個結構特殊的分子，它也有四個“輪子”，當接收到電流時就向前“行駛”，不過，它“行駛”的距離要以納米來計算。

　　荷蘭格羅寧根大學等機構的研究人員合成的這個分子在中間有一根“主軸”，前后兩端各有兩個類似輪子的結構。如果用特別小的探針碰一下這個分子，為之提供電流，四個“輪子”就會開始旋轉，驅動整個分子前行。在銅板表面對這輛“電動車”進行的測試顯示，如果施加10次電流，它可以前進6納米(1納米為百萬分之一毫米)。

　　這種分子“電動車”將來可用于許多微觀領域，比如把微量藥物送達人體所需要的地點。不過研究人員表示，這還有很長路要走，因為本次實驗是在零下200多攝氏度的低溫和高度真空環境中完成的，如何在常規環境下也能讓分子“電動車”工作是首先要解決的問題。