二〇二四年國內十大科技新聞解讀
本報記者 陸成寬
“拉索”確認首個超級宇宙線源、世界首款類腦互補視覺芯片研製成功、嫦娥六號實現世界首次月背採樣返回……回望2024，中國在實現高水平科技自立自強的道路上行穩致遠。這一年，我們深刻體會到，“科技改變生活”“科技成就未來”這些宏大敍事愈加落地和具象化。在面臨諸多不確定性的當下，科技創新正切實帶來信心和希望。
1 全國科技大會、國家科學技術獎勵大會、兩院院士大會召開
科技興則民族興，科技強則國家強。6月24日，全國科技大會、國家科學技術獎勵大會和中國科學院第二十一次院士大會、中國工程院第十七次院士大會隆重召開。這次大會是在以中國式現代化全面推進強國建設、民族復興偉業關鍵時期召開的一次科技盛會，對加快實現高水平科技自立自強、建設科技強國具有重大意義。
“錨定2035年建成科技強國的戰略目標”是這次大會傳遞的最強音。“現在距離實現建成科技強國目標只有11年時間了。我們要以‘十年磨一劍’的堅定決心和頑強意志，只爭朝夕、埋頭苦幹，一步一個腳印把這一戰略目標變為現實。”習近平總書記的重要講話鏗鏘有力。
習近平總書記在講話中充分肯定了近年來我國科技創新發展取得的歷史性成就，深刻總結了新時代科技事業發展的重要經驗，精闢論述了科技創新在推進中國式現代化、實現第二個百年奮鬥目標偉大進程中的重要作用，系統闡明瞭新形勢下加快建設科技強國的基本內涵和主要任務。
“衝鋒號”吹響，新徵程啓航。這次大會為新時代科技工作指明前進方向，進一步統一思想、深化認識，凝聚起建設科技強國的創新偉力。
2 “拉索”確認首個超級宇宙線源
高能宇宙線從哪裏來？這是一個世紀之謎。我國高海拔宇宙線觀測站“拉索”（LHAASO）的新發現，讓我們離解開這一謎題更近了一步。
2月26日，《科學通報》發表了一項關於高能宇宙線起源的重要成果。利用“拉索”的觀測數據，我國科學家在天鵝座恆星形成區發現了一個巨型超高能伽馬射線泡狀結構，並從中找到了能量高於1億億電子伏宇宙線起源的候選天體。這是迄今人類能夠確認的第一個超級宇宙線源。
宇宙線是從外太空來的帶電粒子，主要成分為質子，攜帶着宇宙起源、天體演化等方面的重要科學信息。探究宇宙線起源之謎，是當代天體物理學的重大前沿科學問題之一。
據介紹，“拉索”此次發現的巨型超高能伽馬射線泡狀結構，距我們約5000光年，尺度超過1000萬個太陽系。泡狀結構內有多個能量超過1千萬億電子伏的光子，最高達到2千萬億電子伏。
“一般來説，產生能量為2千萬億電子伏的伽馬光子，需要能量至少高10倍的宇宙線粒子。”論文通訊作者、中國科學技術大學教授楊睿智説，這表明泡狀結構內部存在超級宇宙線源，源源不斷地產生能量至少達到2億億電子伏的高能宇宙線粒子，並注入到星際空間。
研究表明，位於泡狀結構中心附近的大質量恆星星團（Cygnus OB2星協），是超級宇宙線源最可能的對應天體。
3 復粒稻遺傳奧秘破譯
復粒稻是一種獨特的水稻種質資源，與普通水稻穗子上種子粒粒分明不同，它結出的種子可以三粒長在一簇上，因此又被稱為“三粒奇”。但這“三粒一簇”特性的機制一直是個謎。
3月8日，記者從中國農業科學院獲悉，來自該院等單位的科研人員成功破譯復粒稻“三粒一簇”的遺傳奧秘，揭示了油菜素甾醇調控水稻穗粒數的機制，為培育高產水稻新品種提供了新的理論基礎和路徑。相關研究成果當日發表於《科學》雜誌。
在這項工作中，研究團隊歷時7年，對復粒稻種質進行了大規模化學誘變，創制了1萬份（約16萬個單株）復粒稻誘變株系，通過在田間逐一鑑定穗部特徵，從中篩選出2份不簇生的突變體株系，成功定位到發生突變的基因BRD3。
通過進一步分析，研究團隊發現，油菜素甾醇可以通過調控水稻穗二級分枝調控穗粒數。
實驗證明，正是在突變基因BRD3的作用下，油菜素甾醇這種激素的含量降低，導致復粒稻稻穗的二級枝梗增多，使得“三粒一簇”現象出現。
中國農業科學院副院長曹永生表示，水稻單產突破依賴種質資源中重大基因的發掘利用，油菜素甾醇調控水稻穗粒數機制的發現，提供了提高水稻單產的新視角。
4 光子的分數量子反常霍爾態首次實現
5月6日，記者從中國科學院獲悉，利用“自底而上”的量子模擬方法，中國科學技術大學潘建偉院士團隊在國際上首次實現了光子的分數量子反常霍爾態，為高效開展更多、更新奇的量子物態研究提供了新路徑。相關研究成果發表於《科學》雜誌。
霍爾效應是指當電流通過置於磁場中的材料時，電子受到洛倫茲力的作用，在材料內部產生垂直於電流和磁場方向的電壓，該效應被廣泛應用於電磁感測領域。反常霍爾效應則是指無需外部磁場的情況下觀測到相關效應。量子霍爾效應是量子力學版本的霍爾效應，需要在低温強磁場的極端條件下才可被觀察到。
“量子霍爾效應根據電子間相互作用方式的不同，分為整數量子霍爾效應和分數量子霍爾效應。”潘建偉説，其中，分數量子霍爾態展現出非平庸的多體糾纏，具有重要的觀測研究價值，多年來受到學術界高度關注。
在此項研究中，團隊利用“自底而上”的方式，基於自主研發的超導高非簡諧性光學諧振器陣列，實現了光子間的非線性相互作用，並進一步在此係統中構建出作用於光子的等效磁場以構造人工規範場，從而實現了光子的分數量子反常霍爾態。
諾貝爾物理學獎獲得者弗蘭克·維爾切克評價，這項研究向基於任意子的量子信息處理邁出重要一步。
5 世界首款類腦互補視覺芯片研製成功
繼2019年發佈全球首款異構融合類腦芯片“天機芯”之後，清華大學精密儀器系類腦計算研究團隊在類腦視覺感知芯片領域再獲新突破，研製出世界首款類腦互補視覺芯片“天眸芯”。相關研究成果5月30日以封面文章的形式發表於《自然》雜誌。
論文通訊作者、清華大學精密儀器系教授施路平介紹，在開放世界中，智能系統不僅要應對龐大的數據量，還需要應對極端場景，如駕駛場景中的突發危險、隧道口的劇烈光線變化和夜間強閃光干擾等。而傳統視覺感知芯片面對此類場景往往出現失真、失效或高延遲，這樣就會限制系統的穩定性和安全性。
為更好應對上述問題，研究團隊聚焦類腦視覺感知芯片技術，提出了一種基於視覺原語的互補雙通路類腦視覺感知新範式。
“該範式借鑑了人類視覺系統的基本原理，將開放世界的視覺信息拆解為基於視覺原語的信息表示，並通過有機組合這些原語，模仿人視覺系統的特徵，形成兩條優勢互補、信息完備的視覺感知通路。”施路平介紹，基於這一新範式，團隊研製的“天眸芯”不僅突破了傳統視覺感知範式的性能瓶頸，而且能夠高效應對各種極端場景，確保系統的穩定性和安全性。
6 嫦娥六號實現世界首次月球背面採樣返回
敢上九天攬月，談笑凱歌還！
6月25日，內蒙古四子王旗阿木古郎草原，一頂紅白相間的巨型降落傘緩緩落下，嫦娥六號返回器回到地面。至此，嫦娥六號完成了世界首次月球背面採樣返回的壯舉。這是我國迄今為止開展的最複雜的深空探測任務。
嫦娥六號任務週期長，工程創新多、風險高、難度大，突破了月球逆行軌道設計與控制、月背智能快速採樣、月背起飛上升等關鍵技術。
嫦娥六號自發射後歷經53天，闖過地月轉移、近月制動、環月飛行、着陸下降、月面工作、月面上升、交會對接與樣品轉移、環月等待、月地轉移以及再入回收等多個難關，成功帶回1935.3克月背樣品。
這些珍貴的月背樣品，不僅填補了月球背面研究的歷史空白，也為我們研究月球早期演化提供了一手資料，更為理解月球背面與正面地質差異開闢了新的視角。
11月15日，月背樣品研究傳來好消息：我國科學家利用嫦娥六號月背樣品做出的兩項獨立研究成果，分別登上國際頂級學術期刊《自然》雜誌和《科學》雜誌。這兩項研究首次揭示月球背面約28億年前仍存在年輕的岩漿活動，這一年齡填補了月球玄武岩樣品在該時期的記錄空白。
緊接着，12月20日，《自然》又報道我國科學家通過分析嫦娥六號月背樣品，獲得了人類首份月背古磁場信息。
7 國家重大工程深中通道建成開通
遙望珠江口，曾被伶仃洋隔開的兩岸城市羣，因一座超級工程而緊密連接。
6月30日，歷時7年建設的國家重大工程深中通道建成開通，從深圳到中山的車程由原來的2小時縮短至30分鐘。深中通道全長約24公里，集“橋、島、隧、水下互通”於一體，是世界上綜合建設難度最高的跨海集羣工程之一。
作為環珠江口“A”字形交通網絡骨架的關鍵一“橫”，深中通道跨越伶仃洋，讓珠江口東西兩岸的“深莞惠”與“珠中江”兩大城市羣實現了跨海直連。
在建設過程中，項目團隊創造了世界首例水下高速公路樞紐互通—機場互通立交、世界最長的雙向八車道海底沉管隧道、世界最大跨徑全離岸海中鋼箱梁懸索橋、世界最高橋面最高通航淨空海中大橋等10項“世界之最”。
自建設以來，深中通道獲得發明專利200餘項、行業協會獎項數十項，並屢獲國際讚譽。2024年4月，深中大橋榮獲被稱為橋樑界“諾貝爾獎”的國際橋樑大會“喬治·理查德森獎”，深中隧道榮膺“全球隧道與地下工程領域50項標誌性工程”。
“我們堅持關鍵技術自主創新，將創新主導權牢牢掌握在自己手中。”深中通道管理中心主任、總工程師宋神友説，深中通道完成了多項技術創新，特別是在鋼殼—混凝土沉管隧道設計施工領域形成了原創性成果，實現了“從0到1”的突破，為世界跨海通道工程建設貢獻了中國方案。
8 異體通用型CAR-T治療自身免疫疾病獲突破
7月16日，《細胞》雜誌在線發表海軍軍醫大學第二附屬醫院（上海長征醫院）徐滬濟教授團隊的臨牀研究成果：3名患有嚴重複發難治性風濕免疫疾病的患者在接受通用型嵌合抗原受體T細胞免疫療法（CAR-T）治療後，病情得到明顯改善。這是國際首次成功使用異體通用型CAR-T治療自身免疫疾病。
如何提高風濕免疫性疾病的治癒率，最大限度降低患病率和致殘率，改善患者生活質量是全球共同面臨的醫學難題。近年來，生物製劑和靶向小分子藥物等在風濕免疫性疾病的治療中取得了巨大進展，但其對許多患者仍無效，或改善後復發，患者最終發展出危及生命的併發症。
徐滬濟介紹，CAR-T作為一種創新的治療手段，已經在B淋巴細胞（以下簡稱“B細胞”）等惡性腫瘤的治療中顯示出較好的療效。在一些風濕免疫性疾病發病過程中，B細胞的異常發育和功能失調是致病的關鍵因素之一。該團隊使用健康供者來源的T細胞，經過基因工程改造，製備出針對B細胞CD19的異體通用型靶向CAR-T細胞藥物，實現了CAR-T細胞藥物的批量生產。使用該細胞藥物，徐滬濟教授團隊成功治療3名嚴重複發難治性風濕免疫疾病患者。
徐滬濟表示，這項研究不僅為目前缺乏有效治療手段的風濕免疫性疾病患者提供了新的治療選擇，還展示了通用型CAR-T細胞療法在有效性和安全性方面的巨大潛力。
9 首個國產移動操作系統發佈
10月22日，我國首個國產移動操作系統——華為原生鴻蒙操作系統（HarmonyOS NEXT）正式發佈。這是繼蘋果iOS和安卓系統後，全球第三大移動操作系統。
此次發佈的原生鴻蒙操作系統流暢度、性能、安全特性等提升顯著，全面突破操作系統核心技術，實現系統底座的全部自研，也實現國產操作系統的自主可控。
由於不依賴國外編程語言和操作系統內核等核心技術，原生鴻蒙操作系統也被稱為“純血鴻蒙”。11月26日，搭載原生鴻蒙操作系統的華為Mate 70系列手機正式發佈，標誌着華為原生鴻蒙操作系統正式商用。
華為常務董事、終端業務董事長、智能汽車解決方案業務董事長餘承東介紹，原生鴻蒙操作系統在續航時間、安全和隱私保護等方面均位於行業前列。
據悉，鴻蒙系統於2015年立項，持續打造操作系統根技術，用不到10年的時間走完同行30年的歷程。2019年，華為公司正式對外發布鴻蒙系統，2021年該系統正式搭載到智能手機上。2023年9月，華為公司宣佈全面啓動鴻蒙原生應用，意味着鴻蒙系統完全使用自主“內核”，不再依賴其他操作系統的開放源代碼。加速創新的鴻蒙系統不僅為國內終端、軟件等產業鏈各環節發展帶來新機遇，也正帶動各行業、各領域的數智化轉型。
10 大洋鑽探船“夢想”號正式入列
“打穿地殼、進入地球深部”，這是人類長久以來的科學夢想。如今，中國最新入列的科考船有望將這一夢想變成現實。
11月17日，擁有最大11000米的鑽深能力、我國自主設計建造的首艘大洋鑽探船“夢想”號在廣州正式入列。
“夢想”號全長179.8米，寬32.8米，排水量42600噸，續航力15000海里，自持力120天，載員180人。它的穩定性和結構強度按16級超強颱風安全要求設計，可在6級海況下正常作業，具備全球海域無限航區作業能力。
中國船舶第七〇八研究所“夢想”號總設計師張海彬介紹，“夢想”號採用模塊化設計理念，攻克多項世界級船舶設計難題，國際首次創新集成大洋科學鑽探、深海油氣勘探和天然氣水合物勘查試採等多種功能，構建起我國自主的超深水鑽探裝備設計建造技術體系。經兩輪海試驗證，“夢想”號主要性能指標優於設計要求。
作為全球領先的深海作業平台，“夢想”號的科考實驗功能和信息化水平國際領先。全船建有基礎地質、古地磁、無機地化、有機地化、微生物、海洋科學、天然氣水合物、地球物理、鑽探技術等九大功能實驗室，總面積超3000平方米，配置有全球首套船載岩心自動傳輸存儲系統，可滿足海洋領域全學科研究需求。
“夢想”號海試成功並正式入列，標誌着我國在深海進入、深海探測、深海開發上邁出了重要一步，是建設海洋強國、科技強國取得的又一重大成果。