近五年—中国十大科技进展（2018年—2022年）

参考链接：
中华人民共和国中央人民政府
中国科学院
科学网新闻

今日时间：2023年11月28日

2022年中国十大科技进展

1. 中国天眼FAST取得系列重要进展

1月6日，中国科学院国家天文台李菂研究员领导的团队，通过FAST平台，采用原创的中性氢窄线自吸收方法，首次获得原恒星核包层中具有高置信度的塞曼效应测量结果。

3月18日，李菂领导的团队通过分析包括FAST、美国绿岸望远镜GBT在内的多项数据，首次提出了能够统一解释重复快速射电暴偏振频率演化的机制，为最终确定FRB起源提供了关键观测证据。

6月9日，李菂领导的国际合作团队，在FAST的帮助下，发现了迄今为止唯一一例持续活跃的重复快速射电暴，并确认近源区域拥有目前已知的最大电子密度。

9月21日，FAST快速射电暴优先和重大项目科学研究团队，利用FAST对一例位于银河系外的快速射电暴开展了深度观测，首次探测到距离快速射电暴中心仅1个天文单位（即太阳到地球的距离）的周边环境的磁场变化，向着揭示快速射电暴中心引擎机制迈出重要一步。

10月19日，中国科学院国家天文台徐聪研究员领导的国际团队，利用FAST对致密星系群“斯蒂芬五重星系”及周围天区的氢原子气体进行了成像观测，发现了一个尺度大约为200万光年的巨大原子气体结构，比银河系大20倍，这是迄今为止在宇宙中探测到的最大的原子气体结构。上述5项重要成果均在《自然》《科学》上发表。

2. 中国空间站完成在轨建造并取得一系列重大进展

11月29日23时08分，搭载神舟十五号载人飞船的长征二号F遥十五运载火箭在酒泉卫星发射中心发射成功。

11月30日5时42分，神舟十五号载人飞船自主快速交会对接于空间站天和核心舱前向端口，加上问天、梦天实验舱，神舟十四号、天舟五号飞船，空间站由此形成“三舱三船”组合体，达到当前设计的最大构型，总重近百吨。

神舟十五号航天员乘组于11月30日清晨入驻“天宫”，与神舟十四号航天员乘组相聚中国人的“太空家园”，开启中国空间站长期有人驻留时代。这是中国载人航天史上首次有两个航天员乘组在“太空会师”，也是中国航天员首次在空间站迎接神舟载人飞船来访。

19个月内，中国载人航天密集实施11次发射、2次飞船返回、7次航天员出舱，4个飞行乘组12名航天员接续在轨驻留，空间站“T”字基本构型组装建造如期完成。展现了中国载人航天30年发展的厚重积淀与强大实力，跑出了新时代中国航天发展的加速度。

3. 我国科学家发现玉米和水稻增产关键基因

玉米、水稻和小麦是迄今驯化最为成功的三大农作物，为全人类提供了50%以上的能量摄入。由于它们的驯化地区、祖先各不相同，形态习性各异，其驯化过程是否遵循共同的遗传规律在科学界长期存在争论。

3月25日，《科学》杂志在线发表了中国农业大学教授杨小红/李建生与华中农业大学教授严建兵联合团队的研究论文。经过三代科学家18年研究发现，玉米基因KRN2和水稻基因OsKRN2受到趋同选择，并通过相似的途径调控玉米和水稻的产量。该团队进一步在全基因组层面阐明了趋同进化的遗传规律。

据悉，这一成果不仅揭示了玉米与水稻的同源基因趋同进化从而增加玉米与水稻产量的机制，为育种提供了宝贵的遗传资源，而且为农艺性状关键控制基因的解析与育种应用，以及其它优异野生植物快速再驯化或从头驯化提供重要理论基础。

4. 科学家首次发现并证实玻色子奇异金属

电子科技大学电子薄膜与集成器件国家重点实验室主任李言荣院士团队与美国布朗大学教授James M. Valles Jr、北京大学物理学院/量子材料科学中心谢心澄院士等协同攻关，成功突破了费米子体系的限制，首次在玻色子体系中诱导出奇异金属态。相关研究1月12日发表于《自然》。

宇宙中，基本粒子分为费米子与玻色子两种。其中，人类社会目前赖以生存的电子工业与器件发展几乎完全基于费米子体系，但该体系能耗高、损耗大，物理尺寸已近极限，面临性能持续提升的瓶颈，无法满足快速增长的信息传输需求。而以高温超导体为代表的玻色子器件，具有完美的零损耗能量传递特性，有望为电子信息工业带来革命性变化。

据悉，该研究为理解凝聚态物理中奇异金属的物理规律、揭示奇异金属的普适性、完善量子相变理论奠定了科学基础，对揭示耗散效应对玻色子量子相干的定量影响、推动未来低能耗超导量子计算以及极高灵敏量子探测技术的发展具有重要的理论和实际意义。

5. 我国科学家将二氧化碳人工合成葡萄糖和脂肪酸

将二氧化碳人工转化为高附加值化合物，“变废为宝”，是科技界持续攻关的重要领域。我国科学家此前在国际上首次实现了二氧化碳到淀粉的从头合成。

2022年，电子科技大学夏川课题组、中国科学院深圳先进技术研究院于涛课题组和中国科学技术大学曾杰课题组共同创建了一种二氧化碳转化新路径，通过电催化与生物合成相结合，成功以二氧化碳和水为原料合成了葡萄糖和脂肪酸，为人工和半人工合成“粮食”提供了新路径。

该研究开辟了电化学结合活细胞催化制备葡萄糖等粮食产物的新策略，为进一步发展基于电力驱动的新型农业与生物制造业提供了新范例，是二氧化碳利用的重要发展方向。该成果4月28日以封面文章形式在《自然—催化》发表。

6. 我国迄今运载能力最大固体运载火箭“力箭一号”首飞成功

7月27日12时12分，由中科院力学研究所抓总研制、中国迄今运载能力最大的固体运载火箭“力箭一号”（ZK-1A）在酒泉卫星发射中心成功发射，以“一箭六星”方式将六颗卫星送入预定轨道。

“力箭一号”运载火箭首次飞行任务取得圆满成功，作为中小型卫星发射优先选择，丰富了中国固体运载火箭发射能力谱系。该款火箭是四级固体运载火箭，起飞重量135吨，起飞推力200吨，总长30米，芯级直径2.65米，首飞状态整流罩直径2.65米，500公里太阳同步轨道运载能力1500公斤。

据悉，“力箭一号”运载火箭由中科院“十四五”重大项目支持，其面向空间科学和空间技术发展需求，以“工程科学”思想为指导，以创新、先进、高效为设计思路，发展创新性、先进性、经济性运载火箭，对于推动中国运载技术和研制模式的变革和创新、推动空间科学发展具有重要意义。

7. “夸父一号”发射成功，并发布首批科学图像

我国综合性太阳探测专用卫星“夸父一号”首批科学图像于12月13日在京正式对外发布。包括“夸父一号”自成功发射以来的3台有效载荷在轨运行两个月期间获取的若干对太阳的科学观测图像，这些成果实现多个国内外首次，在轨验证了“夸父一号”3台有效载荷的观测能力和先进性。

据了解，“夸父一号”卫星全称先进天基太阳天文台（ASO-S），是一颗综合性太阳探测专用卫星，由中科院国家空间科学中心负责工程大总体和地面支撑系统的研制建设，中科院微小卫星创新研究院、国家天文台、长春光学精密机械与物理研究所、紫金山天文台负责卫星平台及有效载荷研制，科学应用系统由中科院紫金山天文台负责，测控系统由中国西安卫星测控中心负责实施，运载火箭由中国航天科技集团有限公司第八研究院研制生产。

据悉，该卫星于2022年10月9日在酒泉卫星发射中心成功发射。卫星科学目标为“一磁两暴”，即同时观测太阳磁场及太阳上两类最剧烈的爆发现象——耀斑和日冕物质抛射，并研究它们的形成、演化、相互作用、关联等，同时为空间天气预报提供支持。

8. 新技术可在海水里原位直接电解制氢

由于淡水资源紧缺，向大海要水是未来氢能发展的重要方向。但复杂的海水成分（约92种化学元素）导致海水制氢面临诸多难题与挑战，先淡化后制氢工艺流程复杂且成本高昂。

11月30日，中国工程院院士谢和平与他指导的深圳大学、四川大学博士生团队在《自然》发表论文，以物理力学与电化学相结合的全新思路，建立了相变迁移驱动的海水无淡化原位直接电解制氢全新原理与技术。该技术彻底隔绝了海水离子，实现了无淡化过程、无副反应、无额外能耗的高效海水原位直接电解制氢，即在海水里原位直接电解制氢。

据悉，海水无淡化原位直接电解制氢技术未来有望与海上可再生能源相结合，构建无淡化、无额外催化剂工程、无海水输运、无污染处理的海水原位直接电解制氢工厂。

9. 国家重大科技基础设施“稳态强磁场实验装置”实现重大突破

8月12日，国家重大科技基础设施“稳态强磁场实验装置”实现重大突破，创造场强45.22万高斯的稳态强磁场，超越已保持了23年之久的45万高斯稳态强磁场世界纪录。

国家稳态强磁场实验装置由中国科学院合肥物质科学研究院强磁场科学中心研制，是“十一五”期间国家发改委批准立项的重大科技基础设施，包括十台磁体——五台水冷磁体、四台超导磁体和一台混合磁体。

此次国家稳态强磁场实验装置的混合磁体在26.9兆瓦的电源功率下产生45.22万高斯的稳态强磁场，达到国际领先水平，成为我国科学实验极端条件建设乃至世界强磁场技术发展的重要里程碑。

据悉，稳态强磁场是物质科学研究需要的一种极端实验条件，是推动重大科学发现的“利器”。在强磁场实验环境下，物质特性会受到调控，有利于科学家发现物质新现象、探索物质新规律。

10. “巅峰使命”珠峰科考创造多项新纪录

5月30日，“巅峰使命”珠峰科考活动的主体任务完成，共有5个科考分队、16支科考小组、270多名科考队员参加。此次科考在西风-季风协同作用及影响、巅峰海拔的强烈升温、巅峰海拔的冰雪融化、高新技术平台观测的水汽和温室气体、珠峰地区的强大气氧化性过程、珠峰地区人体生理的特殊反应、珠峰地区变绿的生态过程等方面取得了众多亮点成果，创下多项科考新纪录。

其中，“巅峰使命”珠峰科考首次建成了梯度联网的巅峰站并实现了数据实时传输，架设了世界上海拔最高的气象站（8830米），建成了从4276米到8830米海拔梯度的观测网络，实现了观测数据实时传输；科考首次成功获取了海拔6500米、7028米和8848米的冰雪样品；科考所使用的“极目一号”Ⅲ型系留浮空艇长55米、高19米，体积达9060立方米，创造了海拔9050米浮空艇原位大气环境科学观测的纪录。

此外，“巅峰使命”珠峰科考首次利用高精度雷达测量了珠峰顶部的冰雪厚度；首次采用多种先进技术获得地面至39公里高空大气臭氧浓度数据和三维风场；首次获得高原常驻和短居人群的高山生理适应数据等。

2021年中国十大科技进展

1. 我国首次火星探测任务取得圆满成功

环绕器与火星合影 国家航天局供图

6月11日，国家航天局在京举行天问一号探测器着陆火星首批科学影像图揭幕仪式，公布了由祝融号火星车拍摄的着陆点全景、火星地形地貌、“中国印迹”和“着巡合影”等影像图。首批科学影像图的发布，标志着我国首次火星探测任务取得圆满成功。

据悉，我国首次火星探测任务于2013年全面启动论证，2016年1月批准立项。2020年7月23日天问一号探测器于海南文昌成功发射，历经地火转移、火星捕获、火星停泊、离轨着陆和科学探测等阶段，工程任务按计划顺利开展。

2. 中国空间站开启有人长期驻留时代

天和核心舱 航天科技集团五院供图

6月17日和10月16日，神舟十二号、神舟十三号载人飞船相继发射成功，顺利将航天员送入太空。神舟十二号与天和核心舱对接形成组合体，3名航天员进驻核心舱，进行了为期3个月的驻留，开展了一系列空间科学实验和技术试验，在轨验证了航天员长期驻留、再生生保、空间物资补给、出舱活动、舱外操作、在轨维修等空间站建造和运营关键技术。

神舟十三号入轨后，与天和核心舱和天舟二号、天舟三号组合体完成自主快速交会对接，3位航天员开启为期6个月的在轨驻留，其间将开展机械臂操作、出舱活动、舱段转位及空间科学实验与技术试验等工作，进一步验证航天员长期在轨驻留、再生生保等一系列关键技术，中国空间站有人长期驻留时代到来。

3. 我国实现二氧化碳到淀粉的从头合成

科研人员观察试管中的人工合成淀粉 中科院天津工业生物技术研究所供图

淀粉是“粥饭”中最主要的碳水化合物，是面粉、大米、玉米等粮食的主要成分，也是重要的工业原料。其主要合成方式是由绿色植物通过光合作用固定二氧化碳来进行。长期以来，科研人员一直在努力改进光合作用这一生命过程，希望提高二氧化碳的转化速率和光能的利用效率，最终提升淀粉的生产效率。

中国科学院天津工业生物技术研究所研究人员提出了一种颠覆性的淀粉制备方法，不依赖植物光合作用，以二氧化碳、电解产生的氢气为原料，成功生产出淀粉，在国际上首次实现了二氧化碳到淀粉的从头合成，使淀粉生产从传统农业种植模式向工业车间生产模式转变成为可能，取得原创性突破。相关研究成果9月24日在线发表于《科学》杂志。

4. 我国团队凭打破“量子霸权”的超算应用摘得2021年度“戈登贝尔奖”

获奖现场 之江实验室、国家超算无锡中心供图

11月18日下午于美国密苏里州圣路易斯举行的全球超级计算大会（SC21）上，国际计算机协会（ACM）将2021年度“戈登贝尔奖”授予中国超算应用团队。这支由之江实验室、国家超算无锡中心等单位研究人员组成的联合科研团队，基于新一代神威超级计算机的应用“超大规模量子随机电路实时模拟”（SWQSIM）获此殊荣。

在这项工作中，研究人员引入了一个系统的设计过程，涵盖了模拟所需的算法、并行化和系统架构。使用新一代神威超级计算机，研究团队有效模拟了一个深度为10x10 (1+40+1)随机量子电路。与谷歌量子计算机“悬铃木”200秒完成百万0.2%保真度采样任务相比较，“顶点”需要一万年完成同等复杂度的模拟，该团队SWQSIM应用则可在304秒以内得到百万更高保真度的关联样本，在一星期内得到同样数量的无关联样本，一举打破其所宣称的“量子霸权”。

5. 1400万亿电子伏特 我国科学家观测到迄今最高能量光子

2021年7月，LHAASO全阵列建成并投入运行 中科院高能物理研究所供图

中国科学院高能物理研究所牵头的国际合作组依托国家重大科技基础设施“高海拔宇宙线观测站（LHAASO）”，在银河系内发现12个超高能宇宙线加速器，并记录到能量达1.4拍电子伏（PeV，拍=千万亿）的伽马光子，这是人类迄今观测到的最高能量光子，突破了人类对银河系粒子加速的传统认知，揭示了银河系内普遍存在能够把粒子加速到超过1PeV的宇宙线加速器，开启了“超高能伽马天文”观测时代。相关成果5月17日发表于《自然》。

6. 嫦娥五号样品重要研究成果先后出炉

扫描电子显微镜下进行成分分析 中科院地质与地球物理研究所供图

10月19日，中国科学院发布嫦娥五号月球科研样品最新研究成果。中国科学院地质与地球物理研究所和国家天文台主导，联合多家研究机构通过3篇《自然》论文和1篇《国家科学评论》论文，报道了围绕月球演化重要科学问题取得的突破性进展。

在最新的研究中，科研人员利用超高空间分辨率铀—铅（U-Pb）定年技术，对嫦娥五号月球样品玄武岩岩屑中50余颗富铀矿物（斜锆石、钙钛锆石、静海石）进行分析，确定玄武岩形成年龄为20.30±0.04亿年，表明月球直到20亿年前仍存在岩浆活动，比以往月球样品限定的岩浆活动延长了约8亿年。

研究显示，嫦娥五号月球样品玄武岩初始熔融时并没有卷入富集钾、稀土元素、磷的“克里普物质”，嫦娥五号月球样品富集“克里普物质”的特征，是由于岩浆后期经过大量矿物结晶固化后，残余部分富集而来。

这一结果排除了嫦娥五号着陆区岩石的初始岩浆熔融热源来自放射性生热元素的主流假说，揭示了月球晚期岩浆活动过程。据悉，此次研究采用的超高空间分辨率的定年和同位素分析技术处于国际领先水平，为珍贵地外样品年代学等研究提供了新的技术方法。

7. 异源四倍体野生稻快速从头驯化获得新突破

异源四倍体野生稻与二倍体栽培稻的植株表型 中科院种子创新研究院/遗传与发育生物学研究所供图

随着世界人口的快速增长，至2050年粮食产量或将增加50%才能完全满足需求。与此同时，近年来世界气候变化加剧，全球气候变暖、极端天气频发等都为粮食安全带来了巨大挑战。在此背景下，如何进一步提高作物单产成为亟待解决的严峻问题。

中国科学院种子创新研究院/遗传与发育生物学研究所李家洋院士团队首次提出了异源四倍体野生稻快速从头驯化的新策略，旨在最终培育出新型多倍体水稻作物，从而大幅提升粮食产量并增加作物环境变化适应性。本项研究为未来应对粮食危机提出了一种新的可行策略，开辟了全新的作物育种方向。相关研究成果2月4日发表于《细胞》。

8. 我国研发成功-271℃超流氦大型低温制冷装备

液氦到超流氦温区大型低温制冷系统（模型） 中科院理化技术研究所供图

4月15日，由中国科学院理化技术研究所承担的国家重大科研装备研制项目“液氦到超流氦温区大型低温制冷系统研制”通过验收及成果鉴定，标志着我国具备了研制液氦温度（零下269摄氏度）千瓦级和超流氦温度（零下271摄氏度）百瓦级大型低温制冷装备的能力，可满足大科学工程、航天工程、氦资源开发等国家战略高技术发展的迫切需要。

项目的成功实施，还带动了我国高端氦螺杆压缩机、低温换热器和低温阀门等行业的快速发展，提高了一批高科技制造企业的核心竞争力，使相关技术实现了从无到有、从低端到高端的提升，在我国初步形成了功能齐全、分工明确的低温产业群。

9. 植物到动物的功能基因转移首获证实

Cell论文机理图 中国农科院蔬菜花卉研究所张友军团队供图

中国农业科学院蔬菜花卉研究所张友军团队经过20年追踪研究，发现被联合国粮农组织（FAO）认定的迄今唯一“超级害虫”烟粉虱，具有一种类似“以子之矛、攻子之盾”的本领：其从寄主植物那里获得了防御性基因。这是现代生物学诞生100多年来，首次研究证实植物和动物之间存在功能性基因水平转移现象。

相关科研成果3月25日在线发表于《细胞》，并作为《细胞》封面文章于4月1日出版。这是我国农业害虫研究领域在《细胞》杂志的首篇论文，揭示了昆虫如何利用水平转移基因来克服宿主的防御，为探索昆虫适应性进化规律开辟了新的视角，也为新一代靶标基因导向的烟粉虱田间精准绿色防控技术研发提供全新思路。

10. 稀土离子实现多模式量子中继及1小时光存储

稀土离子掺杂晶体在低温环境下工作的实拍照片 中国科学技术大学供图

量子不可克隆定律赋予了量子通信基于物理学原理的安全性。而这一定律也决定了光子传输损耗不能使用传统的放大器来克服，使得远程量子通信成为当今量子信息科学的核心难题之一。量子中继和可移动量子存储是实现远程量子通信的两种可行方案，其共性需求是高性能的量子存储器。

在量子中继方面，国际已有实验研究都聚焦于发射型存储器的架构，无法同时满足确定性发光和多模式复用这两个关键技术需求。可移动量子存储方面，国际上光存储的时间最长仅1分钟，无法满足可移动量子存储小时量级存储时间的需求。

中国科学技术大学郭光灿院士团队李传锋、周宗权研究组基于稀土离子掺杂晶体研制出高性能的固态量子存储器，并在上述两条技术路线上取得了重要进展，实现了一种基于吸收型存储器的多模式量子中继，并成功将光存储时间提升至1小时。相关成果于4月22日和6月2日分别发表于《自然-通讯》和《自然》。

2020年中国十大科技进展

1. 嫦娥五号探测器完成我国首次地外天体采样返回之旅 科学研究启动

嫦娥五号着陆器和上升器组合体着陆后全景相机环拍成像。国家航天局供图

11月24日4时30分，我国成功发射探月工程嫦娥五号探测器，12月1日晚间成功着陆在预选着陆区。完成月壤取样后，嫦娥五号上升器于12月3日从月面起飞，嫦娥五号返回器于12月17日1时59分在内蒙古四子王旗预定区域成功着陆，标志着我国首次地外天体采样返回任务圆满完成。

随后，重达1731克的嫦娥五号样品移交中国科学院，将在位于国家天文台的“月球样品实验室”中存储、处理和分析，正式开启月球样品与科学数据的应用和研究。

嫦娥五号任务作为我国复杂度最高、技术跨度最大的航天系统工程，对于我国提升航天技术水平、完善探月工程体系、开展月球科学研究、组织后续月球及星际探测任务，具有承前启后、里程碑式的重要意义。

2. 北斗三号最后一颗全球组网卫星发射成功 北斗全球系统星座部署完成

发射现场。胡煦劼摄

6月23日9时43分，我国在西昌卫星发射中心用长征三号乙运载火箭，成功发射北斗系统第五十五颗导航卫星暨北斗三号最后一颗全球组网卫星。

此次发射的北斗导航卫星和配套运载火箭分别由中国航天科技集团有限公司所属的中国空间技术研究院和中国运载火箭技术研究院抓总研制，中国科学院微小卫星创新研究院等多家科研院所全方位参与了研制建设。

这是长征系列运载火箭的第336次飞行。在测控、地面运控、星间链路运管、应用验证等系统的强有力支撑下，此前发射的所有在轨卫星都已入网。至此，北斗三号全球卫星导航系统星座部署比原计划提前半年全面完成。

3. 深潜再传捷报 我国无人潜水器和载人潜水器均取得新突破

“海斗一号”。中科院沈阳自动化研究所供图

6月8日，由中国科学院沈阳自动化研究所主持研制的“海斗一号”全海深自主遥控潜水器搭乘"探索一号"科考船海试归来。在此航次中，“海斗一号”在马里亚纳海沟实现近海底自主航行探测和坐底作业，最大下潜深度10907米，填补了我国万米级作业型无人潜水器的空白。

“奋斗者”号。中船702所供图

11月28日，由中国船舶集团有限公司第七〇二研究所牵头总体设计和集成建造、中国科学院深海科学与工程研究所等多家科研机构联合研发的“奋斗者”号全海深载人潜水器随“探索一号”科考船返航。

此次“奋斗者”号在马里亚纳海沟成功坐底，创造了10909米的中国载人深潜新纪录，标志着我国在大深度载人深潜领域达到世界领先水平。此外，还有助于科学家了解深渊海底生物、矿藏、海山火山岩的物质组成和成因，以及深海海沟在调节气候方面的作用。

4. 我国率先实现水平井钻采深海可燃冰

蓝鲸II号平台。中国地质调查局供图

3月26日，自然资源部召开了我国海域天然气水合物第二轮试采成果汇报视频会，会议透露，此轮试采日前取得成功，并超额完成目标任务。天然气水合物通常称为可燃冰。在水深1225米的南海神狐海域的试采创造了“产气总量86.14万立方米、日均产气量2.87万立方米”两项新世界纪录。

此次试采中，研究人员还自主研发了一套实现天然气水合物勘查开采产业化的关键技术装备体系，创建了独具特色的环境保护和监测体系，自主创新形成了环境风险防控技术体系。

此次试采攻克了深海浅软地层水平井钻采核心技术，实现了从探索性试采向试验性试采的重大跨越，在产业化进程中取得标志性成果。我国也成为全球首个采用水平井钻采技术试采海域天然气水合物的国家。

5. 科学家找到小麦“癌症”克星

受赤霉病侵染的小麦。山东农业大学孔令让团队供图

小麦赤霉病，是世界范围内极具毁灭性且防治困难的真菌病害，有小麦“癌症”之称。山东农业大学农学院教授、山东省现代农业产业技术体系小麦创新团队首席专家孔令让及其团队从小麦近缘植物长穗偃麦草中首次克隆出抗赤霉病主效基因Fhb7，且成功将其转移至小麦品种中，首次明确并验证了其在小麦抗病育种中不仅具有稳定的赤霉病抗性，而且具有广谱的解毒功能。相关研究成果4月10日在线发表于《科学》。

目前，已有30多家单位利用抗赤霉病的种质材料进行小麦抗赤霉病遗传改良，并在山东、河南、江苏、安徽等地进行广泛试验，结果表现良好。上述成果为解锁赤霉病这一世界性难题找到了“金钥匙”。

6. 科学家达到“量子计算优越性”里程碑

光量子干涉实物图：左下方为输入光学部分，右下方为锁相光路，上方共输出100个光学模式，分别通过低损耗单模光纤与100超导单光子探测器连接。中国科学技术大学潘建伟、陆朝阳团队供图

中国科学技术大学潘建伟、陆朝阳等与中科院上海微系统与信息技术研究所、国家并行计算机工程技术研究中心的研究人员合作，构建了76个光子的量子计算原型机“九章”，实现了具有实用前景的“高斯玻色取样”任务的快速求解，使得我国成功达到量子计算研究的首个里程碑——量子计算优越性，为实现可解决具有重大实用价值问题的规模化量子模拟机奠定技术基础。相关成果12月4日在线发表于《科学》。

7. 科学家重现地球3亿多年生物多样性变化历史

古生代海洋生物多样性曲线与重要演化事件。南京大学供图

生命起源与演化是世界十大科学之谜之一。地球上曾经生活过的生物99%以上已经灭绝，通过化石记录重建地球生物多样性变化历史是认识当今人类居住地球生物多样性现状与发展趋势的重要途径。

南京大学樊隽轩教授、沈树忠院士等自建大型数据库，自主研发人工智能算法，利用“天河二号”超算取得突破，获得了全球第一条高精度的古生代3亿多年的海洋生物多样性变化曲线，其分辨率较国际同类研究提高400倍。

新曲线精确刻画出地质历史中多次重大生物灭绝和辐射事件及其与环境变化的关系。成果于1月17日以研究长文形式发表于《科学》。

8. 我国最高参数“人造太阳”建成

中国环流器二号M装置。中核集团核工业西南物理研究院供图

我国新一代可控核聚变研究装置“中国环流器二号M”（HL-2M）12月4日在成都正式建成放电，标志我国正式跨入全球可控核聚变研究前列，HL-2M将进一步加快人类探索未来能源的步伐。

该项目由中核集团核工业西南物理研究院自主设计建造。据悉，该装置是我国目前规模最大、参数最高的先进托卡马克装置，是我国新一代先进磁约束核聚变实验研究装置，采用更先进的结构与控制方式，等离子体体积达到国内现有装置2倍以上，等离子体电流能力提高到2.5兆安培以上，等离子体离子温度可达到1.5亿摄氏度，能实现高密度、高比压、高自举电流运行，是实现我国核聚变能开发事业跨越式发展的重要依托装置，也是我国消化吸收ITER技术不可或缺的重要平台。

9. 科学家攻克20余年悬而未决的几何难题

阐释图片。中国科学技术大学供图

中国科学技术大学教授陈秀雄、王兵发表的关于高维凯勒里奇流收敛性的论文，率先攻克了哈密尔顿—田猜想和偏零阶估计猜想——这些均为几何分析领域20余年来悬而未决的核心猜想。

相关成果于11月初发表在《微分几何学杂志》上。据了解，论文篇幅超过120页，从投稿到正式发表耗时6年。该论文引进了众多新思想和新方法，对几何分析，尤其是里奇流的研究产生了深远的影响。

据悉，该文是几何分析领域内的重大进展，或将推进诸多相关工作。

10. 机器学习模拟上亿原子：中美团队获2020高性能计算应用领域最高奖项戈登贝尔奖

机器学习+物理模拟+高性能计算=新的科学范式。贾伟乐供图

11月19日下午，由中国科学院计算技术研究所贾伟乐副研究员、中国科学院院士鄂维南、北京大数据研究院张林峰研究员及其合作者共同完成的应用成果获得国际高性能计算应用领域最高奖——戈登贝尔奖。

该项工作在国际上首次采用智能超算与物理模型的结合，引领了科学计算从传统的计算模式朝着智能超算的方向前进。

据悉，第一性原理分子动力学以其高精度和算法复杂著称，长期以来，其计算的空间尺度和时间尺度受算法和算力限制，即使利用世界上最快的超级计算机，也只能计算数千原子体系规模。

该成果通过高性能计算和机器学习将分子动力学极限提升了数个量级，达到了上亿原子的体系规模，同时仍保证了「从头算（ab initio）」的高精度，且模拟时间尺度较传统方法至少提高1000倍。

据了解，基于深度学习的分子动力学模拟通过高性能计算和机器学习的有机结合，将精确的物理建模带入了更大尺度的材料模拟中，有望在将来为力学、化学、材料、生物乃至工程领域解决实际问题发挥更大作用。

2019年中国十大科技进展

1. 嫦娥四号实现人类探测器首次月背软着陆

2019年1月3日，嫦娥四号探测器成功着陆在月球背面艾特肯盆地冯•卡门撞击坑，在“鹊桥”号中继星的支持下，嫦娥四号着陆器与“玉兔二号”巡视器分别开展了就位探测和巡视勘察。

嫦娥四号在月球背面的工作时长已超过300天，远超设计寿命；“玉兔二号”巡视器克服各项障碍，行驶里程也已超过300米，实现了“双三百”的突破。

根据搭载科学载荷所取得的数据，科研团队重构了嫦娥四号月球背面下降轨迹，对着陆点进行了精确定位；获取了着陆区形貌、构造、成分等地质信息，发现以橄榄石和低钙辉石等矿物组分为主的岩石，并对其来源作出初步判断，对揭示艾特肯盆地地质演化乃至月壳早期演化历史、月球深部物质结构及形成机理等科学问题具有重要价值；另外，在中性原子、月表中子与辐射剂量及低频射电频谱等领域获取了大量数据，并取得了初步分析结果。

2. 我国天文学家发现迄今最大恒星级黑洞

2019年11月28日，国际科学期刊《自然》发布了中国科学院国家天文台刘继峰、张昊彤研究团队的一项重大发现。

依托我国自主研制的国家重大科技基础设施郭守敬望远镜（LAMOST），研究团队发现了一颗迄今为止质量最大的恒星级黑洞，并提供了一种利用LAMOST巡天优势寻找黑洞的新方法。

这颗70倍太阳质量的黑洞远超理论预言的质量上限，颠覆了人们对恒星级黑洞形成的认知，有望推动恒星演化和黑洞形成理论的革新。

据悉，在发现迄今质量最大恒星级黑洞的基础上，研究团队的下一步工作将实施“黑洞猎手”计划，未来5年预计发现并测量近百个黑洞。

3. 我国科学家首次观测到三维量子霍尔效应

霍尔效应描述了当磁场加载到金属和半导体上时，电力与磁力之间的一种相互关系。近140年来，国际科学界相继发现了霍尔效应和量子霍尔效应。

中国科学技术大学乔振华课题组与南方科技大学张立源课题组等合作，首次在毫米级的碲化锆（ZrTe5）块体单晶体材料中观测到三维量子霍尔效应的明确证据，并指出该效应可能是由于磁场下相互作用产生的电荷密度波诱导的。这一重要研究成果于2019年5月9日在线发表在国际知名学术期刊《自然》上。

据悉，自从1980年发现量子霍尔效应后，学界把注意力集中在二维体系。这次发现的三维量子霍尔效应，补全了霍尔效应家族的一个重要拼图。

4. 我国科学家研制出新型类脑计算芯片

历经多年努力，我国科学家研制成功面向人工通用智能的新型类脑计算芯片——“天机芯”芯片，而且成功在无人驾驶自行车上进行了实验。

清华大学类脑计算研究中心施路平教授团队的相关论文《面向人工通用智能的异构“天机芯”芯片架构》，2019年8月1日在国际期刊《自然》杂志以封面文章的形式发表。

据悉，“天机芯”第一代、第二代产品分别于2015年、2017年研制成功。经过不断改进设计，目前的第二代“天机芯”具有高速、高性能、低功耗的特点。

未来“天机芯”的发展方向，是为人工通用智能的研究提供高能效、高速、灵活的计算平台，还可用于多种应用开发，促进人工通用智能研究，赋能各行各业。

5. 世界首台百万千瓦水电机组核心部件完工交付

由东方电气集团东方电机有限公司研发制造的白鹤滩水电站首台百万千瓦水轮发电机组的转轮，于2019年1月12日上午在电站工地的转轮厂房正式完工，并较原计划提前交付。

这将有力确保白鹤滩水电站在2021年如期实现首台机组投产发电的目标。

据悉，百万千瓦水电机组是当今世界上单机容量最大机组，也是中国水电向世界水电“无人区”发起的冲刺。整个机组中最为核心、研制难度最大的部件就是转轮，堪称机组的“心脏”。转轮总重达353吨，经过了24道工序，由100余名东电工匠耗时12个月“精雕细琢”完成。而整个百万千瓦机组的设计研发历时十年之久。

6. “太极一号”在轨测试成功 我国空间引力波探测迈出第一步

我国首颗空间引力波探测技术实验卫星第一阶段在轨测试任务顺利完成。

2019年9月20日，该卫星被命名为“太极一号”。在空间可以探测到中低频段的引力波信号，但由于引力波信号极其微弱，需要突破目前人类精密测量和控制技术的极限。

中科院科研团队在不到一年时间里完成了“太极一号”的研制任务。

第一阶段在轨测试结果表明，激光干涉仪位移测量精度达到百皮米量级，约为一个原子的大小；引力参考传感器测量精度达到重力加速度的百亿分之一，相当于一只蚂蚁推动“太极一号”卫星产生的加速度；微推进器推力分辨率达到亚微牛量级，约为一粒芝麻重量的万分之一。我国空间引力波探测迈出奠基性的第一步。

7. 最新研究表明自然界中约24%的材料可能具有拓扑结构

2019年2月28日凌晨，来自中科院物理所、南京大学和美国普林斯顿大学的3个研究组分别在《自然》杂志发布了最新相关研究成果。

他们的研究表明，数千种已知材料都可能具有拓扑性质，即自然界中大约24%的材料可能具有拓扑结构。拓扑，描述的是几何图形或空间在连续改变形状后还能保持不变的性质。

当 “拓扑”这一数学概念被引入物理学领域后，一方面推动了基础物理学研究的发展，另一方面也促使大量新颖拓扑材料出现。

8. 我国科学家解析“奇葩”光合物种硅藻捕光新机制

中国科学院植物研究所的一项最新研究发现了自然界“奇葩”光合物种——硅藻如何利用其独特结构去高效地捕获、利用光能。北京时间2019年2月8日，知名学术期刊《科学》以长文形式在线发表了这一成果。

基于该研究，科学家未来有望设计出可以高效“捕光”的新型作物。中科院植物所的沈建仁和匡廷云研究团队解析了硅藻的主要捕光天线蛋白高分辨率结构，这是硅藻的首个光合膜蛋白结构解析研究工作，为研究硅藻的光能捕获、利用和光保护机制提供了重要的结构基础。

9. 我国自主研发临床全数字PET/CT装备获准进入市场

华中科技大学谢庆国教授团队发明的全数字PET/CT，已于2019年5月31日通过国家药品监督管理局注册审批，获得市场准入和对外销售资质。这意味着国产全数字PET打破国际技术垄断，我国高端医疗仪器开发取得重大突破。

PET是正电子发射断层成像的简称，是继超声、CT和核磁共振之后当今的尖端医学影像技术，在恶性肿瘤、神经系统疾病、心血管疾病等重大疾病早期诊断、疗效评估、病理研究等方面，具有极大应用价值。

10. 科学家发现16万年前丹尼索瓦人下颌骨化石

我国科学家联合多名境内外研究人员在2019年5月2日的《自然》杂志上发表文章称，在海拔3280米的青藏高原东北部甘肃省夏河县白石崖溶洞，发现的一件人类下颌骨化石经鉴定为丹尼索瓦人下颌骨化石。

这一研究成果将青藏高原史前人类最早活动时间，由距今4万年推早至距今16万年，整整向前推进了12万年。

由中国科学院青藏高原研究所陈发虎院士、兰州大学资源环境学院张东菊副教授和德国马普学会进化人类学研究所Jean-Jacques Hublin教授等带领的研究团队，对化石发现地及其周边地区进行了近十年的系统考古调查，发现了大批可能与该化石共存的文化遗存，为深入研究丹尼索瓦人的文化内涵、行为特征和高海拔环境适应策略等提供了关键信息。

2018年中国十大科技进展

1. 港珠澳大桥正式通车运营

全球最长跨海大桥——港珠澳大桥10月24日正式通车运营。港珠澳大桥跨越伶仃洋，东接香港特别行政区，西接广东省珠海市和澳门特别行政区，全长55公里，使用寿命120年，抗16级台风、8级地震，是在“一国两制”框架下、粤港澳三地首次合作建设的超大型跨海交通工程，2009年12月正式开工。如今，港珠澳大桥正式通车运营，让珠江口天堑变通途，改变了珠三角的地理格局，香港将获得更广阔的珠江西岸腹地。

2. 我国新一代“E级超算”“天河三号”原型机首次亮相

国家超算天津中心于5月17日对外展示了我国新一代百亿亿次超级计算机“天河三号”原型机，这也是该原型机首次正式对外亮相。据了解，百亿亿次超级计算机也称“E级超算”，被全世界公认为“超级计算机界的下一顶皇冠”，它将在解决人类共同面临的能源危机、污染和气候变化等重大问题上发挥巨大作用。

3. 我国水稻分子设计育种取得新进展

9月18日，国审稻新品种“中科804”现场会上，“中科804”从3000亩示范片中脱颖而出，其在产量、抗稻瘟病、抗倒伏等农艺性状方面均表现突出。“中科804”和“中科发”系列水稻新品种是中科院遗传与发育生物学研究所李家洋院士团队成功利用“水稻高产优质性状形成的分子机理及品种设计”理论基础与品种设计理念所育成的标志性品种，实现了高产优质多抗水稻的高效培育。“水稻高产优质性状形成的分子机理及品种设计”研究成果于2017年获国家自然科学奖一等奖。

4. 两只克隆猴在我国诞生

1月25日，克隆猴“中中”和“华华”登上《细胞》杂志封面，这意味着我国科学家成功突破了现有技术无法克隆灵长类动物的世界难题。自1996年第一只克隆羊“多莉”诞生以来，20多年间，各国科学家利用体细胞先后克隆了牛、鼠、猫、狗等动物，但一直没有攻克与人类最相近的非人灵长类动物克隆的难题。中科院神经科学研究所孙强团队经过5年努力，成功突破了世界生物学前沿的这个难题。利用该技术，科研团队未来可在一年时间内，培育出大批基因编辑和遗传背景相同的模型猴。

5. 科学家测出国际最精准万有引力常数

华中科技大学引力中心罗俊院士团队历经30年艰辛工作，测出目前国际上最精准的万有引力常数G值，8月30日《自然》杂志刊发了罗俊团队这一最新测G成果。以往G值测量的相对精度虽然接近10-5，相互之间的吻合程度仅达到10-4水平。因为精度问题，很多与之相关的基础科学难题至今无法解决。此次罗俊团队采用两种不同方法，用扭秤周期法和扭秤角加速度反馈法测G，精度均达到国际最好水平，吻合程度接近10-5水平。

6. 科学家首次在超导块体中发现马约拉纳任意子

在一项最新的研究中，中科院物理研究所高鸿钧院士与丁洪研究员领导的一个联合研究团队首次在铁基超导体中观察到了马约拉纳零能模，即马约拉纳任意子。这种马约拉纳任意子纯净度较高，能够在相比以往更高的温度下得以实现，且材料体系简单。该发现或对稳定的高容错量子计算机研发有极大帮助，于8月16日发表于《科学》杂志。

7. 科学家“创造”世界首例单条染色体真核细胞

中科院研究团队在国际上首次人工创建了单条染色体的真核细胞，是继原核细菌“人造生命”之后的一个重大突破。8月2日，该成果在线发表于《自然》。历经4年，通过15轮染色体融合，中科院分子植物科学卓越创新中心／植物生理生态研究所覃重军研究团队与合作者采用工程化精准设计方法，成功将天然酿酒酵母单倍体细胞的16条染色体融合为1条，染色体“16合1”后的酿酒酵母菌株被命名为SY14。经鉴定，染色体三维结构发生巨大变化的SY14酵母具有正常的细胞功能，除通过减数分裂有性繁殖后代减少外，SY14酵母表现出与野生型几乎相同的转录组和表型谱。

8. 国产大型水陆两栖飞机AG600成功水上首飞

10月20日，国产大型水陆两栖飞机“鲲龙”AG600在湖北荆门漳河机场成功实现水上首飞起降。AG600飞机是我国首次按照中国民航适航规章要求自主研制的大型特种用途飞机，也是目前世界上在研最大的水陆两栖飞机。AG600飞机具有执行森林灭火、水上救援、海洋环境监测与保护等多项特种任务的能力，是国家应急救援重大航空装备，对于填补我国应急救援航空器空白、满足国家应急救援和自然灾害防治体系能力建设需要具有里程碑意义。

9. 科学家首次揭示水合离子微观结构

北京大学江颖和中科院王恩哥院士领衔的一支联合研究团队利用自主研发的高精度显微镜，首次获得水合离子的原子级图像,并发现其输运的“幻数效应”，未来在离子电池、海水淡化以及生命科学相关领域等有重要应用前景。该成果5月14日于《自然》杂志在线发表。

10. 我国首个P4实验室正式运行

中科院武汉国家生物安全四级实验室1月通过原国家卫计委高致病性病原微生物实验活动现场评估，成为中国首个正式投入运行的P4实验室，标志着我国具有开展高级别高致病性病原微生物实验活动的能力和条件。据介绍，P4实验室是人类迄今为止能建造的生物安全防护等级最高的实验室。埃博拉等危险病毒只有在P4实验室里才能研究。专家表示，该实验室对增强我国应对重大新发、突发传染病预防控制能力，提升抗病毒药物及疫苗研发等科研能力起到基础性、技术性的支撑作用。