1.2024年度中国科学十大进展今日揭晓,北京大学和南京大学各有2项成果入围。
2.其中,嫦娥六号返回样品揭示月背20亿年前火山活动,实现了大规模光计算芯片的智能推理与训练。
3.另外,北京大学马仁敏团队实现了原子级特征尺度与可重构光频相控阵的纳米激光器。
4.除此之外,南京大学杜灵杰团队在凝聚态物质中引力子模的实验发现方面取得了重要突破。
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一年一度的由国家自然基金委评选的“2024年度中国科学十大进展”比以往来得更晚一些,终于在今天正式揭晓。下面我们来简单介绍一下各获奖成果:
①嫦娥六号返回样品揭示月背20亿年前火山活动。这项成果也是最没有悬念的一项入围成果了,该系列成果此前已收获了多项荣誉了。嫦娥六号任务实现了人类首次从月球背面采样的壮举,其样品的首批科研成果也在去年11月起陆续在Nature,Science和国内顶级期刊上陆续发布。该系列成果首次揭示月球背面约28亿年前仍存在年轻的岩浆活动的研究,填补了月球玄武岩样品在该时期的记录空白。值得一提的是,该系列成果也相继被评选为了科技日报社主办2024年十大科技新闻、英国《Physics World》(物理世界)评选的2024年的十大科学突破;而嫦娥六号任务的成功也在全球产生了很大的影响力,嫦娥六号任务的副总设计师、中国科学院国家天文台的李春来研究员也被Nature杂志评为了2024年度的十大科学人物。
(取自中国科学院)
②实现了大规模光计算芯片的智能推理与训练。去年,清华大学方璐和戴琼海合作相继在Science和Nature上报道了“太极”光芯片和“太极-II”光训练芯片。该研究团队研制了国际首款大规模通用智能光计算芯片“太极”,实现每焦耳160万亿次运算的系统级能量效率,首次赋能光计算实现自然场景千类对象识别、跨模态内容生成等通用人工智能任务。“太极-II”芯片实现了光计算系统大规模神经网络的高效精准训练。该研究减轻了数值建模的限制,能够支撑大规模的网络训练且成本更小,为AI大模型和通用人工智能等探索了光训练的新路径。“太极-II”首次报道了一种全前向模式(FFM)学习的方法,支撑智能系统的高效精准光训练。值得一提的是,去年实现CNS 大满贯的戴琼海,还和郭增才、吴嘉敏等合作在顶刊Cell上推出了自主研发出的新一代介观活体显微仪器-RUSH3D系统,这是我国自主研制超级显微镜,首次全景“看到”大规模细胞交互行为。该成果也被评为了中国两院院士评选的十大科技进展新闻。
③阐明单胺类神经递质转运机制及相关精神疾病药物调控机理。中科院生物物理所赵岩团队与中科院物理研究所姜道华团队等,利用冷冻电镜技术解析了多种关键神经递质转运体的真面目,从而揭示了它们识别并转运多巴胺、去甲肾上腺素、甘氨酸和囊泡单胺等神经递质的过程。相关研究成果发表在Science、Nature、Cell和Cell Research等期刊上,这一系列成果不仅深化了业界对神经递质介导大脑信息传递的理解,也为开发更高效、更安全的精神疾病药物奠定了基础,具有重要的临床转化价值。值得一提的是,张余还是去年国内学者参与发表CNS顶刊最多的学者,共参与发表了5篇顶刊文章,其中4篇为通讯作者,包括了cell1篇(第一通讯作者)、nature2篇(1篇为唯一通讯作者,1篇为共同通讯作者)和science2篇(1篇为共同通讯作者,1篇为非通讯作者,为倒数第2作者)。
④实现原子级特征尺度与可重构光频相控阵的纳米激光器。北京大学马仁敏与合作者去年在Nature上报道了具有原子尺度局域化光场的奇点介电纳米激光。该研究提出了奇点色散方程,构建了介电体系突破衍射极限的理论框架,并实现了迄今为止模式体积最小的激光器——奇点介电纳米激光器,首次将激光器的特征尺度推进至原子级别。另外,团队还基于纳米激光器构建了可重构光频相控阵,使得纳米激光器阵列可以同步启动,生成可重构的任意相干激射图案。该纳米激光器具有小体积、低能耗等特点,在信息技术、传感探测等领域具有广阔的应用前景。这一系列研究成果得到了学术界的广泛认可。
⑤发现自旋超固态巨磁卡效应与极低温制冷新机制。中国科学院理论物理所、中国科学院大学、中国科学院物理所及北京航空航天大学等单位合作,在Nature上报道了在钴基三角晶格量子磁性材料中,发现了兼具固体和超流体特征的新奇量子物态—自旋超固态,这是首次在实际固体材料中给出超固态存在的可靠实验证据,与理论预测高度符合。研究发现自旋超固态可以导致巨磁卡效应,并基于该效应设计出新型低温制冷器件,实现了亚开温区无液氦极低温固体制冷,为破解我国氦资源短缺的问题提供了新的解决方案。该研究也同时入选了中国两院院士评选的2024年十大科技进展新闻。
⑥异体CAR-T细胞疗法治疗自身免疫病。该成果的入围也是众望所归的,海军军医大学徐沪济团队与华东师范大学和上海邦耀生物科技有限公司等的研究人员合作在Cell上报道了使用一种革命性的嵌合抗原受体T细胞免疫疗法(CAR-T)成功治疗自身免疫病。这是我国学者发表国际首个使用异体通用型CAR-T治疗成果,该研究对3名患者的风湿免疫性疾病起到了很好的效果,为难治性风湿免疫病的诊治提供了新路径。该研究展示了异体通用型CAR-T疗法在有效性和安全性方面的巨大潜力,为CAR-T细胞疗法的批量生产带来了希望。该项成果也同时入选了科技日报社主办2024年十大科技新闻、中国两院院士评选的2024年十大科技进展新闻、类似成果也是science年度十大突破,文章第一通讯作者徐沪济也被Nature评为了2024年度的十大科学人物。
⑦额外X染色体多维度影响男性生殖细胞发育。北京大学乔杰、袁鹏、闫丽盈和魏瑗等合作去年在Nature报道了额外的X染色体如何损害男性胎儿生殖细胞的发育。该成果全面解析了克氏综合征患者FGC的发育特征和相关分子改变,揭示了X染色体的活性状态、转录特征以及介导FGC发育异常的分子机制,探讨了改善克氏综合征患者FGC发育异常的潜在方法;该团队还发现抑制TGF-β通路可以促进克氏综合征胎儿生殖细胞分化,为提高克氏综合征患者生育力带来了新的希望,为克氏综合征不育症的早期治疗提供重要的理论基础。该研究的第一通讯作者中国工程院的乔杰院士还在去年因“在生殖医学、改善女性生殖健康方面的研究和共享科学数据等工作”而荣获了第八届联合国教科文组织-赤道几内亚国际生命科学研究奖。
⑧凝聚态物质中引力子模的实验发现。说实话这是一个挺重要的发现,但在网络平台上一些营销号为了博流量,已经把该成果给曲解和夸张化了。南京大学杜灵杰与美国哥伦比亚大学、美国普林斯顿大学和德国明斯特大学等单位研究人员合作去年在Nature上报道了通过自主设计、组装的极低温强磁场共振非弹性偏振光散射系统,基于砷化镓量子阱,最终在分数量子霍尔液体中观察到具有引力子特征的集体激发——引力子模,并发现其具有手性,这是世界上首次在真实系统中观察到引力子在凝聚态物质中的“投影”(具有引力子特征的准粒子),同时为分数量子霍尔效应全新的几何描述提供了实验证据。虽说不是直接观测到引力子本身,但该实验发现为在凝聚态物质中探索量子引力相关物理问题开辟了全新视野,提供了探索解决量子引力问题的新思路,这对当代物理学而言意义重大,也有望对探测半导体电子系统的微观结构及实现拓扑量子计算起到推动作用。
⑨高能量转化效率锕系辐射光伏微核电池的创制。苏州大学的王殳凹、王亚星与西北核技术研究所/湘潭大学欧阳晓平院士合作去年在Nature上报道了基于内置能量转换器的微型核电池。该研究报道了一种新型锕(α)系辐射微型光伏核电池的技术方案,该成果突破了传统微核电池结构中严重自吸附效应的限制,为近年来核电池领域的一项重要突破。通过创新设计将核废料中锕系核素衰变释放的能量转化为持久电能,实现了变废为宝。为锕系核素在非核燃料循环领域的资源化利用打开了新的方向,有望为遥感、医疗设备和星际探索等领域提供潜在应用。王殳凹是苏州大学的教授,还是国家首届“杰出青年基金延续资助项目”获得者。
⑩发现超大质量黑洞影响宿主星系形成演化的重要证据。南京大学王涛等去年在Nature上报道了黑洞调节着大质量星系中低温气体的吸积。研究团队创新性地从近邻星系的黑洞质量与星系中原子氢气体的含量之间存在的关系入手,从而首次发现了星系中心黑洞的质量是调制星系中原子氢气体含量的最重要的物理参数:中心黑洞质量越高的星系其原子氢气体含量越低。该研究结论同样适用于不同类型的星系,均遵循同样的冷气体含量-黑洞质量关系。该成果对中心黑洞影响星系形成演化提供了重要的观测证据,为研究星系形成演化,尤其是星系在不同类型间的转化机制,提供了全新的、可能更为基础的框架。该成果阐明了宁静星系普遍具有一个较大质量中心黑洞的原因,确立了中心黑洞在调控星系生命周期中的核心地位,向着最终解开星系生死转变的谜团迈出了坚实的一步。
以上就是2024年度的中国科学十大进展,该评选是由国家自然科学基金委员会组织的,自2005年启动以来已举办20届,旨在宣传我国基础研究取得的重大进展,激发广大科技工作者的科研热情,促进公众了解、关心和支持基础研究。本次最终获评的十大进展是从700多项参评的基础研究成果中脱颖而出的,最终是由包括440余位两院院士在内的2700余位专家学者实名投票选出的(再在31中选10),应该说含金量还是很高,算是国内最权威的基础研究的年度科技成果评选了,从以上可以看出,相关成果基本上都是发表在Science、Nature和Cell三大顶级期刊上,其中Nature最多(其发文量也最大),而获奖高校方面,北京大学和南京大学同以2项成果入围并列国内高校第1。