2019-12-30 10:03
科技日報
科技日報記者 陸成寬 高博
29日，由科技日報社主辦，部分兩院院士和媒體人士共同評選出的2019年國內、國際十大科技新聞揭曉。
入選的2019年國內十大科技新聞分別是：“嫦娥四號”實現人類首次月背軟著陸；5G商用牌照正式發放；科創板鳴鑼開市；開發出全球首款類腦芯片；首次驗證遠距離雙場量子秘鑰分發；用基因編輯幹細胞治療艾滋病；首次解析非洲豬瘟病毒結構；70倍太陽質量黑洞發現，遠超理論預言上限；首艘國產航母“山東號”服役；長征五號火箭成功復出。
1
“嫦娥四號” 實現
人類首次月背軟著陸
等待了數十億年後，月球永遠背向地球那面的山地荒原，終於迎來第一個翩翩降臨的地球訪客。
1月3日，“嫦娥四號”探測器成功著陸在月球背面東經177.6度、南緯45.5度附近的預選著陸區，並通過“鵲橋”中繼星傳回了世界第一張近距離拍攝的月背影像圖，揭開了古老月背的神秘面紗。
嫦娥四號著陸器彩色全景圖。新華社發（國家航天局供圖）
從2018年12月8日發射升空，到2019年1月3日順利到達，“嫦娥四號”走完了約40萬公里的地月之路。她著陸後，靜態著陸器和月球車分別被部署到月球表面，兩者都攜帶了一系列探測儀器，探測該地區的地質特徵，並進行了生物實驗。
月球總有一面背對著地球，且不像正面那樣平坦，著陸區的選擇及精準著陸是難題。“嫦娥四號”著陸從未實地探測過的處女地，或將取得突破性發現，同時可以填補射電天文領域在低頻觀測段的空白。“嫦娥四號”將我國航天器制導、導航與控制技術提升到了新的高度。
2
5G商用牌照
正式發放
5G是一場影響深遠的全方位變革，將推動萬物互聯時代的到來。6月6日，工業和信息化部正式向中國電信、中國移動、中國聯通、中國廣電發放5G商用牌照，中國正式進入5G商用元年。
消費者在體驗5G雲VR視頻。新華社記者 沈伯韓攝
5G具有高速度、低時延、高可靠等特點，是新一代信息技術的發展方向和數字經濟的重要基礎。隨著5G牌照的發放，我國5G建設將大大提速，這不僅會影響我國的經濟格局，也會在很大程度上影響全球5G發展格局。
在技術標準方面，我國倡導的5G概念、應用場景和技術指標已納入國際電信聯盟的5G定義；產業發展方面，我國率先啟動5G技術研發試驗，加快了5G設備研發和產業化進程。目前，我國5G中頻段系統設備、終端芯片、智能手機處於全球產業第一梯隊，具備了商用部署的條件。值得注意的是，三大運營商早已在各地建設5G基站，投資巨大。5G牌照的發放，有利於搶抓數字經濟發展的契機。
3
科創板
鳴鑼開市
這是中國資本市場的歷史性時刻。7月22日，科創板在上海證券交易所鳴鑼開市。中國資本市場由此向科技創新企業開放大門。在未來國際科技實力競爭中，科創板將成為我國“硬科技”企業持續補充後續能量的“大糧倉”。
上海證券交易所舉行的科創板首批公司上市儀式現場。新華社記者 方喆攝
科創板作為新設的增量板塊，重點支持高新技術產業和戰略性新興產業。面向新一代信息技術、新材料、生物和高端裝備製造四大領域。設立科創板並首次在中國股票市場引入註冊制，被普遍認為是中國A股市場設立以來，發行上市制度方面最為重大的變革。科創板承載著各方對資本市場在推進科技創新及經濟轉型發展中的殷切期望。
放眼國際，從美國資本市場的歷史看，科技產業的崛起和資本市場的發展密切相關。上世紀70年代，納斯達克的創建成功對接了新興行業的科技創新，而美國也由此成為超級大國。有評論認為，科創板開市，將吸引更多風險資本，撬動科創產業發展，為中國邁向高質量發展注入澎湃動力。
4
開發出全球首款
類腦芯片
8月1日，清華大學開發出的全球首款異構融合類腦計算芯片登上了《自然》雜誌的封面。該芯片結合了類腦計算和基於計算機科學的機器學習，這種融合技術有望提升各個系統的能力，促進人工通用智能的研究和發展。原則上，一個人工通用智能系統可以執行人類能夠完成的絕大多數任務。
清華大學開發出的全球首款異構融合類腦計算芯片登上了《自然》雜誌的封面。圖源：《自然》網站
發展人工通用智能的方法主要有兩種：一種是以神經科學為基礎，儘量模擬人類大腦；另一種是以計算機科學為導向，讓計算機運行機器學習算法。然而，由於兩套系統使用的平臺各不相同且互不兼容，極大地限制了人工通用智能的發展。
新型芯片融合兩條路線，被命名為“天機芯”。一輛由該芯片驅動的自動駕駛自行車可實現自平衡、動態感知、目標探測、跟蹤、自動避障、過障、語音理解、自主決策等功能。展現了未來的人工智能平臺的潛力。
5
首次驗證 遠距離雙場
量子密鑰分發
限於通信光纖的損耗和探測器的噪聲等原因，量子密鑰分發系統通常只能在100公里內獲得較高成碼率。目前最遠成碼距離是潘建偉團隊於2016年實驗實現的404公里。
中國科學技術大學展示的“高速量子密鑰生成終端”模型。新華社記者 劉軍喜攝
有一種新型的量子密鑰分發方案——雙場量子密鑰分發方案，巧妙地利用單光子干涉的特性，讓量子密鑰分發的成碼率在長距離也維持較高水平。今年，中科大的潘建偉教授等科學家在300公里真實環境的光纖中完成了雙場量子密鑰分發實驗。成果9月正式發表。
這種雙場量子密鑰好比雙胞胎攜手將成碼率大大提高，基於“發送—不發送”的雙場量子密鑰分發方案，大大提高了對相位噪聲的容忍能力和安全性。在現實環境下相位劇烈變化的300公里光纖信道上，實現了雙場量子密鑰分發。該方案還驗證了700公里以上光纖遠距離量子密鑰分發的可行性，有望成為新一代遠距離城際量子密鑰分發的基礎。被業內專家評論為“實用雙場量子密鑰分發的重要里程碑”。
6
用基因編輯幹細胞
治療艾滋病
一次性治癒艾滋病？曾遙遙無期的夢想，已觸手可及。9月公佈的一個成就是：中國科學家基因編輯了人體造血幹細胞，失活CCR5基因，並移植到HIV感染合併急性淋巴細胞白血病患者體內產生效果。這名艾滋病病毒陽性的中國男性手術後表現良好並觀察了19個月。雖沒完全清除艾滋病病毒，但也沒有出現令人擔憂的誘發癌症或遺傳損傷的副作用。
基因編輯的造血幹細胞移植流程圖。圖源：中國生物技術網
十幾年前，科學家偶然發現了一個奇蹟：2007年，同時患有艾滋病和白血病的蒂莫西⋅雷⋅布朗接受了骨髓移植手術，捐贈者的細胞具有阻斷HIV的CCR5突變，布朗因此治癒了他的白血病和艾滋病。複製“柏林病人”的奇蹟是困難的。幹細胞進入新環境其實很脆弱，患者進行了清髓，如果基因編輯後的幹細胞難以存活，患者將有生命危險。
在先期動物實驗的基礎上，中國團隊摸索多種條件，建立能進行基因編輯的造血幹細胞的預處理方法，不僅讓它活躍，還不破壞它的多能潛力、穩態和生存能力。基因編輯的T細胞體現了更強的抗敵能力，在T細胞總數量佔比上從2.96%增加到4.39%，相當於提高了1.5倍。研究團隊後續還將繼續摸索，達到治癒的目標。
7
首次解析
非洲豬瘟 病毒結構
非洲豬瘟，生豬養殖戶的一場噩夢。這是由非洲豬瘟病毒引起的一種急性、熱性、高度接觸性動物傳染病。豬感染後發病率和死亡率高達100%。非洲豬瘟病毒基因類型多，免疫逃逸機制複雜，可逃避宿主免疫細胞的清除，目前國內外均缺乏有效疫苗。
我國科學家解析非洲豬瘟病毒顆粒精細三維結構。新華社發（王強攝）
10月，《科學》雜誌發表了中國學者解析非洲豬瘟病毒精細三維結構的論文。這是一種正二十面體的巨大病毒，由基因組、核心殼層、雙層內膜、衣殼和外膜5層組成，病毒顆粒包含3萬餘個蛋白亞基，組裝成直徑約260納米的球形顆粒。以前“盲人摸象”，如今看到了病毒全貌，疫苗研發可以更有針對性。
這是國際上首次解析非洲豬瘟病毒結構，為揭示非洲豬瘟病毒入侵宿主細胞以及逃避和對抗宿主抗病毒免疫的機制提供了重要線索，為開發效果佳、安全性高的新型非洲豬瘟疫苗奠定了堅實基礎。
8
70倍太陽質量 黑洞發現
遠超理論預言上限
2016年初，中國科學家開始利用LAMOST觀測了3000多個雙星天體，其中一顆“走路拉風”的B型星引起關注，並進而發現它的夥伴是一顆黑洞，有70倍太陽質量，刷新了人類對於恆星級黑洞質量上限的認知。
我國天文學家利用LAMOST發現迄今最大的恆星級黑洞。新華社發（喻京川繪）
目前恆星演化模型只允許在太陽金屬丰度下形成最大為25倍太陽質量的黑洞。現有理論認為，恆星在形成黑洞前，會吹出星風喪失物質，因此恆星級黑洞不會特別重。最重的恆星，形成的黑洞也就20多個太陽質量。之前發現的黑洞都沒超過這個量級。LB-1的發現可能意味著有關恆星演化形成黑洞的理論將被改寫，或者以前某種黑洞形成機制被忽視。
這顆迄今為止最大質量的恆星級黑洞，標誌著利用LAMOST巡天優勢搜尋黑洞新時代的到來。“光譜之王”才能發現“黑洞之王”。相信未來會有一批平靜態黑洞現身, 揭開這個“黑暗家族”的內幕。
9
首艘國產航母
“山東號”服役
中國第一艘國產航空母艦“山東號”12月17日下午在海南軍港交付海軍，習近平親自出席交接入列儀式。12月26日，山東號駛過臺灣海峽，一舉一動牽動著網民的心。
山東號是中國自主設計、研發、建造的一艘航空母艦，比起遼寧號有不少改進，型號為002型，是中國真正意義上的第一艘國產航空母艦。
12月17日，我國第一艘國產航空母艦山東艦在海南三亞某軍港交付海軍。經中央軍委批准，我國第一艘國產航母命名為“中國人民解放軍海軍山東艦”，舷號為“17”。新華社記者 李剛 攝
山東號有三個足球場長，使用常規動力推進，將搭載殲-15B戰鬥機以及其他型號艦載機。固定翼艦載機將採用滑躍起飛。據媒體報道，山東號可搭載36架殲-15艦載機，而遼寧號只能搭載24架。與遼寧號相比，山東號略大一點，而艦島尺寸有縮短；甲板設計經過優化，擴大了飛行甲板面積，可停放更多艦載機。山東號的滑躍甲板的角度也比遼寧號低兩度，這樣更加省油。另外，山東號的內部艙室、機庫、電子系統、彈藥升降機、艦載武器等均優化了設計，提升了戰力。
航母的設計製造較為複雜，體現了一個國家的工業能力和科技水準。山東艦順利完成建造、海試，正式交付海軍，說明中國已通過了設計建造航母的畢業考試。
10
長征五號火箭
成功復出
時隔兩年多，中國推力最大的新一代運載火箭——長征五號（以下簡稱“長五”）再一次發射，併成功將實踐二十號衛星送入軌道。“長五”是中國現役起飛質量最大、芯級直徑最粗、運載能力最強的運載火箭，也稱“胖五”。它身高57米，箭體直徑達到5米，起飛重量達870噸。它的近地軌道最大有效載荷25噸，相當於一次將16輛小汽車送入太空。探月三期、火星探測、載人空間站……未來，眾多航天工程的實施都指望它。
長征五號遙三運載火箭成功發射。科技日報記者付毅飛 攝
“長五”使用無毒無汙染的液氫、液氧和煤油，液氫必須保存在零下253攝氏度的環境，這也讓“長五”成為一顆冰箭。發動機研製不容易，比如薄壁大直徑燃料槽是國際機密技術，焊接工藝和結構設計全靠自己摸索。
“長五”的製造基地設於沿海的天津濱海新區。由於火車不便運輸“長五”的大身板，它經過海上運輸到達海南文昌——全球為數不多的低緯度火箭發射場。
2016年11月3日，長征五號遙一首飛成功，但經歷了發射前驚心動魄的三小時；2017年7月2日，長征五號遙二發射任務失利。經過兩年多的努力，長征五號遙三火箭於12月27日點火升空，一切順利，宣告復出成功。
