2019年國內(nèi)十大科技新聞解讀：“嫦娥四號”實現(xiàn)人類首次月背軟著陸

2019年是中國科技發(fā)展史上不平凡的一年，迎難而上的一年，充滿挑戰(zhàn)與希望的一年。從太空到深海，從實驗室到指尖，鳳凰涅槃，快馬加鞭。有人找準方向，有人加快腳步，有人收獲碩果。不知不覺，中國迎來5G元年，科創(chuàng)板鳴鑼開市，實現(xiàn)月背著陸，研制類腦芯片……科技的快速進化讓我們不敢松懈，各行各業(yè)都已緊張投入競爭，即將到來的2020年又將是一番值得期待的新天地。

1“嫦娥四號”實現(xiàn)人類首次月背軟著陸

等待了數(shù)十億年后，月球永遠背向地球那面的山地荒原，終于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(jīng)177.6度、南緯45.5度附近的預選著陸區(qū)，并通過“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。

從2018年12月8日發(fā)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。她著陸后，靜態(tài)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(qū)的地質(zhì)特征，并進行了生物實驗。

月球總有一面背對著地球，且不像正面那樣平坦，著陸區(qū)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?qū)⑷〉猛黄菩园l(fā)現(xiàn)，同時可以填補射電天文領(lǐng)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(shù)提升到了新的高度。

25G商用牌照

正式發(fā)放

5G是一場影響深遠的全方位變革，將推動萬物互聯(lián)時代的到來。6月6日，工業(yè)和信息化部正式向中國電信、中國移動、中國聯(lián)通、中國廣電發(fā)放5G商用牌照，中國正式進入5G商用元年。

5G具有高速度、低時延、高可靠等特點，是新一代信息技術(shù)的發(fā)展方向和數(shù)字經(jīng)濟的重要基礎(chǔ)。隨著5G牌照的發(fā)放，我國5G建設將大大提速，這不僅會影響我國的經(jīng)濟格局，也會在很大程度上影響全球5G發(fā)展格局。

在技術(shù)標準方面，我國倡導的5G概念、應用場景和技術(shù)指標已納入國際電信聯(lián)盟的5G定義;產(chǎn)業(yè)發(fā)展方面，我國率先啟動5G技術(shù)研發(fā)試驗，加快了5G設備研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化進程。目前，我國5G中頻段系統(tǒng)設備、終端芯片、智能手機處于全球產(chǎn)業(yè)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(fā)放，有利于搶抓數(shù)字經(jīng)濟發(fā)展的契機。

3科創(chuàng)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(chuàng)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(chuàng)新企業(yè)開放大門。在未來國際科技實力競爭中，科創(chuàng)板將成為我國“硬科技”企業(yè)持續(xù)補充后續(xù)能量的“大糧倉”。

科創(chuàng)板作為新設的增量板塊，重點支持高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)和戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)。面向新一代信息技術(shù)、新材料、生物和高端裝備制造四大領(lǐng)域。設立科創(chuàng)板并首次在中國股票市場引入注冊制，被普遍認為是中國A股市場設立以來，發(fā)行上市制度方面最為重大的變革。科創(chuàng)板承載著各方對資本市場在推進科技創(chuàng)新及經(jīng)濟轉(zhuǎn)型發(fā)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(chǎn)業(yè)的崛起和資本市場的發(fā)展密切相關(guān)。上世紀70年代，納斯達克的創(chuàng)建成功對接了新興行業(yè)的科技創(chuàng)新，而美國也由此成為超級大國。有評論認為，科創(chuàng)板開市，將吸引更多風險資本，撬動科創(chuàng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展，為中國邁向高質(zhì)量發(fā)展注入澎湃動力。

4開發(fā)出

全球首款

類腦芯片

8月1日，清華大學開發(fā)出的全球首款異構(gòu)融合類腦計算芯片登上了《自然》雜志的封面。該芯片結(jié)合了類腦計算和基于計算機科學的機器學習，這種融合技術(shù)有望提升各個系統(tǒng)的能力，促進人工通用智能的研究和發(fā)展。原則上，一個人工通用智能系統(tǒng)可以執(zhí)行人類能夠完成的絕大多數(shù)任務。

發(fā)展人工通用智能的方法主要有兩種：一種是以神經(jīng)科學為基礎(chǔ)，盡量模擬人類大腦;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，由于兩套系統(tǒng)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(fā)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(qū)動的自動駕駛自行車可實現(xiàn)自平衡、動態(tài)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(xiàn)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(fā)

限于通信光纖的損耗和探測器的噪聲等原因，量子密鑰分發(fā)系統(tǒng)通常只能在100公里內(nèi)獲得較高成碼率。目前最遠成碼距離是潘建偉團隊于2016年實驗實現(xiàn)的404公里。

有一種新型的量子密鑰分發(fā)方案——雙場量子密鑰分發(fā)方案，巧妙地利用單光子干涉的特性，讓量子密鑰分發(fā)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(huán)境的光纖中完成了雙場量子密鑰分發(fā)實驗。成果9月正式發(fā)表。

這種雙場量子密鑰好比雙胞胎攜手將成碼率大大提高，基于“發(fā)送—不發(fā)送”的雙場量子密鑰分發(fā)方案，大大提高了對相位噪聲的容忍能力和安全性。在現(xiàn)實環(huán)境下相位劇烈變化的300公里光纖信道上，實現(xiàn)了雙場量子密鑰分發(fā)。該方案還驗證了700公里以上光纖遠距離量子密鑰分發(fā)的可行性，有望成為新一代遠距離城際量子密鑰分發(fā)的基礎(chǔ)。被業(yè)內(nèi)專家評論為“實用雙場量子密鑰分發(fā)的重要里程碑”。

6用基因編輯干細胞

治療艾滋病

一次性治愈艾滋病?曾遙遙無期的夢想，已觸手可及。9月公布的一個成就是：中國科學家基因編輯了人體造血干細胞，失活CCR5基因，并移植到HIV感染合并急性淋巴細胞白血病患者體內(nèi)產(chǎn)生效果。這名艾滋病病毒陽性的中國男性手術(shù)后表現(xiàn)良好并觀察了19個月。雖沒完全清除艾滋病病毒，但也沒有出現(xiàn)令人擔憂的誘發(fā)癌癥或遺傳損傷的副作用。

十幾年前，科學家偶然發(fā)現(xiàn)了一個奇跡：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(shù)，捐贈者的細胞具有阻斷HIV的CCR5突變，布朗因此治愈了他的白血病和艾滋病。復制“柏林病人”的奇跡是困難的。干細胞進入新環(huán)境其實很脆弱，患者進行了清髓，如果基因編輯后的干細胞難以存活，患者將有生命危險。

在先期動物實驗的基礎(chǔ)上，中國團隊摸索多種條件，建立能進行基因編輯的造血干細胞的預處理方法，不僅讓它活躍，還不破壞它的多能潛力、穩(wěn)態(tài)和生存能力?；蚓庉嫷腡細胞體現(xiàn)了更強的抗敵能力，在T細胞總數(shù)量占比上從2.96%增加到4.39%，相當于提高了1.5倍。研究團隊后續(xù)還將繼續(xù)摸索，達到治愈的目標。

7首次解析

非洲豬瘟

病毒結(jié)構(gòu)

非洲豬瘟，生豬養(yǎng)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。豬感染后發(fā)病率和死亡率高達100%。非洲豬瘟病毒基因類型多，免疫逃逸機制復雜，可逃避宿主免疫細胞的清除，目前國內(nèi)外均缺乏有效疫苗。

10月，《科學》雜志發(fā)表了中國學者解析非洲豬瘟病毒精細三維結(jié)構(gòu)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(nèi)膜、衣殼和外膜5層組成，病毒顆粒包含3萬余個蛋白亞基，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(fā)可以更有針對性。

這是國際上首次解析非洲豬瘟病毒結(jié)構(gòu)，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(fā)效果佳、安全性高的新型非洲豬瘟疫苗奠定了堅實基礎(chǔ)。

870倍太陽質(zhì)量

黑洞發(fā)現(xiàn)

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(guān)注，并進而發(fā)現(xiàn)它的伙伴是一顆黑洞，有70倍太陽質(zhì)量，刷新了人類對于恒星級黑洞質(zhì)量上限的認知。

目前恒星演化模型只允許在太陽金屬豐度下形成最大為25倍太陽質(zhì)量的黑洞。現(xiàn)有理論認為，恒星在形成黑洞前，會吹出星風喪失物質(zhì)，因此恒星級黑洞不會特別重。最重的恒星，形成的黑洞也就20多個太陽質(zhì)量。之前發(fā)現(xiàn)的黑洞都沒超過這個量級。LB-1的發(fā)現(xiàn)可能意味著有關(guān)恒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(zhì)量的恒星級黑洞，標志著利用LAMOST巡天優(yōu)勢搜尋黑洞新時代的到來。“光譜之王”才能發(fā)現(xiàn)“黑洞之王”。相信未來會有一批平靜態(tài)黑洞現(xiàn)身,揭開這個“黑暗家族”的內(nèi)幕。

9首艘國產(chǎn)航母

“山東號”服役

中國第一艘國產(chǎn)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(wǎng)民的心。

山東號是中國自主設計、研發(fā)、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(chǎn)航空母艦。

山東號有三個足球場長，使用常規(guī)動力推進，將搭載殲-15B戰(zhàn)斗機以及其他型號艦載機。固定翼艦載機將采用滑躍起飛。據(jù)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(jīng)過優(yōu)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(nèi)部艙室、機庫、電子系統(tǒng)、彈藥升降機、艦載武器等均優(yōu)化了設計，提升了戰(zhàn)力。

航母的設計制造較為復雜，體現(xiàn)了一個國家的工業(yè)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(yè)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(fā)射，并成功將實踐二十號衛(wèi)星送入軌道。“長五”是中國現(xiàn)役起飛質(zhì)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，相當于一次將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。

“長五”使用無毒無污染的液氫、液氧和煤油，液氫必須保存在零下253攝氏度的環(huán)境，這也讓“長五”成為一顆冰箭。發(fā)動機研制不容易，比如薄壁大直徑燃料槽是國際機密技術(shù)，焊接工藝和結(jié)構(gòu)設計全靠自己摸索。

“長五”的制造基地設于沿海的天津濱海新區(qū)。由于火車不便運輸“長五”的大身板，它經(jīng)過海上運輸?shù)竭_海南文昌——全球為數(shù)不多的低緯度火箭發(fā)射場。

2016年11月3日，長征五號遙一首飛成功，但經(jīng)歷了發(fā)射前驚心動魄的三小時;2017年7月2日，長征五號遙二發(fā)射任務失利。經(jīng)過兩年多的努力，長征五號遙三火箭于12月27日點火升空，一切順利，宣告復出成功。(記者 陸成寬 高 博)

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