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2018中國十大科技事件,你知道幾個?

2018年12月1日,華為公司CFO孟晚舟女士過境溫哥華被加拿大警方無端扣押事件引發全國人民憤慨,這是一樁典型的由美國幕後操控的事件,通過打壓中國科技公司阻止中國科技崛起。

但是中國科技全面崛起已經是重大歷史趨勢無法被阻止。2018年我國在科技領域的多個方面取得重大進步和創新,從嫦娥四號登月到“鯤龍”飛天,從“魂芯二號A”強力運算到人體的肺髒“重生”,中國完成了一件又一件科技創舉,但同時也有爭議。下面我們就來盤點一下2018年中國十大科技事件。

一、探月工程嫦娥四號探測器成功發射 開啟人類首次月背之旅

2018年12月8日2時23分,我國在西昌衛星發射中心用長征三號乙運載火箭成功發射嫦娥四號探測器,開啟了月球探測的新旅程。

作為嫦娥三號的備用衛星,嫦娥四號本來設計之初的目的是為了在嫦娥三號工作出現故障的情況,接替嫦娥三號的工作,但是嫦娥三號順利完成工作。這時嫦娥四號的身份就比較尷尬。但發射總指揮葉培健主張將嫦娥四號發射到月球背面,接受更大的技術挑戰。

但是月球背面的電磁波通信與地球隔絕,要實現嫦娥四號在月球背面與地球的穩定通信就必須在月球上空安置一個中繼通信衛星,所以2018年6月14日,發射“鵲橋”中繼通信衛星到月球上空,完成嫦娥四號的中繼通信任務。

與月球的正面地貌不同,月球背面的地貌都是橫斷山脈,隕石坑的數量更大更多,有極寒極熱的溫度變化,這就需要嫦娥四號探測器本身具有更強大的抵禦嚴酷環境的性能。在探測器著陸之後才可以直接近距離探測月球背面陸地特徵。

月球背面也為嫦娥四號探測器進行深空探測有一個絕佳的環境,因為月球背面不受地球上複雜電磁場干擾,可以捕捉到來自宇宙深空更加微弱的信號,有利我們發現宇宙中更多的現象。

同時這次發射任務還攜帶了荷蘭、德國、瑞典、沙特的探測器,也是國際交流的友好體現。

二、我國成功研製出世界首台分辨力最高紫外超分辨光刻裝備 可加工22納米芯片

2018年11月29日,由中國科學院光電技術研究所承擔的國家重大科研裝備——超分辨光刻裝備項目在成都通過驗收,這是我國成功研製出的世界首台分辨力最高紫外超分辨光刻裝備。

提高光刻機分辨率為什麽這麽重要,我們以芯片製作為例分析,在芯片製作的過程中要把一張巨大的電路設計圖刻畫到芯片上,這時需要光刻機進行光刻,只有高分辨率的光刻機可以光刻體積小性能強的芯片。而且高分辨率光刻機在其他精加工領域也有重要作用。

目前世界上工藝最強大的光刻機是荷蘭的阿斯麥(ASML)公司生產的,但是該公司有台積電,三星,英特爾的股份,所以他不可能願意將高分辨率光刻機賣給中國。

通常情況下,為了提高分辨率,光刻機會使用波長更短的光源,但是問題在於這不僅技術難度高,而且裝備成本也高。

此次中國自主研發的超分辨率光刻機可以形容為“粗刀刻細線”。中科院光電所設計的這台光刻機,使用波長相對更長的普通紫外光,但實現了更高分辨率的光刻,而且使用普通紫外光的光源成本更低。

但是這台自主設計的光刻機這並不意味著我國芯片製造就會突飛猛進,因為芯片製造需要龐大的生態環境,高分辨率光刻機只是芯片製造的一個方面,而且中科院光電所得光刻機目前只在光學器件製造上進行了驗證,還沒有在芯片製造方面進行測試。

三、世界首例免疫艾滋病的基因編輯嬰兒在中國誕生

2018年11月26日,來自中國深圳的科學家賀建奎宣布,一對名為露露和娜娜的基因編輯嬰兒於11月在中國健康誕生。這對雙胞胎的一個基因經過修改,使她們出生後即能天然抵抗艾滋病。

科學研究發現人類的相當一部分疾病源於我們自身的基因問題,所以醫學界有專家提出對這些病源的基因片段進行增刪修改來達到治療疾病的目的。

而對於生物科學家來說,在離開細胞環境中進行基因編輯的技術已經成熟,但是如果在真實複雜的細胞核內部進行基因編輯就極其困難。

賀建奎團隊的這次免疫艾滋病的基因編輯嬰兒的消息一出震動中國和世界,在剛開始,國內部分媒體都在稱讚該團隊在中國基因編輯技術應用於疾病防治方面取得歷史性突破。

但是隨著事件逐漸發酵轉向,多國科學家陸續發聲,對賀建奎的此次試驗進行譴責,因為乍一看是生物技術的新突破,但是這種實驗違背了科研人員底線,事件的背後是科學技術與人類倫理的對撞。

而且賀建奎團隊開展以生殖為目的的人類胚胎基因編輯臨床操作是中國明令禁止的。國家衛生健康委員會、科學技術部、中國科學技術協會分別表示,此次事件性質惡劣,已經要求相關法部門停止相關人員的科研活動,對違法行為予以查處。

四、中國“人造太陽”首次實現1億度運行

2018年11月12日,我國大型科學裝置“人造太陽”取得重大突破,實現加熱功率超過10兆瓦,等離子體儲能增加到300千焦,等離子體中心電子溫度首次達到1億度,獲得的多項實驗參數接近未來聚變堆穩態運行模式所需要的物理條件。

這裡我們所說的“人造太陽”實際上是指核聚變裝置,之所以被稱為“人造太陽”是因為該裝置和太陽一樣利用核聚變釋放巨大能量。

相比於核裂變,“人造太陽”產生的核聚變可以釋放更大的能量,而且不會產生放射性廢料,屬於清潔能源。

核聚變的原料來自的氘和氚,而海水中含有大量的氘和氚,可以說核聚變原料取之不盡,完全可以解決人類未來的能源需求問題。

但是“人造太陽”的實現需要滿足幾個必須條件:裝置可以承受一億度以上的高溫;長時間在有限的空間中聚變;需足夠高的密度使粒子具有很高的動能克服原子核斥力實現聚變反應。

中國現在實現“人造太陽”一億度運行,表明我國在核聚變領域取得重大的進步,為人類開發利用核聚變清潔能源奠定了重要的技術基礎

五、國產大型水陸兩棲飛機AG600水上首飛成功

2018年10月20日,我國自主研製的大型滅火/水上救援水陸兩棲飛機AG600在湖北荊門漳河機場成功實施首次水上試飛任務。

相比於陸上起飛,AG600的水上起飛難度大得多,首先因為水的密度是空氣的800倍,飛機起飛時產生的阻力更大,並且飛機在水上滑行時會產生水花的噴濺,這些噴濺可能對發動機、螺旋槳等機體結構造成嚴重損傷,所以設計之初這些因素必須考慮在內。

而且AG600的每個部位都經過精心設計,例如在機身後體的雙曲率曲面設計,可以使飛機在水上滑行時不會被水吸附,同時保證飛機支撐的需要。

水上飛機性能的好壞與抗風浪能力有巨大關係,如果飛機的抗風浪能力強,就會提高飛機的出勤率減少飛機的損壞。AG600可以抵抗2米高的風浪實現起飛,即使在發達國家也很少有幾個可以做到。

AG600的成功研製彌補了我國水陸兩用大型飛機在自主研製方面的空白。在遠距離海上救援方面,有了AG600我們就可以進行遠距海上搜救。在森林救火方面,AG600可以在水面起降,水上起飛時就可將水注滿,迅速前往滅火。

六、港珠澳跨海大橋正式通車

2018年10月24日,世界上最長的跨海大橋港珠澳大橋正式通車。

珠港澳大橋主要用於連接香港、珠海和澳門,是一項巨大的橋梁和隧道工程。大橋總長度約55公里,橫跨零丁洋,是世界上最長的跨海大橋。

大橋於2009年12月15日動工建設,2017年7月7日主體工程全線貫通,2018年2月6日,大橋主體完成驗收,2018年10月24日正通車。

大橋的建造包括海上建設橋梁和海底建設隧道兩項工程,建設海底隧道因為此處毗鄰香港國際機場,飛機起降時建築物的高度需要限制,部分空域不適合建設大型橋塔,而且海上航運繁忙,必須為貨輪提供航行通道。

同時大橋的建設充分考慮了對環境的影響,盡可能保持周邊原有的生態環境不改變。

大橋建成以後將會聯通整個粵港澳大灣區,整體融合廣東、香港和澳門,形成一個龐大的超級城市,不僅使得三地的人員來往交流更加方便快捷,而且可以通過香港澳門吸引更多的國際資金來內地投資。

七、中國醫療器械登上權威刊物《柳葉刀》

2018年9月4日,全球醫學界權威學術刊物《柳葉刀》刊登了上海微創醫療器械有限公司自主研發的火鷹支架在歐洲大規模臨床試驗的研究結果,稱該研究破解了困擾世界心血管介入領域10多年的重大難題,這是《柳葉刀》創刊近200年來首次出現中國醫療器械的身影。

在心髒支架領域,藥物的承載是一個困擾專業人士10多年的難題。

目前,國內外傳統主流心髒支架都是在金屬支架表面塗上細胞抑製劑,才能使血管持續通暢,降低血管再狹窄的發生率。

但是藥物支架表面的塗層在血管裝載過程中如果遇到像鈣化等複雜病變時,容易脫落、破損,會影響治療效果,更可能加劇新的血栓的形成;並且藥物的承載量難以控制,裝少了容易在達到病變區之前過早損耗,裝多了則容易過猶不及,對人體造成負擔。

經過反覆設計和比較,火鷹研發團隊歷時15年,選擇並達成了技術上最難實現的一種方案——微槽包裹藥物。即在金屬支架表面用雷射刻槽,再把藥物灌入槽內。

和傳統技術的區別在於,刻槽可防止塗層在輸送過程中脫落,藥物不會流失,且藥物抵達血管病變區後,能通過固定的槽位精準釋放,大幅提高了有效性,也避免了浪費。解決了包括血管修複慢,患者服用雙抗藥物時間長等一系列心髒支架領域的國際難題。

八、中國電科38所發布“魂芯二號A”芯片:實際運算性能業界同類最強

2018年4月23日,中國電科38所發布了實際運算性能在業界同類產品最強的數字信號處理器——“魂芯二號A”。

該芯片由38所完全自主設計,在一秒鐘內能完成千億次浮點操作運算,單核性能超過當前國際市場上同類芯片性能4倍。

魂芯二號A”研發歷時6年,突破了控制器設計等多個技術難題,獲得國家技術發明專利、軟體著作權等科技成果30余項;擁有當前業界性能最強的DSP核,實現了對國內外同類產品性能指標的超越。

相對於“魂芯一號”,“魂芯二號A”性能提升了6倍,通過單核變多核、擴展運算部件、更新指令系統等手段,使器件進行千億次浮點運算同時,具有相對良好的應用環境和調試手段;單核實現1024浮點FFT (快速傅裡葉變換)運算僅需1.6微秒,運算效能比德州儀器公司TMS320C6678高3倍,實際性能為其1.7倍,器件數據吞吐率達每秒240Gb。

高性能芯片被譽為 “工業糧草”,代表了一個國家資訊技術水準。一直以來,我國在高性能數字信號處理器(DSP)方面始終依賴進口。

2012年,38所推出我國自主研發的首款實用型高性能浮點通用DSP芯片——“魂芯一號”,性能高於同期市場同類DSP芯片4~6倍,並成為我國首款廣泛應用於國防科技裝備的高端自主數字信號處理器。作為通用DSP處理器,“魂芯二號A”以後將廣泛運用於雷達、電子對抗、通信、影像處理、醫療電子、工業機器人等高密集計算領域。

九、我國建成首台散裂中子源

2018年3月25日,我國“十一五”國家重大科技基礎設施——中國散裂中子源已按期、高品質完成了全部工程建設任務。

散裂中子源實際上是一種大型試驗裝置,其原理就是用高能強流質子加速器產生質子束轟擊重元素靶(如鎢或鈾),當一個高能質子打到重原子核上時,一些中子被轟擊出來,產生散裂現象。簡單說,就是將一個壘球投到裝滿球的筐中,其他的球受到撞擊會從筐子裡面蹦出來,這些蹦出來的球就相當於被轟出來的中子。

散裂中子源這種裝置就像顯微鏡一樣,可以研究物質內部的微觀結構。

打個比方來說,我們前面有一張看不見的網,我們不斷地向其扔出很多玻璃彈珠,彈珠有穿網而過,有的打在網上,彈向不同角度。如果我們將這些彈珠的運動軌跡記錄下來,就能大致推測網的形狀。只要彈珠足夠多,這張網的形狀就可以更加精確的描繪,甚至可以推斷其材質。

根據這種特性可以利用散裂中子源看穿材料微觀結構,檢查材料“內傷”,定向治療癌細胞等等,該裝置在材料學,生命學,醫學等多個領域有著重大應用。

十、我國科學家實現全球首例人類肺髒再生

2018年2月8日,同濟大學左為教授團隊宣布完成肺幹細胞移植人體臨床試驗。標誌著中國完成了全球第一例成體肺幹細胞移植,實現了首次肺髒再生。

目前中國處於各種肺部疾病高發狀態,肺組織一旦遭到破壞而發生纖維化,病情往往會持續惡化無法逆轉,而傳統的治療方法只能減緩這種纖維化的進程,延緩病情。

左為教授發明的肺幹細胞擴增和移植技術,利用從肺部支氣管處取出來的幹細胞再生肺部組織,使肺部纖維化的區域“重生”,修複肺部病理損傷組織。

左為教授的團隊前期通過在小鼠肺部進行試驗驗證了這種技術的可行性。之後通過對肺病患者的臨床治療,使得患者的肺功能好轉,達到了傳統治療方法無法達到的效果。這標誌著人體自身內髒器官的再生正逐步從實驗室走向臨床。

左為教授的團隊一共展開了超過80例臨床肺細胞移植,涉及支氣管、慢阻肺和間歇性肺病等不同病種。並且與多家幹細胞備案醫療機構開展合作研究。

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