文 | 《中國科學(xué)報》記者 孟凌霄

年終歲末，2023年度國內(nèi)、國際“年終科技盤點”榜單最近陸續(xù)發(fā)布。

在本年度最亮眼的科技新聞中，有一個高頻出現(xiàn)的名字：中國科學(xué)院。

上可仰觀，借“中國天眼”FAST探測宇宙，下可俯察，在鹽堿地上實現(xiàn)糧食增產(chǎn)；

于致廣處，可支撐國家太空實驗室，于盡微處，可繪制人體免疫系統(tǒng)發(fā)育圖譜。

這是中國科學(xué)院身為“國家隊”“國家人”，心系“國家事”、肩扛“國家責(zé)”，履行好國家戰(zhàn)略科技力量主力軍的職責(zé)與擔(dān)當(dāng)。

一、12月26日，《人民日報》發(fā)布的《這一年，我們的重大科技成就（二〇二三特別報道）》中，中國科學(xué)院有5項成果入選，其中3項獨立完成、1項牽頭完成、1項參與完成。

“拉索”完整記錄“宇宙煙花”爆發(fā)全過程

精確測量迄今最亮伽馬暴的高能輻射能譜

高海拔宇宙線觀測站“拉索”的廣角切倫科夫望遠鏡陣列（WFCTA）。任暉攝

編輯感言

約20億光年外的宇宙深處，一顆“超級太陽”在燃料耗盡時坍縮爆炸，發(fā)出持續(xù)幾百秒的絢爛“宇宙煙花”——伽馬射線暴GRB 221009A。我國高海拔宇宙線觀測站“拉索”首次完整記錄迄今最亮伽馬暴的萬億電子伏特伽馬射線爆發(fā)全過程，“拉索”國際合作組在此基礎(chǔ)上精確測量了迄今最亮伽馬暴的高能輻射能譜，刷新了對伽馬暴的認知。（陳圓圓）

親歷者說

系列重大發(fā)現(xiàn)使“拉索”成為國際宇宙線研究的中心，開啟了“超高能伽馬天文學(xué)”的新紀(jì)元?！袄鳌表椖渴紫茖W(xué)家 曹臻

中國空間站進入應(yīng)用與發(fā)展階段

首次公布中國空間站全貌高清圖像

中國空間站組合體全貌。中國載人航天工程辦公室供圖

編輯感言

在動輒以億年為計量單位的浩瀚宇宙，載人航天三十余載或許只是彈指之間，卻把一個文明古國對科學(xué)探索的嶄新高度標(biāo)注在了無垠蒼穹。2023年，中國空間站進入應(yīng)用與發(fā)展階段，中國空間站全貌高清圖像首次公布，“夜空中最亮的星”讓曾經(jīng)的遙不可及變得近在眼前。（管璇悅）

親歷者說

身體可以失重，但心靈永遠不能失重，唯有全力以赴才能不負時代、不負夢想?！?span id="keyeciooq" class="candidate-entity-word" data-gid="7293694757179883532">神舟十七號乘組指令長 湯洪波

親歷者說

構(gòu)建量子計算原型機“九章三號”

刷新光量子信息技術(shù)世界紀(jì)錄

量子計算原型機“九章三號”實驗裝置示意圖（部分）。中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)供圖

編輯感言

從《九章算術(shù)》，到如今的“九章”量子計算機，幾千年時光鐫刻著中國人對運算的求索。中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)潘建偉、陸朝陽等組成的研究團隊與中國科學(xué)院上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所、國家并行計算機工程技術(shù)研究中心合作，成功構(gòu)建255個光子的量子計算原型機“九章三號”，再度刷新光量子信息技術(shù)世界紀(jì)錄，求解高斯玻色取樣數(shù)學(xué)問題比當(dāng)時最快的超級計算機快1億億倍。（陳世涵）

親歷者說

要做需要非常努力跳起來才夠得著的科研，并堅持做到極致?！袊茖W(xué)技術(shù)大學(xué)教授 陸朝陽

親歷者說

墨子巡天望遠鏡正式投入觀測

全球光學(xué)時域巡天能力最強設(shè)備

墨子巡天望遠鏡。中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)供圖

編輯感言

2000多年前，墨子最早記錄并解釋了小孔成像現(xiàn)象。今天，以“墨子”命名的大視場巡天望遠鏡，讓人們可以仰望同一片天空。9月17日，目前全球光學(xué)時域巡天能力最強的墨子巡天望遠鏡在青海冷湖天文觀測基地正式投入觀測，每3個晚上能巡測整個北天球一次。仰觀宇宙之大，探索璀璨群星，逐夢蒼穹，人類步履不停。（曹雪盟）

親歷者說

我們將利用墨子巡天望遠鏡，開展高能時域巡天觀測和近地小天體監(jiān)測預(yù)警，推動我國時域天文觀測能力達到國際先進水平?！友蔡焱h鏡總設(shè)計師 孔旭

親歷者說

中國天眼看到“時空的漣漪”

發(fā)現(xiàn)納赫茲引力波存在的關(guān)鍵性證據(jù)

中國天眼。圖源中國科學(xué)院國家天文臺

編輯感言

引力波被稱作“時空的漣漪”，攜帶著宇宙的奧秘。中國脈沖星測時陣列研究團隊利用中國天眼FAST，探測到納赫茲引力波存在的關(guān)鍵性證據(jù)，這是納赫茲引力波搜尋的重要突破，有助于理解宇宙結(jié)構(gòu)的起源。中國天眼成果頻出，不斷拓展人類觀測宇宙的視野極限。（陳圓圓）

親歷者說

我國大型科研設(shè)施的發(fā)展給科學(xué)界帶來巨大機遇，也是巨大挑戰(zhàn)，未來我們將更加努力探索，不負時代的使命?！袊茖W(xué)院國家天文臺研究員 李柯伽

親歷者說

二、中央廣播電視總臺發(fā)布的2023年度國內(nèi)、國際十大科技新聞，中國科學(xué)院有6項科研成果入選，其中2項獨立完成、2項牽頭完成、2項參與完成。

【國內(nèi)入選5項】

【國際入選1項】

三、12月25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2023年國內(nèi)、國際十大科技新聞揭曉。中國科學(xué)院6項科研成果入選，其中1項獨立完成、2項牽頭完成、3項參與完成。

【國內(nèi)入選5項】

作物主效耐堿基因及其作用機制首次揭示

鹽堿地變良田，這是人類千百年的夢。如今，我國科學(xué)家的最新成果讓人類朝這個目標(biāo)更進一步——他們以耐鹽堿作物高粱為材料，首次發(fā)現(xiàn)主效耐堿基因AT1及其作用機制。大田實驗證明，該基因可顯著提升高粱、水稻、小麥、玉米和谷子等作物在鹽堿地的產(chǎn)量，有望大幅提升鹽堿地綜合利用水平。

該研究由中國科學(xué)院遺傳與發(fā)育生物學(xué)研究所研究員謝旗、中國農(nóng)業(yè)大學(xué)教授于菲菲、華中農(nóng)業(yè)大學(xué)教授歐陽亦聃等領(lǐng)銜的科研團隊與多家合作單位共同完成。相關(guān)成果3月24日在《科學(xué)》和《國家科學(xué)評論》發(fā)表。

吉林白城，種上AT1/GS3改良過水稻的實驗田（航拍圖）。圖片來源：中國科學(xué)院遺傳與發(fā)育生物學(xué)研究所

“世界范圍內(nèi)存在數(shù)億公頃的鹽堿地，優(yōu)質(zhì)耐鹽堿作物品種的培育與推廣，將有效提升鹽堿地產(chǎn)能，對保障糧食安全意義重大。”謝旗介紹。目前，全球在作物耐鹽研究方面已取得大量成果，但在作物耐堿機制方面，仍知之甚少。

研究團隊對高粱遺傳資源進行了全基因組大數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)分析，發(fā)現(xiàn)一個主效耐堿基因AT1。該基因與水稻的粒形調(diào)控基因GS3同源，研究團隊還揭示了作物耐鹽堿的分子機制。隨后的研究發(fā)現(xiàn)，AT1/GS3基因在主要糧食作物水稻、小麥、玉米、谷子中的調(diào)控機制也高度類似。

“中國天眼”發(fā)現(xiàn)納赫茲引力波存在關(guān)鍵證據(jù)

搜尋納赫茲引力波是國際物理和天文領(lǐng)域備受關(guān)注的焦點問題之一。利用被譽為“中國天眼”的500米口徑球面射電望遠鏡，我國脈沖星測時陣列（CPTA）研究團隊發(fā)現(xiàn)納赫茲引力波存在的關(guān)鍵證據(jù)。這是納赫茲引力波搜尋的一個重要突破，表明我國納赫茲引力波研究與國際同步達到領(lǐng)先水平。相關(guān)研究成果6月29日在線發(fā)表于《天文與天體物理研究》。

中國天眼。圖片來源：中國科學(xué)院國家天文臺

作為一種低頻引力波，波長可長達幾光年的納赫茲引力波是宇宙里亙古恒久的背景噪音。比起2016年人類最早發(fā)現(xiàn)的高頻引力波，它們更難被“收聽”到，需要基于長達數(shù)年的數(shù)據(jù)采集。

利用大型射電望遠鏡對一批自轉(zhuǎn)極其規(guī)律的毫秒脈沖星進行長期測時觀測，是目前已知唯一的納赫茲引力波探測手段。

“利用‘中國天眼’，我們對57顆毫秒脈沖星開展了長期系統(tǒng)性監(jiān)測，同時將這些毫秒脈沖星組成了銀河系尺度大小的引力波探測器，以搜尋納赫茲引力波?！闭撐耐ㄓ嵶髡?、中國科學(xué)院國家天文臺/北京大學(xué)研究員李柯伽說，功夫不負有心人，在深入分析“中國天眼”收集的3年5個月的數(shù)據(jù)后，CPTA團隊找到了納赫茲引力波存在的關(guān)鍵證據(jù)。

北京大學(xué)講席教授、美國藝術(shù)與科學(xué)院院士何子山認為，這一重大科學(xué)突破對星系演化和超大質(zhì)量黑洞研究具有深遠影響，也為引力波天體物理學(xué)打開了全新的窗口。

51個超導(dǎo)量子比特簇態(tài)制備刷新世界紀(jì)錄

繼實現(xiàn)10比特、12比特、18比特的真糾纏態(tài)制備之后，來自中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)等單位的研究人員又取得了重要突破——成功實現(xiàn)51個超導(dǎo)量子比特簇態(tài)制備和驗證，刷新了所有量子系統(tǒng)中真糾纏比特數(shù)目的世界紀(jì)錄。相關(guān)成果7月12日在線發(fā)表于《自然》雜志。

量子真糾纏態(tài)比特數(shù)目的發(fā)展歷史。圖片來源：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)

超導(dǎo)量子計算被普遍認為是最有可能率先實現(xiàn)實用化量子計算的方案之一，因而備受關(guān)注。作為量子計算的基本單元，量子比特不同于非0即1的經(jīng)典比特，它可以“同時”處于0和1疊加態(tài)，即量子相干疊加態(tài)。

當(dāng)人們把量子疊加拓展到多量子比特體系，自然就導(dǎo)致了量子糾纏的概念。多個量子比特一旦實現(xiàn)了相干疊加，其代表的狀態(tài)空間將會隨著量子比特的數(shù)目增多而呈指數(shù)增長。這被認為是量子計算加速效應(yīng)的根源。多年以來，實現(xiàn)大規(guī)模的多量子比特糾纏一直是各國科學(xué)家奮力追求的目標(biāo)。

然而，由于更大規(guī)模的真糾纏態(tài)制備要求高連通性的量子系統(tǒng)、高保真的多比特量子門以及高效準(zhǔn)確的量子態(tài)保真度表征手段，此前真糾纏比特的規(guī)模未能突破24個量子比特。

該研究將量子系統(tǒng)中真糾纏比特數(shù)目的紀(jì)錄由24個大幅突破至51個，充分展示了超導(dǎo)量子計算體系優(yōu)異的可擴展性，對研究多體量子糾纏、實現(xiàn)大規(guī)模量子算法以及基于測量的量子計算等具有重要意義。

國家太空實驗室正式運行

“天宮課堂”為我們帶來了奇妙、有趣的太空實驗，而更多關(guān)于太空奧秘的探索正在國家太空實驗室里有序開展。

在8月18日舉行的載人航天工程空間應(yīng)用與發(fā)展情況介紹會上，中國載人航天工程新聞發(fā)言人、中國載人航天工程辦公室副主任林西強表示，中國國家太空實驗室目前已正式運行，并建立起獨具中國特色的近地空間科學(xué)與應(yīng)用體系，空間應(yīng)用正有序展開、成果頻現(xiàn)。

神舟十六號航天員拍攝空間站組合體全景圖像。圖片來源：中國載人航天工程辦公室

2022年底，中國空間站完成全面建造，進入為期10年以上的應(yīng)用與發(fā)展階段。在這一階段，我國將常態(tài)化開展載人飛行，航天員將長期在軌飛行，在很多領(lǐng)域開展大規(guī)模的空間科學(xué)實驗和技術(shù)實驗任務(wù)。全面建成的中國空間站，是我國覆蓋空間科學(xué)相關(guān)學(xué)科領(lǐng)域最全、在軌支撐能力最強、兼?zhèn)溆腥藚⑴c和上下行運輸?shù)泉毺貎?yōu)勢的國家太空實驗室。

6月4日，神舟十五號順利返回地球。此次“太空出差”，神舟十五號3名航天員順利進駐中國空間站，與神舟十四號航天員乘組首次實現(xiàn)“太空會師”。10月29日，一場“太空會師”再次上演，神舟十七號與神舟十六號兩個乘組在中國空間站勝利會面。這是在我國首艘載人飛船神舟五號實現(xiàn)中華民族千年飛天夢20周年之際，我國第一批、第二批和第三批航天員首次在中國空間站同框。

人體免疫系統(tǒng)發(fā)育圖譜繪制

作為防止病毒細菌等病原體入侵的“衛(wèi)士”，免疫細胞是人體免疫系統(tǒng)中不可或缺的組成部分。明確免疫細胞類型、分化及功能狀態(tài)，對了解免疫力和揭示免疫相關(guān)疾病的發(fā)生發(fā)展機制具有重要意義。

9月12日，《細胞》在線發(fā)表一項關(guān)于免疫細胞的重要進展。來自中國科學(xué)院深圳先進技術(shù)研究院等單位的科研人員成功繪制了覆蓋組織范圍最廣、時間跨度最長、采樣密度最高的人體免疫系統(tǒng)發(fā)育圖譜，有望推動全球免疫學(xué)和發(fā)育生物學(xué)領(lǐng)域的發(fā)展。

構(gòu)建人類免疫系統(tǒng)發(fā)育時空圖譜。圖片來源：中國科學(xué)院深圳先進技術(shù)研究院

在這項研究中，科研人員利用自動化、高通量的合成生物研究大科學(xué)裝置，自主搭建單細胞轉(zhuǎn)錄組測序平臺，對發(fā)育中的免疫細胞開展“解碼”，并以這樣的海量數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)繪制人體免疫系統(tǒng)發(fā)育圖譜。

同時，他們還發(fā)現(xiàn)了免疫細胞的兩個新類型：廣泛存在于多個組織臟器、促進血管生成的巨噬細胞，以及存在于中樞神經(jīng)系統(tǒng)之外的類小膠質(zhì)細胞。

對于這項研究，中國科學(xué)院院士、廈門大學(xué)教授韓家淮給予了高度評價。他說：“這項研究拓展了人們對人體免疫發(fā)育特別是巨噬細胞多樣性、分化和功能的認知，有助于深入理解免疫系統(tǒng)的功能和調(diào)控機制，為疾病診斷、免疫治療和新療法開發(fā)提供重要的基礎(chǔ)。”

【國際入選1項】

中國國家太空實驗室正式運行

今年是中國首次載人飛行任務(wù)成功20周年。8月18日，中國載人航天工程辦公室傳來喜訊：中國國家太空實驗室正式運行，空間應(yīng)用正有序展開、成果頻現(xiàn)。

第十四屆中國航展上拍攝的中國空間站組合體展示艙的問天實驗艙。新華社記者 劉大偉 攝

中國載人航天工程新聞發(fā)言人、中國載人航天工程辦公室副主任林西強說，當(dāng)前空間站科學(xué)實驗設(shè)施基本完成在軌測試，在軌運行穩(wěn)定可靠，具備了大規(guī)模開展空間科學(xué)研究的能力。截至目前，空間站已開展了60余個實驗項目、上萬次在軌實驗，獲得了近60TB原始實驗數(shù)據(jù)，下行了300余個科學(xué)實驗樣品。

作為中國航天史上規(guī)模最大、長期有人照料的空間實驗平臺，運行后的國家太空實驗室將利用太空中的環(huán)境優(yōu)勢展開科研，其中多數(shù)在地球上都無法模擬。而問天實驗艙、夢天實驗艙、天和核心艙部署的多個實驗柜將開展上千項科學(xué)實驗，探索宇宙中的奧秘，并將孵化的科技成果，轉(zhuǎn)化為實實在在的應(yīng)用，惠及地球上普通人的生活。

四、12月26日，共青團中央發(fā)布評選出“十大國之重器”，其中，中國科學(xué)院3項成果入選，其中獨立完成1項、牽頭完成1項、參與完成1項。

“觀天神器” 1

9月27日，位于四川稻城的圓環(huán)陣太陽射電成像望遠鏡順利通過工藝測試，正式建成。整個望遠鏡狀如一顆巨大的“千眼天珠”，是目前全球規(guī)模最大的綜合孔徑射電望遠鏡。

作為“觀天神器”，該工程由中國科學(xué)院國家空間科學(xué)中心牽頭建設(shè)，是國家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施子午工程二期的標(biāo)志性設(shè)備之一，將對太陽開展連續(xù)監(jiān)測，對空間天氣進行預(yù)報和預(yù)警。

未來這個“觀天神器”還將與貴州的FAST中國天眼，還有中國復(fù)眼以及三亞的非相干散射雷達進行聯(lián)合的監(jiān)測，在低頻射電、脈沖星和小行星的監(jiān)測防御預(yù)警中發(fā)揮重要作用。

自主研發(fā)上新！

新一代國產(chǎn)CPU發(fā)布

11月28日，新一代國產(chǎn)CPU——龍芯3A6000在北京發(fā)布。龍芯3A6000采用我國自主設(shè)計的指令系統(tǒng)和架構(gòu)，無需依賴任何國外授權(quán)技術(shù)，是我國自主研發(fā)、自主可控的新一代通用處理器，可運行多種類的跨平臺應(yīng)用。

龍芯3A6000可滿足各類大型復(fù)雜桌面應(yīng)用場景，它的推出，標(biāo)志著我國自主研發(fā)的CPU在自主可控程度和產(chǎn)品性能方面達到新高度，性能達到國際主流產(chǎn)品水平。

首次！中國空間站“全家?！?/span>

11月28日，中國載人航天工程辦公室發(fā)布了神舟十六號乘組返回地面前手持高清相機通過飛船繞飛拍攝的空間站組合體全景照片。這是我國首次在軌獲取以地球為背景的空間站組合體全貌圖像，也是中國空間站的第一組全構(gòu)型工作照。

五、12月14日，Science雜志公布了編輯團隊評選的2023年度十大科學(xué)突破，中國科學(xué)院上海天文臺參與完成了入選的“大規(guī)模黑洞合并產(chǎn)生的星際信號”成果。

大規(guī)模黑洞合并產(chǎn)生的星際信號

AURORE SIMONNET/NANOGRAV COLLABORATION

今年，天體物理學(xué)家發(fā)現(xiàn)了一種微弱的、被人們尋找已久的宇宙轟鳴聲。這是宇宙中的超大質(zhì)量黑洞相互摩擦產(chǎn)生的引力波。這一觀測結(jié)果是迄今對它們存在的最有力支持，也是一種利用遙遠恒星信號探測引力波方法的有力證明。

超大質(zhì)量黑洞位于星系的中心，其質(zhì)量是太陽的數(shù)百萬倍或數(shù)十億倍。當(dāng)星系合并時，它們中心的黑洞最終可能會被引力鎖定在一個不斷收縮的軌道上。在這一被稱為“死亡螺旋”的最初階段，地面的儀器無法探測到相關(guān)信號，但當(dāng)黑洞彼此接近到幾光年以內(nèi)時，它們的相互運動會釋放引力波。

這些引力波無法被激光干涉儀引力波天文臺（LIGO）探測到，LIGO在2015年首次探測到兩個恒星大小的黑洞合并產(chǎn)生的引力波。為了感知這些毫秒級的波，LIGO測量了激光束沿著4千米長的真空管傳播的距離。但捕獲超大質(zhì)量黑洞產(chǎn)生的波需要測量更長的距離。

因此，天文學(xué)家轉(zhuǎn)向脈沖星，這是一種燃盡的恒星，每秒旋轉(zhuǎn)數(shù)百次，同時噴射出攜帶無線電波的粒子射流。當(dāng)燈塔般的波掠過地球時，射電望遠鏡會記錄下像原子鐘一樣規(guī)律的脈沖。過去20年間，天文學(xué)家定期監(jiān)測幾十顆最具節(jié)律性的脈沖星，以尋找脈沖節(jié)律的微小變化。經(jīng)過的引力波會壓縮或拉伸脈沖星和地球之間的空間，細微地改變脈沖到達地球的時間。

今年6月，全球5個團隊聯(lián)合宣布，經(jīng)過15年的觀測，他們已經(jīng)將數(shù)據(jù)中的噪聲降到了足夠低的水平， 剩下的數(shù)據(jù)反映的是宇宙中超大質(zhì)量黑洞合并所引起的轟鳴聲。

資料來源：

1.https://paper.people.com.cn/rmrb/html/2023-12/26/nw.D110000renmrb_20231226_1-08.htm

2.https://mp.weixin.qq.com/s/1EURtDuG7w3BgRUW17jGFg

3.https://mp.weixin.qq.com/s/OD4UumkrTwC9wMX452EFRw

4.https://mp.weixin.qq.com/s/-YM0v3NGB4NtK85pDKYsGg

5.https://mp.weixin.qq.com/s/uMsctMa022nykuIqEhfN2g

6.https://news.sciencenet.cn//sbhtmlnews/2023/12/377559.shtm?id=377559