工作人員在位于法國(guó)圣保羅-萊迪朗斯的國(guó)際熱核聚變實(shí)驗(yàn)反應(yīng)堆（ITER）的預(yù)組裝大廳里忙碌。新華社記者高靜 攝

位于安徽合肥的全超導(dǎo)托卡馬克核聚變實(shí)驗(yàn)裝置（EAST）。新華社記者周牧 攝

近日，中國(guó)科學(xué)院院士和中國(guó)工程院院士投票評(píng)選的2023年中國(guó)十大科技進(jìn)展新聞、世界十大科技進(jìn)展新聞?wù)浇視浴＿^(guò)去一年，世界科技創(chuàng)新十分活躍。從能源領(lǐng)域的新突破到單原子水平的探索，從人類對(duì)自身的了解到人工智能的新應(yīng)用……從一系列新進(jìn)展當(dāng)中，人們可以透視世界科技創(chuàng)新大潮的新動(dòng)向。

能源科技新突破

實(shí)現(xiàn)核聚變發(fā)電是人類追逐清潔、高效能源的重要途徑之一。2023年12月，歐洲聚變能組織發(fā)布消息稱，歐洲和日本共同建造和運(yùn)營(yíng)的核聚變反應(yīng)堆JT-60SA正式投入運(yùn)行。該裝置目前在日本量子科學(xué)技術(shù)研究開(kāi)發(fā)機(jī)構(gòu)那珂研究所，其啟動(dòng)運(yùn)行是核聚變歷史上的一個(gè)里程碑。

JT-60SA計(jì)劃是國(guó)際熱核聚變實(shí)驗(yàn)反應(yīng)堆計(jì)劃（ITER，又稱“人造太陽(yáng)”計(jì)劃）的先行項(xiàng)目，其目標(biāo)是研究聚變作為一種安全、大規(guī)模和無(wú)碳的凈能源的可行性，使它所產(chǎn)生的能量比消耗的能量更多。

ITER由中國(guó)、歐盟、印度、日本、韓國(guó)、俄羅斯、美國(guó)七方共同參與建造，是當(dāng)今世界規(guī)模最大、影響最深遠(yuǎn)的國(guó)際大科學(xué)工程之一。該計(jì)劃旨在模擬太陽(yáng)發(fā)光發(fā)熱的核聚變過(guò)程，探索受控核聚變技術(shù)商業(yè)化可行性。加入ITER十余年來(lái)，中國(guó)持續(xù)貢獻(xiàn)著“中國(guó)智慧”和“中國(guó)力量”。

太空中的太陽(yáng)能非常充裕，通過(guò)空間向地面進(jìn)行能量的定點(diǎn)傳輸，可為人類提供用之不竭的清潔能源。因此，空間太陽(yáng)能電站（SSPS）被視為解決能源危機(jī)、實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的終極答案之一。

2023年，西安電子科技大學(xué)段寶巖院士團(tuán)隊(duì)完成逐日工程——世界首個(gè)全鏈路、全系統(tǒng)SSPS地面驗(yàn)證系統(tǒng)。逐日工程突破的遠(yuǎn)距離高功率微波無(wú)線傳能技術(shù)，應(yīng)用前景廣闊。在太空，可助力構(gòu)建空間能源網(wǎng)、空間充電樁，破解空間算力、星上信息處理、空間攻防及超遠(yuǎn)程探測(cè)的供電難題。在陸?？眨蔀榭罩酗w艇、無(wú)人機(jī)群、海上移動(dòng)平臺(tái)、災(zāi)害及邊遠(yuǎn)區(qū)域無(wú)線供電。

如何在太空中收集太陽(yáng)能并傳回地球？2023年6月1日，美國(guó)加州理工學(xué)院宣布，1月發(fā)射的一顆衛(wèi)星已將微波束的能量導(dǎo)向太空中的目標(biāo)，甚至還將一部分能量發(fā)送到地球的探測(cè)器上。

該任務(wù)旨在進(jìn)一步開(kāi)發(fā)輕便、廉價(jià)和靈活的部件。微波發(fā)射器是一個(gè)由32個(gè)平面天線組成的陣列，排列在比餐盤稍大的表面上。通過(guò)改變發(fā)送到不同天線的信號(hào)的時(shí)間，研究人員可以控制陣列的波束。他們把它對(duì)準(zhǔn)一對(duì)微波接收器，然后隨意將光束從一個(gè)接收器切換到另一個(gè)接收器，并點(diǎn)亮每個(gè)接收器上的LED。

基礎(chǔ)研究活力足

從“人造太陽(yáng)”到超導(dǎo)量子計(jì)算機(jī)，人類在能源、信息等相關(guān)前沿研究領(lǐng)域的重大科技突破背后，都離不開(kāi)超導(dǎo)材料與超導(dǎo)技術(shù)的發(fā)展。

超導(dǎo)是人類發(fā)現(xiàn)的第一種宏觀量子現(xiàn)象，具有豐富科學(xué)內(nèi)涵和廣闊應(yīng)用前景。超導(dǎo)材料已被廣泛地應(yīng)用于能源、信息、醫(yī)療、國(guó)防、交通等領(lǐng)域，在許多方面發(fā)揮著重要的作用。

2023年7月12日，《自然》雜志刊登了中山大學(xué)王猛教授團(tuán)隊(duì)與清華大學(xué)、華南理工大學(xué)等單位合作的成果：首次發(fā)現(xiàn)在14GPa壓力下達(dá)到液氮溫區(qū)的鎳氧化物超導(dǎo)體。這是由中國(guó)科學(xué)家率先獨(dú)立發(fā)現(xiàn)的全新高溫超導(dǎo)體系，是人類目前發(fā)現(xiàn)的第二種液氮溫區(qū)非常規(guī)超導(dǎo)材料，是基礎(chǔ)研究領(lǐng)域的重要突破。這一研究成果將有望推動(dòng)破解高溫超導(dǎo)機(jī)理，使設(shè)計(jì)和預(yù)測(cè)高溫超導(dǎo)材料成為可能，使超導(dǎo)在信息技術(shù)、工業(yè)加工、電力、生物醫(yī)學(xué)和交通運(yùn)輸?shù)阮I(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)更廣泛的應(yīng)用。

X射線廣泛應(yīng)用于醫(yī)療、環(huán)境、安全等領(lǐng)域的檢測(cè)，隨著技術(shù)進(jìn)步，檢測(cè)所需材料樣本數(shù)量目前已經(jīng)減少到1萬(wàn)個(gè)原子的級(jí)別。但單個(gè)原子產(chǎn)生的X射線信號(hào)非常微弱，傳統(tǒng)手段難以探測(cè)。

2023年，來(lái)自美國(guó)俄亥俄大學(xué)、阿貢國(guó)家實(shí)驗(yàn)室、伊利諾伊大學(xué)芝加哥分校等機(jī)構(gòu)的科學(xué)家，首次探測(cè)到單個(gè)原子在X射線作用下產(chǎn)生的信號(hào)，據(jù)此分析出元素種類和原子的化學(xué)狀態(tài)，這個(gè)成果有望為材料檢測(cè)技術(shù)帶來(lái)革新。

為檢測(cè)單個(gè)原子發(fā)出的X射線信號(hào)，科學(xué)家在X射線探測(cè)器內(nèi)加入了一個(gè)由位于樣品附近的尖銳金屬尖端制成的專用探測(cè)器，來(lái)收集X射線激發(fā)的電子。當(dāng)X射線照射到原子上時(shí)，核心能級(jí)的電子被激發(fā)，并通過(guò)重疊的原子/分子軌道隧穿到探測(cè)器尖端，獲得的光譜能揭示原子的相關(guān)信息。

過(guò)去一年，人工智能為諸多行業(yè)發(fā)展帶來(lái)顛覆性成果。其中，美國(guó)多家科研機(jī)構(gòu)發(fā)表了一項(xiàng)研究成果，創(chuàng)建了一個(gè)能夠從頭開(kāi)始生成人造酶的人工智能系統(tǒng)。在實(shí)驗(yàn)室測(cè)試中，盡管人工生成的氨基酸序列與任何已知的天然蛋白質(zhì)存在顯著差異，但其中一些酶與自然界中發(fā)現(xiàn)的酶一樣有效。

科學(xué)家表示，這些新蛋白質(zhì)幾乎可以用于從疾病治療到降解塑料的諸多領(lǐng)域。這項(xiàng)新技術(shù)將加速新蛋白質(zhì)的開(kāi)發(fā)，為已有50年歷史的蛋白質(zhì)工程領(lǐng)域注入活力。

認(rèn)知生命更深入

通過(guò)新技術(shù)，人類對(duì)自己的認(rèn)知正在不斷深化。

2023年10月，刊發(fā)在美國(guó)《科學(xué)》《科學(xué)進(jìn)展》和《科學(xué)—轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)》雜志上的21篇論文公布并闡釋了迄今最全的人類大腦細(xì)胞圖譜。多國(guó)科學(xué)家參與的這一系列研究揭示了3000多種腦細(xì)胞類型的特征，有助于深入理解人類大腦的獨(dú)特之處并推進(jìn)腦部疾病和認(rèn)知能力等研究。

此次發(fā)表的論文是數(shù)百名科學(xué)家利用最先進(jìn)的分子生物學(xué)技術(shù)進(jìn)行的一系列合作研究的成果，為未來(lái)的神經(jīng)科學(xué)研究開(kāi)辟了新方向。

去年5月10日，《自然》雜志發(fā)表了人類泛基因組參考的“初稿”。在3篇論文的合集中，人類泛基因組參考聯(lián)盟發(fā)布了首張人類泛基因組參考草圖以及兩項(xiàng)以這一參考圖為基礎(chǔ)的新遺傳學(xué)研究發(fā)現(xiàn)。

“泛基因組”草圖是非洲、亞洲、美洲和歐洲等全球多地47人的脫氧核糖核酸（DNA）合集，地域和種族構(gòu)成更多元化。研究人員指出，與使用原始的線性參考基因組相比，“泛基因組”使他們能夠識(shí)別出更多的基因結(jié)構(gòu)變異，比如基因復(fù)制或缺失等較大的基因組變動(dòng)。

嗅覺(jué)作為最古老的基本感覺(jué)之一，是動(dòng)物與外界的化學(xué)物質(zhì)世界交流與互動(dòng)的重要基礎(chǔ)。山東大學(xué)教授孫金鵬團(tuán)隊(duì)和上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院研究員李乾團(tuán)隊(duì)合作，系統(tǒng)揭示了嗅覺(jué)感知的分子機(jī)制，為靶向嗅覺(jué)受體的藥物開(kāi)發(fā)提供理論及結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)。

2023年11月，美國(guó)紐約大學(xué)蘭貢醫(yī)療中心的外科團(tuán)隊(duì)宣布，該團(tuán)隊(duì)成功完成了世界上首次眼球移植手術(shù)，為遭受嚴(yán)重眼部損傷的患者恢復(fù)了部分視力。手術(shù)過(guò)程中，外科團(tuán)隊(duì)從眼球供者的骨髓中提取成體干細(xì)胞，并在移植過(guò)程中將其注射到受者的視神經(jīng)中，以期能取代受損的細(xì)胞并保護(hù)視神經(jīng)。手術(shù)后的6個(gè)月里，移植的眼球顯示出明顯的健康跡象。（記者劉峣）