國家自然科學(xué)基金委員會(huì)發(fā)布2023年度“中國科學(xué)十大進(jìn)展”
【化工儀器網(wǎng) 行業(yè)百態(tài)】科技發(fā)展為國家進(jìn)步提供有利且堅(jiān)實(shí)的技術(shù)基礎(chǔ)，是影響人類生產(chǎn)生活方式的一個(gè)重要因素。推動(dòng)科技創(chuàng)新，一定程度上也是在推動(dòng)一個(gè)國家、一個(gè)民族的進(jìn)步，是實(shí)現(xiàn)社會(huì)高質(zhì)量發(fā)展的一個(gè)基本要素。當(dāng)前，科技創(chuàng)新能力已成為綜合國力的決定性因素，我國在科創(chuàng)上的投入也有目共睹。那么在剛剛過去的2023年，有哪些成果值得我們?nèi)リP(guān)注呢？
就在今天上午，國家自然科學(xué)基金委員會(huì)就這個(gè)問題給出了一份答案。2月29日，國家自然科學(xué)基金委員會(huì)發(fā)布“中國科學(xué)十大進(jìn)展”，這些成果涵蓋了包括生命科學(xué)和醫(yī)學(xué)、人工智能、量子、天文、化學(xué)能源等在內(nèi)多個(gè)科學(xué)領(lǐng)域。
人工智能大模型為精準(zhǔn)天氣預(yù)報(bào)帶來新突破
數(shù)值天氣預(yù)報(bào)方法在每日天氣預(yù)報(bào)、極端災(zāi)害預(yù)警、氣候變化預(yù)測等領(lǐng)域取得了巨大成功，但與此同時(shí)，隨著算力增長趨緩和物理模型逐漸復(fù)雜化，傳統(tǒng)數(shù)值預(yù)報(bào)的瓶頸日益突出。華為云計(jì)算技術(shù)有限公司團(tuán)隊(duì)基于人工智能方法，構(gòu)建了一個(gè)三維深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，稱為盤古氣象大模型。這個(gè)大模型在某些氣象要素的預(yù)報(bào)精度上超越了傳統(tǒng)數(shù)值方法，且推理效率提高了上萬倍。并且具備“采用了三維神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，更好地建模復(fù)雜的氣象過程”“采用地球位置編碼技術(shù)，提升訓(xùn)練過程的精度和效率”“訓(xùn)練具有不同預(yù)測時(shí)效的多個(gè)模型，減少迭代誤差、節(jié)約推理時(shí)間”三點(diǎn)技術(shù)貢獻(xiàn)。
揭示人類基因組暗物質(zhì)驅(qū)動(dòng)衰老的機(jī)制
我國科學(xué)家首次揭示了人類基因組序列中的內(nèi)源性古病毒“復(fù)活”驅(qū)動(dòng)衰老的機(jī)制，有望為衰老的科學(xué)評估，以及相關(guān)疾病的防治提供重要研究思路。相關(guān)團(tuán)隊(duì)在研究中發(fā)現(xiàn)，隨著年齡增長，內(nèi)源性逆轉(zhuǎn)錄病毒會(huì)逃離表觀遺傳監(jiān)控而轉(zhuǎn)錄“復(fù)活”，其“復(fù)活”會(huì)進(jìn)一步驅(qū)動(dòng)衰老進(jìn)程。并在此基礎(chǔ)上以內(nèi)源性逆轉(zhuǎn)錄病毒“復(fù)活”鏈條中的不同環(huán)節(jié)為靶標(biāo)發(fā)展出多樣化的衰老干預(yù)策略，可在一定程度上實(shí)現(xiàn)細(xì)胞、組織或機(jī)體衰老的延緩。
發(fā)現(xiàn)大腦“有形”生物鐘的存在及其節(jié)律調(diào)控機(jī)制
生物鐘的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性與健康息息相關(guān)，節(jié)律如果發(fā)生異常，身體就可能出現(xiàn)各式各樣的疾病。來自軍事科學(xué)院軍事醫(yī)學(xué)研究院的研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，大腦視交叉上核(SCN)神經(jīng)元的初級纖毛是調(diào)控機(jī)體節(jié)律的細(xì)胞器，揭示了“有形”生物鐘的存在及其節(jié)律調(diào)控機(jī)制。該研究不僅加深了對生物鐘本質(zhì)的認(rèn)識(shí)，也為節(jié)律紊亂相關(guān)疾病的治療開辟了全新途徑，對于機(jī)體快速適應(yīng)各種復(fù)雜環(huán)境的研究提供了新思路。
農(nóng)作物耐鹽堿機(jī)制解析及應(yīng)用
中科院遺傳發(fā)育所謝旗研究員、中國農(nóng)業(yè)大學(xué)于菲菲教授、華中農(nóng)業(yè)大學(xué)歐陽亦聃教授等領(lǐng)銜的科研團(tuán)隊(duì)與多家單位合作，以耐鹽堿作物高粱為材料，首次發(fā)現(xiàn)農(nóng)作物耐堿基因AT1及其作用機(jī)制。大田實(shí)驗(yàn)證明該基因可顯著提升高粱、水稻、小麥、谷子和玉米等耐鹽堿作物種質(zhì)產(chǎn)量，在改良鹽堿地綜合利用中具有重大應(yīng)用前景。同時(shí)，該成果也是面向我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方面的重大需求，從基礎(chǔ)研究著手解決實(shí)際問題的典型案例。
新方法實(shí)現(xiàn)單堿基到超大片段DNA精準(zhǔn)操縱
中國科學(xué)院遺傳與發(fā)育生物學(xué)研究所與北京齊禾生科生物科技有限公司團(tuán)隊(duì)合作，首次運(yùn)用人工智能輔助的結(jié)構(gòu)預(yù)測，建立了蛋白聚類新方法，將基于結(jié)構(gòu)分類的理念引入工具酶挖掘領(lǐng)域，并由此開發(fā)了系列具有重要應(yīng)用價(jià)值的新型堿基編輯器和在細(xì)胞核和細(xì)胞器中均可實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)堿基編輯的新型工具CyDENT，為我國在全球基因組編輯技術(shù)競爭中樹立話語權(quán)。
揭示人類細(xì)胞DNA復(fù)制起始新機(jī)制
香港大學(xué)、香港科技大學(xué)、康奈爾大學(xué)、法國居里研究所教授組織的研究團(tuán)隊(duì)成功從HeLa細(xì)胞中純化得到人內(nèi)源MCM2-7 DH-DNA復(fù)合物，并解析出2.59埃高分辨率冷凍電鏡結(jié)構(gòu)，揭示了人細(xì)胞DNA復(fù)制起始新機(jī)制。 該項(xiàng)研究揭示的人源復(fù)制前始復(fù)合物(pre-RC)的蛋白結(jié)構(gòu)和工作機(jī)制，為以MCM2-7復(fù)合體為靶點(diǎn)的無副作用抗癌藥物開發(fā)提供了設(shè)計(jì)思路和重要的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)。
“拉索”發(fā)現(xiàn)史上最亮伽馬暴的極窄噴流和十萬億電子伏特光子
“拉索”首次精確測量高能光子爆發(fā)的完整過程，記錄了萬億電子伏特伽馬射線流量增強(qiáng)和衰減的整個(gè)階段。“拉索”實(shí)現(xiàn)了其它實(shí)驗(yàn)沒有達(dá)到的高能量波段光變過程的教科書式的完整觀測，對理論模型的精確檢驗(yàn)提供了實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)。相關(guān)觀測結(jié)果將會(huì)引發(fā)科學(xué)界對伽馬射線暴能量注入、光子吸收、粒子加速等機(jī)制的深入探討。
玻色編碼糾錯(cuò)延長量子比特壽命
南方科技大學(xué)和深圳國際量子研究院團(tuán)隊(duì)聯(lián)合福州大學(xué)、清華大學(xué)團(tuán)隊(duì)依據(jù)玻色編碼量子糾錯(cuò)方案，開發(fā)了基于頻率梳控制的低錯(cuò)誤率宇稱探測技術(shù)，大幅延長邏輯量子比特的相干壽命，超盈虧平衡點(diǎn)達(dá)16%，實(shí)現(xiàn)了量子糾錯(cuò)增益。該成果是通往容錯(cuò)量子計(jì)算道路上的一項(xiàng)重要成果。
揭示光感受調(diào)節(jié)血糖代謝機(jī)制
中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)生命科學(xué)與醫(yī)學(xué)部薛天教授研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)了光直接通過激活視網(wǎng)膜上特殊的感光細(xì)胞，經(jīng)視神經(jīng)至下丘腦和延髓的系列神經(jīng)核團(tuán)傳遞信號，最終通過交感神經(jīng)作用于外周的棕色脂肪組織，直接壓抑了機(jī)體的血糖代謝能力。這項(xiàng)光調(diào)節(jié)血糖代謝的機(jī)制研究，提示現(xiàn)代人健康生活應(yīng)關(guān)注光線環(huán)境的健康，針對夜間光污染造成的罹患代謝疾病風(fēng)險(xiǎn)提高，應(yīng)考慮生活環(huán)境中夜間人造光線的波長、強(qiáng)度和暴露時(shí)長。同時(shí)，研究發(fā)現(xiàn)的感光細(xì)胞、神經(jīng)環(huán)路和外周靶器官可為將來干預(yù)此過程提供潛在靶點(diǎn)。
發(fā)現(xiàn)鋰硫電池界面電荷存儲(chǔ)聚集反應(yīng)新機(jī)制
廈門大學(xué)廖洪鋼教授、孫世剛院士團(tuán)隊(duì)，與北京化工大學(xué)陳建峰院士團(tuán)隊(duì)和美國阿貢國家實(shí)驗(yàn)室徐桂良、Khalil Amine研究員團(tuán)隊(duì)合作，基于自主研發(fā)建立的高時(shí)空分辨電化學(xué)原位液相透射電子顯微系統(tǒng)(EC-TEM)對鋰硫電池界面反應(yīng)過程進(jìn)行了深入研究，首次揭示了鋰硫電池電荷儲(chǔ)存聚集反應(yīng)新機(jī)制。
(本文參考資料來源：科技日報(bào)、央視網(wǎng)、科技部生物中心、人民日報(bào)、BioArt、中國科學(xué)院、中國科學(xué)技術(shù)大學(xué))
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