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最近40年,中科院出了哪些大成果?

2019-05-12来源:梦想吧创客娱乐

一、面向世界科技前沿(15项)

1. 高温超导体研究

超导电性是荷兰科学家卡莫林·昂纳斯(H. Kamerlingh Onnes)在1911年发现的。指某些材料在其临界温度以下表现出电阻为零和完全抗磁性的现象,相应的材料称为超导体。临界温度高于传统理论认为的“麦克米兰极限”(40K)的超导体被称为高温超导体。探索和发现新型高温超导体特别是液氮温区以上的超导体并研究其物理机制是各国科学家们长期追求的目标。

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1987年,物理所在铜氧化物超导体的研究中作出了重大贡献,独立发现了液氮温区铜氧化物超导体,并首次在国际上公布其元素组成为Ba–Y–Cu–O。获1989年度国家自然科学奖一等奖。

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2008年,中国科大和物理所在铁基超导体研究方面先后在国际上首次突破了麦克米兰极限温度,分别发现43K的SmFeAsO1-xFx超导体、41K的CeFeAsO1-xFx超导体和系列50K以上的REFeAsO1-xFx及REFeAsO1-x(RE=稀土元素)超导体,并创造55K的超导体临界温度纪录。确定铁基超导体为新一类高温超导体,并在物理性质研究方面取得重要成果,具有潜在应用价值。获2013年度国家自然科学奖一等奖。

中科院在国际上仅有的两次高温超导研究重大突破中,都作出了先驱性和开创性贡献,在该领域多个方面发挥了引领作用,持续推动国际高温超导研究发展。

2. 拓扑物态领域系列研究

物理所在拓扑物态领域取得一系列国际领先的研究成果。2009年,理论发现Bi2Te3、Bi2Se3、Sb2Te3族三维拓扑绝缘体,并获实验验证,成为最为广泛研究的拓扑绝缘体材料体系。2010年,理论提出Cr或Fe磁性离子掺杂的Bi2Te3等拓扑绝缘体薄膜是实现量子反常霍尔效应的最佳体系,获2011年度中国科学院杰出科技成就奖。2013年,与清华大学合作在世界上首次实验观测到“量子反常霍尔效应”,验证了理论方案。2012—2014年,理论预言并实验发现了两个狄拉克半金属Na3Bi和Cd3As2,将凝聚态中电子态的拓扑分类从绝缘体推广到了半金属,发现了新物态——拓扑半金属态。

2015年,理论预言TaAs家族材料是外尔半金属,并首次实验证实了其中手性电子态——外尔费米子的存在。该研究被英国物理学会《物理世界》评为“2015年十大突破”,被美国物理学会《物理》评为“2015年八大亮点工作”。2018年1月,入选美国物理学会《物理评论》系列期刊诞生125周年纪念论文集,是收录的49项重要科学成就中唯一来自中国本土的工作。

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2017年,理论预言并首次实验发现了三重简并点半金属WC家族材料,发现其中的三重简并费米子型准粒子激发,为在凝聚态物质中探索非常规费米子激发提供了新思路、新方法。

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2018年,首次在铁基超导体铁碲硒材料中发现了拓扑超导表面态,并在该材料中发现了零能的马约拉纳束缚态,对构建稳定的、高容错、可拓展的未来量子计算机的应用具有重要意义。

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3. 粒子物理与核物理研究

中科院依托相关国家重大科技基础设施并牵头重大国际合作,在强子物理、核物理、中微子物理、高能量前沿等方面取得一系列具有国际影响力的科学成果。

1990年以来,高能所依托北京正负电子对撞机(BEPC)、北京谱仪(BES)实验精确测量了τ轻子质量及R值,发现了X(1835)新粒子。2013年,北京谱仪Ⅲ实验发现了“四夸克物质” Zc(3900),是对传统夸克模型中物质只含2个或3个夸克的重大突破,在美国物理学会《物理》评出的当年度物理学领域11项重要成果中位列榜首。

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1992年,利用兰州重离子研究装置,上海原子核所(现“上海应物所”)获得了新核素铂-202,这是中国科学家首次合成的新核素。20世纪90年代以来,近代物理所合成了34种新核素,首次高精度测定一批短寿命原子核质量,建成国际核质量数据评估中心。这些新核素的产生是中国科学家在远离稳定线核的合成和研究中取得的重大成果。

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2011年,上海应物所在参加RHIC-STAR核物理国际合作研究中,与美国科学家合作,为首次发现迄今最重的反物质粒子——反氦核,发挥了关键作用。

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2012年,由高能所牵头的国际合作研究团队在大亚湾反应堆中微子实验发现了中微子振荡新模式,精确测得中微子混合角θ13值,标志着我国中微子实验研究从无到有步入世界前列。该成果入选美国《科学》 2012年十大科学突破,获2013年度中国科学院杰出科技成就奖、2016年度国家自然科学奖一等奖、2016年度国际基础物理学突破奖。

由高能所牵头的中国研究团队在2012年欧洲核子中心大型强子对撞机国际合作实验中,为发现希格斯粒子及其性质研究作出了直接贡献。

4. 有机分子簇集和自由基化学研究

物理有机化学是有机化学的理论基础,主要涉及结构、介质和化学特性、物理特性之间的关系。上海有机所经过近20年努力,围绕物理有机化学前沿领域两个重要方面——有机分子簇集和自由基化学,进行了深入系统的研究。获2002年度国家自然科学奖一等奖,填补了该奖项此前连续4年的空缺。

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有机分子簇集和自卷研究成果,对在分子水平上理解某些生命现象及设计治疗动脉粥样硬化疾病的药物具有重要理论启示。自由基化学研究建立了当时国际上最完整、最可靠的反映取代基自旋离域能力的参数,被国际同行认为是里程碑式的工作。这两个方面涉及有机化合物的结构效应和介质效应,是物理有机化学研究的核心内容之一。

5. 纳米科技创新

在纳米表征领域,1988年,化学所研制出我国第一台集计算机控制、数据分析和图像处理系统于一体的扫描隧道显微镜(STM)和我国第一台原子力显微镜(AFM),奠定了我国纳米科技研究的物质基础。2001年,中国科大在国际上首次利用低温STM获得能够分辨碳-碳单键和双键的C60单分子图像,并于2013年在国际上首次实现了亚纳米分辨的单分子光学拉曼成像,获2014年度中国科学院杰出科技成就奖。2013年,国家纳米中心利用AFM技术在国际上首次实现了对分子间氢键的直接成像,为化学界争论了80多年的“氢键本质”问题提供了第一个直观证据。

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在纳米材料与器件领域,物理所、金属所等单位在碳纳米管的制备、纳米结构及其物性调控、表面纳米化等方面,20多年来产出了一批国际引领性成果,促进了该领域的研究和发展。2017年,上海微系统所联合相关企业设计出低功耗、长寿命、高稳定性的钪-锑-碲(Sc-Sb-Te)新型高速相变材料,对于我国突破国外技术壁垒、自主开发存储器芯片具有重要意义。化学所基于长期基础研究,发展了纳米绿色印刷的完整产业链技术,并于2016年建成世界首条免砂目纳米绿色印刷版材示范线。

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在纳米催化领域,2011年,大连化物所在国际上首次制备出Pt/FeOx单原子催化剂,并提出了单原子催化新概念,入选美国化学会2016年度十大科研成果。2014年,基于纳米限域催化新概念,首创甲烷无氧制烯烃和芳烃催化过程,实现一步高效转化,获2015年度中国科学院杰出科技成就奖。

6. 人工合成生物学研究

继1965年我国在国际上首次人工合成牛胰岛素(获1982年度国家自然科学奖一等奖)之后,1981年11月,由上海生化所、上海细胞所、上海有机所、生物物理所和院外相关单位组成的联合攻关团队,历时13年,在国际上首次人工合成了包含76个核苷酸的酵母丙氨酸转移核糖核酸完整分子。该成果获1987年度国家自然科学奖一等奖,对揭示生命起源和核酸在生物体内的作用意义重大,为进一步了解遗传和其他生命现象、研制和应用多种核酸类药物奠定了理论基础,标志着我国在该领域进入世界先进行列。

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2018年8月,分子植物科学卓越创新中心采用合成生物学“工程化”方法和高效使能技术,以单细胞真核生物酿酒酵母(天然含有16条线型染色体)为研究材料,在国际上首次人工创造出仅含单条染色体的真核细胞。这是继人工合成牛胰岛素和酵母丙氨酸转移核糖核酸之后,我国科学家再一次利用合成科学策略回答了生命科学领域的重大基础问题,将加深人类对生命本质的认识。

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7. 非人灵长类模型与脑连接图谱研究

脑科学与智能技术卓越创新中心在非人灵长类模型与脑连接图谱研究方面取得一系列重要原创成果。2017年年底在国际上率先攻克非人灵长类动物体细胞核克隆这一世界性难题,11月27日世界上首个体细胞克隆猴“中中”诞生,12月5日第二个克隆猴“华华”诞生。这是继1997年英国克隆羊“多莉”后克隆生物技术领域的又一重大突破,将有力促进生命科学基础研究和转化医学研究,为探究众多复杂疾病机理、建立有效诊治和干预手段及新药创制带来光明前景。

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2016年,该卓越创新中心在世界上首次建立了携带人类自闭症基因的非人灵长类动物模型——食蟹猴模型,构建了非人灵长类自闭症行为学分析范式,为观察自闭症的神经科学机理研究提供了一扇重要窗口,为深入研究自闭症的病理与探索可能的治疗干预方法奠定了重要基础。

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2016年,该卓越创新中心成功绘制了更精确的人脑功能分区图谱,即人类脑网络组图谱,突破100多年来传统脑图谱绘制的瓶颈,提出了“利用脑连接信息绘制脑图谱”的思想,第一次建立了宏观尺度上的活体全脑连接图谱,为实现脑科学和脑疾病研究的源头创新提供了重要基础。

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8. 基因组研究

1999年7月,由遗传发育所牵头,我国参与了国际人类基因组计划,成为继美国、英国、法国、德国、日本之后的第6个参与国,也是唯一的发展中国家。2000年4月,我国提前完成了国际人类基因组计划1%基因组序列工作框架图,测定了第3号染色体短臂上3 000万个碱基序列,绘制了达到99.99%覆盖率的完成图,为我国生物资源基因组研究及参与国际生物产业竞争奠定了基础。

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2000年,遗传发育所合作参加中国超级杂交水稻基因组计划。2001年10月,率先完成水稻(籼稻)基因工作框架图的绘制,并免费公布数据库。2002年12月,完成全球第一张农作物的全基因组精细图——籼稻基因组序列精细图的绘制,并研制成功世界第一个覆盖水稻全基因组的基因芯片,为保持我国在杂交水稻育种领域的国际领先地位奠定了基础。获2003年度中国科学院杰出科技成就奖。

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2014年,动物所成功破译了飞蝗的全基因组序列图谱,这是迄今人类破译的最大动物基因组,揭示了飞蝗聚群行为调控以及表型可塑性遗传、表观遗传调控机制;同时围绕种群暴发成灾机制等难题,取得系列突破性进展。获2017年度中国科学院杰出科技成就奖。

9.《中国植物志》编研及生物多样性

研究

2004年,中国高等植物资源的百科全书——《中国植物志》全部完成出版。该书由中科院(植物所、华南植物园、昆明植物所等)牵头,历经我国四代植物分类学家41年(1918—1959年)准备、45年(1959— 2004年)编研,全国80余家单位的312位作者和164位绘图人员通力协作完成。全书80卷126册,共5 000多万字,记载了中国维管束植物3 0 1科、3 4 0 8属、31 142种,包括9 080幅图版,是世界上已出版的规模最大、内容最丰富的植物志书。获2009年度国家自然科学奖一等奖。

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《中国植物志》是植物学领域一项开拓性、创新性、系统性、基础性工程,是半个世纪以来中国植物学研究的标志性成果,具有重大学术价值,促进了我国植物学和生物学相关学科的发展,为陆地生态系统研究和植物资源开发利用提供了重要科学依据,对中国和全球生物多样性的可持续发展作出了重大贡献,并产生了深远影响。

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此前,植物所牵头编写的《中国高等植物图鉴》和《中国高等植物科属检索表》,获1987年度国家自然科学奖一等奖;该所关于中国蕨类植物科属的系统排列和历史来源的研究成果,获1993年度国家自然科学奖一等奖。

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在生物多样性调查、收集保藏和保护利用方面,中科院通过战略生物资源网络建设,完成了植物园体系、标本馆体系、生物遗传资源库以及生物多样性监测及研究网络等基础资源平台建设,建立了较完整的种质资源数据库和信息共享管理系统。昆明植物所牵头于2009年建成了中国西南野生生物种质资源库,收集稀有濒危种、特有种、有重要经济价值及科学价值的野生植物种子近8万份,种质资源保藏能力达到国际领先水平。发起中国植物园联盟,实施“本土植物全覆盖计划”,对我国生物多样性保护起到重要支撑。中科院战略生物资源网络建设及在此基础上开展的科学研究,对促进我国生物多样性保护、生物技术产业发展和应对国际生物资源竞争具有重要战略意义。

10. 古生物研究

南京古生物所于1984年发现了澄江动物化石群,之后进行了长达17年、多达3万余块化石的大规模采集和综合研究,取得了一系列举世瞩目的成果,第一次生动再现了5.3亿年前海洋动物世界的面貌,为揭示“寒武纪大爆发”奥秘提供了科学依据。该成果被誉为“20世纪最惊人的科学发现之一”,获2003年度国家自然科学奖一等奖。

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“金钉子”是全球年代地层划分对比的国际标准。截至2018年7月,在全球确定的60多个“金钉子”中,我国有11个,居全球之首,其中7个(长兴阶、排碧阶、吴家坪阶、赫南特阶、古丈阶、江山阶、乌溜阶)由南京古生物所完成。

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古脊椎所基于多年持续的大规模野外调查和发掘,开展辽西热河脊椎动物群研究,取得了一系列重大发现和原创成果,丰富了人类对早白垩世陆地生态系统的认识,在脊椎动物许多类群的起源和系统演化研究方面具有重大意义。获2003年度中国科学院杰出科技成就奖,入选《时代周刊》 2007年度世界十大科技发现、《科学》 2014年度十大科学突破。

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古脊椎所通过对8万—12万年前东亚地区最早的现代人化石的发现和研究,否认了现代人“非洲起源说”的部分观点,提出了现代人在东亚出现与扩散的新假说,为研究东亚人类演化规律提供了重要化石证据,将中国古人类演化研究推进到国际前沿水平。相关成果入选《自然》 2014年度十大科学事件。

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11. 第四纪环境研究

第四纪环境领域是近年来全球变化研究的热点。地质地球所、地球环境所、寒旱所等单位,以黄土、冰川为古环境研究的重要载体,在第四纪地质学与环境研究中取得了一系列重要成果,为认识全球环境演变规律、理解现今环境变化原因、评估未来环境发展趋势提供了科学依据,处于国际地球科学前沿。

最近40年,中科院出了哪些大成果?

在第四纪黄土环境研究方面,中科院提出“新风成学说”,该学说基于中国黄土重建了250万年以来的气候变化历史,推动了地球环境科学发展,对黄土高原水土保持、植被重建、沙地治理等具有重要实践意义,为国家黄土高原综合治理提供了决策支撑。“黄土高原综合治理定位试验研究”获1993年度国家科学技术进步奖一等奖。

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在第四纪冰川研究方面,中科院查清了我国第四纪冰川分布及特征,编绘了我国第四纪冰川分布图,突破了传统第四纪四次冰期学说,发展了国际第四纪冰川与环境变化研究科学理论,对未来水资源变化和环境演变及可持续发展具有重要意义。

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12. 东亚大气环流研究

大气环流研究是揭示大气运动规律、探索全球气候变化、进行气候预测和天气预报的重要途径。大气所、地球物理所对东亚大气环流运动规律进行了系统深入研究,原创性提出了气候突变概念,发现东亚和北美环流在过渡季节有急剧变化的现象,研究发现并证明了阻塞高压在持续异常天气预报中的重要性,揭示了东亚大气环流对中国气候的影响机理。获1987年度国家自然科学奖一等奖。

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东亚大气环流研究为我国20世纪80年代建立数值天气预报模式奠定了理论基础。1980年,大气所与中央气象台等合作成立了“联合数值预报室”,将系列成果发展成为我国气象业务的主要模式;1982年,中央气象台按此模式首次作出72小时数值天气预报。

13. 数学机械化方法与辛几何算法

20世纪70—80年代,系统所发展了中国传统数学的算法化思想,提出了用计算机证明几何定理的高效代数方法——“吴方法”,开创了数学机械化这一新兴交叉学科方向。这是目前符号求解代数与微分代数方程组最完整的方法之一,已应用于解决机器人运动学、智能CAD、视觉定位、数控最优插补、密码分析、物理规律自动发现、天体运行中心构形等数学交叉科学问题,标志着我国在自动推理研究领域达到国际领先水平。

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哈密尔顿系统是表达一切守恒物理过程的数学形式,辛几何是哈密尔顿系统的数学基础。1984年,计算数学所提出了基于辛几何的哈密尔顿系统的计算方法,开创了这一计算物理、计算力学与计算数学相互交叉、渗透的新兴前沿领域,通过系统研究取得了一批奠基性原创成果,在国际上产生了重大影响,获1997年度国家自然科学奖一等奖。该算法已成为常微分方程和动力系统数值计算的主流研究方向,带来了科学和工程领域计算的革新,广泛应用于天体轨道演化、高能加速器设计、分子动力学模拟、数值天气预报、石油和天然气勘探、等离子体约束、计算量子化学等。

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14. 系列大型天文观测设施

大天区面积多目标光纤光谱天文望远镜(LAMOST,又称“郭守敬望远镜”)坐落于国家天文台兴隆观测站,是大口径兼大视场的光学望远镜,其光谱获取率为世界最高。1997年立项,2001年开工建设,2009年通过验收,2011年10月开始光谱巡天。截至2018年6月,LAMOST对外发布1 000万余条天体光谱,成为世界上天区覆盖最完备、巡天体积和采样密度最大、统计一致性最好、样本数量最多的天文数据库。2018年8月发现目前已知锂元素丰度最高(约为同类天体的3 000倍)的奇特天体。国内外天文学家利用LAMOST数据在银河系的形成和演化、多波段天体交叉认证和星系物理等方面均取得了突破性进展。

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500米口径球面射电望远镜(FAST,又称“中国天眼”)是具有我国自主知识产权、世界最大单口径、最灵敏的射电望远镜。FAST利用贵州天然喀斯特洼地作为望远镜台址,由国家天文台牵头,2007年立项,2011年开工建设;2016年9月落成启用,入选《自然》当年度全球重大科学事件,获2017年度中国科学院杰出科技成就奖。截至2018年8月底,FAST已证实发现脉冲星44颗,其中首次发现的毫秒脉冲星于2018年4月得到国际认证,开启了中国射电望远镜系统发现脉冲星的新时代。

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此外,由北京天文台牵头建设的太阳磁场望远镜、陕西天文台建设的长波授时台系统,同时获1988年度国家科学技术进步奖一等奖;由上海天文台牵头建设的1.56米天体测量望远镜,获1992年度国家科学技术进步奖一等奖;由中科院南京天文仪器研制中心牵头建设的2.16米天文光学望远镜,获1998年度国家科学技术进步奖一等奖;由上海天文台牵头建设的65米射电望远镜(又称“天马望远镜”)在我国探月工程及深空探测中发挥了重要作用。

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一系列大型天文观测设施的建设运行,为我国乃至世界科学家探索宇宙奥秘提供了高水平观测手段和研究平台,提高了我国天文学的国际地位,对我国基础前沿科学研究、战略高技术发展和国际科技合作具有重要意义。

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15. 以北京正负电子对撞机为代表的

大型加速器类装置

北京正负电子对撞机是我国改革开放以来建成的第一台国家重大科技基础设施。该装置由高能所牵头建设,1983年4月立项,1984年10月开工,1988年10月建成,1990年10月投入运行,被《人民日报》称为“我国继原子弹、氢弹爆炸成功、人造卫星上天之后,在高科技领域又一重大突破性成就”,使我国在国际高能物理研究领域抢占一席之地。工程建设获1990年度国家科学技术进步奖特等奖。北京正负电子对撞机重大改造工程(BEPCⅡ)于2004年开工,2009年5月通过验收,获2011年度中国科学院杰出科技成就奖、2016年度国家科学技术进步奖一等奖。

上海光源(SSRF)由上海应物所牵头建设,1998年3月立项,2004年12月开工,2010年1月通过验收。这是国际上性能指标领先的第三代同步辐射光源之一,也是我国已建成的规模最大的大科学装置。获2011年度中国科学院杰出科技成就奖、2013年度国家科学技术进步奖一等奖。

兰州重离子加速器(HIRFL)由近代物理所牵头建设,1976年11月立项,1979年12月开工,1989年11月通过验收,是亚洲能量精度最高的中高能重离子加速器,获1992年度国家科学技术进步奖一等奖。在兰州重离子加速器上扩建多用途的冷却储存环(CSR)工程于1997年6月立项,2000年4月开工,2008年7月通过验收,获2009年度中国科学院杰出科技成就奖。

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合肥同步辐射光源(HLS)由中国科大牵头建设,1983年4月立项,1984年11月开工,1991年12月通过验收,是我国第一台以真空紫外和软X射线为主的专用同步辐射光源,获1995年度国家科学技术进步奖一等奖。二期工程于1997年4月立项,1999年5月开工,2004年12月通过验收。

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中国散裂中子源(CSNS)由高能所牵头建设,2008年9月立项,2011年10月开工,2018年8月通过验收,是国内首台、世界第四台脉冲型散裂中子源,技术指标和综合性能进入国际同类装置先进行列,使我国在强流质子加速器和中子散射领域实现了重大跨越。

最近40年,中科院出了哪些大成果?

一系列大型加速器类大科学装置的建设运行,为我国物质科学、生命科学、材料科学、能源科学、环境和地球科学、地质考古学等众多学科前沿基础研究,以及微电子、微加工、石油化工、生物工程、医药和医疗诊治等领域高新技术研发提供了先进实验平台,支撑用户取得一批国际领先成果,为提升中国的综合科技实力作出了不可替代的重要贡献,带动和促进了相关产业发展。

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二、面向国家重大需求

(15项,不含专用领域)

16. 载人航天与探月工程的科学与应用

中科院是中国载人航天与探月工程的发起者、组织者之一,是科学与应用目标的提出者和实施者,50余家院属单位承担了大量重要工程任务和多项协作配套任务,突破了大批关键核心技术,为工程实施提供了强有力科技支撑。

最近40年,中科院出了哪些大成果?

在载人航天工程中,由空间应用中心(原“空间科学与应用总体部”)牵头负责空间应用系统,在“神舟”系列飞船、“天宫一号”“天宫二号”“天舟一号”上共完成70余项空间科学与应用任务、560项有效载荷研制任务。持续创新发展了可见光、红外、高光谱成像和微波遥感技术,推动了我国空间对地观测技术的跨越发展;开创了我国系列化的生命科学、微重力流体和材料科学、基础物理、天文学等空间研究。2008年,首次实现了在轨二次释放卫星和对非合作目标的远距离逼近和精确绕飞。2016年,在“天宫二号”空间实验室任务中,完成三大科学领域的14项科学实验,其中空间冷原子钟将目前人类在太空的时间计量精度提高1—2个数量级,是空间量子科技领域发展的一个重要里程碑。“中国载人航天工程”“航天员出舱”“交会对接”(均含空间应用系统)分获2003年度、2009年度、2013年度国家科学技术进步奖特等奖、一等奖、特等奖。

最近40年,中科院出了哪些大成果?

在探月工程中,国家天文台等负责科学目标制定、地面应用系统、探测有效载荷、测控系统甚长基线干涉测量(VLBI)、工程配套载荷和关重件研制、科学数据研究等六大任务。2004年至今,圆满完成“嫦娥一号”“嫦娥二号”“嫦娥三号”工程研制和科学探测任务,突破地月数传链路、地月VLBI测定轨、有效载荷、科学探测数据处理方法等关键技术,取得了在国际上首次获取全月面亮温及其分布规律、发现“嫦娥三号”着陆区一种新的岩石类型并重构了月球雨海区地质演化历史等一系列重大原创成果,为探月工程作出了突出贡献。“绕月探测工程”“嫦娥二号工程”分别获得2009年度、2012年度国家科学技术进步奖特等奖。

最近40年,中科院出了哪些大成果?

在载人航天与探月工程中,中科院攻克了一系列技术难关,取得了一大批具有重大科学与应用价值的成果,为推动我国空间科学和空间应用发展、保障国家空间安全和战略利益作出了重要贡献。

最近40年,中科院出了哪些大成果?

17. 北斗卫星导航系统系列卫星研制

北斗卫星导航系统是中国航天史上规模最大、系统建设周期最长、技术难度最复杂的航天系统工程,是我国自主建设、独立运行、与世界其他卫星导航系统兼容共用的全球卫星导航系统。中科院作为主要建设单位之一,微小卫星创新研究院、上海天文台、国家授时中心、武汉物数所和光电院等14个单位承担了北斗二号、全球系统试验卫星、北斗三号MEO全球组网卫星,引领我国先进卫星技术跨越发展,为北斗卫星导航系统全球组网作出了重要贡献。

在全球系统试验卫星任务中,中科院自主研制并成功发射了2颗新一代全球系统试验卫星,其中2015年3月30日发射了首发星。该成果获2017年度中国科学院杰出科技成就奖。

在北斗三号工程中,自主研制的4组8颗全球组网卫星分别于2018年1月12日、3月30日、8月25日和10月15日成功发射。星载原子钟等关键单机及器部件实现了国产化应用,并在高精度导航、定位、授时服务等方面提供可靠保障。该工程建设标志着北斗导航系统从区域走向全球,具有里程碑意义。

北斗卫星导航系统于2000年年底开始向中国及周边地区提供服务,2012年年底向亚太大部分地区提供服务,计划于2018年底服务“一带一路”沿线国家和地区,2020年完成全球组网,在交通运输、海洋渔业、水文监测、气象预报、大地测量、智能驾考、救灾减灾、手机导航、车载导航等诸多领域产生广泛经济社会效益,并为国家安全提供有力保障。

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18. 空间科学实验系列卫星

自2011年开始,空间中心牵头、院内外众多单位协同参与实施中科院空间科学战略性先导科技专项,通过自主和国际合作科学卫星计划,在相关科学前沿领域实现一系列重大突破,并带动相关高技术发展。

2015年12月17日,暗物质粒子探测卫星“悟空号”成功发射。这是迄今世界上观测能段范围最宽、能量分辨率最优的空间探测器,已成功获取国际上最高精度的电子宇宙射线能谱,并首次发现宇宙高能电子TeV拐点及其TeV以上的精细结构。

2016年4月6日,我国首颗微重力科学实验卫星“实践十号”成功发射,科学目标是研究揭示微重力和空间辐射条件下物质运动及生命活动规律,促进生命科学等基础研究和地面生物工程、新材料等高技术发展。该卫星返回舱于4月18日成功返回,完成的19项科学实验中15项为国际首次,取得一批重要研究成果。

2016年8月16日,世界首颗量子科学实验卫星“墨子号”成功发射,在国际上率先实现了千公里级星地双向量子纠缠分发、星地高速量子密钥分发、地星量子隐形传态等三大科学目标,标志着我国在量子通信领域跻身国际领先地位。

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2017年6月15日,我国首颗硬X射线调制望远镜卫星“慧眼”成功发射。该卫星是研究黑洞、中子星等致密天体前沿问题的重大空间科学项目,在2017年10月16日美国国家科学基金会宣布的首次发现双中子星并合产生引力波联合观测成果中发挥了不可或缺的作用。

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此外,2016年12月22日,中科院还成功发射了我国首颗、世界第三颗全球二氧化碳监测科学实验卫星,该卫星可以每季度获取全球大气二氧化碳分布图和全球植被叶绿素荧光分布图,其获得的卫星数据向全球开放共享。该卫星为温室气体排放、碳核查等领域研究提供基础数据,为节能减排等宏观决策提供数据支撑,增加我国在国际碳排放方面的话语权。

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19. 深海科考和载人深潜器技术

“蛟龙号”载人深潜器是我国首台自主设计、自主集成研制的作业型深海载人潜水器,也是目前全球下潜能力最深的作业型载人潜水器。声学所、沈阳自动化所分别完成了“蛟龙号”三大国际领先技术中的两项攻关任务(声学系统、控制系统),获2013年度中国科学院杰出科技成就奖。“蛟龙号”于2012年6月27日创造了最大下潜7 062米的中国载人深潜纪录,标志着我国载人深潜技术跻身世界先进行列,其研发与应用获2017年度国家科学技术进步奖一等奖。

2012年9月,海洋所建成“科学号”海洋科学综合考察船,具有全球航行能力及全天候观测能力,是我国综合性能最先进的科考船。以此为核心,构建了国际一流的深远海综合探测体系,显著提高我国深远海探测与研究能力,获2015年度中国科学院杰出科技成就奖。

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2016年6—8月,深海所组织中科院深渊科考队在马里亚纳海沟挑战者深渊开展了我国首次综合性万米深渊科考活动,多型设备突破万米深度,获取大量万米深渊生物和环境样品,标志着中国深渊科考挺进万米时代。沈阳自动化所自主研发了万米级自主遥控水下机器人“海斗号”(2017年2月实现最大深度10 888米),成为继日本、美国之后第三个具备研制万米级无人潜水器能力的国家。

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2017年,沈阳自动化所自主研发的“海翼号”水下滑翔机3次突破水下滑翔机的世界下潜深度纪录,最大下潜深度达6 329米,海上连续工作时间超过3个月,使我国成为继美国之后第二个具有跨季度自主移动海洋观测能力的国家。

声学所、沈阳自动化所和理化所参与研制、深海所牵头负责海试的“深海勇士号”是我国第二台拥有自主知识产权的深海载人潜水器,水下工作深度达4 500米,国产化率高达95%。2017年8—10月在南海成功进行了载人深潜工程试验。2018年3—6月,“深海勇士号”在我国南海围绕深海科学、深海考古、深海救援等多个应用场景开展了高频次、高强度及复杂海况条件下的下潜作业,取得了丰硕成果。

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此外,从20世纪80年代开始,南海海洋所牵头,会同全国32个单位开展南沙群岛及其邻近海区的综合科学考察,获得水文、地质、生物及油气资源等大量数据和资料,在丰富发展我国热带海洋科学基础理论的同时,为维护我国南沙群岛主权与海洋权益提供了重要科学依据,对南海资源开发、环境保护和综合管理等具有重要应用价值。

深海科考和载人深潜器的关键技术突破,带动了我国海洋科学与技术的全面提升,实现了我国深海装备由集成创新向自主创新的跨越,为我国经略海洋和建设海洋强国提供了重要科技支撑。

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20. 量子通信与量子计算研究

在量子通信研究方面,中国科大在发展远距离量子通信网络技术上处于国际领先水平。2012年2月,建成国际上首个规模化的城域量子通信网络。2017年8月,世界首颗量子科学实验卫星“墨子号”在国际上首次实现千公里星地双向量子纠缠分发、星地高速量子密钥分发、地星量子隐形传态;“天宫二号”成功实现了基于小型化终端的星地量子密钥分发。2017年9月,世界首条连接多个城市的量子通信“京沪干线”正式开通;同时,结合“京沪干线”和“墨子号”的天地链路,实现了世界首次洲际量子视频通信,标志着我国已构建天地一体化广域量子通信网络雏形。

在量子计算研究方面,中国科大在多粒子量子纠缠的制备与操纵上处于国际领先地位,从2004年开始始终保持着纠缠光子数目的世界纪录。2015年,在国际上首次成功实现多自由度量子体系的隐形传态,被英国物理学会评为当年度国际物理学十项重大突破榜首。多光子纠缠及干涉度量学研究成果获2015年度国家自然科学奖一等奖。2016年12月,在国际上首次实现十光子纠缠,再次刷新了光子纠缠态制备的世界纪录。2017年5月,自主研制成功世界首台基于单光子的量子计算机原型,实现了10个超导量子比特的纠缠,入选第四届世界互联网大会领先科技成果。2018年2月,联合阿里云开发的量子计算云平台上线,成为继IBM后全球第二家向公众提供10比特以上量子计算云服务的系统。2018年7月,在国际上首次实现18个光量子比特的纠缠,刷新了所有物理体系中最大纠缠态制备的世界纪录。

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21. 极大规模集成电路关键技术

上海微系统所历经30余年的努力,分别突破绝缘体上硅(SOI)和12英寸大硅片技术,先后成功研发出拥有核心自主知识产权的4—8英寸SOI和12英寸大硅片并实现产业化,制定了我国首部SOI技术企业标准,打破了国外技术封锁,跻身国际高端硅基材料市场,是我国硅集成电路技术和微电子材料的重大突破。获2006年度国家科学技术进步奖一等奖、2007年度中国科学院杰出科技成就奖。

最近40年,中科院出了哪些大成果?

微电子所牵头组织全国性产学研用联盟,通过7年攻关,先后突破22纳米高K介质/金属栅工程、14纳米FinFET器件、新型闪存器件、可制造性设计等关键技术,在关键工艺模块上形成较为系统的知识产权布局(专利2406项,其中国际专利483项),并于2013年首次实现向大型制造企业的许可转让,进入产业化开发阶段,为我国纳米级极大规模集成电路产业技术升级提供了技术支撑。获2014年度中国科学院杰出科技成就奖。

22. 高性能计算

1983年,计算所和院内外80多个单位共同研制的“七五七”工程千万次计算机通过鉴定,这是我国自行研究设计和试制的第一台大型向量计算机系统,获1985年度国家科学技术进步奖一等奖。

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1995年,计算所突破了大规模并行处理的一些关键技术,研制成功曙光1000大规模并行机系统,获1997年度国家科学技术进步奖一等奖。2004年研制成功的曙光4000系列高性能计算机具有十万亿次浮点运算能力,使中国高性能计算技术和产业跻身世界前十,获2005年度中国科学院杰出科技成就奖。2008年研制成功的曙光5000A在第32届全球高性能计算机TOP500排行榜上继续位列第十。2010年研制成功的曙光“星云”是我国首台实测性能超千万亿次的超级计算机,排名世界第二。2009— 2016年,曙光系列超级计算机连续8年蝉联中国高性能计算机市场份额第一。

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软件所长期致力于曙光、联想、神威、天河等一系列国产高性能计算机的软件研发,研制出新一代高性能共性基础算法库,发展了适用于大型异构环境的区域分解算法;突破了千万核规模下全隐式求解器设计关键技术,获2016年度国际高性能计算应用最高奖——戈登·贝尔奖和2017年度中国科学院杰出科技成就奖。

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23. 国产芯片与系统软件研发

2002年,计算所成功研制出我国首款自主研发的通用处理器芯片“龙芯1号”,标志着我国初步掌握了当代通用处理器芯片的关键设计技术。2003年,成功研制出我国首款64位通用处理器芯片“龙芯2B”;2009年,成功研制出我国首款多核通用处理器芯片“龙芯3A”。获2003年度中国科学院杰出科技成就奖。经过10余年的研发,“龙芯”已经形成了嵌入式应用、桌面应用、服务器等3个产品系列,应用于北斗导航卫星、党政办公、数字电视、教育、工业控制、网络安全和国防等重要领域。

最近40年,中科院出了哪些大成果?

近年来,该所研制出国际上首个深度学习处理器芯片——“寒武纪”,相对通用处理器等传统芯片可提升智能处理能效100倍以上,应用于华为Mate10、荣耀V10和P20等数千万部手机上。2016年11月,入选第三届世界互联网大会领先科技成果。2016年,孵化出世界首个人工智能芯片独角兽公司。

最近40年,中科院出了哪些大成果?

1983年,软件所基于时序逻辑的软件工程环境的理论与设计研究,提出了世界上第一个可执行时序逻辑语言XYZ/E,可支持软件开发的全过程,获1989年度国家自然科学奖一等奖。

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1985年,计算所孵化的联想集团成功研制联想式汉字微型机系统LX-PC,获1988年度国家科学技术进步奖一等奖;1990年,成功开发出联想ELSA486/50微机及测试系统,获1992年度国家科学技术进步奖一等奖。

24. 机器人与人工智能技术

1995年,沈阳自动化所牵头研制出6000米级无缆自治水下机器人(CR-01),1995年、1997年两次赴太平洋开展调查工作,使我国具有了对除海沟以外绝大部分海域进行详细探测的能力,相关技术与能力跻身世界前列,获1998年度国家科学技术进步奖一等奖。

最近40年,中科院出了哪些大成果?

2012年,沈阳自动化所自主研制出中国首台6 000米无人无缆潜器(AUV)“潜龙一号”,具有自动定向、定深、定高、垂向移动、横向运动、位置和路径闭环控制、水面遥控航行等功能。2014年,“潜龙二号”研制成功,具有高智能自主避障能力和稳定航行控制能力,标志着我国水下自主机器人技术达到国际先进水平。

最近40年,中科院出了哪些大成果?

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沈阳自动化所工业机器人技术成功实现产业化,新松公司移动机器人市场份额持续保持全球第一。近年来,还开发了极地科考冰雪面移动机器人、旋翼飞行机器人、纳米操作机器人、超高压线巡检机器人、反恐防爆机器人等特种机器人。

最近40年,中科院出了哪些大成果?

合肥研究院2013年研制的我国首台全尺寸人形救援机器人“愚公”,具备复杂环境下自主行走和多任务作业能力,达到国际先进水平。

最近40年,中科院出了哪些大成果?

1999年,自动化所孵化的汉王科技公司研发出国际上第一个大字符集手写汉字输入系统——汉王形变连笔的手写汉字识别方法与系统,获2001年度国家科学技术进步奖一等奖。

最近40年,中科院出了哪些大成果?

自动化所等研发的虹膜识别技术、人脸识别技术、语音识别技术、智能视频监控技术、分子影像技术等得到广泛应用,人工智能(AI)程序“CASIA-先知1.0”、仿生机器鱼高效与高机动控制等在特定领域得到重要应用。

计算所1992年研制出智能型英汉机器翻译系统IMT/ EC(IMT/863),获1995年度国家科学技术进步奖一等奖,为我国机器翻译技术进入国际市场开辟了道路。

科大讯飞公司在智能语音与人工智能核心技术领域居国际领先水平,多次在国际顶级比赛和权威评测中刷新世界纪录,在美国《麻省理工科技评论》 2017年“全球最聪明50家公司”榜单中位列第六。

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25. 先进核能研究

在核聚变领域,合肥研究院自主设计、建设、运行了世界上首台全超导非圆截面托卡马克核聚变实验装置(EAST,俗称“小太阳”),为世界稳态近堆芯聚变物理和工程研究搭建了重要实验平台。1998年7月立项,2000年10月开工,2007年3月通过验收。2017年7月3日,EAST获得超过100秒的完全非感应电流驱动(稳态)高约束模等离子体,成为世界首个实现稳态高约束模运行持续时间达到百秒量级的托卡马克核聚变实验装置,其科学研究成果为国际热核聚变实验反应堆(ITER)长脉冲高约束运行提供了实验支持,为我国下一代聚变装置——中国聚变工程实验堆(CFETR)的设计和预研奠定了基础。EAST的建设运行使我国托卡马克研究走向世界前沿,成为该领域国际上最重要的研究中心之一。获2007年度中国科学院杰出科技成就奖、2008年度国家科学技术进步奖一等奖、2013年度国家科学技术进步奖一等奖。

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