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(yuǎn)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(rèn)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。——“拉索”項目首席科學(xué)家 曹臻

中國空間站進(jìn)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(jìn)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(yuǎn)不能失重，唯有全力以赴才能不負(fù)時代、不負(fù)夢想。——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(jī)“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(jī)“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(jī)，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(tuán)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(jī)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(jī)“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(jī)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(yuǎn)鏡正式投入觀測

全球光學(xué)時域巡天能力最強(qiáng)設(shè)備

墨子巡天望遠(yuǎn)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(yuǎn)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(qiáng)的墨子巡天望遠(yuǎn)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(yuǎn)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(dá)到國際先進(jìn)水平?！友蔡焱h(yuǎn)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(tuán)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(jī)遇，也是巨大挑戰(zhàn)，未來我們將更加努力探索，不負(fù)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(jī)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(jìn)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(jī)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(tuán)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?！敝x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(jī)制方面，仍知之甚少。

研究團(tuán)隊對高粱遺傳資源進(jìn)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(tuán)隊還揭示了作物耐鹽堿的分子機(jī)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(jī)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(yuǎn)鏡，我國脈沖星測時陣列（CPTA）研究團(tuán)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(dá)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(dá)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(dá)數(shù)年的數(shù)據(jù)采集。

利用大型射電望遠(yuǎn)鏡對一批自轉(zhuǎn)極其規(guī)律的毫秒脈沖星進(jìn)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。”論文通訊作者、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(fù)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(tuán)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(rèn)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(yuǎn)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(rèn)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(rèn)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(kuò)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(qiáng)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(jìn)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(qiáng)、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(jìn)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(xì)菌等病原體入侵的“衛(wèi)士”，免疫細(xì)胞是人體免疫系統(tǒng)中不可或缺的組成部分。明確免疫細(xì)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(jī)制具有重要意義。

9月12日，《細(xì)胞》在線發(fā)表一項關(guān)于免疫細(xì)胞的重要進(jìn)展。來自中國科學(xué)院深圳先進(jìn)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(jìn)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(xì)胞轉(zhuǎn)錄組測序平臺，對發(fā)育中的免疫細(xì)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(xì)胞的兩個新類型：廣泛存在于多個組織臟器、促進(jìn)血管生成的巨噬細(xì)胞，以及存在于中樞神經(jīng)系統(tǒng)之外的類小膠質(zhì)細(xì)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(xì)胞多樣性、分化和功能的認(rèn)知，有助于深入理解免疫系統(tǒng)的功能和調(diào)控機(jī)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)?！?/span>

【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(qiáng)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(tuán)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(yuǎn)鏡順利通過工藝測試，正式建成。整個望遠(yuǎn)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(yuǎn)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(jìn)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(dá)進(jìn)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(dá)到新高度，性能達(dá)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(jī)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(tuán)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(yuǎn)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(yuǎn)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(xì)微地改變脈沖到達(dá)地球的時間。

今年6月，全球5個團(tuán)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