E星体育2021年已经步入尾声，过去的一年是科技界屡创新高、收获满仓的一年。这一年，恰逢中国百年华诞，我国科技界更是取得多项重要突破。量子计算获得重大进展，使我国成为唯一在两个物理体系中实现量子计算优越性的国家；“中国天眼”正式向全世界开放，尽显大国风度；成功实现二氧化碳人工合成淀粉，为人类未来提供了全新的可能……

　　这一年，是科技工作者们步履不停的一年，他们在追寻科学真理的道路上百折不挠，不断刷新着人类所能达到的新高度。科技界必将乘着时代的东风再启航，向着更加多姿多彩的未来昂首前进。

　　快速从头驯化异源四倍体野生稻，发挥多倍体优势，找回当下栽培稻已经丢失的部分优秀基因，培育出产量更高、环境适应能力更强的新型水稻作物——中国科学院种子创新研究院、遗传与发育生物学研究所李家洋团队与合作者的这项突破性进展，2月4日在国际知名学术期刊《细胞》发表。

　　异源四倍体野生稻的快速从头驯化，中国科学院种子创新研究院/遗传与发育生物学研究所供图

　　多倍化是植物进化的重要机制。今天我们所种植的栽培稻经过了数千年的人工驯化，其农艺性状不断改良，但同时也损失了大量的遗传多样性，造成优势基因资源缺失。而异源四倍体相比二倍体多2个染色体组，异源四倍体野生稻具有生物量大、自带杂种、环境适应能力强等优势。但其具有的非驯化特征，也让它无法直接应用于农业生产。

　　李家洋团队从综合表现更好的四倍体野生稻出发，利用现代基因组编辑技术，将几千至上万年的水稻驯化史在短时间内“重演”，并且避免了部分基因丢失，首次设计并完成了异源四倍体野生稻快速从头驯化的框架图，有望培育出产量高、环境适应能力强的新型水稻作物。研究团队突破了基因组解析、高效遗传转化、高效基因组编辑等技术瓶颈，在异源四倍体高秆野生稻基因组中注释了系列驯化基因和重要农艺性状基因，成功创制了落粒性降低、芒长变短、株高降低、粒长变长、茎秆变粗、抽穗时间不同程度缩短的多种基因组编辑异源四倍体野生稻材料。

　　研发具有实用价值的量子计算机，一直是量子计算领域最重要的发展目标之一，也是当下各国竞相角逐的焦点。过去一年，我国在量子计算机研发领域取得了多项重大进展。

　　2月27日，国际权威期刊《科学进展》发表成果，由国防科技大学、军事科学院、中山大学等机构研究人员研发出的一款新型可编程硅基光量子计算芯片，实现了多种图论问题的量子算法求解E星体育，有望未来在大数据处理等领域获得应用。

　　5月7日，《科学》杂志发表中国科学技术大学潘建伟团队研究成果，其成功研制出了量子计算原型机“祖冲之号”，操纵的超导量子比特达到62个，并在此基础上实现了可编程的二维量子行走。该成果为在超导量子系统上实现量子优越性，以及后续研究具有重大实用价值的量子计算奠定了技术基础。

　　二维超导量子比特芯片示意图, 每个橘色十字代表一个量子比特。图片来源：潘建伟团队

　　10月底，潘建伟团队进一步研制出了66比特的可编程超导量子计算原型机“祖冲之2.0”，在随机线路采样任务上实现了量子计算优越性，所完成任务的难度较2019年谷歌“悬铃木”高出2—3个数量级。

　　与此同时，潘建伟团队升级版的“九章2.0”也极大提高了其量子优势，对于高斯玻色采样问题，1年前的“九章”一分钟可以完成的任务，世界上最强大的超级计算机需要花费亿年时间；而“九章2.0”一分钟完成的任务，超级计算机花费的时间要再增加百亿倍。并且“九章2.0”还具有了部分可编程的能力。

　　“九章2.0”和“祖冲之2.0”的出现，使我国成为唯一在两个物理体系中实现量子计算优越性的国家。

　　本着开放天空的原则，被誉为“中国天眼”的国家重大科技基础设施500米口径球面射电望远镜（FAST）于北京时间2021年3月31日0时起向全世界天文学家发出邀约，征集观测申请，所有国外申请项目统一参加评审。观测时间从今年8月开始。

　　“中国天眼”3月31日起向全球天文学家征集观测申请。新华社记者 欧东衢 摄

　　中国天眼坐落于贵州省黔南州平塘县的大窝凼，于2016年落成，是具有自主知识产权、世界最大单口径、最灵敏的射电望远镜。射电望远镜与光学望远镜一样，口径越大接收到的电磁波越多，其灵敏度就越高，探测能力就越强。借此，中国天眼能够监听到宇宙中微弱的射电信号。

　　通过国家验收启动运行以来，中国天眼设施运行稳定可靠，发现的脉冲星数量已达到500余颗，并在快速射电暴等研究领域取得重大突破。中国天眼的研制和建设，不仅体现了我国的自主创新能力，还推动了我国天线制造技术、微波电子技术、并联机器人、大尺度结构工程、公里范围高精度动态测量等众多高科技领域的发展。

　　中国科学院院士、FAST科学委员会主任武向平表示，FAST面向全球开放使用，彰显了充分合作的理念，以及对人类命运共同体理念的实践。

　　4月15日，中国科学院理化技术研究所（以下简称中科院理化所）承担的国家重大科研装备研制项目“液氦到超流氦温区大型低温制冷系统研制”通过验收及成果鉴定，项目成果鉴定专家组认为，该项目整体技术达到国际先进水平。这标志着我国具备了研制液氦温度（-269℃）千瓦级和超流氦温度（-271℃）百瓦级大型低温制冷装备的能力。

　　液氦是制造超低温的“神器”。随着社会经济的高速发展，我国已成为大型低温制冷设备的使用大国。但由于缺乏大型低温制冷系统、关键子设备及集成技术，我国大型低温制冷装备长期被国外垄断，进口依赖度高。

　　2015年12月，中科院理化所开始启动液氦到超流氦温区大型低温制冷设备的研制工作。在几十年低温技术积累的基础上，经过5年艰苦攻关，坚持走自主创新道路，最终成功研制出技术指标先进的大型氦制冷机。

　　4月，中国科学技术大学郭光灿团队李传锋、周宗权研究组将光存储时间提升至1小时，大幅刷新2013年德国团队所创造的光存储1分钟的世界纪录，向实现量子U盘迈出重要一步。该成果于4月下旬发表于权威学术期刊《自然·通讯》。

　　光已成为现代信息传输的基本载体。光速高达每秒30万公里，“降低”光速乃至让光“停留”下来，是国际学术界一直不懈奋斗的目标。光的存储在量子通信领域尤其重要，通过将光子储存在超长寿命的量子存储器即量子U盘中，实现通过直接运输量子U盘的方式来传输量子信息。而考虑到飞机和高铁等交通工具的速度，量子U盘的光存储时间至少需达到小时量级。

　　李传锋、周宗权研究组2015年便自制光学拉曼外差探测核磁共振谱仪，依托该仪器，其精确刻画了掺铕硅酸钇晶体光学跃迁的完整哈密顿量，并在理论上预测了一阶塞曼效应为零（ZEFOZ）磁场下的能级结构。

　　未来，依靠更加成熟的量子U盘，人类有望实现基于经典交通运输工具的量子信息传输，从而建立起一种全新的量子信道。

　　5月28日，中国科学院合肥物质科学研究院传来喜讯E星体育，有“人造太阳”之称的全超导托卡马克核聚变实验装置（EAST）取得新突破，成功实现可重复的1.2亿摄氏度101秒和1.6亿摄氏度20秒等离子体运行，创造托卡马克实验装置运行新的世界纪录，向核聚变能源应用迈出重要一步。

　　“人造太阳”实现可重复的1.2亿摄氏度101秒和1.6亿摄氏度20秒等离子体运行。新华社记者 周牧 摄

　　地球万物生长所依赖的光和热，都源于太阳核聚变反应后释放的能量。而支撑这种聚变反应的燃料氘，在地球上的储量极其丰富，足够人类利用上百亿年。如果能够利用氘制造一个“人造太阳”来发电，人类则有望彻底实现能源自由。

　　但制造“人造太阳”面临一个突出的现实问题：用什么容器来承载核聚变？人工控制条件下等离子体的离子温度需达到1亿℃以上。而目前地球上最耐高温的金属材料钨的熔化温度是3000多℃。这意味着，需要造出一个同时承载大电流、强磁场、超高温、超低温、高真空、高绝缘等复杂环境的装置，这对工艺设计和材料提出了极高的要求。

　　为了达到聚变实验装置所要求的条件，EAST团队的科学工作者自主创新，自主设计、研发了大部分具有自主知识产权的关键技术，创造性地完成了EAST装置主机的总体工程设计。世界上新一代全超导托卡马克核聚变实验装置在中国率先建成并正式投入运行，为未来清洁能源的利用和发展提供实验研究平台。

　　6月23日，国家重大科技基础设施“地球系统数值模拟装置”在北京怀柔科学城落成启用。这是我国研制成功的首个具有自主知识产权的地球系统模拟大科学装置。

　　地球系统模拟装置，又称地球模拟实验室，是对地球系统进行数值模拟，即以地球系统观测数据为基础，利用描述地球系统的物理、化学和生命过程及其演化的规律在超级计算机上进行大规模科学计算。科学家们由此得以重现地球的过去、模拟地球的现在、预测地球的未来。

　　此次新落成启用的地球模拟实验室整体性能与国际先进水平相当，是我国首个具有自主知识产权，以地球系统各圈层数值模拟软件为核心，软、硬件协同设计，规模及综合技术水平位于世界前列的专用地球系统数值模拟装置。其具备地球表层各圈层的模拟能力，能够更全面地考虑地球系统的各种过程。尤其是在当下最为紧迫的气候变化应对与碳中和领域E星体育，该系统能够全方位关注全球生态和生物地球化学过程及其与气候系统的相互作用，并在此基础上建立起“生态—气温—二氧化碳浓度—碳排放量”的清晰关系，对温室气体核算、未来升温预估提供有力的模拟支撑，助力碳达峰、碳中和愿景目标的实现。并且它还将为我国未来在气候与环境领域的谈判提供依据，提升我国的国际线、

　　7月9日，权威学术期刊《科学》杂志发表的成果显示，浙江大学光电科学与工程学院童利民教授团队联合浙江大学交叉力学中心和美国加州大学伯克利分校的科研人员，在-50℃环境中，制备出了高质量冰单晶微纳光纤。其既能够灵活弯曲，又可以低损耗传输光，在性能上与玻璃光纤相似。

　　本次研究中，童利民团队自行搭建了生长装置，在大量实验基础上，改进了已有的电场诱导冰晶制备方法，在低温高压电场中，辅之以一定的湿度条件，通过静电促使水分子朝电场方向运动，改变其无序的运动状态，从而诱发单晶生长。最终在-50℃的环境中，成功制备出直径在800纳米到10微米的冰单晶微纳光纤。并且，该团队还利用新发明的低温微纳操控和转移技术，在-150℃的环境中，使冰微纳光纤获得了10.9%的弹性应变，接近冰的理论弹性极限。

　　9月23日，中国科学院宣布重磅成果。该院天津工业生物技术研究所研究人员提出了一种颠覆性的淀粉制备方法，不依赖植物光合作用，以二氧化碳、电解产生的氢气为原料，成功生产出淀粉，在国际上首次实现了二氧化碳到淀粉的从头合成，使淀粉生产从传统农业种植模式向工业车间生产模式转变成为可能。相关研究成果9月24日在线发表于《科学》杂志。

　　中国科学家在实验室中首次实现从二氧化碳到淀粉分子的全合成。新华社记者 金立旺 摄

　　为提高生产效率，中国科学院天津工业生物所研究人员从头设计了11步主反应的非自然二氧化碳固定与人工合成淀粉新途径，在实验室中首次实现了从二氧化碳到淀粉分子的全合成。这一人工途径的淀粉合成速率是玉米淀粉合成速率的8.5倍。并且在充足能量供给的条件下，按照目前的技术参数推算，理论上1立方米大小的生物反应器年产淀粉量相当于我国5亩土地玉米种植的平均年产量。

　　11月初，中国科学技术大学几何物理中心创始主任陈秀雄教授与合作者程经睿在偏微分方程和复几何领域取得里程碑式结果，其解出了一个四阶完全非线性椭圆方程，成功证明强制性猜想和测地稳定性猜想这两个国际数学界60多年悬而未决的核心猜想，解决了若干有关凯勒流形上常标量曲率度量和卡拉比极值度量的著名问题。两篇论文发表于国际著名刊物《美国数学会杂志》。

　　几何物理中心创始主任陈秀雄教授（中）与程经睿（左）在一起。安徽网 陶冬青 摄

　　求出一类四阶完全非线性椭圆方程的解，就能证明常标量曲率度量的存在性。陈秀雄、程经睿的工作恰恰就是在K-能量强制性或测地稳定性的假设下，证明了这类方程解的存在。他们不仅求出了方程的解，而且建立了一套系统研究此类方程的方法，为探索未知的数学世界提供了一种新工具。此外，他们还给出了环对称凯勒流形上稳定性猜想的证明，将唐纳森在环对称凯勒曲面上的经典定理推广到了高维，并对一般稳定性猜想的证明提出可能的解决方案，让一般稳定性猜想的完全解决成为可能。

　　放眼“深蓝”，“海牛Ⅱ号”钻机钻出231米的新纪录；遥望星空，海洋一号D卫星和海洋二号C卫星“闪耀”星河；挺进山川河流，金沙江白鹤滩水电站里，浪花飞溅、电流穿梭，全球单机容量最大功率百万千瓦水轮发电机组投产发电……这一年，我们也在与病毒的抗争中，为生命挣得尊严，我国首款具有自主知识产权的新冠病毒中和抗体联合治疗药物——安巴韦单抗与罗米司韦单抗的获批，为患者赢得长达10天的黄金救治期……

　　上万名建设者常年奋战，5300多家设备制造企业大力协同，自2015年5月开工以来，“华龙一号”全球首堆便开始了“加速跑”，并终于在5年多后交出成绩单。

　　2021年1月30日拍摄的“华龙一号”核电机组福建福清核电5号机组。新华社记者 林善传 摄

　　由科技自立自强“打底”产生的一系列数据，可以为“华龙一号”这一地位做注脚：设计寿命为60年，反应堆采用177堆芯设计，堆芯设计换料周期18个月，创新采用“能动和非能动”相结合安全系统及双层安全壳等技术，在安全性上满足国际最高安全标准要求。“华龙一号”首堆所有核心设备均已实现国产，所有设备国产化率达88%，完全具备批量化建设能力。

　　“‘华龙一号’全球首堆的商运，对优化中国能源结构、推动绿色低碳发展，助力碳达峰、实现碳中和目标具有重要意义。”余剑锋所言非虚，据悉，“华龙一号”每台机组每年可发电近100亿千瓦时，能满足中等发达国家100万人口的生产和生活年度用电需求，同时相当于减少标准煤消耗312万吨、减少二氧化碳排放816万吨，相当于植树造林7000多万棵。

　　高7.6米、“腰围”10米、体重12吨，在南海超2000米的深水成功下钻231米，刷新世界深海海底钻机钻探深度。这一纪录的创造者，是湖南科技大学牵头，我国自主研发的“海牛Ⅱ号”海底大孔深保压取芯钻机系统E星体育。

　　“海牛Ⅱ号”的研制，依托我国国家重点研发计划“深海关键技术与装备专项”课题，研制作业水深不少于2000米、钻进深度不低于200米、保压成功率不小于60%的海底大孔深保压取芯钻机系统，并最终形成一整套具自主知识产权的海底大孔深保压钻探取芯装备技术与成果，为我国海底天然气水合物勘探提供装备技术支撑。

　　6月25日，我国首个自营1500米深水大气田“深海一号”正式投产。新华社记者 蒲晓旭摄

　　6月28日上午，在现场沸腾的欢呼声中，金沙江白鹤滩水电站首批机组完成72小时带负荷连续试运行，正式投产发电。左岸1号机组、右岸14号机组两台百万千瓦水轮发电机组高速转动，将金沙江的水能资源转化为电能，源源不断送往华东地区。其中，右岸14号机组带100万千瓦负荷成功，这是全球首台并网发电，也是全球首台实现100万千瓦满负荷发电的机组。

　　白鹤滩水电站位于四川省宁南县和云南省巧家县交界处，矗立于金沙江下游干流河段上，电站总装机容量1600万千瓦，共安装16台我国自主研制的百万千瓦水轮发电机组，是实施“西电东送”的国家重大工程，是当今世界在建规模最大、技术难度最高的水电工程。全球单机容量最大功率百万千瓦水轮发电机组，实现了我国高端装备制造的重大突破。

　　硬朗飘逸的双侧堆叠棱线、独特的“抱轨”结构、更强大的爬坡能力……7月20日，由中国中车承担研制、具有完全自主知识产权的时速600公里高速磁浮交通系统在青岛成功下线，这是世界首套设计时速达600公里的高速磁浮交通系统，标志我国掌握了高速磁浮成套技术和工程化能力。

　　10月27日，在“十三五”科技创新成就展上，时速600公里高速磁浮列车“实车”吸引了众多参观者。人民视觉供图

　　“时速600公里高速磁浮交通系统采用的是成熟可靠的常导技术。”高速磁浮项目技术总师、中车四方股份公司副总工程师丁叁叁说，它的基本原理，是利用电磁力来实现列车“无接触”运行。

　　车辆底部的悬浮架装有电磁铁，与铺设在轨道下方的铁芯相互吸引，产生向上的吸力，从而克服地心引力，使车辆“悬浮”起来，再利用直线电机驱动列车前行。

　　“高速磁浮运行时，通过精确控制电磁铁中的电流，车体与轨道之间始终保持约10毫米的悬浮间隙。”丁叁叁说。

　　上天入地，舍我其谁。7月29日，海洋一号D卫星和海洋二号C卫星正式交付自然资源部投入业务化运行，这标志着我国海洋观测卫星组网业务化运行能力基本形成。

　　2021年5月19日12时03分，由航天科技集团五院抓总研制的海洋二号D星在酒泉卫星发射中心由长征四号乙运载火箭成功发射。图片来源：中国航天报

　　海洋一号D卫星与已发射的海洋一号C卫星组成我国首个海洋业务卫星星座，上下午组网观测，填补了我国海洋水色卫星下午观测数据的空白，大幅提高了全球海洋水色、海岸带资源与生态环境、大洋船舶位置的观测覆盖能力与观测时效，已经在我国绿潮、浒苔、海上养殖、海冰、台风、溢油等预报监测工作中开展应用服务。

　　海洋二号C卫星与已在轨运行的海洋二号B卫星以及后续发射的海洋二号D卫星组成我国首个海洋动力环境卫星星座，大幅提高了我国海洋动力环境要素全球观测覆盖能力和时效性。

　　在人工条件下，利用天然存在的一氧化碳和氮源（氨）大规模生物合成蛋白质，长期以来被国际学术界认为是影响人类文明发展和对生命现象认知的革命性前沿科学技术。

　　当日，该所宣布在全球首次实现从一氧化碳到蛋白质的合成，并已形成万吨级工业产能。这一举突破了天然蛋白质植物合成的时空限制，为弥补我国农业最大短板——饲用蛋白对外依存度过高提供了国之利器，同时对促进国家“双碳”目标实现深具意义。

　　中国农业科学院饲料所与北京首朗生物技术有限公司经多年联合攻关，突破了乙醇梭菌蛋白核心关键技术，大幅度提高反应速度，创造了工业化条件下一步生物合成蛋白质收率最高85%的世界纪录。

　　该项研究以含一氧化碳、二氧化碳的工业尾气和氨水为主要原料，“无中生有”制造新型饲料蛋白资源乙醇梭菌蛋白，将无机的氮和碳转化为有机的氮和碳，实现了从0 到1的自主创新，具有完全自主知识产权。

　　12月3日，随着全长1035公里的中老铁路建成通车，“澜沧号”列车将一路奔驰，联入中国铁路网，驶向国际。中老铁路全部采用中国管理标准和技术标准建设，是与中国铁路网直接联通的国际铁路。

　　作为中国“一带一路”倡议与老挝变“陆锁国”为“陆联国”战略对接项目，中老铁路是两党两国最高领导人亲自决策和推动的重大战略合作项目。

　　中老铁路位于横断山脉南延段，起自中国云南昆明、终到老挝万象，线路穿越三山、横跨四水，山高谷深，最高点与最低点相对高差达2900米，地形条件极为复杂。

　　友谊隧道位于中老边境，是中老铁路唯一的跨境隧道。“隧道局部含盐量高达80%以上，对隧道结构腐蚀性大，国内外罕见。”中国中铁二局集团玉磨铁路项目部副经理潘福平说，为攻克罕见的地质难题，建设单位先后邀请隧道、地质、材料等方面的专家研讨，确定了“注浆堵水、全包防水、圆形多层结构、强化材料防腐”的设计方案。最终研发的混凝土达到实体强度指标要求，攻克了岩盐高侵蚀性世界难题。

　　12月8日，我国首款自主知识产权新冠病毒中和抗体联合治疗药物获批。该联合用药由清华大学、深圳市第三人民医院和腾盛博药合作研发E星体育。

　　12月9日，清华大学教授张林琦在新闻发布会上展示我国首款新冠特效药样品。人民视觉供图

　　此次获批的联合用药安巴韦单抗与罗米司韦单抗（BRII-196/BRII-198）为救治抢下了更多时间。与国际上其他新冠治疗用药相比，该联合用药给出了长达10天的黄金救治期。三期临床试验的最终结果显示，无论患者是症状出现后的1—5天（早期）前往门诊治疗，还是6—10天（晚期）才开始接受治疗，住院和死亡率均显著降低。这为新冠患者提供了更长的治疗窗口期。

　　“与欧美已获批紧急使用的新冠抗体药相比，我们是唯一进行了变异株感染者治疗效果评估并获得数据的。”研发团队负责人、清华大学医学院教授张林琦说。

　　据介绍，美国FDA此前对这两株抗体组合方案主要变异病毒株的活性已经进行了鉴定，结果显示BRII-196/BRII-198抗体组合方案对全部国际主要突变株阿尔法、贝塔、伽马、伊普西龙、德尔塔、兰姆达、缪保持敏感。