中科院2020度科技创新亮点成果共12项

作者：杰威尔 | 发布时间：2021-01-20 06:46:01 收藏本文下载本文

一、新冠肺炎抗疫科研攻关取得系列重要进展完成单位：中国科学院武汉病毒研究所、中国科学技术大学、微生物研究所、上海药物研究所、干细胞与再生医学创新研究院、昆明动物研究所、北京基因组研究所（国家生物信息中心）、广州生物医药与健康研究院、生物物理研究所、上海巴斯德研究所、苏州生物医学工程技术研究所、精密测量科学与技术创新研究院、福建物质结构研究所、心理研究所、深圳先进技术研究院、微电子研究所、沈阳自动化研究所、上海有机化学研究所、上海营养与健康研究所、文献情报中心、上海科技大学等。

自新冠肺炎疫情暴发以来，中国科学院发挥多学科创新优势，迅速启动“新型冠状病毒应急防控”攻关专项，产出一批应用于新冠疫情一线防控的重要创新成果。

在病原鉴定与溯源方面，最早检测到新冠病毒基因并首个成功分离出病毒毒株，作为国家卫健委指定机构之一向世界卫生组织提交了病毒序列；发现新冠病毒进入细胞的详细分子机制，为研发针对新冠肺炎的新型靶向治疗提供了理论指导。在检测技术研发方面，合作研发的6个新冠检测产品获国家药监局审批，15个产品获欧盟CE认证，产品销往德国、巴西等多个国家。在疫苗及抗体研发方面，成功研发国内首个获批临床试验的新冠重组蛋白疫苗、全球首个获批Ⅲ期临床试验的新冠灭活疫苗、首个在中美两国同步开展 I 期临床研究并获中国药品监督管理局和美国 FDA 的临床试验许可的中和抗体。同时，在腺病毒载体疫苗、mRNA 疫苗、融合蛋白疫苗、AAV 腺相关病毒

疫苗、VSV 病毒载体疫苗等新型疫苗研发方面取得良好进展。在药物研发方面，发现托珠单抗、痰热清等有效药物，纳入国家新冠肺炎诊疗方案；自主研发干细胞 CAStem 注射液，纳入新冠肺炎治疗“三药三方案”。此外，在诊断设备研制、病毒信息库建设、心理援助、推动国际抗疫科技合作等方面也取得重要进展。

新冠肺炎抗疫科研攻关取得系列重要进展

二、助力嫦娥五号月球样品采集嫦娥四号成果持续产出完成单位：中国科学院月球与深空探测总体部、国家天文台、国家空间科学中心、上海天文台、西安光学精密机械研究所、空天信息创新研究院、沈阳自动化研究所、上海技术物理研究所、光电技术研究所、大连化学物理研究所、金属研究所等在嫦娥五号探月任务中，中国科学院作为我国月球探测工程的发起者、参与者、实施者之一继续承担重要任务，所研制的月壤结构探测仪识别出月壤结构分层，有效支持钻取取样工作；全景相机在转台的支持下，完成环拍、国旗展开成像等关键操作；月球矿物光谱分析仪对表取采样前后多个关键位置进行全波段采集。甚长基线干涉测量（VLBI）测轨分系统实现多个探测器同时测量、快速准确定位着陆器月面着陆位置等多项关键技术突破。2020 年 12 月 19 日，1731 克月球样品安全进入中科院“月球样品实验室”，将陆续开展月球样品解封、制备和处理和分发工作，力争早日产出科学研究成果。

嫦娥四号探测器继首次揭示月球背面着陆区域地下 40 米深度内地质分层结构以来，首次获得月表粒子辐射剂量数据。2020 年，中科院科学家团队已在《自然-天文学》等国内外刊物上发表论文 20 余篇。

嫦娥五号月球样品封装装置、嫦娥四号着陆区地下分层结构以及安装在嫦娥四号着陆器上的月表中子与辐射剂量探测仪

三、中科院科技成果经受住“ 奋斗者” 号万米深潜试验检验完成单位：中国科学院深海科学与工程研究所、金属研究所、理化技术研究所、声学研究所、沈阳自动化研究所等中国科学院在“奋斗者”号全海深载人潜水器研制和海试中发挥核心关键作用，10 余家单位全面参与研制和海试工作，相关科技成果经受住了万米深潜试验的检验。其中，中科院金属研究所、理化技术研究所、声学研究所、沈阳自动化研究所等单位完成钛合金载人舱、固体浮力材料、高速数字水声通信系统、自动控制系统、机械手等多项关键技术攻关，保障“奋斗者”号“下得去、上得来”，并为潜水器提供了“眼睛、耳朵、嘴巴”“控制大脑”以及“灵巧的双手”。中科院深海科学与工程研究所作为“奋斗者”号的业主单位组织并保障海试成功，牵头研制“沧海”号着陆器和全海深视频直播系统，为万米载人深潜的电视直播提供了技术支撑。

“奋斗者”号正在布放入水，准备开展下潜作业

四、全面发力参与北斗三号全球卫星导航系统研制建设完成单位：中国科学院微小卫星创新院、上海天文台、国家授时中心、精密测量科学与技术创新研究院等中国科学院充分发挥学科门类齐全的综合优势，全方位参与北斗三号全球卫星导航系统研制建设，是参与任务面最广、任务类型最多的部门，成为北斗三号系统研制建设和创新发展的主力军。率先验证Ka 波段星间链路信号体制，首先采用星载国产龙芯 CPU 技术，共研制 2 颗试验卫星和 10 颗中轨道地球卫星；在国内率先攻克高精度星载氢原子钟和铷原子钟的轻小型化问题，为天基时空基准提供了核心技术支撑，达到国际先进水平；基础性支撑北斗三号系统地面信息处理、时统系统、时间溯源、测试评估工作，突破星地星间链路联合信息处理等多项关键技术，实现高实时性导航电文产品自动化生成，为完好性服务提供保障。此外，作为专项学术交流中心挂靠部门，有效支持专项学术交流工作；专业支撑全球卫星导航系统多边双边平台，有力服务大国外交和北斗国际化。

第五十、五十一颗北斗导航卫星飞行效果图

五、第二次青藏科考成果支撑国家生态文明建设完成单位：中国科学院青藏高原研究所等随着中国科学院 A 类战略性先导科技专项“泛第三极环境变化与绿色丝绸之路建设”的深入推进和第二次青藏科考国家专项的成功实施，其科学成果在我国社会经济发展中的贡献日益显现。2020 年 8月 28 日，习近平总书记在中央第七次西藏工作座谈会上就青藏高原生态环境保护作出重要指示。党中央将青藏科考成果融入国家生态文明建设，并纳入国家治藏方略。

第二次青藏科考队充分利用系留浮空艇、直升飞机、无人机、无人船等现代化高新技术装备开展科考，首次获得喀喇昆仑山脉境外的深冰芯和湖芯样本，初步估算了亚洲水塔的冰川储量、湖泊水量和主要河流出山口径流量之和超过 9 万亿立方米，为国家水资源保护战略提供了重要科学支撑。科考成果也是联合国发布的《团结于科学2020》的重要内容，产生了重要国际影响。

利用直升飞机运载科考设备到极高海拔冰面作业，利用无人机观测冰川地形，利用无人船测量湖泊水量

六、“ 中国天眼” 通过国家验收正式开放运行并取得一批科研成果完成单位：中国科学院国家天文台 2020 年 1 月 11 日，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）通过国家验收。FAST 团队历经 5 年半的艰苦建设，攻克了望远镜超大尺度、超高精度的技术难题，高质量按期完成了工程建设任务。FAST 于 2016 年 9 月 25 日落成启用，进入调试期。试运行以来，设施运行稳定可靠，调试阶段即获得了一批有价值的科学数据，取得了阶段性成果。国家验收委员会认为，项目法人单位根据有关批复要求，按期全面完成了 FAST 建设任务，各项指标均达到或优于批复的验收指标。望远镜系统整体性能稳定可靠，具备了开放运行条件。近一年来，FAST 在脉冲星发现等方面取得一系列重要成果，其中，快速射电暴相关研究成果入选《自然》2020 年十大科学发现。

“中国天眼”全景

七、量子通信与量子计算等研究取得突破完成单位：中国科学技术大学、中国科学院上海技术物理研究所、微小卫星创新研究院、光电技术研究所、上海微系统与信息技术研究所、精密测量科学与技术创新研究院中国科学技术大学等研究团队利用“墨子号”量子卫星，在国际上首次实现基于纠缠的千公里级量子密钥分发，将以往地面无中继量子保密通信的空间距离提高一个数量级，并且通过物理原理确保了在卫星被他方控制的情况下依然能实现安全的量子通信，成为量子通信向现实应用的重要突破。

中国科大等研究团队构建了76个光子的量子计算原型机“九章”，实现了具有实用前景的“高斯玻色取样”任务的快速求解，使我国成功达到量子计算研究第一个里程碑“量子计算优越性”，牢固确立国际第一方阵地位。

此外，中国科学院精密测量科学与技术创新研究院团队等在国际上首次实现单个分子的相干合成，开启了原子-分子体系所有自由度全面相干操控的研究大门。以上相关成果发表在《自然》《科学》上。

基于纠缠的无中继千公里量子保密通信实验示意图

八、揭示蝗虫聚群成灾的奥秘完成单位：中国科学院动物研究所群聚信息素被认为是蝗虫聚群成灾的最关键因素，然而在 50 余年的研究中，没有一种化合物能符合群聚信息素的所有标准，特别是没有野外种群验证证据。中国科学院动物研究所团队发现了一种释放量低但生物活性非常高的化合物 4-乙烯基苯甲醚（4VA），其对群居型和散居型飞蝗的不同发育阶段和性别都有很强吸引力，能够响应蝗虫种群密度变化。通过定位在锥型感器中的嗅觉受体 OR35，蝗虫能够快速感应 4VA 从而聚集。实验证明，4VA 对实验室种群和野外种群均具有很强吸引力。该研究不仅揭示了蝗虫群聚的奥秘，而且使蝗虫的绿色和可持续防控成为可能。相关成果发表于《自然》，在国内外引起较大反响。美国科学院院士莱斯莉·沃斯霍尔在同期《自然》上为该项工作撰写专文，德国马普化学生态研究所所长比尔·汉森对该项工作给予高度评价。

研究揭示蝗虫聚群成灾的奥秘

九、古古 DNA 揭秘中国史前人群迁徙动态与族群源流完成单位：中国科学院古脊椎动物与古人类研究所现代人类的起源与演化一直是全球科学家们探讨的热点问题，而古 DNA 技术出现为这一领域带来全新发展。近年来，欧洲以及东南亚、西伯利亚等地的相关研究已取得很多成果，而东亚尤其是中国史前人类基因组的相关信息则所知甚少。中国科学院古脊椎动物与古人类研究所团队利用共同开发的古 DNA 技术，首次正式发表大规模中国南北方史前人类基因组分析结果。在中华民族探源方面，揭示出中国 8400 年来的南北分化格局、内部不断融合的过程、双向的迁徙扩散模式及人群的主体连续性；在修正东亚南方人群演化模式方面，阐明南岛语系人群的中国南方起源。该研究工作将中国史前人群遗传与演变历史直接呈现出来，填补了东方尤其是中国地区史前人类遗传、演化、适应方面的重要信息。相关成果发表在《科学》上。

中国南北方不同时期人群的遗传特点变化图

十、“ 慧眼” 直接测量到迄今宇宙最强磁场完成单位：中国科学院高能物理研究所中国科学院高能物理研究所“慧眼”卫星团队通过对 X 射线吸积脉冲星的详细观测，采用直接测量的方法得出其表面磁场强度约为10 亿特斯拉。这是迄今为止人类直接且非常可靠地测量到的宇宙中最强磁场，比此前美国宇航局“罗西 X 射线时变探测者”卫星保持的最强磁场测量结果纪录提高约 60%。相关成果发表在《天体物理学杂志通讯》上。

中子星是宇宙中具有最强磁场的天体，其与伴随恒星可组成 X射线双星系统，通过探测其相互作用时辐射能谱中的回旋吸收线，可以直接测量中子星表面附近的磁场强度。“慧眼”作为我国第一颗 X 射线天文卫星，于 2017 年 6 月发射，与国外 X 射线卫星相比，具有覆盖能段宽、在高能 X 射线能段的有效面积最大、时间分辨率高、探测死时间很小、观测强源没有光子堆积效应等突出优点，因此具有探测高能量回旋吸收线的独特能力。

“慧眼”卫星艺术图

十一、科技支撑联合国《2030 年可持续发展议程》实施取得重要成果完成单位：中国科学院空天信息创新研究院、地理科学与资源研究所、计算机网络信息中心、西北生态环境资源研究院、海洋研究所、植物研究所等由中国科学院 A 类战略性先导科技专项“地球大数据科学工程”撰写的《地球大数据支撑可持续发展目标报告》连续作为中国政府的正式文件，由国家领导人在 74 届和 75 届联合国大会上发布。报告聚焦零饥饿、清洁饮水、可持续城市、水下生物、陆地生物等指标，采用科学大数据、云计算、人工智能等方法，构建了可持续发展目标评价体系，揭示了地球大数据技术对监测和评估可持续发展目标的应用价值和前景，为国际社会填补了数据和方法论空白，展现了中国利用科技创新推动落实联合国《2030 年可持续发展议程》的成功实践，彰显了国际发展合作引领地位。该专项入列联合国技术促进可持续发展目标在线平台，成为全球 24 个合作机构之一。研究成果为习近平主席在第 75 届联大宣布将设立“可持续发展大数据国际研究中心”奠定重要基础。

《地球大数据支撑可持续发展目标报告（2020）》

十二、在磁性外尔半金属中首次提出“ 自旋轨道极化子” 新概念中国科学院物理研究所等在国际上首个具有内禀磁性的外尔费米子体系中发现“自旋轨道极化子”。研究团队利用自主设计组装的国际顶尖水平的极低温-强磁场-扫描隧道显微系统，在磁性外尔费米子体系Co3Sn2S2中发现其非磁性原子层上的单原子缺陷周围形成了空间局域的“自旋轨道极化子”，这些极化子表现为具有三重旋转对称性空间分布的束缚态激发形式。进一步研究表明，轨道磁化作用对局域化磁矩起主导作用。“自旋轨道极化子”的发现预示着可以在新型的量子拓扑材料中实现“缺陷量子工程”，为磁性外尔体系磁序与拓扑性质调控开辟了新路径，对其在功能化量子器件方面的应用具有重要意义。相关成果于 2020 年 11 月 5 日发表在《自然-通讯》上。

S 表面单原子缺陷处的空间局域化激发态及空间分布