由中國科學(xué)院、中國工程院主辦，中國科學(xué)院學(xué)部工作局、中國工程院辦公廳、中國科學(xué)報社、山東省科學(xué)技術(shù)廳、煙臺市人民政府承辦的中國科學(xué)院院士和中國工程院院士投票評選的2023年中國十大科技進(jìn)展新聞、世界十大科技進(jìn)展新聞于2024年1月11日在山東煙臺揭曉。

中國科學(xué)院副院長、黨組成員常進(jìn)，中國工程院副院長、黨組成員鐘志華，山東省委常委、煙臺市委書記江成，山東省副省長、省政府秘書長宋軍繼出席會議并致辭。

常進(jìn)、鐘志華分別揭曉了2023年中國十大科技進(jìn)展新聞和2023年世界十大科技進(jìn)展新聞，并與江成、宋軍繼一同為2023年中國十大科技進(jìn)展新聞入選團(tuán)隊頒發(fā)紀(jì)念證書及紀(jì)念牌。

中國科學(xué)院原黨組副書記、中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)原黨委書記郭傳杰，中國科學(xué)院原副院長、中國科學(xué)院院士詹文龍，以及來自中國科學(xué)院和中國工程院的多名院士一同出席發(fā)布會。

此項年度評選活動至今已舉辦了30次。評選結(jié)果經(jīng)新聞媒體廣泛報道后，在社會上產(chǎn)生了強(qiáng)烈反響，使公眾進(jìn)一步了解國內(nèi)外科技發(fā)展的動態(tài)，對普及科學(xué)前沿知識起到了積極作用。

2023年中國十大科技進(jìn)展新聞

01

全球首座第四代核電站商運(yùn)投產(chǎn)

我國具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的國家科技重大專項——華能石島灣高溫氣冷堆核電站示范工程12月6日商運(yùn)投產(chǎn)，成為世界首個實(shí)現(xiàn)模塊化第四代核電技術(shù)商業(yè)化運(yùn)行的核電站，標(biāo)志著我國在高溫氣冷堆核電技術(shù)領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了全球領(lǐng)先，對推動我國實(shí)現(xiàn)高水平科技自立自強(qiáng)、建設(shè)能源強(qiáng)國具有重要意義。

高溫氣冷堆是國際公認(rèn)的第四代核電技術(shù)先進(jìn)堆型，是世界核電未來發(fā)展的重要方向。在喪失所有冷卻能力的情況下，不采取任何干預(yù)措施，反應(yīng)堆都能保持安全狀態(tài)，不會出現(xiàn)堆芯熔毀和放射性物質(zhì)外泄。該示范工程是世界首座球床模塊式高溫氣冷堆項目，位于山東省榮成市，由中國華能牽頭，聯(lián)合清華大學(xué)、中核集團(tuán)共同建設(shè)，2006年被列入國家科技重大專項，2012年開工建設(shè)。中國華能集中產(chǎn)業(yè)鏈上下游優(yōu)勢資源，聯(lián)合開展關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)和核心設(shè)備研制，研制出2200多套世界首臺（套）設(shè)備，設(shè)備國產(chǎn)化率達(dá)93.4%。

02

神舟十六號返回 空間站應(yīng)用與發(fā)展階段首次載人飛行任務(wù)圓滿完成

北京時間10月31日8時11分，神舟十六號載人飛船返回艙在東風(fēng)著陸場成功著陸，現(xiàn)場醫(yī)監(jiān)醫(yī)保人員確認(rèn)航天員景海鵬、朱楊柱、桂海潮身體健康狀況良好，神舟十六號載人飛行任務(wù)取得圓滿成功。

神舟十六號載人飛船于2023年5月30日從酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心發(fā)射升空，隨后與天和核心艙對接形成組合體。作為首批執(zhí)行空間站應(yīng)用與發(fā)展階段載人飛行任務(wù)的航天員乘組，3名航天員在軌駐留154天，其間進(jìn)行了1次出艙活動和中國空間站第四次太空授課活動，配合完成空間站多次貨物出艙任務(wù)，為空間站任務(wù)常態(tài)化實(shí)施奠定了基礎(chǔ)。

此次任務(wù)是我國載人航天工程進(jìn)入空間站應(yīng)用與發(fā)展階段的首次載人飛行任務(wù)，在航天員乘組和地面科研人員密切配合下，開展了人因工程、航天醫(yī)學(xué)、生命生態(tài)、生物技術(shù)、材料科學(xué)、流體物理、航天技術(shù)等多項空間科學(xué)實(shí)（試）驗，在空間生命科學(xué)與人體研究、微重力物理和空間新技術(shù)等領(lǐng)域取得重要進(jìn)展，邁出了載人航天工程從建設(shè)向應(yīng)用、從投入向產(chǎn)出轉(zhuǎn)變的重要一步。

03

超越硅基極限的二維晶體管問世

芯片是信息世界的基礎(chǔ)核心，傳統(tǒng)晶體管因接近物理極限而制約了芯片的進(jìn)一步發(fā)展。原子級厚度的二維半導(dǎo)體理論上在未來節(jié)點(diǎn)更具潛力，但受限于其技術(shù)瓶頸，至今所有二維晶體管均不能媲美業(yè)界硅基器件。

北京大學(xué)彭練矛院士、邱晨光研究員團(tuán)隊構(gòu)筑了10 納米超短溝道彈道二維硒化銦晶體管。創(chuàng)造性地提出“稀土釔元素?fù)诫s誘導(dǎo)二維相變理論”，并發(fā)明了“原子級可控精準(zhǔn)摻雜技術(shù)”，從而成功克服了二維領(lǐng)域金屬和半導(dǎo)體接觸的國際難題，首次使得二維晶體管實(shí)際性能超過業(yè)界硅基10納米節(jié)點(diǎn)Fin晶體管和國際半導(dǎo)體路線圖預(yù)測的硅極限，并且將二維晶體管的工作電壓降到0.5V，室溫彈道率提升至所有晶體管最高紀(jì)錄的 83%，研制出國際上迄今速度最快、能耗最低的二維晶體管。相關(guān)成果3月22日發(fā)表于《自然》。

04

我國科學(xué)家發(fā)現(xiàn)耐堿基因可使作物增產(chǎn)

我國鹽堿地面積達(dá)1億公頃，占世界鹽堿地總面積的近十分之一，全球氣候變化、淡水缺乏及化肥大量使用，使可耕土地鹽漬化速度加快。為了更好地利用鹽堿地資源，中國科學(xué)院遺傳與發(fā)育生物學(xué)研究所謝旗研究員科研團(tuán)隊與國內(nèi)多家科研機(jī)構(gòu)和院校合作，經(jīng)過多年研究發(fā)現(xiàn)主效耐堿基因AT1，可以顯著提高高粱、水稻、小麥、玉米、谷子等作物在鹽堿地上的產(chǎn)量，且在改良鹽堿地的綜合利用中具有重大應(yīng)用前景，有望為我國糧食安全發(fā)揮重要支撐作用。該成果3月24日發(fā)表于《科學(xué)》。

05

天問一號研究成果揭示火星氣候轉(zhuǎn)變

在太陽系的行星中，火星與地球最為相似，火星的現(xiàn)狀和演化歷程，被認(rèn)為可能代表著“地球的未來”，針對火星氣候演化的探測研究長期以來備受關(guān)注。風(fēng)沙作用塑造了火星表面廣泛分布的風(fēng)沙地貌、沉積，記錄了火星演化晚期和近代氣候環(huán)境特征和氣候變化過程。但由于缺乏就位、近距離詳細(xì)系統(tǒng)的科學(xué)觀測，我們對火星風(fēng)沙活動過程和記錄的古氣候知之甚少。

針對這一科學(xué)問題，中國科學(xué)院國家天文臺李春來團(tuán)隊，聯(lián)合中國科學(xué)院地質(zhì)與地球物理所郭正堂團(tuán)隊、中國科學(xué)院青藏高原所、美國布朗大學(xué)和天問一號任務(wù)工程團(tuán)隊，瞄準(zhǔn)火星烏托邦平原南部豐富的風(fēng)沙地貌，利用環(huán)繞器高分辨率相機(jī)、火星車導(dǎo)航地形相機(jī)、多光譜相機(jī)、表面成分分析儀、氣象測量儀等開展了高分辨率遙感和近距離就位的聯(lián)合探測，提取了沙丘形態(tài)、表面結(jié)構(gòu)、物質(zhì)成分等信息，分析了其指示風(fēng)向和發(fā)育年齡，發(fā)現(xiàn)了著陸區(qū)風(fēng)場發(fā)生顯著變化的層序證據(jù)，并與火星中高緯度分布的冰塵覆蓋層記錄有很好的一致性，揭示了祝融號著陸區(qū)可能經(jīng)歷了以風(fēng)向變化為標(biāo)志的兩個主要?dú)夂螂A段，風(fēng)向從東北到西北發(fā)生了近70度的變化，風(fēng)沙堆積從新月形亮沙丘轉(zhuǎn)變?yōu)榭v向暗沙壟。這一氣候的轉(zhuǎn)變，發(fā)生在距今約40萬年前的火星末次冰期結(jié)束時，可能是由于自轉(zhuǎn)軸傾角的變化，火星從中低緯度到極地地區(qū)，發(fā)生了一次“冰期-間冰期”的全球性氣候轉(zhuǎn)變。該項研究有助于增進(jìn)我們對火星古氣候歷史的理解，為火星古氣候研究提供了新的視角，也為地球未來的氣候演化方向提供了借鑒。相關(guān)研究成果7月7日發(fā)表于《自然》。

06

我國首個萬米深地科探井開鉆

5月30日上午，中國石油塔里木油田公司深地塔科1井開鉆入地。深地塔科1井開鉆，旨在探索萬米級特深層地質(zhì)、工程科學(xué)理論，標(biāo)志著我國向地球深部探測技術(shù)系列取得新的重大突破，鉆探能力開啟“萬米時代”。

深地塔科1井位于新疆阿克蘇地區(qū)沙雅縣境內(nèi)，緊鄰埋深達(dá)8000米的富滿10億噸級超深油氣區(qū)。這口井設(shè)計井深1.11萬米，設(shè)計鉆完井周期457天，將創(chuàng)造全球萬米深井鉆探用時最快紀(jì)錄。

該井采用的是我國自主研制的全球首臺1.2萬米特深井自動化鉆機(jī)。與普通鉆機(jī)相比，這臺鉆機(jī)的載重提升能力由三四百噸提高到最大900噸，相當(dāng)于能同時吊起150頭6噸重的成年大象。為保障萬米級特深井“打成、打快、打好”，中國石油攻關(guān)研發(fā)智能控制一體化平臺、鉆井自主決策工控系統(tǒng)、超高重載井架底座等一批關(guān)鍵核心技術(shù)裝備，自主研制國際領(lǐng)先的智能鉆機(jī)，成功產(chǎn)出1.2萬米特深井自動化鉆機(jī)，為萬米深地工程科學(xué)探索研究提供裝備和技術(shù)保障。

07

液氮溫區(qū)鎳氧化物超導(dǎo)體首次發(fā)現(xiàn)

7月12日，《自然》雜志刊登了中山大學(xué)王猛教授團(tuán)隊與清華大學(xué)、華南理工大學(xué)等單位合作的成果：首次發(fā)現(xiàn)在14 GPa壓力下達(dá)到液氮溫區(qū)的鎳氧化物超導(dǎo)體。這是由我國科學(xué)家率先獨(dú)立發(fā)現(xiàn)的全新高溫超導(dǎo)體系，是人類目前發(fā)現(xiàn)的第二種液氮溫區(qū)非常規(guī)超導(dǎo)材料，是基礎(chǔ)研究領(lǐng)域的重要突破。

這一研究成果將有望推動破解高溫超導(dǎo)機(jī)理，使設(shè)計和預(yù)測高溫超導(dǎo)材料成為可能，使超導(dǎo)在信息技術(shù)、工業(yè)加工、電力、生物醫(yī)學(xué)和交通運(yùn)輸?shù)阮I(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)更廣泛的應(yīng)用。

08

FAST探測到納赫茲引力波存在證據(jù)

由中國科學(xué)院國家天文臺等單位科研人員組成的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)，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)研究成果于北京時間6月29日在我國天文學(xué)術(shù)期刊《天文與天體物理研究》在線發(fā)表。12月14日，相關(guān)成果入選《科學(xué)》雜志2023年度十大科學(xué)突破。

當(dāng)前，納赫茲引力波研究已經(jīng)成為物理和天文領(lǐng)域國際競賽的焦點(diǎn)之一。然而，納赫茲引力波頻率極低、周期長達(dá)數(shù)年，其波長可達(dá)數(shù)光年，對它的探測極具挑戰(zhàn)性。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。

值得一提的是，歐洲脈沖星測時陣列—印度脈沖星測時陣列、北美納赫茲引力波天文臺和澳大利亞帕克斯脈沖星測時陣列等脈沖星測時陣列合作組也在同一時間宣布了相似的結(jié)果。據(jù)中國科學(xué)院國家天文臺研究員、北京大學(xué)研究員李柯伽介紹，國際上4個團(tuán)隊分別獨(dú)立獲得納赫茲引力波存在的關(guān)鍵證據(jù)，這使得研究結(jié)果可以相互印證，進(jìn)一步提高了這一成果的準(zhǔn)確性。

09

世界首個全鏈路全系統(tǒng)空間太陽能電站地面驗證系統(tǒng)落成啟用

空間太陽能電站（SSPS）是解決能源危機(jī)、實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的終極答案之一。工程院旗艦刊物《Engineering》于2023年11月30日系統(tǒng)報道了西安電子科技大學(xué)段寶巖院士團(tuán)隊完成的逐日工程——世界首個全鏈路、全系統(tǒng)SSPS地面驗證系統(tǒng)，闡述了歐米伽SSPS創(chuàng)新設(shè)計方案、理論創(chuàng)新、技術(shù)突破、工程實(shí)現(xiàn)及實(shí)驗結(jié)果。遠(yuǎn)距離高功率微波無線傳能效率（距離55m，發(fā)射2081瓦，波束收集效率87.3%，DC-DC傳輸效率15.05%）與功質(zhì)比等主要技術(shù)指標(biāo)世界領(lǐng)先。

逐日工程突破的遠(yuǎn)距離高功率微波無線傳能技術(shù)，應(yīng)用前景廣闊。在太空，可助力構(gòu)建空間能源網(wǎng)、空間充電樁，破解空間算力、星上信息處理、空間攻防及超遠(yuǎn)程探測的供電難題。在陸海空，可為空中飛艇、無人機(jī)群、海上移動平臺、災(zāi)害及邊遠(yuǎn)區(qū)域無線供電。

10

科學(xué)家闡明嗅覺感知分子機(jī)制

大多數(shù)動物（包括人類）均擁有一套主嗅覺系統(tǒng)來識別揮發(fā)性的氣味分子。大量的嗅覺受體通過“組合編碼”的氣味識別方式，幫助動物識別數(shù)以萬億計的氣味分子。嗅覺受體可以分為三個家族，第I類是氣味受體（OR）家族，第II類是痕量胺相關(guān)受體（TAAR）家族，OR和TAAR都屬于A類G蛋白偶聯(lián)受體（GPCR）家族，第III類是非GPCR嗅覺受體。

山東大學(xué)孫金鵬教授團(tuán)隊和上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院李乾研究員團(tuán)隊合作，應(yīng)用冷凍電鏡技術(shù)解析了TAAR家族成員之一的小鼠TAAR9（mTAAR9）受體在4種不同配體結(jié)合條件下與Gs/Golf（嗅覺特異性Gα）蛋白三聚體復(fù)合物的結(jié)構(gòu)，進(jìn)一步結(jié)合藥理學(xué)分析揭示了mTAAR9感知配體后被激活的分子機(jī)制。同時，該研究也提出了嗅覺受體“組合編碼”識別配體的結(jié)構(gòu)機(jī)制，闡明了II類嗅覺受體獨(dú)特的激活方式。

該研究闡釋了II類特異嗅覺受體感知?dú)馕兜姆肿訖C(jī)制，為嗅覺受體家族識別配體奠定了理論基礎(chǔ)，對開發(fā)靶向嗅覺受體的新藥也有重要意義。相關(guān)研究成果5月24日發(fā)表于《自然》。

2023年世界十大科技進(jìn)展新聞

01

科學(xué)家繪制迄今最全人腦細(xì)胞圖譜

10月13日，刊發(fā)在美國《科學(xué)》《科學(xué)進(jìn)展》和《科學(xué)-轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)》雜志上的21篇論文公布并闡釋了迄今最全的人類大腦細(xì)胞圖譜。多國科學(xué)家參與的這一系列研究揭示了3000多種腦細(xì)胞類型的特征，將有助于深入理解人類大腦的獨(dú)特之處并推進(jìn)腦部疾病和認(rèn)知能力等研究。

據(jù)悉，上述研究是美國國立衛(wèi)生研究院“推進(jìn)創(chuàng)新神經(jīng)技術(shù)腦研究計劃——細(xì)胞普查網(wǎng)絡(luò)”的一部分，該計劃于2017年啟動，此次發(fā)表的論文是數(shù)百名科學(xué)家利用最先進(jìn)的分子生物學(xué)技術(shù)進(jìn)行的一系列合作研究的成果?？茖W(xué)家表示，這項研究為人們理解人類大腦的結(jié)構(gòu)和功能提供了寶貴信息，將有助于進(jìn)一步的研究和臨床應(yīng)用。它代表了科學(xué)界在解開大腦奧秘方面的重大突破，為未來的神經(jīng)科學(xué)研究開辟了新方向。

02

人工智能首次成功從零生成原始蛋白質(zhì)

1月26日，美國Salesforce Research、Profluent Bio等機(jī)構(gòu)在《自然-生物技術(shù)》上發(fā)表了一項研究成果，該研究創(chuàng)建了一個能夠從頭開始生成人造酶的人工智能（AI）系統(tǒng)。在實(shí)驗室測試中，盡管人工生成的氨基酸序列與任何已知的天然蛋白質(zhì)存在顯著差異，但其中一些酶與自然界中發(fā)現(xiàn)的酶一樣有效。

該實(shí)驗表明，雖然自然語言處理是為讀寫語言文本開發(fā)的，但至少可以學(xué)習(xí)一些生物學(xué)的基本原理。Salesforce Research公司開發(fā)了名為ProGen的人工智能程序，使用下一代標(biāo)記預(yù)測將氨基酸序列組裝成人造蛋白質(zhì)。

科學(xué)家表示，這項新技術(shù)可能比獲得諾貝爾獎的“蛋白質(zhì)設(shè)計技術(shù)——定向進(jìn)化”更為強(qiáng)大，它將加速新蛋白質(zhì)的開發(fā)，為已有50年歷史的蛋白質(zhì)工程領(lǐng)域注入活力。這些新蛋白質(zhì)幾乎可以用于從疾病治療到降解塑料的任何領(lǐng)域。

03

全球最大實(shí)驗性核聚變反應(yīng)堆開始運(yùn)行

12月1日，歐洲聚變能組織(F4E)發(fā)布消息稱，歐洲和日本共同建造和運(yùn)營的核聚變反應(yīng)堆JT-60SA正式投入運(yùn)行。該反應(yīng)堆為托卡馬克裝置，始于2007年，于2020年完成組裝，并于今年10月23日點(diǎn)火成功。該裝置位于日本量子科學(xué)技術(shù)研究開發(fā)機(jī)構(gòu)（QST）那珂研究所，被視為世界上最先進(jìn)的托卡馬克，其啟動運(yùn)行是核聚變歷史上的一個里程碑。

JT-60SA計劃是國際熱核聚變實(shí)驗反應(yīng)堆計劃（ITER，又稱“人造太陽”計劃）的先行項目。JT-60SA反應(yīng)堆的目標(biāo)是研究聚變作為一種安全、大規(guī)模和無碳的凈能源的可行性，使它所產(chǎn)生的能量比消耗的能量更多。這兩個項目的最終目標(biāo)都是使內(nèi)部的氫核融合成氦，以光和熱的形式釋放能量，模擬太陽內(nèi)部發(fā)生的過程。

據(jù)悉，核聚變可以通過不同的方式進(jìn)行，其過程都比核裂變清潔度更高，不會產(chǎn)生放射性廢物。如果實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)的聚變反應(yīng)，將大大減少甚至完全消除人類對化石燃料的依賴。

04

OpenAI正式發(fā)布GPT-4

3月15日，OpenAI發(fā)布了多模態(tài)預(yù)訓(xùn)練大模型GPT-4，這是其大型語言模型的最新版本。與此前的版本相比，GPT-4具備強(qiáng)大的識圖能力，文字輸入限制也提升至2.5萬字；GPT-4的回答準(zhǔn)確性也顯著提升，還能夠生成歌詞、創(chuàng)意文本從而實(shí)現(xiàn)風(fēng)格變化。同時，GPT-4在各類專業(yè)測試及學(xué)術(shù)基準(zhǔn)上也表現(xiàn)優(yōu)良。

OpenAI稱，該公司花費(fèi)6個月的時間，利用對抗性測試程序和ChatGPT的經(jīng)驗教訓(xùn)迭代調(diào)整GPT-4，從而在真實(shí)性、可操縱性和拒絕超出設(shè)定范圍方面取得了有史以來最好的結(jié)果。

GPT-4的發(fā)布是人工智能應(yīng)用的一個里程碑事件，人工智能可實(shí)現(xiàn)的功能越來越豐富，未來或?qū)⒊蔀槿祟惖眯膽?yīng)手的工具。

05

衛(wèi)星首次成功向地球傳送太陽能 證明天基能源可信性

6月1日，美國加州理工學(xué)院宣布，1月發(fā)射的一顆衛(wèi)星已將微波束的能量導(dǎo)向太空中的目標(biāo)，甚至還將一部分能量發(fā)送到地球的探測器上。該項目聯(lián)合主任、加州理工學(xué)院電氣工程師Ali Hajimiri指出：“這次的實(shí)驗是一次概念驗證，它表明了整個系統(tǒng)能夠做什么?！?/p>

該任務(wù)旨在更進(jìn)一步開發(fā)輕便、廉價和靈活的部件。微波發(fā)射器是一個由32個平面天線組成的陣列，排列在比餐盤稍大的表面上。通過改變發(fā)送到不同天線的信號的時間，研究人員可以控制陣列的波束。他們把它對準(zhǔn)一對微波接收器，然后隨意將光束從一個接收器切換到另一個接收器，并點(diǎn)亮每個接收器上的LED。

作為一種清潔、可再生的能源技術(shù)，天基太陽能利用技術(shù)被認(rèn)為是實(shí)現(xiàn)零碳排放的可靠途徑。

06

人類眼球首次移植成功

美國紐約大學(xué)蘭貢醫(yī)療中心的外科團(tuán)隊11月9日宣布，他們成功完成了世界上首次眼球移植手術(shù)。該手術(shù)由愛德華多·羅德里格斯帶領(lǐng)的團(tuán)隊完成，為遭受嚴(yán)重眼部損傷的阿倫·詹姆斯恢復(fù)了部分視力。

據(jù)悉，移植手術(shù)于今年5月進(jìn)行，用時約21小時。手術(shù)過程中，外科團(tuán)隊從眼球供者的骨髓中提取成體干細(xì)胞，并在移植過程中將其注射到受者的視神經(jīng)中，以期能取代受損的細(xì)胞并保護(hù)視神經(jīng)。該團(tuán)隊表示，在手術(shù)后的六個月里，移植的眼球顯示出明顯的健康跡象，如血管功能良好等。盡管這只移植的眼球尚未恢復(fù)視力，但該團(tuán)隊認(rèn)為，這一突破性成果將有助于相關(guān)醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的發(fā)展。目前該團(tuán)隊正在跟進(jìn)監(jiān)測，并期待找到這只眼球恢復(fù)視力的所有可能。

07

迄今最小粒子加速器問世

10月18日，德國埃爾朗根-紐倫堡大學(xué)的研究團(tuán)隊成功制造出了世界上最小的粒子加速器，其長度僅為0.2毫米，可以裝在筆尖上。相關(guān)研究成果已發(fā)表在《自然》雜志上。

這一設(shè)備是第一個能夠快速且聚焦良好的產(chǎn)生電子束的微型加速器，可將電子加速到每秒10萬公里。該加速器采用了光波來加速粒子，通過數(shù)千根2微米高的硅柱排列成兩條平行線，形成了一個狹窄的電子束。當(dāng)他們制造出一個0.5毫米長的版本時，發(fā)現(xiàn)可以以更快速度加速電子，使電子攜帶的能量增加43%。

這種新技術(shù)有望應(yīng)用于醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，為醫(yī)生提供新的治療工具或為生物實(shí)驗室提供小型消毒工具。這一創(chuàng)新為醫(yī)學(xué)領(lǐng)域提供了新的可能性，未來我們可以期待更多關(guān)于小型粒子加速器的研究和應(yīng)用。

08

科學(xué)家首次實(shí)現(xiàn)單原子X射線探測

來自美國俄亥俄大學(xué)、阿貢國家實(shí)驗室、伊利諾伊大學(xué)芝加哥分校等機(jī)構(gòu)的科學(xué)家，首次拍攝到了單原子X射線信號，相關(guān)研究5月31日刊登于《自然》。

在最新研究中，阿貢國家實(shí)驗室的韋·哈拉等人將一個鐵原子和一個鋱原子插入各自的分子宿主內(nèi)。為檢測單個原子發(fā)出的X射線信號，他們在X射線探測器內(nèi)加入了一個由位于樣品附近的尖銳金屬尖端制成的專用探測器來收集X射線激發(fā)的電子。當(dāng)X射線照射到原子上時，核心能級的電子被激發(fā)，并通過重疊的原子/分子軌道隧穿到探測器尖端，獲得的光譜能揭示原子的相關(guān)信息。

研究團(tuán)隊強(qiáng)調(diào)，這項突破將為X射線和納米科學(xué)領(lǐng)域開辟新天地。使用X射線檢測和表征單個原子可能會催生量子信息、環(huán)境和醫(yī)學(xué)研究微量元素檢測等領(lǐng)域的新技術(shù)。這一成就也為研發(fā)先進(jìn)的材料科學(xué)儀器開辟了道路。

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全球首張昆蟲大腦“地圖”繪制完成

來自英國劍橋大學(xué)、美國約翰斯·霍普金斯大學(xué)等多家頂尖機(jī)構(gòu)的研究人員，首次完整地對“果蠅幼蟲”的大腦連接組進(jìn)行重建，繪制出第一張完整的昆蟲大腦圖譜，包括所有神經(jīng)元和突觸。這是了解大腦如何處理感官信息流并將其轉(zhuǎn)化為行動的里程碑式成就。3月10日，《科學(xué)》雜志發(fā)表了這項研究成果。

研究團(tuán)隊使用高分辨率電子顯微鏡掃描了果蠅幼蟲的數(shù)千張大腦切片，在計算機(jī)分析的輔助下，最終生成的圖譜包含3016個神經(jīng)元和54.8萬個突觸。他們還開發(fā)了計算工具，以識別昆蟲大腦中可能的信息流路徑和不同類型的電路圖案。

這是有史以來第一張昆蟲大腦“地圖”，也是神經(jīng)科學(xué)領(lǐng)域的一項里程碑式成就，使科學(xué)家更接近對思維機(jī)制的真正理解，為未來的大腦研究提供支持，并且還可能激發(fā)新的機(jī)器學(xué)習(xí)架構(gòu)。

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人類泛基因組首張草圖發(fā)布

5月10日，《自然》雜志發(fā)表了人類泛基因組參考的“初稿”，在3篇論文的合集中，人類泛基因組參考聯(lián)盟（Human Pangenome Reference Consortium）發(fā)布了首張人類泛基因組參考草圖，以及兩個以這一參考圖為基礎(chǔ)的新遺傳學(xué)研究發(fā)現(xiàn)。

2003年，科學(xué)家們宣布，人類基因組序列圖譜繪制成功。2022年，首個完整人類基因組序列發(fā)布，填補(bǔ)了人類基因組計劃留下的空白。與前述兩次基因主要來源于一個人不同，“泛基因組”草圖是包括非洲、亞洲、美洲和歐洲的全球多地47人的脫氧核糖核酸（DNA）合集，地域和種族構(gòu)成更多元化。

研究人員指出，與使用原始的線性參考基因組相比，“泛基因組”使他們能夠識別出更多的基因結(jié)構(gòu)變異，比如基因復(fù)制或缺失等較大的基因組變動。研究人員計劃不斷完善人類基因組圖譜，旨在到2024年年中對350人進(jìn)行測序。

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