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史上最壯觀的LED燈光秀令世博園流光溢彩。CFP

　　“蛟龍”3000米海試作業(yè)，南海海底豎起中國國旗。王文勝/CFP

　　“嫦娥二號”探月衛(wèi)星用長征三號丙運載火箭在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心成功發(fā)射。秦憲安/CFP

　　中國新一代高速動車組創(chuàng)下時速486.1公里的紀錄。CFP

　　編者按 今年評選出來的十大國內(nèi)科技新聞，較往屆分量更重。評委的視角不僅僅局限在那些具備戰(zhàn)略意義的技術(shù)進展和不同學科的原創(chuàng)成果，像在上海世博會這樣的舉國大事中功不可沒的科技力量也被推向“前臺”。還有很多重要的成就，由于名額有限，只得割愛。我們相信最終榮膺的十大國內(nèi)科技新聞，能夠代表中國科技人員在過去的一年里對科技事業(yè)和公眾利益的貢獻。

　　1. 我國迄今最大的國家重大科學工程“上海光源”通過驗收

　　熾烈的陽光下纖毫畢現(xiàn)。上海光源就好比人造的太陽。1月初我國迄今最大的科學工程——上海光源通過國家驗收。借助于它，許多原本看不見的結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)在科學家的眼前。

　　上海光源的全稱是上海同步輻射光源。1947年，美國人在高能加速器實驗時偶然發(fā)現(xiàn)：高速運動的電子在改變方向時，會釋放出一種“同步輻射光”，其中包含的X光亮度極高。如果說19世紀末倫琴制造的X光是一支蠟燭，同步輻射光就好比太陽，能把微觀世界照個透亮。

　　第一代同步輻射光源是高能加速器的副產(chǎn)品。第二代光源，是人們?yōu)榱双@得同步輻射光，專門設(shè)計的一種加速器。而第三代光源使加速器跑道上的電子不斷改變方向并釋放同步輻射光。一次次釋放疊加起來，得到亮度上萬倍的光。上海光源就屬于目前世界上第三代光源中的佼佼者。

　　在許多科研領(lǐng)域，同步輻射光源都不可缺少。同步輻射光照到蛋白質(zhì)分子上得到衍射光譜圖，對其運算分析可以得出蛋白質(zhì)分子的三維結(jié)構(gòu)——以往需要幾天的工作，現(xiàn)在只需幾個小時甚至幾十分鐘就能完成；利用同步光源可以拍出極其清晰的X光片，對早期心臟病進行安全和快速的診斷；它還可以分析灰塵的成分，進而找出城市中的污染源；材料科研里，它也能幫上大忙。

　　建在巨大的球弧狀屋頂下的“上海光源”，可容納60條以上光束線和上百個實驗站，每天幫助幾百名科研人員工作。自從投入運行以來，上海光源的日程表排得滿滿的，工時供不應(yīng)求。截至目前，上海光源用戶發(fā)表論文數(shù)已有80篇左右，包括一些發(fā)表在《自然》、《科學》和《細胞》等著名科學期刊上的成果。

　　2. 科技讓世博更精彩

　　走進上海世博園的大門，游客們感受到的是技術(shù)創(chuàng)新帶來的便利和新奇。

　　門票一刷就放行，內(nèi)置的“智慧標簽”可以防偽。進入地下通道“世博軸”，玻璃纖維把陽光引入，宛如地上一樣明亮。走上地面，標志性建筑“中國館”映入眼簾。它采用可以遮陽的桁架結(jié)構(gòu)，每一根鋼架的拼搭都是計算過的。

　　走進中國館，有嘆為觀止的“清明上河圖”動畫。絢麗的空間成像技術(shù)，在各國家展館和主題館里大放異彩。

　　來到“世博主題館”前，東西兩側(cè)是巨大的排滿了植物的生態(tài)墻。巍峨的建筑頂上，除了一塊塊用來發(fā)電的太陽能板，還有雨水收集系統(tǒng)用于園藝灌溉。小河和池塘里，漂浮著凈化水質(zhì)的植物島。

　　園里喝的是最新工藝消毒的直接飲用水，吃的是先進技術(shù)檢測合格的食品，吹的是用黃浦江水降溫的絲絲冷氣，坐的是各種類型的大小新能源汽車。

　　夜幕降臨，史上最壯觀的LED燈光秀場展現(xiàn)在眼前。“一軸四館”低碳的光影變幻令游人駐足。

　　精確氣象預(yù)報、安保機器人，垃圾氣力運輸……各領(lǐng)域的新技術(shù)保障世博運作有序。

　　“城市，讓生活更美好”；科技讓世博更美好。“安全、便捷、健康、環(huán)保”，是上海世博會科技行動的理念。世博會上展示的科技，映照出各種美好的可能性?？萍紟椭藗儗崿F(xiàn)一種尊重自然的生活方式和一個趣味盎然的未來世界。

　　尤其重要的是，世博科技行動通過創(chuàng)新成果的規(guī)模化應(yīng)用，帶動了新興產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。前沿的技術(shù)成果全面助力上海世博會，展現(xiàn)出中國科技界創(chuàng)新的實力。

　　3. 我科學家首次實現(xiàn)遠距離自由空間量子態(tài)隱形傳輸

　　今年6月1日出版的《自然•光子學》，封面論文發(fā)表了一個里程碑似的成果——來自中科大和清華的聯(lián)合研究團隊，在河北懷來和北京八達嶺之間分發(fā)了一對糾纏光子。16公里！這是目前國際上實驗室外實現(xiàn)的最遠距離，也是目前國際上量子密鑰分發(fā)的最大距離。

　　什么是量子密鑰呢？無論是軍隊用的電報密碼本，還是銀行用的口令本，總有被人截獲的危險。然而，靠著量子糾纏的同步性，科學家就可以給出一個無法竊取的一次性的密鑰——你知我知，天不知地不知。

　　只要制造一對量子糾纏的粒子A和B，分別給信息的傳送人和接收人，這對粒子就好像古代戰(zhàn)爭用的虎符一樣，總是嚴格吻合。傳送人一測量A粒子，它就呈現(xiàn)出一個隨機數(shù)值；而接收人手上的B粒子，“心靈感應(yīng)”般地呈現(xiàn)出與A對應(yīng)的值。由此，發(fā)信人和收信人可以確保拿到同一個數(shù)值——這就是密鑰。有了密鑰，就可以把信息加密發(fā)出去了。

　　量子密鑰不可能被半路偵測，因為量子態(tài)脆弱到極限，一測量就崩潰。偷窺者拿不到密鑰（解密算法），對任何加密的信息都束手無策。

　　量子密鑰的創(chuàng)意無懈可擊，但目前還不能實用，原因是很難讓一對糾纏粒子在長距離上保持穩(wěn)定。不過近年來，中國科學家一直在努力刷新量子傳輸?shù)木嚯x紀錄。

　　今年中科大和清華團隊成功地在16公里長度實現(xiàn)量子傳輸，這證明了糾纏光子在穿透等效于整個大氣層厚度的地面大氣后，其糾纏特性仍然能夠保持。這樣的話，用衛(wèi)星傳輸糾纏光子就完全可能實現(xiàn)。這是量子通信技術(shù)走向?qū)嵱玫闹匾徊健?/p>

　　4. 體細胞“變身”多能干細胞機制被揭示

　　干細胞是生物體中最原始的細胞，它可以分化為不同器官的細胞，就好像樹干能夠分出許多枝條。人們希望利用人類干細胞的無限潛力來治療疾病——用患者的干細胞發(fā)育出的新器官，替換生病的器官。

　　干細胞過去取自胚胎，這就使科學研究受到了倫理學上的限制。自2006年以來，iPS細胞成為干細胞領(lǐng)域的研究熱點——通過導入4個關(guān)鍵基因，科學家將正常體細胞逆轉(zhuǎn)編程，變成“誘導式多能干細胞”。iPS細胞可以同胚胎干細胞媲美，又沒有倫理學障礙。

　　但普通細胞逆轉(zhuǎn)成iPS細胞，是失敗率很高的過程?？茖W家不清楚其中的機理，因此很大程度上要靠運氣。

　　今年我國科學家的一項研究，揭示了體細胞逆轉(zhuǎn)為多能干細胞的啟動機制，對誘導多能干細胞技術(shù)的完善有指導意義。中科院廣州生物醫(yī)藥與健康研究院裴端卿研究員等人的研究成果，發(fā)表在6月18日出版的著名學術(shù)期刊《細胞•干細胞》上。

　　兩三年以前，中國科學家們發(fā)現(xiàn)，小鼠的成纖維細胞變成類似表皮細胞的過程，與正常發(fā)育中常見的表皮細胞轉(zhuǎn)換到間充質(zhì)細胞過程剛好相反。他們對之長期研究后發(fā)現(xiàn)：4個關(guān)鍵基因通過協(xié)作，一方面抑制了間充質(zhì)細胞的維持體系，另一方面激活了表皮細胞特征基因表達。這樣就啟動了表皮細胞的形成，從而開啟了iPS過程。

　　這項工作揭示了間充質(zhì)—表皮細胞轉(zhuǎn)換過程在誘導多能干細胞形成中的關(guān)鍵作用。由于搞清楚了4個關(guān)鍵基因起作用的具體機理，人們就有可能操縱逆轉(zhuǎn)過程，成功生產(chǎn)出大批iPS細胞。這對于iPS應(yīng)用到臨床具有重要意義。

　　5. 我自主研制出世界首臺脊柱微創(chuàng)手術(shù)機器人

　　提到機器人，我們早已經(jīng)不陌生了，但是當你把自己的生命交給這家伙擺布的時候，你會不會膽戰(zhàn)心驚？實踐證明，擔心是多余的。手術(shù)刀在它手上可不會耽誤工夫，還沒等你緩過神，你的脊柱手術(shù)估計就已經(jīng)順利結(jié)束了。

　　在研究人員的操控下，脊柱微創(chuàng)手術(shù)“機器人”用不上一分鐘就能輕松完成對一塊腰椎模型的兩次定位、瞄準、鉆孔操作，而且在兩次對同一部位的重復操作中，可以做到幾乎毫發(fā)不差、十分精準。

　　與傳統(tǒng)脊柱手術(shù)相比，脊柱微創(chuàng)手術(shù)具有創(chuàng)口小、術(shù)后恢復周期短等特點，患者術(shù)后效果更好、生活質(zhì)量更高，是目前脊柱外科領(lǐng)域的主要發(fā)展方向。但由于脊柱毗鄰人體重要神經(jīng)、血管，毫米的誤差就可能帶來災(zāi)難性的后果。因此在小切口的微創(chuàng)手術(shù)操作中要求技術(shù)更精細、精確，動作更穩(wěn)定，以防止對病變周邊健康組織的損傷。此外，由于脊柱微創(chuàng)手術(shù)需要反復通過術(shù)中X光或術(shù)中CT進行定位，醫(yī)生容易受放射線損傷，影響身體健康，這也妨礙了脊柱微創(chuàng)手術(shù)的推廣運用。

　　人類的智慧是無限的，使用工具也是人類的最偉大之處。用機器完成高難度的動作是最安全可靠的選擇。7月11日，由第三軍醫(yī)大學重慶新橋醫(yī)院與中科院沈陽自動化研究所聯(lián)合研發(fā)的、具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的脊柱微創(chuàng)手術(shù)機器人在新橋醫(yī)院投入前期臨床試驗。

　　這是世界上首臺專門用于脊柱微創(chuàng)手術(shù)的機器人系統(tǒng)，繼上世紀90年代末機器人開始在腹部外科、泌尿外科、婦產(chǎn)科、心臟外科等領(lǐng)域推廣應(yīng)用后，我國科學家成功將機器人引入到脊柱微創(chuàng)手術(shù)中，通過機械的精準定位并替代醫(yī)生在放射線下手術(shù)操作，不僅能提高手術(shù)的精準性，還能降低手術(shù)風險和減少術(shù)后并發(fā)癥發(fā)生，同時還能降低對醫(yī)生的放射損害，對于脊柱微創(chuàng)技術(shù)在臨床的進一步推廣運用具有重要的意義。 (科技日報)

　　本篇文章來源于 科技網(wǎng)|www.stdaily.com

　　原文鏈接：http://www.stdaily.com/kjrb/content/2010-12/28/content_260745.htm

　　6. 我國第一座快中子反應(yīng)堆首次臨界

　　7月21日，由中國原子能科學研究院研發(fā)的我國第一座快中子反應(yīng)堆首次臨界，意味著我國第四代先進核能系統(tǒng)技術(shù)實現(xiàn)突破，成為世界上第8個擁有快堆技術(shù)的國家。

　　核電站一般使用的熱中子反應(yīng)堆，利用鈾-235裂變產(chǎn)生的能量，把水變成蒸汽，推動輪機發(fā)電。鈾-235在自然界很稀少，只占鈾儲量的1%不到，其余的鈾，是不能裂變的鈾-238。鈾-235好比煤；鈾-238好比煤矸石，一度是廢料。

　　快堆技術(shù)的發(fā)明，讓“煤矸石”也能燃燒。快中子堆用钚-239作核心，它裂變釋放出的快中子，可以把周圍的鈾-238變成钚-239，并且繼續(xù)連鎖裂變反應(yīng)。

　　由于這種反應(yīng)劇烈，必須用導熱能力很強的液體把熱量傳導出去。液態(tài)鈉擔當了這個任務(wù)。第一層鈉把熱量傳給第二層鈉，后者變成蒸汽，推動輪機發(fā)電。

　　在技術(shù)上，快堆比目前核電站使用的輕水堆難度要大得多。但由于它前途遠大，被稱為“夢幻核電站”，所以各國都在加速開發(fā)研究快中子反應(yīng)堆。目前全世界有幾十個中小型快堆在運行，但普遍實現(xiàn)商業(yè)化仍有困難。

　　快堆利用了鈾-238，使貧鈾礦也有了開采價值，這將使世界可采鈾資源成百倍的增加。中國的鈾資源僅占世界2%，充分利用資源的需要更迫切。

　　作為國家863計劃重大項目，中國實驗快堆是中核集團第四代核能技術(shù)研發(fā)的重點，它的熱功率為65兆瓦，電功率20兆瓦。實驗快堆的設(shè)備國產(chǎn)化率達到70％以上。臨界是實驗快堆最重要的一個節(jié)點，它標志著中國掌握了快堆技術(shù)。當然這離連進電網(wǎng)還早。實驗堆成熟后，還需要建造成功的示范堆，才能進入商業(yè)堆階段。

　　7. “蛟龍”頂起中國紀錄，我國成為世界上第5個掌握3500米以上載人深潛技術(shù)國家

　　去太空轉(zhuǎn)一圈？買張飛船票就搞定啦。去海底呢？那就買張“蛟龍票”吧！或許在將來的某一天，上天、入地都會被開發(fā)成旅游項目。中國人可不能在這上吃虧。

　　8月26日，科技部、國家海洋局在京聯(lián)合宣布：我國第一臺自行設(shè)計、自主集成研制的“蛟龍?zhí)?rdquo;載人潛水器3000米級海試取得成功，最大下潛深度達到3759米，超過全球海洋平均深度3682米，標志著我國成為繼美、法、俄、日之后，第5個掌握3500米以上大深度載人深潛技術(shù)的國家。

　　深海高新技術(shù)是海洋開發(fā)和海洋技術(shù)發(fā)展的最前沿與制高點，也是目前世界高科技發(fā)展的方向之一。而深海載人潛水器是運載科學家、工程技術(shù)人員和各種電子裝置、特種設(shè)備快速、精確地到達各種深海復雜環(huán)境，進行高效勘探、科學考察和近海底作業(yè)的裝備，是和平開發(fā)和利用深海資源的重要技術(shù)手段。經(jīng)過50年的發(fā)展歷程，美國、法國、俄羅斯、日本等相繼研制成功當前世界僅有的5艘6000米級深海載人潛水器。這些裝備到達的范圍遍及海洋的大陸坡、海山頂、火山口、洋脊以及6000米的洋底，科學家親臨現(xiàn)場，主觀能動性和創(chuàng)造力得到充分發(fā)揮，在地質(zhì)、地球化學、地球物理和海洋生物等方面取得了大量的重要發(fā)現(xiàn)。

　　3759米，這是“蛟龍?zhí)?rdquo;潛入深海的最大深度；9小時零3分，這是它創(chuàng)造的水下和海底作業(yè)時間。這一記錄把中國的載人深潛技術(shù)推向了國際前沿水平。與國際上現(xiàn)有的5個大深度載人潛水器相比，“蛟龍?zhí)?rdquo;在技術(shù)上有很多獨特之處。首先，“蛟龍?zhí)?rdquo;具有先進的近底自動航行功能和懸停定位功能，便于目標搜索和定位；其次，它具有高速水聲通信功能，可以將潛水器在水下的語音、圖像、文字等各種信息實時傳輸?shù)侥复?，母船的指令也可以實時地傳給潛水器；第三，我國自行開發(fā)研制的充油銀鋅蓄電池與國外同類潛水器相比，容量是最大的，從而保證了在水下的作業(yè)時間；第四，“蛟龍?zhí)?rdquo;設(shè)計深度是7000米，研制人員已經(jīng)對每個部件進行了7000米壓力試驗考核。

　　8. 嫦娥二號升空

　　10月1日18時59分57秒，隨著一聲驚天轟鳴，巨型運載火箭噴射出一團桔紅色的烈焰，托舉著嫦娥二號衛(wèi)星拔地而起，直刺蒼穹……

　　看著“妹妹”一點點靠近自己，住在月宮里的“姐姐”嫦娥一號興奮不已。從2007年10月24日18時05分離開地球至今雖然還不到3年時間，但是勤勞的“姐姐”源源不斷地傳回為月球拍攝的照片；在軌飛行一年時間，就傳回了1.37TB有效科學探測數(shù)據(jù)。2008年11月12日，發(fā)布了中國第一幅全月球影像圖，這是目前世界上已公布的最清晰、完整的月球影像圖！

　　跟“姐姐”比起來，“妹妹”嫦娥二號坐的是科技含量十足的“動車組”，長征三號丙運載火箭可以直接把她送到地月轉(zhuǎn)移軌道，飛向月球的整個行程只需要112小時。“妹妹”這次去月球探親還帶了好多新裝備，要開展一系列新試驗。比如X頻段深空探測技術(shù)試驗、紫外導航試驗、CCD相機高分辨率成像試驗、月壤特性探測試驗等等。到達月球后，嫦娥二號在離月球表面100公里的圓軌道開展工作，比“姐姐”的200公里工作軌道離月球更近。完成在軌測試和技術(shù)驗證后，還會進入到更近的100×15公里橢圓軌道，對嫦娥三號預(yù)選著陸區(qū)虹灣進行拍照。其它探測設(shè)備也將有所改進，所探測到的有關(guān)月球的數(shù)據(jù)將更加翔實，更加精細。

　　為獲得著陸區(qū)的精細地形數(shù)據(jù)，嫦娥二號激光高度計在月面上留下的“激光足印”間距更小，激光測距精度也可達5米，從而獲得月球上幾個重點區(qū)域的高密度高程測量數(shù)據(jù)；根據(jù)月球探測二期工程要求新增的X頻段的測控，使得我國深空測控通信能力將擴展到“地球—火星”間的距離。

　　9. “天河一號”高效能計算機問鼎全球

　　11月17日上午，國際超級計算TOP500組織正式發(fā)布第36屆世界超級計算機500強排行榜，國防科學技術(shù)大學研制的“天河一號”，以峰值速度4700萬億次和持續(xù)速度2566萬億次每秒浮點運算速度刷新國際超級計算機運算性能最高紀錄，一舉奪得世界冠軍。

　　從中國第一、亞洲第一到世界第一，“天河一號”令所有中國人振奮。中國科學家們經(jīng)過幾代人的努力，用智慧和勤勞書寫了古老“算盤王國”的新傳奇。“天河一號”采用了我國自主研制的高速互連芯片，芯片性能是目前國際最佳商用產(chǎn)品的兩倍以上，使得CPU之間的通信速度得到大幅提升；中央處理器也首次部分采用我國自主研制的“飛騰—1000”芯片。

　　“天河一號”運算1小時，相當于全國13億人同時計算340年；運算1天，相當于1臺雙核的高檔桌面電腦運算620年；總的存儲容量能夠容納1千萬億個漢字，相當于一個存儲10億冊100萬字書籍的巨大圖書館；可廣泛應(yīng)用于石油勘探數(shù)據(jù)處理、生物醫(yī)藥研究、航空航天裝備研制、資源勘測和衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)處理、金融工程數(shù)據(jù)分析、氣象預(yù)報和氣候預(yù)測、海洋環(huán)境數(shù)值模擬、短期地震預(yù)報、基礎(chǔ)科學理論計算等。

　　站在“天河一號”前，你會覺得“天河一號”氣勢宏偉、震撼人心。這個龐然大物由140個機柜組成，每個機柜1.45米寬、1.2米深、2米高，排成13排，這個方陣占地約700平方米，總重量約160噸。但實際上，“天河一號”在世界上已有的千萬億次超級計算機（多數(shù)占地近千平方米）中，算是一個身材苗條的小個子。“天河一號”在實現(xiàn)高密度計算方面做得相當好，緊湊、裝機密度高、相對占地較少、節(jié)約空間，并且采用冷凍水空調(diào)密閉風冷散熱方案，散熱效率高。

　　超級計算機又稱高性能計算機、巨型計算機，是世界公認的高新技術(shù)制高點和21世紀最重要的科學領(lǐng)域之一，是體現(xiàn)科技競爭力和綜合國力的重要標志。我國首臺千萬億次超級計算機系統(tǒng)“天河一號”的成功問世，是我國高性能計算機技術(shù)發(fā)展的又一重大突破，標志著我國自主研制超級計算機綜合技術(shù)水平進入世界領(lǐng)先行列，實現(xiàn)了我國自主研制超級計算機能力從百萬億次到千萬億次的跨越，使我國成為繼美國之后世界上第二個能夠研制千萬億次超級計算機系統(tǒng)的國家。

　　10. 我國高鐵跑出486.1公里時速，再次刷新世界紀錄

　　時速486.1公里！這是噴氣飛機低速巡航的速度。時速486.1公里！這是中國新一代高速動車組跑出的速度。中國繼續(xù)演繹著“高鐵奇跡”。

　　12月3日，在京滬高鐵棗莊至蚌埠間的先導段聯(lián)調(diào)聯(lián)試和綜合試驗中，由中國南車集團研制的“和諧號”380A新一代高速動車組在上午11時28分最高時速達到486.1公里。這是繼今年9月28日滬杭高鐵試運行創(chuàng)下時速416.6公里之后，中國高鐵再次刷新世界鐵路運營試驗最高速。

　　速度快得有點讓人害怕，坐在車里會不會飛出去？對于人們擔心的高速列車安全問題，中國南車集團有關(guān)技術(shù)人員解釋說，高速列車有個很重要的安全指標叫脫軌系數(shù)，就是不同時速下的列車，它的脫軌系數(shù)都要小于0.8，經(jīng)過測試，新一代高速動車組的脫軌系數(shù)小于0.1，遠遠低于限度標準。所以，你就放心大膽地坐吧。

　　京滬高鐵全長1318公里，途經(jīng)244座橋梁、22座隧道，貫穿北京、天津、河北、山東、安徽、江蘇、上海7省市，連接環(huán)渤海和長江三角洲兩大經(jīng)濟區(qū)，線路自北京南站至上海虹橋站，全線共設(shè)北京南、天津西、濟南西、南京南、上海虹橋等24個車站，是當今世界一次建成線路里程最長、技術(shù)標準最高、運行速度最快的高速鐵路，舉世矚目，舉國關(guān)注。2011年底前通車后，北京至上海將4小時直達。

　　目前，我國已投入運營的高速鐵路營業(yè)里程達到7531公里，居世界第一位。我國已成為世界上高速鐵路系統(tǒng)技術(shù)最全、集成能力最強、運營里程最長、運行速度最高、在建規(guī)模最大的國家。