——2017年中国科技成果综述

　　本刊记者  黄雪霜

      科技是国之利器，国家赖之以强，企业赖之以赢，人民生活赖之以好。在“科学技术就是第一生产力”的今天，我们比以往任何时候都能更加深刻地感受到科技创新带来的福祉。科技创新，正以前所未有的速度和规模推动中国巨轮前行。
　　2017年接近尾声，回首过去的一年，中国科技迸发出耀眼的光芒：
　　“天高地迥，觉宇宙之无穷”。2017年，中国人对浩瀚宇宙的探索一往无前，天宫、天眼，悟空、墨子齐给力；
　　蓝天之上，大飞机圆国人梦想。2017年５月，国产大型客机Ｃ919在上海浦东国际机场圆满实现首飞，中国从此不再是“没有翅膀的雄鹰”；
　　五洋之下，蛟龙探海成果丰硕，使我国快速进入世界“深潜俱乐部”
　　航母下水、光量子计算机问世、高铁飞驰上天揽月，下洋遨游、陆地飞驰。盘点2017年科技成就，中国在相关各个领域取得了许多令世界瞩目的成就。这些突出的科技成果，既是中国实现创新超越的驱动力量，也是提升百姓幸福感和生活质量的重要保障。坚持创新发展，把创新摆在国家发展全局的核心位置。面向世界科技前沿、面向国民经济主战场、面向国家重大战略需求“三个面向”火力全开，2017年中国改革发展接续发力，中国创新的实干姿态更加昂扬。
　　与此同时，互联网、大数据、人工智能开始与实体经济深度融合；产业迈向全球价值链中高端，培育若干世界级先进制造业集群“世界向东看”的创新奇迹越来越让人充满期待；“中国这样干”已成为中国昂首迈向世界舞台中央的最新姿态。
　　瞄准世界科技前沿，强化基础研究；加强应用基础研究，突出关键共性技术、前沿引领技术、现代工程技术、颠覆性技术创新科技创新的交响曲正激荡出更加强劲的中国创新好声音。
　　2017年即将过去，2018年很快就要启程，新时代的创新曲正在奏响，我们期待有更多的科技成果开花落地，惠泽百姓。
　　

强国利器挺起中国脊梁
　　——2017年中国科技成就盘点

　　创新是引领发展的第一动力，是建设现代化经济体系的战略支撑。回首2017年，我国在加快建设创新型国家的征途上大步前进，航空航天、电子信息、装备制造等领域取得了一系列重大科技创新成果，极大增强了我们的民族自豪感。这些科技成果，就像是一个又一个强国利器，强硬了中华民族的脊梁。为此，本刊策划推出2017年中国科技成就盘点栏目，对一年来中国科技领域取得的亮点成就进行系统的回顾。
　　

大飞机C919试飞成功

　　2017年5月5日，我国自主研制的首架喷气式大型客机C919在上海浦东机场成功首飞。这标志着大型民用客机的垄断市场在A（Airbus空中客车）和B（Boeing波音）之外，正式迎来了新的参与者C（C919）。C919最大航程超5000公里，综合性能处于国际领先水平，可与波音737和空客A320媲美。
　　2017年12月17日，第二架C919大型客机成功首飞。两次试飞意味着C919大型客机的研制工作迈出了关键一步，全面试验试飞的新征程逐步拉开。
　　值得一提的是，C919的诞生不是简单的组装飞机，而是配置属于自己的庞大民用航空工业体系。C919从设计研发到总装下线，进而实现首飞，共有36所高校、200多家企业、数十万产业人员参与研发，70家企业成为C919的供应商或潜在供应商，已初步组成一条完整的飞机制造产业链。
　　C919大型客机成功首飞意味着中国实现了民用飞机技术集群式突破，形成了中国大型客机发展核心能力，标志着萦绕中华民族百年的“大飞机梦”终于取得历史性突破，蓝天上终于有了一款属于中国的完全按照世界先进标准研制的大型客机。
　　

可燃冰稳定试采成功

　　2017年3月28日，我国第一口可燃冰试采井开钻，并于5月10日点火成功，从天然气水合物矿藏开采出天然气，至5月26日，试采井连续产气16天，平均日产超过1万立方米。5月27日开始，按照施工方案开展温度、压力变化对储层、井底等影响的科学测试研究工作。由此，我国取得了海域天然气水合物试采持续产气时间最长、气流稳定、环境安全等多项重大突破性成果。此次试采标志着我国成为全球实现了在海域可燃冰试开采中获得连续稳定产气第一名的国家。
　　天然气水合物（可燃冰）是分布于深海沉积物或陆域永久冻土中的类冰状的结晶物质。它燃烧后仅会生成少量二氧化碳和水，但能量比煤、石油、天然气高出10倍。天然气水合物储量巨大，被国际公认为石油、天然气的接替能源。
　　可燃冰首次试采成功对我国具有重要意义。可燃冰开发利用将会大大提升我国能源安全保障程度，进一步优化能源消费结构；支撑油气体制改革，引导企业进入天然气水合物勘探开发领域，促进油气行业持续健康发展。
　　

北斗卫星开始全球组网

　　2017年11月5日19时45分，在西昌卫星发射中心，长征三号乙运载火箭以“一箭双星”方式成功发射两颗北斗导航卫星。这两颗卫星属于中圆地球轨道卫星，是北斗三号第一、二颗组网卫星。成功进入轨道，标志着北斗卫星导航系统全球组网的开始。
　　此次两颗北斗三号卫星成功发射并入轨后，经测试及入网验证，可对外提供服务。作为全球组网的起步，北斗系统也将真正向全球卫星导航系统的角色接近，加快北斗系统服务全球。
　　北斗三号系统建设是我国北斗系统“三步走”发展战略的第三步。相比北斗二号系统，北斗三号系统技术更先进、建设规模更大、系统性更强。它将增加性能更优的互操作信号，在进一步提高基本导航服务能力的基础上，按照国际标准提供星基增强服务及搜索救援服务。
　　据悉，北斗卫星系统在智能手机、共享单车、城市智慧管线等新兴市场规模化应用逐渐显现。虽然目前其规模较小，但已经显示出巨大的生命力。该系统建成后将率先为“一带一路”沿线国家提供基本服务，直到2020年我国建成世界一流的全球卫星导航系统，最终形成全球服务能力。
　　

“墨子号”抢占量子科技制高点

　　2017年6月16日，我国科学家潘建伟院士领导的中科院联合团队在《科学》杂志上发布论文宣布，“墨子号”量子卫星成功实现了千公里级星地双向量子纠缠分发及大尺度量子非定域性检验。8月10日，潘建伟团队关于量子卫星“墨子号”的两篇科研论文同时在线发表在国际权威学术期刊《自然》杂志上，内容分别是“墨子号”在国际上首次成功实现从卫星到地面的量子密钥分发，以及从地面到卫星的量子隐形传态。至此，“墨子号”已圆满实现预先设定的全部三大科学目标：量子纠缠分发、量子密钥分发、量子隐形传态。它使得我国在量子通讯领域达到新高度。
　　与经典通信不同，量子密钥分发通过量子态的传输，在遥远两地的用户共享无条件安全的密钥，利用该密钥对信息进行一次一密的严格加密，这是目前人类唯一已知的不可窃听、不可破译的无条件安全的通信方式。这意味着“不被破解的加密技术”这个人类千年梦想，已经有了成为现实的科技基础。
　　“墨子号”量子卫星是由我国完全自主研制的世界上首颗空间量子科学实验卫星。该卫星从科学概念的提出到关键技术的突破，从工程组织实施到科学成果产出，均由我国科学家主导完成，这标志着我国在量子通信领域的研究在国际上达到全面领先优势地位。“墨子号”开启了全球化量子通信、空间量子物理学和量子引力实验检验的大门，为中国在国际上抢占了量子科技创新的制高点。
　　

海水稻培育获得重大突破

　　2017年9月28日，由中国工程院院士、“杂交水稻之父”袁隆平领衔的技术团队培育出的最新一批“海水稻”实地测产，来自国家杂交水稻工程技术研究中心等单位的30多名从事海水稻、盐碱地改良等研究方向的专家对海水稻的产量进行了测评。经过去皮、去杂、去水后测算出0.3%盐碱度的亩产量分别达到620.95公斤和714.59公斤。这次测产为海水稻取得最终成功奠定了坚实的基础，能推动国家对盐碱地改造政策的落地。
　　据测算，我国盐碱地总数约15亿亩，其中有约3亿亩具有改造潜力。如果在１亿亩盐碱地推广“海水稻”，按亩产300公斤保守计算，年产量也将达到300亿公斤，能养活8000万人口。
　　此外，推广“海水稻”还有很多好处。一是“海水稻”的灌溉用水可以使用半咸水，能够节约淡水资源；二是由于盐碱地中微量元素较高，“海水稻”矿物质含量比普通稻要高；三是“海水稻”在条件恶劣的盐碱地生长，很少会患普通稻的病虫害，基本不需要农药，因此是天然的绿色有机食品等。
　　

“中国天眼”发现脉冲星

　　2017年10月10日，中科院国家天文台宣布，“中国天眼”FAST发现新脉冲星，其中两颗距离地球分别约4100光年和1.6万光年。这是我国射电望远镜首次发现脉冲星。
　　“中国天眼”FAST是2016年7月3日建成的500米口径世界最大单口径球面射电望远镜，坐落在贵州省平塘县的大窝凼洼地，科研人员可以通过这部设备，观察星际之间互动的信息，测定黑洞质量，观测暗物质，甚至搜寻可能存在的星外文明的信号。
　　众多独门绝技让其成为世界射电望远镜中的佼佼者，这也将为世界天文学的新发现提供重要机遇。FAST性能卓著，即使在未来20～30年，也将保持世界领先地位。
　　

“深海勇士”号海试成功

　　2017年10月3日，历经50多天，我国“深海勇士”号载人潜水器在南海完成全部海上试验任务后，随“探索一号”母船顺利返航三亚港。这次海试，进一步全面检验和验证了4500米载人潜水器的各项功能和性能，海试的成功标志着研制工作取得圆满成功！
　　“深海勇士”是我们国家的第二台深海载人潜水器，它的作业能力能达到水下4500米，它的海试成功也让我们国家挺进深海增加了一个“大国重器”。它与我国的第一台深海载人潜水器——“蛟龙号”不同的是，“蛟龙号”最大下潜深度达到7000米，是目前世界上下潜能力最深的作业型载人潜水器。作为蛟龙的兄弟，“勇士号”和“蛟龙号”最大的不同就是潜器实现95%以上国产化，这不仅让潜器的成本大大降低，也让国内很多生产和制造潜器相关配件的厂商升级产品水平。
　　世界上海底最深的地方，深度超过一万米。此次“深海勇士”号4500米海试成功，并不是我国自主研制潜器的最终目标。目前，我国已经部署了11000米大深度项目，预计2020年下水。
　　

核技术处理工业废水技术取得重大突破

　　2017年11月22日，由我国自主研发的“电子束处理工业废水技术”通过了由中国核能行业协会组织的科技成果鉴定，标志着我国在利用核技术进行工业废水处理上取得突破，此项技术可谓中国首创、世界领先。
　　“电子束处理工业废水技术”是利用高压电场加速的电子束对污水进行照射，污水中分解生成的强氧化物质与水中的污染物、细菌等相互作用，达到氧化分解和消毒的目的。
　　此外，工业废水经过电子束辐照处理后，并没有放射性，对环境没有任何影响。
　　该技术实现产业化后，可广泛应用于印染、造纸、化工、制药以及工业园区的废水处理，能大幅度提高我国工业废水治理水平。
　　

“悟空”卫星或探测到暗物质存在证据

　　2017年11月30日，中国科学卫星系列首发星——暗物质粒子探测卫星“悟空”在轨运行前530天采集的数据在Nature杂志发表。
　　根据“悟空”积累的观测数据，科学家们发现在1.4万亿电子伏特(TeV)的超高能谱段突然出现剧烈波动，反映在图上是一个“尖峰”。这一波动此前从未被观测到，意味着中国科学家取得一项开创性发现，且有可能与暗物质相关。
　　“悟空”首席科学家、中国科学院紫金山天文台副台长常进说：“我们想通过‘悟空’的火眼金睛，找到暗物质这个‘妖魔鬼怪’。”“妖”指的是看不见、摸不着的暗物质。主流科学界认为，人类已发现的物质占宇宙物质总量不足5%，剩余部分就是暗物质和暗能量。由于暗物质无法被直接观测，与物质相互作用也比较弱，人类至今对其知之甚少。
　　近年来，全球多个团队通过不同类型的设备持续“捉妖”，比如地上有欧洲核子研究中心大型强子对撞机，天上有美国费米卫星。虽为后起之秀，但“悟空”不仅更“经济适用”，其电子宇宙射线能量测量范围也有显著提高，还能够最大限度地过滤掉宇宙射线的“杂音”。
　　

首颗天文望远镜卫星“慧眼”成功发射

　　2017年6月15日，我国成功发射硬X射线调制望远镜卫星“慧眼”。
　　“慧眼”是我国首颗大型天文望远镜，能穿过星际物质的遮挡“看”到宇宙中的X射线，详细研究黑洞和脉冲星，并监测伽马射线暴，探索利用脉冲星为航天器导航。其相当于我国在空间探测领域多了双眼睛。
　　“慧眼”设计寿命4年，卫星有效载荷由我国科研人员自主研制完成，在工程研制过程中，攻克了多项关键技术难关，实现了多项X射线探测和电子学技术的国产化。它的成功研制和发射意味着中国在空间高能天体物理领域长期没有自主观测数据的历史即将结束。
　　作为我国首颗真正意义上的空间X射线望远镜和一个小型空间天文台，“慧眼”向中国的天文学家全面开放，面向全国征集科学观测提案，并引导我国和国外地面天文设备对高能活动天体开展多波段联合观测，实现天地一体联合观测。同时，也将协同国际上其他在轨运行的天文卫星，开展对重要天体的联合观测。
　　

“复兴号”在京沪高铁上双向首发

　　2017年6月26日，“复兴号”在京沪高铁两端的北京南站和上海虹桥站双向首发，分别担当G123次和G124次高速列车。
　　“复兴号”是由中国铁路总公司牵头组织研制、具有完全自主知识产权、达到世界先进水平的中国标准动车组。与“和谐号”相比，“复兴号”设计寿命提升了50%，时速最高达400km/h，噪音更小，同时车厢里提供充电、wifi以及阅读灯等设施。
　　“复兴号”的出现，意味着中国高铁从最早的“洋基因”“混血”“以我为主”，现在由内而外都是“纯中国血统”了，特别是软件全部是自主开发，标志着中国高铁迈出了“从追赶到领跑”的关键一步。
　　

首艘国产航母及新型万吨级驱逐舰首舰下水

　　2017年4月26日上午，我国首艘国产航空母舰正式下水，这标志着我国自主设计建造航空母舰取得重大阶段性成果。航空母舰是国家军事实力的象征。第一艘国产航母完全自主设计、自主配套、自主建造，标志着中国国防实力迈向新阶段，象征国家的军事建设迈向一个新的里程碑。有航母自然要有护航舰队。6月28日，海军新型驱逐舰首舰下水仪式在上海举行。这艘我国完全自主研制的新型万吨级驱逐舰，达到了世界同类舰艇先进水平，是海军实现战略转型发展的标志性战舰。
　　

世界首台光量子计算机“中国造”

　　2017年5月3日，世界首台超越早期经典计算机的光量子计算机在我国诞生。中国科技大学潘建伟院士及同事陆朝阳、朱晓波等，联合浙江大学王浩华研究组，在2016年首次实现10光子纠缠操纵的基础上，构建了这台基于单光子的量子计算机。
　　这一“世界首台”是货真价实的“中国造”。其原型机的取样速度比国际同行类似的实验加快至少24000倍，通过和经典算法比较，也比人类历史上第一台电子管计算机和第一台晶体管计算机运行速度快10～100倍。
　　量子计算利用量子相干叠加原理，具有超快的并行计算和模拟能力。计算能力随可操纵的粒子数呈指数增长，可为经典计算机无法解决的大规模计算难题提供有效解决方案。10个超导量子比特纠缠首次成功实现，中国科学家再次站在了创新的前沿。这台光量子计算机标志着我国在基于光子的量子计算机研究方面取得突破性进展，为最终实现超越经典计算能力的量子计算奠定了坚实基础。
　　

“天舟一号”送货天宫

　　2017年4月22日，北京航天飞行控制中心大厅大屏幕显示”天舟一号”与“天宫二号”自动交会对接画面。这是“天舟一号”与“天宫二号”进行的首次自动交会对接，也是我国自主研制的货运飞船与空间实验室的首次交会对接。
　　“天舟一号”是中国自主研制的首艘货运飞船，重量约13吨，是中国迄今发射过的最重的航天器。其核心任务是与天宫二号空间实验室交会对接、实施推进剂在轨补加，即所谓的“太空加油”等。该任务的成功实施为构建天地往返系统，为建设长期有人照料的空间站、搭建开放的国际太空科研平台铺平了道路。
　　“天舟一号”的成功发射标志着中国具有了“太空运货”和“太空加油”的能力。
　　

港珠澳大桥主体工程全线贯通

　　2017年7月7日，港珠澳大桥海底隧道贯通，这是国内首条外海沉管隧道，也是当今世界上最长、埋深最深、综合技术难度最高的沉管隧道。这意味着，港珠澳大桥实现了主体工程全线贯通。
　　港珠澳大桥是连接香港、珠海、澳门的超大型跨海通道，全长55公里，建成后将成为世界最长的跨海大桥。其中，工程量最大、技术难度最高的是长约29.6公里的桥—岛—隧集群的主体工程。
　　海底沉管隧道技术难度极高，中国曾想让外国公司提供技术支持，然而对方漫天要价，世界上其他沉管隧道经验又无法照搬套用。于是中国选择从零开始，自主攻关，成就了中国建设史上施工难度最大的跨海桥梁，被业界誉为桥梁界的“珠穆朗玛峰”。

展望
　　
2018年，哪些科技突破将带来新惊喜
彭茜　林小春
　　
　　2017年，诸多创新在科技史上留下浓墨重彩的一笔。一些科幻电影中描绘的未来场景，已出现在现实生活当中。
　　新的一年，哪些技术突破会给人们带来新的惊喜？
　　

人工智能：润物细无声

　　2017年堪称“人工智能年”。2018年会怎样？专家预言，得益于机器学习的不断进步，人工智能还将加速进化，“润物细无声”般渗透到我们生活的方方面面。
　　美国亿贝公司计算机视觉首席科学家鲁滨逊·皮拉穆图说，将会有越来越多智能手机能运行深度神经网络，家用机器人价格也会更实惠。美国高德纳咨询公司则预计，算法将会在2018年改变全球数十亿人的行为；到2019年，几乎40％的企业将使用聊天机器人参与处理商务。
　　人工智能领域著名专家李飞飞认为，人工智能已到了产业应用的“历史时刻”，未来潜力巨大。在制造业领域，人工智能将优化整个生产，推动机器人智能制造发展；在资源和环境领域，大数据分析和计算机视觉都会发挥重要作用。
　　2018年，人工智能还将推动自动驾驶日趋产业化。谷歌母公司“字母表”旗下的“出行新方式”（Waymo）公司最近实现了完全无人干预的自动驾驶汽车上路，并开始自动驾驶出租车试运营。
　　不过，目前的人工智能还属“弱人工智能”，仅能在某些特殊领域施展计算能力，与真正的人类智力还有较大差距。
　　

量子计算：群雄逐鹿起

　　2018年，量子计算能力的竞争将拉开“群雄逐鹿”大幕。其中一个悬念就是谁能率先突破50量子位的“量子霸权”标志。
　　“量子霸权”指量子计算机的计算能力超过传统计算机，实现相对于传统计算机的“霸权”。有观点认为，50量子位的量子计算机就能实现“量子霸权”。
　　2017年底，美国国际商用机器公司（IBM）宣布成功研制一款50量子位处理器原型，并与三星、摩根大通等公司建立量子计算合作，有望在2021年前推出首个在金融领域的量子计算应用。
　　而量子计算的另一领先者——谷歌正在开发有49个量子位的机器，英特尔和微软在该领域也持续加大投入。中国科学技术大学的潘建伟与陆朝阳课题组也在向相关目标努力，他们于2017年成功研制出世界首台超越早期传统计算机的量子计算机。潘建伟认为中国的量子计算将如雨后春笋般发展。
　　“很显然，建造量子计算机现在是一个世界范围内的竞赛。”美国得克萨斯大学奥斯汀分校量子信息中心主任斯科特·阿伦森说。他认为在未来一年左右将有人赢得这场竞赛。
　　阿里云量子技术首席科学家、美国密歇根大学终身教授施尧耘也对2018年实现“量子霸权”表示乐观，但他在接受新华社记者专访时说，“量子霸权”可能会误导一些科学家，这不应是最终目标，真正的检验标准应是量子计算能否解决实际问题。
　　

太空探索：揽月又摘星

　　2018年，清冷的月球将“热闹”异常。
　　中国将发射嫦娥四号中继星和探测器，实现地球与月球背面的通信，并探测月球背面区域；美国私人企业“月球捷运公司”计划发射探月着陆器，有望成为首个成功探月的私企；印度计划实施“月船２号”探测器登月任务，有望成为又一个登陆月球的国家；美国太空探索技术公司也计划开启商业太空旅行项目，帮助两名太空游客绕月飞行
　　同时，人类前往其他行星的探索之旅也将继续。
　　美国航天局“洞察”号火星无人着陆探测器将于５月发射，11月在火星赤道附近降落。探测器将使用机械臂将其搭载的两台主要仪器——地震测量仪和温度测量装置永久安置于火星表面。这将是首个研究火星地层内部的探测使命。
　　欧洲和日本航天机构合作研发的水星探测器将在10月开启旅程，向太阳系中未知程度最高的行星之一进发。
　　

生物医药：更上一层楼

　　新的一年，生命科学也将持续升温，为重病难病提供全新治疗方案。
　　在新一代基因编辑工具尤其是CRISPR推动下，新型基因疗法将加速迈向临床应用。统计数据表明，全球迄今已开展约2400种基因疗法的临床试验。
　　在美国，2017年已有三种基因疗法获批准上市，其中两种治疗癌症，一种治疗遗传病，这为2018年基因疗法市场的升温拉开序幕。正如美国食品和药物管理局局长斯科特·戈特利布所说，基因疗法正处于一个“转折点”，将成为治疗甚至治愈许多重病难病的支柱。
　　中国科学家也已开展了利用CRISPR-Cas9基因编辑技术治疗肺癌的临床试验。据英国《新科学家》周刊预测，试验有望于2018年收官。
　　业内人士还预言，基因编辑与免疫疗法结合治疗癌症，短期内有望进入临床应用。2017年，美药管局已批准两款基于改造患者自身免疫细胞的CAT-T（嵌合抗原受体Ｔ细胞）疗法上市，让科学界对免疫细胞疗法信心大振。全球目前约有60家公司在开发治疗癌症的CAR-T疗法，它们中很多都将于2018年获批上市。