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2019世界科技的138项重要进展

2020-01-21 来源:皇家赌场网址hj9292 点击:61

2019世界科技的138项重要进展

三思派      李万     2020-01-20

2019年,全球经济发展依然很“南”,但正是在这样的背景下,科技却如火如荼发展,在竞争中合作,在对抗中互相激励。世界范围内,科技创新竞合进入一个新阶段,新科技革命与产业变革持续深入,科技创新在累积中逐渐进入“加速道”。
1、宇宙观测

001.有史以来的第一张黑洞照片与发现最大恒星级黑洞全球200多名科学家建立了“事件视界望远镜”合作组,构建一个口径等同于地球直径的“虚拟”望远镜,发布了第一张黑洞照片。它位于室女座M87星系的中心,距离地球5500万光年,质量约为太阳的65亿倍。通过观察吸积盘和喷流,人们可以间接地“看”到黑洞。在200多名科研人员中,来自中国大陆的学者有16人,还有部分来自中国台湾地区的学者。

依托自主研制郭守敬望远镜(LAMOST),中国科学家发现了迄今为止质量最大的恒星级黑洞——70倍太阳质量——远超理论质量上限,将带来理论变革。

 002.系外行星搜寻与发现第一个类地含水行星三位因在1995年开创性工作而获得了2019年诺奖,这也使得系外行星搜寻更令人瞩目。2018年升空的美国凌星系外行星巡天卫星TESS,它的发现表明:平均下来,每颗恒星都至少有一颗行星围绕其运转。

可以看到TESS所搭载的四台大型照相机

欧洲航天局搭载联盟号,成功发射了其首个系外行星探测卫星CHEOPS,将被用于察大小在地球和海王星之间的系外行星特点。

英国研究团队细致分析了哈勃望远镜获得的系外行星K2-18b的光谱数据,发现了该行星的大气中水汽存在的确凿证据,还可能存在大量氢。这颗行星距离地球111光年,处于一个红矮星的宜居带。如果未来人类掌握了光速,抵达那里可能只需很短时间。

中国科学家利用“慧眼”卫星验证了航天器利用脉冲星自主导航的可行性。中国将启动“觅音”计划,探索系外宜居行星。

003.捕捉神秘的快速射电爆发

加拿大氢强度测绘实验设施(CHIME)已经成为世界上最佳的快速无线电脉冲串捕捉器,天文学家们通过它发现了数百次爆发。

世界上最大的单口径射电望远镜中国“天眼”FAST捕捉到快速射电暴多次重复爆发。2015年,美国首次探测到FRB121102的重复爆发,这个信号源位于距离地球约30亿光年的矮星系中。2019年,FAST连续多日探测到数十个来自FRB121102的脉冲,所探测到的脉冲数量是目前已知全世界最多的。

004.引力波探测

美国激光干涉引力波天文台(LIGO)第二次探测到来自双中子星合并的引力波,也是首次由单个探测器探测到的事件。这次事件发生在距地球超过5亿光年,产生了一个巨大质量的新天体,其总质量约是太阳的3.4倍,而在银河系中目前已知的双中子星系统总质量都不超过太阳的2.9倍。

中国首颗空间引力波探测技术实验卫星第一阶段在轨测试任务顺利完成。中国空间引力波探测迈出奠基性的第一步。

005.海王星的新卫星

美国研究者使用哈勃太空望远镜,发现了海王星从未被发现的第七颗内卫星,被命名为“马头鱼尾怪”(Hippocamp)。它被认为可能是由普罗透斯(海卫八)被一颗大型彗星撞击后喷射的碎片形成的。1989年,旅行者2号发现了海王星的内六颗卫星,没有发现这颗卫星。

2、微观物质世界

006.人类第一次看见量子纠缠

英国物理学家拍摄到了史上第一张量子纠缠照片,人类终于亲眼看见这种“幽灵般的超距作用”。这项研究以直接的证据证明了量子纠缠是存在的。

007.发现热的第四种传导方式

中美科研团队报告,热能通过量子波动可以跨越几百纳米的真空空间。不仅是对经典物理学的颠覆,更将对芯片等的发展有重要影响,也昭示着声音也可能在真空中传播。

008.第三种五夸克粒子被发现

欧洲科学家发现了第三种五夸克粒子。此前,五夸克态物质的存在只停留在理论阶段。夸克理论是粒子物理学标准模型的关键组成部分。新结果有望进一步揭示夸克理论的诸多奥秘。

009.最轻中微子质量被限定

英国科学家限定了中微子家族中最轻成员的质量——不超过0.086电子伏特,约为单个电子质量的600万分之一。被称为“幽灵粒子”的中微子无处不在,由于它们几乎不与普通物质发生反应,很难被探测到。

010.首次观测到三维量子霍尔效应

中国科学家首次在毫米级的碲化锆块体单晶体材料中观测到三维量子霍尔效应的明确证据。自从1980年发现量子霍尔效应后,学界把注意力集中在二维体系。这次发现的三维量子霍尔效应,补全了霍尔效应家族的一个重要拼图。

011.首次证实了水结冰过程中“临界冰核”的存在

近百年前,科学家吉布斯等人提出相变的“经典成核理论”。但要想测量,难度极大。中国研究团队创造性地使用系列固定尺寸的纳米颗粒去探测“临界冰核”,实验结合理论计算,简洁清晰地得到了“临界冰核”的尺寸。

3、材料与化学

012.超导材料最高临界温度刷新

美德两国科学家团队发现,在超过100万倍大气压下,在250K(约为-23℃)的温度下,氢化镧会变成超导物质。这是迄今为止超导材料中证实的最高临界温度,其距离室温的295K已不遥远。

013.制出世界上最黑的材料

中美科学家报告说,他们研制出了一种比之前最黑材料还要黑10倍的材料。新材料由碳纳米管(CNT)阵列制成,可捕获99.995%的入射光,是迄今为止最黑的材料。

014.合成世界首个含18个碳原子的纯碳环

英国和瑞士研究人员合成世界上第一个完全由碳原子构成的环状分子——18个碳原子通过交替的单键和叁键连接而成,还发现C18环分子具有半导体特性,这意味着类似的碳直链结构可能成为分子级别的电子元件。

015.发现点击化学的新成员

铜催化的反应,称为CuAAC反应,是点击化学的典型代表。中国科学家所制备的叠氮化物溶液可以直接用于CuAAC反应中,成为点击化学的新成员。

016.自然界中约24%的材料可能具有拓扑结构

中美科学家研究发现,数千种已知材料都可能具有拓扑性质,即自然界中大约24%的材料可能具有拓扑结构。拓扑,描述的是几何图形或空间在连续改变形状后还能保持不变的性质。

017.IUPAC100周年和元素周期表150周年而发布“化学十大新兴技术”

International Union of Pure and Applied Chemistry(IUPAC)发布“化学十大新兴技术”:纳米农药、对映选择性有机催化、固态电池、流动化学、反应挤出、金属有机框架(MOFs)和用于集水的多孔材料、选择性酶的定向进化、从塑料到单体、自由基聚合的可逆失活、生物3D打印。

018.中国首次成为“化学第一大国”

中国的“自然指数”为6183.75,同比增长了17.9%。高质量化学论文产出最多的十大研究机构依次为中国科学院、法国国家科研中心、德国马克斯普朗克学会、南京大学、北京大学、清华大学、中国科学技术大学、美国麻省理工学院、美国西北大学和美国斯坦福大学。

空天科技在2019年可谓相当抢眼。在人类登月50周年的时候,人们似乎又开始对地球以外的广袤世界产生了浓郁兴趣。这并非偶然,“地球是人类的摇篮,但没有人会永远躺在摇篮里”。

4、航天科技

019.大飞机发展出现新特点

埃塞俄比亚航空客机载157人失事,无人生还。经初步调查,从设计到取证都可能存在问题。737Max坠机事件,不仅使人们对波音公司产生了深重的怀疑,也对智能系统产生了不信任感。

空客宣布A380将于后年(2021)停产。有分析认为这是因为洲际航班出现了越来越明显的“去枢纽化”特点。

中国大飞机6架C919全部完成首飞,所有静力试验全部完成。国产支线飞机ARJ21交付加速,交付量累计超20架。AC311A直升机首次在4400米高海拔地区使用。

020.无人机越来越智能化、高速化和长巡航

无人机在摄影和录像、测量与监控、森林火灾预警、救援、农业和军事监视等得到越来越充分的应用。无人机物流甚至客运都开始提到议事日程。同时,反无人机技术也在快速发展。伊朗击落了美军RQ-4全球鹰。

021.大国竞相发展高超音速打击武器

俄罗斯发展了“匕首”、“锆石”、“先锋”等三种高超音速武器系统,其中先锋已经开始作战值班。有美国专家认为,中国高超音速打击武器东风17正式服役,可能成为目前各国难以拦截的高超音速打击武器。

022.空天飞机打破升空记录成功返回地球

美国空军的X-37B轨道测试飞行器五号机在打破了四号机X-37B升空记录,780天后成功返回地球。

5、火星探测

023.“机遇号”火星车彻底失联

机遇号原设计仅为90天,但竟工作了15年,可惜未能度过火星的全球沙尘暴,华丽谢幕。

024.“洞察号”监测到了火星震

已经记录了100多起地震事件,其中21起可能是地震。但有个叫做鼹鼠的钻地热探测器卡在了火星表面以下,想了很多办法还没有解决。

025.“好奇号”完成了对夏普山的初步探索

夏普山位于盖尔陨石坑的上方,而夏普山的地质奇观超出科学家的想象。

026.公布火星上最易获得水冰的地点

在白线勾勒出的区域,在地表面以下一英寸的地方将可发现水冰。此外,火星探测器Mars2020在准备中,预计2020年夏季升空。

027.中国宣布将在2020年发射一个火星探测器

将一次性实现“绕落巡”。每26个月才有一次发射火星探测器的机会。

6、太阳及其他行星探测

028.太阳探测

“帕克”成功地进行了两次近日点飞掠。年底NASA发布了首批研究成果。整个任务预计在2025年6月结束,7年间将绕日飞行24圈。

029.其他行星探测

水星。日本和欧空局的“BepiColombo”还在前往水星的路上,它需要7年才能进入最终轨道。

金星。日本“晓”号是目前人类绕金的唯一探测器。

木星。“朱诺”号11月份在木星南极附近发现了一个新的气旋风暴。

030.小行星探测

日本隼鸟2号在小行星“龙宫”采样,两次着陆,还使用钽弹和铜质炮弹碰击器获得表层和深层样本,11月13日开始返回地球。隼鸟2号飞行5年才抵达“龙宫”。由于龙宫距离地球有约3亿多公里,所有行动只能全靠自主。隼鸟2号让人们看到了日本深空探测的实力。

美国冥王号(OSIRIS-Rex)抵达小行星“贝努”附近,它飞了3年多,估计还需要4年后才能带着样本返回。

2019年元旦,新视野号拍到了最遥远的天体小行星“天涯海角”。之前,它已经飞了13年,它是从地球出发时速最快的飞行器(16.26千米/秒),而没有利用行星引力弹弓效应,代价是有效载荷比仅为千分之一(570吨:478千克)。

7、月球探测

031.人类探测器首次着陆月球背面

嫦娥四号自主着陆在月背南极预定区域,传回了世界第一张近距离拍摄的月背影像图。所释放的玉兔二号月球车成为迄今为止在月球工作时间最长的人类月球车。

032.两次令人遗憾的月球探测失败

以色列首枚月球探测器“创世纪号”最后时刻因主引擎熄火而导致坠毁。
印度第二个月球探测器“月船2号”经过多次推迟后终于发射,但在距月面2.1公里处偏离轨道,在距离约335米时彻底失联。

033.美国宣布将重返月球

登月50周年之际,美国宣布将在2024年重返月球并将建立基地。未来10年,月球南极将可能会比较“热闹”,因为那里疑似发现冰,这对于建立基地非常重要。

8、空间站

034.货运

SpaceX的龙飞船执行了三次国际空间站补给任务,诺格的天鹅座飞船执行了两次国际空间站补给任务。

035.只有女性的太空漫步

美国克里斯蒂娜·科赫与杰西卡·迈尔完成了第一次只有女性的太空漫步。科赫在在空间站的工作将要延长到326天。这是目前女性参与的进行的最长的单程太空飞行,她将于2月份返回地球。

036.天宫二号受控坠毁

少量残骸落入南太平洋预定安全海域,天宫二号在轨运行1036天,标志着中国载人航天工程空间实验室阶段全部任务圆满完成,下一步将开建空间站。

037.中国开放空间站

17个国家的9个科学项目得到确认。联合国外层空间事务办公室主任西莫内塔·迪皮波说:联合国此前与其他一些太空机构有过类似合作,但没有任何一项协议的包容程度能与此相比,中国开放空间站是一个“伟大范例”。

9、中国第二次成为发射最多的国家

全球共有103次发射,中国34次、俄罗斯25次(含联盟号在库鲁的3次发射)、美国21次、欧洲6次(不含联盟号在库鲁的3次发射)、印度6次、新西兰6次(发射公司为新西兰美国“双国籍”)、伊朗3次、日本2次。继2018年之后,中国第二次成为发射最多的国家。其中,共有6起发射失败:伊朗3起,中国2起,欧洲1起,以及1次部分失败(俄罗斯)。

038.长征五号复飞成功

胖五是中国最大的火箭,之前曾遭遇发射失败。归零后908天,破解故障疑云,成功复飞。

039.多次发射实现“第一”

长征11号实现了中国首次海上平台发射火箭。快舟1号实现了同一地点同一型号火箭相隔仅6小时发射的壮举。

040.北斗全球组网继续保持高速度

通过7箭10星高密度发射,北斗系统所有中圆地球轨道卫星完成组网,标志着核心星座部署完成。全球覆盖一般有3种轨道:美国GPS、俄罗斯格洛纳斯、欧洲伽利略的靠中圆轨道,印度IRNSS的低纬度区域覆盖靠地球静止轨道,日本QZSS的区域增强系统靠倾斜同步轨道。而北斗则是唯一拥有三种轨道的。北斗加速与5G等技术融合,中国绝大部分智能手机用上了北斗。

041.“高分七号”卫星

发布了首批20余幅亚米级立体影像图。

10、商业航天发展提速

042.SpaceX以13次发射继续领跑商业发射

载入龙飞船无人飞行成功,推进舱实现第35次回收,飞船为国际空间站带去约181公斤的物资,返回舱顺利回收。重型猎鹰火箭完成首次商业发射。火箭回收再创新纪录,第46次成功回收助推器。

SpaceX2019年首次发射,将铱星公司的10颗卫星全部成功送入低地轨道,75颗铱星全部补齐。

星际飞船原型发射了爆炸。

低轨道星链建设开始启动,两次实现一箭60星。星链最终的目标是建立一个全球互联的高通量通信系统。整个卫星数量预计高达30000颗。相对比而言,人类航天60多年来,也不过发射了几千颗卫星而已。设计上,星链卫星在失效后将自毁,从而避免成为太空垃圾。不过,星链卫星将成为天文观测者的“噩梦”。

传统的波音、洛马、诺格三家巨头发射仅有8次。波音CST-100星际航线(Starliner)未能成功与国际空间站对接。

043.光帆二号飞行成功

非营利组织“行星学会”发射的光帆二号成功在太空中部署了太阳帆,成为首个在轨受控运行的太阳帆飞行器。

044.中国三家商业火箭首飞

捷龙、双曲线和零壹。其中,星际荣耀双曲线一号遥一小型固体运载火箭首次成功发射并高精度入轨,成为除美国以外全球第一家实现火箭入轨的民营公司。“国家队”首次采用纯商业化模式执行商业航天发射,捷龙一号遥一火箭成功发射民企“千乘探索”千乘一号01星。蓝箭航天TQ-12 80吨甲烷发动机整机点火成功。民企翎客航天完成RLV-T5可回收火箭第三次低空飞行及回收试验。

11、考古与远古生命生态

045.导致物种灭绝的致命撞击

有关6600万年前包括恐龙在内的76%物种灭绝,一般认为是一颗巨大的小行星的撞击造成的。近年来对墨西哥尤卡坦半岛的撞击地点提取的沉积物,以及对美国发现的几块化石的检测,人们逐步弄清撞击后24小时内发生的一系列导致生物灭绝的事件。

046.首次论证现代人类确切起源地

澳大利亚科学家分析一种名为“L0”的线粒体DNA,首次把现代人类的起源地指向20万年前的马卡迪卡迪湿地。但也有不少科学家指出,这项研究的结论有待商榷。

047.青藏高原最早的人——丹尼索瓦人首次被发现在阿尔泰山脉以南中德国研究团队分析出一块化石属于丹尼索瓦人,有16万年历史。此前丹尼索瓦人的骨骼遗存只发现于丹尼索瓦洞。这件化石也成为目前已知最早的青藏高原人类化石。

048.菲律宾发现人类的近亲物种“吕宋智人”

法国研究人员在菲律宾吕宋岛上发现未知新物种,被称为吕宋智人(Homo Luzonensis),属于生活在5万到6.7万年前的两名成人和一名儿童。吕宋智人更像是人类近亲,而不是直系祖先。

049.深海古菌填补生命“缺失环节”

日本研究人员经过12年的努力,成功地从深海沉积物中培育出一种神秘微生物。这种古菌不是细菌,它们的DNA片段包含只在真核生物中存在的基因。它们或是我们的近亲,更可能是我们所有人的终极祖先。

12、恶性疾病的预防与治疗

050.埃博拉病毒蔓延与首个疫苗的出现

埃博拉病毒开始向第二国蔓延,引起全球关注。经过多年努力,埃博拉疫苗终于通过临床。欧盟、美国等批准了默克生产的埃博拉病毒疫苗。该疫苗已经通过了世界卫生组织的资格预审。

051.基因药物治疗囊性纤维化病

一种能名为Trikafta的有效治疗囊性纤维化的药物获批,可以将大约90%的囊性纤维化转变为一种更易控制的慢性疾病。

052.用基因编辑干细胞治疗艾滋病

中国科学家用基因编辑人体造血干细胞治疗艾滋病,患者术后表现良好并观察了19个月。后续还将继续摸索,以期达到治愈的目标。

053.第二例艾滋病治愈病例或已出现
一名感染HIV的“伦敦病人”经过干细胞移植后,病情得到了缓解。停药18个月后,体内仍然检测不到HIV。

054.瞄准无序蛋白质的靶向药物

几十年前,科学家们发现了一类特殊的蛋白质:“固有无序蛋白质”。当它们的错误表达时,各种重疾将接踵而至。科学家已经大规模筛选评估了数千种药物。如今,多家公司开发相关药物,以治疗骨髓瘤、肺癌和阿尔茨海默病等。

055.全球首款阿尔兹海默症创新药有条件获批

中国科学家和企业经过二十多年努力,研制成治疗阿尔兹海默症的创新药甘露特钠胶囊获得有条件批准。截至2019年,中国有1000多万阿尔茨海默患者,是患者数量最多的国家,预计2050年中国将有2800万患者。

056.突变亨廷顿蛋白的选择性清除

细胞有一种清除机制,通过自噬降解突变的亨廷顿蛋白。中国研究团队筛选出4种化合物,可以在3种动物模型的亨廷顿氏病中产生功能改善。

057.定制癌症疫苗

与传统化学疗法不同,疫苗是通过使用人体的天然防御系统来选择性地破坏肿瘤细胞的,对健康细胞的损害较有限。不少公司都在推进临床试验。

058.提高中晚期鼻咽癌疗效的新方案

中国是鼻咽癌的高发区,年新发病例占全球一半,治疗效果差,五年生存率较低。中国科学家建立了“吉西他滨+顺铂”联合化疗的新策略,可将复发风险降低49%,3年无瘤生存率提高8.8%,且未增加毒性,形成了国际领先的新标准。

059.核酸药物

核酸及其降解物、衍生物具有良好的治疗作用,对于一些单基因疾病核酸药物也非常有优势。RNAi疗法Givlaari(givosiran)被提前近3个月获批上市,是首个采用ESC-GaINAc递送技术的药物,从而使得RNA技术迈入新的发展阶段。

060.免疫治疗2.0

免疫治疗朝着治愈癌症的终极目标稳步迈进,免疫疗法进入了更加精准、联合、广谱的 2.0 时代。

061.揭示抗结核新药的靶点和作用机制及潜在新药的发现

中国科学家历经六年时间,首次勾勒了小分子抑制剂如何精确靶向MmpL3及其超家族质子内流通道的三维图像,为新型抗生素的研发、解决细菌耐药问题开辟了一条全新途径。

062.麻疹在全球多地卷土重来

发生这一轮疫情的主因是疫苗接种不足。在中低收入国家,贫困导致的疫苗短缺使疫情迅速扩散。在美国等西方国家,民众因对疫苗的某些误解产生“反疫苗”情绪,世界卫生组织将这种情况称为“疫苗犹豫”。

13、认知生命过程

063.首次合成出包含8个碱基的DNA

美国科学家首次合成出包含8个碱基的DNA。实验表明,合成DNA能像天然DNA一样存储和转录信息。

064.DNA显微镜研制成功

美国研究人员开发一种全新的细胞可视化技术——DNA显微镜,它可以做一些光学显微镜做不到的事情,还可以帮助改善某些癌症的治疗。

065.首次解析非洲猪瘟病毒结构

猪感染后非洲猪瘟发病率和死亡率几乎100%。中国学者解析了非洲猪瘟病毒精细三维结构,它是一种正二十面体的巨大病毒,由基因组、核心壳层、双层内膜、衣壳和外膜5层组成,包含3万余个蛋白亚基,直径约260纳米。

066.培养出新型大肠杆菌能以二氧化碳为食

以色列科学家改造了一种通常以单糖为食的细菌,使其可以像植物一样通过吸收二氧化碳来构建细胞。

067.破解硅藻光合膜蛋白超分子结构和功能之谜

中国科学家在国际上首次破解了硅藻光合膜蛋白超分子结构和功能之谜,为人工模拟光合作用、指导设计新型高光效作物提供了新思路和新策略。

068.植物抗病小体的结构与功能研究

中国科学家在国际上率先发现植物抗病小体这一蛋白质机器,首次揭示了抗病蛋白作为一个分子开关,在细胞膜上控制植物防卫系统的机制。被认为是植物免疫领域的里程碑事件。

069.完成草地贪夜蛾染色体基因组测序和组装

迁飞速度快、繁殖力强、食量特别大是入侵物种草地贪夜蛾的“标签”,取食玉米、水稻、高粱等186种植物。半年间横扫中国版图对角线。仅用25天,中国首次在全球完成对这种外来入侵者染色体级别的基因测序与组装。

070.反刍动物基因组进化及其对人类健康的启示

中国科学家阐明了长期有争议的反刍动物进化历史,该研究探索开拓了研究重大生命现象的新途径,对器官再生、抗肿瘤、节律紊乱和骨质疏松等健康医学的研究具有重要启示意义。

071.实现哺乳动物裸眼红外光感知和红外图像视觉能力

哺乳动物感知光的波谱范围在390-760 nm。中美科学家结合视觉神经生物医学与创新纳米技术,首次实现动物裸眼红外光感知和红外图像视觉能力。该研究在加密、安全、人机交互以及视觉疾病(如色盲等)治疗和眼科药物递送等方面具有应用潜力。

072.首次成功构建的遗传背景一致的疾病猴模型

中国科学家利用体细胞克隆技术,获得5只生物节律核心基因缺失的克隆猴。具有昼夜活动紊乱、睡眠障碍、焦虑、抑郁和精神分裂症等表型,可应用于人类睡眠障碍、抑郁、衰老等疾病研究。

073.发现新的T细胞

美国研究人员在I型糖尿病患者中描述了B细胞和T细胞的杂合细胞,被称为双重表达细胞,它们可能在这种疾病的初始阶段起着非常重要的作用。

074.阐明第一次细胞命运的选择

中国科学家的工作首次将第一次细胞命运分化的选择推到了2-细胞胚胎时期,为探索早期胚胎的全能性调控以及第一次细胞命运分化机理奠定重要基础。同时,该研究也为研究早期胚胎中内源逆转录病毒序列和长非编码RNA的功能提供了新思路。

075.小鼠早期胚胎全胚层时空转录组及三胚层细胞谱系建立的分子图谱

中国科学家通过构建小鼠早期胚胎的高分辨率时空转录组图谱,建立了早期胚胎三胚层细胞谱系分化的新理论。这项工作是对经典发育生物学层级谱系理论的重大修正和补充。

076.首次解析人类胚胎着床过程

中国研究团队利用高精度单细胞测序技术,在人类历史上首次解析人类胚胎着床过程。团队对6~12天胚胎细胞群中的所有单细胞一一详解,并汇集成对生命最初调控网络的理解。

077.在动物胚胎中培育人体器官

日本政府解除“14天原则”禁令,并制定新规允许在动物体内培育人体器官,实验计划已获得批准。最终目标是在动物体内培育能用于移植手术的人类器官。

西班牙和美国的研究人员在中国培育出第一批人类-猴子胚胎嵌合体。该嵌合体胚胎最终因为伦理争议,在28天的时候被迫终止。

078.死猪大脑恢复部分细胞功能

美国科学家成功让死猪的大脑恢复了部分细胞功能。这说明在适当的情况下,大型哺乳动物的脑组织可在死后维持更长时间并恢复部分功能,这为严重的大脑创伤的治疗提供了新思路。

079.早产预测

每年有1500万婴儿过早出生,这是5岁以下儿童死亡的主要原因。研究人员通过对母亲血液中的自由漂浮的 RNA 进行测序,筛选出与早产有关的七种基因表达的波动,可以识别可能过早分娩的女性。

080.人造肉汉堡与培育肉

植物制成的素肉通过添加血红素等,可以得到非常逼真的口味,这种素肉制成的牛肉汉堡已经在美国上市。培育肉则还在实验室中不断成熟,可以缓解畜牧业生产造成的环境影响。

中国科学家用第六代的猪肌肉干细胞培养20天,生产得到重达5克的培养肉,这在中国属首次。

14、增强健康

081.无创早期诊断

以外周血液中循环肿瘤 DNA(ctDNA)为主要标志物的液体活检,已成为最具潜力的肿瘤早期精准诊断技术,为癌症早期诊断、精准确定癌症类型、预测癌症扩散和预后管理提供线索。

082.肠道显微胶囊

环境性肠功能障碍是一种花费高昂、在贫穷国家广泛传播的疾病之一。病理原因至今未知,也没有确切的预防或治疗手段。目前唯一的方法是内窥镜,贵且不一定有效。美国科学家研发了一种小型的可吞咽设备,可以检测甚至可以进行组织活检。

083.可穿戴心电仪

硅谷初创公司推出了一款与苹果手表兼容的腕带,该腕带可以检测出心房颤动,这是导致血栓和中风的常见原因。随着技术进步,未来将能够非常方便地诊断心脏疾病,轻松而持续地监测心脏健康。

084.基因大数据(Gene Big Data)

通过对个体的基因检测,可实现对罹患多种疾病的预测,目前已经出现了一些基于DNA信息更加引人注目的新兴技术,比如 DNA 刑侦、新药预测等。

085.“基因魔剪”升级,新基因编辑系统问世

美国科学家开发出一种名为“先导编辑”的新型多功能基因组编辑技术,可以精确地编辑基因,而不造成DNA双链断裂。其比传统Cas9效率更高、副产物更少、脱靶率更低。理论上,其可以修正约89%的已知与疾病相关的人类遗传变异体。

086.单碱基基因编辑造成大量脱靶效应及其优化解决方法

中国科学家建立了新一代基因编辑工具脱靶检测技术,使用该技术发现之前普遍认为安全的单碱基基因编辑技术存在严重的、无法预测的DNA脱靶问题。该技术进一步将脱靶检测范围扩大至RNA水平。

087.人体生理年龄首次成功逆转

美国进行的一项小型临床研究表明,在为期1年的时间里,9名健康志愿者服用了3种常见药物——生长激素和两种糖尿病药物。结果发现,这些受试者的平均生理年龄减少了2.5岁。

088.脑机接口与首次三个人的脑联网

美国Neuralink公司发布了可以向大脑中植入超细柔性电极的脑机接口系统。马斯克表示,如获批,将在2020年第二季度进行人体试验。

在美国学研究人员设计的“脑网络(BrainNet)”中,三个人采用脑与脑之间的接口,玩一个类似俄罗斯方块的游戏。

089.3D打印出会“呼吸”的人造器官

美国研究团队,创造出一个由水凝胶3D打印而成的肺气囊模型。在体外模拟肺气囊生理学功能,实现了往周围血管输送氧气,完成了“呼吸”过程。

090.3D打印心脏及人工心脏产品

以色列研究人员打印出了一个微型心脏,这是首次成功设计并打印出的具有细胞、血管、心室和心房的心脏。尺寸只有樱桃大小。

美国科学家报告用胶原蛋白成功3D打印出可正常工作的心脏“零件”。

中国首批人工心脏产品获批上市,标志中国人工辅助心脏装置性能达到国际同类水平,售价比日本、美国等地区下降约30%。

091.促进微生物群的成熟来改善营养不良

每年,数百万严重营养不良的儿童无法完全康复,即使他们吃饱了,仍然发育不良、体弱多病。一项10年研究找出了根本原因:他们的肠道微生物群没有成熟。研究发现,奶粉和大米对关键菌群的生长几乎没有帮助,但含有鹰嘴豆、香蕉、大豆和花生粉的补充剂有助于微生物群的成熟。

092.全球鱼类捕获物与营养缺乏关联图谱绘就

鱼类含有人体所需的微量元素,有助于预防营养缺乏症。英国科学家针对全球43个国家/地区,绘制了从渔获物中获取的鱼源营养与这种疾病的流行之间的关系图。有些地区已经没有足够鱼吃,或者吃的不是新鲜鱼肉,从而导致人体营养缺乏。

15、计算与存储

093.谷歌实现“量子霸权”

谷歌的量子系统只用了约200秒,就完成了经典计算机——目前世界排名第一的超级计算机、美国能源部橡树岭国家实验室的“Summit”大约需要1万年才能完成的任务。

094.存算一体化芯片向“模拟大脑”迈进

美国华人科学家团队成功研发出全球第一款基于忆阻器阵列的通用AI芯片。

英特尔公司展示了其最新的神经元芯片系统。包含多达64颗Loihi芯片,集成了1320亿个晶体管,拥有800多万个“神经元”和80亿个“突触”。该芯片系统执行速度要比传统CPU快1000倍,能效可提高1万倍,预示着人类向“模拟大脑”这一目标迈出了一大步。

095.全球首款类脑芯片

中国科学家开发出的异构融合类脑计算芯片,结合了类脑计算和基于计算机科学的机器学习,有望促进人工通用智能的研究和发展。

096.雾计算崭露头角

全球首个雾计算参考架构国际标准(IEEE 1934)发布。雾计算将成为通用的多层次计算技术框架,支持智能物联网、5G通信和人工智能等数据本地化和计算密集型的应用需求。

097.“万物DNA”材料让存储无处不在

美国、以色列、瑞士的一个团队报告了一种运用“万物DNA”特殊材料3D打印出来的“兔子”,该材料包含了用以合成DNA编码的兔子蓝图。原始兔子所含的DNA被解码,并稳定复制了五代兔子。这种新的存储架构,意味着DNA存储的潜力又被进一步拓展。

美国微软与华盛顿大学联合公布了全自动DNA数据存储和检索系统,系全球首次采用全自动手段进行DNA存储。

16、网络与通信

098.首次验证远距离双场量子密钥分发

限于通信光纤的损耗和探测器的噪声等原因,量子密钥分发系统通常只能在100公里内获得较高成码率。中国科学家在300公里真实环境的光纤中完成了双场量子密钥分发实验。

099.IPV4地址真的耗尽了

欧洲地区互联网注册网络协调中心宣布,截至2019年11月25日15时35分(欧洲当地时间),最后一批IPv4地址被分配完毕。破解IP地址之荒,IPv6是唯一的解决之道。

100.华为发布第一个微内核的操作系统:鸿蒙

鸿蒙系统(HarmonyOS) 是基于微内核的全场景分布式OS,可按需扩展,实现更广泛的系统安全,主要用于物联网,特点是低时延,甚至可到毫秒级乃至亚毫秒级。

101.基于VR/AR+5G+AI的远程呈现

协作式远程呈现技术可能会改变人们在商业内外的虚拟互动方式,使物理位置变得无关紧要。随着VR/AR、5G、预测性AI算法、触觉传感器等逐步成熟并融合,远程呈现技术已基本就绪。

102.5G商用牌照

韩国和美国,争先恐后地打响了5G商用的第一枪。中国电信、中国移动、中国联通、中国广电正式获得5G商用牌照,中国正式进入5G商用元年,成为自韩国、美国、瑞士、英国之后,全球第五个开通5G服务的国家。

103.6G开始“探路”

芬兰、美国等国已将大量经费投入到6G技术学术研究中。中国启动6G技术研发工作。6G的传输速率将达到100Gbps至1Tbps,比5G提升10倍到100倍。6G的应用范围将被拓展至太空、深海等领域,甚至实现物理世界与虚拟世界之间的连接。

104.区块链技术用于食物食品的追踪

据世界卫生组织统计,每年约有6亿人食物中毒,42万人死亡。区块链技术通过创建一套关于给定食品在端到端供应链中的可信路径记录,可以立即将受污染的食品从流通中移除,精准销毁有问题的库存商品。

105.基于金属镜片的微型光学设备

美国科学家开发出一种由金属纳米颗粒和聚合物组成的光学元件:超透镜,最突出特点就是很薄。未来,金属镜片可能会先取代玻璃镜片在如内窥镜成像设备和光纤等一些小型简易设备中使用。

中国首片自主研发8.5代液晶玻璃基板下线,中国成为继美国、日本之后全球第三个掌握高世代液晶玻璃基板生产技术的国家。

17、人工智能与机器人

106.人工智能在德州扑克游戏中战胜人类冠军

一款人工智能程序在德州扑克中击败了一些世界上最优秀的玩家。这一里程碑式的结果标志着人工智能首次在多人游戏竞赛中获胜。另一款人工智能程序成为首个在敌友不明的多玩家游戏中战胜人类玩家的人工智能程序。

107.高度扩展的仿生物细胞机器人诞生

美国科学家报告了一种能模拟生物细胞集体迁移的机器人,25个物理机器人“粒子”能移动、搬运物体以及向光刺激移动。这为开发有预先确定性行为的大规模群体机器人系统,提供了全新途径。

108.可以转动魔方的灵巧机器人

美国非盈利组织 OpenAI 成功地操控一个机器手灵活地翻转一块魔方。这套神经网络软件能够通过强化学习,让机器人在模拟的环境中学会抓取并转动魔方后,再让机器手进行实际操作。

109.“在哪里跌倒就在哪里站起来”的机器狗

瑞士科学家报告,通过强化学习的方法可以让机器人几乎像能动物一样“思考”和学习,从而实现快速学习。机器狗名为ANYmal,有防水能力,据说已经可以在现实世界中用于人类无法到达的危险地区。它去年甚至出现在最近一集《X档案》里,扮演一个攻击机器人。

110.社交机器人

捕捉单词之间语义关系的新技术正在使机器更好地理解自然语言。机器人正越来越像“人”,和人交流的能力越来越强。如软银的Pepper智能机器人在导诊、导览、接待等方面应用日广。随着老龄化趋势加剧以及育儿的巨大需求,社交机器人发展迅速。当然,也有人认为第一代社交机器人已“死”。

111.研制出国内首个3D缝纫机器人

先后攻克了机器人缝纫控制技术、视觉识别技术以及系统集成技术,成功研制出应用于汽车内饰自动缝纫的3D缝纫机器人,在汽车及航空航天复材缝纫等领域具有广阔应用前景。18、能源新兴技术与传统能源清洁化

112.可控核聚变

新一代可控核聚变研究装置“中国环流器2号M”装置总体安装启动,离子体电流可达3兆安培、等离子体温度将超过2亿摄氏度。预计2020年投入使用。

美国科学家宣称,利用超级算力及人工智能,能够有效预测核聚变反应等离子体的不稳定性活动,为可控核聚变反应提供了预警时间,有望推动可控核聚变的商用进程。

英国政府宣布将投资2.2亿英镑在2024年前完成聚变电站的概念设计,并于2040年前建成。球形托卡马克具有高磁压比的特点,更有希望实现商业化聚变能源,但研究尚并不充分,风险也更大。

113.新型核反应堆

核能巨头正在开发耐事故燃料,降低燃料过热的几率,即使过热也只会产生很少,甚至不会产生氢气。还有在改进锆合金包裹层,减少反应,甚至试图用不同材料取代锆和二氧化铀。

中国稳步推进“第四代”反应堆示范试验,全球首台四代核电“心脏”装备——主氦风机通过验收。主氦风机是中国具有完全自主知识产权、具备第四代核能系统安全特性的高温气冷堆核心设备。

中国铀资源探测领域设计施工的最深孔——中国铀矿3000米科学深钻开钻,全面提升核地质深部探测技术和钻探工艺技术水平具有重要科学意义。

114.全球首座浮动核电站正式启航

浮动核电站被认为是最理想的海洋能源开发保障。20870型“罗蒙诺索夫院士”号浮动核电站的两台KLT-40S反应堆能产生高达70兆瓦的电功率,可以满足一个10万人口城镇的能源所需。“罗蒙诺索夫院士”号启航,标志着俄罗斯在该领域取得实质性突破。

115.可再生能源储存

近年来,可再生能源增长很快,储能技术需求日增。除了锂电池,液流电池和氢燃料电池也将快速发展。

美国科学家设计出一种新型可再生能源储存——含有白热硅的热能网格储存器-多结光伏设备,可以储存来自太阳能发电区和风力发电区的超额电力。与同等的水力电能储存相比,这种新方法仅消耗50%的成本。

英国科学家有关多孔岩石储电的文章提出,利用可再生能源的电力将空气以高压状态储存在砂岩孔隙里。需要时,释放出压缩空气,为涡轮发电机提供动力,然后将电力输送到电网。

116.世界首台百万千瓦水电机组核心部件完工交付

百万千瓦水电机组是当今世界上单机容量最大机组,也是中国水电向世界水电“无人区”发起的冲刺。

117.中国传统化石能源的进展

中俄东线天然气管道投产通气,将进一步改善中国能源结构,对于保障中国能源安全具有重要意义。

国内最大页岩油水平井大平台完钻。创国内陆上水平井部署井数最多、控制储量最大及单平台产量最高3项新纪录。

中国非常规油气领域的重大勘探成果。在鄂尔多斯盆地新增探明地质储量3.58亿吨,发现了10亿吨级的庆城大油田。在四川盆地新增探明页岩气地质储量7409.71亿立方米。

118.中国两大世界级电网创新工程建成

中国两项领先世界的开创性工程准东—皖南±1100千伏特高压直流输电工程、苏通1000千伏特高压交流GIL综合管廊工程投运。“新疆准东-安徽皖南”特高压直流工程全长3324千米,共有铁塔6079基,是目前世界上电压等级最高、输送容量最大、输送距离最远、技术水平最先进的特高压直流输电工程。

19、重大交通建设工程

119.北京大兴国际机场正式投入使用

大兴国际机场占地面积达到140万平方米,有着世界规模最大单体航站楼、世界施工难度最高航站楼、世界最大隔震支座航站楼和世界最大无结构缝一体化航站楼。被称为“新世界七大奇迹”之首。

120.世界上首条时速350公里的智能化高速铁路开通运营

由中国自主设计建造的京张高铁正式开通运营。正线全长174公里,也是京津冀协同发展、服务2022年北京冬奥会的重要交通保障设施。

121.中国时速600公里高速磁浮样车下线

中国时速600公里高速磁浮试验样车在青岛下线,这标志着中国在高速磁浮技术领域实现重大突破。

122.世界在建难度最大的海峡大桥合龙贯通

世界在建难度最大的跨海峡公铁两用大桥、中国首座跨海公铁两用桥——平潭海峡公铁两用大桥合龙贯通。

123.世界最宽钢箱梁悬索桥道南沙大桥通车

南沙大桥(原名虎门二桥)正式建成通车,这是继港珠澳大桥之后沟通粤港澳大湾区又一通道。工程由两座千米级悬索桥及三个互通立交组成,是世界最宽钢箱梁悬索桥。

20、海洋科学考察与海工装备

124.首艘自主建造的极地科学考察破冰船“雪龙2”号顺利交付

10月15日,雪龙2号首航南极。11月20日,进行首次陆缘冰破冰作业。雪龙2号是全球第一艘采用船艏、船艉双向破冰技术的极地科考破冰船,填补了中国在极地科考重大装备领域的空白。

125.全球最大静音科考船“东方红”3号交付

国内首艘、国际上第4艘获得SILENT-R证书(“静音科考”)的海洋综合科考船,也是世界上获得这一等级证书的排水量最大的海洋综合科考船。

126.35万吨世界级“海上石油工厂”正式交付

由中国自主集成的世界最大吨位级FPSO(海上浮式生产储卸油装置)P70成功交付,创造了国际超大型FPSO交付的新速度。

127.全球首艘超大型智能原油船成功交付

全球首艘30.8万吨超大型智能原油船(VLCC),填补了国际智能VLCC的空白,在世界大型远洋智能船舶发展进程中具有重要意义。

128.世界首型“海骆驼”杂货船项目收官投入营运

世界首型“海骆驼”48500DWT大型重吊杂货船组成的新造船项目收官,4艘船全部顺利交付并投入营运。

129.世界首艘自航式沉管运输安装一体船顺利出坞
世界上安装能力最大、沉放精度最高、施工作业最高效、性能最先进的海底隧道沉管施工专用船舶“一航津安1”顺利出坞。

130.中国首艘国产航母“山东号”服役

中国第一艘国产航空母舰“山东号”交付海军,可搭载36架歼-15舰载机,而辽宁号只能搭载24架。

21、生态环境

131.“地球之肺”燃烧数周,导致亚马孙大片雨林消失

大火带来的浓烟不仅覆盖了巴西近一半的国土,还扩散到了邻近的秘鲁、玻利维亚以及巴拉圭诸国。原因一是比较干燥的气候,二是人为的开垦活动。雨林一般需要20-40年再生。

132.联合国气候大会未取得理想成果

尽管与会各方经历了长时间的艰苦谈判,但是大会没有产生让人振奋的成果。《科学》在相关文章中强调,美国政府在环保政策上频“开倒车”,美国应该拿出更强的应对气候变化措施。

133.格陵兰岛的冰下甲烷释放

一个英国主导的国际研究团队,观察到甲烷不断从冰层下方溢出,表明冰下生物活动对大气的影响远远超过以前的预期。

134.生物多样性比想象中退化更快

一份长达1500页的国际团队形成的报告中称,由于人类活动,100万个物种正濒临灭绝,“物种灭绝的速度至少比过去一千万年的平均速度快几十到几百倍”,“我们的安全网几乎已经延伸到断裂点。”

135.生物塑料开始备受重视

根据奥地利研究者对志愿者粪便的观察,推测每人每年吃下约7.3万片微塑料。以淀粉等天然物质为基础在微生物作用下生成的生物可降解塑料正在酝酿爆发。

136.控释肥料

通过复杂的材料和制造技术制作调整外壳,使得营养物质可以随土壤温度、酸度或湿度的变化而释放。未来,控释肥料将结合数据分析、人工智能和新型传感器等技术精确投放,从而提高作物产量,最大限度地减少养分的过度释放。

137.室温下二氧化碳气体变电池与捕获二氧化碳

澳大利亚科学家首次在室温下将气态二氧化碳转化为固体碳材料,制成超级电容,未来有望成为轻量级电池材料。

美国科学家认为一种叫做直接空气捕获的方法,理论上可以将机器捕集二氧化碳的成本降低到每吨100美元以下。

138.无下水道卫生间

全球大约有23亿人没有良好的卫生条件,每9名儿童中就有1名死于腹泻。2011年,比尔·盖茨提出重新发明厕所挑战,并设立了X大奖。多个团队已经将设计的厕所原型投入使用,不仅可以处理粪便,还可以对其进行分解。