集微(wei)網消息，2月29日，國(guo)家自(zi)然科(ke)學(xue)基(ji)金委員(yuan)會發布了2023年度“中國(guo)科(ke)學(xue)十大(da)進展”。2023年度“中國(guo)科(ke)學(xue)十大(da)進展”主要分布在(zai)生命科(ke)學(xue)和醫(yi)學(xue)、人工智能(neng)(neng)、量子、天文、化學(xue)能(neng)(neng)源等科(ke)學(xue)領域。

2023年(nian)度(du)“中國科學十(shi)大進展”分別為：

人工智(zhi)能大模(mo)型為精準天氣預(yu)報帶來新突(tu)破

揭(jie)示人類基因組暗物質驅動(dong)衰老的機制

發現大腦“有形”生物鐘的存在及其節(jie)律調控(kong)機制

農作物耐鹽堿(jian)機制解析及應用

新方法(fa)實現單堿基到超大片段DNA精準(zhun)操縱

揭示人類細(xi)胞DNA復制起始新機制

“拉索(suo)”發(fa)現史(shi)上(shang)最(zui)亮伽(jia)馬暴(bao)的極窄(zhai)噴流(liu)和十萬億電子伏特光子

玻色編碼(ma)糾(jiu)錯延(yan)長量子比特(te)壽命

揭示光(guang)感(gan)受調(diao)節血糖代謝機制

發現鋰硫電(dian)池界面電(dian)荷存儲(chu)聚集反應新機制

人工智能大模型(xing)為精準(zhun)天氣預報帶來新突破

天氣預報是國家重大戰(zhan)略需求，也是國際(ji)科(ke)學(xue)前(qian)沿問題(ti)。華為云(yun)計算技術(shu)有(you)限公司田(tian)奇團隊在天氣預報領域取得了新突(tu)破。基于人工智(zhi)能方法(fa)，他們構建了一個三(san)維深度神經網絡(luo)模(mo)型(xing)，稱(cheng)為盤古(gu)氣象大模(mo)型(xing)。

其(qi)主(zhu)要技術貢獻有三點。一(yi)是(shi)采用(yong)了三維神經(jing)網絡結構，更好地建(jian)模復雜的(de)氣象過(guo)程。二是(shi)采用(yong)地球位置編(bian)碼(ma)技術，提升訓練(lian)過(guo)程的(de)精度和(he)效(xiao)率。三是(shi)訓練(lian)具(ju)有不同預測時(shi)效(xiao)的(de)多(duo)個模型，減(jian)少迭代誤差、節約推理(li)時(shi)間。

盤(pan)古(gu)氣(qi)(qi)象(xiang)大(da)模型在某些氣(qi)(qi)象(xiang)要(yao)素(su)的預報精(jing)度上超越了傳(chuan)統數值方法，且推理效(xiao)率(lv)提(ti)(ti)高了上萬倍(bei)。在全(quan)球高分辨率(lv)再分析數據上，盤(pan)古(gu)氣(qi)(qi)象(xiang)大(da)模型在溫度、氣(qi)(qi)壓、濕度、風速等重要(yao)天(tian)氣(qi)(qi)要(yao)素(su)上，都取得了更準確的預測結果，將全(quan)球最先進的歐洲氣(qi)(qi)象(xiang)中心集(ji)成預報系統的預報時效(xiao)提(ti)(ti)高了0.6天(tian)左右。

盤古氣象大(da)模型(xing)也可用于極端天氣預報。在2023年(nian)汛期，盤古氣象大(da)模型(xing)成功預測了瑪娃(wa)、泰利、杜(du)蘇芮(rui)、蘇拉等影響我國的(de)強臺風路徑。

玻(bo)色編碼(ma)糾錯延(yan)長量子比特壽(shou)命(ming)

理論上(shang)，量子計算(suan)機(ji)具(ju)有超(chao)越經典計算(suan)機(ji)的算(suan)力，但受噪聲干擾后(hou)容易出現(xian)量子退相干，導致錯誤率比經典計算(suan)機(ji)至少高(gao)十多個量級。

量(liang)(liang)(liang)子糾錯是解決該問題的(de)(de)重(zhong)要途徑，通過量(liang)(liang)(liang)子編碼使得一(yi)個(ge)被保護的(de)(de)邏輯量(liang)(liang)(liang)子比特的(de)(de)相干(gan)壽(shou)命，超過量(liang)(liang)(liang)子電路中最好(hao)的(de)(de)物(wu)理比特的(de)(de)相干(gan)壽(shou)命。此時，意味著糾錯過程超越了量(liang)(liang)(liang)子糾纏(chan)的(de)(de)盈虧平衡(heng)點，這是構建(jian)邏輯量(liang)(liang)(liang)子比特的(de)(de)必要條件。

但(dan)量子態具(ju)有(you)不(bu)可克隆性，量子計(ji)算機無法通過(guo)備份來糾正錯(cuo)誤，量子糾錯(cuo)過(guo)程會引入新(xin)的錯(cuo)誤，造成誤差累積，甚至出現越(yue)糾越(yue)錯(cuo)的局面。

南方科技大(da)(da)(da)學(xue)和深圳國際量(liang)子研究(jiu)院的(de)(de)俞大(da)(da)(da)鵬院士與(yu)徐源研究(jiu)團(tuan)隊，聯合福州(zhou)大(da)(da)(da)學(xue)鄭仕標、清華大(da)(da)(da)學(xue)孫麓(lu)巖(yan)等團(tuan)隊依據玻色(se)編(bian)碼量(liang)子糾錯方案，開發了(le)(le)基(ji)于頻率(lv)梳控制的(de)(de)低錯誤率(lv)宇稱探測技術，大(da)(da)(da)幅延長邏輯量(liang)子比特的(de)(de)相干壽命，超盈虧(kui)平衡點達16%，實(shi)現(xian)了(le)(le)量(liang)子糾錯增(zeng)益。該成果是通往(wang)容(rong)錯量(liang)子計算道(dao)路(lu)上的(de)(de)一項重要成果。

發現鋰硫電池界面電荷(he)存儲聚集(ji)反(fan)應新(xin)機(ji)制

鋰(li)硫(liu)(liu)電(dian)池(chi)(chi)具有極高的能量密度和較低的成(cheng)本，然而(er)，鋰(li)硫(liu)(liu)電(dian)池(chi)(chi)的廣泛應用(yong)還未能實現。因為它(ta)在充放電(dian)過程(cheng)中(zhong)，電(dian)池(chi)(chi)性能會(hui)快速下降。受限于傳統原位顯(xian)微研究技(ji)術(shu)的時空(kong)分辨(bian)率低及鋰(li)硫(liu)(liu)體系不(bu)(bu)穩定等因素，人們對(dui)其內部發生的化學(xue)反(fan)應過程(cheng)尚(shang)不(bu)(bu)清楚(chu)，無法針對(dui)性解決問題。

廈門大(da)(da)學(xue)廖洪(hong)鋼、孫世剛和北京(jing)化工大(da)(da)學(xue)陳建峰等開發高分辨電(dian)(dian)化學(xue)原位透射電(dian)(dian)鏡技術(shu)，耦合真實電(dian)(dian)解液環境和外加電(dian)(dian)場，實現對鋰硫電(dian)(dian)池界面反應原子(zi)尺度動態實時觀測和研(yan)究(jiu)。

近百(bai)年來，電化(hua)學界(jie)面(mian)反(fan)(fan)應通常被認(ren)為僅存在“內球反(fan)(fan)應”和“外球反(fan)(fan)應”單分子途(tu)徑。該研究(jiu)揭示出電化(hua)學界(jie)面(mian)反(fan)(fan)應存在第(di)三(san)種“電荷存儲聚集反(fan)(fan)應”機制，加深了對(dui)多硫化(hua)物演變及其對(dui)電池表(biao)界(jie)面(mian)反(fan)(fan)應動(dong)力(li)學影響的認(ren)識，為下一代鋰(li)硫電池設計(ji)提(ti)供指(zhi)導。

  2024年(nian)2月29日，國家自然科(ke)學(xue)(xue)基(ji)金委員會發(fa)布了2023年(nian)度“中國科(ke)學(xue)(xue)十大(da)進展”，分(fen)(fen)別為(wei)：人(ren)(ren)工智能(neng)大(da)模型為(wei)精(jing)(jing)準(zhun)天氣預報帶來新(xin)突破(po)、揭(jie)示(shi)人(ren)(ren)類基(ji)因組暗(an)物(wu)質驅動(dong)衰老的(de)機制(zhi)(zhi)(zhi)、發(fa)現(xian)大(da)腦“有形”生物(wu)鐘的(de)存在及其節律(lv)調(diao)(diao)控機制(zhi)(zhi)(zhi)、農作物(wu)耐(nai)鹽堿機制(zhi)(zhi)(zhi)解析(xi)及應(ying)用、新(xin)方法實現(xian)單堿基(ji)到超大(da)片段(duan)DNA精(jing)(jing)準(zhun)操縱、揭(jie)示(shi)人(ren)(ren)類細(xi)胞DNA復制(zhi)(zhi)(zhi)起始新(xin)機制(zhi)(zhi)(zhi)、“拉索”發(fa)現(xian)史上最(zui)亮伽馬暴的(de)極窄(zhai)噴流(liu)和十萬億電(dian)子伏(fu)特光子、玻色編碼(ma)糾錯延長(chang)量(liang)子比特壽命、揭(jie)示(shi)光感受調(diao)(diao)節血糖代謝機制(zhi)(zhi)(zhi)、發(fa)現(xian)鋰硫(liu)電(dian)池界面電(dian)荷存儲聚(ju)集反應(ying)新(xin)機制(zhi)(zhi)(zhi)。2023年(nian)度“中國科(ke)學(xue)(xue)十大(da)進展”主(zhu)要分(fen)(fen)布在生命科(ke)學(xue)(xue)和醫學(xue)(xue)、人(ren)(ren)工智能(neng)、量(liang)子、天文(wen)、化學(xue)(xue)能(neng)源(yuan)等科(ke)學(xue)(xue)領域。

  “中國(guo)科(ke)學十大(da)進展(zhan)”遴(lin)選活(huo)動(dong)旨(zhi)在(zai)深入貫徹習近平(ping)總(zong)書記關于科(ke)技(ji)創新的重要(yao)論述，落實(shi)黨中央國(guo)務院(yuan)關于基(ji)礎(chu)研究重大(da)決(jue)策部署(shu)，堅持(chi)“四個面向(xiang)”，堅持(chi)目標導(dao)向(xiang)和自(zi)由探(tan)索“兩條腿”走路，宣傳(chuan)我(wo)國(guo)基(ji)礎(chu)研究重大(da)進展(zhan)，弘揚(yang)科(ke)學家精(jing)神(shen)，激(ji)勵(li)廣大(da)科(ke)技(ji)工作者(zhe)的科(ke)學熱情，開展(zhan)科(ke)學普及，提升(sheng)全(quan)民(min)科(ke)學素(su)養，為推(tui)動(dong)我(wo)國(guo)基(ji)礎(chu)研究高質量發展(zhan)，加快實(shi)現(xian)高水平(ping)科(ke)技(ji)自(zi)立自(zi)強夯實(shi)根基(ji)。

  “中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)國(guo)(guo)科(ke)(ke)學(xue)(xue)(xue)十(shi)大進展(zhan)(zhan)”遴(lin)選(xuan)活動(dong)(dong)(dong)自2005年啟動(dong)(dong)(dong)已(yi)成(cheng)功舉辦19屆。本次活動(dong)(dong)(dong)由國(guo)(guo)家(jia)自然(ran)科(ke)(ke)學(xue)(xue)(xue)基(ji)金(jin)委(wei)員(yuan)會主辦，國(guo)(guo)家(jia)自然(ran)科(ke)(ke)學(xue)(xue)(xue)基(ji)金(jin)委(wei)員(yuan)會高技(ji)術研究(jiu)發展(zhan)(zhan)中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)心(xin)（基(ji)礎(chu)研究(jiu)管理中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)心(xin)）和科(ke)(ke)學(xue)(xue)(xue)傳播與成(cheng)果轉化中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)心(xin)承辦，《中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)國(guo)(guo)基(ji)礎(chu)科(ke)(ke)學(xue)(xue)(xue)》《科(ke)(ke)技(ji)導報(bao)》《中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)國(guo)(guo)科(ke)(ke)學(xue)(xue)(xue)院院刊》《中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)國(guo)(guo)科(ke)(ke)學(xue)(xue)(xue)基(ji)金(jin)》《科(ke)(ke)學(xue)(xue)(xue)通報(bao)》協辦，分為推薦、初選(xuan)、終(zhong)(zhong)選(xuan)、審議(yi)4個環節(jie)。《中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)國(guo)(guo)基(ji)礎(chu)科(ke)(ke)學(xue)(xue)(xue)》等推薦了(le)2022年12月(yue)1日(ri)至2023年11月(yue)30日(ri)期間(jian)正式發表的600多(duo)(duo)項(xiang)科(ke)(ke)學(xue)(xue)(xue)研究(jiu)成(cheng)果，由近100位(wei)相關學(xue)(xue)(xue)科(ke)(ke)領域(yu)專家(jia)從中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)遴(lin)選(xuan)出30項(xiang)成(cheng)果，在此(ci)基(ji)礎(chu)上邀請了(le)包括中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)國(guo)(guo)科(ke)(ke)學(xue)(xue)(xue)院院士(shi)、中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)國(guo)(guo)工程院院士(shi)在內的2100多(duo)(duo)位(wei)基(ji)礎(chu)研究(jiu)領域(yu)高水平(ping)專家(jia)對30項(xiang)成(cheng)果進行投(tou)票，評選(xuan)出10項(xiang)重大科(ke)(ke)學(xue)(xue)(xue)研究(jiu)成(cheng)果，經國(guo)(guo)家(jia)自然(ran)科(ke)(ke)學(xue)(xue)(xue)基(ji)金(jin)委(wei)員(yuan)會咨(zi)詢委(wei)員(yuan)會審議(yi)，最終(zhong)(zhong)確定(ding)了(le)入(ru)選(xuan)2023年度“中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)國(guo)(guo)科(ke)(ke)學(xue)(xue)(xue)十(shi)大進展(zhan)(zhan)”的成(cheng)果名單。

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