“院士专家解读2020中国十大科技进展”

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嫦娥五号探测器完成月球采样返回，北斗全球系统完成星座布局，中国首先实现水平井钻井开采深海可燃冰。 科学家发现了小麦的“癌症”之星，达到了“量子计算优势”的里程碑，克服了20多年的疑虑……正好回顾过去的一年，中国各行各业的科学家勇敢地攀登科学高峰，取得了一系列重大成果。

前几天，中国科学院和中国工程院院士投票选出的年中国十大科技进展新鲜出炉。 中科院副院长、中科院院士高鸿钧宣布了这十大进展:嫦娥五号探测器完成了我国首个地外天体采样任务，北斗全球系统星座部署完成，我国无人潜水器和载人潜水器均取得新突破，我国率先实现了水平井钻井深海可燃冰，科学家认为是小麦的， 科学家再现了地球3亿多年的生物多样化变化历史，中国最高参数“人工太阳”建成，科学家克服了20多年来悬而未决的几何难题，通过机器学习模拟获得了亿原子:中美团队获得了高性能计算应用行业的最高奖项。 记者采访了院士专家，详细解读了一些重大科技进展。

突破酱汁的瓶颈，稳固中国的饭碗

中国十大科技进展的科学家发现了小麦“癌”之星:小麦赤霉病是世界范围内极为毁灭性、难以防治的真菌病害，被称为小麦“癌”。 山东农业大学孔令让小组首次从小麦近亲植物长穗偃麦草中克隆出抗赤霉病主效基因fhb7，成功转移到小麦品种中，首次确定和验证了其在小麦抗病育种中不仅具有稳定的赤霉病抗性，而且具有广域解毒功能。 目前在30多个单位进行了广泛的试验，结果良好。 这一成果为解决赤霉病这一世界性难题找到了“金钥匙”。

山东农业大学作物生物学国家要点实验室副主任、农学院院长孔令让说:“我们团队研究的作物是小麦，小麦是世界第一粮食作物，也是国家粮食作物。 我们国家的小麦产量达到1.35亿吨，占世界第一位，小麦一生需要在秋冬春夏四季，也就是农田里生长230多天。 在这样长的时间里，小麦的生产期间会受到一点冻害、病害、虫害、干旱等，从而影响小麦的产量。

小麦赤霉病是小麦最严重的疾病，也是世界性的流行性性病。 因为它在国际上被称为小麦癌，顾名思义，癌症是无法治疗的，小麦赤霉病也难以根治。 我国是世界上受灾面积最大的国家，每年发生6000万亩以上，是什么概念呢？ 占我们国家小麦播种面积的六分之一。 通常发生年从20%减少30%，复发年减少50%，粒子无法收获。 因为这种小麦赤霉病是威胁国家粮食安全的“绞杀”课题。

不仅如此，赤霉病占领小麦后还产生100多种霉菌毒素，其中有高含量呕吐毒素的霉菌毒素，严重危害人类健康。 它产生一系列霉菌毒素，其中含量多的是呕吐毒素，呕吐毒素被定义为第三类致癌物，我国规定作物食品中的含量不得超过每公斤1毫克，是什么概念呢？ 100个籽粒中不能超过4个。

半个多世纪来，赤霉病非常头痛，建立了千万小麦的近亲植物，但小麦的近亲植物中抗原极少。 我们小组于2001年开始筛选小麦近亲植物的抗赤霉病基因。 幸运的是，我们在2006年发现了这样的抗赤霉病基因。 随后，我们将该基因定位于偃麦草抗病的末端，随后国际统一命名为7号基因。

no.7基因对赤霉病和茎基腐病具有广谱抗病性。 中国北方的赤霉病主要是禾本科的镰虫菌，南方是亚洲的镰虫菌，7号基因可以对抗2种镰虫菌引起的赤霉病。 小麦的生产也有严重的疾病。 在小麦茎基腐病中，7号基因可以严重对抗小麦茎基腐病。 年，我黄淮北片麦区小麦茎基腐病比较严重，山东发病面积超过1200万亩，携带7号基因的小麦品种出现得非常好，能够对抗茎基腐病。

目前，我们通过杂交、回交、分子标记辅助选择及加代技术，将长穗偃麦草抗赤霉病基因fhb7转移到全国主要麦区20多个主要栽培品种，表现出稳定的赤霉病抗性，同时产量性状无明显副作用。 目前，抗赤霉病小麦品种已完成初步试验、区域试验，进入去年生产试验，有望于今年审定和大面积宣传栽培。 抗霉病种质材料已经发行了全国70多个单位育种利用，我们相信，抗赤霉病小麦品种的大面积宣传种植，将为我国小麦产业高质量高效快速发展、农民富裕、保障国家粮食和食品安全提供核心技术支持。

水平井挖掘深海可燃冰，保障国家资源的能源安全

中国十大科技发达的中国率先实现了水平井钻井深海可燃冰:年3月26日，成功进行了中国海域天然气水合物的第二次试采，并超过了目标任务。 天然气水合物一般称为可燃冰，在水深1225米的南海神狐海域的试采创造了“产气总量86.14万立方米，日均产气量2.87万立方米”的两个新的世界纪录。 我国也成为世界上第一个利用水平井钻井技术试制海域天然气水合物的国家。

中国地质调查局基础部主任、天然气水合物试采指挥部常务副指挥秦绪文:可燃冰是天然气水合物的通称，是天然气和水在高压低温条件下形成的类冰状结晶物质，其外观如冰，因火可燃，俗称可燃冰。 可燃冰的能量密度高，标准状态下1立方米的天然水合物可分解为160~180立方米的甲烷气体和0.8立方米的水，具有4大优点，硫化氢、二氧化硫等杂质少，因此清洁高效。 分布地域很广，大部分分布在海洋。 资源量非常巨大，初步预测全球天然气水合物资源量将达到20万亿吨油当量，各国高度重视天然气水合物的开发利用。 我国天然气水合物调查研究工作较晚，1999年才开始系统调查工作，经过20多年的调查工作，基本弄清了我国天然气水合物资源的分布情况，预测了我国海域天然气水合物资源量约800亿吨，保障了国家资源的能源安全

加拿大、美国、日本等发达国家高度重视天然气水合物调查和试采工作，采用多种方法进行了试采研究，共进行了7次试采，但在产沙、产气效率下降等问题上未达到预期目标。 在这些试采中，真正有工程化意义的是日本和我国正在实施的海域天然气水合物试采。

年，成功试采了中国第一批海域可燃冰，抢占了该行业的科技创新制高点。 与日本相比，我国南海天然气水合物储层为泥质粉砂地层，具有水深更深、埋藏更浅、渗透性更差、饱和度更低、颗粒更细、类型更多、复杂等优势，是世界上最难开采的天然气水合物类型 但是，这种水合物类型有一个最大的特点，在整个水合物资源分布中资源量最大，占90%以上，一旦这种水合物类型实现产业化，水合物资源的开发利用前景非常广阔。

我国的研究提出了“五步走”的快速发展路径，其中年度试采是探索性试采，积分处理是否安全可持续的问题，年度试采是试验性试采，首要处理的是提高产气规模的问题。

虽然第二次尝试取得了许多重大突破，但在推进天然气水合物开采产业化的过程中仍面临许多挑战，后续的事业任务依然艰巨。 下一步，我们将多次领导科技创新，装备资源勘查评价、推进基础理论研究、技术攻关、平台建设、生态环境保护等工作人员，加快我国天然气水合物勘查开采产业化进程。

“人工太阳”点亮人类未来的能源梦

中国十大科技进步的中国最高参数“人造太阳”建成:中国新一代可控核聚变研究装置“中国环流器二号m”( hl-2m )于12月4日在成都正式建成放电，中国正式进入全球可控核聚变研究的前列，HL-2m迈出人类未来能源探索的步伐， 该装置是我国目前规模最大、参数最高的先进托卡马克装置，是我国新一代先进的磁约束核聚变实验研究装置，能够实现高密度、高比压、自举电流运行，是我国核聚变能源开发事业实现跨越式快速发展的重要依据装置

中核集团核工业西南物理研究院、中国环流器二号m装置项目负责人刘永:中国承诺2060年实现碳中和，自然不纯排放。 认为核能是比较理想的能源，无温室效应，储量比较丰富，污染比较可控。

为什么叫人工太阳？ 人类享受太阳和雨露，太阳从太阳过来，太阳在50亿年间不断释放能量，地球化石能源来自太阳的聚变能，地球实现聚变反应也被称为人工太阳。 基本过程也比较简单，两个氢核在一定条件下聚合成更大的原子核后，大量的能量，也就是氢弹爆炸的过程，都是追求现在核电的基本原理。

发生条件非常苛刻，具体是几亿度的温度，而且比时间长稳定在这个地方，不像爆炸。 这提供了基本原理，任何东西亿度早就融化了，强磁场是无形的，提供了一个基本原理，像汽车轮胎一样的大环，卡了很多线圈，给线圈通电后产生了非常强的磁场，磁场中是这样的 这些带电粒子可以在磁场中奔跑，提供了即使像运动员一样跑得很快，在跑道上奔跑也不会撞到人的基本原理。

中国环流器二号m装置于年12月采用，温度可根据设计性能大规模提高运行参数至1.5亿度。 这个装置之所以能够完成，是由于我国装备制造业的迅速发展。

该装置的建设标志着大型托卡马克的设计建设运行达到了新的水平，为下一个聚变堆的建设奠定了良好的基础。 并且，通过这样的装置，也培养了核聚变的新生力量，相关产业装备的制造水平有了一定的提高，也是国际合作的好平台。

北斗全球系统服务全球，造福人类

中国十大科技进展北斗全球系统星座部署完毕:年6月23日9时43分，中国在西昌卫星发射中心使用长征3号乙火箭，发射北斗系统第五十五颗卫星和北斗三号最后一颗全球网络卫星。 这是长征系列运载火箭的第336次飞行，在测量、地面运输控制、星际链路输送管、应用验证等系统的大力支持下，迄今为止发射的所有轨道卫星都加入了其中。 北斗三号全球卫星导航系统星座配置全面完成。

北斗三号卫星总设计师谢军表示，北斗三号系统的建设是我国航空天人自主创新、万众一心奋斗的成果。 并且，让中国的宇宙基础设施为世界服务，造福人类。

“北斗系统在产业快速发展方面提供的高精度时间、位置基本消息，可以大大提高产业快速发展方面重要的工业生产设备、基础设施等软硬件方面的生产效率，也可以大幅提高设施质量水平，提高劳动生产率 ”谢军说。

北斗系统在精密农业机械设备播种施肥、建筑桥梁和大型建筑监测测量中发挥着重要作用，整个系统的建设使整个产业快速发展，利用北斗系统等提供的服务，使产业快速发展，更加智能、更加高效、更加节能 “给老百姓和人民的生活习惯带来的便利和利益越来越多，现在我们的市场上应该有非常多的服装设备有时间和位置的新闻，这些新闻随着卫星导航系统的建设和应用，当然是地上的移动互联网

这些设备对老百姓的移动和今年疫情这样的无人设备的应用起到了重要的作用。 “下一步北斗系统设计和建设者们为了确保整个系统的稳定和安全运行，每月判断整个系统，并加强该系统的市场应用宣传，我们基于国内已经广泛应用gps系统的成果，进行北斗系统的应用宣传。 此外，目前设计服务精度高、环境适应性更强、客户采用更方便安全的新一代北斗系统，加强与人工智能、大数据、移动通信、物联网等技术的融合，到2035年更普遍、更融合、更好 ”。 谢军说。

光明日报》( 2021年01月22日01版)