科技發(fā)展為國家進步提供有利且堅實的技術(shù)基礎(chǔ)，是影響人類生產(chǎn)生活方式的一個重要因素。推動科技創(chuàng)新，一定程度上也是在推動一個國家、一個民族的進步，是實現(xiàn)社會高質(zhì)量發(fā)展的一個基本要素。當前，科技創(chuàng)新能力已成為綜合國力的決定性因素，我國在科創(chuàng)上的投入也有目共睹。那么在剛剛過去的2023年，有哪些成果值得我們?nèi)リP(guān)注呢？
就在今天上午，國家自然科學基金委員會就這個問題給出了一份答案。2月29日，國家自然科學基金委員會發(fā)布“中國科學十大進展”，這些成果涵蓋了包括生命科學和醫(yī)學、人工智能、量子、天文、
化學能源等在內(nèi)多個科學領(lǐng)域。
人工智能大模型為精準天氣預報帶來新突破
數(shù)值天氣預報方法在每日天氣預報、極端災害預警、氣候變化預測等領(lǐng)域取得了巨大成功，但與此同時，隨著算力增長趨緩和物理模型逐漸復雜化，傳統(tǒng)數(shù)值預報的瓶頸日益突出。華為云計算技術(shù)有限公司團隊基于人工智能方法，構(gòu)建了一個三維深度神經(jīng)網(wǎng)絡模型，稱為盤古氣象大模型。這個大模型在某些氣象要素的預報精度上超越了傳統(tǒng)數(shù)值方法，且推理效率提高了上萬倍。并且具備“采用了三維神經(jīng)網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)，更好地建模復雜的氣象過程”“采用地球位置編碼技術(shù)，提升訓練過程的精度和效率”“訓練具有不同預測時效的多個模型，減少迭代誤差、節(jié)約推理時間”三點技術(shù)貢獻。
揭示人類基因組暗物質(zhì)驅(qū)動衰老的機制
我國科學家首次揭示了人類基因組序列中的內(nèi)源性古病毒“復活”驅(qū)動衰老的機制，有望為衰老的科學評估，以及相關(guān)疾病的防治提供重要研究思路。相關(guān)團隊在研究中發(fā)現(xiàn)，隨著年齡增長，內(nèi)源性逆轉(zhuǎn)錄病毒會逃離表觀遺傳監(jiān)控而轉(zhuǎn)錄“復活”，其“復活”會進一步驅(qū)動衰老進程。并在此基礎(chǔ)上以內(nèi)源性逆轉(zhuǎn)錄病毒“復活”鏈條中的不同環(huán)節(jié)為靶標發(fā)展出多樣化的衰老干預策略，可在一定程度上實現(xiàn)細胞、組織或機體衰老的延緩。
發(fā)現(xiàn)大腦“有形”生物鐘的存在及其節(jié)律調(diào)控機制
生物鐘的準確性和穩(wěn)定性與健康息息相關(guān)，節(jié)律如果發(fā)生異常，身體就可能出現(xiàn)各式各樣的疾病。來自軍事科學院軍事醫(yī)學研究院的研究團隊發(fā)現(xiàn)，大腦視交叉上核(SCN)神經(jīng)元的初級纖毛是調(diào)控機體節(jié)律的細胞器，揭示了“有形”生物鐘的存在及其節(jié)律調(diào)控機制。該研究不僅加深了對生物鐘本質(zhì)的認識，也為節(jié)律紊亂相關(guān)疾病的治療開辟了全新途徑，對于機體快速適應各種復雜環(huán)境的研究提供了新思路。
農(nóng)作物耐鹽堿機制解析及應用
中科院遺傳發(fā)育所謝旗研究員、中國農(nóng)業(yè)大學于菲菲教授、華中農(nóng)業(yè)大學歐陽亦聃教授等領(lǐng)銜的科研團隊與多家單位合作，以耐鹽堿作物高粱為材料，首次發(fā)現(xiàn)農(nóng)作物耐堿基因AT1及其作用機制。大田實驗證明該基因可顯著提升高粱、水稻、小麥、谷子和玉米等耐鹽堿作物種質(zhì)產(chǎn)量，在改良鹽堿地綜合利用中具有重大應用前景。同時，該成果也是面向我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方面的重大需求，從基礎(chǔ)研究著手解決實際問題的典型案例。
新方法實現(xiàn)單堿基到超大片段DNA精準操縱
中國科學院遺傳與發(fā)育生物學研究所與北京齊禾生科生物科技有限公司團隊合作，首次運用人工智能輔助的結(jié)構(gòu)預測，建立了蛋白聚類新方法，將基于結(jié)構(gòu)分類的理念引入工具酶挖掘領(lǐng)域，并由此開發(fā)了系列具有重要應用價值的新型堿基編輯器和在細胞核和細胞器中均可實現(xiàn)精準堿基編輯的新型工具CyDENT，為我國在全球基因組編輯技術(shù)競爭中樹立話語權(quán)。
揭示人類細胞DNA復制起始新機制
香港大學、香港科技大學、康奈爾大學、法國居里研究所教授組織的研究團隊成功從HeLa細胞中純化得到人內(nèi)源MCM2-7 DH-DNA復合物，并解析出2.59埃高分辨率冷凍電鏡結(jié)構(gòu)，揭示了人細胞DNA復制起始新機制。 該項研究揭示的人源復制前始復合物(pre-RC)的蛋白結(jié)構(gòu)和工作機制，為以MCM2-7復合體為靶點的無副作用抗癌藥物開發(fā)提供了設計思路和重要的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)。
“拉索”發(fā)現(xiàn)史上最亮伽馬暴的極窄噴流和十萬億電子伏特光子 “拉索”首次精確測量高能光子爆發(fā)的完整過程，記錄了萬億電子伏特伽馬射線流量增強和衰減的整個階段。“拉索”實現(xiàn)了其它實驗沒有達到的高能量波段光變過程的教科書式的完整觀測，對理論模型的精確檢驗提供了實驗基礎(chǔ)。相關(guān)觀測結(jié)果將會引發(fā)科學界對伽馬射線暴能量注入、光子吸收、粒子加速等機制的深入探討。
玻色編碼糾錯延長量子比特壽命
南方科技大學和深圳國際量子研究院團隊聯(lián)合福州大學、清華大學團隊依據(jù)玻色編碼量子糾錯方案，開發(fā)了基于頻率梳控制的低錯誤率宇稱探測技術(shù)，大幅延長邏輯量子比特的相干壽命，超盈虧平衡點達16%，實現(xiàn)了量子糾錯增益。該成果是通往容錯量子計算道路上的一項重要成果。
揭示光感受調(diào)節(jié)血糖代謝機制
中國科學技術(shù)大學生命科學與醫(yī)學部薛天教授研究團隊發(fā)現(xiàn)了光直接通過激活視網(wǎng)膜上特殊的感光細胞，經(jīng)視神經(jīng)至下丘腦和延髓的系列神經(jīng)核團傳遞信號，最終通過交感神經(jīng)作用于外周的棕色脂肪組織，直接壓抑了機體的血糖代謝能力。這項光調(diào)節(jié)血糖代謝的機制研究，提示現(xiàn)代人健康生活應關(guān)注光線環(huán)境的健康，針對夜間光污染造成的罹患代謝疾病風險提高，應考慮生活環(huán)境中夜間人造光線的波長、強度和暴露時長。同時，研究發(fā)現(xiàn)的感光細胞、神經(jīng)環(huán)路和外周靶器官可為將來干預此過程提供潛在靶點。
發(fā)現(xiàn)鋰硫電池界面電荷存儲聚集反應新機制
廈門大學廖洪鋼教授、孫世剛院士團隊，與北京化工大學陳建峰院士團隊和美國阿貢國家實驗室徐桂良、Khalil Amine研究員團隊合作，基于自主研發(fā)建立的高時空分辨電化學原位液相透射電子顯微系統(tǒng)(EC-TEM)對鋰硫電池界面反應過程進行了深入研究，首次揭示了鋰硫電池電荷儲存聚集反應新機制。
(本文參考資料來源：科技日報、央視網(wǎng)、科技部生物中心、人民日報、BioArt、中國科學院、中國科學技術(shù)大學)
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