2月29日,国家自然科学基金委员会发布了2023年度“中国科学十大进展”:人工智能大模型为精准天气预报带来新突破、揭示人类基因组暗物质驱动衰老的机制、发现大脑“有形”生物钟的存在及其节律调控机制、农作物耐盐碱机制解析及应用、新方法实现单碱基到超大片段DNA精准操纵、揭示人类细胞DNA复制起始新机制、“拉索”发现史上最亮伽马暴的极窄喷流和十万亿电子伏特光子、玻色编码纠错延长量子比特寿命、揭示光感受调节血糖代谢机制、发现锂硫电池界面电荷存储聚集反应新机制。
2023年度“中国科学十大进展”主要分布在生命科学和医学、人工智能、量子、天文、化学能源等科学领域。国家自然科学基金委员会副主任兰玉杰表示,“中国科学十大进展”遴选活动旨在宣传我国基础研究重大进展,弘扬科学家精神,激发广大科技工作者的科学热情,开展科学普及,提升全民科学素养,为加快实现高水平科技自立自强夯实根基。
遴选活动自2005年启动以来已成功举办19届。本次活动由近100位相关学科领域专家从600多项科学研究成果中遴选出30项成果,在此基础上邀请包括中国科学院院士、中国工程院院士在内的2100多位基础研究领域高水平专家对30项成果进行投票,评选出10项重大科学研究成果,经国家自然科学基金委员会咨询委员会审议,最终确定了入选2023年度“中国科学十大进展”的成果名单。
1、人工智能大模型为精准天气预报带来新突破
主要完成人:田奇
主要完成单位:华为云计算技术有限公司
田奇团队基于人工智能技术,建立了“盘古气象大模型”。该模型将全球最先进的欧洲中长期天气预报中心集成预报系统的预报时效提高了0.6天左右,对热带气旋的路径预报误差降低了25%,仅需10秒即可完成全球7天重要气象要素的预报,计算速度较数值方法提升1万倍以上。
2、揭示人类基因组暗物质驱动衰老的机制
主要完成人:刘光慧、曲静、张维绮
主要完成单位:中国科学院动物研究所、中国科学院北京基因组研究所
刘光慧、曲静和张维绮团队揭示了人类基因组中沉睡的古病毒在细胞衰老过程中可因表观遗传失稳等因素被再度唤醒,进而包装形成病毒样颗粒,并驱动细胞和器官衰老现象,同时发现了古病毒可作为逆转关节软骨、脊髓及心脏衰老的新型分子靶标。
3、发现大脑“有形”生物钟的存在及其节律调控机制
主要完成人:李慧艳、张学敏
主要完成单位:军事科学院军事医学研究院生物医学分析中心
李慧艳、张学敏团队发现大脑视交叉上核(SCN)神经元的初级纤毛,这一细胞“天线”样结构,每24小时伸缩一次,犹如生物钟的指针,揭示初级纤毛调节节律与SCN区大量神经元“同频共振”相关,SCN神经元的初级纤毛可能是机体中的“中央生物钟”的结构基础。
4、农作物耐盐碱机制解析及应用
主要完成人:谢旗、于菲菲、欧阳亦聃
主要完成单位:中国科学院遗传与发育生物学研究所、先正达集团、中国农业大学、华中农业大学
谢旗、于菲菲和欧阳亦聃团队克隆了与耐碱性显著相关的主效基因AT1,揭示了在碱胁迫条件下,AT1通过调控水通道蛋白磷酸化水平,促进了植物细胞中过氧化氢外排,从而赋予了植物高耐盐碱性。基于AT1改良的农作物,耐盐碱能力显著提高。
5、新方法实现单碱基到超大片段DNA精准操纵
主要完成人:高彩霞、赵天萌
主要完成单位:中国科学院遗传与发育生物学研究所、北京齐禾生科生物科技有限公司
高彩霞、赵天萌团队基于结构的蛋白聚类,开发了全新的碱基编辑器,结合引导编辑和重组酶,建立了植物大片段DNA精准定点插入技术,并通过改造上游开放阅读框,研发了精细下调蛋白表达的新方法。上述成果解决了编辑器难以被单个病毒递送和大豆无法进行碱基编辑的难题,并创制了一系列性状优良的作物新种质。
6、揭示人类细胞DNA复制起始新机制
主要完成人:翟元梁、党尚宇、戴碧瓘
主要完成单位:香港大学、香港科技大学
翟元梁、党尚宇和戴碧瓘团队发现人类微小染色体维持蛋白双六聚体复合物,可降低DNA双链稳定性,将位于两个六聚体结合处的DNA双链解开,并拉伸产生初始的开口结构,干扰开口结构会抑制该复合物形成,进而抑制相应DNA复制启动。
7、“拉索”发现史上最亮伽马暴的极窄喷流和十万亿电子伏特光子
主要完成人:曹臻、王祥玉、姚志国、陈松战、戴子高、查敏、毕效军、黄勇、郑见合、胡世聪
主要完成单位:中国科学院高能物理研究所、南京大学、中国科学技术大学
曹臻领导的高海拔宇宙线观测站“拉索”国际合作组,完整记录了史上最亮的伽马射线暴高能光子爆发的全过程,发现了光变曲线的喷流拐折现象,确定了其喷流核具有迄今已知最小的张角,并精确测量了该伽马射线暴亮度随光子能量的变化,观测能谱延伸至十万亿电子伏特以上。
8、玻色编码纠错延长量子比特寿命
主要完成人:俞大鹏、徐源、郑仕标、孙麓岩
主要完成单位:南方科技大学、深圳国际量子研究院、福州大学、清华大学
俞大鹏、徐源、郑仕标和孙麓岩团队将逻辑量子比特编码在与辅助比特色散耦合的微波谐振腔的光子数态中,通过在辅助比特上施加截断频率梳脉冲,可高保真度地重复读取并实时纠错,从而有效延长逻辑量子比特的相干寿命,实现了量子纠错正增益。
9、揭示光感受调节血糖代谢机制
主要完成人:薛天
主要完成单位:中国科学技术大学
薛天团队在动物和人体上发现光信号可被视网膜固有光敏神经节细胞感知,通过下丘脑视上核、脑干孤束核、经交感神经抑制棕色脂肪活动,降低脂肪组织,消耗血糖引起的产热,导致机体血糖代谢能力下降,揭示了夜间光污染导致肥胖、糖尿病等糖代谢疾病的生物学机理。
10、发现锂硫电池界面电荷存储聚集反应新机制
主要完成人:廖洪钢、孙世刚、陈建峰
主要完成单位:厦门大学、北京化工大学
廖洪钢、孙世刚和陈建峰团队利用自主研发的高时空分辨电化学原位液相透射电镜技术,对锂硫电池界面反应动态进行了实时观测,发现电池活性材料表面多硫化物分子聚集成为分子团,电荷首先存储在聚集分子团中,直到分子团获得足够电子后,瞬时结晶转化的机制。
(据新华社、光明日报微信公众号)