人民網北京1月11日電 （記者趙竹青）2023年，科技領域有哪些重大突破？1月11日，由中國科學院、中國工程院主辦，中國科學院院士和中國工程院院士投票評選的2023年中國十大科技進展新聞、世界十大科技進展新聞在山東煙台揭曉。

2023年中國十大科技進展新聞

1.全球首座第四代核電站商運投產

我國具有完全自主知識產權的國家科技重大專項——華能石島灣高溫氣冷堆核電站示范工程12月6日商運投產，成為世界首個實現模塊化第四代核電技術商業化運行的核電站，標志著我國在高溫氣冷堆核電技術領域實現了全球領先，對推動我國實現高水平科技自立自強、建設能源強國具有重要意義。

高溫氣冷堆是國際公認的第四代核電技術先進堆型，是世界核電未來發展的重要方向。在喪失所有冷卻能力的情況下，不採取任何干預措施，反應堆都能保持安全狀態，不會出現堆芯熔毀和放射性物質外泄。該示范工程是世界首座球床模塊式高溫氣冷堆項目，位於山東省榮成市，由中國華能牽頭，聯合清華大學、中核集團共同建設，2006年被列入國家科技重大專項，2012年開工建設。中國華能集中產業鏈上下游優勢資源，聯合開展關鍵技術攻關和核心設備研制，研制出2200多套世界首台（套）設備，設備國產化率達93.4%。

2.神舟十六號返回 空間站應用與發展階段首次載人飛行任務圓滿完成

北京時間10月31日8時11分，神舟十六號載人飛船返回艙在東風著陸場成功著陸，現場醫監醫保人員確認航天員景海鵬、朱楊柱、桂海潮身體健康狀況良好，神舟十六號載人飛行任務取得圓滿成功。

神舟十六號載人飛船於2023年5月30日從酒泉衛星發射中心發射升空，隨后與天和核心艙對接形成組合體。作為首批執行空間站應用與發展階段載人飛行任務的航天員乘組，3名航天員在軌駐留154天，其間進行了1次出艙活動和中國空間站第四次太空授課活動，配合完成空間站多次貨物出艙任務，為空間站任務常態化實施奠定了基礎。

此次任務是我國載人航天工程進入空間站應用與發展階段的首次載人飛行任務，在航天員乘組和地面科研人員密切配合下，開展了人因工程、航天醫學、生命生態、生物技術、材料科學、流體物理、航天技術等多項空間科學實（試）驗，在空間生命科學與人體研究、微重力物理和空間新技術等領域取得重要進展，邁出了載人航天工程從建設向應用、從投入向產出轉變的重要一步。

3.超越硅基極限的二維晶體管問世

芯片是信息世界的基礎核心，傳統晶體管因接近物理極限而制約了芯片的進一步發展。原子級厚度的二維半導體理論上在未來節點更具潛力，但受限於其技術瓶頸，至今所有二維晶體管均不能媲美業界硅基器件。

北京大學彭練矛院士、邱晨光研究員團隊構筑了10納米超短溝道彈道二維硒化銦晶體管。創造性地提出“稀土釔元素摻雜誘導二維相變理論”，並發明了“原子級可控精准摻雜技術”，從而成功克服了二維領域金屬和半導體接觸的國際難題，首次使得二維晶體管實際性能超過業界硅基10納米節點Fin晶體管和國際半導體路線圖預測的硅極限，並且將二維晶體管的工作電壓降到0.5V，室溫彈道率提升至所有晶體管最高紀錄的83%，研制出國際上迄今速度最快、能耗最低的二維晶體管。相關成果3月22日發表於《自然》。

4.我國科學家發現耐鹼基因可使作物增產

我國鹽鹼地面積達1億公頃，佔世界鹽鹼地總面積的近十分之一，全球氣候變化、淡水缺乏及化肥大量使用，使可耕土地鹽漬化速度加快。為了更好地利用鹽鹼地資源，中國科學院遺傳與發育生物學研究所謝旗研究員科研團隊與國內多家科研機構和院校合作，經過多年研究發現主效耐鹼基因AT1，可以顯著提高高粱、水稻、小麥、玉米、谷子等作物在鹽鹼地上的產量，且在改良鹽鹼地的綜合利用中具有重大應用前景，有望為我國糧食安全發揮重要支撐作用。該成果3月24日發表於《科學》。

5.天問一號研究成果揭示火星氣候轉變

在太陽系的行星中，火星與地球最為相似，火星的現狀和演化歷程，被認為可能代表著“地球的未來”，針對火星氣候演化的探測研究長期以來備受關注。風沙作用塑造了火星表面廣泛分布的風沙地貌、沉積，記錄了火星演化晚期和近代氣候環境特征和氣候變化過程。但由於缺乏就位、近距離詳細系統的科學觀測，我們對火星風沙活動過程和記錄的古氣候知之甚少。

針對這一科學問題，中國科學院國家天文台李春來團隊，聯合中國科學院地質與地球物理所郭正堂團隊、中國科學院青藏高原所、美國布朗大學和天問一號任務工程團隊，瞄准火星烏托邦平原南部豐富的風沙地貌，利用環繞器高分辨率相機、火星車導航地形相機、多光譜相機、表面成分分析儀、氣象測量儀等開展了高分辨率遙感和近距離就位的聯合探測，提取了沙丘形態、表面結構、物質成分等信息，分析了其指示風向和發育年齡，發現了著陸區風場發生顯著變化的層序証據，並與火星中高緯度分布的冰塵覆蓋層記錄有很好的一致性，揭示了祝融號著陸區可能經歷了以風向變化為標志的兩個主要氣候階段，風向從東北到西北發生了近70度的變化，風沙堆積從新月形亮沙丘轉變為縱向暗沙壟。這一氣候的轉變，發生在距今約40萬年前的火星末次冰期結束時，可能是由於自轉軸傾角的變化，火星從中低緯度到極地地區，發生了一次“冰期-間冰期”的全球性氣候轉變。該項研究有助於增進我們對火星古氣候歷史的理解，為火星古氣候研究提供了新的視角，也為地球未來的氣候演化方向提供了借鑒。相關研究成果7月7日發表於《自然》。

6.我國首個萬米深地科探井開鑽

5月30日上午，中國石油塔裡木油田公司深地塔科1井開鑽入地。深地塔科1井開鑽，旨在探索萬米級特深層地質、工程科學理論，標志著我國向地球深部探測技術系列取得新的重大突破，鑽探能力開啟“萬米時代”。

深地塔科1井位於新疆阿克蘇地區沙雅縣境內，緊鄰埋深達8000米的富滿10億噸級超深油氣區。這口井設計井深1.11萬米，設計鑽完井周期457天，將創造全球萬米深井鑽探用時最快紀錄。

該井採用的是我國自主研制的全球首台1.2萬米特深井自動化鑽機。與普通鑽機相比，這台鑽機的載重提升能力由三四百噸提高到最大900噸，相當於能同時吊起150頭6噸重的成年大象。為保障萬米級特深井“打成、打快、打好”，中國石油攻關研發智能控制一體化平台、鑽井自主決策工控系統、超高重載井架底座等一批關鍵核心技術裝備，自主研制國際領先的智能鑽機，成功產出1.2萬米特深井自動化鑽機，為萬米深地工程科學探索研究提供裝備和技術保障。

7.液氮溫區鎳氧化物超導體首次發現

7月12日，《自然》雜志刊登了中山大學王猛教授團隊與清華大學、華南理工大學等單位合作的成果：首次發現在14GPa壓力下達到液氮溫區的鎳氧化物超導體。這是由我國科學家率先獨立發現的全新高溫超導體系，是人類目前發現的第二種液氮溫區非常規超導材料，是基礎研究領域的重要突破。

這一研究成果將有望推動破解高溫超導機理，使設計和預測高溫超導材料成為可能，使超導在信息技術、工業加工、電力、生物醫學和交通運輸等領域實現更廣泛的應用。

8.FAST探測到納赫茲引力波存在証據

由中國科學院國家天文台等單位科研人員組成的中國脈沖星測時陣列研究團隊，利用中國天眼FAST，探測到納赫茲引力波存在的關鍵性証據，表明我國納赫茲引力波研究與國際同步達到領先水平。相關研究成果於北京時間6月29日在我國天文學術期刊《天文與天體物理研究》在線發表。12月14日，相關成果入選《科學》雜志2023年度十大科學突破。

當前，納赫茲引力波研究已經成為物理和天文領域國際競賽的焦點之一。然而，納赫茲引力波頻率極低、周期長達數年，其波長可達數光年，對它的探測極具挑戰性。利用大型射電望遠鏡對一批自轉極其規律的毫秒脈沖星進行長期測時觀測，是目前已知唯一的納赫茲引力波探測手段。

值得一提的是，歐洲脈沖星測時陣列—印度脈沖星測時陣列、北美納赫茲引力波天文台和澳大利亞帕克斯脈沖星測時陣列等脈沖星測時陣列合作組也在同一時間宣布了相似的結果。據中國科學院國家天文台研究員、北京大學研究員李柯伽介紹，國際上4個團隊分別獨立獲得納赫茲引力波存在的關鍵証據，這使得研究結果可以相互印証，進一步提高了這一成果的准確性。

9.世界首個全鏈路全系統空間太陽能電站地面驗証系統落成啟用

空間太陽能電站(SSPS)是解決能源危機、實現可持續發展的終極答案之一。工程院旗艦刊物《Engineering》於2023年11月30日系統報道了西安電子科技大學段寶岩院士團隊完成的逐日工程—世界首個全鏈路、全系統SSPS地面驗証系統，闡述了歐米伽SSPS創新設計方案、理論創新、技術突破、工程實現及實驗結果。遠距離高功率微波無線傳能效率（距離55m，發射2081瓦，波束收集效率87.3%，DC-DC傳輸效率15.05%）與功質比等主要技術指標世界領先。

逐日工程突破的遠距離高功率微波無線傳能技術，應用前景廣闊。在太空，可助力構建空間能源網、空間充電樁，破解空間算力、星上信息處理、空間攻防及超遠程探測的供電難題。在陸海空，可為空中飛艇、無人機群、海上移動平台、災害及邊遠區域無線供電。

10.科學家闡明嗅覺感知分子機制

大多數動物（包括人類）均擁有一套主嗅覺系統來識別揮發性的氣味分子。大量的嗅覺受體通過“組合編碼”的氣味識別方式，幫助動物識別數以萬億計的氣味分子。嗅覺受體可以分為三個家族，第I類是氣味受體（OR）家族，第II類是痕量胺相關受體（TAAR）家族，OR和TAAR都屬於A類G蛋白偶聯受體（GPCR）家族，第III類是非GPCR嗅覺受體。

山東大學孫金鵬教授團隊和上海交通大學醫學院李乾研究員團隊合作，應用冷凍電鏡技術解析了TAAR家族成員之一的小鼠TAAR9（mTAAR9）受體在4種不同配體結合條件下與Gs/Golf（嗅覺特異性Gα）蛋白三聚體復合物的結構，進一步結合藥理學分析揭示了mTAAR9感知配體后被激活的分子機制。同時，該研究也提出了嗅覺受體“組合編碼”識別配體的結構機制，闡明了II類嗅覺受體獨特的激活方式。

該研究闡釋了II類特異嗅覺受體感知氣味的分子機制，為嗅覺受體家族識別配體奠定了理論基礎，對開發靶向嗅覺受體的新藥也有重要意義。相關研究成果5月24日發表於《自然》。

2023年世界十大科技進展新聞

1.科學家繪制迄今最全人腦細胞圖譜

10月13日，刊發在美國《科學》《科學進展》和《科學-轉化醫學》雜志上的21篇論文公布並闡釋了迄今最全的人類大腦細胞圖譜。多國科學家參與的這一系列研究揭示了3000多種腦細胞類型的特征，將有助於深入理解人類大腦的獨特之處並推進腦部疾病和認知能力等研究。

據悉，上述研究是美國國立衛生研究院“推進創新神經技術腦研究計劃——細胞普查網絡”的一部分，該計劃於2017年啟動，此次發表的論文是數百名科學家利用最先進的分子生物學技術進行的一系列合作研究的成果。科學家表示，這項研究為人們理解人類大腦的結構和功能提供了寶貴信息，將有助於進一步的研究和臨床應用。它代表了科學界在解開大腦奧秘方面的重大突破，為未來的神經科學研究開辟了新方向。

2.人工智能首次成功從零生成原始蛋白質

1月26日，美國Salesforce Research、Profluent Bio等機構在《自然-生物技術》上發表了一項研究成果，該研究創建了一個能夠從頭開始生成人造酶的人工智能（AI）系統。在實驗室測試中，盡管人工生成的氨基酸序列與任何已知的天然蛋白質存在顯著差異，但其中一些酶與自然界中發現的酶一樣有效。

該實驗表明，雖然自然語言處理是為讀寫語言文本開發的，但至少可以學習一些生物學的基本原理。Salesforce Research公司開發了名為ProGen的人工智能程序，使用下一代標記預測將氨基酸序列組裝成人造蛋白質。

科學家表示，這項新技術可能比獲得諾貝爾獎的“蛋白質設計技術——定向進化”更為強大，它將加速新蛋白質的開發，為已有50年歷史的蛋白質工程領域注入活力。這些新蛋白質幾乎可以用於從疾病治療到降解塑料的任何領域。

3.全球最大實驗性核聚變反應堆開始運行

12月1日，歐洲聚變能組織(F4E)發布消息稱，歐洲和日本共同建造和運營的核聚變反應堆JT-60SA正式投入運行。該反應堆為托卡馬克裝置，始於2007年，於2020年完成組裝，並於今年10月23日點火成功。該裝置位於日本量子科學技術研究開發機構（QST）那珂研究所，被視為世界上最先進的托卡馬克，其啟動運行是核聚變歷史上的一個裡程碑。

JT-60SA計劃是國際熱核聚變實驗反應堆計劃（ITER，又稱“人造太陽”計劃）的先行項目。JT-60SA反應堆的目標是研究聚變作為一種安全、大規模和無碳的淨能源的可行性，使它所產生的能量比消耗的能量更多。這兩個項目的最終目標都是使內部的氫核融合成氦，以光和熱的形式釋放能量，模擬太陽內部發生的過程。

據悉，核聚變可以通過不同的方式進行，其過程都比核裂變清潔度更高，不會產生放射性廢物。如果實現經濟的聚變反應，將大大減少甚至完全消除人類對化石燃料的依賴。

4.OpenAI正式發布GPT-4

3月15日，OpenAI發布了多模態預訓練大模型GPT-4，這是其大型語言模型的最新版本。與此前的版本相比，GPT-4具備強大的識圖能力，文字輸入限制也提升至2.5萬字﹔GPT-4的回答准確性也顯著提升，還能夠生成歌詞、創意文本從而實現風格變化。同時，GPT-4在各類專業測試及學術基准上也表現優良。

OpenAI稱，該公司花費6個月的時間，利用對抗性測試程序和ChatGPT的經驗教訓迭代調整GPT-4，從而在真實性、可操縱性和拒絕超出設定范圍方面取得了有史以來最好的結果。

GPT-4的發布是人工智能應用的一個裡程碑事件，人工智能可實現的功能越來越豐富，未來或將成為人類得心應手的工具。

5.衛星首次成功向地球傳送太陽能 証明天基能源可信性

6月1日，美國加州理工學院宣布，1月發射的一顆衛星已將微波束的能量導向太空中的目標，甚至還將一部分能量發送到地球的探測器上。該項目聯合主任、加州理工學院電氣工程師Ali Hajimiri指出：“這次的實驗是一次概念驗証，它表明了整個系統能夠做什麼。”

該任務旨在更進一步開發輕便、廉價和靈活的部件。微波發射器是一個由32個平面天線組成的陣列，排列在比餐盤稍大的表面上。通過改變發送到不同天線的信號的時間，研究人員可以控制陣列的波束。他們把它對准一對微波接收器，然后隨意將光束從一個接收器切換到另一個接收器，並點亮每個接收器上的LED。

作為一種清潔、可再生的能源技術，天基太陽能利用技術被認為是實現零碳排放的可靠途徑。

6.人類眼球首次移植成功

美國紐約大學蘭貢醫療中心的外科團隊11月9日宣布，他們成功完成了世界上首次眼球移植手術。該手術由愛德華多·羅德裡格斯帶領的團隊完成，為遭受嚴重眼部損傷的阿倫·詹姆斯恢復了部分視力。

據悉，移植手術於今年5月進行，用時約21小時。手術過程中，外科團隊從眼球供者的骨髓中提取成體干細胞，並在移植過程中將其注射到受者的視神經中，以期能取代受損的細胞並保護視神經。該團隊表示，在手術后的六個月裡，移植的眼球顯示出明顯的健康跡象，如血管功能良好等。盡管這隻移植的眼球尚未恢復視力，但該團隊認為，這一突破性成果將有助於相關醫學領域的發展。目前該團隊正在跟進監測，並期待找到這隻眼球恢復視力的所有可能。

7.迄今最小粒子加速器問世

10月18日，德國埃爾朗根-紐倫堡大學的研究團隊成功制造出了世界上最小的粒子加速器，其長度僅為0.2毫米，可以裝在筆尖上。相關研究成果已發表在《自然》雜志上。

這一設備是第一個能夠快速且聚焦良好的產生電子束的微型加速器，可將電子加速到每秒10萬公裡。該加速器採用了光波來加速粒子，通過數千根2微米高的硅柱排列成兩條平行線，形成了一個狹窄的電子束。當他們制造出一個0.5毫米長的版本時，發現可以以更快速度加速電子，使電子攜帶的能量增加43%。

這種新技術有望應用於醫學領域，為醫生提供新的治療工具或為生物實驗室提供小型消毒工具。這一創新為醫學領域提供了新的可能性，未來我們可以期待更多關於小型粒子加速器的研究和應用。

8.科學家首次實現單原子X射線探測

來自美國俄亥俄大學、阿貢國家實驗室、伊利諾伊大學芝加哥分校等機構的科學家，首次拍攝到了單原子X射線信號，相關研究5月31日刊登於《自然》。

在最新研究中，阿貢國家實驗室的韋·哈拉等人將一個鐵原子和一個鋱原子插入各自的分子宿主內。為檢測單個原子發出的X射線信號，他們在X射線探測器內加入了一個由位於樣品附近的尖銳金屬尖端制成的專用探測器來收集X射線激發的電子。當X射線照射到原子上時，核心能級的電子被激發，並通過重疊的原子/分子軌道隧穿到探測器尖端，獲得的光譜能揭示原子的相關信息。

研究團隊強調，這項突破將為X射線和納米科學領域開辟新天地。使用X射線檢測和表征單個原子可能會催生量子信息、環境和醫學研究微量元素檢測等領域的新技術。這一成就也為研發先進的材料科學儀器開辟了道路。

9.全球首張昆虫大腦“地圖”繪制完成

來自英國劍橋大學、美國約翰斯·霍普金斯大學等多家頂尖機構的研究人員，首次完整地對“果蠅幼虫”的大腦連接組進行重建，繪制出第一張完整的昆虫大腦圖譜，包括所有神經元和突觸。這是了解大腦如何處理感官信息流並將其轉化為行動的裡程碑式成就。3月10日，《科學》雜志發表了這項研究成果。

研究團隊使用高分辨率電子顯微鏡掃描了果蠅幼虫的數千張大腦切片，在計算機分析的輔助下，最終生成的圖譜包含3016個神經元和54.8萬個突觸。他們還開發了計算工具，以識別昆虫大腦中可能的信息流路徑和不同類型的電路圖案。

這是有史以來第一張昆虫大腦“地圖”，也是神經科學領域的一項裡程碑式成就，使科學家更接近對思維機制的真正理解，為未來的大腦研究提供支持，並且還可能激發新的機器學習架構。

10.人類泛基因組首張草圖發布

5月10日，《自然》雜志發表了人類泛基因組參考的“初稿”，在3篇論文的合集中，人類泛基因組參考聯盟（Human Pangenome Reference Consortium）發布了首張人類泛基因組參考草圖，以及兩個以這一參考圖為基礎的新遺傳學研究發現。

2003年，科學家們宣布，人類基因組序列圖譜繪制成功。2022年，首個完整人類基因組序列發布，填補了人類基因組計劃留下的空白。與前述兩次基因主要來源於一個人不同，“泛基因組”草圖是包括非洲、亞洲、美洲和歐洲的全球多地47人的脫氧核糖核酸（DNA）合集，地域和種族構成更多元化。

研究人員指出，與使用原始的線性參考基因組相比，“泛基因組”使他們能夠識別出更多的基因結構變異，比如基因復制或缺失等較大的基因組變動。研究人員計劃不斷完善人類基因組圖譜，旨在到2024年年中對350人進行測序。

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