本文系統(tǒng)梳理了2021年在全球范圍內(nèi)取得的100項(xiàng)科技進(jìn)展，主要分布于“生命、生物、醫(yī)藥健康”“深空、深海、新空間拓展”“物質(zhì)、材料、化學(xué)”“智能、信息、通信”以及“生態(tài)能源、交通與建設(shè)工程”五大領(lǐng)域。

1. 首次看清新冠患者體內(nèi)蛋白質(zhì)變化

中國(guó)科學(xué)家分析出新冠肺炎死亡患者體內(nèi)多器官組織樣本中蛋白質(zhì)分子病理全景圖，相當(dāng)于將醫(yī)生在顯微鏡下看到的人體感染新冠病毒后細(xì)胞組織的變化放大了數(shù)萬(wàn)倍，達(dá)到蛋白質(zhì)分子層面，“看”清楚是哪些分子的改變導(dǎo)致人體器官的病變和衰竭。這是在全球范圍內(nèi)第一次從蛋白質(zhì)分子水平上，對(duì)新冠病毒感染人體后多個(gè)關(guān)鍵器官做出的響應(yīng)進(jìn)行詳細(xì)和系統(tǒng)的分析。

2.首次揭示逃逸抗病毒藥物機(jī)制

中國(guó)科學(xué)家發(fā)現(xiàn)并重構(gòu)了病毒“加帽中間態(tài)復(fù)合體”“mRNA加帽復(fù)合體”和“錯(cuò)配校正復(fù)合體”，并闡明其工作機(jī)制。揭示了新冠病毒轉(zhuǎn)錄復(fù)制機(jī)器的完整組成形式；發(fā)現(xiàn)病毒聚合酶的核苷轉(zhuǎn)移酶結(jié)構(gòu)域是催化mRNA“加帽”成熟的關(guān)鍵酶，明確了帽結(jié)構(gòu)的合成過(guò)程，為發(fā)展新型、安全的廣譜抗病毒藥物提供了全新靶點(diǎn)；發(fā)現(xiàn)病毒以“反式回溯”的方式對(duì)錯(cuò)配堿基和抗病毒藥物進(jìn)行“剔除”，闡明了瑞德西韋等藥物效果不良的分子機(jī)制，為優(yōu)化針對(duì)聚合酶的抗病毒藥物提供了關(guān)鍵科學(xué)依據(jù)。該項(xiàng)成果入選2021年中國(guó)科學(xué)十大進(jìn)展之一。

3.最完整的新冠病毒基因注釋圖譜

美國(guó)研究團(tuán)隊(duì)繪制出了迄今為止最完整的新冠病毒基因注釋圖譜。他們?cè)谕ㄟ^(guò)比較大量相似病毒基因組后，確認(rèn)了新冠病毒（SARS-CoV-2）基因組中未被發(fā)現(xiàn)的六個(gè)蛋白質(zhì)編碼基因。

4.首例AI+腦機(jī)接口技術(shù)讓“失語(yǔ)”癱瘓患者實(shí)現(xiàn)溝通自由

美國(guó)科學(xué)家首次用腦機(jī)接口幫助一位癱瘓超過(guò) 15 年的失語(yǔ)男子 BRAVO1 恢復(fù)了“說(shuō)話”能力。腦機(jī)接口是指在人或動(dòng)物大腦與外部設(shè)備之間創(chuàng)建的直接連接，實(shí)現(xiàn)腦與設(shè)備的信息交換。該項(xiàng)成果入選2021年《物理世界》十大突破之一、科技日?qǐng)?bào)評(píng)選的國(guó)際十大科技新聞之一。

5.成功治療一例重度抑郁癥患者

美國(guó)科學(xué)家團(tuán)隊(duì)通過(guò)給患者腦部植入一種類似神經(jīng)起搏器的裝置，成功緩解了難治性抑郁癥。這項(xiàng)概念驗(yàn)證研究表明了大腦活動(dòng)可以被用來(lái)為神經(jīng)精神疾病提供個(gè)性化的治療，同時(shí)也代表了將神經(jīng)科學(xué)進(jìn)步應(yīng)用于精神健康領(lǐng)域并取得里程碑式的成功。

6.揭示鳥類遷徙路線成因和長(zhǎng)距離遷徙關(guān)鍵基因

中國(guó)科學(xué)家歷時(shí)12年，利用衛(wèi)星追蹤數(shù)據(jù)和基因組信息，建立了一套北極游隼遷徙研究系統(tǒng)，發(fā)現(xiàn)游隼主要使用5條路線穿越亞歐大陸，西部游隼表現(xiàn)為短距離遷徙，東部為長(zhǎng)距離遷徙。在末次冰盛期到全新世的轉(zhuǎn)換過(guò)程中，冰川消退所導(dǎo)致的繁殖和越冬地變遷，可能是遷徙路線形成的主要?dú)v史原因。研究還發(fā)現(xiàn)遷徙距離更長(zhǎng)的游隼攜帶ADCY8優(yōu)勢(shì)等位基因，該基因與長(zhǎng)時(shí)記憶形成有關(guān)，表明長(zhǎng)時(shí)記憶可能是鳥類長(zhǎng)距離遷徙的重要基礎(chǔ)。該研究結(jié)合遙感衛(wèi)星追蹤、基因組學(xué)、神經(jīng)生物學(xué)等研究手段，通過(guò)多學(xué)科整合分析方法闡明了鳥類遷徙路線變遷成因和遺傳基礎(chǔ)。該研究成果入選中國(guó)科學(xué)十大進(jìn)展之一。

7.100小時(shí)完成迄今最高精度獼猴腦圖譜測(cè)繪

中國(guó)科學(xué)家自主研發(fā)了一種高通量、高精度的三維熒光成像 VISoR 技術(shù)和靈長(zhǎng)類腦圖譜繪制 SMART 流程，實(shí)現(xiàn)了獼猴大腦的微米級(jí)分辨率三維解析。VISoR 成像系統(tǒng)可以在 100 小時(shí)內(nèi)完成獼猴全腦樣品 1×1×2.5 微米三維分辨率的獼猴全腦圖像采集，研究中兩只獼猴大腦圖像的原始數(shù)據(jù)量逾 1PB（千萬(wàn)億字節(jié)，其數(shù)據(jù)儲(chǔ)存大小相當(dāng)于 113 塊 10T 硬盤），這是迄今世界上最高精度的靈長(zhǎng)類動(dòng)物的腦圖譜。

8.解鎖古老泥土DNA寶庫(kù)

科學(xué)家們從洞穴地面的土壤中解鎖了一個(gè)更大的古代DNA寶庫(kù)。研究人員使用這種“泥土DNA”來(lái)重建世界各地穴居人的身份。在西班牙的Estatuas洞穴，核DNA揭示了8萬(wàn)至11.3萬(wàn)年前生活在那里的人類的遺傳特征和性別，并表明尼安德特人的一個(gè)譜系在10萬(wàn)年前結(jié)束的冰川期之后取代了其他幾個(gè)譜系。在美國(guó)佐治亞州Satsurblia洞穴有2.5萬(wàn)年歷史的土壤中，科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)了來(lái)自以前未知的尼安德特人系的女性人類基因組，以及野牛和現(xiàn)已滅絕的狼的遺傳痕跡。該研究入選《科學(xué)》十大科學(xué)突破之一。

9.只含480個(gè)基因的人造細(xì)胞能正常分裂

2016年，美國(guó)科學(xué)家以支原體的基因?yàn)樗{(lán)本，造出了世界上擁有最小基因組（473個(gè)基因）的細(xì)胞。它被稱為syn3.0，可以進(jìn)行代謝和分裂，但是其后代卻形態(tài)異常。2021年美國(guó)生物學(xué)家，通過(guò)在syn3.0中表達(dá)額外的7個(gè)基因，成功地解決了形狀異常的問(wèn)題。其中2個(gè)基因在細(xì)胞分裂中具有重要作用，但其他5個(gè)基因的具體功能仍然不明。這也是目前可正常分裂的人造細(xì)胞中，基因組最小的。

10.重建“體外卵巢”成功制造卵子

日本研究人員用小鼠胚胎干細(xì)胞，制造出了卵母細(xì)胞成熟所需的結(jié)構(gòu)——卵巢中的卵泡。在干細(xì)胞制造的“體外卵泡”中，原始生殖細(xì)胞得以生成具有完整功能的卵子，這些卵子最終受精并孕育出了健康的小鼠后代。

11.首次證明CRISPR基因編輯療法對(duì)人類療效

基因編輯工具CRISPR于2020年首次顯現(xiàn)出或可治愈鐮狀細(xì)胞病和β—地中海貧血患者的功能。今年，科學(xué)家們更進(jìn)一步，直接在人體內(nèi)部署CRISPR-Cas9。美國(guó)科學(xué)家在6名患有一種名為轉(zhuǎn)甲狀腺素淀粉樣變性病的罕見疾病的患者身上測(cè)試了他們的治療方法。結(jié)果顯示，所有參與者的畸形蛋白質(zhì)水平均下降，其中兩名接受高劑量注射的人的蛋白質(zhì)水平平均下降了87%。該研究入選《科學(xué)》十大科學(xué)突破之一和《自然》十大科學(xué)新聞之一。

12.首個(gè)人類胚胎完整模型

美國(guó)研究人員領(lǐng)銜的團(tuán)隊(duì)成功用人多能干細(xì)胞分化誘導(dǎo)出人類早期胚胎樣結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)與人囊胚期胚胎具有類似的結(jié)構(gòu)，能正確表達(dá)相應(yīng)的基因與蛋白，并且可在體外發(fā)育2至4天，形成類羊膜囊等結(jié)構(gòu)。此項(xiàng)研究入選兩院院士評(píng)選的2021年世界十大科技進(jìn)展新聞。

13.首個(gè)人猴嵌合體胚胎

中外科學(xué)家共同制造全球首個(gè)人-猴嵌合體胚胎，其在實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行了長(zhǎng)達(dá) 20 天的生長(zhǎng)。這種有爭(zhēng)議的做法可以幫助人們開發(fā)全新的疾病治療方法，并為器官移植找到新方向。

14.開創(chuàng)“無(wú)胚化”人類胚胎學(xué)技術(shù)

研究人類胚胎早期發(fā)育對(duì)了解生命和繁衍有著重要意義。但由于樣本獲取難度大且對(duì)活胚胎的體內(nèi)外研究受到嚴(yán)格倫理學(xué)限制，人類對(duì)于胚胎早期發(fā)育的研究幾個(gè)世紀(jì)以來(lái)基本處于“技術(shù)真空”狀態(tài)。為了打破這一技術(shù)真空，中國(guó)科學(xué)家獨(dú)創(chuàng)地聯(lián)合應(yīng)用人多能干細(xì)胞與機(jī)械微系統(tǒng)，在體外重建了早期胚胎發(fā)育結(jié)構(gòu)及其動(dòng)態(tài)演化過(guò)程，并率先發(fā)展了一系列“無(wú)胚化”的人類胚胎學(xué)技術(shù)。

15.腸道菌群的絕大多數(shù)特征都顯示出某種程度的遺傳性

美國(guó)研究團(tuán)隊(duì)詳細(xì)分析了14年來(lái)收集的16000多份野生狒狒的糞便樣本，最終澄清了關(guān)于腸道菌群的一個(gè)長(zhǎng)期誤解。他們發(fā)現(xiàn)，對(duì)于定居在腸道內(nèi)的各種微生物，宿主自身遺傳因素起到的作用比人們過(guò)去以為的大得多，腸道菌群的絕大多數(shù)特征都顯示出某種程度的遺傳性。

16.首次揭開細(xì)菌“飛奔”的秘密

中國(guó)科學(xué)家揭示了細(xì)菌“快速運(yùn)動(dòng)之謎”，細(xì)菌鞭毛馬達(dá)工作原理終于得以解開，這一成果將給抗生素設(shè)計(jì)帶來(lái)新思路。該研究首次以高清形式，展示了鞭毛馬達(dá)的不同組件如聯(lián)動(dòng)桿、外膜環(huán)、周質(zhì)環(huán)、內(nèi)膜環(huán)、分泌裝置、接頭裝置等，也首次系統(tǒng)地揭示了沙門氏菌鞭毛馬達(dá)的組裝和扭矩傳輸機(jī)制。

17.首次發(fā)現(xiàn)昆蟲可以“偷竊”植物基因

中國(guó)科學(xué)家在國(guó)際上首次揭示昆蟲能如何通過(guò)水平基因轉(zhuǎn)移的方式，“偷竊”植物基因，協(xié)助自己分解植物的有毒分子。為探索昆蟲適應(yīng)性進(jìn)化規(guī)律開辟了新的視角，也為新一代靶標(biāo)基因?qū)虻臒煼凼镩g精準(zhǔn)綠色防控技術(shù)研發(fā)提供全新思路。該項(xiàng)成果入選兩院院士評(píng)選的2021年中國(guó)十大科技進(jìn)展新聞。

18.異源四倍體野生稻快速?gòu)念^馴化獲得新突破

中國(guó)科學(xué)家團(tuán)隊(duì)首次提出了異源四倍體野生稻快速?gòu)念^馴化的新策略，旨在最終培育出新型多倍體水稻作物，從而大幅提升糧食產(chǎn)量并增加作物環(huán)境變化適應(yīng)性。本項(xiàng)研究為未來(lái)應(yīng)對(duì)糧食危機(jī)提出了一種新的可行策略，開辟了全新的作物育種方向。該項(xiàng)成果入選兩院院士評(píng)選的2021年中國(guó)十大科技進(jìn)展新聞。

19.建成世界最大的小鼠全腦神經(jīng)元數(shù)據(jù)集

中美科學(xué)家團(tuán)隊(duì)建成迄今世界最大的小鼠全腦1741個(gè)單細(xì)胞神經(jīng)元數(shù)據(jù)集，包含來(lái)自皮層，屏狀核，紋狀體和丘腦等腦區(qū)神經(jīng)元，并進(jìn)行了神經(jīng)元分型方面的研究，根據(jù)投射特征和轉(zhuǎn)錄組特征，鑒定了11種投射類別。

20.首個(gè)由中國(guó)學(xué)者命名的運(yùn)動(dòng)障礙性疾病

一種新的運(yùn)動(dòng)障礙性疾病綜合征——“瘢痕舞蹈綜合征”（scar dancing syndrome），這是首個(gè)由中國(guó)學(xué)者命名的運(yùn)動(dòng)障礙性疾病。該類患者進(jìn)行口服藥物治療后，往往沒有效果。不過(guò)相關(guān)研究發(fā)現(xiàn)：多靶點(diǎn)的肉毒毒素注射治療，可以改善部分患者的疼痛和肌肉異常運(yùn)動(dòng)。

21.提高中晚期鼻咽癌療效的高效低毒治療新模式

鼻咽癌放療后的全身微小殘留腫瘤是其治療失敗的根源，而由于放療后患者身體狀況差，難以耐受既往高強(qiáng)度的傳統(tǒng)化療（完成率僅約40%-50%），成為制約療效提高的瓶頸。中國(guó)科學(xué)家提出了小劑量、長(zhǎng)時(shí)間口服細(xì)胞毒藥物卡培他濱的節(jié)拍化療模式，其可通過(guò)抗血管生成、殺傷腫瘤干細(xì)胞等機(jī)制持續(xù)抑制腫瘤，同時(shí)提高機(jī)體耐受性。此研究入選2021年度中國(guó)生命科學(xué)十大進(jìn)展。

22.MDMA可治療創(chuàng)傷后應(yīng)激障礙

美國(guó)科學(xué)家團(tuán)隊(duì)進(jìn)行的一項(xiàng)多中心、隨機(jī)、對(duì)照試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，3,4-亞甲基二氧基甲基苯丙胺(MDMA) ，顯著減輕了創(chuàng)傷后應(yīng)激障礙(PTSD)患者的癥狀。76名受試者，部分接受了3次MDMA治療，部分接受了安慰劑指導(dǎo)治療課程。2個(gè)月后，67%的接受MDMA治療的患者不再有PTSD癥狀，而安慰劑組則僅有32%。該研究入選《科學(xué)》十大科學(xué)突破之一。

23.阿爾茨海默病治療重要進(jìn)展

美國(guó)科學(xué)家證實(shí)了抑制神經(jīng)炎癥和神經(jīng)元死亡對(duì)于阿爾茨海默病治療的重要性與可行性，這一發(fā)現(xiàn)對(duì)于新藥開發(fā)有著指導(dǎo)意義。死于神經(jīng)炎癥的腦細(xì)胞，數(shù)量是死于淀粉樣蛋白沉積和神經(jīng)原纖維纏結(jié)的腦細(xì)胞的十倍，即便存在淀粉樣蛋白沉積和神經(jīng)原纖維纏結(jié)，但只要不引起神經(jīng)炎癥，就可能控制住阿爾茨海默病的病情。

24.用癌細(xì)胞重組納米疫苗實(shí)現(xiàn)肺癌預(yù)防痊愈

中國(guó)科學(xué)家研發(fā)出一款納米疫苗，在小鼠癌癥模型中對(duì)小鼠肺癌和黑色素瘤的預(yù)防痊愈率分別為100%和70%。相比 CAR-T 等技術(shù)，納米疫苗不僅更方便，價(jià)格也會(huì)更便宜。

25.顛覆百年癌癥代謝理論

美國(guó)科學(xué)家發(fā)現(xiàn)腫瘤細(xì)胞并非此前認(rèn)為的高代謝葡萄糖的罪魁禍?zhǔn)祝潜环Q為巨噬細(xì)胞的免疫細(xì)胞存在較高葡萄糖高代謝水平。這一發(fā)現(xiàn)顛覆了過(guò)去百年來(lái)的腫瘤微環(huán)境中新陳代謝競(jìng)爭(zhēng)的普遍觀點(diǎn)，有助開發(fā)新的抗癌療法和用于癌癥診斷與檢測(cè)成像新策略。

26.喝綠茶能抗癌的分子機(jī)制

綠茶對(duì)腫瘤的化學(xué)預(yù)防作用主要?dú)w因于多酚類化合物，其中表沒食子兒茶素沒食子酸酯（EGCG）最為重要。在EGCG誘導(dǎo)的抗腫瘤特性中，p53發(fā)揮了重要作用。p53通常被稱為“基因守護(hù)者”，是一種重要的腫瘤抑制因子。然而，關(guān)于EGCG如何與p53相互作用的分子機(jī)制尚不清楚。一項(xiàng)最新研究中，來(lái)自美國(guó)研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)了p53和EGCG之間存在一種前所未知的直接相互作用，并解釋了EGCG如何增強(qiáng)p53的抗癌活性，從而為開發(fā)抗癌藥物指明了新靶點(diǎn)。

27.癌細(xì)胞竟會(huì)全體“冬眠”躲過(guò)化療

科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)癌細(xì)胞會(huì)進(jìn)入一種類似“冬眠”的狀態(tài)，幾乎不需要任何營(yíng)養(yǎng)，非常低調(diào)地“熬”過(guò)化療階段，等待卷土重來(lái)?？上驳氖?，探索這一機(jī)制的研究人員，也已經(jīng)找到了針對(duì)這種耐藥性的抗癌策略。

28.首次發(fā)現(xiàn)人體存在“組織液循環(huán)網(wǎng)絡(luò)”

中國(guó)科學(xué)家在國(guó)際上首次發(fā)現(xiàn)了“人體組織液循環(huán)網(wǎng)絡(luò)”的解剖學(xué)結(jié)構(gòu)，并首次提出了“組織液循環(huán)網(wǎng)絡(luò)”學(xué)說(shuō)，即在已知的血液循環(huán)系統(tǒng)、淋巴循環(huán)系統(tǒng)之外，人體還存在第三種體液循環(huán)系統(tǒng)——“組織液循環(huán)網(wǎng)絡(luò)”系統(tǒng)。該研究有望建立一種新型給藥方式，即在穴位區(qū)注射藥物，通過(guò)與這個(gè)穴位連接的特定組織液循環(huán)網(wǎng)絡(luò)，有可能實(shí)現(xiàn)針對(duì)特定器官的靶向藥物治療。

29.首次研發(fā)仿生關(guān)節(jié)外骨骼模型

中國(guó)科學(xué)家團(tuán)隊(duì)以節(jié)肢類生物中的兩類優(yōu)勢(shì)種群生物為研究對(duì)象，包括甲殼類的珍寶蟹和波士頓龍蝦，首次提出一種具有一對(duì)反向共軛面的剛?cè)嵋惑w的外骨骼模型，并將其應(yīng)用于人手外骨骼的設(shè)計(jì)中，通過(guò)融合生物關(guān)節(jié)優(yōu)勢(shì)與人體運(yùn)動(dòng)特性，克服了目前手功能損傷患者所用的康復(fù)輔助設(shè)備中普遍存在的體積重量大、機(jī)械結(jié)構(gòu)復(fù)雜、傳動(dòng)效率低、適配性差等缺陷。因此，這種新型仿生關(guān)節(jié)可用于可穿戴式外骨骼康復(fù)機(jī)器人。

30.成功創(chuàng)建首個(gè)人類胰腺3D類器官模型

美國(guó)科學(xué)家從人類干細(xì)胞來(lái)源的胰腺祖細(xì)胞(PP)細(xì)胞中產(chǎn)生胰管樣或腺泡樣器官結(jié)構(gòu)的嘗試，用于模擬外分泌胰腺的發(fā)育和疾病。

31.世界首例人工角膜移植手術(shù)成功

以色列初創(chuàng)企業(yè)的人工角膜研發(fā)成功，幫助失明十年的78歲老翁順利恢復(fù)視力，隨著時(shí)間的推移，人造眼角膜和眼白完全融合，且創(chuàng)傷面積小，傷口恢復(fù)得很快。這是人類史上人工角膜移植手術(shù)臨床試驗(yàn)的一項(xiàng)重大進(jìn)展。

32.世界首例豬腎已被移植到人體內(nèi)

美國(guó)科學(xué)家將來(lái)源于豬的腎臟首次移植到人體中，目前暫時(shí)沒有產(chǎn)生排異反應(yīng)。如果手術(shù)成功，這將表明豬的器官可以被安全地用于拯救人類生命。該成果入選科技日?qǐng)?bào)評(píng)選的2021年國(guó)際十大科技新聞之一。

33.全球首個(gè)人類自組織心臟類器官

維也納研究團(tuán)隊(duì)使用人類多能干細(xì)胞成功培養(yǎng)出全球首個(gè)體外自組織心臟類器官模型，該模型可自發(fā)形成空腔，自主跳動(dòng)，無(wú)需支架支持。同時(shí)，這種心臟類器官在受傷后可以自主動(dòng)員心臟成纖維細(xì)胞遷移修復(fù)損傷。

34.光驅(qū)動(dòng)“細(xì)胞工廠”

中國(guó)科學(xué)家提出光驅(qū)動(dòng)“細(xì)胞工廠”：以CO?代替葡萄糖，碳中和的同時(shí)高效產(chǎn)出高值化合物。光合細(xì)胞工廠是基于光合微生物發(fā)展起來(lái)的一種新型合成生物技術(shù)。光合細(xì)胞工廠能夠直接利用CO?和太陽(yáng)能合成包括白藜蘆醇、花青素、青蒿素等具有較高市場(chǎng)價(jià)值的植物天然產(chǎn)物，同時(shí)緩解了當(dāng)今世界所面臨的“氣候”和“健康”兩大難題，既吸收了溫室氣體CO?，又能帶來(lái)有價(jià)值的產(chǎn)物。

35.人類首次突破二氧化碳人工合成淀粉技術(shù)

中國(guó)科學(xué)家首次報(bào)告了從二氧化碳合成人造淀粉的路線。這是世界上首次在實(shí)驗(yàn)室實(shí)現(xiàn)二氧化碳到淀粉的從頭合成，代表著人類人工合成淀粉領(lǐng)域的重大顛覆性和原創(chuàng)性突破，對(duì)于糧食安全、外星探索、氣候變化都有著巨大意義。他們?cè)O(shè)計(jì)出一種化學(xué)酶系統(tǒng)，借此也設(shè)計(jì)出一種僅由11個(gè)核心反應(yīng)組成的人造淀粉合成代謝路線，將二氧化碳轉(zhuǎn)化為淀粉。與之對(duì)比，自然界利用光合作用合成淀粉需要 60 余步。此研究入選2021年度中國(guó)生命科學(xué)十大進(jìn)展和2021年中國(guó)科學(xué)十大進(jìn)展。

36.世界首家細(xì)胞培育肉工廠誕生

以色列細(xì)胞肉公司Future Meat Technologies（FMT）用生物反應(yīng)器取代雞舍、谷倉(cāng)和屠宰場(chǎng)。工作人員使用培養(yǎng)基過(guò)濾再生專利技術(shù)，由于可支持高細(xì)胞密度，因此可幫助克服成本難題。FMT成為業(yè)內(nèi)少有的、利用培養(yǎng)基過(guò)濾再生技術(shù)實(shí)現(xiàn)規(guī)模量產(chǎn)的公司。

37.脊椎動(dòng)物從水生到陸生演化的遺傳創(chuàng)新機(jī)制

4億多年前脊椎動(dòng)物從水生到陸生是包括人類在內(nèi)的陸生脊椎動(dòng)物演化史上的重大事件，但長(zhǎng)期以來(lái)對(duì)這一重大事件的遺傳創(chuàng)新機(jī)制知之甚少。中國(guó)科學(xué)家發(fā)現(xiàn)硬骨魚祖先已進(jìn)化出了陸生適應(yīng)性相關(guān)的初步遺傳基礎(chǔ)，在肺魚代表的肉鰭魚內(nèi)得到進(jìn)一步加強(qiáng)，到四足動(dòng)物最終完善而成功登上了陸地。此研究入選2021年度中國(guó)生命科學(xué)十大進(jìn)展之一。

38.中國(guó)發(fā)現(xiàn)全新古人類支系“龍人”

中國(guó)科學(xué)家通過(guò)研究頭骨，發(fā)現(xiàn)了“龍人”這一新人種。通過(guò)數(shù)據(jù)對(duì)比以及鈾系測(cè)定的直接證據(jù)證明龍人頭骨化石的年代大概率來(lái)自中更新世晚期的湖相地層，并證實(shí)龍人的年齡老于14.6萬(wàn)年，而該時(shí)間段恰好是智人和其他古人類分開演化的關(guān)鍵時(shí)期。

視界望遠(yuǎn)鏡得到了第一張顯示超大質(zhì)量黑洞附近區(qū)域光偏振情況的圖像。這種偏振現(xiàn)象表明，在物質(zhì)加速進(jìn)入黑洞M87*（這個(gè)黑洞的質(zhì)量超過(guò)太陽(yáng)的60億倍）的區(qū)域存在強(qiáng)磁場(chǎng)。進(jìn)一步的研究或許將有助于研究某些黑洞如何形成將物質(zhì)和輻射噴發(fā)到周遭宇宙空間中的巨大噴流。該成果入選《物理世界》十大突破之一。

40.中國(guó)航天全年發(fā)射55次位居世界第一

2021年中國(guó)航天發(fā)射次數(shù)達(dá)到55次，位居世界第一，發(fā)射次數(shù)和航天器數(shù)量再創(chuàng)歷史新高。2021年長(zhǎng)征系列運(yùn)載火箭發(fā)射總數(shù)創(chuàng)造歷史，在2021年完成了48次發(fā)射，創(chuàng)造了年度宇航發(fā)射總數(shù)的歷史。這一年間，長(zhǎng)征系列運(yùn)載火箭完成了第400次發(fā)射，長(zhǎng)征五號(hào)B、長(zhǎng)征二號(hào)F、長(zhǎng)征七號(hào)運(yùn)載火箭用5次發(fā)射完成了今年的載人航天工程空間站建造任務(wù)，這背后不僅是數(shù)量的變化，更是國(guó)家航天工業(yè)實(shí)力、宇航任務(wù)執(zhí)行力與國(guó)家整體科技實(shí)力在新時(shí)代的質(zhì)變。

2021年5月15日7時(shí)18分，天問(wèn)一號(hào)探測(cè)器成功著陸于火星烏托邦平原南部預(yù)選著陸區(qū)，我國(guó)首次火星探測(cè)任務(wù)著陸火星取得成功。邁出了我國(guó)星際探測(cè)征程的重要一步，實(shí)現(xiàn)了從地月系到行星際的跨越，在火星上首次留下中國(guó)人的印跡，使我國(guó)成為第二個(gè)成功著陸火星的國(guó)家。該成果入選2021年度中國(guó)科學(xué)十大進(jìn)展之一。

2021年4月29日，天和核心艙成功發(fā)射。神舟十二號(hào)、神舟十三號(hào)載人飛船分別于6月17日、10月16日成功發(fā)射并與天和核心艙成功完成對(duì)接。該成果入選2021年度中國(guó)科學(xué)十大進(jìn)展之一。

10月14日18時(shí)51分，中國(guó)在太原衛(wèi)星發(fā)射中心采用長(zhǎng)征二號(hào)丁運(yùn)載火箭，成功發(fā)射首顆太陽(yáng)探測(cè)科學(xué)技術(shù)試驗(yàn)衛(wèi)星“羲和號(hào)”。實(shí)現(xiàn)中國(guó)太陽(yáng)探測(cè)零的突破，這標(biāo)志著中國(guó)正式步入“探日”時(shí)代。該星將實(shí)現(xiàn)國(guó)際首次太陽(yáng)Hα波段光譜成像的空間探測(cè)，填補(bǔ)太陽(yáng)爆發(fā)源區(qū)高質(zhì)量觀測(cè)數(shù)據(jù)的空白，提高我國(guó)在太陽(yáng)物理領(lǐng)域研究能力，對(duì)我國(guó)空間科學(xué)探測(cè)及衛(wèi)星技術(shù)發(fā)展具有重要意義。

41.首次確證月球的火山活動(dòng)可以持續(xù)到20億年前

中國(guó)科學(xué)家利用過(guò)去十多年來(lái)建立的超高空間分辨率的定年和同位素分析技術(shù)，對(duì)嫦娥五號(hào)月球樣品玄武巖進(jìn)行了精確的年代學(xué)、巖石地球化學(xué)及巖漿水含量的研究。結(jié)果顯示，嫦娥五號(hào)玄武巖形成于20.30±0.04億年，確證月球的火山活動(dòng)可以持續(xù)到20億年前，比以往月球樣品限定的火山活動(dòng)延長(zhǎng)了約8億年。該研究成果入選中國(guó)科學(xué)十大突破之一。

42.“洞察”號(hào)首次揭示火星內(nèi)部結(jié)構(gòu)

自“扎根”火星以來(lái)，美國(guó)國(guó)家航空航天局（NASA）的“洞察”號(hào)火星探測(cè)器在其著陸點(diǎn)測(cè)量了大約733次地震。科學(xué)家基于其中35次地震的數(shù)據(jù)，揭示了火星的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，估計(jì)了火星地核的大小、地幔的結(jié)構(gòu)和地殼的厚度。這也是科學(xué)家第一次使用地震數(shù)據(jù)來(lái)探測(cè)地球以外行星的內(nèi)部，這是了解火星形成和熱演化的重要一步。該研究入選《科學(xué)》十大科學(xué)突破之一。

43.人類直升機(jī)首次成功在火星上空飛行

北京時(shí)間4月19日18點(diǎn)55分左右，NASA宣布人類直升機(jī)首次在火星試飛成功。這架名為“機(jī)智”號(hào)（Ingenuity）的小型直升機(jī)是此前跟隨NASA毅力號(hào)火星車一同抵達(dá)火星的。機(jī)智號(hào)僅重1.8公斤，高0.5米，由兩個(gè)反向旋轉(zhuǎn)的旋翼提供升力。旋翼由碳纖維制成，直徑達(dá)1.2米，驅(qū)動(dòng)電機(jī)功率350瓦。機(jī)智號(hào)的主要目的是進(jìn)行技術(shù)驗(yàn)證，驗(yàn)證人類采用飛行探測(cè)地外星球的全新技術(shù)。

44.商業(yè)航天新突破

北京時(shí)間2021年5月6日6點(diǎn)20分左右，SpaceX星艦原型（代號(hào)SN15）在得克薩斯州博卡奇卡（Boca Chica）成功進(jìn)行了高空飛行測(cè)試，這是SpaceX星艦原型第五次挑戰(zhàn)10公里級(jí)高度，也是首次沒有發(fā)生爆炸事故的完美著陸。

2021年2月4日，SpaceX發(fā)射了60顆星鏈互聯(lián)網(wǎng)衛(wèi)星進(jìn)入軌道，這是獵鷹 9（Falcon 9）火箭的第50次發(fā)射，代表著該公司可重用性火箭的又一里程碑。

北京時(shí)間 2021 年 1 月 24 日 23 時(shí)，美國(guó)佛羅里達(dá)卡納維拉爾角發(fā)射基地，SpaceX 的獵鷹 9 號(hào)火箭攜 143 顆衛(wèi)星順利發(fā)射升空，突破航天記錄。

美東時(shí)間7月11日上午，維珍銀河創(chuàng)始人理查德·布蘭森（Richard Branson）搭乘太空船二號(hào)成功從約86千米高的亞軌道返回。他成為商業(yè)航天試飛第一人，也成為年齡第二大的宇航員。

美國(guó)時(shí)間9月15日晚8點(diǎn)02分，特斯拉CEO馬斯克旗下，美國(guó)太空技術(shù)探索公司SpaceX的獵鷹9號(hào)火箭與“二手的龍”飛船，載著4名機(jī)組人員，成功從NASA肯尼迪航天中心發(fā)射升空本次任務(wù)的代號(hào)為“靈感4號(hào)”（Inspiration 4）。此次飛行任務(wù)中，靈感4號(hào)飛船預(yù)計(jì)將在太空中停留長(zhǎng)達(dá)3天左右，以90分鐘繞地球一圈的速度運(yùn)行，這是世界上首次全員平民的飛行。

美國(guó)當(dāng)?shù)貢r(shí)間10月13日上午10:50分，藍(lán)色起源NS-18飛行器完成第二次載人太空飛行。短短3個(gè)月，貝索斯再一次成功將4名乘客送入太空，整個(gè)飛行過(guò)程約10分鐘。同時(shí)，進(jìn)入太空的最高年齡刷新了記錄。90歲《星際迷航》柯克船長(zhǎng)終于圓夢(mèng)太空，成為登上太空最年長(zhǎng)的人類。

2021年6月11日，起源太空“仰望一號(hào)”光學(xué)-紫外太空望遠(yuǎn)鏡搭載長(zhǎng)征二號(hào)丁火箭成功發(fā)射升空。它是中國(guó)首個(gè)光學(xué)波段太空望遠(yuǎn)鏡，搭載可見光、紫外大視場(chǎng)天文望遠(yuǎn)鏡載荷，上天后將開展多波段天文觀測(cè)，同時(shí)也將成為人類在太空中大視場(chǎng)紫外波段最強(qiáng)的探測(cè)器?！把鐾惶?hào)”由起源太空主導(dǎo)設(shè)計(jì)研發(fā)，空間光學(xué)、空間紫外望遠(yuǎn)鏡將觀測(cè)近距離飛掠地球的近地小天體，捕捉更詳細(xì)的軌道和物態(tài)信息，為太空資源開發(fā)積累數(shù)據(jù)。進(jìn)入太空后，“仰望一號(hào)”已經(jīng)在軌工作超過(guò)100天，開展了多波段天文觀測(cè)及商業(yè)觀測(cè)合作，逐步繪制天上的“藏寶圖”，也是全世界太空資源開采領(lǐng)域的里程碑事件。起源太空“仰望一號(hào)”獲得國(guó)際天文學(xué)聯(lián)合會(huì)認(rèn)證的天文臺(tái)站編號(hào)，使中國(guó)成為除美國(guó)外，國(guó)際上第二個(gè)擁有被國(guó)際天文學(xué)聯(lián)合會(huì)認(rèn)證的小天體觀測(cè)空間天文望遠(yuǎn)鏡的國(guó)家。

45.“實(shí)驗(yàn)6”科考船首次使用多聯(lián)網(wǎng)開展作業(yè)

“實(shí)驗(yàn)6”科考船航行至南海北部海域，船上的科考隊(duì)員在本航次中第一次使用了多聯(lián)浮游生物分層拖網(wǎng)（MultiNet，以下簡(jiǎn)稱多聯(lián)網(wǎng)）進(jìn)行科考作業(yè)。多聯(lián)網(wǎng)是一種海洋儀器，可以自動(dòng)對(duì)海洋浮游生物連續(xù)分層采樣，能在連續(xù)的水層中進(jìn)行水平采樣和垂直采樣。

46.粒子物理學(xué)的標(biāo)準(zhǔn)模型出現(xiàn)“裂縫”

美國(guó)費(fèi)米國(guó)家實(shí)驗(yàn)室公布了繆子（μ子）反常磁矩的測(cè)量結(jié)果：實(shí)驗(yàn)與理論預(yù)測(cè)之間存在4.2個(gè)標(biāo)準(zhǔn)差的偏差。雖然距離宣稱“發(fā)現(xiàn)新物理”的5個(gè)標(biāo)準(zhǔn)差仍有一步之遙，但這起碼可以說(shuō)明舊有的“標(biāo)準(zhǔn)模型”已經(jīng)遭遇到了前所未有的挑戰(zhàn)。如果這個(gè)發(fā)現(xiàn)進(jìn)一步確認(rèn)，可能將標(biāo)志著有50年歷史的粒子物理標(biāo)準(zhǔn)模型的預(yù)言失敗，或打開物理學(xué)變革之門。該研究入選《科學(xué)》十大科學(xué)突破之一、《自然》十大科學(xué)新聞以及《物理世界》十大突破之一。

47.宇宙誕生瞬間的“第一種物質(zhì)”

丹麥科學(xué)家利用大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)（LHC），揭示了宇宙大爆炸第一個(gè)0.000001秒內(nèi)發(fā)生的新細(xì)節(jié)，即第一個(gè)微秒內(nèi)一種特殊的等離子體發(fā)生了什么?？茖W(xué)家們研究了一種叫做夸克—膠子等離子體的物質(zhì)，它是在大爆炸第一個(gè)微秒內(nèi)存在的唯一物質(zhì)，它的獨(dú)特經(jīng)歷是：首先，等離子體被宇宙熱膨脹所分離；然后，夸克碎片重組為所謂的強(qiáng)子；一個(gè)有3個(gè)夸克的強(qiáng)子組成一個(gè)質(zhì)子，是原子核的一部分，這些也是構(gòu)成地球、人類和現(xiàn)今包容著我們的宇宙的基礎(chǔ)核心。該研究成果入選科技日?qǐng)?bào)評(píng)選的2021年國(guó)際十大科技新聞。

48.首次實(shí)現(xiàn)對(duì)原子核的量子相干控制

歐洲科學(xué)家團(tuán)隊(duì)率先實(shí)現(xiàn)了對(duì)原子核激發(fā)的量子相干控制。他們通過(guò)兩個(gè)超短脈沖將同步加速器產(chǎn)生的X射線送入原子核中。他們通過(guò)調(diào)整脈沖相位實(shí)現(xiàn)了鐵原子核在相干增強(qiáng)激發(fā)和相干增強(qiáng)發(fā)射之間的切換。除了可以促使我們更好地認(rèn)識(shí)量子物質(zhì)，這項(xiàng)成果還可能加速新技術(shù)的發(fā)展，比如超精準(zhǔn)的核時(shí)鐘以及可以儲(chǔ)存大量能量的電池。該項(xiàng)成果入選《物理世界》十大突破之一。

49.首次“抓住”單個(gè)原子

美國(guó)物理學(xué)家首次將單個(gè)原子“固定”在原位，并觀察到了以前未見過(guò)的復(fù)雜原子相互作用。到目前為止，人們只能通過(guò)涉及大量原子的實(shí)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)平均來(lái)了解這個(gè)量子過(guò)程，這項(xiàng)實(shí)驗(yàn)在現(xiàn)有知識(shí)的基礎(chǔ)上進(jìn)行了改進(jìn)。 

50.首次合成三維人工自旋軌道耦合

中國(guó)研究團(tuán)隊(duì)利用超冷原子體系國(guó)際上首次實(shí)現(xiàn)了三維人工自旋軌道耦合，且構(gòu)造出只有一對(duì)外爾點(diǎn)的最基本外爾半金屬（Weyl Semimetals）拓?fù)淠軒А?/p>

51.在超冷費(fèi)米氣體中觀測(cè)到泡利阻塞現(xiàn)象

美國(guó)三支研究團(tuán)隊(duì)各自獨(dú)立地在超冷費(fèi)米氣體中觀測(cè)到了泡利阻塞現(xiàn)象。當(dāng)構(gòu)成氣體的原子幾乎占據(jù)所有可能的低能量子態(tài)時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)泡利阻塞現(xiàn)象，它會(huì)阻礙原子通過(guò)小幅躍遷進(jìn)入鄰近量子態(tài)。泡利阻塞現(xiàn)象會(huì)影響氣體原子散射光的方式。未來(lái)某一天，我們或許可以借助這項(xiàng)技術(shù)改進(jìn)基于超冷原子的相關(guān)技術(shù)，比如光學(xué)時(shí)鐘和量子中繼器。該項(xiàng)成果入選《物理世界》十大突破之一。

52.成功精確測(cè)定三維表面原子結(jié)構(gòu)

對(duì)于一般三維納米材料的三維表面原子結(jié)構(gòu)的單原子水平測(cè)定仍然是一個(gè)難題。在此，韓國(guó)研究者使用鉑納米顆粒作為模型系統(tǒng)，在15 pm精度下測(cè)量的三維原子結(jié)構(gòu)。

53.首次發(fā)現(xiàn)原子團(tuán)簇“旋轉(zhuǎn)木馬跳”

中外科學(xué)家團(tuán)隊(duì)聯(lián)合利用原位高溫透射電子顯微學(xué)對(duì)Al60Cr20Fe10Si10系十次準(zhǔn)晶在高溫下的原子跳躍行為進(jìn)行了研究，首次發(fā)現(xiàn)了原子團(tuán)簇有類似于“旋轉(zhuǎn)木馬”的取向跳躍運(yùn)動(dòng)。這種完全不同于以往的微觀粒子規(guī)律性跳躍為利用原子和原子團(tuán)簇的來(lái)調(diào)控材料微結(jié)構(gòu)提供了科學(xué)依據(jù)。

圖｜Al60Cr20Fe10Si10系十次準(zhǔn)晶的室溫及高溫下的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

54.史上最冷反物質(zhì)問(wèn)世

加拿大科學(xué)家團(tuán)隊(duì)在日內(nèi)瓦進(jìn)行了一項(xiàng)名為ALPHA-2的反氫捕獲實(shí)驗(yàn)，演示了反氫原子的激光冷卻，將樣品冷卻到了接近絕對(duì)零度。該研究產(chǎn)生了比以往任何時(shí)候都更冷的反物質(zhì)，并使一種全新的實(shí)驗(yàn)成為可能，有助于科學(xué)家在未來(lái)更多地了解反物質(zhì)。此項(xiàng)研究入選兩院院士評(píng)選的2021年世界十大科技進(jìn)展新聞。

55.首次發(fā)現(xiàn)地球內(nèi)部的超離子態(tài)礦物相

中國(guó)科學(xué)家團(tuán)隊(duì)使用理論計(jì)算和實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的方法首次發(fā)現(xiàn)了地球深部的超離子態(tài)——含水礦物羥基氧化鐵(FeO2H)會(huì)在壓力大約75萬(wàn)大氣壓，溫度高于1500攝氏度的條件時(shí)進(jìn)入超離子態(tài)。這個(gè)溫度和壓力范圍覆蓋了下地幔深部的大部分區(qū)域。

56.粒子冷卻新技術(shù)

歐洲核子研究中心團(tuán)隊(duì)通過(guò)兩項(xiàng)獨(dú)立的研究得到了冷卻粒子和反粒子的新方法。這些技術(shù)為精確檢驗(yàn)宇宙物質(zhì)-反物質(zhì)不對(duì)稱性的研究打下了基礎(chǔ)。反氫激光物理裝置的研究人員首次證明，可以用激光冷卻反氫原子。為此，他們開發(fā)了一種能夠產(chǎn)生121.6納米脈沖的新型激光，以冷卻反原子。隨后，他們又以前所未有的精確度測(cè)量了反氫原子中的一項(xiàng)關(guān)鍵電子躍遷。這一突破為日后進(jìn)一步檢驗(yàn)反物質(zhì)的其他關(guān)鍵特性奠定了基礎(chǔ)。該項(xiàng)成果入選《物理世界》十大突破之一。

57.中國(guó)科學(xué)家觀測(cè)到最高能量光子

中國(guó)科學(xué)家依托“高海拔宇宙線觀測(cè)站（LHAASO）”，在銀河系內(nèi)發(fā)現(xiàn)12個(gè)超高能宇宙線加速器，并記錄到能量達(dá)1.4拍電子伏（PeV，拍=千萬(wàn)億）的伽馬光子，這是人類迄今觀測(cè)到的最高能量光子，突破了人類對(duì)銀河系粒子加速的傳統(tǒng)認(rèn)知，揭示了銀河系內(nèi)普遍存在能夠把粒子加速到超過(guò)1PeV的宇宙線加速器，開啟了“超高能伽馬天文”觀測(cè)時(shí)代。該項(xiàng)成果入選2021年中國(guó)十大科技進(jìn)展新聞。

58.中國(guó)強(qiáng)流高功率質(zhì)子加速器研制再創(chuàng)世界紀(jì)錄

中國(guó)獨(dú)立自主研制的ADS超導(dǎo)直線加速器樣機(jī)在國(guó)際上首次實(shí)現(xiàn)束流強(qiáng)度10毫安連續(xù)波質(zhì)子束176千瓦運(yùn)行指標(biāo)，并于2月12日凌晨實(shí)現(xiàn)10毫安束流穩(wěn)定運(yùn)行，刷新了此前創(chuàng)造的世界紀(jì)錄。這次重大突破首次驗(yàn)證了全超導(dǎo)直線加速器可以穩(wěn)定加速5-10毫安連續(xù)波質(zhì)子束這一國(guó)際加速器領(lǐng)域長(zhǎng)期追求的目標(biāo)，為國(guó)際上同類強(qiáng)流高功率加速器裝置建設(shè)及其一系列重大應(yīng)用提供了成功先例。

59.新納米材料吸水速度提升6倍

新加坡研究人員制作出了一種全新納米吸水材料 Co-SHM，這種薄膜狀的材料能夠使皮膚上的汗水快速蒸發(fā)，其吸水量是傳統(tǒng)材料的 15 倍，吸水速度則是傳統(tǒng)材料的 6 倍。并利用水驅(qū)動(dòng)發(fā)電技術(shù)，將人體汗液中的水分收集起來(lái)，為手表、健身追蹤器等可穿戴電子設(shè)備供電。

60.高質(zhì)量冰單晶微納光纖實(shí)現(xiàn)10.9%的彈性應(yīng)變

中美研究人員聯(lián)合發(fā)現(xiàn)當(dāng)冰生長(zhǎng)成單晶微納光纖時(shí)，就可以靈活彎曲，并且具有和玻璃光纖類似的性能，且能以較低的損耗傳輸光。

61.實(shí)現(xiàn)金剛石陣列深度彈性應(yīng)變

中美科學(xué)家經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)鉆石這種“最硬的”材料不僅可以彎曲，甚至還可發(fā)生彈性變形。他們通過(guò)相對(duì)較大的樣本展示了金剛石微橋陣列如何實(shí)現(xiàn)同步的深彈性應(yīng)變。而超大的、高度可控的彈性應(yīng)變，則能從根本上改變金剛石的能帶結(jié)構(gòu)，最終計(jì)算出帶隙在某特定取向上最多可減小約 2 eV（電子伏特），上述發(fā)現(xiàn)將對(duì)金剛石的電子應(yīng)用產(chǎn)生重大影響，或開啟微電子、量子應(yīng)用新時(shí)代。

62.全世界最硬的玻璃

中國(guó)研究團(tuán)隊(duì)研制出了一種全新的玻璃材料——不僅硬度超過(guò)了金剛石，并且具備金剛石不具備的韌性，以及半導(dǎo)體特性。研究團(tuán)隊(duì)使用的原材料是富勒烯（C60）。富勒烯的碳原子都是sp2雜化，結(jié)構(gòu)規(guī)整，具有高度的對(duì)稱性。因此，在800℃下，5GPa的壓力就足以破壞富勒烯高度對(duì)稱的結(jié)構(gòu)。

63.中國(guó)科學(xué)家攻克塑料降解難題

中國(guó)科學(xué)家研發(fā)一項(xiàng)新技術(shù)——無(wú)需特殊條件，一天到幾周內(nèi)就能完全降解塑料。研究人員將酶介入到塑料誕生的初始階段，讓其作為生產(chǎn)塑料的原料。具體生產(chǎn)塑料時(shí)，只要保證酶的功能不變，當(dāng)制備出來(lái)的塑料結(jié)束使用用途、并進(jìn)行再回收時(shí)，只要遇水遇熱，就能喚醒酶的降解能力。

64.增材制造新路線實(shí)現(xiàn)航天著陸器承載、隔熱、減震三位一體

行星著陸器的“大底”部件的傳統(tǒng)加工制造，一般要經(jīng)過(guò)多種工藝步驟的不斷嘗試和耦合，目前仍面臨著結(jié)構(gòu)選擇和材料選擇有限、過(guò)程復(fù)雜、性能&功能不足等局限?；诖耍袊?guó)研究人員革新傳統(tǒng)串聯(lián)式的增材制造路線，并提出“材料–結(jié)構(gòu)–性能一體化增材制造”（MSPI-AM）的概念，從而實(shí)現(xiàn)在復(fù)雜整體構(gòu)件內(nèi)部，同步實(shí)現(xiàn)多材料設(shè)計(jì)與布局、多層級(jí)結(jié)構(gòu)創(chuàng)新與打印，最終可實(shí)現(xiàn)相關(guān)構(gòu)件的高性能和多功能。

65.世界“最白”油漆

在尋找遏制全球氣候變暖的方法上，科學(xué)家從未停止他們的步伐。美國(guó)研究團(tuán)隊(duì)研發(fā)了一種可以輻射制冷的硫酸鋇超白漆，這種油漆不僅能反射 98.1% 的太陽(yáng)輻射，還成為 “最白”的油漆。

66.無(wú)源制冷超材料織物

中國(guó)研究團(tuán)隊(duì)基于輻射制冷原理和形態(tài)分級(jí)設(shè)計(jì)理念，通過(guò)光學(xué)、織造技術(shù)的跨領(lǐng)域多學(xué)科協(xié)同創(chuàng)新，聯(lián)合研發(fā)了一種無(wú)源隨身“空調(diào)”——在陽(yáng)光直射的室外環(huán)境下，可無(wú)源制冷的光學(xué)超材料織物（Metafabric）。該技術(shù)對(duì)多尺度光學(xué)層級(jí)結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，能有效調(diào)諧超材料織物在太陽(yáng)光譜上精準(zhǔn)的光學(xué)響應(yīng)，并將黑體輻射達(dá)到極限，展現(xiàn)了相較于以往工作更優(yōu)異的功能。具備零能耗、低成本、可產(chǎn)業(yè)化批量生產(chǎn)等特征，適合大規(guī)模推廣制備和產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。

67.同時(shí)發(fā)射30束激光表現(xiàn)為單一相干光源

德國(guó)科學(xué)家開發(fā)了一個(gè)由30臺(tái)垂直腔面激光發(fā)射器（VCSELs）組成的陣列。這30臺(tái)發(fā)射器一起發(fā)射激光時(shí)，整體表現(xiàn)為單一相干光源。這項(xiàng)成就為后續(xù)的大規(guī)模、高功率應(yīng)用鋪平了道路。這個(gè)研究團(tuán)隊(duì)利用拓?fù)鋵W(xué)原理確保陣列中每臺(tái)發(fā)射器發(fā)射的激光都會(huì)流經(jīng)其他所有發(fā)射器，這樣一來(lái)，30束激光的頻率就會(huì)保持一致。該項(xiàng)成果入選《物理世界》十大突破之一。

68.FAST捕獲世界最大快速射電暴樣本

快速射電暴（FRB）是無(wú)線電波段宇宙最明亮的爆發(fā)現(xiàn)象。FRB 121102是人類所知的第一個(gè)重復(fù)快速射電暴，中國(guó)科學(xué)家使用“中國(guó)天眼”FAST成功捕捉到FRB 121102的極端活動(dòng)期，最劇烈時(shí)段達(dá)到每小時(shí)122次爆發(fā)，累計(jì)獲取了1652個(gè)高信噪比的爆發(fā)信號(hào)，構(gòu)成目前最大的FRB爆發(fā)事件集合。該研究首次展現(xiàn)了FRB的完整能譜，深入揭示了FRB的基礎(chǔ)物理機(jī)制。該項(xiàng)成果入選2021年中國(guó)科學(xué)十大進(jìn)展之一。

69.中國(guó)制冷機(jī)成功實(shí)現(xiàn)零下273.1391℃

中國(guó)自主研發(fā)的無(wú)液氦稀釋制冷機(jī)成功實(shí)現(xiàn)10mK（絕對(duì)零度以上0.01度）以下極低溫運(yùn)行。這標(biāo)志著中國(guó)在高端極低溫儀器研制上取得了突破性的進(jìn)展。該項(xiàng)成果入選2021年中國(guó)十大科技進(jìn)展新聞。

70.基于光的并行卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)有望徹底“變革”AI硬件

持續(xù)增加的數(shù)據(jù)量在為 AI 提供源源不斷的“動(dòng)力”的同時(shí)，也對(duì)用于 AI 的電子計(jì)算硬件提出了更多的挑戰(zhàn)，無(wú)論是在計(jì)算速度，還是在功耗方面，都已經(jīng)成為嚴(yán)重制約 AI 發(fā)展的主要瓶頸之一。多國(guó)科學(xué)家團(tuán)隊(duì)開發(fā)了一種新的方法和架構(gòu)，通過(guò)使用基于光的處理器或光子處理器，將處理和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)結(jié)合到單個(gè)芯片上。研究結(jié)果首次證明，這些設(shè)備可以快速并行處理信息，而這種能力是現(xiàn)有電子芯片無(wú)法做到的。

71.實(shí)現(xiàn)全硅基芯片間高速光通信

在提高硅的電致發(fā)光亮度與速度以及在商用微電子芯片內(nèi)部直接實(shí)現(xiàn)全硅基光電融合上，美國(guó)研究團(tuán)隊(duì)取得突破性進(jìn)展，為微電子芯片光互連、短距高速光通信以及高度集成的光學(xué)傳感與探測(cè)提供了全新的可能性。他們?cè)O(shè)計(jì)了一種微米級(jí)大小正向偏置全硅基 LED，在完全集成于 55 納米制程商用 CMOS 微電子芯片（無(wú)任何實(shí)驗(yàn)室處理）的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)了低電壓、高速高亮的近紅外發(fā)光，其發(fā)光強(qiáng)度和調(diào)制解調(diào)速度可同時(shí)達(dá)到此前類似器件實(shí)驗(yàn)室記錄的十倍以上。

72.中國(guó)首款7nm通用GPU

國(guó)內(nèi)首款自主可控的7nm云端通用GPU在上海正式發(fā)布。該芯片為上海初創(chuàng)公司天數(shù)智芯研發(fā)的旗艦7nm GPGPU云端訓(xùn)練芯片BI，其加速卡也一并以實(shí)體形式發(fā)布，即將進(jìn)入批量生產(chǎn)和商用交付。BI芯片能以競(jìng)品50%的芯片面積、更低的功耗，提供主流廠商產(chǎn)品近2倍的峰值性能。

73.有史以來(lái)首張量子糾纏的成像照片

英國(guó)科學(xué)家團(tuán)隊(duì)捕捉到了世界上首張量子糾纏的實(shí)際圖像。這張?zhí)厥獾恼掌雌饋?lái)可能平平無(wú)奇，就是兩團(tuán)模糊的灰色塊，但其顯示了兩個(gè)光子之間的糾纏。在量子力學(xué)領(lǐng)域里，兩個(gè)相互作用的粒子會(huì)以一種極其特殊方式“糾纏”在一起，形成一種糾纏系統(tǒng)，在這個(gè)系統(tǒng)里，無(wú)論相隔多遠(yuǎn)，兩個(gè)粒子都會(huì)“瞬間”共享它們的物理狀態(tài)。此前，量子糾纏已實(shí)際應(yīng)用于量子計(jì)算和密碼學(xué)等領(lǐng)域，但它從未被用圖像捕獲過(guò)，此次研究的成果將推動(dòng)量子計(jì)算新興領(lǐng)域的發(fā)展。

74.量化波粒二象性

韓國(guó)和美國(guó)科學(xué)家聯(lián)合通過(guò)理論和實(shí)驗(yàn)，量化了光子的“波動(dòng)度”和“粒子度”，并且證明，這兩項(xiàng)性質(zhì)都與光子源的純度相關(guān)。這項(xiàng)成果在量子信息領(lǐng)域大有作用，并且能夠讓我們重新認(rèn)識(shí)互補(bǔ)性原理。所謂“互補(bǔ)性”，最早是由量子理論先驅(qū)尼爾斯·玻爾在20世紀(jì)初提出的，這個(gè)概念是說(shuō)，量子物體有時(shí)表現(xiàn)得像波，有時(shí)表現(xiàn)得像粒子。該項(xiàng)成果入選《物理世界》十大突破之一。

75.首次實(shí)現(xiàn)兩宏觀振動(dòng)鼓面的糾纏現(xiàn)象

美國(guó)兩支科學(xué)家團(tuán)隊(duì)采用不同方式率先在量子力學(xué)層面上實(shí)現(xiàn)了兩枚此類鼓面的糾纏現(xiàn)象。一只團(tuán)隊(duì)使用了一個(gè)特別挑選的共振頻率消除系統(tǒng)噪聲。而美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究所的團(tuán)隊(duì)實(shí)現(xiàn)的糾纏態(tài)則類似一個(gè)雙量子位門。這兩支團(tuán)隊(duì)為我們打開使用糾纏共振器的大門——我們可以在量子網(wǎng)絡(luò)中使用這類糾纏共振器，將其作為量子感應(yīng)器或結(jié)點(diǎn)。該成果入選《物理世界》十大突破之一。

76.首款面向圖論問(wèn)題求解的光量子芯片誕生

中國(guó)研究團(tuán)隊(duì)研發(fā)出一款可編程硅基光量子計(jì)算芯片，打破了光量子計(jì)算機(jī)無(wú)法編程的質(zhì)疑，展示了光量子計(jì)算的實(shí)用化潛力。據(jù)悉，該芯片有望快速實(shí)現(xiàn)量子計(jì)算技術(shù)在數(shù)據(jù)庫(kù)搜索、圖同構(gòu)問(wèn)題等場(chǎng)景中的落地應(yīng)用。

77.攻克室溫條件下構(gòu)建預(yù)報(bào)量子糾纏難題

中國(guó)研究團(tuán)隊(duì)首次基于室溫原子系綜實(shí)現(xiàn)獨(dú)立量子節(jié)點(diǎn)之間的預(yù)報(bào)糾纏。在實(shí)驗(yàn)中，該團(tuán)隊(duì)通過(guò)設(shè)計(jì)巧妙的解決方案，攻克了在室溫原子系綜中構(gòu)建量子節(jié)點(diǎn)間的預(yù)報(bào)量子糾纏的難題，這促進(jìn)了更加大規(guī)模可擴(kuò)展、更加實(shí)用化的量子網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展。

78.世界首個(gè)移動(dòng)量子鏈路誕生

中國(guó)研究團(tuán)隊(duì)首次使用光學(xué)中繼，并將光學(xué)中繼的節(jié)點(diǎn)放到處于飛行狀態(tài)的小型無(wú)人機(jī)上，成功實(shí)現(xiàn)了糾纏光子分發(fā)實(shí)驗(yàn)。他們開創(chuàng)性地引入了無(wú)人機(jī)元素來(lái)交換量子信息和構(gòu)建量子信息網(wǎng)絡(luò)，從而實(shí)現(xiàn)了更遠(yuǎn)和更廣的覆蓋范圍；同時(shí)，還極大便利了多節(jié)點(diǎn)移動(dòng)量子網(wǎng)絡(luò)的搭建，做到 “即搭即用”、機(jī)動(dòng)靈活；這種移動(dòng)式的量子網(wǎng)絡(luò)，還可以作為一種新型量子通訊平臺(tái)，與已有的地基（光纖）、天基（衛(wèi)星）量子鏈路功能互補(bǔ)，構(gòu)建實(shí)用化的量子互聯(lián)網(wǎng)。

79.首臺(tái)高精度量子重力儀

中國(guó)科學(xué)家在量子重力儀研發(fā)上再次取得突破，研制出實(shí)用化的高精度銣原子絕對(duì)重力儀裝備，并成功交付給中國(guó)地震局地震研究所。這是中國(guó)首臺(tái)為行業(yè)部門研制的量子重力儀，意味著將打破高精度重力儀國(guó)外技術(shù)壟斷的局面，為中國(guó)高端量子裝備的發(fā)展提供新途徑，也為行業(yè)部門的儀器使用提供了具有我國(guó)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的新選項(xiàng)，更能夠保障核心數(shù)據(jù)的安全。

80.稀土離子實(shí)現(xiàn)多模式量子中繼及1小時(shí)光存儲(chǔ)

中國(guó)科學(xué)家在光量子存儲(chǔ)領(lǐng)域取得重要突破，其將相干光存儲(chǔ)時(shí)間提升至 1 小時(shí)，創(chuàng)造了新的世界紀(jì)錄。這意味著向基于可搬運(yùn)量子存儲(chǔ)的遠(yuǎn)距離量子通信技術(shù)邁出了重要一步。該項(xiàng)成果入選2021年中國(guó)十大科技進(jìn)展新聞。

81.中國(guó)團(tuán)隊(duì)打破“量子霸權(quán)”

中國(guó)研究團(tuán)隊(duì)基于新一代神威超級(jí)計(jì)算機(jī)的應(yīng)用“超大規(guī)模量子隨機(jī)電路實(shí)時(shí)模擬”（SWQSIM），有效模擬了一個(gè)深度為10x10 (1+40+1)隨機(jī)量子電路。與谷歌量子計(jì)算機(jī)“懸鈴木”200秒完成百萬(wàn)0.2%保真度采樣任務(wù)相比較，“頂點(diǎn)”需要一萬(wàn)年完成同等復(fù)雜度的模擬，該團(tuán)隊(duì)SWQSIM應(yīng)用則可在304秒以內(nèi)得到百萬(wàn)更高保真度的關(guān)聯(lián)樣本，在一星期內(nèi)得到同樣數(shù)量的無(wú)關(guān)聯(lián)樣本，一舉打破其所宣稱的“量子霸權(quán)”。該項(xiàng)成果入選2021年中國(guó)十大科技進(jìn)展新聞之一。

82.“祖沖之號(hào)”成功研制并實(shí)現(xiàn)可編程的二維量子行走

全球最大量子比特?cái)?shù)的超導(dǎo)量子體系誕生在中國(guó)。中國(guó)科學(xué)家成功研制出全球超導(dǎo)量子比特?cái)?shù)量最多的量子計(jì)算原型機(jī)“祖沖之號(hào)”。“祖沖之號(hào)”可操縱的超導(dǎo)量子比特多達(dá) 62 個(gè)。此外，該團(tuán)隊(duì)實(shí)現(xiàn)了對(duì)格點(diǎn)間隧穿幅、以及游走構(gòu)型的精準(zhǔn)調(diào)控，從而實(shí)現(xiàn)了可編程的二維量子行走。該項(xiàng)成果入選2021年中國(guó)科學(xué)十大進(jìn)展之一。

83.實(shí)現(xiàn)256個(gè)量子比特模擬器

美國(guó)科學(xué)家在實(shí)驗(yàn)上將 256 個(gè)原子按照設(shè)計(jì)需要，排列成任意的三維形狀，并進(jìn)行相干操作演示量子模擬，該成果基于他們最近宣布的“有史以來(lái)最大的”256 個(gè)量子比特模擬器，產(chǎn)生的量子態(tài)數(shù)量甚至?xí)^(guò)太陽(yáng)系原子的數(shù)量。

84.全球最快AI超級(jí)計(jì)算機(jī)開動(dòng)正拼接最大宇宙3D地圖

被譽(yù)為全球最快的人工智能工作負(fù)載超級(jí)計(jì)算機(jī)——Perlmutte宣布開啟。這臺(tái)新超級(jí)計(jì)算機(jī)以擁有6144個(gè)英偉達(dá)A100張量核心圖形處理器，將負(fù)責(zé)拼接有史以來(lái)最大的可見宇宙3D地圖。并且，它有望撥開物理學(xué)天空的烏云——暗能量。

85.全球首個(gè)“自我復(fù)制”的活體機(jī)器人誕生

美國(guó)科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了一種全新的生物繁殖方式，并利用其創(chuàng)造了有史以來(lái)第一個(gè)可進(jìn)行自我復(fù)制多代的活體機(jī)器人——Xenobots 3.0。該活體機(jī)器人或許可以有助于醫(yī)學(xué)的全新突破——除了有望用于精準(zhǔn)的藥物遞送之外，它的自我復(fù)制能力也使得再生醫(yī)學(xué)有了新的幫手，或可為出生缺陷、對(duì)抗創(chuàng)傷、癌癥與衰老提供開創(chuàng)性的解決思路。此項(xiàng)研究入選2021年世界十大科技進(jìn)展新聞。

86.人工智能預(yù)測(cè)蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)

世界知名人工智能團(tuán)隊(duì)深度思維宣布，已經(jīng)利用AI智能軟件程序——阿爾法折疊預(yù)測(cè)了人類表達(dá)的幾乎所有蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)，以及其他20種生物幾乎完整的蛋白質(zhì)組。AI預(yù)測(cè)蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)將實(shí)現(xiàn)廣泛應(yīng)用，提供對(duì)基礎(chǔ)生物學(xué)的見解并揭示潛在的藥物靶點(diǎn)。8月，中國(guó)研究人員使用AlphaFold2繪制了近200種與DNA結(jié)合的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)圖。11月，德國(guó)和美國(guó)的研究人員利用AlphaFold2和冷凍電鏡繪制了核孔復(fù)合物的結(jié)構(gòu)圖。現(xiàn)在，科學(xué)家正使用AlphaFold2來(lái)模擬奧密克戎變體刺突蛋白突變的影響。該研究入選《科學(xué)》十大科學(xué)突破之一和《自然》十大科學(xué)新聞之一。

87. 0.1秒完成氣動(dòng)材料軟硬切換筑

新加坡和美國(guó)研究團(tuán)隊(duì)共同研發(fā)了一種輕薄、安全、價(jià)格低的“鏈甲”智能織物。這種面料是空心八面體聯(lián)結(jié)、由 3D 打印而成，通過(guò)氣壓調(diào)節(jié)，可實(shí)現(xiàn) 0.1 秒內(nèi)柔軟和堅(jiān)硬狀態(tài)的自由切換。

88.手術(shù)機(jī)器人完成全球首例全髖關(guān)節(jié)置換手術(shù)

由中國(guó)自主研發(fā)制造的TRex-RS手術(shù)機(jī)器人為一名重度髖關(guān)節(jié)發(fā)育不良的患者實(shí)施了全球首例全髖關(guān)節(jié)置換手術(shù)，這標(biāo)志著中國(guó)手術(shù)機(jī)器人技術(shù)在關(guān)節(jié)外科領(lǐng)域已經(jīng)達(dá)到乃至超越國(guó)際一流水平。

89.軟體機(jī)器人成功挑戰(zhàn)馬里亞納海

受深海生物特性的啟發(fā)，中國(guó)研究團(tuán)隊(duì)開發(fā)了一種能用于深海探測(cè)的無(wú)線自供能軟體機(jī)器人，他們通過(guò)在馬里亞納海溝最深 10900 米處和南海最深 3224 米處進(jìn)行實(shí)際測(cè)試，驗(yàn)證了這種機(jī)器人具有極好的耐壓和游泳性能。這種深海機(jī)器人，是一種典型的仿生裝備與系統(tǒng)。該項(xiàng)成果入選2021年中國(guó)科學(xué)十大進(jìn)展之一。

90.史上首次一軍用無(wú)人機(jī)自主攻擊人類

聯(lián)合國(guó)安理會(huì)5月的報(bào)告稱，一架軍用無(wú)人機(jī)在沒有接到任何指令的情況下自主對(duì)人類發(fā)起襲擊，這或?yàn)闅v史上首次。此事發(fā)生于2020年3月，利比亞政府軍與利比亞國(guó)民軍司令哈夫塔領(lǐng)導(dǎo)的軍事勢(shì)力發(fā)生沖突之際，一架土耳其軍事科技公司STM生產(chǎn)的“Kargu-2”型無(wú)人機(jī)在未接到任何指令的情況下，襲擊了利比亞哈夫塔爾國(guó)民軍陣營(yíng)的撤退士兵。

91.手機(jī)天線尺寸縮小100倍，未來(lái)有望植入人體

中國(guó)科學(xué)家突破現(xiàn)有瓶頸，使天線可集成化和微型化，其研發(fā)的小型天線由微機(jī)電系統(tǒng)（MEMS）和磁電子材料結(jié)合構(gòu)成，從而能通過(guò)聲學(xué)波驅(qū)動(dòng)磁偶極子諧振產(chǎn)生電磁波的輻射。這種天線基于一種聲學(xué)波和磁子的耦合效應(yīng)：在壓電材料與磁性材料組成的結(jié)構(gòu)中，當(dāng)壓電材料被施加電壓時(shí)會(huì)產(chǎn)生變形，并傳遞至磁性材料使其變形，產(chǎn)生震蕩，并最終完成電磁波的發(fā)射，滿足信息無(wú)線傳輸?shù)乃琛?/p>

92.全球首艘100%氫燃料電池動(dòng)力商用船舶

全球首艘100%氫燃料電池動(dòng)力商用船舶建成，并在美國(guó)西海岸為正式運(yùn)營(yíng)做準(zhǔn)備。該船配備了由零排放工廠（Golden Gate零排放海運(yùn)公司）提供的氫燃料電池組件，該氫燃料電池組件包括360千瓦的燃料電池和一個(gè)重達(dá)246千克的儲(chǔ)氫罐。此外，該系統(tǒng)還集成了由XALT提供的100千瓦時(shí)鋰離子電池和BAE系統(tǒng)提供的2組300千瓦電力推進(jìn)系統(tǒng)。氫燃料電池動(dòng)力系統(tǒng)具有與柴油相當(dāng)?shù)膭?dòng)力、操作靈活性、零碳排放和維護(hù)簡(jiǎn)便的優(yōu)勢(shì)。

93.全固態(tài)鋰電池商業(yè)化進(jìn)程加速

中國(guó)研究團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)并合成了一種全新的氯化物固態(tài)電解質(zhì)——氯化鋯鋰（Li2ZrCl6），該材料不但完美繼承了氯化物固態(tài)電解質(zhì)獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，還成功突破了固態(tài)電解質(zhì)成本高昂以及濕度耐受性差兩大瓶頸，為全固態(tài)電池的商業(yè)化進(jìn)程掃除障礙。該項(xiàng)成果入選2021年中國(guó)科學(xué)十大進(jìn)展之一。

94.鈣鈦礦電池突破21.6%光電轉(zhuǎn)化率

澳大利亞研究團(tuán)隊(duì)在太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電能方面取得了 21.6% 的效率，這是針對(duì) 1 平方厘米以上面積鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的新世界紀(jì)錄。這意味著，這種鈣鈦礦電池在陽(yáng)光照射下，每平方米可以產(chǎn)生 216 瓦的電能。為制備低串聯(lián)電阻的鈣鈦礦太陽(yáng)能電池，提供了切實(shí)的可行性方案。

95.全超導(dǎo)托卡馬克核聚變實(shí)驗(yàn)裝置（EAST）創(chuàng)造新的世界紀(jì)錄

基于40多年努力，有“人造太陽(yáng)”之稱的全超導(dǎo)托卡馬克核聚變實(shí)驗(yàn)裝置（EAST）創(chuàng)造新的世界紀(jì)錄，成功實(shí)現(xiàn)可重復(fù)的1.2億攝氏度101秒和1.6億攝氏度20秒等離子體運(yùn)行，向核聚變能源應(yīng)用邁出重要一步，是中國(guó)首次在國(guó)際上采用全金屬主動(dòng)水冷第一壁、高性能鎢偏濾器、穩(wěn)態(tài)高功率波加熱等關(guān)鍵技術(shù)。

96.實(shí)現(xiàn)歷史性核聚變突破

美國(guó)國(guó)家點(diǎn)火裝置 (NIF) 產(chǎn)生了一種聚變反應(yīng)，這種反應(yīng)產(chǎn)生的能量比點(diǎn)燃它所需的激光能量更多。NIF使用來(lái)自世界上最高能量激光的脈沖來(lái)壓縮胡椒粒大小的氫同位素氘和氚膠囊。這種方法每次發(fā)射產(chǎn)生170千焦的聚變能量——遠(yuǎn)低于1.9兆焦的激光輸入。但在8月8日記錄顯示，該能量飆升至1.35兆焦耳。研究人員認(rèn)為這是燃燒等離子體的結(jié)果，這意味著聚變反應(yīng)產(chǎn)生了足夠的熱量，可以像火焰一樣通過(guò)壓縮燃料傳播。該研究入選《科學(xué)》十大科學(xué)突破之一和《物理世界》十大突破之一。

97.全球最大核聚變裝置ITER即將啟動(dòng)彩排實(shí)驗(yàn)JET 

源于歐洲聯(lián)合環(huán)狀反應(yīng)堆（JET）將在今年 6 月份進(jìn)行氘氚核聚變實(shí)驗(yàn)。核聚變反應(yīng)是一種產(chǎn)生能量的方式。太陽(yáng)釋放的能量就是核聚變反應(yīng)，人們現(xiàn)在所使用的能源，大部分是太陽(yáng)在歷史時(shí)期和現(xiàn)在釋放的能量。如果物理學(xué)家能夠掌握核聚變反應(yīng)的方法，在地球上制造幾個(gè)“小太陽(yáng)”，那么地球上的資源將取之不盡，用之不竭。

98.中國(guó)首個(gè)海底數(shù)據(jù)艙

中國(guó)首個(gè)海底數(shù)據(jù)艙在珠海高欄港揭幕，標(biāo)志著中國(guó)大數(shù)據(jù)中心走進(jìn)海洋時(shí)代。“海底數(shù)據(jù)中心項(xiàng)目(Project UDC)”是將服務(wù)器等互聯(lián)網(wǎng)設(shè)施安裝在帶有先進(jìn)冷卻功能的海底密閉的壓力容器中，用海底復(fù)合纜供電、并將數(shù)據(jù)回傳至互聯(lián)網(wǎng)；海底數(shù)據(jù)中心(UDC)通過(guò)與海水進(jìn)行熱交換，利用巨量流動(dòng)海水對(duì)互聯(lián)網(wǎng)設(shè)施進(jìn)行散熱，有效節(jié)約了能源、資源。

99.中國(guó)成功突破“貪吃蛇”鉆井技術(shù)“限速”

中國(guó)自主研發(fā)的旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向和隨鉆測(cè)井系統(tǒng)中的高速率脈沖遙傳技術(shù)在渤海油田南堡區(qū)塊實(shí)現(xiàn)重要突破，傳輸速率同比提升24倍，同比提高鉆井時(shí)效20％。至此，中國(guó)在這一被稱為“貪吃蛇”的鉆井技術(shù)領(lǐng)域成功突破“限速”，正式躋身世界前列，為該技術(shù)大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用鋪平道路。

100.世界最快高鐵

由中國(guó)自主研發(fā)設(shè)計(jì)、自主制造的世界首臺(tái)高溫超導(dǎo)高速磁浮工程化樣車及試驗(yàn)線啟用，標(biāo)志著高溫超導(dǎo)高速磁浮工程化研究實(shí)現(xiàn)從無(wú)到有的突破。該車采用全碳纖維輕量化車體、低阻力頭型、大載重高溫超導(dǎo)磁浮技術(shù)等新技術(shù)和新工藝，設(shè)計(jì)時(shí)速620千米，有望創(chuàng)造在大氣環(huán)境下陸地交通的速度新紀(jì)錄。