2016年中国/世界十大科技进展新闻揭晓
由中国科学院、中国工程院主办，中国科学院学部工作局、中国工程院办公厅、中国科学报社承办，中国科学院院士和中国工程院院士投票评选的2016年中国十大科技进展新闻、世界十大科技进展新闻，2016年12月31日在京揭晓。
据介绍，此项年度评选活动至今已举办了23次。评选结果经新闻媒体广泛报道后，在社会上产生了强烈反响，使公众进一步了解国内外科技发展的动态，对宣传、普及科学技术起到了积极作用。
这次评选出的中国十大科技进展新闻和世界十大科技进展新闻，在科学和技术意义上不一定是最前沿的10项，但它反映了两院院士们关注的一些科学成果，反映了当前中国科学界和工程技术界比较关注的问题。可以看到，他们不仅重视认识客观世界，同样重视用科技造福人类，解决人们面临的生存和发展问题。
图片来源：新华社2016年中国十大科技进展新闻
成功发射世界首颗量子科学实验卫星“墨子号”
8月16日1时40分，长征二号丁运载火箭成功将世界首颗量子科学实验卫星“墨子号”发射升空。这将使我国在世界上首次实现卫星和地面之间的量子通信，构建天地一体化的量子保密通信与科学实验体系。首席科学家潘建伟院士率领团队完成自主研发的量子卫星突破了一系列关键技术，包括高精度跟瞄、星地偏振态保持与基矢校正、星载量子纠缠源等。工程由中科院国家空间科学中心、中国科学技术大学、中科院上海微小卫星创新研究院、中科院上海技术物理研究所、对地观测与数字地球科学中心等单位联合完成。量子卫星的成功发射和在轨运行，将有助于我国在量子通信技术实用化整体水平上保持和扩大国际领先地位，实现国家信息安全和信息技术水平跨越式提升，对于推动我国空间科学卫星系列可持续发展具有重大意义。
图片来源：新华社全球最大单口径射电望远镜在贵州落成启用
有着超级“天眼”之称的500米口径球面射电望远镜，9月25日在贵州省平塘县的喀斯特洼坑中落成，开始接收来自宇宙深处的电磁波，这标志着我国在科学前沿实现了重大原创突破。该工程由我国天文学家于1994年提出构想，从预研到建成历时22年，是具有我国自主知识产权、世界最大单口径、最灵敏的射电望远镜。众多独门绝技让其成为世界射电望远镜中的佼佼者，这也将为世界天文学的新发现提供重要机遇。作为国家重大科技基础设施，“天眼”工程由主动反射面系统、馈源支撑系统、测量与控制系统、接收机与终端及观测基地等几大部分构成。主动反射面是由上万根钢索和4450个反射单元组成的球冠型索膜结构，其外形像一口巨大的锅，接收面积相当于30个标准足球场。
图片来源：新华社长征五号首飞成功
11月3日20时43分，我国最大推力新一代运载火箭长征五号首次发射成功，标志着我国运载能力已进入国际先进行列，中国正由航天大国迈向航天强国。长征五号代表了我国运载火箭科技创新的最高水平，填补了大推力无毒无污染液体火箭发动机的空白，实现了异型发动机起飞技术的重大突破。它也是实现未来探月工程三期、载人空间站、首次火星探测任务等国家重大科技专项和重大工程的重要基础和前提保障。2017年嫦娥五号落月采样返回、2018年发射空间站核心舱、2020年发射火星探测器等任务都将依靠长征五号来实现。
图片来源：新华网神舟十一号飞船返回舱成功着陆 2名航天员安全回家
11月18日13时59分，神舟十一号飞船返回舱在内蒙古中部预定区域成功着陆，执行飞行任务的航天员景海鹏、陈冬身体状况良好，天宫二号与神舟十一号载人飞行任务取得圆满成功。神舟十一号飞船于10月17日7时30分发射升空，随后与天宫二号对接形成组合体。两名航天员进驻天宫二号，进行了为期30天的驻留。在执飞期间，完成了一系列空间科学实验和技术试验。这是我国组织实施的第6次载人航天飞行，也是改进型神舟载人飞船和改进型长征二号F运载火箭组成的载人天地往返运输系统第二次应用性飞行。天宫二号与神舟十一号载人飞行任务圆满成功，标志着我国载人航天工程实验室阶段任务取得具有决定性意义的重要成果，为后续空间站建造运营奠定了更加坚实的基础。
图片来源：中科院自动化所领衔绘制全新人类脑图谱
中国科学院自动化研究所脑网络组研究中心蒋田仔团队联合国内外其他团队成功绘制出全新的人类脑图谱，即脑网络组图谱，在国际学术期刊《大脑皮层》上在线发表。研究团队突破了100多年来传统脑图谱绘制的瓶颈，提出“利用脑结构和功能连接信息”绘制脑网络组图谱的全新思路和方法。图谱包括246个精细脑区亚区，比传统的Brodmann图谱精细4到5倍，具有客观精准的边界定位，第一次建立了宏观尺度上的活体全脑连接图谱。脑网络组图谱为理解人脑结构和功能开辟了新途径，并对未来类脑智能系统的设计提供了重要启示，也将为神经及精神疾病的新一代诊断、治疗技术奠定基础，并为脑中风损伤区域及癫痫病灶的定位、神经外科手术中的脑胶质瘤精确切除等提供帮助，提高诊断质量与治疗效果。
图片来源：中国科学院网我国首获超算应用最高奖
由中国科学院软件所与清华大学、北京师范大学等单位合作的“千万核可扩展全球大气动力学全隐式模拟”获得国际高性能计算应用领域最高奖——“戈登贝尔奖”。科研团队提出一套适应于异构众核环境的全隐式求解器算法，一方面可带来长时间数值模拟效率的提升，另一方面也充分发掘“神威•太湖之光”的强大计算能力。“神威•太湖之光”系统自6月20日发布以来，国内外多个应用团队项目通过使用该系统获得突破，已取得100多项应用成果，涉及气候气象、海洋、航空航天、生物、材料、高能物理、药物、生命科学等19个应用领域。首次获得超算应用最高奖标志着我国科研人员正将超级计算的速度优势转化为应用优势，表明中国超算取得速度优势的同时，在应用领域也正不断缩小与世界先进水平的差距。
图片来源：新华社率先破解光合作用超分子结构之谜
中国科学院生物物理所的研究团队在光合作用研究中获得重要突破，在国际上率先解析了高等植物菠菜光合作用超级复合物的高分辨率三维结构。该项研究工作发表于5月出版的《自然》杂志上。基于结构的光合作用机理研究具有重要的理论意义，同时也将为解决能源、粮食、环境等问题提供具有启示性的方案。研究团队通过利用最新的单颗粒冷冻电镜技术，在3.2埃（1埃＝0.1纳米）分辨率下解析了高等植物（菠菜）光系统Ⅱ-捕光复合物Ⅱ超级膜蛋白复合体的三维结构，率先破解了光合作用超分子结构之谜，获得了其与外周捕光天线之间相互装配原理和能量传递过程相关的重要结构信息，为实现光能向清洁能源氢气转换提供具有启示性的方案。
图片来自网络“海斗”号无人潜水器创造深潜纪录
“探索一号”科考船于6月22日至8月12日在马里亚纳海沟挑战者深渊开展了我国首次综合性万米深渊科考。我国自主研制的“海斗”号无人潜水器成功进行了一次八千米级、两次九千米级和两次万米级下潜应用，最大潜深达10767米，创造了我国无人潜水器的最大下潜及作业深度纪录，使我国成为继日、美两国之后第三个拥有研制万米级无人潜水器能力的国家。此项成果取得了一系列重要突破，表明万米深海已不再是我国海洋科技界的禁区，是继蛟龙号七千米海试成功后又一个海洋科技的里程碑。我国首次万米深渊科考的成功宣示了我国深海科技创新能力正在实现从“跟踪”为主向“并行”“领先”为主转变，为全面实现国家“十三五”重点研发计划部署的万米载人/无人深潜的战略目标迈出了第一步。
图片来源：中科院上海光机所利用超强超短激光成功获得“反物质”
中国科学院上海光机所强场激光物理国家重点实验室利用超强超短激光，成功产生反物质——超快正电子源，这一发现将在材料的无损探测、激光驱动正负电子对撞机、癌症诊断等领域具有重大应用。相关研究成果已于3月发表在《等离子体物理》杂志上。此次反物质的获得经历了一个相对复杂的过程和优化，解决了伽马射线带来的噪声问题，利用正负电子在磁场中的不同偏转特性，最终成功观测到正电子。未来，在高能物理、材料无损探测、癌症诊断领域有应用前景，由于其脉宽只有飞秒量级，可使探测的时间分辨大大提高，进而研究物质性质的超快演化。
图片来源：北京大学首次揭示水的核量子效应
中国科学院院士王恩哥与北京大学教授江颖领导的课题组在国际上首次揭示了水的核量子效应，从全新的角度诠释了水的奥秘。相关研究成果于4月15日刊发在《科学》杂志上。氢核的量子化研究无论对于实验还是理论都非常具有挑战性。研究团队在相关实验技术和理论方法上分别取得突破，实现了单个水分子内部自由度的成像和水的氢键网络构型的直接识别，并在此基础上探测到氢核的动态转移过程。研发了一套“针尖增强的非弹性电子隧穿谱”技术，在国际上首次获得了单个水分子的高分辨振动谱，并由此测得了单个氢键的强度。氢核的“非简谐零点运动”会弱化弱氢键，强化强氢键，这个物理图像对于各种氢键体系具有相当的普适性，澄清了学术界长期争论的氢键的量子本质。
图片来源：新华社
2016年世界十大科技进展新闻
科学家宣布发现引力波 广义相对论最后预言获证
美国科学家2月11日宣布第一次直接探测到引力波的存在。引力波是爱因斯坦广义相对论实验验证中最后一块缺失的“拼图”，它的发现是物理学界里程碑式的重大成果。美国和欧洲的两个引力波探测项目的研究人员6月15日在加利福尼亚州圣迭戈再一次宣布，他们“非常清晰”地再次探测到“时空涟漪”——引力波的存在。之所以探测到引力波信号与宣布发现之间隔了一段时间，是因为科学家还要分析和确认相关数据。在美国《物理学评论通讯》杂志上发表的研究结果中，科学家探测到来自两个黑洞合并而产生的引力波信号。这两个黑洞位于距地球14亿光年外，在合并前的质量分别相当于大约8个和14个太阳，合并后的总质量相当于约21个太阳，其中约1个太阳的质量变成能量，在合并过程中以引力波的形式释放。
图片来源：新华网迄今最精确银河系三维地图问世 发现银河系面积大于预期
科学家以前所未有的精度绘制了银河系三维地图。这一研究成果标明，人类所处的这个星系的面积比科学家之前预想的大得多。欧洲空间局（ESA）于9月14日在位于西班牙马德里的欧洲空间天文学中心，发布了盖亚星相图项目的第一批数据。新的目录包含11亿颗恒星在宇宙中的位置，而其中的4亿颗恒星是之前从未观测到的。对于许多恒星而言，其定位精度达到了300毫角秒——相当于在30公里的距离外观看一根头发的宽度，这将帮助天文学家更好地确定银河系的三维布局。通过将新的测量结果和之前ESA的依巴谷卫星的数据相结合，研究人员能够获得一个由200万颗恒星构成的子集的准确距离和运动方式，从而为研究其物理特性及银河系重力场提供更精确的信息。
图片来自网络
新技术可让数据存储时间逼近“永恒”
英国南安普敦大学研究人员发明了一种称作“五维数据存储”的技术，不仅可以存储海量数据，存储时间还可以超过百亿年，可以说是逼近“永恒”。使用这种技术的单个存储介质数据容量高达360太字节，远远高于目前主流硬盘的容量。这项技术利用飞秒激光在透明的石英介质中写入数据。飞秒激光是一种以脉冲形式运转的激光，持续时间非常短，只有几个飞秒（1 飞秒为10的负15次方秒）。石英介质中有纳米结构点，这些结构点的空间三维位置、大小和朝向这5个性质都能被用来储存信息，因此被称作“五维数据存储”。光在经过这些结构点时，其偏振特性等性质会被改变，因此借助光学显微镜和偏振镜就能读取相关数据。
图片来自网络碳纳米晶体管性能首次超越硅晶体管
美国研究人员于9月6日宣布，他们成功制备出一种碳纳米晶体管，其性能首次超越现有硅晶体管，有望为碳纳米晶体管将来取代硅晶体管铺平道路。硅是目前主流半导体材料，广泛应用于各种电子元件。但受限于硅的自身性质，传统半导体技术被认为已经趋近极限。碳纳米管具有硅的半导体性质，科学界希望利用它来制造速度更快、能耗更低的下一代电子元件，使智能手机和笔记本电脑等设备的电池寿命更长、无线通信速率和计算速度更快。但长期以来，碳纳米管用作晶体管面临一系列挑战，其性能一直落后于硅晶体管和砷化镓晶体管。美国威斯康星大学麦迪逊分校的研究人员在美国《科学进展》杂志上介绍了他们克服的多重困难。
图片来自网络3D生物打印新技术向人造器官移植迈出一大步
研究人员在《自然-生物技术》杂志上报告说，利用新开发的3D生物打印系统打印出的人造耳朵、骨头和肌肉组织，移植到动物身上后都能保持活性。这项技术未来发展成熟后，可能解决人造器官移植难题。当前，3D生物打印技术打印出来的器官组织通常在结构上非常不稳定，过于脆弱，无法用于外科移植手术，并且由于这些成品缺乏血管构造、尺寸也偏小，即便移植，器官也不容易获取氧和营养物质，很难存活。针对上述问题，研究团队改进了现有3D生物打印技术，开发出“组织和器官集成打印系统”（ITOP）。这一新开发的3D生物打印系统，可将含有活性人体或动物细胞的水基凝胶与可生物降解的聚合材料结合作为打印材料，有助于人造器官形成稳定结构。
图片来源：新华社科学家首次用化合物把皮肤细胞转化为心脑细胞
美国研究人员利用化合物把皮肤细胞成功转化为心肌细胞与脑细胞，这一重要突破为将来利用化学药物修复和再生组织器官奠定基础。这项研究由加利福尼亚大学旧金山分校华人科学家丁胜教授领导，其成果以两篇论文的形式分别发表在美国《科学》杂志与《细胞-干细胞》杂志上。把皮肤细胞转化为心肌细胞或脑细胞，从前用转基因方法做到过，但用小分子药物不仅可大大提高效率和速度，还可以避免给细胞添加基因可能导致的潜在危险，例如产生肿瘤。
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天文学家在太阳系外发现潜在宜居行星
一个国际团队于8月24日在英国《自然》杂志网络版上发表报告说，他们通过长期观测发现，一颗环绕比邻星运行的行星可能具有适合生命繁衍的环境。比邻星是距太阳系最近的恒星，或许在不久的将来人类能够发射探测器到这颗潜在宜居行星上探索生命痕迹。比邻星位于半人马座，是一颗红矮星，距离太阳系约4.2光年。由于其表面温度较低且颜色暗淡，人类无法用肉眼观测到这颗“邻居”恒星。来自英国、美国、法国、德国、智利等多国研究人员组成的国际团队利用欧洲南方天文台望远镜及其他机构设施观测发现，比邻星附近有行星运行的痕迹；随后的多次观测最终证实这颗名为“比邻星 b”的行星确实存在。
图片来自网络科学家首次实现同处两地的“薛定谔猫”——量子双模式猫态
美国《科学》杂志5月26日发表一项研究，科学家在实验中制造出一种状态更加奇异的“薛定谔猫”，它同时存在于两个箱子之中，这项成果朝研制实用可靠的量子计算机迈出了又一步。奥地利物理学家薛定谔在1935年提出著名的“薛定谔猫”佯谬。既死又活的猫在现实世界是荒谬的，但随着量子力学的发展，科学家已经成功使多粒子构成的系统达到这种难以理解的量子“薛定谔猫”态。这项研究第一次给单模式猫态引入量子纠缠的元素，首次实现一种双模式猫态。这是一个20年前就有所展望但是至今终于得以解决的难题。这项成果的实际用途在于量子计算，并对其他量子信息技术有所帮助，如量子通信、量子精密测量等。
图片来自网络科学家彻底改写细菌基因组 成功减少大肠杆菌遗传密码子
合成生物学家日前报告了迄今为止意义最为深远的一项细菌基因组重写结果。这一进展包括重新利用了大肠杆菌3.8%的碱基对。研究人员在8月18日出版的美国《科学》杂志上发表了这一研究成果。研究人员换下了大肠杆菌64个遗传密码子（为氨基酸指定遗传代码的序列）中的7个。他们如今能够通过在55个片段（每一个片段的长度为5万个碱基对）中合成脱氧核糖核酸（DNA）从而减少遗传密码子的数量。研究人员还将这些碎片组装到一个有功能的大肠杆菌中。这项研究是推动设计具有新属性的生物体的重要一步，例如抵抗病毒的传染性。这项研究是一个示范，表明此类彻底的再造工程是可行的。
图片来源：新华社美火箭首次在船上软着陆 充气式太空舱飞往空间站
美国太空探索技术公司的“龙”飞船4月8日携带首个试验性充气式太空舱飞向国际空间站，这是该飞船在去年6月的爆炸事故后首次给空间站运送物资。同样受关注的是，此次发射的运载火箭第一级在一艘无人船上成功实现软着陆，这在火箭回收史上还是第一次。与以往发射一样，太空探索技术公司再次尝试将“猎鹰9”火箭第一级垂直降落在大西洋中一艘名为“当然，我依旧爱你”的无人船上。此前4次类似试验均告失败。该公司网上发布的视频显示，此次当火箭接近无人船时，它的速度逐渐减慢并不断调整降落姿态，最后在箭体与甲板成90度角的那一刻稳稳降落，着陆点与船正中心位置仅有很小偏差。