科技創(chuàng)新是百年未有之大變局的一個“關(guān)鍵變量”，也是高質(zhì)量發(fā)展的“最大增量”。2023年，我國科技事業(yè)收獲豐碩成果。

　　這一年，大飛機(jī)C919完成首次商業(yè)載客飛行，國產(chǎn)大型郵輪制造實現(xiàn)“零的突破”，全球首顆憶阻器存算一體芯片誕生，中國空間站進(jìn)入應(yīng)用與發(fā)展新階段……

　　路雖遠(yuǎn)行則將至，事雖難做則必成。我國科技實力正從量的積累邁向質(zhì)的飛躍、從點的突破邁向系統(tǒng)能力提升。伴隨著加快實現(xiàn)高水平科技自立自強(qiáng)的步伐，強(qiáng)國夢想必將更好地照進(jìn)現(xiàn)實。

　　◎本報記者 陳 曦

　　翻開民用航空嶄新一頁

　　C919成功完成首次商業(yè)載客飛行

　　順利起飛、平穩(wěn)落地、跨過水門……5月28日，中國自主研發(fā)的大型客機(jī)C919成功完成首次商業(yè)載客飛行。C919的一飛沖天讓中國人的“大飛機(jī)夢”成為現(xiàn)實。

　　在民用航空領(lǐng)域，大型客機(jī)通常指起飛重量100噸左右，載客超過150人的飛機(jī)。大型客機(jī)由幾百萬個零部件組成，技術(shù)門檻高、研制周期長、系統(tǒng)復(fù)雜，被譽為“現(xiàn)代制造業(yè)的明珠”。其制造能力直接反映了一個國家的工業(yè)水平。

　　C919是我國自主研制，也是中國首款按照最新國際適航標(biāo)準(zhǔn)研制的干線民用飛機(jī)。在設(shè)計方面，C919駕駛艙有5塊15.4英寸高清顯示屏，人機(jī)交互便捷；大面積雙曲風(fēng)擋玻璃給飛行員提供了開闊的視野。在安全性方面，C919接受了高溫、高寒、高濕、大側(cè)風(fēng)、自然結(jié)冰、濺水等近6600小時的極限壓力測試，最終通過嚴(yán)格審查，完成了全部適航取證大考。

　　中國商用飛機(jī)有限責(zé)任公司副總經(jīng)理魏應(yīng)彪表示，商飛已具備批量化生產(chǎn)C919的能力，未來將達(dá)到30—50架的年產(chǎn)能力。

　　助力“雙碳”目標(biāo)實現(xiàn)

　　我國首個海上二氧化碳封存示范工程投用

　　實現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)，除了轉(zhuǎn)變能源獲取方式，減少對石油、煤炭、天然氣等化石能源的依賴，以及采取植樹造林、提高固碳能力等常規(guī)手段外，還可以利用一項被稱為“碳中和的最后一公里解決方案”的技術(shù)——碳封存。

　　6月1日，我國首個海上二氧化碳封存示范工程項目在南海東部海域正式投用，開始規(guī)模化向海底地層注入伴隨海上石油開采產(chǎn)生的二氧化碳。該項目填補了我國海上二氧化碳封存技術(shù)的空白。

　　恩平15-1平臺是亞洲最大的海上原油生產(chǎn)平臺。恩平15-1油田伴生氣的二氧化碳含量高達(dá)95%。若按常規(guī)模式開發(fā)，二氧化碳將隨原油一起被采出地面，不僅會對海上平臺設(shè)施和海底管線造成腐蝕，還將增加我國二氧化碳排放量。

　　中國海油在恩平15-1油田實施二氧化碳封存示范工程，開展地質(zhì)油藏、鉆完井、工程一體化關(guān)鍵技術(shù)研究及應(yīng)用，研發(fā)了安全可控的二氧化碳捕集、封存技術(shù)和裝備體系，攻克了海上操作空間受限、海洋高濕高鹽環(huán)境、高難度淺層大位移水平井等一系列難題。

　　“我們創(chuàng)新應(yīng)用7項國內(nèi)首創(chuàng)技術(shù)，自主研發(fā)制造出我國首套海上二氧化碳封存裝置，自主設(shè)計實施了我國首口海上二氧化碳回注井，實現(xiàn)了二氧化碳的零排放。”中國海油恩平油田總經(jīng)理萬年輝介紹說。恩平15-1油田二氧化碳封存示范工程的投用，奠定了未來“岸碳入海”的技術(shù)支撐和現(xiàn)實條件，為粵港澳大灣區(qū)乃至全國提供了快速降碳的可行方案。

　　顛覆傳統(tǒng)制糖方式

　　我科學(xué)家實現(xiàn)二氧化碳到糖精準(zhǔn)全合成

　　千百年來，人類都是通過種植甘蔗等農(nóng)作物提取糖分。不過8月15日國內(nèi)學(xué)術(shù)期刊《科學(xué)通報》上的一篇文章，宣告這種傳統(tǒng)方式已被打破。科研人員將糖的獲取時長從“年”縮短到了“小時”。

　　中國科學(xué)院天津工業(yè)生物技術(shù)研究所與大連化學(xué)物理研究所科研團(tuán)隊，經(jīng)過2年多的探索，在二氧化碳合成淀粉的基礎(chǔ)上，改變了糖的自然合成途徑，在實驗室內(nèi)實現(xiàn)了二氧化碳到糖的精準(zhǔn)全合成。

　　己糖在自然界廣泛分布，是與機(jī)體營養(yǎng)代謝最為密切的糖的統(tǒng)稱。團(tuán)隊將高濃度二氧化碳等原料在反應(yīng)溶液中按一定比例調(diào)配，在化學(xué)催化劑和酶催化劑的作用下，得到了葡萄糖、阿洛酮糖、塔格糖、甘露糖4種己糖。

　　整套實驗反應(yīng)時長約17小時，二氧化碳合成糖的效率達(dá)到0.67克每升每小時，比其他已知技術(shù)路線提高10倍以上。葡萄糖的碳固定合成效率達(dá)到每毫克催化劑每分鐘59.8納摩爾碳，是目前已知國內(nèi)外人工制糖的最高水平。

　　國際著名有機(jī)化學(xué)家、德國科學(xué)院院士曼弗雷德·雷茨評價該成果說，將二氧化碳轉(zhuǎn)化為碳水化合物非常具有挑戰(zhàn)性。該成果在這一競爭性研究領(lǐng)域取得了真正突破，提供了一種具有靈活性、多功能性和高效性的糖合成路線，為綠色化學(xué)打開了一扇門。

　　滿足AI時代高算力需求

　　憶阻器存算一體芯片誕生

　　如何加快研制出高算力、高能效的芯片，解決龐大的算力缺口，實現(xiàn)算力的大幅提升，已成為當(dāng)前需要解決的迫切問題。馮·諾依曼傳統(tǒng)計算架構(gòu)下，數(shù)據(jù)的存儲和計算相互分離，即數(shù)據(jù)存儲在儲存器中，需要計算時再把它搬運到運算器里。然而，AI類應(yīng)用(例如大模型)需要對大量數(shù)據(jù)進(jìn)行矩陣運算，在此情形下傳統(tǒng)計算架構(gòu)面臨著很大挑戰(zhàn)。

　　9月14日，國際學(xué)術(shù)期刊《科學(xué)》在線發(fā)表的一篇文章，帶來了緩解“算力焦慮”的辦法。清華大學(xué)集成電路學(xué)院吳華強(qiáng)教授、高濱副教授團(tuán)隊基于存算一體計算范式，研制出全球首顆全系統(tǒng)集成的、支持高效片上學(xué)習(xí)(機(jī)器學(xué)習(xí)能在硬件端直接完成)的憶阻器存算一體芯片。

　　該芯片包含支持完整片上學(xué)習(xí)所必需的全部電路模塊，可完成圖像分類、語音識別和控制任務(wù)等多種片上增量學(xué)習(xí)功能驗證，展示出高適應(yīng)性、高能效、高通用性、高準(zhǔn)確率等特點，有效強(qiáng)化了智能設(shè)備在實際應(yīng)用場景下的學(xué)習(xí)適應(yīng)能力。相同任務(wù)下，該芯片實現(xiàn)片上學(xué)習(xí)的能耗僅為先進(jìn)工藝下專用集成電路(ASIC)系統(tǒng)的3%，展現(xiàn)出卓越的能效優(yōu)勢，極具滿足人工智能時代高算力需求的潛力。

　　提供太陽活動高質(zhì)量數(shù)據(jù)

　　圓環(huán)陣太陽射電成像望遠(yuǎn)鏡通過工藝測試

　　神話故事中的“千里眼”正在變?yōu)楝F(xiàn)實。科技的加持，使人類的視線可以到達(dá)遙遠(yuǎn)的宇宙。9月27日，被稱為“千眼天珠”的國家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施“空間環(huán)境地基綜合監(jiān)測網(wǎng)”(子午工程二期)標(biāo)志性設(shè)備之一——圓環(huán)陣太陽射電成像望遠(yuǎn)鏡(以下簡稱圓環(huán)陣)順利通過工藝測試，正式建成。

　　“千眼天珠”建于海拔3820米的四川省甘孜州稻城縣噶通鎮(zhèn)，由中國科學(xué)院國家空間科學(xué)中心牽頭建設(shè)，占地面積約1平方公里，是目前全球規(guī)模最大的綜合孔徑射電望遠(yuǎn)鏡。它由313部直徑6米的拋物面天線構(gòu)成，這些天線均勻分布在直徑為1公里的圓環(huán)上。

　　“‘千眼天珠’是為監(jiān)測太陽而建。”項目負(fù)責(zé)人、中國科學(xué)院國家空間科學(xué)中心研究員閻敬業(yè)解釋，圓環(huán)陣不但能監(jiān)測太陽的各種爆發(fā)活動，還能監(jiān)測太陽風(fēng)暴進(jìn)入行星際的過程。這對于理解太陽爆發(fā)機(jī)制和日地傳播規(guī)律、預(yù)測太陽活動對地球的影響具有重要作用。

　　在建設(shè)過程中，項目團(tuán)隊攻克了一系列關(guān)鍵核心技術(shù)，提出了原創(chuàng)的圓環(huán)陣列構(gòu)型和中心定標(biāo)總體方案，突破了單通道多環(huán)絕對相位定標(biāo)等關(guān)鍵技術(shù)。此次工藝測試表明，圓環(huán)陣實現(xiàn)了最大視場達(dá)到10個太陽半徑的連續(xù)穩(wěn)定的太陽射電成像與頻譜觀測能力，各項技術(shù)指標(biāo)達(dá)到或優(yōu)于初步設(shè)計報告的指標(biāo)要求。下個階段，圓環(huán)陣將在白天觀測太陽活動，為太陽物理和空間天氣研究提供長時間序列高質(zhì)量數(shù)據(jù)，并與子午工程的其他監(jiān)測設(shè)備開展聯(lián)合觀測。

　　開啟長江航運氫能時代

　　“三峽氫舟1”號氫燃料動力示范船首航

　　沒有柴油發(fā)動機(jī)的轟鳴聲，也聞不到刺鼻的油煙味……隨著綠色動力關(guān)鍵技術(shù)不斷取得新突破，長江黃金水道中的船舶也用上了“新能源”。10月11日，隨著“啟航”聲響徹江面，我國首艘氫燃料電池動力示范船“三峽氫舟1”號在長江三峽起始點湖北宜昌首航，實現(xiàn)了氫燃料電池技術(shù)在我國內(nèi)河船舶應(yīng)用的“零的突破”，開啟了長江航運的氫能時代。

　　在國內(nèi)，氫燃料電池早已成功應(yīng)用于航天領(lǐng)域和汽車交通領(lǐng)域，但在船舶交通領(lǐng)域，還沒有經(jīng)驗可循。此次首航成功的“三峽氫舟1”號為鋼鋁復(fù)合結(jié)構(gòu)，氫燃料電池額定輸出功率500千瓦，最高航速28公里/小時，巡航航速20公里/小時，續(xù)航里程可達(dá)200公里，可用于三峽庫區(qū)及三峽—葛洲壩兩壩間交通、巡查、應(yīng)急等工作。

　　“為了解決續(xù)航能力，‘三峽氫舟1’號采用氫燃料電池與鋰電池混合動力系統(tǒng)。研究人員通過多場景模擬測算，確定了兩種電池功率的配置，并在此基礎(chǔ)上明確了最高航速和續(xù)航里程。”“三峽氫舟1”號主設(shè)計方、武漢長江船舶設(shè)計院有限公司副總經(jīng)理湯文軍介紹。

　　據(jù)測算，“三峽氫舟1”號相比傳統(tǒng)燃油動力船舶，預(yù)計每年可節(jié)省燃油103.16噸，減少二氧化碳排放343.67噸。

　　邁出載人航天工程重要一步

　　空間站進(jìn)入應(yīng)用與發(fā)展新階段

　　10月29日，一場“太空會師”再次上演。

　　神舟十七號與神舟十六號兩個乘組在中國空間站勝利會面。這是在我國首艘載人飛船神舟五號實現(xiàn)中華民族千年飛天夢20周年之際，我國第一批、第二批和第三批航天員首次在中國空間站同框。

　　從神舟五號到神舟十七號，從飛天圓夢到夢圓天宮，目前已有20名中國航天員進(jìn)入太空。

　　6月4日，神舟十五號順利返回地球。此次“太空出差”，神舟十五號3名航天員順利進(jìn)駐中國空間站，與神舟十四號航天員乘組首次實現(xiàn)“太空會師”。

　　中國載人航天工程辦公室主任助理季啟明表示，2022年底中國空間站完成了全面建造，進(jìn)入為期10年以上的應(yīng)用與發(fā)展階段。在這一階段，我國將常態(tài)化開展載人飛行，航天員將長期在軌飛行，在很多領(lǐng)域開展大規(guī)模的空間科學(xué)實驗和技術(shù)實驗任務(wù)。

　　5月30日，神舟十六號發(fā)射，這是我國載人航天工程進(jìn)入空間站應(yīng)用與發(fā)展階段的首次載人飛行任務(wù)。乘組開展了人因工程、航天醫(yī)學(xué)、生命生態(tài)、生物技術(shù)、材料科學(xué)、流體物理、航天技術(shù)等多項空間科學(xué)實(試)驗，在空間生命科學(xué)與人體研究、微重力物理和空間新技術(shù)等領(lǐng)域取得重要進(jìn)展，邁出了載人航天工程從建設(shè)向應(yīng)用、從投入向產(chǎn)出轉(zhuǎn)變的重要一步。

　　摘取造船業(yè)“第三顆明珠”

　　首艘國產(chǎn)大型郵輪命名交付

　　總噸位13.55萬噸，長323.6米，寬37.2米，最大高度72.2米；全船搭載107個系統(tǒng)、5.5萬個設(shè)備，包含2500萬個零部件，完工敷設(shè)4750公里電纜……11月4日，我國首艘國產(chǎn)大型郵輪“愛達(dá)·魔都號”正式命名交付。這標(biāo)志著我國從此實現(xiàn)了國產(chǎn)大型郵輪制造“零的突破”。

　　這艘“巨無霸”郵輪是名副其實的“海上現(xiàn)代化城市”。船上共設(shè)置2826間艙室，其中客艙2125間，最多可以容納5246名乘客。同時，郵輪還配置了高達(dá)16層，超4萬平方米的生活娛樂區(qū)域，包括了購物廣場、水上樂園、醫(yī)療中心和劇院等設(shè)施。

　　作為高技術(shù)、高附加值的船型產(chǎn)品，大型郵輪不僅要滿足運輸需要，還要考慮造型設(shè)計、內(nèi)部餐食住宿服務(wù)、文化娛樂服務(wù)供應(yīng)等。因此其設(shè)計和建造難度很高，屬于集約化程度極高且極復(fù)雜的系統(tǒng)化工程。

　　此次“愛達(dá)·魔都號”的設(shè)計建造成功，標(biāo)志著我國造船業(yè)自主實現(xiàn)了大型郵輪重量控制、減震降噪等主要核心技術(shù)的突破。

　　建造“愛達(dá)·魔都號”時，建造者大量采用厚度僅為4—8毫米的鋼板，使船身重量大幅減輕。同時，通過智能化手段和自動化控制，減少焊接誤差導(dǎo)致的變形，從而避免了采用水泥和樹脂材料加以填充彌補，更大程度降低船體自重。為了減震降噪，“愛達(dá)·魔都號”上的所有存在震動的機(jī)械設(shè)備均進(jìn)行了減震處理。郵輪內(nèi)還設(shè)置1400多個監(jiān)測點，實時檢測噪聲污染情況。

　　“愛達(dá)·魔都號”計劃于2024年1月1日從上海吳淞口國際郵輪港啟航，正式開始商業(yè)運營。中國船舶工業(yè)行業(yè)協(xié)會秘書長李彥慶表示，我國已具備同時建造航空母艦、大型液化天然氣運輸船、大型郵輪的能力，集齊了造船工業(yè)“三顆明珠”。

　　躍上T比特級臺階

　　超高速下一代互聯(lián)網(wǎng)主干通路開通

　　11月13日，清華大學(xué)宣布全球首條1.2T(傳輸速率為每秒1200G比特)超高速下一代互聯(lián)網(wǎng)主干通路正式開通。

　　該通路基于我國自主研發(fā)的下一代互聯(lián)網(wǎng)核心路由器1.2T超高速IPv6接口、3×400G超高速多光路聚合等關(guān)鍵核心技術(shù)，連通了未來互聯(lián)網(wǎng)試驗設(shè)施(FITI)北京、武漢、廣州三大核心節(jié)點，總長度3000多公里。該通路自2023年7月31日試運行以來，運行平穩(wěn)可靠，通過各項試驗測試，達(dá)到了設(shè)計指標(biāo)。其路由器間單端口速率達(dá)到1.2T比特/秒，意味著1秒就可以完成150部高清電影的傳輸，傳輸效率是當(dāng)前主流的100G網(wǎng)絡(luò)的10倍以上。

　　清華大學(xué)網(wǎng)絡(luò)科學(xué)與網(wǎng)絡(luò)空間研究院院長、中國工程院院士吳建平介紹，目前，全球互聯(lián)網(wǎng)400G主干通路技術(shù)才剛剛開始商用。此次1.2T超高速下一代互聯(lián)網(wǎng)主干通路的建成開通，意味著我國主干通路技術(shù)達(dá)到T比特級的門檻。

　　更關(guān)鍵的是，該通路的整體技術(shù)水平不僅全球領(lǐng)先，且實現(xiàn)了系統(tǒng)軟、硬件設(shè)備的全部國產(chǎn)和自主可控。未來，超高的網(wǎng)絡(luò)速度不僅可以給網(wǎng)民提供更好的用網(wǎng)體驗，還可以為工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、車聯(lián)網(wǎng)、遠(yuǎn)程醫(yī)療、人工智能等新興技術(shù)及應(yīng)用的發(fā)展提供有力支持。

　　不斷刷新航天紀(jì)錄

　　長征系列運載火箭迎來第500次發(fā)射

　　12月10日9時58分，我國在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心使用長征二號丁運載火箭，成功將遙感三十九號衛(wèi)星發(fā)射升空。這是長征系列運載火箭的第500次發(fā)射。

　　自1970年長征一號運載火箭發(fā)射東方紅一號衛(wèi)星至今，中國航天用53年的歷程完成了“從0到500”的突破。其中，長征火箭第1個百次發(fā)射用了37年，第2個百次用了7年，第3個百次用了4年，第4個百次用了2年9個月，第5個百次僅用了2年，不斷刷新中國航天新紀(jì)錄。

　　“實現(xiàn)百次的用時越來越短，不僅表明發(fā)射能力越來越強(qiáng)，而且反映出國家科技水平和綜合國力的快速提升。”長征火箭第500次任務(wù)01指揮員何雷介紹說。

　　與此同時，2023年，中國的商業(yè)航天也迎來了重要時刻。4月，天兵科技的天龍二號成功入軌，打破了世界范圍內(nèi)液體火箭首發(fā)失敗的魔咒；7月，中國液氧甲烷火箭朱雀二號在全球成功首飛；11月，雙曲線二號驗證火箭飛行任務(wù)取得圓滿成功；12月，谷神星一號遙九運載火箭在取得九連勝后，又首次成功實施晨昏軌道發(fā)射任務(wù)……

　　仰望蒼穹，人類對太空的探索永無止境，航天攻關(guān)任重道遠(yuǎn)。浩瀚宇宙，其路漫漫，“長征”依然在路上。（科技日報）