日報記者 崔興毅

　　國家自然科學基金委員會2月29日發布2023年度“中國科學十大進展”。年度本年度“中國科學十大進展”主要分布在生命科學和醫學、中國展發證創人工智能、科學量子、大進天文、新動化學能源等領域，力勃百姓彩票大廳分別(bie)為：人(ren)(ren)工智能(neng)大(da)模(mo)型為精(jing)準(zhun)天(tian)氣預報帶來(lai)新突破、發奔揭示人(ren)(ren)類(lei)基因組暗物(wu)質驅動衰老的年(nian)度(du)機制、發現大(da)腦“有形”生物(wu)鐘的中(zhong)國展(zhan)發證創存(cun)(cun)在及其節律調控機制、農(nong)作物(wu)耐鹽堿機制解析及應用、科學(xue)新方法(fa)實現單堿基到超大(da)片(pian)段DNA精(jing)準(zhun)操(cao)縱、大(da)進(jin)揭示人(ren)(ren)類(lei)細胞(bao)DNA復制起始新機制、新動“拉索”發現史上(shang)最亮(liang)伽馬暴的力(li)勃極窄噴流和十(shi)萬億電子伏特(te)(te)光(guang)子、玻色編碼糾錯延長量子比特(te)(te)壽(shou)命(ming)、發奔揭示光(guang)感受調節血糖代謝機制、年(nian)度(du)發現鋰硫電池界面電荷(he)存(cun)(cun)儲聚(ju)集(ji)反(fan)應新機制。

　　此(ci)項年度(du)評選(xuan)活動(dong)自2005年啟動(dong)以來(lai)，已(yi)成(cheng)(cheng)(cheng)功(gong)舉(ju)辦19屆。2023年度(du)“中(zhong)國(guo)科學(xue)十大進展(zhan)”是由相(xiang)關學(xue)科領域專(zhuan)家先從600多(duo)項科學(xue)研(yan)究(jiu)成(cheng)(cheng)(cheng)果中(zhong)遴選(xuan)出(chu)30項成(cheng)(cheng)(cheng)果，在此(ci)基礎(chu)上評選(xuan)出(chu)的(de)10項重(zhong)大科學(xue)研(yan)究(jiu)成(cheng)(cheng)(cheng)果。

在2023世界(jie)人(ren)(ren)工智能大會上(shang)，人(ren)(ren)們觀看華為(wei)云(yun)盤古氣象大模型。新華社(she)記(ji)者?王(wang)翔攝

在科技展會上，人工智能技術總(zong)是很吸睛。新華社記者?張建(jian)松攝

鹽(yan)堿地上(shang)的(de)高標準農田?新(xin)華社記者?楊世堯攝

　　①?人工智能大模型為精準天氣預報帶來新突破

　　天氣預報是國家重大戰略需求，也是國際科學前沿問題。20世紀后半葉，氣象學家們建立起基于大氣動力學的偏微分方程系統，并利用超級計算機進行數值模擬，進而預測未來天氣。過去10年間，這類方法遇到不小的快3百姓彩票瓶(ping)頸，主要體現在兩個方(fang)面：一是(shi)精度提(ti)升較慢，二是(shi)算力消耗極大。

　　華為云計算技(ji)術(shu)有(you)限公司田奇團隊(dui)在(zai)天氣(qi)預(yu)報(bao)領域(yu)取得新(xin)突(tu)破。基于人(ren)工(gong)智能方法，他們(men)構建了一個三維深度神經(jing)(jing)網絡模(mo)型(xing)，稱為盤(pan)古氣(qi)象大模(mo)型(xing)。其主要技(ji)術(shu)貢(gong)獻有(you)三個方面(mian)：一是采用三維神經(jing)(jing)網絡結構，更(geng)好地(di)建模(mo)復雜的氣(qi)象過程；二是采用地(di)球位(wei)置編碼技(ji)術(shu)，提升(sheng)訓(xun)練過程的精度和效(xiao)率(lv)；三是訓(xun)練具(ju)有(you)不同預(yu)測時(shi)效(xiao)的多個模(mo)型(xing)，減少迭代誤差、節約推理(li)時(shi)間。

　　盤(pan)古(gu)氣象(xiang)大模(mo)型在某些氣象(xiang)要素的預報(bao)精度(du)上超越了傳統數值方法，且推理效率提高了上萬倍。在全球高分辨率再(zai)分析數據上，盤(pan)古(gu)氣象(xiang)大模(mo)型在溫(wen)度(du)、氣壓、濕度(du)、風(feng)速等重要天氣要素上，都取得(de)了更準(zhun)確的預測結果，將全球最先進的歐洲氣象(xiang)中心(xin)集成預報(bao)系統的預報(bao)時(shi)效提高了0.6天左(zuo)右。

　　盤(pan)古氣(qi)(qi)象大模型(xing)還(huan)可用于極端天(tian)氣(qi)(qi)預(yu)報(bao)。在2018年的(de)(de)88個命名臺(tai)風(feng)上(shang)，盤(pan)古氣(qi)(qi)象大模型(xing)對于臺(tai)風(feng)眼位(wei)置的(de)(de)3天(tian)和5天(tian)預(yu)測(ce)(ce)的(de)(de)絕對誤差，比歐洲(zhou)氣(qi)(qi)象中心的(de)(de)預(yu)報(bao)系(xi)統(tong)降低(di)了25%以上(shang)。在2023年汛期，盤(pan)古氣(qi)(qi)象大模型(xing)成功(gong)預(yu)測(ce)(ce)了杜蘇芮(rui)、蘇拉等影響(xiang)我國的(de)(de)強臺(tai)風(feng)路徑。

　　這項(xiang)工作有(you)助(zhu)于我國(guo)構建自主可控(kong)的天(tian)氣預(yu)報體系，在社(she)會生產(chan)、人(ren)民生活、防災減災等方面具有(you)重要意義。

　　②?揭示人類基因組暗物質驅動衰老的機制

　　人類基因組，被譽為生命的“密碼本”，不僅控制著我們的身體機能，還與健康和疾病緊密相連。在這個復雜的遺傳藍圖中，“暗物質”——非編碼序列占據了驚人的百姓彩票首頁98%，其中(zhong)有(you)約8%是內(nei)源性逆轉錄(lu)病(bing)毒元件，它是數百萬年前(qian)古(gu)病(bing)毒入(ru)侵并整合到(dao)人(ren)類基因(yin)組中(zhong)的(de)(de)殘留物，通常(chang)情況下處(chu)于(yu)沉默狀態。然而(er)，隨著年齡的(de)(de)增長，這些沉睡的(de)(de)古(gu)病(bing)毒“化(hua)石”的(de)(de)封印是否會被揭開(kai)，進而(er)加速我們(men)身體的(de)(de)衰老進程(cheng)尚不可(ke)知。

　　針對這一(yi)問題，中國科學院(yuan)動(dong)物(wu)研究(jiu)所(suo)劉光慧研究(jiu)員帶領研究(jiu)團隊，通(tong)過(guo)(guo)搭(da)建(jian)生(sheng)理性(xing)和(he)病(bing)理性(xing)衰(shuai)老(lao)(lao)研究(jiu)體系，結(jie)合(he)高通(tong)量(liang)、高靈敏性(xing)和(he)多(duo)(duo)維(wei)度(du)的(de)多(duo)(duo)學科交叉技術(shu)，揭示在(zai)衰(shuai)老(lao)(lao)過(guo)(guo)程(cheng)中，表(biao)觀遺傳(chuan)“封(feng)印”的(de)松(song)動(dong)將(jiang)導致原本(ben)沉寂的(de)古(gu)(gu)病(bing)毒(du)(du)(du)元件被(bei)重新激活，并進(jin)一(yi)步驅動(dong)衰(shuai)老(lao)(lao)的(de)“程(cheng)序(xu)化”和(he)“傳(chuan)染(ran)性(xing)”。一(yi)方(fang)面(mian)，衰(shuai)老(lao)(lao)細(xi)(xi)胞(bao)中的(de)古(gu)(gu)病(bing)毒(du)(du)(du)反轉(zhuan)錄(lu)產(chan)物(wu)可(ke)通(tong)過(guo)(guo)激活天然免疫通(tong)路繼而引發細(xi)(xi)胞(bao)衰(shuai)老(lao)(lao)和(he)慢性(xing)炎癥；另一(yi)方(fang)面(mian)，衰(shuai)老(lao)(lao)細(xi)(xi)胞(bao)釋(shi)放的(de)病(bing)毒(du)(du)(du)顆(ke)(ke)粒可(ke)在(zai)細(xi)(xi)胞(bao)間傳(chuan)遞衰(shuai)老(lao)(lao)信號，讓被(bei)“感染(ran)”的(de)年輕細(xi)(xi)胞(bao)加速衰(shuai)老(lao)(lao)。進(jin)一(yi)步，研究(jiu)人員針對古(gu)(gu)病(bing)毒(du)(du)(du)生(sheng)命周期的(de)不同(tong)階段，開發了可(ke)有效抑制古(gu)(gu)病(bing)毒(du)(du)(du)“復活”及清除古(gu)(gu)病(bing)毒(du)(du)(du)顆(ke)(ke)粒的(de)方(fang)法，從而延緩甚至逆轉(zhuan)了細(xi)(xi)胞(bao)、器官(guan)乃至機體的(de)衰(shuai)老(lao)(lao)進(jin)程(cheng)。

　　這項工(gong)作提(ti)(ti)出了(le)古病毒的(de)“復活”驅(qu)動衰(shuai)老(lao)及(ji)相(xiang)關(guan)(guan)疾病的(de)新(xin)(xin)理論，為(wei)理解衰(shuai)老(lao)的(de)內在(zai)機制和發展衰(shuai)老(lao)干預(yu)策略提(ti)(ti)供了(le)新(xin)(xin)依據，為(wei)科學評估和預(yu)警衰(shuai)老(lao)、防治衰(shuai)老(lao)相(xiang)關(guan)(guan)疾病以(yi)及(ji)積(ji)極應(ying)對人口老(lao)齡化提(ti)(ti)供新(xin)(xin)思路(lu)。

　　③?發現大腦“有形”生物鐘的存在及其節律調控機制

　　晝(zhou)夜節律(lv)，俗稱生(sheng)(sheng)物鐘(zhong)，是生(sheng)(sheng)物為(wei)了適應(ying)地球(qiu)自(zi)轉產生(sheng)(sheng)的(de)(de)晝(zhou)夜更替而形成的(de)(de)一種節律(lv)性(xing)的(de)(de)生(sheng)(sheng)命活動規(gui)律(lv)。這種規(gui)律(lv)普(pu)遍(bian)存在(zai)于(yu)人(ren)類、動物、植物甚至是微生(sheng)(sheng)物體內。生(sheng)(sheng)物鐘(zhong)的(de)(de)準確(que)性(xing)和(he)穩定性(xing)與健康息息相關。節律(lv)如果(guo)發(fa)生(sheng)(sheng)失常(chang)，可引(yin)起睡(shui)眠障礙、代謝(xie)紊(wen)亂(luan)、免疫力下(xia)降，嚴(yan)重時(shi)可導致腫瘤、糖尿病、精神異常(chang)等重大(da)疾病的(de)(de)發(fa)生(sheng)(sheng)。隨著社(she)會(hui)競爭和(he)工作壓力與日俱增，全球(qiu)大(da)約(yue)1/3的(de)(de)人(ren)存在(zai)節律(lv)紊(wen)亂(luan)問題(ti)，表(biao)現為(wei)睡(shui)眠障礙等癥狀。由于(yu)缺乏對生(sheng)(sheng)物節律(lv)調(diao)節機制的(de)(de)認識，當前國際上尚未能研究出基于(yu)生(sheng)(sheng)物節律(lv)的(de)(de)有效(xiao)治(zhi)療藥(yao)物。

　　大腦的(de)視交叉(cha)上(shang)核（SCN）是生物鐘的(de)指揮中(zhong)樞，協(xie)調(diao)(diao)外周器官的(de)生物鐘，調(diao)(diao)控多種生理功能，包括(kuo)免(mian)疫(yi)力、體溫(wen)、血壓、食欲(yu)等(deng)。然而，SCN如何維持機體內部節律穩定性，從而抵御(yu)外界環境的(de)干擾(rao)，尚不清楚。

　　軍事醫(yi)學研(yan)究院/南湖實(shi)驗室李(li)慧艷研(yan)究員(yuan)和張(zhang)學敏研(yan)究員(yuan)通過(guo)(guo)合作研(yan)究發現(xian)了大(da)腦“有(you)形”生物(wu)(wu)鐘(zhong)的(de)存在。他們發現(xian)大(da)腦生物(wu)(wu)鐘(zhong)中樞SCN神經元長有(you)“天線”樣的(de)初級纖毛，每24小時伸縮一次(ci)，如同生物(wu)(wu)鐘(zhong)的(de)指針(zhen)，通過(guo)(guo)它可實(shi)現(xian)對機體生物(wu)(wu)鐘(zhong)的(de)調控(kong)。

　　大(da)(da)腦SCN區域具有(you)大(da)(da)約2萬(wan)個(ge)神(shen)經(jing)元。神(shen)奇的(de)是，這2萬(wan)個(ge)神(shen)經(jing)元始終(zhong)(zhong)保持著“同(tong)(tong)頻(pin)共(gong)振”，維系著生物鐘的(de)穩(wen)定(ding)性，但機(ji)理始終(zhong)(zhong)是個(ge)謎團。他們發現初級纖毛可能通(tong)過調控SCN區神(shen)經(jing)元的(de)“同(tong)(tong)頻(pin)共(gong)振”調節(jie)節(jie)律(lv)，其機(ji)制與Shh信號(hao)通(tong)路密切相關。

　　這一“有形”生物(wu)(wu)鐘的發(fa)現，對(dui)于理解生物(wu)(wu)鐘的構造以及分子層(ceng)面(mian)與細胞層(ceng)面(mian)生物(wu)(wu)鐘的聯系具(ju)有重要意義，為節律(lv)調(diao)控新藥研發(fa)開辟了新的路(lu)徑。

　　④?農作物耐鹽堿機制解析及應用

　　我(wo)國有(you)15億畝鹽(yan)(yan)(yan)堿(jian)地(di)(di)未被有(you)效(xiao)利用，通過(guo)培(pei)育耐鹽(yan)(yan)(yan)堿(jian)農作(zuo)物(wu)(wu)，可提高鹽(yan)(yan)(yan)漬化(hua)土(tu)(tu)地(di)(di)產能，將為我(wo)國糧食(shi)安全(quan)提供有(you)效(xiao)保障。鹽(yan)(yan)(yan)漬化(hua)土(tu)(tu)地(di)(di)分(fen)為中性鹽(yan)(yan)(yan)地(di)(di)（富含氯(lv)化(hua)鈉(na)和硫(liu)酸鈉(na)，約占(zhan)40%）和蘇打鹽(yan)(yan)(yan)堿(jian)地(di)(di)（富含碳酸鈉(na)和碳酸氫鈉(na)，約占(zhan)60%）。盡管(guan)學術(shu)界對于(yu)植(zhi)物(wu)(wu)耐鹽(yan)(yan)(yan)性有(you)較(jiao)深(shen)入認知，但對植(zhi)物(wu)(wu)耐堿(jian)脅迫的(de)認識嚴(yan)重不足，這阻(zu)礙了耐鹽(yan)(yan)(yan)堿(jian)作(zuo)物(wu)(wu)的(de)培(pei)育。中國科學院遺傳與發育生物(wu)(wu)學研究所謝旗領(ling)銜的(de)8家單位科研團隊聯合(he)攻(gong)關，在糧食(shi)作(zuo)物(wu)(wu)耐鹽(yan)(yan)(yan)堿(jian)領(ling)域取得重要突(tu)破。

　　通(tong)(tong)過(guo)(guo)對耐鹽(yan)堿差(cha)異(yi)大的高粱資(zi)源全(quan)基因組大數據進行關(guan)聯分析，發現(xian)一個主效耐堿相關(guan)基因AT1，編(bian)碼G蛋(dan)(dan)白亞基。該研究(jiu)不(bu)僅揭(jie)示了(le)(le)(le)經(jing)典(dian)細胞信號(hao)通(tong)(tong)路中(zhong)“明星”蛋(dan)(dan)白的新功能，還率(lv)先揭(jie)示了(le)(le)(le)真核生物(wu)(wu)水通(tong)(tong)道蛋(dan)(dan)白可在(zai)鹽(yan)堿脅迫下外排過(guo)(guo)氧化(hua)氫，從而緩解堿脅迫對植(zhi)物(wu)(wu)的危害。不(bu)同的AT1基因突(tu)變型在(zai)調(diao)控(kong)這一過(guo)(guo)程(cheng)中(zhong)發揮決定(ding)作(zuo)用，為作(zuo)物(wu)(wu)耐堿理論(lun)(lun)研究(jiu)提供了(le)(le)(le)新視(shi)角。研究(jiu)還發現(xian)在(zai)水稻、玉米及小作(zuo)物(wu)(wu)谷(gu)子等主要糧(liang)食作(zuo)物(wu)(wu)中(zhong)AT1調(diao)控(kong)機(ji)制(zhi)也是類似的，為主要作(zuo)物(wu)(wu)的耐鹽(yan)堿分子育種(zhong)奠(dian)定(ding)了(le)(le)(le)理論(lun)(lun)基礎。

　　在(zai)寧夏平羅鹽堿(jian)地進行的田間(jian)實驗表明，AT1基因的利用能(neng)夠使高粱籽粒產(chan)量(liang)和(he)全(quan)株生物(wu)量(liang)增加。AT1基因還可用于改善(shan)主要禾本科作(zuo)物(wu)水(shui)稻、小(xiao)麥、小(xiao)米和(he)玉米等(deng)的耐(nai)鹽堿(jian)性(xing)。

　　⑤?新方法實現單堿基到超大片段DNA精準操縱

　　基(ji)因組編輯(ji)是(shi)生(sheng)命科(ke)學領(ling)域(yu)(yu)的(de)顛(dian)覆性技術，將(jiang)(jiang)對醫療和(he)農業等領(ling)域(yu)(yu)的(de)發展產生(sheng)重要影響(xiang)。但是(shi)，精準(zhun)基(ji)因組編輯(ji)技術的(de)底層專利目前被國外(wai)壟斷，我國亟(ji)待創制(zhi)具有(you)自主產權的(de)新技術；另外(wai)，大片段DNA的(de)精準(zhun)操縱(zong)技術研發剛(gang)(gang)剛(gang)(gang)起步(bu)，它將(jiang)(jiang)是(shi)全球(qiu)基(ji)因組編輯(ji)技術競爭的(de)制(zhi)高點(dian)。

　　面向“大片段DNA精(jing)準(zhun)(zhun)操縱(zong)”的(de)(de)世界科(ke)技(ji)前(qian)沿和“關鍵(jian)生物技(ji)術自(zi)主可控”的(de)(de)國(guo)家重(zhong)大需求，中國(guo)科(ke)學院遺(yi)傳與發(fa)育生物學研究所高彩霞(xia)團隊(dui)與北京齊禾生科(ke)生物科(ke)技(ji)有限公司的(de)(de)趙天萌(meng)團隊(dui)合作，利用(yong)新方法開發(fa)了(le)新型堿基(ji)(ji)編輯器(qi)(qi)。他們首(shou)次(ci)運用(yong)人工智能輔助的(de)(de)結(jie)構預測建立(li)了(le)蛋白聚類新方法，率先將基(ji)(ji)于(yu)結(jie)構分(fen)類的(de)(de)理念引(yin)入工具(ju)(ju)酶(mei)挖掘(jue)領域，并基(ji)(ji)于(yu)此開發(fa)了(le)系列具(ju)(ju)有重(zhong)要(yao)應用(yong)價值(zhi)的(de)(de)新型堿基(ji)(ji)編輯器(qi)(qi)和我國(guo)完全擁有自(zi)主產(chan)權的(de)(de)、首(shou)個在細胞核和細胞器(qi)(qi)中均可實(shi)現精(jing)準(zhun)(zhun)堿基(ji)(ji)編輯的(de)(de)新型工具(ju)(ju)CyDENT。

　　研(yan)究團(tuan)(tuan)隊開發了(le)首個植(zhi)物大(da)(da)(da)片(pian)段DNA精準(zhun)(zhun)定(ding)點插入(ru)技(ji)(ji)術(shu)。他們(men)通過結合(he)引導編輯和(he)重組酶(mei)系統，首次在植(zhi)物中實(shi)現(xian)(xian)了(le)10Kb以上大(da)(da)(da)片(pian)段DNA的(de)精準(zhun)(zhun)定(ding)點插入(ru)，突破了(le)植(zhi)物大(da)(da)(da)尺度DNA精準(zhun)(zhun)操縱的(de)技(ji)(ji)術(shu)瓶頸，為高效作物育種和(he)植(zhi)物合(he)成生物學奠定(ding)了(le)技(ji)(ji)術(shu)基(ji)礎。研(yan)究團(tuan)(tuan)隊還利用基(ji)因組編輯實(shi)現(xian)(xian)了(le)作物性(xing)狀的(de)精準(zhun)(zhun)調(diao)控。他們(men)通過從頭設(she)計或延(yan)長基(ji)因上游開放閱讀(du)框，開發了(le)精細下調(diao)蛋白表達的(de)新方法和(he)新體系，實(shi)現(xian)(xian)了(le)對作物性(xing)狀的(de)精細微調(diao)。該成果有望進一步拓寬基(ji)因組編輯的(de)育種應用，助(zhu)力作物種質創新。

　　他們實現了基因組編輯在方法(fa)建立、技術研(yan)發和工具應用(yong)的多層次創新。

　　⑥?揭示人類細胞DNA復制起始新機制

　　人體大約有30萬億個細胞(bao)，都由一(yi)個微小的受精(jing)卵細胞(bao)經(jing)過無數(shu)次細胞(bao)分裂產生。

　　所有這些細(xi)胞的(de)DNA遺傳信(xin)息都是(shi)完全相同的(de)。DNA是(shi)遺傳信(xin)息的(de)“攜帶者”。每次細(xi)胞分裂時，它(ta)都要(yao)被準確復(fu)制。

　　DNA復(fu)制(zhi)(zhi)過程受到嚴格的控制(zhi)(zhi)。復(fu)制(zhi)(zhi)是從染色體上多個地(di)方開(kai)始(shi)，這(zhe)些地(di)方被稱為復(fu)制(zhi)(zhi)起始(shi)位點(dian)。

　　這個(ge)過程分兩步：一是在起始點上組(zu)裝微小(xiao)染色體(ti)(ti)維持蛋白（MCM）雙(shuang)六(liu)聚(ju)體(ti)(ti)；二是激活MCM雙(shuang)六(liu)聚(ju)體(ti)(ti)，成為復(fu)制體(ti)(ti)，啟(qi)動(dong)復(fu)制。如(ru)(ru)果這個(ge)過程出現問題，會導致(zhi)嚴(yan)重的疾病，比如(ru)(ru)癌(ai)癥、早衰和侏儒癥等。

　　為了(le)深入了(le)解(jie)人(ren)體細胞DNA復(fu)制是如何開始的(de)，該項工作解(jie)析了(le)人(ren)體內的(de)MCM雙(shuang)六聚體復(fu)合物的(de)冷凍電鏡結(jie)構。

　　在這個(ge)結(jie)構中(zhong)，復制起(qi)點(dian)DNA，被固定在MCM的中(zhong)央通(tong)道(dao)里，形成一個(ge)初始開口結(jie)構。形成該結(jie)構，DNA雙鏈需要(yao)被拉伸和(he)解開。

　　這為進一步復制(zhi)做好準備(bei)，在激活MCM過程中，DNA會(hui)被進一步打(da)開(kai)，就像打(da)開(kai)了一本書(shu)。然后，形成復制(zhi)體，它們會(hui)沿著DNA模板(ban)進行(xing)復制(zhi)，就像用復印(yin)機復印(yin)文件一樣。

　　這個研究還(huan)發(fa)現，如果初始(shi)的(de)開口結構被破壞，那么(me)所有的(de)MCM-DH就無法(fa)(fa)穩定地結合在(zai)DNA上，導致DNA復制完全被抑制，就像是復印機壞了(le)，無法(fa)(fa)開始(shi)復印文件一樣(yang)。

　　這一發現，對癌(ai)(ai)(ai)癥(zheng)治(zhi)療有(you)重要的(de)(de)(de)應用價值。因為(wei)(wei)癌(ai)(ai)(ai)癥(zheng)細(xi)胞在(zai)生長過程中必須進行DNA復制。在(zai)不影(ying)響(xiang)正常細(xi)胞運作的(de)(de)(de)情況下，通過阻止癌(ai)(ai)(ai)細(xi)胞在(zai)DNA上組(zu)裝MCM雙六聚(ju)體是一種全新(xin)的(de)(de)(de)、有(you)效的(de)(de)(de)、非常精準的(de)(de)(de)抗(kang)癌(ai)(ai)(ai)療法，將為(wei)(wei)抗(kang)癌(ai)(ai)(ai)藥(yao)物的(de)(de)(de)研(yan)發開辟了新(xin)的(de)(de)(de)道路。

　　⑦?“拉索”發現史上最亮伽馬暴的極窄噴流和十萬億電子伏特光子

　　伽(jia)(jia)馬(ma)射(she)線(xian)暴（簡稱伽(jia)(jia)馬(ma)暴）是天空中突然發生的(de)(de)短暫(zan)伽(jia)(jia)馬(ma)射(she)線(xian)爆發現象。北京時間2022年10月9日(ri)，費(fei)米衛星(xing)(xing)記錄到天空中的(de)(de)一個(ge)伽(jia)(jia)馬(ma)暴（命名為GRB?221009A）。其巨大(da)(da)的(de)(de)伽(jia)(jia)馬(ma)射(she)線(xian)流(liu)量(liang)(liang)導(dao)致了多個(ge)衛星(xing)(xing)的(de)(de)探(tan)測能力飽和，是人類歷史(shi)上已知的(de)(de)最亮(liang)的(de)(de)伽(jia)(jia)馬(ma)暴。GRB?221009A起源于24億光(guang)年外(wai)的(de)(de)大(da)(da)質量(liang)(liang)恒(heng)星(xing)(xing)死亡瞬間。恒(heng)星(xing)(xing)核心(xin)燃燒殆盡，坍縮為一個(ge)黑洞，并產生以接(jie)近光(guang)速(su)往外(wai)運動的(de)(de)相(xiang)對論(lun)噴流(liu)。

　　近(jin)些年，一(yi)(yi)些望遠鏡發現(xian)(xian)了(le)(le)(le)伽馬暴在萬億電子(zi)(zi)伏特能段(duan)隨時間(jian)下(xia)降的(de)余輝，但(dan)早期起始階(jie)(jie)段(duan)一(yi)(yi)直未被(bei)探(tan)測到(dao)(dao)。“拉(la)(la)索(suo)”首次記(ji)錄了(le)(le)(le)伽馬暴萬億電子(zi)(zi)伏特光子(zi)(zi)爆(bao)發的(de)全過程，探(tan)測到(dao)(dao)早期的(de)上升階(jie)(jie)段(duan)，由此(ci)推(tui)斷噴(pen)(pen)(pen)流(liu)具有極(ji)高的(de)相對論洛倫(lun)茲(zi)因子(zi)(zi)。“拉(la)(la)索(suo)”還(huan)看到(dao)(dao)了(le)(le)(le)GRB?221009A的(de)余輝在700秒左右出現(xian)(xian)了(le)(le)(le)快速下(xia)降，這一(yi)(yi)光變拐折現(xian)(xian)象被(bei)認為是(shi)(shi)(shi)(shi)觀測者看到(dao)(dao)了(le)(le)(le)噴(pen)(pen)(pen)流(liu)的(de)邊緣所(suo)致(zhi)。從光變拐折的(de)時間(jian)得到(dao)(dao)噴(pen)(pen)(pen)流(liu)的(de)半張角僅有0.8度。這是(shi)(shi)(shi)(shi)迄今發現(xian)(xian)最(zui)窄的(de)伽馬暴噴(pen)(pen)(pen)流(liu)，意味(wei)著它實際上是(shi)(shi)(shi)(shi)一(yi)(yi)個(ge)典型結構化(hua)噴(pen)(pen)(pen)流(liu)的(de)核(he)心(xin)。正是(shi)(shi)(shi)(shi)由于(yu)觀測者碰(peng)巧正對噴(pen)(pen)(pen)流(liu)最(zui)明亮(liang)的(de)核(he)心(xin)，自然地解釋了(le)(le)(le)為什么這個(ge)伽馬暴是(shi)(shi)(shi)(shi)史(shi)上最(zui)亮(liang)的(de)。

　　“拉索”還精(jing)確測量了高能(neng)伽馬射線(xian)的(de)能(neng)譜，呈現單(dan)一的(de)冪律，延伸(shen)至(zhi)十(shi)萬億電(dian)子(zi)(zi)伏(fu)特以上。這是伽馬暴觀(guan)測到(dao)的(de)迄今最(zui)高能(neng)量的(de)光子(zi)(zi)。

　　“拉索”的(de)觀測沒有發現能譜變軟現象，這對伽馬暴余輝標準模(mo)型提出了挑(tiao)戰(zhan)，意味著(zhu)十萬億(yi)電子伏(fu)特(te)光子可能產生(sheng)于(yu)更(geng)復雜(za)的(de)粒子加速過程或者存在新的(de)輻射機制。

　　⑧?玻色編碼糾錯延長量子比特壽命

　　量子(zi)(zi)(zi)(zi)計(ji)算機(ji)利(li)用量子(zi)(zi)(zi)(zi)相(xiang)干(gan)和量子(zi)(zi)(zi)(zi)糾纏(chan)等(deng)量子(zi)(zi)(zi)(zi)資源，從理論上講，具有超(chao)越(yue)經典計(ji)算機(ji)的(de)(de)(de)算力。但量子(zi)(zi)(zi)(zi)計(ji)算受噪聲干(gan)擾，容易出現量子(zi)(zi)(zi)(zi)退相(xiang)干(gan)，錯(cuo)誤率比(bi)經典計(ji)算機(ji)至少要高十多個(ge)量級。要解(jie)決這(zhe)(zhe)個(ge)問題(ti)，就必須進行量子(zi)(zi)(zi)(zi)糾錯(cuo)，通過量子(zi)(zi)(zi)(zi)編碼使得一個(ge)被保護(hu)的(de)(de)(de)邏輯(ji)量子(zi)(zi)(zi)(zi)比(bi)特(te)的(de)(de)(de)相(xiang)干(gan)壽命超(chao)過量子(zi)(zi)(zi)(zi)電路中(zhong)最(zui)好的(de)(de)(de)物理比(bi)特(te)的(de)(de)(de)相(xiang)干(gan)壽命。當這(zhe)(zhe)種情(qing)況出現的(de)(de)(de)時(shi)候，我們(men)說這(zhe)(zhe)種糾錯(cuo)過程超(chao)越(yue)了(le)量子(zi)(zi)(zi)(zi)糾纏(chan)的(de)(de)(de)盈(ying)(ying)虧(kui)平衡點。超(chao)越(yue)盈(ying)(ying)虧(kui)平衡點是構建邏輯(ji)量子(zi)(zi)(zi)(zi)比(bi)特(te)的(de)(de)(de)必要條件。

　　但是(shi)(shi)，由于(yu)量(liang)(liang)(liang)子(zi)態具有不(bu)可克隆性(xing)，量(liang)(liang)(liang)子(zi)計算(suan)(suan)機無法像(xiang)經典(dian)計算(suan)(suan)機一(yi)樣通(tong)過(guo)備份來糾(jiu)正錯(cuo)誤(wu)，量(liang)(liang)(liang)子(zi)糾(jiu)錯(cuo)過(guo)程，本身也(ye)會引入(ru)新的(de)錯(cuo)誤(wu)，造(zao)成誤(wu)差的(de)累積，甚至出現越糾(jiu)越錯(cuo)的(de)局面(mian)，這就(jiu)是(shi)(shi)量(liang)(liang)(liang)子(zi)糾(jiu)錯(cuo)所面(mian)臨的(de)挑戰，也(ye)是(shi)(shi)量(liang)(liang)(liang)子(zi)計算(suan)(suan)面(mian)臨的(de)關鍵性(xing)技術挑戰之一(yi)。

　　南方科技大(da)學(xue)(xue)和(he)深圳國(guo)際量子(zi)研究院的(de)俞大(da)鵬院士以(yi)及(ji)徐源帶領的(de)研究團(tuan)隊，聯(lian)合福(fu)州大(da)學(xue)(xue)鄭(zheng)仕標(biao)、清華(hua)大(da)學(xue)(xue)孫麓巖等(deng)團(tuan)隊基于(yu)玻色編碼量子(zi)糾(jiu)錯(cuo)方案(an)，解決了量子(zi)糾(jiu)纏過程中出現的(de)大(da)量技術(shu)問(wen)題，并開發(fa)了基于(yu)頻率梳控(kong)制的(de)低錯(cuo)誤率的(de)宇稱探測(ce)技術(shu)，大(da)幅延長邏輯量子(zi)比特的(de)相干壽命，超(chao)越盈虧(kui)平衡點達(da)16%，實現了量子(zi)糾(jiu)錯(cuo)增(zeng)益(yi)。

　　該成(cheng)(cheng)果(guo)展示了(le)玻色編碼在容錯量子(zi)計算(suan)(suan)中的潛(qian)力，是(shi)通往容錯量子(zi)計算(suan)(suan)道路上(shang)的一項重(zhong)要成(cheng)(cheng)果(guo)。

　　⑨?揭示光感受調節血糖代謝機制

　　光(guang)是生(sheng)命(ming)產生(sheng)的原動(dong)力(li)，也(ye)是生(sheng)命(ming)體(ti)最重(zhong)要的感(gan)知覺輸入之一(yi)(yi)。光(guang)不僅提供給我們視(shi)覺圖像(xiang)感(gan)知，還(huan)調(diao)節(jie)著(zhu)諸(zhu)如節(jie)律、睡眠(mian)、情緒等一(yi)(yi)系列生(sheng)理(li)病理(li)過程。國內外多(duo)項公共(gong)衛生(sheng)調(diao)查(cha)研(yan)究(jiu)顯示夜(ye)間(jian)過多(duo)光(guang)暴露(lu)顯著(zhu)增加罹患糖尿病、肥(fei)胖等代(dai)謝疾(ji)病風險。然而(er)，光(guang)是否(fou)以及(ji)如何調(diao)節(jie)機體(ti)的血糖代(dai)謝，是尚未解決的重(zhong)要科(ke)學問題。

　　中(zhong)國科(ke)學技術大學薛天研(yan)究團隊(dui)發現光(guang)暴露顯著降(jiang)低(di)小鼠(shu)的(de)(de)血(xue)(xue)(xue)糖代(dai)謝能(neng)力(li)(li)。哺乳動物感光(guang)主要(yao)依賴于視網(wang)膜上(shang)的(de)(de)視錐、視桿細(xi)胞和對藍光(guang)敏感的(de)(de)自感光(guang)神經(jing)節細(xi)胞（ipRGC）。利(li)用基因工程手段，研(yan)究人(ren)(ren)員(yuan)發現光(guang)降(jiang)低(di)血(xue)(xue)(xue)糖代(dai)謝由(you)ipRGC感光(guang)獨(du)立介導。進(jin)一步研(yan)究發現光(guang)信號經(jing)由(you)視網(wang)膜ipRGC，至下丘腦(nao)視上(shang)核(he)、室旁核(he)，進(jin)而(er)到(dao)達腦(nao)干孤束核(he)和中(zhong)縫蒼白核(he)，最后通過交感神經(jing)連接到(dao)外周棕(zong)色(se)脂肪(fang)組(zu)織(zhi)。研(yan)究人(ren)(ren)員(yuan)最終(zhong)確定了光(guang)降(jiang)低(di)血(xue)(xue)(xue)糖代(dai)謝的(de)(de)原因，是光(guang)經(jing)由(you)這條通路抑(yi)制(zhi)棕(zong)色(se)脂肪(fang)組(zu)織(zhi)消耗血(xue)(xue)(xue)糖的(de)(de)產熱。進(jin)一步研(yan)究表明(ming)，光(guang)同樣可利(li)用該機制(zhi)降(jiang)低(di)人(ren)(ren)體(ti)的(de)(de)血(xue)(xue)(xue)糖代(dai)謝能(neng)力(li)(li)。

　　這(zhe)項研究發現了(le)(le)全(quan)新的(de)“眼—腦—外周(zhou)棕色脂(zhi)肪”通(tong)路，回答了(le)(le)長(chang)久以來未知的(de)光調(diao)節血(xue)糖代謝的(de)生物學機理，拓展(zhan)了(le)(le)光感(gan)受調(diao)控(kong)生命過程的(de)新功能。

　　⑩?發現鋰硫電池界面電荷存儲聚集反應新機制

　　鋰(li)硫(liu)電(dian)(dian)池具有(you)極(ji)高的(de)(de)能(neng)量(liang)密度(du)（2600?Wh?kg-1）和較低的(de)(de)成本，然(ran)而，鋰(li)硫(liu)電(dian)(dian)池的(de)(de)廣泛應用還未(wei)能(neng)實現，因為它在(zai)充放電(dian)(dian)過程中，電(dian)(dian)池性能(neng)會快速下(xia)降。受限于傳統原位顯微研究技術的(de)(de)時空分(fen)辨率(lv)低及(ji)鋰(li)硫(liu)體系不穩(wen)定等因素(su)，人們對其(qi)內部發(fa)生的(de)(de)化學反應過程尚不清楚，無法(fa)針對性解決問題(ti)，嚴重阻礙(ai)其(qi)應用。

　　廈(sha)門大學廖(liao)洪(hong)鋼、孫世剛(gang)和(he)(he)北京化(hua)工(gong)大學陳建峰(feng)等開發高分(fen)辨(bian)電(dian)(dian)(dian)化(hua)學原位透射(she)電(dian)(dian)(dian)鏡技術，耦(ou)合真實(shi)電(dian)(dian)(dian)解液(ye)環(huan)境和(he)(he)外(wai)加電(dian)(dian)(dian)場，實(shi)現對鋰硫(liu)電(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)界面(mian)反(fan)應原子(zi)(zi)(zi)(zi)尺度動態實(shi)時觀測和(he)(he)研(yan)究(jiu)。研(yan)究(jiu)發現電(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)活性材(cai)料表(biao)面(mian)分(fen)子(zi)(zi)(zi)(zi)聚(ju)集成為(wei)分(fen)子(zi)(zi)(zi)(zi)團(tuan)進(jin)行(xing)反(fan)應，電(dian)(dian)(dian)荷轉(zhuan)(zhuan)移可以(yi)首(shou)先存儲在聚(ju)集分(fen)子(zi)(zi)(zi)(zi)團(tuan)中，分(fen)子(zi)(zi)(zi)(zi)團(tuan)得(de)(de)到(dao)(dao)電(dian)(dian)(dian)子(zi)(zi)(zi)(zi)但不會發生轉(zhuan)(zhuan)化(hua)，直(zhi)到(dao)(dao)獲得(de)(de)足(zu)夠電(dian)(dian)(dian)子(zi)(zi)(zi)(zi)后瞬時結晶(jing)轉(zhuan)(zhuan)化(hua)。而沒有活性的(de)材(cai)料表(biao)面(mian)遵循(xun)經(jing)典(dian)的(de)單分(fen)子(zi)(zi)(zi)(zi)反(fan)應途徑(jing)，多硫(liu)化(hua)鋰分(fen)子(zi)(zi)(zi)(zi)逐步得(de)(de)到(dao)(dao)電(dian)(dian)(dian)子(zi)(zi)(zi)(zi)，分(fen)步轉(zhuan)(zhuan)化(hua)，最后轉(zhuan)(zhuan)化(hua)為(wei)Li2S。模擬計(ji)算(suan)表(biao)明，活性中心與(yu)多硫(liu)化(hua)鋰之間(jian)的(de)靜電(dian)(dian)(dian)作用促進(jin)了Li+和(he)(he)多硫(liu)分(fen)子(zi)(zi)(zi)(zi)的(de)聚(ju)集，并證(zheng)實(shi)分(fen)子(zi)(zi)(zi)(zi)聚(ju)集體中的(de)電(dian)(dian)(dian)荷可以(yi)自由轉(zhuan)(zhuan)移。

　　近百(bai)年來，電(dian)(dian)(dian)化學(xue)界面反應通常被認為僅(jin)存在“內球反應”和“外球反應”單分子途徑(jing)。該研究揭示(shi)出電(dian)(dian)(dian)化學(xue)界面反應存在第三種“電(dian)(dian)(dian)荷(he)存儲聚集反應”機制(zhi)，為下(xia)一代(dai)鋰硫電(dian)(dian)(dian)池設計提供指導。

　　（本版內容由日報記者崔興毅采訪整理）

　　《日(ri)(ri)報》（2024年03月01日(ri)(ri)?07版）