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2013世界十大科技進展新聞揭曉
力學園地
2015年12月26日2013世界十大科技進展新聞揭曉
編者按：由中國科學院、中國工程院主辦，中國科學院學部工作局、中國工程院辦公廳、中國科學報社承辦，中國科學院院士和中國工程院院士評選的瀚霖杯2013年中國十大科技進展新聞、世界十大科技進展新聞，2014年1月24日揭曉。此項年度評選活動至今已舉辦了20次。評選結果經(jīng)新聞媒體廣泛報道后，在社會上產(chǎn)生了強烈反響，使公眾進一步了解國內外科技發(fā)展的動態(tài)，對宣傳、普及科學技術起到了積極作用。
1. 人類探測器歷史性地飛出太陽系 美國航天局9月12日宣布，1977年發(fā)射的“旅行者1號”探測器已經(jīng)飛出太陽系，目前正在寒冷黑暗的星際空間中“漫步”。人類，迎來向星際空間進軍標志性的第一步。最新數(shù)據(jù)顯示，2012年8月25日可能就是“旅行者1號”脫離太陽系的日子。目前，該探測器距太陽約190億公里，但仍暫時受到太陽的影響?！犊茖W》雜志發(fā)表了相關報告。美國航天局副局長約翰？格倫斯菲爾德說，作為人類派往星際空間的“大使”，“旅行者1號”勇敢踏足從未有探測器到達過的地方，這是人類科學史上最偉大的成就之一，為人類的科學夢想與事業(yè)掀開了新篇章。
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2. 首次3D打印出“活體組織” 研究人員創(chuàng)造出一種水滴網(wǎng)絡，能夠模仿生物組織中的細胞的一些特性。利用一臺3D打印機，英國牛津大學的一個研究小組將這些小水滴組裝成為一種與膠狀物類似的物質，從而能夠像肌肉一樣彎曲，并能夠像神經(jīng)細胞束一樣傳輸電信號，這一成果將有望應用在醫(yī)療領域。研究人員在4月5日出版的《科學》雜志上報告了這一研究成果。研究人員說，這樣打印出來的材料其質地與大腦和脂肪組織相似，可做出類似肌肉樣活動的折疊動作，且具備像神經(jīng)元那樣工作的通信網(wǎng)絡結構，可用于修復或增強衰竭的器官。
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3. 世界第一臺碳納米管計算機建成 美國斯坦福大學研究人員利用新設計方法建成的碳納米管計算機芯片包含178個晶體管，其中每個晶體管由10至200個碳納米管構成。不過，這一設備只是未來碳納米管電子設備的基本原型，目前只能運行支持計數(shù)和排列等簡單功能的操作系統(tǒng)。論文發(fā)表在《自然》雜志上。專家認為，受限于硅自身性質，傳統(tǒng)半導體技術已經(jīng)趨近極限，而這項新突破使人們看到用碳納米管代替硅，制造出體積更小、速度更快、價格更便宜的新一代電子設備的可能性。這一成果或將開啟電子設備新時代。
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4. 首次發(fā)現(xiàn)人類DNA存在四鏈螺旋結構 劍橋大學的尚卡爾？巴拉蘇布拉馬尼安等人在《自然？化學》雜志上報告說，過去研究者能在實驗室中制出四鏈螺旋結構的ＤＮＡ，但一直不知道這種結構是否在人體內天然存在，他們使用一種會發(fā)出熒光、只與四鏈結構ＤＮＡ結合而不與普通雙鏈結構ＤＮＡ結合的物質，首次證實了人類ＤＮＡ中也存在四鏈螺旋結構。巴拉蘇布拉馬尼安說，能夠證實在人類細胞ＤＮＡ中存在四鏈螺旋結構，是一個里程碑式的成就，對這一結構的研究將來也許會成為控制癌細胞增生的關鍵。
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5. 首次捕捉到太陽系外高能中微子 多國研究人員11月21日在《科學》雜志上說，他們利用埋在南極冰下的粒子探測器，首次捕捉到源自太陽系外的高能中微子。科學家評論說，他們觀測到的是太陽系外高能中微子的首個“堅實證據(jù)”。中微子天文學從此進入新時代。從2010年開始，來自美國、歐洲、日本與新西蘭的200多名研究人員開始利用“冰立方天文臺”捕捉中微子。所謂“冰立方天文臺”，是指用86根鋼纜串聯(lián)5160個光學傳感器，埋入南極冰下制成的一個體積達1立方千米的探測器，這也是世界上最大的中微子探測器，它利用中微子與冰作用時會發(fā)出微弱藍光進行工作。
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6. 成功培育出人類胚胎干細胞 借助多年猴子細胞實驗積累的數(shù)據(jù)，美國比弗頓靈長類動物研究中心的Shoukhrat Mitalipov及其同事發(fā)現(xiàn)了能夠適用于克隆人體細胞的“秘訣”。在刊登于5月16日出版的《細胞》雜志上的論文中，科學家表示，去除人體卵母細胞內包含DNA的細胞核，然后將這些細胞與胎兒皮膚細胞或8個月大嬰兒的皮膚細胞融合，產(chǎn)生出的胚胎攜帶著來自皮膚細胞的DNA。之后科學家能夠使用這些胚胎衍生出胚胎干細胞，理論上這些胚胎干細胞能夠分化成這個嬰兒的所有類型的細胞。
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7. 世界最大地面天文觀測裝置正式啟用 總投資15億美元、人類有史以來最大的地面天文學觀測裝置--“阿塔卡馬大型毫米波／亞毫米波天線陣”（簡稱“阿爾馬”）3月13日在智利北部阿塔卡馬沙漠正式投入使用。66個重約120噸、直徑從7米至12米不等的高精度拋物面天線組成一架直徑16公里的大型射電望遠鏡，分辨率可達0.01角秒，相當于能看清500公里外的一分錢硬幣，“視力”超出“哈勃”望遠鏡10倍?！鞍栺R”項目由北美、歐洲和亞洲等多個地區(qū)的天文機構合作完成。研究人員介紹說，在這個革命性的觀測裝置協(xié)助下，他們可對宇宙中的塵埃云和恒星的形成開展深入研究。
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8. 首張人腦超清三維圖譜問世 一個由神經(jīng)學家組成的國際團隊歷經(jīng)10年，通過對一名65歲婦女的大腦樣本進行切片研究和分析，制作出迄今為止最詳細的完整三維人腦圖，包含1萬億字節(jié)數(shù)據(jù)的高分辨率圖譜，非常精確和精細地展示了神經(jīng)元組織，有助于弄清甚至重新定義幾十年前解剖學研究所獲得的大腦區(qū)域結構。研究人員將結果發(fā)表在6月20日出版的《科學》雜志上。該“大腦”圖譜的分辨率為20微米，此前基于磁共振成像的人腦圖分辨率為1毫米，其清晰度是普通掃描圖的50倍以上。
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9. 首次實現(xiàn)兩個人腦之間的遠程控制 美國華盛頓大學的研究人員通過互聯(lián)網(wǎng)發(fā)送其中一人腦中的“想法”，實現(xiàn)對另一人大腦及手部動作的控制。這項試驗于8月12日在位于西雅圖的華盛頓大學校園內進行。研究人員表示，這項技術容易讓人聯(lián)想起各種科幻“心靈融合”情節(jié)。但實際上試驗中所用的只是易被腦電圖儀識別的簡單腦電波信號，而不是人類真正復雜的思想，它不會讓任何人擁有控制別人行動的能力。研究人員對人類數(shù)年以后掌握、利用大腦交流的能力充滿信心。
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10. “一箭32星”發(fā)射創(chuàng)新紀錄 俄羅斯11月21日用一枚“第聶伯”運載火箭順利發(fā)射了多顆衛(wèi)星。根據(jù)計劃，本次發(fā)射的一顆意大利衛(wèi)星在入軌一個月后，還將釋放出其攜帶的多顆子衛(wèi)星，使發(fā)射載荷總數(shù)達到32個，超過美國 “一箭29星”的世界紀錄。據(jù)介紹，此次發(fā)射的衛(wèi)星中最大的一顆是阿聯(lián)酋的地球遙感衛(wèi)星，質量為300千克，能夠從距地球600公里高的軌道上拍攝精確度達1米的地面影像。本次發(fā)射還有14顆微型立方體衛(wèi)星，每顆質量不超過10千克，這類衛(wèi)星常用作科研或測試。這是“第聶伯”運載火箭今年的第二次發(fā)射?！暗诼櫜边\載火箭為三級液體燃料火箭，起飛質量約211噸，主要用于發(fā)射小型商業(yè)衛(wèi)星。
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獲得提名的其他候選條目（按報道時間先后為序）
世界部分：
新型二維納米材料研制成功 澳大利亞科學家研制出一種由氧化鉬晶體制成的新型二維納米材料，有可能給電子工業(yè)帶來革命，使“納米”一詞不再停留于營銷概念而成為現(xiàn)實。這種新材料厚度僅有11納米，它有著獨特的性質，電子在其內部能以極高速度運動。研究小組已經(jīng)用新材料制造出納米尺度的晶體管。他們預計，如果被電子工業(yè)所接受，氧化鉬有可能在5到7年內成為電子產(chǎn)品的標準材料。相關論文發(fā)表在1月4日的《先進材料》雜志上。
首次功能性治愈艾滋病患兒 美國研究人員“功能性治愈”一名出生時攜帶艾滋病病毒女嬰的消息引起轟動。約翰斯 霍普金斯大學、密西西比大學等機構在《新英格蘭醫(yī)學雜志》上報告說，這名現(xiàn)年３歲的孩子已停止治療18個月后依然保持健康，即便最敏感的檢測，也沒有發(fā)現(xiàn)其體內有艾滋病病毒活動的跡象。這讓他們興奮不已，因為這可能徹底改變針對艾滋病患兒的治療方式。 研究人員表示， 對新生兒進行抗逆轉錄病毒治療后可以阻止體內藏匿的HIV感染宿主細胞，該療法能夠清除、抑制該病毒，在非終身治療的情況下實現(xiàn)“功能性治愈”。
“普朗克”探測器繪出最精確宇宙微波背景圖 歐洲航天局3月21日公布了根據(jù)“普朗克”太空探測器傳回數(shù)據(jù)繪制的宇宙微波背景輻射圖，這幅迄今最精確的反映宇宙誕生初期情形的全景圖幾近完美地驗證了宇宙標準模型。這幅圖根據(jù)歐航局2009年發(fā)射的“普朗克”探測器在頭15個半月內收集的數(shù)據(jù)繪制而成，比美國航天局此前發(fā)射的宇宙背景探索者（COBE）衛(wèi)星和威爾金森微波各向異性探測器（WMAP）探測到的微波背景輻射更為精確，見證了宇宙誕生38萬年后的情形。除了以前所未有的精確度很好地驗證了宇宙標準模型外，這幅圖還反映出一些與現(xiàn)有宇宙理論不同之處，修正了人們此前的認識。
阿爾法磁譜儀首批研究成果公布 丁肇中團隊在實驗中觀察到宇宙射線流中正電子存在的比率符合關于暗物質存在的理論預測，但目前尚沒有充分證據(jù)排除其他可能性。據(jù)介紹，用于探測宇宙射線中的粒子的“阿爾法磁譜儀2”在從2011年5月至2012年12月的運轉期間，記錄了250億個宇宙射線事件?？蒲腥藛T說，他們在宇宙射線流中發(fā)現(xiàn)了過量的正電子存在。實驗還顯示，實驗數(shù)據(jù)隨著時間推移并沒有發(fā)生顯著的變化，也與宇宙射線來源方向沒有顯著關系。這個研究結果發(fā)表在《物理評論快報》上。
首次證明存在無窮多素數(shù)對據(jù) 《自然》雜志網(wǎng)站報道，美國新罕布什爾大學的華人數(shù)學家張益唐日前證明，存在無窮多個之差小于7000萬的素數(shù)對，從而在解決孿生素數(shù)猜想這一終極數(shù)論問題的道路上前進了一大步。雖然7000萬貌似一個非常大的數(shù)字，但不管數(shù)字多大，有限范圍的存在意味著，相連素數(shù)之差并不是一直增長的。而且，從2到7000萬的跨越，與7000萬到無窮大的跨越不可同日而語。對此，美國圣何塞州立大學數(shù)論教授Dan Goldston評論說：“每縮小一段范圍，都是在獲得終極答案的道路上踏上一個腳印?！?張益唐于5月13日在哈佛大學展示了最新研究。
實驗顯示記憶可編造移植 美國一研究團隊7月25日宣布，他們已成功給小鼠的大腦植入虛假記憶，從實驗上證實了人為改造記憶的可能性。簡而言之，研究人員人為激活小鼠大腦中一個特定記憶，并同時給予新刺激，使兩者聯(lián)系在一起轉化成一個新記憶，但這個記憶的內容在現(xiàn)實中從未真正發(fā)生，是一個虛假的記憶。這一研究對記憶的理論研究和實際應用方面都有潛在影響。理論方面，研究人員將能以前所未有的程度從細胞水平剖析記憶機理。在實際應用方面，這一研究可幫助闡明人類錯誤和虛假記憶的機理，比如目擊證人由于虛假記憶造成的錯誤口供等。研究論文發(fā)表在《科學》雜志上。
全球最薄可彎曲有機發(fā)光二極管問世 日本東京大學和奧地利約翰 開普勒大學的聯(lián)合研究小組宣布，他們研發(fā)出世界最薄最輕的有機發(fā)光二極管（ＯＬＥＤ），厚度僅為2微米。它具有良好的柔韌性，任意彎曲都不會影響其通電性能。研究小組此前還利用超薄高分子薄膜，成功開發(fā)出由碳分子材料組成的超薄有機太陽能電池和有機晶體管集成電子回路。此項新技術發(fā)明，可以使得有機發(fā)光二極管、有機太陽能電池和有機晶體管等元器件集成在同一個高分子薄膜上，比先前的同類電子設備更加輕薄實用。相關研究論文7月28日發(fā)表在《自然-光子學》雜志上。
研制出最精確原子鐘 美國國家標準與技術研究所研究人員在《科學》雜志上發(fā)表報告說，這一原子鐘用鐿元素制成，首先將約1萬個鐿原子冷卻至10微開爾文，即在絕對零度以上百萬分之十攝氏度，然后將其封閉到由激光制成的被稱為光晶格的“容器”中，另一個每秒“滴答”518萬億次的光晶格則將引發(fā)這些原子在兩個能量級之間“擺動”，最終制成了迄今最穩(wěn)定的原子鐘。研究人員說，鐿原子鐘的精度達10的18次方，比此前最精確的原子鐘提高約10倍。這種原子鐘有望在要求有穩(wěn)定時間信號的領域派上用場，包括互聯(lián)網(wǎng)、金融系統(tǒng)和導航定位系統(tǒng)等。
“曼加里安”號火星探測器發(fā)射成功 印度當?shù)貢r間11月5日14時38分，“曼加里安”號火星探測器從南部斯里赫里戈達島的薩蒂什 達萬航天中心發(fā)射升空。發(fā)射后40分鐘內，“曼加里安”號從火箭上分離，進入地球同步軌道。預計探測器將圍繞地球運行20到25天，之后將跋涉7.8億公里奔向火星，預計2014年9月抵達火星軌道?！奥永锇病碧柼綔y器重約1.35噸，攜帶由太陽能電池板供電的4臺科研設備和一架照相機，將分析火星大氣和地質等方面特征，并探索火星上是否曾存在某種原始生命形態(tài)。 印度這項火星探測計劃，耗資45億盧比（約合人民幣4.5億元）。目前國際上只有美國、俄羅斯和歐盟成功執(zhí)行了探測火星任務。
室溫維持量子疊加態(tài)創(chuàng)最長時間紀錄 一個國際研究小組11月14日在《科學》雜志上報告說，他們在室溫下成功維持嵌入硅片中一個磷原子核的量子疊加態(tài)長達39分鐘，創(chuàng)造新的最長時間紀錄。這一成果克服了研制超快量子計算機的一個關鍵障礙。參與研究的牛津大學的斯蒂芬妮 西蒙斯說：“39分鐘看上去或許不是很長的時間，但理論上這段時間可以實施超過2000萬次（量子）計算。對任何量子計算機研制者來說，如此耐用、持久的量子比特都有較大幫助。”此前，科學家在室溫下維持量子疊加態(tài)的最長時間只有２秒鐘左右。