集微網(wǎng)消息，2月29日，國家自然科學(xué)基金委員會(huì )發(fā)布了2023年度“中國科學(xué)十大進(jìn)展”。2023年度“中國科學(xué)十大進(jìn)展”主要分布在生命科學(xué)和醫學(xué)、人工智能、量子、天文、化學(xué)能源等科學(xué)領(lǐng)域。
2023年度“中國科學(xué)十大進(jìn)展”分別為：
人工智能大模型為精準天氣預報帶來(lái)新突破
揭示人類(lèi)基因組暗物質(zhì)驅動(dòng)衰老的機制
發(fā)現大腦“有形”生物鐘的存在及其節律調控機制
農作物耐鹽堿機制解析及應用
新方法實(shí)現單堿基到超大片段DNA精準操縱
揭示人類(lèi)細胞DNA復制起始新機制
“拉索”發(fā)現史上最亮伽馬暴的極窄噴流和十萬(wàn)億電子伏特光子
玻色編碼糾錯延長(cháng)量子比特壽命
揭示光感受調節血糖代謝機制
發(fā)現鋰硫電池界面電荷存儲聚集反應新機制
人工智能大模型為精準天氣預報帶來(lái)新突破
天氣預報是國家重大戰略需求，也是國際科學(xué)前沿問(wèn)題。華為云計算技術(shù)有限公司田奇團隊在天氣預報領(lǐng)域取得了新突破?；谌斯ぶ悄芊椒?，他們構建了一個(gè)三維深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )模型，稱(chēng)為盤(pán)古氣象大模型。
其主要技術(shù)貢獻有三點(diǎn)。一是采用了三維神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )結構，更好地建模復雜的氣象過(guò)程。二是采用地球位置編碼技術(shù)，提升訓練過(guò)程的精度和效率。三是訓練具有不同預測時(shí)效的多個(gè)模型，減少迭代誤差、節約推理時(shí)間。
盤(pán)古氣象大模型在某些氣象要素的預報精度上超越了傳統數值方法，且推理效率提高了上萬(wàn)倍。在全球高分辨率再分析數據上，盤(pán)古氣象大模型在溫度、氣壓、濕度、風(fēng)速等重要天氣要素上，都取得了更準確的預測結果，將全球最先進(jìn)的歐洲氣象中心集成預報系統的預報時(shí)效提高了0.6天左右。
盤(pán)古氣象大模型也可用于極端天氣預報。在2023年汛期，盤(pán)古氣象大模型成功預測了瑪娃、泰利、杜蘇芮、蘇拉等影響我國的強臺風(fēng)路徑。
玻色編碼糾錯延長(cháng)量子比特壽命
理論上，量子計算機具有超越經(jīng)典計算機的算力，但受噪聲干擾后容易出現量子退相干，導致錯誤率比經(jīng)典計算機至少高十多個(gè)量級。
量子糾錯是解決該問(wèn)題的重要途徑，通過(guò)量子編碼使得一個(gè)被保護的邏輯量子比特的相干壽命，超過(guò)量子電路中最好的物理比特的相干壽命。此時(shí)，意味著(zhù)糾錯過(guò)程超越了量子糾纏的盈虧平衡點(diǎn)，這是構建邏輯量子比特的必要條件。
但量子態(tài)具有不可克隆性，量子計算機無(wú)法通過(guò)備份來(lái)糾正錯誤，量子糾錯過(guò)程會(huì )引入新的錯誤，造成誤差累積，甚至出現越糾越錯的局面。
南方科技大學(xué)和深圳國際量子研究院的俞大鵬院士與徐源研究團隊，聯(lián)合福州大學(xué)鄭仕標、清華大學(xué)孫麓巖等團隊依據玻色編碼量子糾錯方案，開(kāi)發(fā)了基于頻率梳控制的低錯誤率宇稱(chēng)探測技術(shù)，大幅延長(cháng)邏輯量子比特的相干壽命，超盈虧平衡點(diǎn)達16%，實(shí)現了量子糾錯增益。該成果是通往容錯量子計算道路上的一項重要成果。
發(fā)現鋰硫電池界面電荷存儲聚集反應新機制
鋰硫電池具有極高的能量密度和較低的成本，然而，鋰硫電池的廣泛應用還未能實(shí)現。因為它在充放電過(guò)程中，電池性能會(huì )快速下降。受限于傳統原位顯微研究技術(shù)的時(shí)空分辨率低及鋰硫體系不穩定等因素，人們對其內部發(fā)生的化學(xué)反應過(guò)程尚不清楚，無(wú)法針對性解決問(wèn)題。
廈門(mén)大學(xué)廖洪鋼、孫世剛和北京化工大學(xué)陳建峰等開(kāi)發(fā)高分辨電化學(xué)原位透射電鏡技術(shù)，耦合真實(shí)電解液環(huán)境和外加電場(chǎng)，實(shí)現對鋰硫電池界面反應原子尺度動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)觀(guān)測和研究。
近百年來(lái)，電化學(xué)界面反應通常被認為僅存在“內球反應”和“外球反應”單分子途徑。該研究揭示出電化學(xué)界面反應存在第三種“電荷存儲聚集反應”機制，加深了對多硫化物演變及其對電池表界面反應動(dòng)力學(xué)影響的認識，為下一代鋰硫電池設計提供指導。
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2024年2月29日，國家自然科學(xué)基金委員會(huì )發(fā)布了2023年度“中國科學(xué)十大進(jìn)展”，分別為：人工智能大模型為精準天氣預報帶來(lái)新突破、揭示人類(lèi)基因組暗物質(zhì)驅動(dòng)衰老的機制、發(fā)現大腦“有形”生物鐘的存在及其節律調控機制、農作物耐鹽堿機制解析及應用、新方法實(shí)現單堿基到超大片段DNA精準操縱、揭示人類(lèi)細胞DNA復制起始新機制、“拉索”發(fā)現史上最亮伽馬暴的極窄噴流和十萬(wàn)億電子伏特光子、玻色編碼糾錯延長(cháng)量子比特壽命、揭示光感受調節血糖代謝機制、發(fā)現鋰硫電池界面電荷存儲聚集反應新機制。2023年度“中國科學(xué)十大進(jìn)展”主要分布在生命科學(xué)和醫學(xué)、人工智能、量子、天文、化學(xué)能源等科學(xué)領(lǐng)域。
“中國科學(xué)十大進(jìn)展”遴選活動(dòng)旨在深入貫徹習近平總書(shū)記關(guān)于科技創(chuàng )新的重要論述，落實(shí)黨中央國務(wù)院關(guān)于基礎研究重大決策部署，堅持“四個(gè)面向”，堅持目標導向和自由探索“兩條腿”走路，宣傳我國基礎研究重大進(jìn)展，弘揚科學(xué)家精神，激勵廣大科技工作者的科學(xué)熱情，開(kāi)展科學(xué)普及，提升全民科學(xué)素養，為推動(dòng)我國基礎研究高質(zhì)量發(fā)展，加快實(shí)現高水平科技自立自強夯實(shí)根基。
“中國科學(xué)十大進(jìn)展”遴選活動(dòng)自2005年啟動(dòng)已成功舉辦19屆。本次活動(dòng)由國家自然科學(xué)基金委員會(huì )主辦，國家自然科學(xué)基金委員會(huì )高技術(shù)研究發(fā)展中心（基礎研究管理中心）和科學(xué)傳播與成果轉化中心承辦，《中國基礎科學(xué)》《科技導報》《中國科學(xué)院院刊》《中國科學(xué)基金》《科學(xué)通報》協(xié)辦，分為推薦、初選、終選、審議4個(gè)環(huán)節?！吨袊A科學(xué)》等推薦了2022年12月1日至2023年11月30日期間正式發(fā)表的600多項科學(xué)研究成果，由近100位相關(guān)學(xué)科領(lǐng)域專(zhuān)家從中遴選出30項成果，在此基礎上邀請了包括中國科學(xué)院院士、中國工程院院士在內的2100多位基礎研究領(lǐng)域高水平專(zhuān)家對30項成果進(jìn)行投票，評選出10項重大科學(xué)研究成果，經(jīng)國家自然科學(xué)基金委員會(huì )咨詢(xún)委員會(huì )審議，最終確定了入選2023年度“中國科學(xué)十大進(jìn)展”的成果名單。
· 2022年度中國科學(xué)十大進(jìn)展發(fā)布
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