集微網(wǎng)消息，2月29日，國家自然科學基金委員會發(fā)布了2023年度“中國科學十大進展”。2023年度“中國科學十大進展”主要分布在生命科學和醫(yī)學、人工智能、量子、天文、化學能源等科學領(lǐng)域。
2023年度“中國科學十大進展”分別為：
人工智能大模型為精準天氣預報帶來新突破
揭示人類基因組暗物質(zhì)驅(qū)動衰老的機制
發(fā)現(xiàn)大腦“有形”生物鐘的存在及其節(jié)律調(diào)控機制
農(nóng)作物耐鹽堿機制解析及應用
新方法實現(xiàn)單堿基到超大片段DNA精準操縱
揭示人類細胞DNA復制起始新機制
“拉索”發(fā)現(xiàn)史上最亮伽馬暴的極窄噴流和十萬億電子伏特光子
玻色編碼糾錯延長量子比特壽命
揭示光感受調(diào)節(jié)血糖代謝機制
發(fā)現(xiàn)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新突破
天氣預報是國家重大戰(zhàn)略需求，也是國際科學前沿問題。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(gòu)建了一個三維深度神經(jīng)網(wǎng)絡模型，稱為盤古氣象大模型。
其主要技術(shù)貢獻有三點。一是采用了三維神經(jīng)網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)，更好地建模復雜的氣象過程。二是采用地球位置編碼技術(shù)，提升訓練過程的精度和效率。三是訓練具有不同預測時效的多個模型，減少迭代誤差、節(jié)約推理時間。
盤古氣象大模型在某些氣象要素的預報精度上超越了傳統(tǒng)數(shù)值方法，且推理效率提高了上萬倍。在全球高分辨率再分析數(shù)據(jù)上，盤古氣象大模型在溫度、氣壓、濕度、風速等重要天氣要素上，都取得了更準確的預測結(jié)果，將全球最先進的歐洲氣象中心集成預報系統(tǒng)的預報時效提高了0.6天左右。
盤古氣象大模型也可用于極端天氣預報。在2023年汛期，盤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路徑。
玻色編碼糾錯延長量子比特壽命
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(xiàn)量子退相干，導致錯誤率比經(jīng)典計算機至少高十多個量級。
量子糾錯是解決該問題的重要途徑，通過量子編碼使得一個被保護的邏輯量子比特的相干壽命，超過量子電路中最好的物理比特的相干壽命。此時，意味著糾錯過程超越了量子糾纏的盈虧平衡點，這是構(gòu)建邏輯量子比特的必要條件。
但量子態(tài)具有不可克隆性，量子計算機無法通過備份來糾正錯誤，量子糾錯過程會引入新的錯誤，造成誤差累積，甚至出現(xiàn)越糾越錯的局面。
南方科技大學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)合福州大學鄭仕標、清華大學孫麓巖等團隊依據(jù)玻色編碼量子糾錯方案，開發(fā)了基于頻率梳控制的低錯誤率宇稱探測技術(shù)，大幅延長邏輯量子比特的相干壽命，超盈虧平衡點達16%，實現(xiàn)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(xiàn)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現(xiàn)。因為它在充放電過程中，電池性能會快速下降。受限于傳統(tǒng)原位顯微研究技術(shù)的時空分辨率低及鋰硫體系不穩(wěn)定等因素，人們對其內(nèi)部發(fā)生的化學反應過程尚不清楚，無法針對性解決問題。
廈門大學廖洪鋼、孫世剛和北京化工大學陳建峰等開發(fā)高分辨電化學原位透射電鏡技術(shù)，耦合真實電解液環(huán)境和外加電場，實現(xiàn)對鋰硫電池界面反應原子尺度動態(tài)實時觀測和研究。
近百年來，電化學界面反應通常被認為僅存在“內(nèi)球反應”和“外球反應”單分子途徑。該研究揭示出電化學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力學影響的認識，為下一代鋰硫電池設(shè)計提供指導。
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2024年2月29日，國家自然科學基金委員會發(fā)布了2023年度“中國科學十大進展”，分別為：人工智能大模型為精準天氣預報帶來新突破、揭示人類基因組暗物質(zhì)驅(qū)動衰老的機制、發(fā)現(xiàn)大腦“有形”生物鐘的存在及其節(jié)律調(diào)控機制、農(nóng)作物耐鹽堿機制解析及應用、新方法實現(xiàn)單堿基到超大片段DNA精準操縱、揭示人類細胞DNA復制起始新機制、“拉索”發(fā)現(xiàn)史上最亮伽馬暴的極窄噴流和十萬億電子伏特光子、玻色編碼糾錯延長量子比特壽命、揭示光感受調(diào)節(jié)血糖代謝機制、發(fā)現(xiàn)鋰硫電池界面電荷存儲聚集反應新機制。2023年度“中國科學十大進展”主要分布在生命科學和醫(yī)學、人工智能、量子、天文、化學能源等科學領(lǐng)域。
“中國科學十大進展”遴選活動旨在深入貫徹習近平總書記關(guān)于科技創(chuàng)新的重要論述，落實黨中央國務院關(guān)于基礎(chǔ)研究重大決策部署，堅持“四個面向”，堅持目標導向和自由探索“兩條腿”走路，宣傳我國基礎(chǔ)研究重大進展，弘揚科學家精神，激勵廣大科技工作者的科學熱情，開展科學普及，提升全民科學素養(yǎng)，為推動我國基礎(chǔ)研究高質(zhì)量發(fā)展，加快實現(xiàn)高水平科技自立自強夯實根基。
“中國科學十大進展”遴選活動自2005年啟動已成功舉辦19屆。本次活動由國家自然科學基金委員會主辦，國家自然科學基金委員會高技術(shù)研究發(fā)展中心（基礎(chǔ)研究管理中心）和科學傳播與成果轉(zhuǎn)化中心承辦，《中國基礎(chǔ)科學》《科技導報》《中國科學院院刊》《中國科學基金》《科學通報》協(xié)辦，分為推薦、初選、終選、審議4個環(huán)節(jié)?！吨袊A(chǔ)科學》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多項科學研究成果，由近100位相關(guān)學科領(lǐng)域?qū)＜覐闹绣噙x出30項成果，在此基礎(chǔ)上邀請了包括中國科學院院士、中國工程院院士在內(nèi)的2100多位基礎(chǔ)研究領(lǐng)域高水平專家對30項成果進行投票，評選出10項重大科學研究成果，經(jīng)國家自然科學基金委員會咨詢委員會審議，最終確定了入選2023年度“中國科學十大進展”的成果名單。
