盘点高校哪些成果亮相国家“十三五”科技创新成就展科学潘建伟

“TOP大学来了”小编按,10月21日,为期一周的国家"十三五"科技创新成就展在北京展览馆拉开帷幕。下面我们就来看看C9名校哪些成果亮相该展。

“TOP大学来了”小编按,10月26日,习近平总书记参观国家"十三五"科技创新成就展。此次成就展以“创新驱动发展迈向科技强国”为主题,全面展示我国“十三五”以来贯彻落实党中央关于科技工作重大决策部署。

北京大学

“超高速脉冲相机”

10月21至27日,国家“十三五”科技创新成就展在北京展览馆举行,北京大学重大原始创新项目“超高速脉冲相机”代表北京大学参展。该成果由北大教授黄铁军牵头完成,北京大学和北大科技成果转化基金针对该成果成立了孵化企业脉冲视觉(北京)科技有限公司(以下简称“脉冲视觉公司”),开展产业化工作。

“19世纪照相术和电影发明,采用化学胶片记录静态图像和图像序列(视频),这在当时是科技进步的重大里程碑。今天的数码相机仍然固守图像和视频概念,已成为视觉技术创新的最大障碍。传统相机对于光学信息的记录方式,需要一次彻底革命。”黄铁军介绍,传统相机所拍摄的视频,其实是静止图像序列,不能有效记录光的高速变化过程,两帧图像之间部分时段信息甚至完全丢失了。

脉冲相机模拟灵长类视网膜编码原理,每个像素独立将光信号转换成比特流,准确、完整记录光的时空变化过程,推翻了沿用近两个世纪的图像和视频概念,是一项从0到1的原始创新,有望从源头重塑包括采集、表示、编码、检测、跟踪和识别在内的整个视觉信息处理体系,已获得中、美、日、韩专利授权。

目前,黄铁军团队已经研制出超高速脉冲视觉感知芯片、相机和系统,比传统视频快千倍,实现了超高速连续成像和高速目标实时检测跟踪识别。测试表明,脉冲相机能够在运营高铁上清晰拍摄对侧相对速度700公里/小时的会车高铁,采用脉冲相机拍摄北京大学6马赫高超声速风洞实验,能够清晰记录激波形成和变化过程。团队还采用脉冲神经网络开发了相应的超高速目标实时检测跟踪算法,利用笔记本电脑算力,就能实时追踪识别高速风扇叶片上的文字,并驱动激光器实时击中。据此测算,只要光学系统允许,这一系统已经能够跟踪识别所有可能的高速运动物体。

脉冲视觉技术在视觉领域颠覆图像和视频,类似移动通信领域CDMA颠覆GSM,将对视频和视觉产业重新洗牌。具备“高速、实时、智能”等特点的超高速脉冲视觉芯片和系统将在工业(高铁安全、电力巡检、高速轮机不停机监测、智能制造中的机器视觉等)、民用(智能交通、辅助驾驶、司法取证、体育判罚等)和消费电子(相机、影视媒体等)等领域都具有巨大潜力,而且有望不断创造新的应用场景,上下游相关产业也将受带动效应迎来多轮增长。

作为重大原始创新成果转化的探索,脉冲视觉“追光逐电,见所未见”的领先性能,是我国视觉信息处理技术从跟踪超越到彻底颠覆的重要标志,得到了“973计划”、国家杰出青年科学基金项目、北京市科委连续三轮科技项目、科技部创新人才推进计划“类脑视觉”创新团队项目等连续多年支持。公司创始团队来自于北京大学,长期从事视觉技术研究和芯片研发,技术水平和研究成果国际领先,核心骨干来自于业内头部企业,具有丰富的产业经验。公司创始人黄铁军从事视觉信息处理研究近30年,在视频编码标准制定、场景视频高效编码、视觉特征编码、类脑视觉等方面取得丰硕成果,曾获国家科学技术进步二等奖两次、国家技术发明二等奖一次。

展项“揭示水的原子结构和新奇效应”简介

扫描探针显微镜探头(实物)

北京大学物理学院量子材料科学中心、轻元素先进材料研究中心江颖教授和王恩哥院士领衔的联合研究团队发挥学科交叉优势,近年来开发了一种基于高阶静电力的新型扫描探针技术,刷新了扫描探针显微镜空间分辨率的世界纪录,实现了氢原子的直接成像和定位,获得国际上首张单个水分子的原子级分辨图像(Nature Communications 9, 122 (2018));结合全量子化计算模拟,在原子尺度上揭示了水的核量子效应(Science 352, 321 (2016)),被证实为是水和轻元素体系中一种普遍存在的基本物理效应;发现水合离子的迁移率与特定水分子数目相关这一全新的动力学幻数效应(Nature 557, 701 (2018)),改变了人们对于受限体系中离子输运的传统认识。相关系列成果两度入选中国科学十大进展和中国十大科技进展新闻(2016、2018),获高等学校科学研究优秀成果奖(科学技术)自然科学一等奖(2019)。2020年,团队承担建设的怀柔综合性国家科学中心轻元素量子材料交叉平台开工,将为我国率先打破量子材料瓶颈、引领轻元素先进材料研发新潮流奠定坚实的基础。

团队主要成员还包括物理学院李新征教授、徐莉梅教授和化学与分子工程学院高毅勤教授等。

互动视频和现场讲解

展项“激光等离子体加速与应用”简介

强激光等离子体具有超高加速场,引发了加速器和光源领域新的革命。上海交通大学、中国科学院物理研究所、北京大学联合展示了在超高信噪比激光关键技术、粒子加速、高亮度辐射源及天体加速模拟方面的一系列突破性成果。其中,北京大学物理学院重离子研究所、核物理与核技术国家重点实验室颜学庆教授率领的激光加速研发团队展示了首台激光粒子加速肿瘤治疗样机模型。他们经过多年研究,攻克了高对比度与高光强激光、自支撑纳米薄膜靶制备、超高流强离子束传输和激光加速器辐照研究平台等关键技术,于2018年建成世界上首台小型激光加速器辐照装置;该紧凑型激光质子加速器能够产生1~15 MeV能量、1%~5%能散可调、1~20 pc电量的稳定的质子束,首次实现了从激光加速到激光加速器的跨越。2019年,团队获批承担建设被列为怀柔综合性国家科学中心首批交叉研究平台的北京激光加速创新中心,建造重频拍瓦激光加速装置,支撑未来激光质子放疗系统、激光驱动伽马光源和激光驱动宽谱相干光源的研发和产业化应用。

科技部副部长李萌(左三)等观看激光加速肿瘤治疗装置模型

北京大学物理学院面向世界科技前沿、面向经济主战场、面向国家重大需求、面向人民生命健康,将更加自觉、更加坚定以培养高水平拔尖人才和高层次领军人才为根本,以服务创新驱动发展、建设科技强国的国家战略为导向,勇攀科技高峰,破解发展难题,为加快实现高水平科技自立自强持续贡献北大物理人的智慧和力量

清华大学

第四代核电高温气冷示范堆

核电专项高温气冷堆分项由清华大学牵头技术研发,核研院张作义任总师。高温气冷堆核电站示范工程是分项标志性成果,由中国华能集团、中核集团、清华大学共同牵头建设。装机容量20万千瓦,是全球首座球床模块式高温气冷堆核电站,也是全球首次将高温气冷堆核电技术商业化的示范项目,具有第四代反应堆主要技术特征,对引领我国核电技术进步、占领世界核电技术制高点具有十分重要的意义。

高温气冷堆示范工程自2012年12月正式开工,实施期间不断加大核电科技创新力度,整合产业链上下游500余家单位,充分发挥产业集聚效应,攻克了多项世界性、行业性关键技术,示范工程设备国产化率达到93.4%。目前已成功完成首次临界,按照2021年底首次并网发电,2022年投产商运的目标全力实施。

模块式高温气冷堆具有固有安全性(任何情况下不会出现堆芯熔毁)、系统简单、发电效率高、用途广泛等特点,在核能发电、热电联产及高温工艺热应用等领域拥有广阔的商业化前景,可为助力国家加快实现“双碳”目标做出积极贡献。

面向人工通用智能的类脑天机芯片

及类脑计算系统

连接脑科学与计算机科学的异构融合类脑计算芯片—“天机芯”

类脑计算是国际半导体协会认定的后摩尔时代两个最有前途的颠覆性计算技术之一。类脑芯片被Intel视为下一个“CPU”, 产品已进入落地阶段,是目前最新最重要的颠覆性“卡脖子”技术之一。清华大学经过十年努力,在基础理论、芯片、软件和系统上实现了突破,研究达到世界一流水平。

针对当前类脑计算缺乏理论基础,提出了“类脑计算完备性”理论和类脑计算层次结构系统架构,发展了我国第一款类脑计算软件工具链。

2020年研制出中国首款类脑计算机。基于单片天机芯,搭建了全网络、异构、可扩展类脑自行车平台,同时实现实时目标探测和追踪、语音识别、过障、避障、自动控制及自主决策等功能。

孵化了类脑芯片领域的颠覆性创新企业,2021年研发出性能领先的全球首款类脑商用芯片,率先应用落地。

光刻机气浮平面电机双工件台样机

光刻机是极大规模集成电路制造技术及成套工艺专项重要标志性成果,该成果在02专项展区展示。自2009年以来,深紫外光刻机光学系统开始面临制造精度极限,单次曝光分辨率难以提升,以工件台产率和精度提升为支撑的多重曝光技术成为推动光刻机发展、延续摩尔定律的主要推动力,工件台成为光刻机最核心的分系统。

机械工程系朱煜团队响应国家战略需求,承担了国产高端光刻机工件台研发这一核心任务,突破了系统设计、驱动、测量和控制等一系列关键技术,完成了气浮平面电机双工件台等四大创新性技术发明,成功实现了样机研发。该研发成果开创并支撑了国产光刻机与国际领先技术同步发展的战略格局,获得了2018年北京市科学技术一等奖。

基于微纳卫星的分布式可重构遥感系统技术

精仪系尤政院士的项目“基于微纳卫星的分布式可重构遥感系统技术”项目在展览中亮相。项目提出了基于虚拟微纳卫星星簇的分布式可重构遥感系统解决方案,突破了20kg级微纳遥感平台一体化设计与建造规范、高性能微型一体化姿态测控和编队测量单元、遥感卫星高效多模式运行控制、微纳卫星集群协同控制与仿真等关键技术。项目研制的微型化高动态皮型星罗盘、高性能一体化姿态测量与控制单元等,核心技术指标已达到国际先进水平,为高功能密度比的纳型遥感卫星平台研制提供了有力保障,已在吉林一号、创新六号、天象系列卫星等国内多颗商业卫星及星座中得到应用。该项目研制了米级分辨率微纳遥感卫星样星,提出的纳型遥感卫星平台载荷一体化以及载荷在轨自标定和互标定技术,解决了传统卫星标定高度依赖地面靶标等难题。项目成果为促进我国应急遥感卫星星座建设、实现高时空分辨率的多源多模式全球遥感应用奠定了技术基础。

3T磁共振兼容脑起搏器

贯彻“面向人民生命健康”国家战略导向,清华大学航院李路明教授团队自主研发成功“3T磁共振兼容脑起搏器”,在健康中国展区作为重点研发成果展示。

在全球率先实现了脑起搏器开机下的患者3T磁共振安全扫描,有效解决了植入患者体内的脑起搏器电极导线在磁共振扫描期间产热引起周围组织热损伤的世界性安全难题,并同时具有蓝牙无线传输、体外无线充电、异地远程程控等创新功能,目前已开展临床应用,为脑科学与脑疾病研究提供了世界领先的研究平台。

完全自主知识产权的系列脑起搏器已在国内外300余家医院推广应用,完成植入手术2.8万余例次,完成远程程控3万余人次,超越进口产品成为我国脑起搏器临床应用的主流。“脑起搏器技术、系统与临床应用”荣获2018年度国家科学技术进步奖一等奖,成为我国高端医疗器械从跟跑、并跑到领跑的成功范例。

自然人机交互关键技术

基于贝叶斯推理的多模态文本输入技术

人机交互是沟通人和计算机的技术。自然交互扭转人机关系从“人适应机”到“机适应人”,计算机系史元春教授团队把人在特定情境任务下交互意图的行为编码纳入意图推理,攻克了用户通过自然行为交互准确性低的领域难题,为我国智能终端产业走向世界前列提供输入性能世界领先的交互技术,并创新了移动终端适老和适盲交互产品,填补数字鸿沟。项目成果“支持用户自然意图表达的人机交互关键技术与应用”还获得了中国电子学会科技进步一等奖(2019)。

“清华数为”工业物联网数据库管理系统

“清华数为”工业物联网数据库管理系统展台

软件学院王建民教授课题组科研成果“‘清华数为’工业物联网数据库管理系统”在高新技术展区亮相。该项成果展示了在国家重点研发计划等项目支持下,团队自主研发的工业物联网数据库管理系统IoTDB。成果提出并研制了面向工业“端-边-云”协同场景下的物联网数据管理技术与软件,在数据库物理层、逻辑层和应用层技术上实现了体系性突破。成果在国内外市场竞争中获大规模应用,支持了中航成飞、中车、中船等国家重点企业,金风、长安汽车等制造业龙头企业实现工业物联网时序数据库软件国产化替代,推广应用到德国宝马、西门子等国际工业龙头企业。成果开源版本成为国际最大开源软件基金会Apache全球顶级项目,在国际上获得广泛关注。项目成果还获得2020年北京市科技进步奖一等奖。

极深地下探寻宇宙奥秘的故事

展览现场

中国锦屏地下实验室

工物系“极深地下探寻宇宙奥秘的故事”在展览中展出。2009年,清华大学与雅砻江流域水电开发有限公司合作修建了世界岩石覆盖最深的极深地下实验室——中国锦屏地下实验室。2010年底“中国锦屏地下实验室”建成投入使用,成为我国第一个、也是全世界最深的地下实验室,为我国科学家开展前沿的暗物质研究提供了国际最好的实验平台。自中国锦屏地下实验室一期建成投入使用以来,清华大学领导的CDEX“盘古”高纯锗暗物质直接探测实验、上海交通大学领导的PandaX“熊猫”液氙暗物质直接探测实验等暗物质实验,已经取得了一系列国际一流研究成果,在较短的时间内使我国暗物质直接探测实验从无到有,研究水平达到国际先进,由“跟跑”变成“并跑”。

公共安全成果集成与科学普及关键技术研究

观众在展区观看

社会安全立体化防控体系互动沙盘模型

公共安全研究院陈涛研究员牵头的“公共安全成果集成与科学普及关键技术研究”三项创新成果也在展览中亮相。该项目的三项成果,用沙盘和视频作为载体,采用虚拟现实、全息影像等新颖的互动展示方式,向公众展现了“十三五”期间在“公共安全”领域取得的阶段性成就。陈涛团队此次通过视频宣传片与沙盘仿真模型交互的形式吸引了不少观众驻足,向观众全方位展示了“十三五”期间公共安全科技取得的成就及重大科技创新成果。

城市生命线风险监测预警系统

城市生命线风险监测预警系统展板

观展人员在展览现场体验供水检测智能球

由公共安全研究院袁宏永教授牵头研制的城市生命线风险监测预警系统也在平安中国展区、城市安全板块亮相。袁宏永团队面向城市安全发展的国家重大战略需求,聚焦城市燃气爆炸、桥梁垮塌、路面塌陷及城市火灾等高发事故的防控难题,首次提出“城市生命线工程安全运行监测”的概念,围绕基础理论研究、关键技术突破、智能装备开发、工程系统建设以及管理模式创新等长期攻关,发现了多项影响城市安全的新型隐蔽风险,攻克了一系列城市风险防控预警技术难关。本次展出的可燃气体监测仪和供水检测智能球是城市生命线风险监测预警系统的核心设备。

石化行业工业互联网+安全生产智能化平台

石化行业工业互联网+安全生产智能化平台

在“深化科技体质改革,激发创新人才活力”主题展区中,清云智通作为成果转化单位与清华大学化工系赵劲松教授团队、自动化系黄德先教授团队联合研发的“石化行业工业互联网+安全生产智能化平台”作为科技成果转化应用示范项目亮相。该参展作品借助模型沙盘、多媒体视频,生动展示了智能工厂全生命周期的安全生产关键核心技术。该平台突破了超早期预警、故障诊断、自主智能控制等行业核心难点,有效解决了部分工业软件卡脖子问题,为提高石油、化工企业安全风险管控能力提供科技支撑。

中国-巴西气候变化与能源技术创新研究中心

清华大学和里约联邦大学合作成立的中国-巴西气候变化与能源技术创新研究中心在展览中亮相。该项目现已成为两国科技交流的标志性平台,并在此基础上成立了中拉清洁能源与气候变化联合实验室,以进一步扩大中国与拉丁美洲国家在清洁能源、气候变化和可持续发展等领域的交流与合作。十三五期间在可再生能源与气候变化领域通过联合研究、人才培养、成果转化等取得系列合作成果。

中国多尺度排放清单模型

以“中国多尺度排放清单模型”为题展示贺克斌和张强课题组成果

社会发展展区的“美丽中国”板块中,展出了环境学院贺克斌院士和地学系张强教授课题组以“中国多尺度排放清单模型”为题的科研成果。该项成果构建了中国多尺度动态排放清单模型,解析了过去三十年中国大气污染物排放时空变化趋势及影响因素,在国家及地方空气质量预报系统中得到广泛业务化应用,支持了“大气十条”和“蓝天保卫战”实施效果评估,模型结果被多个国际大科学研究计划采纳(如 IPCC 第六次评估报告),在国际上产生了广泛的学术影响力。

“神威•太湖之光”超级计算机

清华大学运营的“神威•太湖之光”超级计算机(模型)

付昊桓课题组成果在“超级计算加速科学研究和经济社会发展”主题板块中提及

在百年回望展区,以模型的形式展出了清华大学运营的“神威•太湖之光”超级计算机。国家超级计算无锡中心运营的采用全国产处理器搭建的“神威•太湖之光”超级计算机,曾连续四次荣获世界超级计算机TOP500榜单第一。基础研究展区还提及了基于神威的超算应用两次斩获世界超算应用最高奖“戈登·贝尔”奖的相关内容。其中2017年获奖的“非线性地震模拟”由地学系付昊桓教授与多领域学者合作完成

国产地球系统模式耦合器C-Coupler

以“国产地球系统模式耦合器助推科技自立自强”为题展示刘利副教授课题组C-Coupler成果

在基础研究展区,地学系刘利副教授课题组负责研制的国产地球系统模式耦合器C-Coupler成果以“国产地球系统模式耦合器助推科技自立自强”为题展出。地球系统模式是地球系统科学研究和气象防灾减灾等的基础科学工具,耦合器是支撑其各圈层间相互作用的基础平台。为打破只能长期引进欧美耦合器的不利局面,刘利副教授课题组于2010年启动耦合器的自主研发,取得了原始创新,建成了国产耦合器C-Coupler。该耦合器目前已应用于我国多家单位的模式,为推动我国地球系统模式发展的自立自强奠定了坚实基础。

抗新型冠状病毒保护性抗体的研发

清华大学医学院张林琦教授、生命学院王新泉教授团队与深圳市第三人民医院张政教授团队合作,从中国康复患者血清中成功分离出具有高效中和能力的抗新冠病毒单克隆抗体,为研发针对新冠肺炎的中和性抗体药物奠定了坚实的基础。随后清华大学联合深圳市第三人民医院和腾盛华创医药技术(北京)有限公司,集三方力量,共同开发新冠中和抗体药物,目前正在开展临床试验。

复旦大学

全柔性织物显示系统

复旦大学彭慧胜教授在国家重点研发计划项目支持下,进行纤维电子器件的基础科学与产业应用研究。团队通过揭示高曲率纤维界面电场分布的独特机制,解决光滑纤维表面活性材料均匀涂覆和纤维电极界面稳定性两个难题,突破传统显示器经典三明治结构的研究范式,在高分子复合纤维交织点,集成多功能微型发光器件,在国际上率先提出并实现了全柔性织物显示系统。该技术有望支撑柔性电子、便携式人机交互系统、柔性健康监测终端等应用的长期快速发展,促进新材料、柔性电子、信息技术、生物医学等领域的交叉融合。

移动应用恶意行为检测技术平台

移动智能终端设备的安全受到高度关注,复旦大学杨珉教授项目团队牵头完成的国家973项目“移动应用恶意行为检测控制的基础理论与关键技术”,入选2019年度973项目重大成果和突出进展,项目团队提出适用于移动系统的软件敏感行为表征模型与构建方法,研制恶意软件检测平台,支持操作系统构建攻击感知和对抗新架构,在华为、百度、阿里和奇安信等企业形成应用。发现的重大问题多次获中央领导重要批示,服务多部委的专项行动,提升我国在网络空间的安全博弈能力。

精准公共法律服务支撑技术与装备

复旦大学王晓阳教授牵头的国家重点研发项目“精准公共法律服务支撑技术与装备研究”项目研究成果在“公正司法与司法为民”展区展示。项目团队引入“互联网+智能”的方式提升公共法律服务质量,从智能化、个性化、互通性等角度突破公共法律服务的共性关键技术,构建了公共法律服务智能平台。精准公共法律服务平台的科技创新成果基于信息技术与法学的交叉结合,为国家公共法律服务体系提供了重大科技支撑,推动法律宣传、法律咨询、案例搜索、法律援助、电子公证等公众服务的及时、有效和精准性,为我国公共法律服务的系统化、科学化、智能化和精准化提供了有力的技术保障,从而推动我国法治能力的现代化。

特大型城市公共基础设施智能监测与运行保障

复旦大学金城教授牵头的国家重点研发计划项目依托国内智慧城市建设的优势产学研用团队,在上海研发并上线国内首个超大城市运行“数字体征”系统,依托海量传感器数据和人工智能算法,打通“物联-数联-智联”的决策全链条,构建实时、鲜活、多维、精准的问题发现机制和城市运行风险防范机制,形成集泛在接入、数据汇聚、预警预报、智能派单、依责处置、评估评价及应用示范为一体的超大城市治理新路径,有力支撑了上海“一网统管”的有序推进。

上海交通大学

长期以来,上海交大始终重视科技成果转化工作,坚持把论文写在祖国大地上,“十三五”期间学校成果转化成绩显著,在10月21日至27日的国家“十三五”科技创新成就展中得到展示和汇报。

转化机制不断优化。2015年《促进科技成果转化法》修订后,学校率先出台《关于完善知识产权管理体系落实<促进科技成果转化法>的实施意见(试行)》等成果转化系列文件,并不断完善科技成果转化政策,逐步形成了 “1+5+20”的“新时期促进科技成果转化”制度文件体系,有效保障科技成果转化活动。

机构建设成绩显著。2015年学校获批成立上海交大知识产权管理有限公司,打通了学校知识产权作价投资的专门通道;逐步构建了先进产业技术研究院、上海交大知识产权管理有限公司、上海交通大学国家大学科技园、上海交大技术转移中心有限公司、地方研究院、新型研发平台在内全方位、多层次的校内外科技成果转化组织体系。

双创生态初步建成。“十三五”期间学校入选国家首批“双创示范基地”,开展学生创新中心、高校科技成果转移转化服务平台、零号湾全球创新创业集聚区三项重点建设,打造校内外全链条创新创业生态,取得显著成效。2020年顺利完成国家发展改革委和教育部的审核验收。

转化成效跨越发展。学校“十三五”期间成果转化合同金额超过10亿元,通过成果作价投资或完成人自主实施创办科技企业数量稳居全国第一,在人工智能、智能制造、新材料、新能源等领域培育出一批高科技公司,2020年被列入全国首批40家“赋予科研人员职务成果所有权和长期使用权”改革试点单位。

专项改革进展顺利。2020年11月国家发展改革委批准学校开展科技成果转化专项改革试点,改革试点已执行一年,各项工作推进顺利,改革成效已经显现。1月至9月成果转化合同数95项,合同金额突破5.45亿元,远超去年同期水平。目前,学校科技成果转化优势生态正在加速形成,正有力推动交大成果服务到“十四五”科技强国战略之中。

南京大学

功能集成光量子芯片

10月21日,为期一周的国家"十三五"科技创新成就展在北京展览馆拉开帷幕,南京大学项目成果"功能集成光量子芯片"入选并亮相成就展。该成果是在陆延青教授主持,祝世宁院士等指导的"量子调控与量子信息"重点专项的资助下,围绕功能集成光子芯片及其应用这一目标,在高维量子光源、光量子芯片构架和移动量子通信平台系统等方面取得的系统性成果。

项目组针对量子光源在提高纠缠维度以及纠缠光子数时光路愈加复杂、系统扩展困难、稳定性弱等共性问题,将超构透镜与非线性光学晶体直接集成,实现了高维度的双光子纠缠光源和多光子源,突破了现有量子光源的技术瓶颈和信息编码维度限制,为发展具有更高信息容量和更高安全性的量子信息技术提供了一条全新的路径。该成果发表在国际顶级期刊Science上(Science 368, 1487 (2020))。

基于超构透镜阵列的量子光源系统

发展多功能光子芯片是实现未来高速低能耗通信、高精密传感、高保密量子信息技术的关键。项目组成员利用集成光学芯片的微纳加工,借助硅的三阶非线性,采用优化设计的干涉型微环谐振腔,通过对芯片上光子的路径模式进行编码,实现了三维纠缠态产生、片上滤波和调控三种功能单元的集成,形成了独特的多功能光量子芯片构架。完成了量子模拟与量子精密测量等应用任务,特别是通过量子态相干性测量直接获得图的完美匹配数,首次验证图的量子模拟实验的可行性。成果发表在Nature合作期刊npj Quantum Information上(npj Quantum Information 6, 30 (2020))。

南大光量子芯片展品和云体验操作平台多功能集成的光量子芯片

现场主屏展示

芯片化、集成化的量子光源、有源光量子芯片不仅仅可以用于提升量子系统的性能并实现大规模的集成量子系统,而且使量子光学节点的小型化成为可能。此前人们的研究集中在基于光纤和卫星的量子链路,用于实现固定点间的量子链接。项目团队开发了重量仅468克的集成化量子光源,成功搭载于自主研发的无人机平台,实现了首个基于无人机的量子纠缠分发实验,并进一步完成了基于无人机的光中继纠缠分发实验。该移动量子链路有别于固定点间的量子链路,具有即搭即用、机动灵活的特征,能够满足任意时间、地点量子链接的需求,这也为未来构建拓扑结构多节点移动量子网络打下了坚实基础。相关成果分别以封面文章的形式发表在国际顶级综合期刊National Science Review上(National Science Review 7, 921 (2020)),和编辑推荐的形式发表在国际物理学顶级期刊Physical Review Letters上(Physical Review Letters 126, 020503 (2021))。

“基于多源卫星遥感的高分辨率全球碳同化系统研究”

由科技部、国家发展改革委、财政部、军委装备发展部、军委科技委、北京市人民政府共同主办的国家“十三五”科技创新成就展于10月21日至27日在北京展览馆举行。南京大学国际地球系统科学研究所完成的“基于多源卫星遥感的高分辨率全球碳同化系统研究”成果参加了此次展览。

图1. 利用发展的全球碳同化系统GCASv2同化GOSAT卫星CO2浓度数据优化计算的2010-2015年平均全球陆地生态系统和海洋碳通量(g C-2 yr-1)。(a)优化前的碳通量,(b)优化后的碳通量,(c)优化前后的碳通量差异。(a)和(b)中负值为汇、正值为源

图2. 1981-2016年全球叶面积指数变化趋势(上)和模拟的不同因子对全球陆地生态系统的累积贡献(下)

图3.全球二氧化碳施肥效应(β)变化趋势及其分布。(a) 不同遥感数据估算的全球β趋势,(b)全球β趋势直方图,(c)不同遥感数据估算的β趋势平均值全球分布,(d)基于EC-LUE模型GPP的β趋势全球分布,(e)基于多生态模型平均GPP的β趋势全球分布,(f)不同方法得到的全球β趋势比较

在国家重点研发计划“全球变化及应对”项目“基于多源卫星遥感的高分辨率全球碳同化系统研究”支持下,南京大学国际地球系统科学研究所自主研发了基于多源卫星遥感数据的高分辨率全球碳同化系统,以植被叶面积指数、日光诱导叶素荧光和大气CO2柱浓度卫星遥感数据等为约束优化计算陆地生态系统和海洋碳通量(图1);模拟揭示了近40年全球陆地生态系统碳汇变化特征以及不同因子的贡献,发现1982-2016年期间全球大部分地区植被叶面积指数呈上升趋势,大气CO2浓度上升是陆地生态系统碳汇增大的主要原因,其次为叶面积指数上升的贡献(图2);集成多源遥感和模型等数据研究了全球陆地生态系统生产力对大气CO2浓度上升的响应,发现1982-2015年大气CO2浓度上升对全球陆地生态系统生产力的促进作用(二氧化碳施肥效应)呈下降趋势(图3)。上述成果为预估全球陆地生态系统碳汇、实现碳中和目标、参与国际气候变化谈判等提供科学支撑。

"基序表位设计用于突发传染病快速诊断POCT 和治疗抗体的研发"

图1:1、新布尼亚病毒(SFTSV)抗原&IgM/IgG抗体检测试剂盒。2、新布尼亚病毒(SFTSV)治疗性抗体SNB02

图2:抗体开发平台与技术路线

图3:SFTS治疗用纳米抗体SNB02完成GMP中试生产

"十三五"规划纲要中明确指出要推进健康中国建设,要求深化医药卫生体制改革,坚持预防为主的方针,建立健全基本医疗卫生制度,提高人民健康水平。突发性传染病具有发生随机、传播速度快、难以提前防范等特点。若能在感染初期实现快速、准确诊断,便能有效减少影响范围;且高效的治疗性抗体能够在疾病治疗和疫情控制中发挥重要作用 。因此,研发能针对不同病毒诱导特异性抗体的原始创新技术对传染病的诊、防、控具有重要意义。

在国家科技部"重大专项"资金的支持下,由南京大学主持,中国科学院武汉病毒研究所、中国科学院昆明动物研究所、源道隆(苏州)医学科技有限公司合作参与,系统地建立自主创新的免疫原设计,抗体诱导技术平台,搭建了快速诱导、获得高亲和力、高特异性的纳米单克隆抗体,抗体工程化和in vitro及in vivo分析、评估的技术平台(图2);建立突发性病毒的 POCT 检测技术;获得有望成为First-in-Class 的针对发热伴血小板减少综合征的治疗用纳米单抗(SNB02)并已完成GMP中试(图3),预计2022进入临床I期。团队实现了"产""学""研""医" 的覆盖,为可能发生的公共卫生事件时刻做好准备。

相关成果发表在Nature Communications, Cell Reports, JCI Insight, Plos Pathogens, 和Frontier in Immunology等期刊,项目专利和相关产品注册证书可在数据库中公开查询。

浙江大学

10月21-27日,国家“十三五”科技创新成就展在北京展览馆举行。展览以“创新驱动发展 迈向科技强国”为主题,体现“创新是引领发展的第一动力”,全面展示“十三五”以来,贯彻落实党中央和国务院关于科技工作的重大决策部署,深入实施创新驱动发展战略、建设创新型国家所取得的重大成就,彰显科技创新在我国经济社会发展中的重要支撑引领作用。

在本次展览中,浙江科研成果和创新发展元素,以实物、模型、展板、多媒体等形式,在重大专项展区、区域创新展区、改革(人才)展区、高新技术展区、农业农村展区、社会发展展区等多个展区纷纷亮相,集中展示了我省“十三五”期间科技创新发展取得的辉煌成就。

在重大专项展区,浙江大学微藻固定烟气CO2生物质转化制生物柴油技术模型引人注目,社会发展展区展示的浙江大学医学院联合清华大学生命科学院揭示完整新冠病毒三维结构、杭州启明医疗器械股份有限公司VenusA-Plus,在区域创新展区展示的杭州高新区,在改革(人才)展区展示的浙大射频联盟,等等。

中国科学技术大学

“九章”

量子计算原型机

“九章”光量子干涉实物图

中国科大潘建伟、陆朝阳研究团队与合作者构建了76个光子100个模式的量子计算原型机“九章”,实现了具有实用前景的“高斯玻色取样”任务的快速求解。根据现有理论,该量子计算系统处理高斯玻色取样的速度比目前最快的超级计算机快一百万亿倍。 该成果入选2020年度中国十大科技进展新闻和2020年度国内十大科技新闻。

“九章二号”144模式干涉仪

中国科大潘建伟、陆朝阳、刘乃乐团队与合作者成功构建113个光子144模式的量子计算原型机“九章二号”,求解高斯玻色取样数学问题比目前全球最快的超级计算机快10的24次方倍(亿亿亿倍),这一成果再次刷新了国际上光量子操纵的技术水平,进一步提供了量子计算加速的实验证据,在研制量子计算机之路上迈出重要一步。

“墨子号”

量子科学实验卫星

“墨子号”量子科学实验卫星

基于固体离子导体门电压技术的量子调控研究

固体离子导体门电压技术原理及优势

基于固体离子导体门电压技术的量子调控研究

中国科大陈仙辉院士团队发展了基于固体离子导体作为栅介质的门电压调控技术,实现了载流子浓度的大范围可逆调控,突破了现有门电压技术在载流子浓度调控方面的瓶颈,并与多种重要的物性表征手段实现了原位结合,克服了现有技术的缺陷。该技术还兼备电场调控亚稳相的能力,将推动新结构和新物态的发现,为量子调控研究领域开辟了一个新的发展方向。

将二氧化碳高效清洁转化为液体燃料的新型钴基电催化剂

电能驱动二氧化碳还原 实现绿色经济式碳循环

中国科大谢毅院士、孙永福教授团队设计出一种新型电催化材料,将具有明确原子结构的二维无机材料作为一种模型材料体系,阐明了二维材料表面高比例活性位和特殊电子态高效活化惰性二氧化碳的新机制,实现了温和条件下低能垒的二氧化碳还原。该成果入选2016年度中国科学十大进展。

首次观测到三维量子霍尔效应

在碲化锆体系中观测到三维量子霍尔效应

中国科大乔振华课题组与合作者在块体碲化锆(ZrTe5)晶体中首次实验实现了“三维量子霍尔效应”。该研究进展提供了三维量子霍尔效应的实验证据,并提供了一个进一步探索三维电子体系中奇异量子相及其相变的很有前景的平台。该成果入选2019年度中国科学十大进展和2019年度中国十大科技进展新闻。

攻克20余年悬而未决的几何难题

王兵教授解释“哈密尔顿—田”猜想的大致原理

中国科大教授陈秀雄、王兵团队取得重大突破,证明了“哈密尔顿—田”和“偏零阶估计”这两个国际数学界20多年悬而未决的核心猜想。审稿人评论“该文是几何分析领域内的重大进展,毫无疑问将激发诸多相关工作”。该成果入选2020年度中国十大科技进展新闻和2020年度国内十大科技新闻。

大科学装置

“环境诱发情绪异常”神经机制

的多尺度成像方法和研究

同步辐射X射线显微高分辨细胞成像技术

中国科大田长麟教授牵头的国家重点研发计划项目团队依托合肥、上海、北京同步辐射光源及合肥稳态强磁场设施开发多尺度生物成像表征技术,开展“光对情绪调节”的神经环路分析及应用研究,发展了高分辨率杂核磁共振成像方法,基于同步辐射的水窗衬度成像、相干光衍射成像、质谱成像及荧光成像等不同空间分辨成像方法。利用磁共振成像建立了决策行为的量子模型,利用光学成像等方法揭示了光刺激与抑郁症之间的神经环路,并首次突破物理感知极限实现了哺乳动物裸眼红外图像视觉。

合肥光源

国家同步辐射实验室

国家同步辐射实验室环大厅

经过重大升级改造后的合肥光源,连续五年开机率优于99%,每年运行时间超过7000小时,为国内外用户提供40000小时以上的优质机时,达到国际同类装置的先进水平。解决了先进功能材料、能源与环境、生命科学等领域的一系列重要的科学问题,在国际著名学术期刊《科学》《自然》中皆有重要研究成果发表;面向我国的重大战略需求,在航空发动机燃烧、煤化工能源转化、先进薄膜材料、大光栅技术和标准探测器定标与传递等领域,做出了开创性的研究工作。

西安交通大学

具有超高压电性能的透明铁电单晶

西安交通大学电信学部徐卓—李飞教授团队携带大尺寸单晶、系列压电单晶片、压电织构陶瓷、压电复合材料、透明铁电单晶、压电水听器等代表性产品参展,展位位于基础研究展区1号展台。展览期间吸引了国家部委领导、北京大学、清华大学等知名高校的专家、国内相关产品龙头企业代表等前来观展,并与下游用户达成了联合开发产品、材料供应等合作意向。

徐卓—李飞教授团队研发的具有超高压电性能的透明铁电单晶,同时实现了材料的高压电性和高透光性,突破了长期以来二者难以共存的国际难题,这种材料可大幅提升光声成像系统在疾病诊断中的成像分辨率,为研制高性能电光调制器、光学相控阵和量子光学器件提供了一种全新的关键材料。2020年该技术成果发表在国际权威期刊《自然》上,并入选2020年中国科学十大进展。

专用视觉信息处理芯片

西安交通大学人工智能与机器人研究所自主研制的专用视觉信息处理芯片参加此次成就展,向公众展示了人工智能与机器人研究所在自主科技创新领域取得的部分阶段性成就,其中相关部分成果获2020年陕西省科学技术进步一等奖。展示期间,该科技创新成果得到了国家领导人的关注和肯定。

“十三五”以来,西安交通大学人工智能与机器人研究所紧密围绕国家重大战略需求,加强爱国主义教育,不断完善科技创新机制,实现科技创新能力快速提升,取得系列原创性科技重大创新成果。在“十四五”期间,人工智能与机器人研究所将继续传承弘扬西迁精神,再接再厉,再创佳绩,为推动我国新一代人工智能发展、建成世界科技强国贡献自己的力量。

先进重型燃气轮机制造技术

西安交通大学航天航空学院王铁军教授团队携先进重型燃气轮机制造技术成果参展,展示了F级重型燃机透平动叶/静叶热障涂层理论和技术、我国首部《先进燃气轮机设计制造基础专著系列(7卷)》等代表性成果。

重型燃气轮机是关乎国家能源安全与国防安全的大国重器,此前仅极少数发达国家能够自主研制,我国未掌握核心技术。2006年起,王铁军教授团队承担了我国首个重型燃气轮机制造的国家“973”项目,并获滚动支持,两次结题均为优秀。与企业协同创新15年,初步形成了我国先进重型燃气轮机高温叶片与拉杆组合转子的基础理论、核心技术、实验验证能力与技术规范,应用于我国首台F级重型燃气轮机自主研发和制造,实现了核心技术“从0到1”的转变,获陕西省技术发明一等奖、中华优秀图书奖等,入选2020年“央企十大国之重器”。

国产精密光栅制造技术

及系列光栅位移传感器

西安交通大学光栅研发团队自主研制的精密光栅制造技术及系列光栅位移传感器,作为国家科技重大专项原创性技术与产品创新成果参加此次成就展。

展区展示材料

国产二维光栅在国产数控机床上的应用

该项目在04专项的支持下,建立了完全自主知识产权的精密光栅规模化制造技术体系,实现了超长、超大幅面系列光栅产品的跨尺度、连续制造,突破了国产光栅的自主可控制造及在高端装备上规模化应用的技术瓶颈。该项目部分成果曾获得2020年陕西省科技进步一等奖。

面向城市群的区域生态环境

智能感知技术与系统示范

西安交通大学电信学部林宣雄教授团队的“面向城市群的区域生态环境智能感知技术与系统示范”科技创新成果在重大专项展区参展亮相。

本次参展以“物联网与智慧城市重大专项支撑长江、黄河流域城市群生态宜居”为主题,以构建“天—空—地”一体化高时空分辨率生态环境智能感知网络及复杂多源异构数据融合同化、生态环境认知归因、预测预警、生态城市指标评价等为技术突破,形成国家环保基础设施和绿色生态城市应用平台。系统实时汇聚水、气等环境要素在线监测和生态要素监测数据,构建天空地一体的生态环境立体多源实时动态感知体系,促进各部门数据信息共享,实时、全面、动态掌握生态环境情况,实现“可视、可控、可管”,成为环保部门监测管理的抓手。

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THE END
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