集微網(wǎng)消息，2月29日，國家自然科學(xué)基金委員會發(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(yī)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(zhǔn)天氣預(yù)報帶來新突破
揭示人類基因組暗物質(zhì)驅(qū)動衰老的機(jī)制
發(fā)現(xiàn)大腦“有形”生物鐘的存在及其節(jié)律調(diào)控機(jī)制
農(nóng)作物耐鹽堿機(jī)制解析及應(yīng)用
新方法實(shí)現(xiàn)單堿基到超大片段DNA精準(zhǔn)操縱
揭示人類細(xì)胞DNA復(fù)制起始新機(jī)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(jī)制
發(fā)現(xiàn)鋰硫電池界面電荷存儲聚集反應(yīng)新機(jī)制
人工智能大模型為精準(zhǔn)天氣預(yù)報帶來新突破
天氣預(yù)報是國家重大戰(zhàn)略需求，也是國際科學(xué)前沿問題。華為云計算技術(shù)有限公司田奇團(tuán)隊(duì)在天氣預(yù)報領(lǐng)域取得了新突破。基于人工智能方法，他們構(gòu)建了一個三維深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，稱為盤古氣象大模型。
其主要技術(shù)貢獻(xiàn)有三點(diǎn)。一是采用了三維神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，更好地建模復(fù)雜的氣象過程。二是采用地球位置編碼技術(shù)，提升訓(xùn)練過程的精度和效率。三是訓(xùn)練具有不同預(yù)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(yù)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(fēng)速等重要天氣要素上，都取得了更準(zhǔn)確的預(yù)測結(jié)果，將全球最先進(jìn)的歐洲氣象中心集成預(yù)報系統(tǒng)的預(yù)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(yù)報。在2023年汛期，盤古氣象大模型成功預(yù)測了瑪娃、泰利、杜蘇芮、蘇拉等影響我國的強(qiáng)臺風(fēng)路徑。
玻色編碼糾錯延長量子比特壽命
理論上，量子計算機(jī)具有超越經(jīng)典計算機(jī)的算力，但受噪聲干擾后容易出現(xiàn)量子退相干，導(dǎo)致錯誤率比經(jīng)典計算機(jī)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(hù)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(diǎn)，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(jī)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(xué)和深圳國際量子研究院的俞大鵬院士與徐源研究團(tuán)隊(duì)，聯(lián)合福州大學(xué)鄭仕標(biāo)、清華大學(xué)孫麓巖等團(tuán)隊(duì)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(diǎn)達(dá)16%，實(shí)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(xiàng)重要成果。
發(fā)現(xiàn)鋰硫電池界面電荷存儲聚集反應(yīng)新機(jī)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(yīng)用還未能實(shí)現(xiàn)。因?yàn)樗诔浞烹娺^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(xué)反應(yīng)過程尚不清楚，無法針對性解決問題。
廈門大學(xué)廖洪鋼、孫世剛和北京化工大學(xué)陳建峰等開發(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，實(shí)現(xiàn)對鋰硫電池界面反應(yīng)原子尺度動態(tài)實(shí)時觀測和研究。
近百年來，電化學(xué)界面反應(yīng)通常被認(rèn)為僅存在“內(nèi)球反應(yīng)”和“外球反應(yīng)”單分子途徑。該研究揭示出電化學(xué)界面反應(yīng)存在第三種“電荷存儲聚集反應(yīng)”機(jī)制，加深了對多硫化物演變及其對電池表界面反應(yīng)動力學(xué)影響的認(rèn)識，為下一代鋰硫電池設(shè)計提供指導(dǎo)。
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2024年2月29日，國家自然科學(xué)基金委員會發(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(zhǔn)天氣預(yù)報帶來新突破、揭示人類基因組暗物質(zhì)驅(qū)動衰老的機(jī)制、發(fā)現(xiàn)大腦“有形”生物鐘的存在及其節(jié)律調(diào)控機(jī)制、農(nóng)作物耐鹽堿機(jī)制解析及應(yīng)用、新方法實(shí)現(xiàn)單堿基到超大片段DNA精準(zhǔn)操縱、揭示人類細(xì)胞DNA復(fù)制起始新機(jī)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(jī)制、發(fā)現(xiàn)鋰硫電池界面電荷存儲聚集反應(yīng)新機(jī)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(yī)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”遴選活動旨在深入貫徹習(xí)近平總書記關(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(chǔ)研究重大決策部署，堅持“四個面向”，堅持目標(biāo)導(dǎo)向和自由探索“兩條腿”走路，宣傳我國基礎(chǔ)研究重大進(jìn)展，弘揚(yáng)科學(xué)家精神，激勵廣大科技工作者的科學(xué)熱情，開展科學(xué)普及，提升全民科學(xué)素養(yǎng)，為推動我國基礎(chǔ)研究高質(zhì)量發(fā)展，加快實(shí)現(xiàn)高水平科技自立自強(qiáng)夯實(shí)根基。
“中國科學(xué)十大進(jìn)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(xué)基金委員會主辦，國家自然科學(xué)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(xué)傳播與成果轉(zhuǎn)化中心承辦，《中國基礎(chǔ)科學(xué)》《科技導(dǎo)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個環(huán)節(jié)。《中國基礎(chǔ)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(xiàng)科學(xué)研究成果，由近100位相關(guān)學(xué)科領(lǐng)域?qū)＜覐闹绣噙x出30項(xiàng)成果，在此基礎(chǔ)上邀請了包括中國科學(xué)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(xiàng)成果進(jìn)行投票，評選出10項(xiàng)重大科學(xué)研究成果，經(jīng)國家自然科學(xué)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(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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· 2010年度中國科學(xué)十大進(jìn)展發(fā)布
