4月25日上午，2024年中關村論壇開幕，10項重大科技成果發表。北京青年報記者了解到，這10項成果包含既包含農業、工業製造、新材料等方面，也包含量子雲、腦機介面、天文學等方面。其中部分成果已在國際雜誌期刊上發表，還有的已經取得實際應用。
中國科學家揭示作物主效耐鹼基因可大幅增加作物產量
中國科學院遺傳與發育生物學研究所（以下簡稱「遺傳發育所」）科學研究團隊與中國農大、華中農大、先正達集團等八家單位合作，以耐鹽鹼作物高粱為材料首次發現主效耐鹼基因AT1及其作用機轉。大田實驗證明此基因可顯著提升高粱、水稻、小米和玉米等耐鹽鹼作物種質產量，在改良鹽鹼地綜合利用上具有重大應用前景。相關研究於2023年3月24日發表於《科學》。
據介紹，謝旗研究小組近年來以高粱為主要研究材料取得了一系列重大突破，在國際上首次揭示了鳥選擇性取食不同品種高粱的機理和高粱種子包殼程度的調控機制，利用基因編輯技術培育出全球第一個稻花香型高粱新品系。這些成果為高粱的分子育種奠定了基礎。到目前為止，共培育了6個甜高粱國家登記品種，另外還有甜高粱及釀酒高粱品係正在審定之中。所培育的耐鹽鹼甜高粱品種在中國東部、北部及西部鹽鹼地等貧瘠土地已推廣和種植了50多萬畝，為中國決戰決勝脫貧攻堅及鄉村振興做出了貢獻。
大規模量子雲端算力集群發布免費向全球用戶開放
北京量子資訊科學研究院聯合中國科學院物理研究所、清華大學在2024年中關村論壇發布其最新成果「大規模量子雲算力集群」。五台百比特規模的新一代量子運算系統，透過與經典運算融合，可以形成群集協同工作。新上線的量子雲可用實體位元數達到590個以上，平均兩位元閘保真度達到97%以上，其中「Baihua」系統則接近99%。量子雲算力叢集在測控、編譯最佳化、使用者互動等軟體方面做了全面升級，支援線路編織、變分線路編譯等進階功能，綜合指標進入國際前列。
和去年相比，本次發布的量子雲算力集群對量子運算軟硬體進行了大幅優化迭代，特別是在量子硬體方面，採用了可調耦合架構，結合晶片加工製程的改進，製程穩定性和一致性有大幅提高。測控線路與測控電子學設備也進行了多項改進，大幅提升了測控系統的訊號品質、整合度與可靠性。軟體方面，完成了量子編譯優化器的更迭以及更便利的用戶互動系統Quarkstudio的開發。這是一次全端式的技術進步。
本次發布的量子雲算力集群，以免費形式向全球用戶開放，用戶可登入https://quafu.baqis.ac.cn網站依照使用者指南申請使用。
全球首個通用智慧人「通通」亮相
由北京通用人工智慧研究院（以下簡稱「通研院」）推出的全球首個通用智能人「通通」是由價值與因果驅動的具身AGI系統原型。
「通通」的問世不僅是技術上的重要飛躍，更是對通用人工智慧未來發展路徑的前瞻性探索。 「通通」的亮相為智慧體的自主性、可解釋性和價值對齊提供了新的解決方案。隨著「通通」的持續迭代，可作為通用底座支撐各類垂直應用場景，形成千萬個「通用智能人」賦能千行百業。同時「通通」也可以與具身智慧機器人結合，為智慧製造、智慧城市、醫療健康等領域帶來革命性的改變。
侵入式擷取單神經元電訊號「北腦二號」發布已在猴子顱內穩定植入近一年
腦機介面是各已開發國家在腦科學與類腦研究領域的科技競爭的高地，需要跨多個學科整合複雜系統，產業上下游鏈路長，研發過程涉及電極、晶片、數據、演算法、分析軟體、生物相容性材料等多個環節。面向植入式腦機介面的國際前沿發展趨勢，北京市前瞻策劃，委託北京腦科學與類腦研究所牽頭制定"智能腦機系統增強計劃"，成立北京芯智達神經技術有限公司，整合北京地區在電極、晶片、演算法和臨床等跨學科優勢團隊，聚焦半侵入式採集腦皮層電信號的"北腦一號"和侵入式採集單神經元電信號的"北腦二號"，以抓型號的方式進行工程化開發。
2024中關村論壇發布的重大成果之一"北腦二號"，由自研高通量柔性微絲電極，千通道電生理記錄系統，實時編解碼算法等關鍵技術，完成全鏈路系統構建，在全球首次實現獼猴透過意念控制對二維運動目標的腦控攔截，解決了大規模單細胞訊號長期穩定記錄和即時解碼的國際前沿難題，這套系統已經在猴子顱內穩定植入將近一年，電極性能關鍵指標國際領先。
300兆瓦級F級重型燃氣渦輪機完成組裝下線保障能源安全與綠色發展
在工業與資訊化部、國務院國資委、上海市、北京市等部門地方的大力支持下，2024年2月28日，中國自主研製的最大功率、最高技術等級重型燃氣渦輪機－300兆瓦級F級重型燃氣渦輪機首台樣機在上海臨港總裝下線，這是中國重型燃氣渦輪機自主創新發展歷程中的重要里程碑，標誌著中國大功率重型燃氣渦輪機首次走完基於正向設計的製造全過程，全面進入整機試驗與驗證的最終階段。
這次下線的300兆瓦級F級重型燃氣渦輪機由5大系統、5萬餘個零件構成，是中國首次自主研製的最大功率、最高技術等級重型燃氣渦輪機，將成為帶動高端裝備製造業發展的重要力量。我們的重型燃氣渦輪機採用了一系列新技術、新材料、新工藝，對中國燃氣渦輪機基礎學科進步、產業技術發展具有顯著的帶動輻射作用，對保障中國能源安全和綠色發展，加快形成新質生產力，推進新型工業化，建設製造業強國具有重要意義。
第三代「香山」開源高效能RISC-V處理器核能效能水準已進入全球第一梯隊
中國科學院運算技術研究所、北京開源晶片研究院發布的第三代「香山」開源高效能RISC-V處理器核採用國際上首次基於開源模式的處理器晶片聯合開發，與多家國內外企業組成共同開發團隊，使用入選體系結構領域2022年度全球12個亮點成果的全球先進的晶片敏捷開發新方法，僅用1年半的時間便完成開發。主頻達3GHz@7nm，SPECINT2006評分為15分/GHz，效能等級已進入全球第一梯隊，可廣泛應用於伺服器晶片、AI晶片、 GPU 、 DPU等高階晶片領域，為先進運算產業提供開源共享的共性底座技術。
目前有一批企業正在基於「香山」研發資料中心AI晶片、超大算力RISC-V伺服器晶片、開放市場的全自主RISC-V雲端運算晶片、基於RISC-V的國產GPU晶片等高階晶片，可望在2025年形成高階RISC-V運算晶片的集體突破。屆時，中國企業可望在全球RISC-V新生態中取得領先優勢，打通晶片領域國內國外雙循環，實現中國高階處理器晶片產業的自立自強。
經過10年的累積與沉澱，2023年，北京大學物理學院劉開輝教授、王恩哥院士研究團隊終於攻克了輕元素單晶材料製備的超級難題——生長堆疊取向調控，實現了菱方氮化硼晶體材料的大面積製備（發表於《先進材料》期刊）。菱方氮化硼具有極強的光學非線性特性，但構型為自然界中不存在的亞穩定物相。團隊創新性提出襯底表面原子台階調控策略，克服生長過程的熱力學限制，最終得到了面內尺寸達厘米量級、厚度達微米量級的菱方氮化硼晶體材料。
同時，研究團隊首創了第三種相位匹配理論——界面轉角相位匹配理論，並製備了一種全新類型光學晶體——轉角菱方氮化硼光學晶體（發表於《物理評論快報》期刊）。研究團隊發現，將菱方氮化硼晶體材料在特定角度旋轉並堆疊，製備的轉角菱方氮化硼光學晶體具有超強的光學非線性效應。晶體僅有微米量級厚度，"薄如蟬翼"，是世界上已知最薄的光學晶體，能效相較於傳統晶體提升了100至1萬倍。這項研究成果是中國在光學晶體領域的重要原創性突破，開啟了光學晶體領域全新的設計模型與材料體系。目前，研究團隊已與國內雷射器公司合作，並成功研發了新一代的全光纖雷射器，同時與用戶單位合作積極推進該技術在光學晶片、量子技術、航空航天特種用途等領域的研發應用。
天文學界先前僅探測到分別處於「紅背」與「黑寡婦」狀態的脈衝星雙星系統，並未了解這二者演化的中間狀態。借助中國天眼FAST的超高靈敏度，從「紅背」與「黑寡婦」這條演化路徑得到證實。研究團隊使用FAST偵測到名為M71 E的脈衝星雙星系統，長期觀測後確定此系統兩顆星繞轉一週的時間僅53分鐘，是目前已發現繞轉週期最短的脈衝星雙星系統。被認定為是處於「紅背」系統到「黑寡婦」系統演化過程的中間狀態，填補了蜘蛛類脈衝星演化理論的缺失環節。同時，此雙星系統繞轉軸幾乎指向地球、極為罕見，期待進一步研究有更多發現。
這項成果於2023年6月20日由國際學術期刊《自然》線上發表，期刊審查者評估該成果發現了一個非常有趣的脈衝星雙星系統；這個發現使得脈衝星雙星系統的軌道周期最短記錄大幅縮短約30%，預示著蜘蛛類脈衝星演化中存在新的未知過程。
「拉索」發現史上最亮伽瑪暴十億電子伏特光子
國家重大科技基礎設施"高海拔宇宙線觀測站（ LHAASO ）"（簡稱"拉索"）正式發布了迄今最亮的伽馬射線暴（簡稱"伽馬暴"，編號GRB 221009A）的高能伽馬輻射的精確能譜，最高能量超過了十萬億電子伏特，該結果挑戰了傳統的伽馬暴餘輝的標準輻射模型，揭示出宇宙背景光在紅外線波段強度低於預期。同時，此能譜為檢驗愛因斯坦相對論的適用範圍、探索暗物質候選粒子──軸子等新物理研究提供了重要資訊。相關結果於2023年11月15日在《科學進展》發表，由中科院高能物理研究所主導的拉索國際合作小組完成。
本次基於拉索測量的精確能譜，推導出宇宙背景光對高能量伽瑪光的吸收低於預期，紅外線波段宇宙背景光強度僅為現有宇宙學模型預期的40%左右。這結果將促使人們重新思考宇宙中星系的形成和演化過程。另一方面，如果標準的宇宙演化模型正確，宇宙背景光對高能量伽瑪光子的吸收低於理論預期也可能意味著存在某種超出當前粒子物理標準模型的新物理機制。
拉索是國家重大科技基礎設施，位於四川省稻城縣海拔4410公尺的海子山，是由5216個電磁粒子探測器和1188個繆子探測器組成的一平方公里地面簇射粒子探測器陣列、7.8萬平方米水切倫科夫探測器陣列以及由18台廣角切倫科夫望遠鏡組成的複合陣列。拉索於2021年7月建成並開始高品質穩定運行，是國際上最靈敏的超高能伽馬射線探測裝置，具有大視場和全天候的特點，每天可以監視2/3的天區範圍，這次發現充分體現了拉索國際領先的敏感度和獨特優勢。
4 月12 日晚間21時，正在運行的世界首個全超導託卡馬克EAST裝置取得重大成果，成功實現了403 秒穩態長脈衝高約束模等離子體運行，創造了託卡馬克裝置高約束模式運行新的世界紀錄。在4 月13日下午19 時，再次重複了403 秒穩態長脈衝高約束模等離子體運行，標誌著EAST全超導託卡馬克裝置高參數長脈衝穩態運行的可靠能力。
EAST大科學團隊解決了長時間尺度下的等離子體位形約束、高功率射頻波加熱與電流驅動、等離子體與壁相互作用、關鍵分佈參數的實時診斷等系列前沿物理和技術集成問題， 重複實現了長脈衝高約束模等離子體運作。 EAST 物理實驗所取得的一系列重大突破，進一步驗證了未來聚變實驗堆高約束模式穩態運作的可行性。同時，也對探索未來聚變堆前沿物理問題，提升核融合能源經濟性、高效性，加速實現聚變能應用具有重要意義。 EAST 裝置所取得的一系列重大創新成果，為國際熱核融合實驗堆ITER運作和中國自主建設運作聚變堆提供了重要的實驗基礎。
文/北京青年報記者溫婧
編輯/田野
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