科創(chuàng)中國·成果

中國空間站氧氣資源100%再生

記者從4月13日召開的第三屆全國載人航天環(huán)境控制與生命保障技術大會上獲悉，目前中國空間站環(huán)控生保6大再生系統(tǒng)穩(wěn)定運行，空間站氧氣資源實現(xiàn)100%再生，水資源閉合度提升到95%以上，每年減少上行補給6噸，主要技術指標達到世界領先水平。

環(huán)控生保系統(tǒng)是在太空密閉環(huán)境中為航天員創(chuàng)造一個基本的生活條件和適宜的工作環(huán)境，保障航天員身體健康和生命安全，被譽為航天員的生命“保護傘”。

中國航天員中心是我國唯一從事載人航天器環(huán)境控制與生命保障系統(tǒng)研制的科研單位。據(jù)中心環(huán)控生保工程室主任卞強介紹，55年來，他們成功研發(fā)載人航天器三代環(huán)控生保系統(tǒng)，圓滿完成神舟飛船、“飛天”艙外航天服以及空間站三艙組合體等環(huán)控生保產品研制任務。特別是空間站任務啟動以來，他們相繼攻克電解制氧、二氧化碳去除、微量有害氣體去除和水處理、尿處理等技術難題，實現(xiàn)環(huán)控生保系統(tǒng)成功由“補給式”向“再生式”根本轉換，為我國空間站建設作出了貢獻。

403秒！我國人造太陽創(chuàng)世界紀錄

4月12日，有“人造太陽”之稱的中國全超導托卡馬克核聚變實驗裝置（EAST）創(chuàng)造新紀錄，成功實現(xiàn)穩(wěn)態(tài)高約束模式等離子體運行403秒，對探索未來聚變堆前沿物理問題，加快實現(xiàn)聚變發(fā)電具有重要意義。

核聚變能源的原材料在地球上極豐富，排放無污染，如果能造一個“太陽”來發(fā)電，人類有望實現(xiàn)能源自由。EAST作為中國國家重大科技基礎設施，擁有類似太陽的核聚變反應機制。經過十幾年聚力攻關，EAST成功實現(xiàn)穩(wěn)態(tài)高約束模式等離子體運行403秒，再次刷新2017年的101秒實驗世界紀錄。此次突破，為提升未來聚變電站的發(fā)電效率，降低成本奠定了堅實物理基礎。

科學家研制出首例室溫超快氫負離子導體

中國科學院大連化學物理研究所研究員陳萍、副研究員曹湖軍團隊提出了一種全新的材料設計研發(fā)策略，通過機械化學方法，在稀土氫化物——氫化鑭晶格中故意制造大量的缺陷和納米微晶，研發(fā)出首個室溫環(huán)境下超快氫負離子導體。相關成果4月5日發(fā)表于《自然》雜志。

研發(fā)團隊創(chuàng)新地采用機械球磨法，通過撞擊和剪切力，造成氫化鑭晶格的畸變，形成了大量納米微晶和晶格缺陷。這些畸變可以顯著抑制電子傳導，從而獲得了優(yōu)異的氫負離子傳導特性。

更為重要的是，此項研究實現(xiàn)了氫負離子在溫和條件下（零下40攝氏度至80攝氏度）的超快傳導。此前的研究中，氫負離子導體只能在300攝氏度左右實現(xiàn)超快傳導。此外，團隊還首次實現(xiàn)了室溫全固態(tài)氫負離子電池的放電。

絞斷手臂寄養(yǎng)在小腿后再回植成功

4月11日，空軍軍醫(yī)大學西京醫(yī)院聯(lián)合空軍九八六醫(yī)院發(fā)布消息，該院成功為一名患者實施“前臂毀損斷肢異位寄養(yǎng)后全形組合回植重建術”，實現(xiàn)前臂中段長達7厘米的骨骼、神經等組織的重建再造，突破雙臂等長、功能恢復等技術難題。該手術屬世界首例。

手術前，該患者右前臂完全絞斷，右前臂中段大部分的骨骼、軟組織都已沒有，皮膚、肌肉、血管、神經嚴重損壞。該院團隊提出“寄養(yǎng)+回植重建”全形組合回植重建保肢方案，將患者離斷的右手先“寄養(yǎng)”在其左側小腿上，待寄養(yǎng)肢體成活、創(chuàng)面組織分界清晰，將斷臂移植回原位。目前經過手術后，患者肢體皮瓣紅潤，神經和肌肉功能重新連接，功能也都重建起來，已經可以做前臂旋轉，再過一個月就能恢復手部簡單的抓握功能。

世界首個番茄超泛基因組構建完成

4月6日，由新疆農業(yè)科學院加工番茄生物育種創(chuàng)新團隊牽頭，聯(lián)合中國農業(yè)科學院等多家單位，在國際學術期刊《自然·遺傳》在線發(fā)表了題為《超泛基因組研究揭示野生和栽培番茄物種基因組和結構變異多樣性》的科研成果。

該團隊研究收集了8個野生番茄種、1個番茄近源野生種和2個栽培番茄代表性品種，利用PacBio（第三代單分子實時測序技術）、Bionano（全基因組光學圖譜技術）和Hi-C（高通量染色體構象捕獲技術）測序技術，組裝了11個染色體水平高質量基因組，解析了番茄屬基因組特征，重構了番茄屬系統(tǒng)發(fā)生關系，構建了國際首個番茄超泛基因組，為群體水平SV基因分型提供了強大的平臺，這將有助于開發(fā)風味改良番茄品種育種的標記。

超大規(guī)模集成光量子計算芯片研制成功

北京大學研究員王劍威、教授龔旗煌課題組與合作者經過六年聯(lián)合攻關，研制了基于超大規(guī)模集成硅基光子學的圖論“光量子計算芯片”——“博雅一號”，發(fā)展出了超大規(guī)模集成硅基光量子芯片的晶圓級加工和量子調控技術，首次實現(xiàn)了片上多光子高維度量子糾纏態(tài)的制備與調控，演示了基于圖論的可任意編程玻色取樣專用型量子計算。4月6日，相關研究成果以《超大規(guī)模集成的圖量子光子學》為題，在線發(fā)表于《自然·光子學》。

研究團隊研制了一款集成約2500個元器件的超大規(guī)模光量子芯片，實現(xiàn)了基于圖論的光量子計算和信息處理功能。利用該光量子芯片，首次實現(xiàn)了多光子且高維度的量子糾纏態(tài)的制備、操控、測量和糾纏驗證，驗證了四光子三維GHZ真糾纏。多光子高維糾纏可為高維通用型量子計算提供關鍵資源態(tài)。

清華團隊研發(fā)出可穿戴人工喉

近日，清華大學集成電路學院教授任天令及合作團隊在智能語音交互方面取得重要進展，其研發(fā)的可穿戴人工喉可以感知喉部發(fā)聲相關信號，并通過人工智能模型將其識別和合成為語音。這一研究結果為語音識別與交互系統(tǒng)提供了一條新的技術途徑，并于日前在線發(fā)表在《自然·機器智能》上。

該研究團隊通過激光直寫技術在超薄聚酰亞胺薄膜上轉化出基于石墨烯的智能可穿戴人工喉（AT），實現(xiàn)了對聲音信號和機械運動的混合模態(tài)的感知，使AT能夠獲得低基頻信號，同時具有抗噪聲的語音感知能力。實驗結果表明，混合模態(tài)AT能夠檢測基本語音元素（音素、聲調和單詞），平均準確率達到99.05%。此外，通過集成AI模型，AT識別出了喉切除術患者含糊說出的日常詞匯，準確率超過90%。