抗疫科研争分夺秒 基础研究咬定青山

研究人员正在工作新华社宣布

嫦娥四号着陆点和芬森坑，拍摄月球地幔物质；新华社宣布

编者按:

人类抗击疾病最强有力的武器是科学技术。科学发展和技术创新是人类战胜重大灾害和流行病不可或缺的。疫情爆发以来，国家科技战线积极响应党中央的号召。相关部门成立了科研团队，确定了临床治疗和药物、疫苗研发、检测技术和产品、病毒病原学和流行病学、动物模型建设五个主要方向。成立了跨学科和多学科科学研究小组。科学研究、临床研究和防治前线相互协调。参与生产、研究和调研的各方在很短的时间内取得了积极进展，为疫情防控提供了强有力的科技支持。这背后是近年来中国基础科学的快速发展几天前，2019年中国基础科学领域十大进展发布，从中我们可以看到中国基础研究的强大力量。

天前，2600多名专家学者参加了网上投票。宣布了2019年中国的十大科学进展:探测到了月球地幔物质暴露的初步证据，构建了用于人工智能的异质芯片，提出了受DNA检测酶调控的自身免疫性疾病的治疗方案，破解了藻类水下光合作用的蛋白质结构和功能，基于材料基因工程开发了高温大块金属玻璃。选择了十大科学进展，包括铕离子改善钙钛矿太阳能电池寿命的机理解释、青藏高原杰尼索夫人的发现、重力诱导量子退相干模型的卫星检验、非洲猪瘟病毒结构和组装机制的揭示、三维量子霍尔效应的首次观测。

1。月球地幔物质发现的初步证据

中国的嫦娥4号探测器最近成功地降落在月球背面SPA区的冯卡门撞击坑，并用月球车玉兔2号进行了巡逻探测中国科学院国家天文台李春来研究组及其合作者报告了部署在玉兔2号上的可见和近红外光谱仪(VNIS)的初步光谱探测结果。分析发现存在低钙(斜方辉石)和橄榄石。这种矿物组合可能代表了源自月球地幔的深层物质。进一步的地质背景分析表明，这些物质是从附近直径72公里的芬森撞击坑中挖掘出来的，并在嫦娥四号着陆点喷射到月球地幔中。这项工作的意义在于揭示了月球地幔的物质组成，为研究月球早期岩浆海洋提供了新的约束，加深了对月球内部形成和演化的理解。玉兔2号将继续探索冯卡门撞击坑底部的这些物质，以了解它们的地质背景、起源和组成，并为未来的月球样品取样和返回任务提供基础。

2。构建人工通用智能的异构芯片

发展人工通用智能通常有两种方法(AGI):面向计算机科学或面向神经科学。将两者结合起来是目前公认的发展AGI的最佳途径由于这两种方法的思想和编码方案完全不同，它们依赖于完全不同且不兼容的计算平台。很难建立一个融合两者的计算平台，从而阻碍了AGI的发展。因此，开发一个通用平台非常重要，它既能支持基于计算机科学的流行人工神经网络，又能支持受神经科学启发的模型和算法。清华大学石路平研究小组及其合作者提出了一种天体计算机芯片体系结构，它有效地集成了上述两种方法，提供了一个异构的集成协同计算平台该芯片采用多核结构、可重构组件和流水线数据流的混合编码方案，不仅可以独立支持基于计算机科学的机器学习算法、神经科学主导的算法和神经科学中的各种编码方案，还支持两者的异构混合建模，提供了一种新的解决方案。研究人员只用一个芯片演示了无人驾驶自行车系统中常用算法和模型的同步，实现了实时目标检测、跟踪、语音控制、避障、越障和平衡控制。该研究有望为开发更通用的硬件平台铺平道路，促进AGI的发展。

3。已经提出了一种DNA检测酶调节的自身免疫疾病治疗方案。有成千上万的

病毒，它们的感染特点和致病方式也各不相同。然而，当病毒入侵时，其自身的遗传物质将不可避免地被带入宿主细胞。身体对这些外源遗传物质(如脱氧核糖核酸等)反应迅速。)，甚至以伤害自身为代价，这是由病毒感染引起的致命炎症的主要原因。对外源性DNA诱导免疫反应的理解可以追溯到数百年前，但其潜在机制尚不清楚。2013年，国际上在这一领域取得了重大突破。科学家将蛋白cGAS(环状鸟苷酸-腺苷酸合成酶)鉴定为细胞内DNA病毒受体。随着降钙素基因相关肽的发现，科学家发现，除了检测病毒入侵外，降钙素基因相关肽的异常激活还直接导致一类自身免疫性疾病。因此，寻找控制cGAS活性的有效手段，探索其调控机制，对治疗病毒感染和自身免疫性疾病具有重要意义。军事医学研究所(国家生物医学分析中心)的张学敏和李涛研究小组和合作者发现乙酰化修饰是控制cGAS活性的关键分子事件，并揭示了其背后的规律。该研究不仅揭示了抗病毒感染的关键调控机制，还发现了有效的降钙素基因相关肽抑制剂，为自身免疫性疾病(如AGS综合征)提供了潜在的治疗策略

4。中国科学院植物研究所

沈和匡课题组报道了海洋硅藻三角褐指藻的高分辨率晶体结构，揭示了蛋白质支架中7个叶绿素a、2个叶绿素c、7个岩藻黄素和可能1个硅黄质的详细结合位点，从而揭示了叶绿素a和c之间的有效能量传递途径该结构还显示了岩藻黄素和叶绿素之间的密切相互作用，使得能量能够通过岩藻黄素有效地转移和猝灭该研究小组还与清华大学生命科学学院的隋森芳研究小组合作，以3.0埃的分辨率分析了硅藻光系统二(PSII)和FCPII超级计算机的冷冻电子显微镜结构。该研究首次解决了硅藻和绿藻光合膜蛋白的超分子结构和功能难题。这不仅对揭示自然界光能高效转化为光合作用的机理具有重要意义，而且为人工模拟光合作用、指导新作物设计和建设智能植物工厂提供了新的思路和策略。

5。中国科学院物理研究所刘延辉研究组

基于材料基因工程开发的高温大块金属玻璃及其合作者基于材料基因工程的概念开发了一种高通量的实验方法，具有高效、无损、易于推广的特点。设计了铱-镍-钽(硼)合金体系，获得了玻璃化转变温度高达1162K的高温块状金属玻璃新开发的金属玻璃在高温下具有极高的强度，在1000K时达到3.7千兆帕斯卡，远远超过先前报道的大块金属玻璃和传统高温合金。金属玻璃的过冷液体区达到136K，比以前报道的大多数金属玻璃的过冷液体区都要宽。其成型能力可达3毫米，并可通过热塑性成型获得适用于高温或恶劣环境的小型部件。本研究开发的高通量实验方法实用性强，颠覆了金属玻璃领域60年的“炒制”材料研发模式，证实了材料基因工程在新材料研发中的有效性和高效性，为解决新型金属玻璃材料的高效探索问题开辟了新的途径，也为新型高温高性能合金材料的设计提供了新思路。

6。阐述了铕离子提高钙钛矿型太阳能电池寿命的机理

钙钛矿型太阳能电池是备受关注的新一代光伏技术，其工作稳定性是目前产业化的主要障碍。传统研究主要采用成分优化、封装、界面修饰和紫外光过滤等方法来有效抑制氧气、水分和紫外光等因素引起的性能退化，从而提高器件的稳定性。然而，为了进一步提高器件的寿命，有必要开发一种长期有效的方法来抑制材料在使用过程中的固有缺陷。为了提高器件的固有稳定性，北京大学理工学院周课题组、/孙化学与分子工程学院课题组及其合作者提出，在钙钛矿活性层中引入铕离子(Eu3+/Eu2+)作为“氧化还原梭”，可以同时消除Pb0和I0缺陷，从而大大提高器件的使用寿命。有趣的是，该离子对在器件使用过程中没有明显消耗，相应器件的效率高达21.52%(认证值为20.52%)，没有明显的迟滞现象同时，含铕离子的薄膜器件表现出优异的热稳定性和光学稳定性。在85℃持续光照或加热1000小时后，该装置仍分别保持91%和89%的原始效率。在最大功率点连续运行500小时后，保持91%的原始效率。该方法解决了限制卤化铅钙钛矿太阳能电池稳定性的重要关键因素，可推广到其他钙钛矿光电器件，对面临类似问题的其他无机半导体器件具有参考意义

7。发现于青藏高原的杰尼索夫

。中国科学院青藏高原研究所陈法虎课题组、兰州大学张东久课题组和德国马克斯·普朗克进化人类学研究所让·雅克·胡布林课题组的合作者报道了一具经古蛋白质分析鉴定为杰尼索夫人的下颌骨，它来自中国甘肃省夏河县白石崖喀斯特洞穴研究人员通过对附着在化石上的碳酸盐结核进行铀定年，确定下颌骨至少有16万年的历史。化石标本是在杰尼索夫洞穴外发现的第一个杰尼索夫化石证据。标本的综合分析也为杰尼索夫人的研究提供了丰富的物理形态学信息，包括下颌骨和牙齿的形态学信息。研究表明，早在现代智人到来之前，杰尼索夫人就已经在中更新世晚期生活在青藏高原的高海拔地区，并成功地适应了寒冷缺氧的环境。

8。重力诱导量子退相干模型的卫星验证

量子力学和广义相对论是现代物理学的两大支柱然而，任何试图融合量子力学和广义相对论的理论工作都会遇到很大的困难。目前，关于如何将量子力学和引力理论结合起来的讨论有很多模型，但普遍缺乏实验测试。中国科技大学的潘剑伟和他的同事彭承志、范景云等合作者，利用“墨子”量子科学实验卫星，率先在国际空间开展了一项重力诱导量子纠缠退相干的实验测试，以测试量子纠缠光子穿越地球重力场的退相干。根据“事件形式”的理论模型，预测在地球引力场中传播的纠缠光子对的相关性可能会丢失。根据现有的量子力学理论，所有纠缠光子对都将保持纠缠特性。最后，卫星实验的结果不支持“事件形式”理论模型的预测，但与标准量子理论一致。这是世界上第一次用量子卫星来测试试图在地球引力场中融合量子力学和广义相对论的理论，这将极大地促进相关物理学的基础理论和实验研究。

9。揭示了非洲猪瘟病毒的结构及其组装机制

非洲猪瘟病毒(ASFV)是一种巨大而复杂的DNA病毒，可在家猪和野猪中引起急性、热性和高度传染性疾病。发病率和死亡率高达100%，给生猪养殖产业链造成了巨大的经济损失。目前，没有可用的疫苗。中国科学院生物物理研究所饶何姿/王祥喜团队和中国农业科学院哈尔滨兽医研究所布志高团队与上海科技大学等单位合作，不断从上海科技大学冷冻电子显微镜中心收集高质量数据。使用优化的图像重建策略，以4.1埃的分辨率分析了非洲猪瘟病毒衣壳的三维结构。结构细节揭示了衣壳稳定性和组装的分子基础，对非洲猪瘟疫苗的研究和开发具有重要的理论意义。

10。首次观察到三维量子霍尔效应

在中国南方科技大学物理系张力元研究小组、中国科技大学物理系乔振华研究小组和新加坡科技大学杨胜元设计的合作下，“三维量子霍尔效应”首次在体碲化锆晶体中实验实现。研究人员测量了碲化锆单晶在磁场下的低温电子输运，在相对较低的磁场下达到了极限量子极限状态(只有最低的朗道能级被占据)。在这种状态下，研究人员观察到一个接近于零的无耗散纵向电阻，并沿磁场方向形成一个与半个费米波长成正比的非常好的霍尔电阻平台。这些是三维霍尔效应出现的决定性迹象。理论分析还表明，这种效应源于极端量子极限下电子关联增强产生的电荷密度波驱动的费米表面不稳定性。通过进一步增加磁场强度，纵向电阻和霍尔电阻都急剧增加，表现出金属-绝缘体相变。研究进展为三维量子霍尔效应提供了实验证据，为进一步探索三维电子系统中的奇异量子相及其相变提供了一个有希望的平台。

(资料来源:科技部高技术研究发展中心、基础研究管理中心，由本报袁主编)

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