盤點(diǎn)2018全球科技的78項(xiàng)重要進(jìn)展和事件

一、深空·深?！の镔|(zhì)深層

>>>>1. 中國發(fā)射首次超過美國。整個2018年，中國發(fā)射了39次，其中航天科技37次、航天科工1次、民營航天企業(yè)藍(lán)箭航天1次（不幸失?。状纬^美國成為全球年度航天發(fā)射數(shù)量最多的國家。截止12月27日，全球發(fā)射已達(dá)108次，是冷戰(zhàn)后首次超過100次；30年后，人類又一次發(fā)射重型火箭。

>>>>2. 美國“洞察號”成功著陸火星。在歷經(jīng)6個多月、總飛行3億英里之后，洞察號（Insight）抵達(dá)火星，這是人類歷史上第8次將探測器成功送上火星地表，成為第三個正在服役的火星探測器。它已從火星傳回了火星的風(fēng)聲，攜帶的儀器還可以探究火星內(nèi)部構(gòu)造。另外具有里程碑意義的是，兩枚微型立方體衛(wèi)星跟隨到達(dá)火星軌道，充當(dāng)洞察號的信號中繼器。因火星表面刮起全球性風(fēng)暴，“機(jī)遇號”于6月份“失聯(lián)”?！昂闷嫣枴痹陲L(fēng)暴過后，又開始正常工作。

“洞察號”在火星表面工作（想象圖）

火星表面刮起全球性風(fēng)暴

>>>>3. 火星表面發(fā)現(xiàn)液態(tài)水。意大利科學(xué)家通過歐洲航天局的“火星快車”探測器，在火星南極1.5千米的冰蓋下，首次發(fā)現(xiàn)了數(shù)米深、直徑約20千米的高鹽度液態(tài)湖泊。這是火星探索歷史上的重大突破。

>>>>4. 美國發(fā)射帕克號太陽探測器。帕克探測器在隨后大約8年內(nèi)，將完成24次繞太陽軌道的飛行，與太陽表面的距離最近時僅有610萬千米，將成為首個進(jìn)入日冕層的飛行器?！芭量颂枴贝蚱屏藟m封40多年之久的最快人造物體記錄。

帕克號太陽探測器

>>>>5. 歐日聯(lián)合首次發(fā)射水星探測器。貝皮科倫布（BepiColombo）由水星行星軌道器（歐空局）和水星磁層軌道器（日本）組成，它們在抵達(dá)水星時分離，分別進(jìn)入不同高度的互補(bǔ)軌道。這是歐空局第一次，人類第三次向水星發(fā)射探測器。因?yàn)榫嚯x太陽太近，水星探測非常之難。

>>>>6. 小行星探測前赴后繼。日本“隼鳥2號”飛抵小行星“龍宮”，預(yù)計2020年底返回地球。美國小行星取樣探測器OSIRIS-Rex抵達(dá)一顆名為“貝努”（又譯為“不死鳥”）的小行星，并發(fā)現(xiàn)水的存在。據(jù)估計，貝努將可能于2135年撞擊地球。第一個小行星探測器“黎明”工作11年后即將“退役”，它先后探測了灶神星和谷神星，據(jù)信這兩顆小行星占整個小行星帶質(zhì)量的45%。小行星蘊(yùn)含著太陽系早期的秘密，有些小行星因擁有巨量貴金屬甚至還具有巨大商機(jī)。

日本小行星探測器“隼鳥2號”拍攝的小行星“龍宮”表面

藝術(shù)家概念下的OSIRIS-REx與貝努小行星

（圖：NASA/Goddard/Chris Meaney）

>>>>7. 嫦娥四號前往月亮背部。目前已成功進(jìn)入近月點(diǎn)約100公里的環(huán)月軌道。之前發(fā)射的“鵲橋”中繼衛(wèi)星，首次實(shí)現(xiàn)國際地月拉格朗日L2點(diǎn)的測控和中繼通信。有趣的是，嫦娥四號還攜帶了一個密閉的罐子——內(nèi)有馬鈴薯種子、擬南芥種子、蠶卵、土壤、水、營養(yǎng)液和空氣，它將驗(yàn)證生物能不能在月球表面活下來。

嫦娥四號攜帶著陸區(qū)器和月球車

>>>>8. 俄羅斯載人飛船發(fā)射失敗。10月11日，俄羅斯“聯(lián)盟MS-10”飛船搭載“聯(lián)盟-FG”型運(yùn)載火箭發(fā)射升空，起飛約119秒后，第二級發(fā)動機(jī)突然關(guān)閉，此后乘員艙與火箭緊急分離，并拋出降落傘著陸。飛船上的俄羅斯宇航員阿列克謝·奧夫奇寧和美國宇航員尼克·黑格均告生還。12月3日，載人飛船復(fù)飛，成功把三名宇航員送往國際空間站。

“聯(lián)盟-FG”型運(yùn)載火箭發(fā)射

>>>>9. SpaceX重型獵鷹火箭成功首飛。2月7日，SpaceX成功發(fā)射重型獵鷹火箭，上面搭載了一輛特斯拉紅色敞篷跑車Roadster，車座上還放置著一個假人模型。

SpaceX成功發(fā)射重型獵鷹火箭

>>>>10. “新視野號”在“天涯海角”發(fā)回新年祝福。2006年發(fā)射的“新視野號”已經(jīng)奔赴太陽系邊緣“柯伊伯帶”。2019年元旦，它掠過一個小行星2014MU69（征集命名為“天涯海角”），此時距離太陽43.4個天文單位（日地距離）。值得一提的是，11月，“旅行者2號”穿過日光頂層(heliopause)，成為繼“旅行者1號”器之后第二個遠(yuǎn)離太陽的人造物體。

“新視野號”拍攝到的第一張2014MU69的照片

>>>>11.望見宇宙的黎明！科學(xué)家探測到第一批恒星的信號。亞利桑那州立大學(xué)的一座地基天線，探測到宇宙大爆炸1.8億年后第一批恒星發(fā)出的無線電信號。意外的是，該信號比理論預(yù)測的要強(qiáng)兩倍，被認(rèn)為可能受到了暗物質(zhì)的影響。

>>>>12.最精確的銀河系17億顆恒星3D地圖。歐空局的蓋亞衛(wèi)星發(fā)布最新數(shù)據(jù)，綜合了22個月的測量數(shù)據(jù)，繪制出迄今為止最精確的銀河系地圖，包含17億顆恒星及其距離和運(yùn)動方向等數(shù)據(jù)。

蓋亞（Gaia）拍攝的銀河系和臨近星系，含有將近17億顆恒星

>>>>13. “彩虹魚”完成萬米海試。由上海海洋大學(xué)和西湖大學(xué)聯(lián)合組成的科考團(tuán)隊(duì)在全球最深的海溝——馬里亞納海溝成功完成兩臺“彩虹魚”第二代著陸器的萬米級海試，深度分別為10918米和10899米。

考察隊(duì)員將負(fù)責(zé)拍攝和誘捕生物的“彩虹魚”第二代著陸器回收到甲板（12月11日攝）。

（新華社記者 張建松 攝）

>>>>14. 首次實(shí)現(xiàn)反氫內(nèi)基準(zhǔn)能量躍遷。現(xiàn)今的物理學(xué)認(rèn)為，宇宙大爆炸應(yīng)該創(chuàng)造了等量物質(zhì)和反物質(zhì)，但反物質(zhì)一直未見其蹤。加拿大和歐洲核子研究中心的物理學(xué)家首次在反氫原子內(nèi)實(shí)現(xiàn)并觀察到了最基本、最重要的萊曼-α躍遷，向操控反氫原子邁近了一步。

鈦藍(lán)寶石激光系統(tǒng)。

(來源：University of British Columbia)

>>>>15.首次測出質(zhì)子內(nèi)部的壓強(qiáng)，是地球大氣壓力的100萬億億億倍（1030倍），這大約是中子星核心壓力的10倍。為了量化質(zhì)子內(nèi)部壓力，研究人員使用了該探測器為杰斐遜實(shí)驗(yàn)室的連續(xù)電子束加速裝置大接受度譜儀（CLAS）。

>>>>16. 科學(xué)家首次精確定位“幽靈粒子”起源。早在1912年，科學(xué)家就發(fā)現(xiàn)每天都有亞原子粒子不停地撞向地球。南極天文臺建立了一個被傳感器緊密包裹的1立方公里冰體“冰立方”。2017年9月，捕捉到一個高能中微子。今年7月，科學(xué)家將其成功地溯源到一個距地球約37.8億光年的耀變體（Blazar）——巨大黑洞吸積大量物質(zhì)而產(chǎn)生的劇烈天文現(xiàn)象。

>>>>17. 國際上首次揭示水的核量子效應(yīng)。水的結(jié)構(gòu)是《科學(xué)》雜志創(chuàng)刊125周年特刊中提出的125個最具挑戰(zhàn)性的科學(xué)問題之一。北京大學(xué)在國際上首次獲得了單個水分子的高分辨振動譜，測得了單個氫鍵的強(qiáng)度。研究表明氫核的量子效應(yīng)足以對水的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)產(chǎn)生顯著的影響，澄清了學(xué)術(shù)界長期爭論的氫鍵的量子本質(zhì)。

>>>>18.馬約拉納任意子首次在超導(dǎo)塊體材料中被發(fā)現(xiàn)。中科院物理所、中科院大學(xué)聯(lián)合研究團(tuán)隊(duì)，首次在超導(dǎo)塊體材料中觀測到馬約拉納任意子，為馬約拉納物理的研究開辟新的方向。物質(zhì)都是由“費(fèi)米子”的基本粒子組成，每一個粒子都有反粒子。1937年意大利理論物理學(xué)家馬約拉納預(yù)言，宇宙中存在中性費(fèi)米子，其反粒子是它本身，人們把這種神奇的粒子稱為馬約拉納費(fèi)米子。

鐵基超導(dǎo)材料磁通漩渦中發(fā)現(xiàn)的馬約拉納任意子

二、生命·生物·生態(tài)

>>>>19. 單細(xì)胞尺度細(xì)胞譜系追蹤技術(shù)。一直以來，人們都想弄清楚單個細(xì)胞是如何發(fā)育成擁有多個器官和數(shù)十億細(xì)胞的成年動物的。這需要從活生物體中分離成千上萬個完整細(xì)胞，有效測序每個細(xì)胞中表達(dá)的遺傳物質(zhì)，使用計算機(jī)或標(biāo)記細(xì)胞，觀察每個基因何時啟動并誘導(dǎo)細(xì)胞分化。世界各地的研究團(tuán)隊(duì)正在應(yīng)用這些技術(shù)研究人體細(xì)胞如何在發(fā)育過程中成熟，組織如何再生，以及細(xì)胞在疾病中發(fā)生哪些變化。

斑馬魚胚胎細(xì)胞譜系

>>>>20. 世界首例體細(xì)胞克隆猴。中科院上海神經(jīng)所成功地利用體細(xì)胞核轉(zhuǎn)移技術(shù)克隆出兩只獼猴“中中”“華華”的誕生，使得克隆非人靈長類成為現(xiàn)實(shí)?？寺『锏某霈F(xiàn)對于認(rèn)識和治療疾病，有了全新的非人靈長類動物模型，對于腦疾病、腦科學(xué)等都具有重大意義。

克隆猴“中中”“華華”

>>>>21. 世界首例亨廷頓舞蹈病基因敲入豬。暨南大學(xué)、中科院廣州生物醫(yī)藥與健康研究院、美國埃默里大學(xué)等多個研究團(tuán)隊(duì)協(xié)作，精準(zhǔn)地將人突變的亨廷頓基因，插入到豬的內(nèi)源性基因中，在國際上首次建立了與神經(jīng)退行性病人突變基因相似的大動物模型。這個里程碑式的研究，使人們能更深入了解神經(jīng)細(xì)胞死亡的機(jī)制及尋找有效的治療方法。

亨廷頓舞蹈病基因敲入豬

>>>>22. 世界首例合成真核細(xì)胞。中科院上海植物生理生態(tài)所創(chuàng)造出世界第一個真核細(xì)胞——單條染色體的釀酒酵母菌。據(jù)報道，瑞典科學(xué)家已經(jīng)用這種酵母菌進(jìn)行了工業(yè)發(fā)酵。原核、真核是生物的分類，人類屬于真核這一類。這種釀酒酵母中有1/3基因與人類基因同源。這項(xiàng)研究在原核與真核生物之間基因組進(jìn)化搭建起橋梁，為解密生命“天書”提供新思路。

人造單染色體酵母與天然酵母細(xì)胞對比圖，兩者形態(tài)相似，但染色體的三維結(jié)構(gòu)有巨大改變

>>>>23. 世界首例哺乳動物“雄雄生子”。昆蟲、魚類、爬行類和鳥類都有“單性生殖”的情況，但哺乳動物做不到，這主要是因?yàn)椤坝∮洝被虻拇嬖?。中科院動物所用CRISPR技術(shù)，成功培育出29只“雙母親”小鼠和12只“雙父親”小鼠。其中“雙母親”小鼠能健康生長到成年，還能繁育下一代。而“雙父親”存活48小時，屬世界首例。

>>>>24.用基因剪刀技術(shù)開發(fā)“基因試紙”。美國布羅德研究所團(tuán)隊(duì)開發(fā)出“基因試紙”，在實(shí)驗(yàn)室中成功檢測出一些病毒感染及肺癌患者的腫瘤標(biāo)記物?？捎糜跈z測病毒、腫瘤DNA（脫氧核糖核酸）等核酸物質(zhì)。

>>>>25. 首次讓皮膚細(xì)胞變身干細(xì)胞。美國格萊斯頓研究所首次使用CRISPR技術(shù)，直接操縱細(xì)胞的基因組，將老鼠的皮膚細(xì)胞變成了誘導(dǎo)多能干細(xì)胞。這種新方法可以更簡單快捷地制造出誘導(dǎo)多能干細(xì)胞，為治療多種疾病提供了巨大助力。

>>>>26. 利用干細(xì)胞制造人工胚胎。荷蘭馬斯特里赫特大學(xué)等機(jī)構(gòu)的研究人員利用干細(xì)胞開發(fā)出了一種胚胎樣的結(jié)構(gòu)，研究中并未使用精子或卵子。這是繼去年劍橋大學(xué)的胚胎學(xué)家使用小鼠干細(xì)胞制造出了能進(jìn)行原腸胚形成（任何胚胎生命關(guān)鍵的一步）的人造胚胎樣結(jié)構(gòu)之后，向制造人工胚胎又邁進(jìn)一步。

>>>>27. CAR-T細(xì)胞讓癌癥患者5年內(nèi)保持無癌狀態(tài)。來自賓夕法尼亞大學(xué)的科學(xué)家報道了一名慢性淋巴細(xì)胞白血病患者在2013年接受嵌合抗原受體T細(xì)胞（CAR-T細(xì)胞）治療后，5年內(nèi)保持無癌癥狀態(tài)，并且這些CAR-T細(xì)胞仍然存在于該患者機(jī)體的免疫系統(tǒng)中。

>>>>28.激活視網(wǎng)膜干細(xì)胞可以恢復(fù)小鼠的視力。西奈山伊坎醫(yī)學(xué)院研究人員及一個國際研究小組，通過激活視網(wǎng)膜干細(xì)胞，使失明小鼠能重新感知光線并恢復(fù)視力。在冷血脊椎動物中，視網(wǎng)膜干細(xì)胞可以修復(fù)受損的視網(wǎng)膜神經(jīng)元，而在哺乳動物中則沒有再生能力。此研究突破將為視網(wǎng)膜退行性疾病提供治愈的方法。

>>>>29.胚胎首次細(xì)胞分裂研究獲“改變教科書”發(fā)現(xiàn)。人們一直認(rèn)為哺乳動物胚胎首次細(xì)胞分裂中，只有一個紡錘體負(fù)責(zé)指揮。但歐洲分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)室的最新小鼠實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，父系和母系染色體竟然是分頭行動的，分別控制雙方染色體的分離。

重新定義生命第一步，教科書將被改寫

>>>>30.迄今最完整的大腦圖像。美國一個聯(lián)合研究團(tuán)隊(duì)首次繪制出了黑腹果蠅整個大腦的高清晰度三維圖像，展示了10萬個神經(jīng)元每一個的具體情況，這是有史以來最完整的大腦圖譜。這項(xiàng)工作涉及到將超過7000張大腦切片的2100萬張圖像結(jié)合起來。

這張果蠅的大腦圖譜可以被放大至納米級別，并追蹤單個神經(jīng)元的通路

>>>>31. PET/CT首次實(shí)現(xiàn)全身3D顯像。加州大學(xué)戴維斯分校等聯(lián)合團(tuán)隊(duì)開發(fā)的系統(tǒng)將PET系統(tǒng)的掃描速度提高40倍，這樣人體承受的輻射量會減少至原來的1/40，還可以拍攝追蹤放射性標(biāo)記藥物在體內(nèi)移動的軌跡。

EXPLORERPET/CT是世界上首臺可以對整個人體同時3D顯像的醫(yī)療成像系統(tǒng)

>>>>32. 世界首例逝者子宮移植懷孕生育。研究人員從一位中風(fēng)身亡的45歲女性體內(nèi)取出子宮，成功移植到了一位先天缺少子宮的女性體內(nèi)，這名女性懷孕生下一個健康的女嬰兒。這證實(shí)了已故捐獻(xiàn)者的器官仍可被使用，更多病人可因此被治愈。

>>>>33. 小麥基因組圖譜繪制完成。所使用的材料是源于中國四川的“中國春”小麥品種，在21條染色體上確定了10.7萬個基因。小麥含有A、B和D三個基因組，多而復(fù)雜，約為水稻的40倍。中科院遺傳所繪制出烏拉爾圖小麥材料G1812的A基因組7條染色體的分子圖譜，注釋出了41507個蛋白編碼基因。小麥養(yǎng)活了世界上40%的人口，提供了人類所需熱能和蛋白質(zhì)的20%。

經(jīng)過13年努力，來自20個國家73個研究機(jī)構(gòu)的200多名科學(xué)家終于繪制完成完整的小麥基因組圖譜

烏拉爾圖小麥A基因組7條染色體的分子圖譜

此外，中國竹藤基因組學(xué)項(xiàng)目研究團(tuán)隊(duì)在世界上首次破譯了2種棕櫚藤（即黃藤和單葉省藤）的全基因組信息，完善毛竹基因組到高精度的染色體水平。

>>>>34. 3D電子衍射技術(shù)用于有機(jī)化學(xué)。過去主要用于無機(jī)物和大分子結(jié)構(gòu)，現(xiàn)在可以通過電子衍射技術(shù)，快速便捷地對小分子有機(jī)物進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析，對于藥物制備與結(jié)構(gòu)測試非常有幫助。

分析黃體酮分子結(jié)構(gòu)的整個過程大約需要30分鐘。

（圖片來源：C.G. JONES ET AL/CHEMRXIV.ORG 2018）

>>>>35. 埃博拉疫苗在戰(zhàn)區(qū)投入測試。在戰(zhàn)火包圍的剛果共和國，爆發(fā)了人類歷史上第二大規(guī)模的埃博拉疫情，這次使用的高效rVSV-ZEBOV疫苗為默克公司提供，已有數(shù)萬人得到接種，有望阻止傳染、拯救患者。

>>>>36. 法醫(yī)系譜學(xué)走向成熟，DNA檢測比對助力嫌犯追蹤引爭議。金州殺人案(Golden State Killer)是上世紀(jì)70、80年代在加利福尼亞州發(fā)生的一系列強(qiáng)奸和謀殺事件。警方在系譜學(xué)家?guī)椭?，使用了一個公共的、簡潔的在線DNA數(shù)據(jù)庫GEDMatch，找到了嫌疑人的幾個遠(yuǎn)房親屬，最終將嫌犯73歲的約瑟夫·詹姆斯·德安吉洛(Joseph James DeAngelo)抓獲。但這也引發(fā)了一些有關(guān)DNA隱私的憂慮，因?yàn)榧词箯奈礈y過DNA的人，利用這種自愿上傳DNA的公開數(shù)據(jù)庫，就能找到超過90%的白人。

>>>>37. 水稻分子設(shè)計育種取得新進(jìn)展，沙漠海水稻成功試種。中科院遺傳所基于“水稻高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)性狀形成的分子機(jī)理及品種設(shè)計”的“中科804”，在產(chǎn)量、抗稻瘟病、抗倒伏等農(nóng)藝性狀方面均表現(xiàn)突出。袁隆平院士“海水稻”在迪拜試種的“海水稻”等80多個水稻品種，經(jīng)國際聯(lián)合測產(chǎn)專家組測產(chǎn)，都超出了全世界水稻4.539噸/公頃的平均畝產(chǎn)量（來自2014年FAO統(tǒng)計數(shù)據(jù)）。

沙漠海水稻試種成功

>>>>38. 新型光合作用被發(fā)現(xiàn)。最新研究發(fā)現(xiàn)，藍(lán)藻可利用近紅外光進(jìn)行光合作用，其機(jī)制與之前了解的光合作用不同。這一發(fā)現(xiàn)有望為尋找外星生命和改良作物帶來新思路。

>>>>39. 遠(yuǎn)古的人類混血兒。2012年，考古學(xué)家在西伯利亞一個洞穴里發(fā)現(xiàn)了一塊來自5萬多年前的女性骨骼碎片。今年，古遺傳學(xué)家運(yùn)用DNA測試發(fā)現(xiàn)，該女性的母親是尼安德特人，父親是丹尼索瓦人，從而可以推測尼安德特人曾在歐亞大陸東西部廣闊的陸地上頻繁遷移?，F(xiàn)代歐亞人群的基因組中，平均有2%的尼安德特成分，現(xiàn)代大洋洲人群基因組中的丹尼索瓦成分達(dá)到了5%。

骨片樣本“Denisova 11”，2012年發(fā)現(xiàn)于俄羅斯丹尼索瓦洞穴

>>>>40. 生活在5.58億年前的最古老動物。埃迪卡拉生物群是一群神秘的軟體生物，存在于5.41億年至5.7億年前，早于寒武紀(jì)生命大爆發(fā)，而且據(jù)信已經(jīng)滅絕。澳大利亞國立大學(xué)研究者在俄羅斯白海附近的一個偏遠(yuǎn)地區(qū)發(fā)現(xiàn)了一種保存完好的化石，在其中發(fā)現(xiàn)膽固醇分子，說明這是一種動物。

生活在超過5.5億年前的Dickinsonia是一種平坦，柔軟的生物，沿著海床移動食用微生物和藻類

>>>>41. 人類僅占地球生物總重量的1%?？茖W(xué)家估算出地球上所有生物的碳儲存總量高達(dá)5500億噸，其中植物噸位龐大，動物少得多，而人類占比……不到1%。然而，人類以1%的數(shù)量卻對整個生態(tài)圈造成了巨大影響，非常值得深思。

>>>>42. 全球碳排放總量再創(chuàng)新高。全球碳計劃（GCP）科學(xué)家聯(lián)合發(fā)布的報告稱，估計2018年的排放量將增加2.7%，這意味著371億噸二氧化碳，創(chuàng)歷史新高。不過，有研究表明，人類活動產(chǎn)生的二氧化碳只有一半融入大氣層，而另一半則被植物吸收利用，這意味著一片森林有可能完全抵消一些國家全年的碳排放。

>>>>43.格陵蘭島發(fā)現(xiàn)直徑3萬公里的冰下隕石坑，這個隕坑被奧胡斯大學(xué)的科學(xué)家們偶然間發(fā)現(xiàn)的。在冰川的邊緣找到了撞擊產(chǎn)生的石英和玻璃等顆粒，居然還有冰前通道，這說明格林蘭冰蓋在撞擊前就已形成了，可以估計這是一個非常年輕的隕石坑。這也意味著在這么大規(guī)模撞擊下，生命能夠幸存是多么不易。

直徑3萬千米的撞擊坑

三、量子·智能·信息

>>>>44.創(chuàng)造出一種全新的光物質(zhì)形式。主攻量子計算機(jī)研究的麻省理工學(xué)院和哈佛大學(xué)聯(lián)合團(tuán)隊(duì)，實(shí)現(xiàn)了三個光子構(gòu)成的組之間相互作用，即粘在一起形成了此前未被觀察過的一種全新光子物質(zhì)。未來有可能被用于超快的量子計算以及由光組成的復(fù)雜晶體中。

結(jié)合后的光子，得到了電子質(zhì)量的一部分，傳播速度變慢，比常規(guī)光子速度慢10萬倍

>>>>45.實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證量子力學(xué)打破因果序。澳大利亞昆士蘭大學(xué)科學(xué)家設(shè)計了一個“量子開關(guān)”，驗(yàn)證出不確定的因果順序，可能對處理量子信息有用。

>>>>46.追逐“量子霸權(quán)”的競賽。谷歌公布世界首款72量子比特芯片Bristlecone，錯誤率僅為1%，達(dá)到了實(shí)際應(yīng)用要求。英特爾公司推出49量子位超導(dǎo)測試芯片“Tangle Lake”，計算能力相當(dāng)于5000個八代i7；名字源于阿拉斯加湖泊，意指這些量子位需在極冷溫度等條件工作。中科大通過調(diào)控6個光子的偏振、路徑和軌道角動量3個自由度，在國際上首次實(shí)現(xiàn)18個光量子比特的糾纏，刷新了所有物理體系中最大糾纏態(tài)制備的世界紀(jì)錄。上海交大通過“飛秒極光直寫”技術(shù)制備出節(jié)點(diǎn)數(shù)達(dá)49×49的大規(guī)模光量子計算芯片，并成功進(jìn)行了一種重要的模擬量子計算演示。中科大另一團(tuán)隊(duì)研發(fā)出量子計算控制系統(tǒng)，成功制備出半導(dǎo)體六量子點(diǎn)芯片。不少人認(rèn)為，在真正可行的技術(shù)出現(xiàn)之前，各國科研機(jī)構(gòu)和企業(yè)之間將會有一場“十年的競賽”。

第一個49-比特原型

>>>>47.超級計算機(jī)爭奪激烈。在中國“神威·太湖”、“天河二號”保持五年第一之后，美國以“Summit”超算重新奪回世界第一，浮點(diǎn)運(yùn)算速度峰值達(dá)每秒20億億次（200PFlops），性能超過“神威·太湖之光”約60%。因由需求增長，各國開始積極發(fā)展“E級超算”，中國“天河三號”原型機(jī)亮相。

中國超算走過了一條從零開始的快速跨越之路

>>>>48. 5G之爭成全球焦點(diǎn)，但相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)延后?！?a target="_blank">4G改變生活，5G改變社會”。5G不僅對移動通信，而且對物聯(lián)網(wǎng)、XR、車聯(lián)網(wǎng)等都具有重要價值，被認(rèn)為是萬億美元級別產(chǎn)業(yè)的基石。高通、華為、三星等都在加緊布局。華為與英特爾打通了全球首個2.6G頻段5G呼叫，為大規(guī)模商用打下基礎(chǔ)。然而，3GPP宣布后續(xù)標(biāo)準(zhǔn)工作推遲3個月，R15 Late Drop、R15 Late DropASN.1分別要到2019年3月份、6月份才能完成。這反映出5G標(biāo)準(zhǔn)之爭和商用之路的復(fù)雜性。

>>>>49.集成電路與人工智能芯片。因由“中興事件”，芯片倍受關(guān)注。摩爾定律呈現(xiàn)持續(xù)放緩的趨勢，集成電路制程開始挺進(jìn)7nm，麒麟980成為第一個7nm手機(jī)SoC芯片，然后就是蘋果A12芯片。谷歌、Facebook、阿里等紛紛入局芯片。谷歌發(fā)布人工智能芯片TPU3.0，英偉達(dá)發(fā)布了新一代GPU架構(gòu)Turing（圖靈），華為發(fā)布了全球首個覆蓋全場景人工智能的昇騰（Ascend）系列IP和芯片。

谷歌TPU3.0

英偉達(dá)發(fā)布新一代GPU

華為發(fā)布人工智能芯片昇騰系列

>>>>50.對抗的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。兩個AI系統(tǒng)可以通過相互對抗來創(chuàng)造新的圖像或聲音，從而有可能獲得更獨(dú)立的能力，理解所見的世界，但也可能會變成了一種驚人的數(shù)字造假工具。2014年，蒙特利爾大學(xué)博士生伊安·古德費(fèi)羅（Ian Goodfellow）首先提出這種“生成對抗網(wǎng)絡(luò)”（GAN）。

>>>>51.人工智能應(yīng)用不斷拓展。微軟的機(jī)器翻譯系統(tǒng)首次在通用新聞的漢譯英上達(dá)到了人類專業(yè)水平，實(shí)現(xiàn)了自然語言處理的又一里程碑突破，將機(jī)器翻譯超越人類業(yè)余譯者的時間，提前了整整7年。在醫(yī)學(xué)和制藥領(lǐng)域，人工智能被用于診斷讀片、藥物篩選、關(guān)聯(lián)分析等，如英國癌癥研究所開發(fā)的Revolver人工智能系統(tǒng)正在揭示癌癥如何演化擴(kuò)散、反抗治療等。在休閑娛樂領(lǐng)域，字節(jié)跳動與NBA合作，向全球提供定制的NBA短視頻內(nèi)容，NBA將利用人工智能，增強(qiáng)粉絲對比賽的體驗(yàn)和互動。在生活中，無人超市（Amazon Go）、無人酒店（阿里未來酒店）、機(jī)器人廚師等都在持續(xù)發(fā)展。

>>>>52.智能與協(xié)作機(jī)器人。全球機(jī)器人市場規(guī)模近300億美元，服務(wù)機(jī)器人崛起。物流機(jī)器人、人形服務(wù)機(jī)器人、協(xié)作機(jī)器人等都得到快速發(fā)展。波士頓動力公司的人形機(jī)器人可以輕松進(jìn)行“三連跳”。中國繼續(xù)保持全球機(jī)器人最大市場規(guī)模，但市場主要由ABB、安川、發(fā)那科、庫卡4大公司所瓜分。海康威視發(fā)布潛伏、移載、復(fù)合、叉車四大系列七大新品的移動機(jī)器人，以及基于機(jī)器視覺產(chǎn)品的物流讀碼系統(tǒng)等。

波士頓動力公司機(jī)器人可以進(jìn)行“三連跳”

?？低旳GV-叉車系列

>>>>53.物聯(lián)網(wǎng)、云計算、邊緣計算及網(wǎng)絡(luò)安全。越來越多的智能應(yīng)用發(fā)生在云端，傳統(tǒng)防火墻在云時代將過時，下一代防火墻需要具有彈性的軟硬架構(gòu)。從邊緣計算到邊緣存儲，再到內(nèi)容托管，用戶端的網(wǎng)絡(luò)速度及可靠性不斷提升。LTE Category M1可以為低功耗物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備提供全國甚至全球性的連接。Bluetooth mesh正在推動機(jī)器人、工業(yè)自動化、能源管理、智慧城市應(yīng)用。霧運(yùn)算通過利用區(qū)域網(wǎng)路中其他資源將處理和控制回路保持在本地，既不在云端，也不在邊緣上，而是在設(shè)備周圍的“霧”中。智慧燈具為基礎(chǔ)的Li-Fi，已達(dá)到近10GHz的下載速度。物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，更帶來了“僵尸攻擊”的擔(dān)心?！皵?shù)據(jù)泄露（Data breaches）”“數(shù)據(jù)暴露（data exposure）”都呈現(xiàn)增長態(tài)勢，“云泄露（Cloud leaks）”也會定期彈出。

>>>>54.北斗開始提供全球服務(wù)。2018年完成10箭19星發(fā)射任務(wù)，創(chuàng)造了世界衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)建設(shè)的新紀(jì)錄。北斗高精度基礎(chǔ)產(chǎn)品已經(jīng)輸出到90多個國家和地區(qū)，國際民航組織批準(zhǔn)北斗星基增強(qiáng)服務(wù)商標(biāo)識號和標(biāo)準(zhǔn)時間標(biāo)識號，國際搜救衛(wèi)星組織將北斗納入全球衛(wèi)星搜救系統(tǒng)計劃。

四、材料·制造·工程

>>>>55.千克將由普朗克常數(shù)重新定義。由于“千克”的定義者——一塊被嚴(yán)密保存的鉑-銥合金的重量，在100多年的極度嚴(yán)格保存條件下，仍然丟失了50微克，這個誤差對科學(xué)研究而言可能是災(zāi)難性的。今年國際計量大會上，科學(xué)家們決定將使用普朗克常數(shù)重新定義“千克”。

>>>>56.萬有引力常數(shù)達(dá)到新精度。華中科大團(tuán)隊(duì)測出目前國際上最精準(zhǔn)的萬有引力常數(shù)G值，吻合程度接近10-5水平。因?yàn)榫葐栴}，很多與之相關(guān)的基礎(chǔ)科學(xué)難題至今無法解決。

>>>>57.“魔角”石墨烯。麻省理工學(xué)院科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，當(dāng)兩層石墨烯以1.1度的“魔角”扭曲在一起時，會形成新的絕緣態(tài)——莫特絕緣體態(tài)，還可以實(shí)現(xiàn)非常規(guī)超導(dǎo)電性，兩個系統(tǒng)可以通過改變扭轉(zhuǎn)角度和電場來輕易調(diào)整，開創(chuàng)了物理學(xué)一個全新的研究領(lǐng)域。發(fā)表論文的第一作者是當(dāng)時年僅21歲的中國物理學(xué)家曹原。

魔角石墨烯超晶格結(jié)構(gòu)

>>>>58.高溫超導(dǎo)記錄新記錄-23℃。德國馬普化學(xué)研究所Mikhail Eremets團(tuán)隊(duì)在250K（-23℃）溫度下實(shí)現(xiàn)了氫化鑭的超導(dǎo)性。這項(xiàng)成果使我們真正意義上接近了室溫超導(dǎo)?？茖W(xué)家McMillan (麥克米蘭)曾提出，超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度可能存在上限，一般認(rèn)為不會超過40K。這就是歷史上著名的麥克米蘭極限。

>>>>59.首次在準(zhǔn)晶合金中發(fā)現(xiàn)超導(dǎo)性。晶體狀態(tài)一般都被認(rèn)為具有超導(dǎo)性，人們對此已有清晰認(rèn)識。在Al-Zn-Mg合金中，當(dāng)Al含量降低到15%時，在保留超導(dǎo)性的前提下還會轉(zhuǎn)變成準(zhǔn)晶結(jié)構(gòu)，而其臨界溫度低至0.05K。

Al-Zn-Mg準(zhǔn)晶的電子衍射圖案，該圖案呈現(xiàn)出十二面體的博格曼型結(jié)構(gòu)

>>>>60.彎曲空間內(nèi)首次實(shí)現(xiàn)激光束加速。美國和以色列物理學(xué)家團(tuán)隊(duì)在光束軌跡偏移中，發(fā)現(xiàn)曲面加速光束的軌跡，由光束寬度和表面曲率共同決定。這個看似“莫名奇妙”的實(shí)驗(yàn)，其實(shí)是突破性的，它擁有各種各樣的潛在應(yīng)用，其中之一就是模擬廣義相對論現(xiàn)象，以進(jìn)一步研究諸如引力透鏡效應(yīng)、愛因斯坦環(huán)、引力藍(lán)移或紅移等現(xiàn)象。此外，它還能提供了一種新技術(shù)，用于控制血管、微通道和其他彎曲環(huán)境中的納米顆粒。

>>>>61.在原子層面“無縫縫制”兩種晶體。兩個晶體之間的界面非常光滑，原子很薄。應(yīng)用這種新技術(shù)，將為制造高質(zhì)量新型電子產(chǎn)品提供可能，有助于開發(fā)出柔性LED、幾個原子厚度的二維電路以及拉伸后可以變色的纖維等。

>>>>62.3D金屬打印與分布式制造。3D金屬打印可以制造出重量更輕、強(qiáng)度更高的部件，獲得傳統(tǒng)方法難以做到的復(fù)雜形狀，并對金屬微結(jié)構(gòu)進(jìn)行更精確的控制。實(shí)現(xiàn)了低成本快速金屬物體打印，按需打印大型復(fù)雜金屬物體的能力將為制造業(yè)帶來變革。

>>>>63.中國“超級顯微鏡”散裂中子源投入運(yùn)行。這種裝置主要利用中子流能方便地穿透目標(biāo)，帶出信息，進(jìn)而可以觀察高鐵輪子是否質(zhì)量過關(guān)、飛機(jī)發(fā)動機(jī)是否疲勞受損等。8月份中國散裂中子源通過驗(yàn)收，標(biāo)志著世界上已有中、美、日、英擁有該技術(shù)。中國散裂中子源總投資23億元，國產(chǎn)化率超過90%。

>>>>64.中國完成多項(xiàng)重要工程和戰(zhàn)略產(chǎn)品。用于監(jiān)測全球空間電磁場等物理現(xiàn)象的“張衡一號”順利入軌，使我國成為世界上少數(shù)擁有此項(xiàng)技術(shù)的國家之一。松遼盆地成功實(shí)施深度為7018米的大陸科學(xué)鉆探工程，這是亞洲國家實(shí)施的最深大陸科學(xué)鉆井，也是國際大陸科學(xué)鉆探計劃（ICDP）成立22年來實(shí)施的最深鉆井。第一艘國產(chǎn)航母進(jìn)行海試。我國自主設(shè)計建造、亞洲最大最先進(jìn)的自航鉸吸挖泥船“天鯤號”成功海試。

第一艘國產(chǎn)航母成功海試

天鯤號成功海試

“天鯤號”水下作業(yè)模擬動圖（來源：CGTN）

亞洲最深的科學(xué)鉆井

五、能源·交通·建設(shè)

>>>>65.中國“人造太陽”首次達(dá)到1億度。東方超環(huán)（EAST）在去年取得了穩(wěn)定的101.2秒穩(wěn)態(tài)長脈沖高約束等離子體運(yùn)行的新的世界紀(jì)錄，今年又實(shí)現(xiàn)加熱功率超過10兆瓦，等離子體儲能增加到300千焦，等離子體中心電子溫度首次達(dá)到1億度，朝著未來聚變堆實(shí)驗(yàn)運(yùn)行邁出了關(guān)鍵一步。

世界上第一個非圓截面全超導(dǎo)托卡馬克、我國第四代核聚變實(shí)驗(yàn)裝置東方超環(huán)（EAST）

>>>>66.太陽能電池效率創(chuàng)記錄。希臘有機(jī)電子技術(shù)研發(fā)團(tuán)隊(duì)研發(fā)的完全卷對卷印刷聚合物基單結(jié)有機(jī)光伏電池創(chuàng)造了7.4%的新效率紀(jì)錄。南開大學(xué)團(tuán)隊(duì)實(shí)現(xiàn)了17.3%的光電轉(zhuǎn)化效率，刷新了疊層有機(jī)太陽能電池材料和器件的世界紀(jì)錄。晶科能源公司高效P型單晶電池轉(zhuǎn)換效率達(dá)到23.95%。美國加利福尼亞大學(xué)洛杉磯分校等機(jī)構(gòu)開發(fā)出轉(zhuǎn)換效率高達(dá)22.4%的雙層薄膜太陽能電池。松下研發(fā)出了實(shí)用面積(100cm2以上)最高效率的晶硅太陽能電池，24.7%。牛津光伏鈣鈦礦硅太陽能電池的效率達(dá)到28%。漢能砷化鎵薄膜單結(jié)電池效率達(dá)29.1%。德國弗朗霍夫太陽能研究所(ISE)與歐盟資助的CPVMatch項(xiàng)目合作，創(chuàng)造了太陽能電池組件光電轉(zhuǎn)化效率高達(dá)41.4%的記錄。

>>>>67.新型電池技術(shù)快速發(fā)展。德國弗勞恩霍夫協(xié)會通過改變電池內(nèi)部電極的形態(tài)，研制出超級電池組，能將電動汽車?yán)m(xù)航能力提高一倍，且不增加體積。美國馬里蘭大學(xué)、陸軍研究實(shí)驗(yàn)室和國家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究院研究人員組成的研究小組，將傳統(tǒng)的鋅電池技術(shù)與水電池技術(shù)相結(jié)合，開發(fā)出了容量更大、安全性更高的可充電電池。戴姆勒、英國石油公司先后投資以色列快充電池公司，該公司研發(fā)的“閃充電池（flash batteries）”，可在數(shù)分鐘內(nèi)充滿。韓國研究團(tuán)隊(duì)采用常溫液態(tài)的Ga/In共融化合物，成功開發(fā)出金屬-空氣電池(air-cell)的全新陰極材料，有望替代現(xiàn)有的二次電池。

>>>>68.新型核電。美國航天局和能源部“迷你”千動力核裂變反應(yīng)堆成功通過測試，一個能提供高達(dá)10千瓦的電力，4個單元就可以滿足未來月球、火星及更遙遠(yuǎn)深空的前哨基地提供足夠動力。全球首臺核電球床模塊式高溫氣冷堆蒸汽發(fā)生器，在哈電集團(tuán)（秦皇島）重型裝備公司通過驗(yàn)收，擁有完全自主知識產(chǎn)權(quán)，為第四代核電標(biāo)志性設(shè)備之一。

>>>>69.能源區(qū)塊鏈。區(qū)塊鏈可以提高分布式能源的可視化和控制性，智能合約允許供應(yīng)商和消費(fèi)者通過創(chuàng)建基于價格、時間、地點(diǎn)和允許的能源類型等參數(shù)實(shí)現(xiàn)銷售自動化。另一方面，區(qū)塊鏈能為電動汽車車主提供補(bǔ)貼激勵，使用區(qū)塊鏈來處理所有計費(fèi)、支付和身份驗(yàn)證問題。區(qū)塊鏈可用于優(yōu)化石油和精煉產(chǎn)品、天然氣和液化天然氣以及電力的整個交易生命周期。區(qū)塊鏈可以為全球的碳庫存和注冊管理機(jī)構(gòu)提高清晰度，可信度和互操作性。

>>>>70.首架離子噴射飛機(jī)。麻省理工學(xué)院科學(xué)家利用4萬伏特高壓將空氣中氮分子電離，驅(qū)動飛機(jī)前進(jìn)。飛機(jī)翼展5米，總重量僅2.5公斤，飛行高度也只有1米左右，是人類歷史上第一架由離子引擎推動的飛機(jī)。盡管距離實(shí)用化還有很長的路，但很多人相信一如115年前萊特兄弟發(fā)明飛機(jī)一樣，將會帶來巨大變化。

MIT離子飛機(jī)

離子飛機(jī)飛行時的延時圖像

>>>>71.新能源汽車發(fā)展加速。2018年挪威汽車總銷量為14.8萬輛，電動汽車銷量占比為31.2%，繼續(xù)強(qiáng)勁增長，在人均電動汽車保有量方面的全球領(lǐng)先地位。在中國，造車新勢力蔚來、拜騰、威馬、車和家等快速崛起，推出純電動互聯(lián)網(wǎng)汽車。氫燃料電池汽車開始發(fā)力，“加氫3分鐘，續(xù)航600公里”，有人認(rèn)為2018年可以被稱為氫燃料電池汽車“元年”。豐田、寶馬（Hydrogen7）、現(xiàn)代（NEXO）、本田（CLARITY）等積極推動氫燃料電池汽車發(fā)展，尤其是豐田開始大規(guī)模研發(fā)生產(chǎn)氫燃料電池汽車。

>>>>72.智能駕駛。新銳廠商和傳統(tǒng)車企都加快了對智能駕駛的研發(fā)和部署。盡管目前的技術(shù)還無法達(dá)到L5級（完全自動駕駛），基礎(chǔ)設(shè)施也尚未智能化，但道路測試日益火爆。Waymo開展了全球首個商業(yè)自動駕駛叫車服務(wù)。Uber也在今年持續(xù)推進(jìn)自動駕駛汽車的公開道路測試，不幸的是，發(fā)生了首例死亡的事件。通用凱迪拉克SuperCruise、特斯拉Autopilot、百度ApolloPilot、奔馳Drive Pilot、奧迪A8 TrafficJamPilot、日產(chǎn)ProPilot Assist、沃爾沃XC60 PilotAssist、蔚來ES8 NIOPilot等都在加速商業(yè)應(yīng)用和深度開發(fā)。

網(wǎng)約無人車

>>>>73.飛行汽車開始從夢想走進(jìn)現(xiàn)實(shí)。在上?！斑M(jìn)博會”上，斯洛伐克公司AeroMobil展出了4.0版本的飛行汽車產(chǎn)品AeroMobil。吉利的Terrafugia飛行汽車公司生產(chǎn)的Transition飛行汽車開啟預(yù)定，最大飛行速度185km/h，續(xù)航里程800km。日本政府將聯(lián)合波音、NEC、豐田支持的創(chuàng)業(yè)公司Cartivator、ANA控股公司、日本航空公司和Yamato控股公司等約20家公司歐美多家公司共同開發(fā)飛行汽車。德國政府支持飛行汽車企業(yè)進(jìn)行測試。英國發(fā)動機(jī)制造商羅爾斯·羅伊斯公司推出電動飛行出租概念車，可容納4、5名乘客，速度可達(dá)250英里/小時，行程能達(dá)到約500英里。

吉利旗下的Terrafugia公司推出的飛行汽車

>>>>74.世界在研最大的水陸兩棲飛機(jī)成功完成水上首飛。國產(chǎn)大型水陸兩棲飛機(jī)“鯤龍”AG600飛機(jī)，是我國首次按照中國民航適航規(guī)章要求自主研制的大型特種用途飛機(jī)。此外，第三架C919自主大型客機(jī)成功試飛。

AG600水上試飛成功

AG600水上高速滑行

>>>>75.港珠澳大橋開通。這是建筑史上里程最長、投資最多、施工難度最大的跨海大橋，能抗16級臺風(fēng)、8級地震。全長55公里，是中國第一例集橋、雙人工島、隧道為一體的跨海通道。世界上最難、最長、最深的海底公路沉管隧道、世界最大規(guī)模鋼橋段建造、世界最長海底隧道的生產(chǎn)浮運(yùn)安裝、兩大人工島的快速成島等創(chuàng)下多項(xiàng)世界紀(jì)錄。首創(chuàng)的深插鋼圓筒快速筑島技術(shù)，創(chuàng)造了221天完成兩島筑島的世界工程記錄。

六、令人不愉快的重要科技事件

>>>>76.心肌干細(xì)胞發(fā)現(xiàn)者造假，31篇論文被撤稿。美國哈佛大學(xué)再生醫(yī)學(xué)研究中心前主任皮耶羅·安韋薩（Piero Anversa）被認(rèn)定涉嫌偽造和篡改實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。過去10多年里，安韋薩申請了超過5000萬美元的研究經(jīng)費(fèi)，很多國家也進(jìn)行了大量投入跟進(jìn)，現(xiàn)在一切都沒用了。如何筑牢科研誠信底線，仍需各國廣泛努力。

>>>>77.世界首例“基因編輯”嬰兒出生。南科大賀建奎宣布一對雙胞胎嬰兒誕生，因由基因編輯，她們對艾滋病天然免疫。中國同行對此予以嚴(yán)厲譴責(zé)和抵制?！蹲匀弧吩u出的年度十大科學(xué)人物，賀建奎位列其間，不過他被稱為“CRISPR rogue（基因編輯無賴）”。

>>>>78.霍金去世。1942年1月8日出生于英國牛津，英國劍橋大學(xué)著名物理學(xué)家，現(xiàn)代最偉大的物理學(xué)家之一，20世紀(jì)享有國際盛譽(yù)的偉人之一。他的《時間簡史》影響過很多人，以至于人們對于他取得的科學(xué)上成就有些不熟悉了。21歲患上肌萎縮側(cè)索硬化癥（ALS），但他奇跡般地存活著，ALS唯一留下的是清醒而健全的大腦。就是這樣的大腦，提出了奇點(diǎn)定理、黑洞、霍金輻射等，寫下了《時間簡史》、《大設(shè)計》、《果殼之宇宙》等不朽名著?；艚鹪嫒藗兙枞斯ぶ悄芪淦?，他堅信外星人是存在的。在去世前一年，他和扎克伯格等人一起，啟動了一項(xiàng)名為“突破攝星”的太空探索計劃，用一個能夠達(dá)到五分之一光速的“納米飛行器”拜訪另一個星系……

在《果殼之宇宙》一書前言里，霍金引用了莎士比亞劇本里哈姆雷特的話：“即使被關(guān)在果殼之中，我仍是無限宇宙之王?！?/p>

開心也好，悲傷也好，2018年已經(jīng)離去。在懷念霍金、記憶2018年的同時，我們更要向著明天出發(fā)。擁抱2019、繼續(xù)新科技革命與產(chǎn)業(yè)變革的進(jìn)程吧！