2022年终盘点：这一年，科技创新不断塑造新优势

当张家口的风点亮北京，当“最快的冰”让赛场内外的运动员和观众享受速度与激情，一场充满科技感和未来感的2022年北京冬奥会将让科技大放异彩，而这只是2022年科技成果的一场烟火。

这一年，“夸父一号”收获了第一批太阳观测科学图像，“墨子号”实现了1200公里表面的量子态传输；这一年，“大国重器”扛起制造强国使命，国产大飞机C919正式交付市场，“华龙一号”示范工程全面建成投产...

说得宽泛一点，说得含蓄一点，我们在科技的世界里探索自己从哪里来，不断探索新的方式。以国家战略需求为导向，开展原创性、引领性科学技术研究，坚决打赢关键核心技术攻坚战，增强自主创新能力。探索的脚步从未停止。

科技冬奥“双向走”

大量的科技成果为赛事的方方面面提供了帮助。

从国际先进的二氧化碳跨临界制冰到国内用航天技术制造的雪地车，从帮助运动员减少阻力、防止切割的服装面料到可以监测健康的智能遥控床，从冬奥会场馆实现100%绿色供电到单板跳台和空中技巧的全球首次赛道外形转换...冬奥会不仅为世界呈现了一场精彩的冰雪赛事，更将现代科技的魅力和中国智慧融入到场馆、运行、指挥、安保、医疗等各个方面。

从申办冬奥会成功之初，“科技冬奥”就成为冬奥会筹备中的关键词之一。此后，科技部会同有关部门和地方，围绕零排能源供应、绿色出行、5G共享、体育科技、清洁环境等八个方面统筹设计重点任务，最终确定了科学竞技、体育科技、智能观赛、安全保障、绿色智慧示范五个方向。

“科技冬奥”的远见卓识带来了明显的成果——在冬奥会重点场馆建设中，赛道设计、结构施工、关键材料等多项技术取得新突破。例如，毫米混凝土注射成型技术首次用于国家跳台滑雪中心和雪车雪橇中心建设，打破了国外技术垄断；在事件保障方面，自主研发的“百米、分钟级”高精度天气预报系统，填补了我国复杂地形短临预报领域的空白...

冬奥会的冰雪传奇载入史册，科技创新带来的智慧、低碳、可持续发展理念也融入了后冬奥时代的城市运营、冰雪产业和居民生活方式。这场与2022年科技冬奥会的“双向之旅”，必将在未来创造更多传奇。

最小栅长晶体管问世。

栅极尺寸限制减少到只有一层碳原子的厚度。

它是晶体管芯片的核心部件。更小的栅极尺寸使得芯片上可以集成更多的晶体管，从而提高性能。近年来，随着晶体管的物理尺寸进入纳米尺度，电子迁移率下降、漏电流增加、静态功耗增加等短沟道效应越来越严重。因此，开发新的结构和材料迫在眉睫。

3月10日，国际学术期刊《自然》在线发表的一篇文章带来了令人振奋的消息:清华大学集成电路研究所教授任首次制成了亚1 nm栅长的晶体管，具有良好的电学性能。

目前主流工业晶体管的栅极尺寸都在12纳米以上。为进一步突破1 nm以下栅极长度晶体管的瓶颈，任团队巧妙地利用石墨烯薄膜超薄的单原子层厚度和优异的导电性作为栅极，通过石墨烯的横向电场控制垂直二硫化钼沟道开关，从而实现了0.34 nm的等效物理栅极长度。

纽约州立大学水牛城分校的纳米电子学科学家李华民评论说，这项新工作进一步将网格的尺寸限制缩小到“只有一层碳原子的厚度”。

如何让栅极长度小于1 nm的晶体管从实验室走向产业化？任表示，“栅极长度小于1纳米的晶体管只是维度的缩减，未来还需要配合沟道的缩减。这需要借助光刻机，比如通过极紫外光刻进一步将沟道尺寸缩小到5纳米，进一步实现超大规模芯片的制备。”

“华龙一号”示范工程建成并投入运行。

优化能源结构，实现“双碳”目标

作为中国核电走出去的“国家名片”，“华龙一号”是目前核电市场接受度最高的三代核电机型之一。是我国核电企业自主研发设计的具有完全自主知识产权的第三代压水堆核电的创新成果。符合国际最高安全标准，完全有能力批量施工。成为中国贡献给世界的第三代核电首选方案。

3月25日，中国自主第三代核电“华龙一号”示范工程第二台机组——中核集团(CNNC)福清核电集团6号机组正式具备商业运行资格。至此，中核集团“华龙一号”示范工程全面建成投产。

福清5、6号核电机组为“华龙一号”全球示范工程，5号核电机组于2021年1月投入商业运行。CNNC“华龙一号”示范工程全面建成后，两台机组年发电量近200亿千瓦时，相当于每年减少标准煤消耗624万吨，减少二氧化碳排放1632万吨，相当于种植1.4亿棵树。这对优化中国能源结构、促进绿色低碳发展、实现二氧化碳峰值排放的碳中和目标具有重要意义。

在项目验证的成熟技术基础上，华龙一号独创采用“177堆芯布局”和“主被动结合”的安全设计理念，首堆设备国产化率达到88%。还采用了单堆布置、双安全壳的设计理念，充分保证了电厂的安全性、经济性和先进性。

二氧化碳“转化”葡萄糖

为人工和半人工颗粒合成提供了新的途径。

“变废为宝”，把二氧化碳变成高附加值的化合物，是科技界的重要任务。中国科学家在世界上首次实现了二氧化碳到淀粉的从头合成。但是二氧化碳能“改造”淀粉以外的任何东西吗？

4月28日，国际学术期刊《自然催化》(Nature Catalysis)发表的封面文章给出了肯定的答案:中国科学家创造了二氧化碳转化的新路径。通过电催化和生物合成相结合，成功地由二氧化碳和水合成了葡萄糖和脂肪酸，为人工和半人工谷物合成提供了新的途径。

在这项研究中，研究人员首先将二氧化碳还原成高浓度的乙酸，然后用酿酒酵母发酵乙酸。“这个过程可以理解为将二氧化碳转化为酿酒酵母的‘食用’乙酸，然后酿酒酵母不断‘嫉妒’合成葡萄糖和脂肪酸。”研究人员之一、中国科技大学教授曾杰说。

在自然界中，粮食作物的生长受季节、地域和气候的影响，而这项研究使“粮食产量”人为可控，突破了许多外部条件。“利用这种电催化和生物合成相结合的模式，在克级水平‘从无到有’地合成了葡萄糖，显示了这种策略的高生产水平和发展潜力。”研究人员之一、中科院深圳先进技术研究院研究员于涛说。

“墨子”又创纪录了。

实现1200 km表面量子态传输。

“这项实验比以往的实验更具挑战性，克服了重大技术挑战，对未来的量子通信应用具有重要意义。”4月，中科院院士潘建伟发表在国际权威学术期刊《物理评论快报》上的一篇文章获得了审稿人的这一评价。

在这项研究中，潘建伟和他的同事利用墨子量子科学实验卫星，首次实现了相距1200公里的两个地球站之间的量子态远距离传输，这是朝着构建全球量子信息处理和量子通信网络迈出的重要一步。

利用量子隐形传态实现远距离量子态传输是构建量子通信网络的重要途径。但是在实现过程中，量子纠缠分发的距离和质量会受到信道损耗、退相干等因素的影响。如何突破传输距离限制，一直是国际量子通信研究的核心问题之一。

潘建伟团队创新性地将光集成键合技术应用于空间量子通信领域，实现了超高稳定性的光干涉仪，克服了长距离湍流大气传输后的量子光干涉问题。结合基于双光子路径-偏振混合纠缠态的量子隐形传态方案，他们完成了中国云南丽江站与青海德令哈地面站之间的远程量子态传输验证，在实验中验证了6种典型的量子态，传输保真度超过了经典极限。

2012年，潘建伟团队在国际上首次实现了超过100公里自由空间的量子隐形传态。10年后，他们成功实现突破，创造了表面量子态传输1200公里的世界新纪录。

世界上海拔最高的自动气象站建成。

为观测珠峰气候环境变化提供第一手资料。

青藏高原被称为地球的世界屋脊和亚洲的水塔，是季风和西风的巨大调节器，对全球气候变化有着重要影响。5月4日中午，第二次青藏科考“巅峰任务”珠峰第一梯队12名队员成功登顶，在珠峰海拔8830米处架设了世界上最高的自动气象站。

珠穆朗玛峰是青藏高原的标志，珠峰探险也成为第二次青藏探险的重要组成部分。第二次青藏科考队队长、现场总指挥、中科院院士姚檀栋说，该气象站建成后，已在珠峰海拔5200米至8830米范围内建设了8个气象梯度观测站，为观测珠峰气候环境变化提供了宝贵的第一手资料。

姚檀栋介绍，本次科考是世界上首次在珠穆朗玛峰峰顶开展综合科考。除了建立气象站，登顶科考队员还完成了用高精度雷达测量冰雪厚度、采集冰雪样品、采集珠峰山顶大气等登顶科考任务。“我们在珠穆朗玛峰峰顶的首次综合科学考察所获得的新知识、新突破，是对科学、对人、对国家、对世界的贡献。”姚檀栋说。

据了解，自20世纪50年代以来，中国已经开展了6次以上的珠峰科考活动。以前受条件限制，对于珠穆朗玛峰这样的地标，科学家们大多是在五六千米的高度做研究，8000米以上的研究有很多空白。

本次“巅峰任务”珠峰科考是2017年第二次青藏科考启动以来，学科覆盖面最广、参与人数最多、仪器设备最先进的一次综合性科考。堪称珠峰极高海拔综合科学考察研究的壮举。

完成“从鱼到人”的关键环节

刷新对颌骨早期进化史的认知。

从鱼到人的进化过程中最关键的一次飞跃是在何时、何地、如何发生的？9月，在国际权威学术期刊《自然》上发表了4篇文章，这一期迅速被送上热搜。“从鱼到人”的进化，并不是直接从鱼到人，而是5亿多年的历史。在进化史中期，发生过许多重要的进化事件，其中颌的起源和颌的兴起可以看作是最关键的飞跃之一。然而，这一飞跃是如何发生的，一直困扰着古生物界。其中，颌骨早期演化存在至少3000万年的巨大空白。

中国科学院古脊椎动物与古人类研究所朱民院士在重庆、贵州等地发现了距今约4.4亿年前的早志留世地层中的“重庆特殊埋藏化石库”和“贵州石阡化石库”，首次为颌类脊椎动物的崛起和最早的辐射分化提供了确切的证据。基于此，一系列新的发现，刷新了对颌类脊椎动物早期进化史的传统认知。

研究团队应用高精度CT和大数据分析等新技术和方法，向世界首次展示了最早颌骨牙齿和头部的身体结构和解剖信息。其中，两排贵州齿鱼的牙齿旋转将最早的颌齿化石证据向前推进了1400万年；有颌的沈氏棘鱼是已知最早保存完好的软骨鱼，这证实了鲨鱼是从戴头盔和盔甲的祖先进化而来的。颚鱼的奇迹——秀山鱼，融合了多种盾形鱼的特征，为探索颚鱼“生命树”根部主要类群的起源和脊椎动物头骨的演化提供了宝贵的信息。

天宝岛21-1出现在深水中

天然气探明地质储量超过500亿立方米。

挺进“深蓝”，再创突破。10月19日晚，中国中海油宣布在海南岛东南海域琼东南盆地取得又一重大勘探突破，发现中国首个深水深层气田包道21-1，探明地质储量超过500亿立方米。松南-包道凹陷取得了半个多世纪以来的最大突破，这是深海勘探的重大进展。

在海上油气勘探领域，水深超过300米的水域一般称为深水，井深超过3500米的井定义为深井。此次发现的包道21-1气田位于海南岛东南部海域的深水区。最大作业水深1500米以上，完成钻井深度5000米以上。距离“深海一号”超深水气田约150公里，海洋地质条件极其复杂。

进入新时期以来，中国海洋石油利用新的勘探技术不断深入，先后5次勘探“金银岛”，最终发现了一批新的有利构造。通过目标优选，中国海洋石油总公司研究人员发现包道21-1具有大三角洲开发的构造背景，最有可能是一个大中型气田。该公司部署的第一口预探井钻至113米的气藏，创下了深水单井最厚气藏的记录。经测试，该气田日产天然气58.7万立方米，天然气和凝析油探明地质储量分别超过500亿立方米和300万立方米。

中国海洋石油总公司海南分公司总地质师吴克强说，“包道21-1的成功发现不仅证实了包道凹陷的勘探潜力，也表明我们在深水勘探技术上取得了重要突破，对类似地层的勘探具有重要的指导意义。”

全球首架C919交付市场。

迈出民航商业市场运营的第一步

“东方919，很高兴欢迎中国民航首飞C919。祝国产大飞机飞行更好。”

“收到，塔台，C919很棒，东航一定会飞得很好。”

12月9日，一架编号为B-919A的C919客机从上海浦东国际机场起航，飞往上海虹桥机场。

这次短暂的航程，标志着全球首架C919大型客机交付首个用户——中国东方航空股份有限公司，也意味着中国大飞机产业发展迎来新的里程碑，迈出了民航商业化市场化运营的第一步。经过几代人的努力，中国民航运输市场第一次有了中国自主研发的喷气式干线飞机。

C919大型客机是我国按照国际通行的适航标准研制的、具有完全自主知识产权的新一代全球单通道干线客机。2007年立项，2017年首飞。2022年9月29日取得中国民用航空局型号合格证，11月29日取得中国民用航空局生产许可证。

C919大型客机采用先进的气动设计、先进的推进系统和先进的材料，碳排放更低，燃油效率更高。民用飞机的设计非常复杂。一辆汽车大约有7000个零件，而一架飞机有400多万个零件，7万多张图纸，200多公里的管道。

15年来，中国成功探索出一条中国设计、系统集成、全球招标、国产化逐步升级的发展道路。如今，大飞机产业已经进入大型化、系列化发展的新征程，对于推动全球航空产业链合作创新，加快我国民航运输市场供给侧结构性改革，助力构建国内国际双循环相互促进的发展新格局具有重要意义。

“夸父一号”交上了第一份成绩单

首批观测图像验证了载荷的观测能力。

随着一颗科学卫星的发射，神话中的“夸父一天天过去”现在有了现实的模样。12月13日，中国综合太阳探测卫星“夸父一号”首批科学图像新闻发布会发布了“夸父一号”自2022年10月9日成功发射以来，三个有效载荷获取的多幅太阳科学观测图像，实现了多项国内外第一，验证了“夸父一号”三个有效载荷在轨观测能力和先进性。

“夸父一号”首席科学家、中科院紫金山天文台研究员甘介绍，在轨的两个月时间里，“夸父一号”按照既定计划，对太阳进行了大量在轨测试和观测。其中，全天矢量磁图仪实现了我国首次空间太阳磁场观测，获得的太阳局部纵向磁图质量达到国际先进水平，为聚焦“一磁场两风暴”科学目标，实现高时间分辨率、高精度太阳磁场观测奠定了良好基础。

同时，太阳硬X射线成像仪实现了我国首次太阳硬X射线成像，提供了唯一的地球视角的太阳硬X射线图像。图像整体质量达到国际一流水平，为观测太阳耀斑的空间分布、时间结构和能谱特征奠定了坚实基础。

莱曼阿尔法太阳望远镜的三个子有效载荷之一太阳太阳表面成像仪(SDI)是世界上第一次在卫星平台上获得莱曼阿尔法波段的全天空图像，其中日珥的演化图像清晰完整。另一个子有效载荷太阳白光望远镜(WST)在太阳边缘观测到了两次罕见的“白光耀斑”，莱曼α波段的观测能力得到了验证。

下一阶段，“夸父一号”将继续按照既定计划开展并完成在轨测试，尽快转入在轨科学运行阶段。

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