2009年度中國高等學(xué)校十大科技進(jìn)展 _科技

１　數(shù)字視頻編解碼技術(shù)研究與國家標(biāo)準(zhǔn)制定
北京大學(xué)等單位
數(shù)字音視頻領(lǐng)域基礎(chǔ)性國家標(biāo)準(zhǔn)《信息技術(shù)先進(jìn)音視頻編碼》（簡稱AVS）十個(gè)部分今年制定完成，每年能節(jié)省上百億元專利費(fèi)，對(duì)我國音視頻產(chǎn)業(yè)實(shí)現(xiàn)“由大變強(qiáng)”戰(zhàn)略轉(zhuǎn)型意義重大。
歷經(jīng)八年實(shí)踐，AVS探索出了“技術(shù)、專利、標(biāo)準(zhǔn)、產(chǎn)品、應(yīng)用”相互促進(jìn)的“大團(tuán)隊(duì)、大循環(huán)”創(chuàng)新模式。北京大學(xué)、清華大學(xué)、浙江大學(xué)、武漢大學(xué)、華中科技大學(xué)、中國科技大學(xué)等高校和中國科學(xué)院計(jì)算技術(shù)研究所等科研機(jī)構(gòu)與華為等通力合作，提出了50多項(xiàng)自主專利技術(shù) ，制定出的標(biāo)準(zhǔn)復(fù)雜度低、方案簡潔而性能與國外同類標(biāo)準(zhǔn)相當(dāng) 。今年4月，歐洲信號(hào)處理學(xué)會(huì)《視頻通信學(xué)報(bào)》出版了AVS專輯，10月，國際電信聯(lián)盟（ITU）正式將AVS列為網(wǎng)絡(luò)電視支持的視頻標(biāo)準(zhǔn)之一。
AVS已成為國際范圍本領(lǐng)域三大主流標(biāo)準(zhǔn)之一。我國以及美、歐、日、韓等國的十多家企業(yè)開發(fā)的AVS編解碼芯片進(jìn)入市場，上海、杭州、陜西、河北、新疆、青島、無錫等地已經(jīng)采用AVS開展數(shù)字電視播出，采用AVS的中國藍(lán)光高清晰度光盤機(jī)已經(jīng)批量上市，北京大學(xué)有線網(wǎng)對(duì)60周年國慶盛典進(jìn)行了高清轉(zhuǎn)播。在國家相關(guān)部門的支持下，AVS正在通過數(shù)字電視等視聽產(chǎn)品迅速進(jìn)入千家萬戶，成為支撐自主數(shù)字視聽產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展的重要力量。
２　抗病毒感染新型免疫分子機(jī)制的研究
第二軍醫(yī)大學(xué)
我國是一個(gè)病毒性疾病高發(fā)的大國，乙肝病毒感染患者估計(jì)有1.2億，SARS也曾于2002年在我國流行，HIV以及流感病毒暴發(fā)也時(shí)刻威脅著國民的健康。I型干擾素（IFNα/β）是治療病毒性感染的重要分子，研究I型干擾素產(chǎn)生的分子機(jī)制將為尋求新的藥物靶標(biāo)和抗病毒藥物提供指導(dǎo) 。
該項(xiàng)目立足于1998年自主發(fā)現(xiàn)的一種新型免疫分子Nrdp1，研究了其在天然免疫中的作用和分子機(jī)制，利用動(dòng)物模型（轉(zhuǎn)基因小鼠）、細(xì)胞模型（巨噬細(xì)胞）和分子技術(shù)手段（基因克隆表達(dá)、相互作用分子、蛋白活性分析等）系統(tǒng)、深入、立體地進(jìn)行了研究，首次發(fā)現(xiàn)Nrdp1抑制細(xì)菌感染引起的炎癥因子分泌和肝損傷，促進(jìn)IFNβ的產(chǎn)生和抑制病毒感染，提示Nrdp1在抗炎和抗病毒感染方面均具有極大的應(yīng)用前景。
該項(xiàng)目還分析了DNA病毒識(shí)別和清除的免疫機(jī)制的研究現(xiàn)狀并提出了新的發(fā)展方向。該項(xiàng)目提出Nrdp1可能是一種新的抗感染治療的藥物靶標(biāo)，而且病毒的識(shí)別和清除存在新的機(jī)制。相關(guān)研究結(jié)果分別于2009年7月以論文形式和2009年10月以述評(píng)形式發(fā)表于《Nature Immunology》雜志。目前針對(duì)Nrdp1的抗細(xì)菌感染和抗病毒感染活性新申請國家發(fā)明專利兩項(xiàng) 。Nature China為Nrdp1的研究發(fā)表了專題述評(píng)，認(rèn)為該研究是當(dāng)月自然科學(xué)的亮點(diǎn)之一，并且受到了國內(nèi)外免疫學(xué)界的關(guān)注和好評(píng) 。
３　天河一號(hào)高性能計(jì)算機(jī)系統(tǒng)
國防科學(xué)技術(shù)大學(xué)
天河一號(hào)高性能計(jì)算機(jī)系統(tǒng)是國防科學(xué)技術(shù)大學(xué)于2009年9月自主研制成功的我國首臺(tái)千萬億次高性能計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了我國自主研制高性能計(jì)算機(jī)能力從百萬億次到千萬億次的跨越，使我國成為繼美國之后世界上第二個(gè)能夠研制千萬億次高性能計(jì)算機(jī)的國家。
天河一號(hào)是國際上首臺(tái)采用GPU和CPU異構(gòu)并行體系結(jié)構(gòu)的64位千萬億次高性能計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，全系統(tǒng)包含6144個(gè)通用處理器和5120個(gè)加速處理器，內(nèi)存總?cè)萘?8TB ，點(diǎn)點(diǎn)通信帶寬40Gbps ，共享磁盤總?cè)萘繛?PB 。系統(tǒng)峰值性能每秒1206萬億次雙精度浮點(diǎn)運(yùn)算，LINPACK實(shí)測性能563.1萬億次，居2009年度中國超級(jí)計(jì)算機(jī)前100強(qiáng)之首，列11月17日國際TOP500組織公布的第34屆世界超級(jí)計(jì)算機(jī)前500強(qiáng)第五、亞洲第一，列11月20日國際Green500組織公布的世界最節(jié)能的超級(jí)計(jì)算機(jī)前500強(qiáng)第八。
天河一號(hào)高性能計(jì)算機(jī)系統(tǒng)作為國家超級(jí)計(jì)算天津中心的業(yè)務(wù)主機(jī)和中國國家網(wǎng)格主結(jié)點(diǎn)，將廣泛應(yīng)用于石油勘探數(shù)據(jù)處理、生物醫(yī)藥研究、航空航天裝備研制、資源勘測和衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)處理、金融工程數(shù)據(jù)分析、氣象預(yù)報(bào)、氣候預(yù)測、海洋環(huán)境數(shù)值模擬、短臨時(shí)地震預(yù)報(bào)、新材料開發(fā)和設(shè)計(jì)、土木工程設(shè)計(jì)、基礎(chǔ)科學(xué)理論計(jì)算等眾多領(lǐng)域。
４　禽流感病毒聚合酶關(guān)鍵亞基的結(jié)構(gòu)與機(jī)制研究
南開大學(xué)等單位
近年來，由H5N1、H1N1等不同亞型流感病毒引起的疫情，對(duì)全球的人類健康造成了嚴(yán)重的威脅，帶來了嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。流感病毒聚合酶由PA、PB1和PB2三個(gè)蛋白質(zhì)組成，是負(fù)責(zé)病毒基因組轉(zhuǎn)錄和復(fù)制的核心，一旦伴隨著病毒侵入正常細(xì)胞，就開始利用正常細(xì)胞內(nèi)的原料進(jìn)行病毒基因組的復(fù)制。其中，高度保守的PA亞基由于參與到聚合酶的形成和基因組復(fù)制等核心的生命過程，因此成為認(rèn)識(shí)聚合酶作用機(jī)制、開發(fā)廣譜抗流感藥物的重要靶點(diǎn)蛋白質(zhì) 。
饒子和教授研究組與中科院生物物理研究所劉迎芳教授研究組合作，2008年成功解析了PA C端結(jié)構(gòu)域與PB1 N端多肽的復(fù)合物結(jié)構(gòu) ，揭示了流感病毒聚合酶的組裝模式（Nature 2008 Aug 28；454(7208)：1123-6）。在此基礎(chǔ)上，今年又成功解析了PA N端結(jié)構(gòu)域獨(dú)立的晶體結(jié)構(gòu) ，首次揭示了該蛋白典型的核酸酶結(jié)構(gòu)特征，推翻了原來公認(rèn)的PB1行使核酸酶活性的觀點(diǎn)，證實(shí)了核酸酶活性對(duì)于流感病毒復(fù)制的關(guān)鍵作用（Nature 2009 Apr 16；458(7240)：909-13）；通過進(jìn)一步解析PAN與底物/抑制劑復(fù)合物的晶體結(jié)構(gòu)，闡釋了PA蛋白發(fā)揮功能的分子機(jī)制，發(fā)現(xiàn)了一系列對(duì)PA蛋白有良好抑制效果的抑制劑，為設(shè)計(jì)和開發(fā)針對(duì)流感病毒聚合酶的高效藥物提供了重要信息，同時(shí)還應(yīng)邀在《Influenza：Molecular Virology》一書中發(fā)表了相關(guān)綜述。
５　微波通信用高溫超導(dǎo)接收前端
【2009年度中國高等學(xué)校十大科技進(jìn)展】清華大學(xué)
高溫超導(dǎo)濾波器具有常規(guī)濾波器無可比擬的近于理想的濾波性能，可廣泛應(yīng)用于移動(dòng)通信、軍事通信、衛(wèi)星通信等領(lǐng)域，大幅度提高靈敏度和抗干擾能力，市場前景巨大。但在該項(xiàng)目實(shí)施前，受到國外技術(shù)封鎖，許多關(guān)鍵技術(shù)有待攻克，在我國沒有獲得實(shí)際應(yīng)用。
清華大學(xué)物理系曹必松教授帶領(lǐng)的團(tuán)隊(duì)經(jīng)過十多年研究，發(fā)明了高性能高溫超導(dǎo)濾波器、零下200度工作的低噪聲放大器的設(shè)計(jì)制備技術(shù)和超導(dǎo)—金屬接觸電極制備工藝，研制成功了第一臺(tái)適合于我國CDMA移動(dòng)通信用的超導(dǎo)前端，在北京建成了我國首個(gè)高溫超導(dǎo)移動(dòng)通信應(yīng)用示范基地并成功地連續(xù)運(yùn)行超過三年，每天為十多萬居民提供優(yōu)質(zhì)服務(wù)，使手機(jī)發(fā)射功率下降一半以上，大幅提高了基站的覆蓋范圍和通話質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)了高溫超導(dǎo)在中國通信領(lǐng)域的首次應(yīng)用和批量長期應(yīng)用，使我國成為繼美國之后，世界上第二個(gè)成功地將高溫超導(dǎo)技術(shù)應(yīng)用于移動(dòng)通信的國家。
該項(xiàng)目關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)處于國際先進(jìn)水平。獲得授權(quán)中國發(fā)明專利9項(xiàng)，授權(quán)美國發(fā)明專利1項(xiàng)，獲2009年國家技術(shù)發(fā)明獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)（已評(píng)出，建議授獎(jiǎng)），2008年教育部技術(shù)發(fā)明一等獎(jiǎng) ， 2007年信息產(chǎn)業(yè)部信息產(chǎn)業(yè)重大技術(shù)發(fā)明（十項(xiàng)之一）。該技術(shù)已與十多家用戶簽訂了合同、協(xié)議，研制、生產(chǎn)超導(dǎo)前端并實(shí)現(xiàn)其在多種通信設(shè)備中的應(yīng)用。
６　成年哺乳動(dòng)物雌性生殖干細(xì)胞的發(fā)現(xiàn)及其生物學(xué)特性研究
上海交通大學(xué)
上世紀(jì)20年代以來,科學(xué)家們一直認(rèn)定：女性和絕大多數(shù)雌性哺乳動(dòng)物卵母細(xì)胞的產(chǎn)生僅發(fā)生在胎兒期。出生后卵母細(xì)胞數(shù)目不再增加，只會(huì)不斷減少，即出生后雌性哺乳動(dòng)物卵巢內(nèi)，沒有生殖干細(xì)胞存在。上海交通大學(xué)生命學(xué)院吳際教授團(tuán)隊(duì)經(jīng)不懈探究首次發(fā)現(xiàn)和分離出生后小鼠（包括成年小鼠）卵巢中雌性生殖干細(xì)胞,經(jīng)摸索培養(yǎng)條件得到能長期自我更新的生殖干細(xì)胞株并鑒定和研究其生物學(xué)特性。然后將此細(xì)胞移植于不孕小鼠體內(nèi),證實(shí)能產(chǎn)生新的卵母細(xì)胞,與雄性交配后生出正常后代。這一發(fā)現(xiàn)改變了八十多年生殖與發(fā)育的傳統(tǒng)觀點(diǎn),開辟出一個(gè)嶄新研究領(lǐng)域。該成果2009年5月發(fā)表在《Nature Cell Biology》上，受到國際學(xué)術(shù)界廣泛關(guān)注，《Science，Nature》、《Nature Medicine》和眾多雜志刊發(fā)評(píng)論文章，《Nature China》將這一成果列入最新研究亮點(diǎn),世界各媒體（路透社、紐約時(shí)報(bào)、華盛頓郵報(bào)、ABC News、The Times等）紛紛報(bào)道。該成果能為動(dòng)物生物技術(shù)和人類提供卵母細(xì)胞新來源,建立性細(xì)胞途徑轉(zhuǎn)基因動(dòng)物和開發(fā)優(yōu)良動(dòng)物品種,對(duì)治療卵巢功能早衰，不育癥等雌性生殖細(xì)胞發(fā)生障礙性疾病，再生醫(yī)學(xué)及抗衰老，避孕藥開發(fā)，人口調(diào)控，瀕危動(dòng)物保存等都具有重要意義。
７　世界最早的帶羽毛恐龍的發(fā)現(xiàn)
沈陽師范大學(xué)
鳥類最早何時(shí)出現(xiàn)問題一直是鳥類起源研究最薄弱的環(huán)節(jié)之一，鳥類是否由恐龍起源也長期存在爭論。沈陽師范大學(xué)古生物研究所課題組2009年10月1日在英國《自然》雜志報(bào)道了產(chǎn)自遼寧省西部建昌地區(qū)距今約1.6億年的侏羅紀(jì)帶羽毛恐龍——“赫氏近鳥龍”的新發(fā)現(xiàn) ，其時(shí)代早于德國“始祖鳥”數(shù)百萬年至1000萬年。該化石屬于獸腳類恐龍中的傷齒龍類，全身廣泛被羽毛覆蓋，特別是其腳部長有較長的正羽毛，證實(shí)了在恐龍向鳥類的演化過程中內(nèi)部骨骼與體表衍生物之間的復(fù)雜配置關(guān)系，代表了目前世界上最早的長有羽毛的物種和最早的帶毛恐龍。該成果首次揭示了世界最早的帶毛恐龍?jiān)缬凇笆甲骧B”已存在，首次提出了獸腳類恐龍分異的時(shí)間框架假說，解決了有關(guān)鳥類起源的“時(shí)間倒置論”等問題，為鳥類起源于恐龍?zhí)峁┝诵碌淖C據(jù) ，并支持恐龍演化過程中曾存在“四翼”階段的假說。該項(xiàng)成果代表了鳥類起源研究一個(gè)新的、國際性的重大突破，有力地推動(dòng)了鳥類起源研究和恐龍演化研究，為全球鳥類起源研究作出了重大貢獻(xiàn) ，是2009年國際古生物學(xué)領(lǐng)域最重大的科學(xué)發(fā)現(xiàn)之一。
８　電力大系統(tǒng)安全域預(yù)警監(jiān)控理論及其工程應(yīng)用
天津大學(xué)
電力系統(tǒng)作為國家的重要基礎(chǔ)設(shè)施，保證其安全穩(wěn)定運(yùn)行意義重大，而發(fā)展先進(jìn)的安全預(yù)警與監(jiān)控技術(shù)是實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的關(guān)鍵。該項(xiàng)目旨在發(fā)展基于安全域理論的電力系統(tǒng)安全性綜合預(yù)警與監(jiān)控理論、方法與技術(shù) ，并與已有理論和方法互為補(bǔ)充，構(gòu)建科學(xué)的在線綜合預(yù)警與監(jiān)控系統(tǒng)，保障電力系統(tǒng)安全、穩(wěn)定和高效運(yùn)行。
該項(xiàng)目在理論研究方面，系統(tǒng)地發(fā)展了電力系統(tǒng)綜合安全域理論，證明了綜合安全域的一些重要微分拓?fù)鋵W(xué)和非線性動(dòng)力學(xué)性質(zhì)，為其實(shí)用化提供堅(jiān)實(shí)的理論保障；在技術(shù)研發(fā)方面，發(fā)明了安全域邊界的快速求解、預(yù)想事故快速掃描和概率安全評(píng)估等多種實(shí)用技術(shù)，極大地提高了安全域的計(jì)算速度和在線安全監(jiān)控的運(yùn)算效率；該項(xiàng)目發(fā)展了高維安全域智能化降維方法以及多種安全域可視化展示技術(shù)；基于安全域理論研制了集在線安全分析、概率安全評(píng)估、控制方案優(yōu)化、安全性信息可視化展示為一體的電力系統(tǒng)安全性預(yù)警與監(jiān)控系統(tǒng)，提高了復(fù)雜電網(wǎng)的安全性運(yùn)行水平，對(duì)防范大停電事故有積極作用。
該成果已成功應(yīng)用于國家電網(wǎng)公司調(diào)度中心等部門，社會(huì)效益顯著。出版專著2部，申請發(fā)明專利19項(xiàng)，獲軟件著作權(quán)4項(xiàng) 。
９　基于自旋的量子調(diào)控實(shí)驗(yàn)研究
中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)
將量子力學(xué)和計(jì)算機(jī)科學(xué)結(jié)合并實(shí)現(xiàn)量子計(jì)算是人類的一大夢想，而實(shí)現(xiàn)這一夢想的關(guān)鍵挑戰(zhàn)之一就是量子調(diào)控的研究。中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)微尺度物質(zhì)科學(xué)國家實(shí)驗(yàn)室（籌）的杜江峰研究小組在基于自旋的量子調(diào)控實(shí)驗(yàn)研究方面通過采用磁共振技術(shù)對(duì)核自旋、電子自旋進(jìn)行精密量子調(diào)控，在退相干研究、量子模擬和量子計(jì)算等研究方向取得了重要的創(chuàng)新性成果，推動(dòng)了實(shí)用性量子計(jì)算機(jī)的研究。
量子系統(tǒng)不可避免的信息流失嚴(yán)重制約著量子計(jì)算的研究進(jìn)程。杜江峰與其同事的研究（Nature 461，1265（2009））表明，通過精巧的脈沖控制，可以使固態(tài)體系中環(huán)境對(duì)電子量子比特的不利影響被降到最小，大大減少量子體系中量子信息的流失，并成功厘清各種退相干機(jī)制在此類固體體系中的影響。同期發(fā)表的專文評(píng)述指出：“他們所使用的量子相干調(diào)控技術(shù)被證明是一種可以幫助人們理解并且有效對(duì)抗量子信息流失的一個(gè)重要資源……從而朝實(shí)現(xiàn)量子計(jì)算邁出重要的一步。”
與此同時(shí) ，他們實(shí)驗(yàn)上第一次觀測了一個(gè)復(fù)雜量子體系（同時(shí)包含二體和三體相互作用）基態(tài)的糾纏量子相變過程，采用量子糾纏見證的手段探測了由于三體相互作用導(dǎo)致的一類新的量子相變（Physical Review Letters 103 ， 140501（2009）），該成果被認(rèn)為是對(duì)量子模擬實(shí)驗(yàn)研究的重要貢獻(xiàn) 。
１０　雙功能單分子器件的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)
中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)合肥微尺度物質(zhì)科學(xué)國家實(shí)驗(yàn)室單分子物理化學(xué)研究團(tuán)隊(duì) ，利用低溫超高真空掃描隧道顯微鏡，巧妙地對(duì)三聚氰胺小分子進(jìn)行了單分子手術(shù)，將其從普通化工原料轉(zhuǎn)變?yōu)榧扔卸O管效應(yīng)又有機(jī)械開關(guān)效應(yīng)的雙功能單分子器件，為單分子器件的多功能化開辟了新的思路。這一成果發(fā)表在2009年9月8日的美國《國家科學(xué)院院刊》上。
自1974年Aviram和Ratner提出單分子整流器件的概念以來，科學(xué)家們在搜尋功能化單分子電子器件的研究中歷經(jīng)了35年的歷程，但在有效構(gòu)建單分子功能器件中仍然面臨許多困難。
該項(xiàng)工作是該團(tuán)隊(duì)在利用分子手術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)單分子磁性控制后，再次成功地通過分子手術(shù)技術(shù)取得的重要研究成果。美國《國家科學(xué)院院刊》審稿人認(rèn)為，該工作“結(jié)果可靠，創(chuàng)新性強(qiáng)，代表了這個(gè)領(lǐng)域的發(fā)展水平” 。《自然》子刊《Nature Chemistry》雜志在短期內(nèi)兩次介紹和評(píng)價(jià)該工作，在9月4日的Research Highlights欄目以“分子電子器件：可控的導(dǎo)電性”介紹該工作，又在11月發(fā)表專文，評(píng)價(jià)該工作為單分子器件研究兩種新的研究途徑之一。

中國教育報(bào)