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        前沿科技
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        滿滿成果,展現創新無限魅力——2020年度國家科學技術獎獲獎項目亮點解讀

        來源:中國科普網 作者: 發布時間:2021-11-05 18:13:25 瀏覽次數: 【字體:

        2020年,是極不平凡的一年。全國上下力克疫情影響,“十三五”圓滿收官,“十四五”全面擘畫,高質量發展深入推進,科技創新的力量讓我們的生活煥然一新。

        這一年,科技創新成果頗豐——煤制油技術打破國外壟斷、國產核酸檢測利器為抗擊新型冠狀病毒肺炎疫情提供重磅武器、海洋鉆井技術推動油氣開采由淺水邁向深水……

        11月3日的人民大會堂,燈光璀璨、氣氛熱烈,科技界的盛會——2020年度國家科學技術獎勵大會隆重召開。

        此次獲獎的“大明星”,有的解決了世界性難題,有的填補了國內空白,有的達到了國際領先水平。它們服務于國計民生,將顛覆和超越進行到底,用智慧點綴我們的生活。讓我們把目光投向這些智慧與汗水的結晶,一同感受科技帶來的魅力之光。

        視覺中國供圖

        打破壟斷

        實現煤制油技術“中國造”

        能源,是一個國家安全的基石和強盛的動力,隨著經濟的快速發展,我國石油對外依賴度逐年上升。同時,世界主要能源輸出地區政治不穩定,石油運輸通道受到威脅。

        “我國的能源稟賦是缺油少氣、煤炭資源相對豐富,這決定了煤炭成為我國最安全可靠的能源保障。大力發展煤制油產業,是我國應對外部石油封鎖、提升油品保障能力的現實選擇?!眹夷茉醇瘓F寧夏煤業有限責任公司項目團隊負責人介紹說。

        為了打破煤制油技術長期被國外壟斷的局面,堅韌敢闖的“寧煤人”迎難而上,在中科合成油16萬噸費托合成技術成功示范的基礎上,聯合國內20余家企業和科研院所致力于百萬噸級煤制油技術的攻關研發,實現了煤制油化工技術“中國造”。

        2013年9月,400萬噸/年煤間接液化項目核準批復。廣大建設者冬冒寒風、夏頂烈日,日夜奮戰在建設第一線。項目團隊強化自主創新,解決了1000余個子系統、156個系統組成的復雜巨系統所帶來的工藝配置、系統集成及工程放大技術難題,在國內外專家看來需要60個月才能建成的項目,“寧煤人”僅用39個月就完成了。

        400萬噸/年煤間接液化項目規模大、工藝復雜、技術創新多,管理難度之大可想而知,寧夏煤業有限責任公司大力開展系統優化和技術攻關,實現了項目安、穩、長、滿、優運行,煤耗、水耗優于國家先進值,綜合能耗、能源轉化效率優于國家基準值,鍋爐煙氣實現超低排放,污水實現近零排放,創造了同類裝置世界領先水平。

        煤制油項目國產化率達98.5%,大大超過國家85%的國產化要求?!绊椖康膰a化示范應用,不僅終結了進口技術和裝備制造產品的暴利時代,還推動了民族裝備制造企業跨越式發展,一批國內企業和科研院所在合力攻關的過程中共同成長,使‘中國技術、中國制造’揚眉吐氣?!表椖控撠熑苏f。

        11月3日,“400萬噸/年煤間接液化成套技術創新開發及產業化”項目榮獲2020年度國家科技進步獎一等獎。

        填補空白

        鑄國產核酸檢測利器

        2019年底,在全球范圍內肆虐至今的新型冠狀病毒肺炎疫情突如其來,給人民生命健康帶來嚴重威脅。

        如今,核酸檢測作為疫情防控的關鍵環節和對抗疫情的重要武器,已廣為人知。

        事實上,作為新冠病毒等病原體檢測確診“金標準”的實時熒光定量PCR核酸檢測是一種先進的分子診斷技術和方法,不僅是病原體檢測的必備技術,也是提升人和動物重大傳染病防控應急能力、精準醫學診療和檢驗檢疫水平的關鍵。

        然而,長久以來,我國高端的高通量多靶標核酸檢測儀器設備一直依賴進口。為打破這種限制,西安交通大學彭年才教授團隊深耕核酸檢測儀器試劑關鍵技術,解決了核酸提取易交叉污染、快速熱循環基因擴增溫度均勻性差以及高通量熒光檢測速度和靈敏度相互制約等系列技術難題,研制出96通量6通道的高通量多靶標實時熒光定量PCR檢測系統和全自動核酸提取工作站等5類12個型號的儀器產品,形成了一體化的核酸自動化檢測系統解決方案和產品組合,填補了國內空白。

        11月3日,“高通量多靶標核酸自動化定量檢測關鍵技術及產業化應用”項目榮獲2020年度國家科技進步獎二等獎。

        該成果先后在禽流感、埃博拉、豬瘟、新型冠狀病毒肺炎等重大突發傳染病疫情防控中發揮了重要作用。彭年才介紹:“我們將繼續面向核酸檢測前沿技術努力攻關,針對新型冠狀病毒大規模人群核酸篩查中發現的新問題、提出的新要求,研發檢測通量更高、靈敏度更好、檢測時間更短、自動化程度更強的核酸檢測設備,并努力降低成本和使用要求。為進一步促進核酸檢測分子診斷技術服務人類健康事業,實現科學技術高水平自立自強添磚加瓦?!?/p>

        自主創新

        海洋鉆井由淺水邁向深水

        南海深水油氣資源豐富,是我國能源的重要接替區,擁有自主創新的深水鉆井關鍵技術十分重要。

        “我國的海洋鉆井起步很晚,1982年以前,我國的海洋鉆井水深只有幾十米到100米。到2006年,我國的海洋鉆井水深才300米左右,而國外已經達到2千米以上,與國際差距非常大?!薄昂Q笊钏疁\層鉆井關鍵技術及工業化應用”項目第一完成人楊進介紹,這迫使中國的海洋石油科研工作者刻苦鉆研,奮斗拼搏,提高我國海洋油氣科技能力,努力追趕國際水平。

        南海作為我國海洋國土的重要組成部分,油氣資源量高達350億噸。南海深水油氣資源的勘探開發,對保障我國能源供應具有重要意義。深海油氣開發中,深水淺層鉆井十分關鍵,屬于世界級難題。在國家自然科學基金重點項目、國家重大專項、863計劃的支持下,歷經14年產學研用聯合攻關,楊進團隊在深水淺層鉆井設計、作業控制、關鍵裝備方面實現了重大突破——發明了鉆井參數與時間協同的鉆井設計技術,形成首部ISO國際標準DIS稿;發明了三合一安全高效鉆井作業控制技術,深水淺層鉆井平均作業時間由10天降至4.5天;發明了高承載、高效率深水淺層鉆井作業關鍵裝備,實現關鍵裝備產業化。

        應用該技術成果鉆探發現了5個大中型深水油氣田,高效完成了我國首個自主作業的深水氣田——深海一號氣田淺層鉆井作業。2012年至今,該技術在我國全部自主作業的深水井成功應用,并推廣至全球典型深水區塊95口井。項目成果主要技術指標達國際領先水平,使我國躋身于世界深水鉆井先進行列,實現了我國海洋鉆井從淺水到深水的重大跨越并為保障國家能源安全奠定了堅實的技術基礎。

        11月3日,“海洋深水淺層鉆井關鍵技術及工業化應用”項目榮獲2020年度國家技術發明獎二等獎。

        精準預防

        消除麻風危害

        麻風是古老的傳染病,經呼吸道傳播,可致殘、毀容,一旦患病,往往需要長期甚至終生治療。因此,千百年來,人們談“麻”色變。

        圍繞“消除麻風危害”的世界級醫學難題,山東第一醫科大學附屬皮膚病醫院張福仁課題組聯合國內外專家展開科研攻關,歷時10年,發現了麻風危害發生的內在因素,揭示了麻風發病的免疫遺傳學機制?!斑@些發現不僅為消除麻風危害奠定了科學基礎,也揭示了人類疾病譜由慢性感染性疾病向自身免疫性疾病變遷的規律?!睆埜H收f。

        張福仁介紹,麻風是由麻風分枝桿菌感染人體,選擇性破壞皮膚和外周神經,導致毀容、殘疾的慢性傳染病,潛伏期可長達30年?;颊咴诔霈F典型癥狀前難以診斷,而一旦發生典型癥狀,往往已經殘疾。流行病學研究發現,麻風感染者中最終發病者不足1%,如何在癥狀出現前“鎖定”這1%的高危個體,采取精準預防,是亟須解決的關鍵科學問題。

        為此,項目組廣泛收集麻風樣本,建立生物資源庫;依托資源庫開展國內外大合作,發現了一系列麻風發病風險因子,解釋了為什么只有不足1%的特定感染者最終發展成病人,這對于消除千百年來公眾對麻風傳染的恐慌具有劃時代的意義;基于遺傳學發現,繪制了麻風遺傳學圖譜,構建了麻風發病風險預測模型,可有效鎖定麻風發病高危個體,實施精準預防和癥狀前治療;此外,項目組還完成了消除麻風危害的另一個關鍵工程——發現了氨苯砜綜合征(DHS)發生的風險位點,并對其發生機制進行系統探索。

        值得一提的是,研究還發現了麻風與自身免疫性疾病共有的多效性基因,揭示了人類疾病譜由慢性感染性疾病向自身免疫性疾病變遷的規律。

        11月3日,“麻風危害發生的免疫遺傳學機制”項目榮獲2020年度國家自然科學獎二等獎。

        創新技術

        肺癌早發現早治療

        肺癌是我國發病率和死亡率均位居第一位的惡性腫瘤,被稱為全球頭號癌癥殺手,嚴重威脅人民群眾生命健康。對于發現早期肺癌,世界各國均推薦低劑量螺旋CT(LDCT)進行肺癌篩查。

        四川大學華西醫院李為民教授及其團隊長期研究發現,與國外肺癌患者不同,中國肺癌患者具有特異性的分子特征。40歲以上人群如具有一種高危因素如吸煙、腫瘤家族史、職業暴露等,應通過低劑量螺旋CT(LDCT)進行肺癌篩查。

        針對早期肺癌易漏診、誤診的瓶頸,以及臨床缺乏高敏感性、高特異性早期肺癌分子標志物的現狀,團隊從早期肺癌患者的血漿中篩選證實BAI-1、TSP-1等4個蛋白質分子,將其作為新的標志物,實現早期肺癌診斷敏感性達80%以上,高于常用標志物(敏感性<50%)。這一成果獲發明專利10項并進行了臨床轉化。

        同時,團隊創新了肺部病灶人工智能(AI)自動/半自動標注技術、深度卷積神經網絡分割和分類算法,研發出了肺癌AI輔助診斷系統,1分鐘即可實現結節定位識別和定性輔助診斷,對3—5毫米肺小結節檢出準確率達98.8%,大幅提高了小于1厘米肺部小結節的早期肺癌診斷率。

        通過科技攻關、集成創新,團隊創立了“確立高危、規范篩查、系統評估、精準診斷、早期治療”的肺癌早診早治體系,使手術可治愈的早期肺癌(ⅠA1期)診斷率提高了10倍,達到11.82%(全球僅1.1%),ⅠA期肺癌診斷率從2011年的26.48%提高至2018年的60.78%。實現肺癌早期診斷率和5年生存率“雙提升”的目標。

        11月3日,“肺癌早期精準診斷關鍵技術的建立與臨床應用”項目榮獲國家科技進步獎二等獎。

        提升質量

        南方森林生產力獲得新“增長點”

        南方森林是我國儲備林基地建設的主體,也是長江經濟帶的重要生態安全屏障。然而,長期一味追求木材生產的單一目標,導致南方出現了大面積低質低效的人工林和退化的天然次生林,森林質量及功能嚴重下降。

        如何精準提高森林質量、協同提升生產與生態功能?中國林業科學研究院劉世榮研究員團隊以南方典型松、杉、桉低效人工純林和低質次生林為對象,圍繞木材生產、固碳增匯、地力維持和水源涵養等多功能協同提升的關鍵經營技術問題,開展生態系統定位研究與多樹種、多模式和多目標的森林經營試驗示范。

        歷時20余年,項目團隊首次提出了基于樹種多樣性及特定功能樹種組配提升森林生態系統多功能性的理論,創建了引入珍貴樹種改培松、杉、桉人工純林的多功能經營技術體系、基于生態輪伐期的大徑材培育及多功能權衡與協同提升的技術體系,縮短了珍貴樹種大徑材培育周期,提高了大徑材比例,成功解決了低效人工林經營出現的地力衰退和長期生產力下降問題,以及發展珍貴樹種混交林樹種配置及大徑材定向培育精準調控等多項關鍵共性技術問題。

        劉世榮表示:“該項研究促進了從追求木材產量的單一目標經營到提升生態系統服務質量和效益的多功能經營的轉向,提高了我國南方森林經營的科學性、針對性和可操作性,為我國森林質量精準提升提供了技術保障?!?/p>

        據了解,項目成果在《全國森林經營規劃(2016—2050)》、“森林質量精準提升工程”中得到應用采納。在南方11省區森林質量精準提升工程推廣121萬公頃,新增珍貴木材產值903億元,提升碳儲量1.06億噸。

        11月3日,“南方典型森林生態系統多功能經營關鍵技術與應用”項目榮獲2020年度國家科技進步獎二等獎。

        探索宇宙

        找到更好的“量天尺”

        晴朗無月的夜晚,當我們仰望星空,一定會被一條廣袤深邃、絢麗神秘的光帶所吸引,這就是太陽系的家園——銀河系。

        自1785年赫歇爾首次提出銀河系是一個扁平的盤狀結構以來,有關銀河系旋臂結構的研究已有200年歷史,但直到20世紀末,人類也只能精準測定300光年內的天體的距離,而且越遠的恒星受到塵埃和氣體的遮擋就越嚴重。因此有關銀河系旋臂的數目、位置和形態等問題,200多年來一直存在很大爭議。

        “在大質量恒星形成時,會發射一種射電波段的宇宙激光,這就是‘脈澤’。它可以穿透氣體和塵埃。而且脈澤的信號很強,以至于離我們非常遙遠,也可以被觀測到?!敝袊茖W院(以下簡稱中科院)紫金山天文臺青海觀測站項目組發現了甲醇脈澤是定位銀河系旋臂極好的“燈塔”,只要測定它們的距離,就可以描繪出旋臂。

        中科院紫金山天文臺青海觀測站項目組提出,用世界上分辨率最高的望遠鏡——由橫跨美國的10臺口徑25米的射電望遠鏡組成的甚長基線干涉陣(VLBA),測量甲醇脈澤的距離和運動,就可以研究銀河系旋臂結構和運動學性質這一開創性的學術觀點。

        通過一年內5次測量,項目組精準測定了銀河系英仙臂的距離,測量精度比當時的依巴谷衛星提高了兩個數量級,徹底解決了關于英仙臂距離的長期爭論;2006—2016年,項目組首次精確描繪了太陽附近的旋臂結構,發現了銀河系新旋臂——本地臂,徹底排除天文界長期以來認為太陽不在旋臂上的觀點,也標志著直接測量銀河系旋臂結構變為現實。

        11月3日,“基于高精度脈澤天體測量的銀河系旋臂結構研究”項目榮獲2020年度國家自然科學獎二等獎。



        終審:甘肅省科協站群管理員
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