2023 年十項「振奮人心」的中國科技創新成果

2023-12-22 16:49:58 最後更新日期:2023-12-22 18:01:05
五郎

香港輕新聞編輯、評論員,關注戰略問題、軍事歷史、軍事裝備。

2023年即將成為過去,中國《科技日報》日前刊文,盤點出2023年十項「振奮人心」的中國科技創新成果;其中,C919完成首次商業載客飛行列為十項科技創新成果首位,其他有國產大型郵輪製造實現「零的突破」、全球首顆憶阻器存算一體芯片誕生,中國空間站進入應用與發展新階段等。文章稱,中國科技創新是百年未有之大變局的一個「關鍵變量」,也是高質量發展的「最大增量」。

一、翻開民用航空嶄新一頁 C919成功完成首次商業載客飛行

5月28日,中國自主研發的噴氣式幹線客機C919成功完成首次商業載客飛行,從上海飛往北京,翌日即投入上海虹橋至成都天府航線實行常態化商業運行。

202305306961a52b9a0f首架交付中國東方航空的C919客機,5月28日執行首個商業航班營運,從上海飛往北京。(新華社圖片)

文章指,C919是中國自主研制,也是中國首款按照最新國際適航標準研制的幹線民用飛機。客機由幾百萬個零部件組成,技術門檻高、研制週期長、系統複雜,被譽為「現代製造業的明珠」,其製造能力直接反映了一個國家的工業水平。中國商用飛機有限責任公司副總經理魏應彪表示,商飛已具備批量化生產C919的能力,未來將達到30—50架的年產能力。

在設計方面,C919駕駛艙有5塊15.4英吋高清顯示屏,人機交互便捷;大面積雙曲風擋玻璃給飛行員提供了開闊的視野。在安全性方面,C919接受了高溫、高寒、高濕、大側風、自然結冰、濺水等近6600小時的極限壓力測試,最終通過嚴格審查,完成了全部適航取證大考。

二、助力「雙碳」目標實現 首個海上二氧化碳封存示範工程投用

為實現2030年碳達峰、2060年碳中和的「雙碳」目標,中國除了轉變能源獲取方式,減少對石油、煤炭、天然氣等化石能源的依賴,以及採取植樹造林、提高固碳能力等常規手段外,還可以利用一項被稱為「碳中和的最後一公里解決方案」技術:碳封存。

6月1日,中國首個海上二氧化碳封存示範工程項目正式投用。該項目與亞洲最大的海上石油生產平台「恩平15-1」、無人生產平台「恩平10-2」共同構成,地點位於距離深圳西南約200公里、平均水深約90米的珠江口盤地上的恩平15-1油田群。

MAIN202212081719000222975763139恩平15-1海上石油生產平台。(新華社圖片)

據介紹,恩平15-1油田伴生氣體的二氧化碳含量高達95%。 若按常規模式開發,二氧化碳將隨原油一起被採出地面,不僅會對海上平台設施和海底管線造成腐蝕,還將增加中國二氧化碳排放量。為此,中國海油聯合國內廠家,研制適用於海洋高濕高鹽環境的首套超臨界大分子壓縮機和首套復合材料二氧化碳分子篩脫水橇,形成了海上二氧化碳捕集、回注、封存的技術體系和成套裝備。

項目可實現了二氧化碳的零排放,同時奠定了未來「岸碳入海」的技術支撐和現實條件,為粵港澳大灣區乃至全國提供了快速降碳的可行方案。

三、顛覆傳統制糖方式 實現二氧化碳到糖精准全合成

8月15日中國學術期刊《科學通報》上的一篇文章,宣告以種植甘蔗等農作物提取糖分的製糖方式已被打破。中國科學院天津工業生物技術研究所與大連化學物理研究所科研團隊,經過2年多的探索,在二氧化碳合成澱粉的基礎上,改變了糖的自然合成途徑,在實驗室內實現了二氧化碳到糖的精准全合成。人類獲取糖的時長從農作物所需的「年」縮短到「小時」。

20230911f0deec6e76454f0f8168425e5ac58891 20230911ee9236ebc1694342a8743017a6f63239在中國科學院天津工業生物技術研究所實驗室,楊建剛副研究員(左)和宋皖博士在討論工作進展。他們團隊成功將二氧化碳轉化成糖。(新華社圖片)

己糖在自然界廣泛分布,是與機體營養代謝最為密切的糖的統稱。團隊將高濃度二氧化碳等原料在反應溶液中按一定比例調配,在化學催化劑和酶催化劑的作用下,得到了葡萄糖、阿洛酮糖、塔格糖、甘露糖4種己糖。

整套實驗反應時長約17小時,二氧化碳合成糖的效率達到0.67克每升每小時,比其他已知技術路線提高10倍以上。葡萄糖的碳固定合成效率達到每毫克催化劑每分鐘59.8納摩爾碳,是目前已知國內外人工制糖的最高水平。

四、滿足AI時代高算力需求 憶阻器存算一體芯片誕生

從去年底ChatGPT 3.5到今年初ChatGPT 4的發布,AI已開始進入人們的一般日常生活之中。然而,AI 類應用需要對大量數據進行矩陣運算,但傳統計算架構下,數據的存儲和計算相互分離,即數據存儲在儲存器中,需要計算時再把它搬運到運算器里。在此情形下傳統計算架構面臨著很大挑戰,現有芯片算力不足已成為當前需要解決的迫切問題。有人就對ChatGPT 4所耗費的芯片算力及電力作作出估算,它在100天的AI大模模型訓練中,就動用了25,000枚目前算力最大的Nvidia A100 GPU,耗電量來估計在6,100萬度電左右。

9月14日,國際學術期刊《科學》在線發表的一篇文章,帶來了緩解「算力焦慮」的辦法。清華大學集成電路學院吳華強教授、高濱副教授團隊基於存算一體計算範式,研制出全球首顆全系統集成的、支持高效片上學習(機器學習能在硬件端直接完成)的憶阻器存算一體芯片。

2023101116453347 768x490憶阻器存算一體晶片及測試系統。(清華大學圖片)

該芯片包含支持完整片上學習所必需的全部電路模塊,可完成圖像分類、語音識別和控制任務等多種片上增量學習功能驗證,展示出高適應性、高能效、高通用性、高準確率等特點,有效強化了智能設備在實際應用場景下的學習適應能力。在相同任務下,該芯片實現片上學習的能耗僅為先進工藝下專用集成電路(ASIC)系統的3%,展現出卓越的能效優勢,極具滿足人工智能時代高算力需求的潛力。

五、提供太陽活動高質量數據 圓環陣太陽射電成像望遠鏡通過工藝測試

9月27日,被稱為「千眼天珠」的國家重大科技基礎設施「空間環境地基綜合監測網」(子午工程二期)標誌性設備之一:圓環陣太陽射電成像望遠鏡(以下簡稱圓環陣)順利通過工藝測試,正式建成。

W020230714580903190526子午工程二期將在第一期以鏈為主的15個台站的基礎上新增16個台站,形成東經100度、120度、北緯40度、30度附近31個台站「井」字型佈局的空間環境監測網路系統。第二期建設目標是監測太陽爆發活動對地球太空天氣的影響,理解日地太空環境,提高太空天氣預報水平,並保障太空船和地面高技術系統的安全運作。圖為圓環陣太陽射電成像望遠鏡航拍照片。(央視新聞圖片)

「千眼天珠」建於海拔3820米的四川省甘孜州稻城縣噶通鎮,由中國科學院國家空間科學中心牽頭建設,佔地面積約1平方公里,是目前全球規模最大的綜合孔徑射電望遠鏡。它由313部直徑6米的拋物面天線構成,這些天線均勻分布在直徑為1公里的圓環上。

W020230714580898381350組成「千眼天珠」的313部直徑6米的拋物面天線。(央視新聞圖片)

「千眼天珠」項目負責人、中國科學院國家空間科學中心研究員閻敬業解釋,圓環陣不但能監測太陽的各種爆發活動,還能監測太陽風暴進入行星際的過程。這對於理解太陽爆發機制和日地傳播規律、預測太陽活動對地球的影響具有重要作用。

在建設過程中,項目團隊攻克了一系列關鍵核心技術,提出了原創的圓環陣列構型和中心定標總體方案,突破了單通道多環絕對相位定標等關鍵技術。此次工藝測試表明,圓環陣實現了最大視場達到10個太陽半徑的連續穩定的太陽射電成像與頻譜觀測能力,各項技術指標達到或優於初步設計報告的指標要求。下個階段,圓環陣將在白天觀測太陽活動,為太陽物理和空間天氣研究提供長時間序列高質量數據,並與子午工程的其他監測設備開展聯合觀測。

六、開啓長江航運氫能時代 「三峽氫舟1」號氫燃料動力示範船首航

10月11日,中國首艘氫燃料電池動力示範船「三峽氫舟1」號在長江三峽起始點湖北宜昌首航,實現了氫燃料電池技術在我國內河船舶應用的「零的突破」,開啓了長江航運的氫能時代。

MAIN1697005518165EJX9QTYPD5氫燃料電池動力示範船「三峽氫舟1」號。(人民網圖片)

目前,中國已成功在航天領域和汽車(重卡)交通領域應用氫燃料電池,「三峽氫舟1」號是首次應用在船舶交通領域。該船為鋼鋁復合結構,氫燃料電池額定輸出功率為500千瓦(kW),最高航速28公里/小時,巡航航速20公里/小時,續航里程200公里,可用於三峽庫區及三峽至葛洲壩兩壩間交通、巡查、應急等工作。

據測算,「三峽氫舟1」號相比傳統燃油動力船舶,預計每年可節省燃油103.16噸,減少二氧化碳排放343.67噸。

七、邁出載人航天工程重要一步 中國空間站進入應用與發展新階段

2022年底中國空間站完成在軌建造階段,建成三艙兩船的「T」字構型,進入為期10年以上的應用與發展階段。在這一階段,中國將常態化開展載人飛行,航天員將長期在軌飛行,在很多領域開展大規模的空間科學實驗和技術實驗任務。

5月30日,神舟十六號發射,這是中國載人航天工程進入空間站應用與發展階段的首次載人飛行任務。乘組開展了人因工程、航天醫學、生命生態、生物技術、材料科學、流體物理、航天技術等多項空間科學實(試)驗,在空間生命科學與人體研究、微重力物理和空間新技術等領域取得重要進展,邁出了載人航天工程從建設向應用、從投入向產出轉變的重要一步。

10月29日,神舟十七號與神舟十六號兩個乘組在中國空間站「會師」。這是自中國首艘載人飛船神舟五號任務成功20週年之際,中國第一批、第二批和第三批航天員首次在中國空間站同框。從神舟五號到神舟十七號,目前已有20名中國航天員進入太空。

新华社照片,北京,2023年10月26日    神舟十七号3名航天员顺利进驻中国空间站    这是10月26日在北京航天飞行控制中心拍摄的神舟十六号航天员乘组与神舟十七号航天员乘组“全家福”。    (配本社同题文字稿)    新华社发(韩启扬 摄)神舟十六號航天員乘組與神舟十七號航天員乘組「全家福」。(新華社圖片)

八、摘取造船業「第三顆明珠」 首艘國產大型郵輪命名交付

11月4日,中國首艘國產大型郵輪「愛達・魔都號」(Adora Magic City)正式命名並交付船東,標誌著中國從此實現了國產大型郵輪製造「零的突破」。該船計劃於2024年1月1日從上海吳淞口國際郵輪港啓航,正式開始商業運營。

「愛達・魔都號」2019年10月18日動工、2023年6月6日下水,建造期間又受到新冠疫情影響,但只用了三年七個半月時間便建成下水。該船是一艘「巨無霸」「海上現代化城市」,總噸位135,500噸,共設置2826間艙室,其中客艙2125間,最多可以容納5246名乘客。同時,郵輪還配置了高達16層,超4萬平方米的生活娛樂區域;全船搭載107個分系統、5.5萬個設備,包含2500萬個零部件,完工敷設4750公里電纜。

04675d35 17d0 4b41 aeb4 a25778241edd準備駛離上海外高橋造船廠4號碼頭出海試航的「愛達・魔都號」。(新華社圖片)

作為高技術、高附加值的船型產品,大型郵輪不僅要滿足運輸需要,還要考慮造型設計、內部餐食住宿服務、文化娛樂服務供應等。因此其設計和建造難度很高,屬於集約化程度極高且極複雜的系統化工程。「愛達・魔都號」的設計建造成功,標誌著中國造船業自主實現了大型郵輪重量控制、減震降噪等主要核心技術的突破。

中國船舶工業行業協會秘書長李彥慶表示,中國已具備同時建造航空母艦、大型液化天然氣(LNG)運輸船、大型郵輪的能力,集齊了造船工業「三顆明珠」。同時,能建造這三種船舶的國家,全球也只有中國能做到。

九、躍上T比特級台階 下一代超高速互聯網主幹通路開通

11月13日,清華大學宣佈全球首條1.2T(傳輸速率為每秒1200G bit)超高速下一代互聯網主幹通路正式開通。

該通路基於中國自主研發的下一代互聯網核心路由器1.2T超高速IPv6接口、3×400G超高速多光路聚合等關鍵核心技術,連通了未來互聯網試驗設施(FITI)北京、武漢、廣州三大核心節點,總長度3000多公里。該通路自2023年7月31日試運行以來,運行平穩可靠,通過各項試驗測試,達到了設計指標。其路由器間單端口速率達到1.2T比特/秒,意味著1秒就可以完成150部高清電影的傳輸,傳輸效率是當前主流的100G網絡的10倍以上。

清華大學網絡科學與網絡空間研究院院長、中國工程院院士吳建平介紹,目前,全球互聯網400G主幹通路技術才剛剛開始商用。此次1.2T超高速下一代互聯網主幹通路的建成開通,意味著我國主幹通路技術達到T比特級的門檻。

更關鍵的是,該通路的整體技術水平不僅全球領先,且實現了系統軟、硬件設備的全部國產和自主可控。未來,超高的網絡速度不僅可以給網民提供更好的用網體驗,還可以為工業互聯網、物聯網、車聯網、遠程醫療、人工智能等新興技術及應用的發展提供有力支持。

不斷刷新航天紀錄 長征系列運載火箭迎來第500次發射

12月10日9時58分,我國在西昌衛星發射中心使用長征二號丁運載火箭,成功將遙感三十九號衛星發射升空。這是長征系列運載火箭的第500次發射。

自1970年長征一號運載火箭發射東方紅一號衛星至今,中國航天用53年的歷程完成了「從0到500」的突破。其中,長征火箭第1個百次發射用了37年,第2個百次用了7年,第3個百次用了4年,第4個百次用了2年9個月,第5個百次僅用了2年,不斷刷新中國航天新紀錄。

與此同時,中國的商業航天在2023年也迎來了重要時刻。4月,天兵科技的天龍二號成功入軌,打破了世界範圍內液體火箭首發必失敗的魔咒;7月,藍箭航天的朱雀二號成為全球首支成功入軌的液氧甲烷火箭;11月,星際榮耀的雙曲線二號可重覆使用火箭驗證飛行任務取得圓滿成功;12月,星河動力的穀神星一號遙九運載火箭首次成功實施晨昏軌道發射任務。

路雖遠行則將至 事雖難做則必成

《科技日報》稱,中國科技實力正從量的積累邁向質的飛躍、從點的突破邁向系統能力提升。伴隨著加快實現高水平科技自立自強的步伐,強國夢想必將更好地照進現實。

發佈於 科學新知
By 2023-12-22

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