美國

　　引力波探測取得里程碑式成果；多個“首次”發(fā)現(xiàn)令人興奮；量子、超導(dǎo)等領(lǐng)域研究有建樹。

　　劉海英（本報駐美國記者）2月11日，美國科學(xué)家宣布，利用激光干涉引力波天文臺（LIGO）首次探測到引力波，這一發(fā)現(xiàn)是物理學(xué)界里程碑式的重大成果，也是2016年基礎(chǔ)科學(xué)研究中最令人興奮的成就之一。

　　除引力波外，美國科學(xué)家在2016年做出了許多“首次”天文發(fā)現(xiàn)：首次在距太陽系最近恒星系發(fā)現(xiàn)類地行星——比鄰星b;首次探測到恒星爆炸激波；首次直接觀察到地磁重連；首次在太陽系內(nèi)發(fā)現(xiàn)無尾彗星；首次在太陽系外發(fā)現(xiàn)手性分子；首次直接觀測到黑洞冷吸積現(xiàn)象……此外，他們還描繪出首份銀河系“年齡圖”；計算出可觀測宇宙半徑為453.4億光年；在星團R136中發(fā)現(xiàn)了超大質(zhì)量恒星群；確認(rèn)了1284顆行星的存在。

　　宏大的天文研究突破連連，在對細微物質(zhì)世界的研究中美國科學(xué)家也有諸多“首次”：首次發(fā)現(xiàn)由底、奇、上、下四味不同夸克構(gòu)成的四夸克粒子；首次在準(zhǔn)二維材料α-氯化釕內(nèi)觀察到一種新量子物態(tài)——量子自旋液體；首次發(fā)現(xiàn)運動的粒子能夠遠距離交互；首次揭示水存在量子隧穿狀態(tài)；首次用激光拍攝出含4個原子的分子在9飛秒內(nèi)的化學(xué)反應(yīng)動態(tài)過程；首次觀測到蝴蝶型里德堡分子；首次讓串聯(lián)式混合磁體的磁場強度達到最大峰值36特斯拉，創(chuàng)造了核磁共振領(lǐng)域的最新世界紀(jì)錄。

　　在其他基礎(chǔ)研究領(lǐng)域，美國科學(xué)家也取得了顯著成果。如在量子研究領(lǐng)域，他們使用一種量子反饋技術(shù)將量子疊加的時長提高了1000多倍；設(shè)計出一種“量子超材料”，能以光子形式釋放能量傳遞信息；克服量子計算一大主要挑戰(zhàn)，在超導(dǎo)材料內(nèi)成功實現(xiàn)傳輸電子自旋信息。在超導(dǎo)研究方面，提出電子對密度論，稱銅氧化物的超導(dǎo)臨界溫度是由電子對密度決定，對標(biāo)準(zhǔn)超導(dǎo)理論提出挑戰(zhàn)；利用界面組裝技術(shù)成功誘導(dǎo)非超導(dǎo)材料鈣鐵砷復(fù)合物界面表現(xiàn)出超導(dǎo)性，提供了發(fā)現(xiàn)高溫超導(dǎo)體的全新方法等。

　　英國

　　基礎(chǔ)研究觀測手段取得突破；超穩(wěn)定存儲介質(zhì)數(shù)據(jù)保存達百億年；人類遺傳與進化領(lǐng)域又有新發(fā)現(xiàn)。

　　鄭煥斌（本報駐英國記者）國際天文學(xué)工程“平方公里陣列”射電望遠鏡（SKA）項目組織4月決定，將這一世界最大綜合口徑射電望遠鏡項目的總部設(shè)在英國。2011年11月成立的SKA項目是本世紀(jì)最重要的國際科學(xué)工程之一，它計劃在2024年后進入全面運行階段。劍橋大學(xué)國際研究團隊研制出目前世界上最小放大鏡，將聚光能力提高了10億倍，首次實現(xiàn)低于波長的聚焦，并利用該放大鏡對單個原子進行了實時觀察。

　　曼徹斯特大學(xué)研究人員在試驗中利用技術(shù)手段，將腦部“調(diào)頻”到一定腦波頻率后，可成功降低志愿者疼痛感，將有助開發(fā)治療慢性疼痛的新療法。蒂姆·布利斯等3名英國科學(xué)家從細胞和分子層面揭示了一種名為“長時程增強效應(yīng)”現(xiàn)象背后的運行機制，以及這種現(xiàn)象如何影響人類的學(xué)習(xí)和記憶能力。他們因在解析人腦記憶相關(guān)機制方面的突出貢獻，獲得2016年“格雷特·倫德貝克歐洲大腦研究獎”。

　　南安普頓大學(xué)的科研人員運用飛秒激光輸入法，將納米玻璃材料變成記錄和檢索五維數(shù)據(jù)的存儲介質(zhì)，使得存儲數(shù)據(jù)在190℃環(huán)境下可保存138億年。

　　英國政府投資2億英鎊，正式開工建造英國新一代極地科考船。這艘科考船配備先進科研儀器和無人深潛載具，是英國政府自上世紀(jì)80年代以來最大一筆極地科研基礎(chǔ)設(shè)施投資項目的重要組成部分。

　　英國愛丁堡大學(xué)與日美兩國科學(xué)家合作，利用先進成像技術(shù)，首次獲得人類全部46個染色體的詳細三維結(jié)構(gòu)。這些結(jié)構(gòu)圖清晰表明，組成染色體的物質(zhì)只有一半是遺傳物質(zhì)，遠低于人們之前的預(yù)期。倫敦大學(xué)學(xué)院安賈利·戈斯瓦米等人在《皇家學(xué)會生物學(xué)分會學(xué)報》上發(fā)表的研究成果認(rèn)為，人類祖先在恐龍滅絕后1000萬年中的進化速度是恐龍滅絕前8000萬年里一直所保持速度的3倍。

　　德國

　　受控核聚變實驗邁出重要一步；發(fā)現(xiàn)超高能中微子銀河系外源頭；繪制出詳細銀河系氫氣地圖。

　　顧鋼（本報駐德國記者）德國重點基礎(chǔ)研究項目“螺旋石7－X”仿星器于2016年3月成功完成第一輪實驗，首次制造出氫等離子體，向?qū)崿F(xiàn)受控核聚變邁出重要一步。“螺旋石7－X”通過模仿恒星內(nèi)部持續(xù)不斷的核聚變反應(yīng)，將等離子態(tài)的氫同位素氚和氘約束起來，加熱至1億℃高溫發(fā)生核聚變，以獲得持續(xù)不斷的能量。目前氫等離子體脈沖持續(xù)時間從最初的0.5秒達到6秒，預(yù)計4年后可實現(xiàn)等離子體脈沖持續(xù)時間30分鐘的目標(biāo)。

　　德國科學(xué)家領(lǐng)導(dǎo)的國際科研團隊曾于2012年利用位于南極冰層下的中微子探測器“冰立方（IceCube）”發(fā)現(xiàn)超高能中微子，2016年他們首次為其找到了一個位于銀河系外的源頭，這一重大發(fā)現(xiàn)有可能開啟中微子天體物理學(xué)的新時代。盡管這一來源尚未完全確認(rèn)，但95%的相關(guān)性是迄今最高的指標(biāo)。

　　德國和澳大利亞科學(xué)家利用超大可操縱射電望遠鏡，繪制出前所未有的“跨越整個天際”的詳細銀河系氫氣地圖，覆蓋100多萬次的單獨觀測以及大約100億個單個數(shù)據(jù)點，深度呈現(xiàn)了包含太陽系在內(nèi)的銀河系內(nèi)部與周圍所有氫氣的數(shù)據(jù)，首次揭示了恒星間的結(jié)構(gòu)細節(jié)，有助解釋銀河系形成的最終奧秘。

　　以色列

　　人工智能企業(yè)開發(fā)投資預(yù)測新算法；基因研究取得多項新發(fā)現(xiàn)；納米傳感技術(shù)使無人駕駛更加精準(zhǔn)。

　　毛黎（本報駐以色列記者）Zirra公司開發(fā)出新的人工智能和機器學(xué)習(xí)技術(shù)，可分析企業(yè)的估價、競爭對手和風(fēng)險因素等相關(guān)變量，并對其團隊、產(chǎn)品、發(fā)展勢頭和執(zhí)行力水平進行評級，幫投資公司找到最合適的企業(yè)。

　　本古里安大學(xué)科學(xué)家發(fā)現(xiàn)自閉癥基因的差異特征：一是該基因格外長； 二是其負(fù)選擇過程比其他基因的更活躍；三是沒有發(fā)現(xiàn)自閉癥基因的正選擇跡象。研究提供了辨別其他自閉癥基因的工具，有望診斷早期自閉癥。

　　特拉維夫大學(xué)科學(xué)家針對實驗鼠的研究表明，將基因調(diào)節(jié)和化學(xué)療法相結(jié)合用于原發(fā)腫瘤治療，能夠“十分有效”地防止乳腺癌轉(zhuǎn)移，實驗結(jié)果也可能適用于人類。

　　生物科技公司NRGene公司與多個醫(yī)療診斷及健康公司初步交涉，希望利用其基因組排序軟件和運算法分析人類DNA，幫助確診早期基因性疾病，并力爭為患者量身制定藥物治療。

　　Oryx Vision公司研發(fā)出可接受光波的納米天線，測量范圍達150米，分辨率達百萬像素，性能優(yōu)于激光雷達傳感器50倍。傳感器可提供更清晰的視圖，降低了自動駕駛汽車系統(tǒng)對算法的要求及做出正確駕駛判斷所需要的處理能耗，且能在陽光直射和惡劣天氣下正常運行。

　　日本

　　開發(fā)出固體鋰離子電池新負(fù)電極材料；發(fā)現(xiàn)中微子中可能存在對稱性破缺；發(fā)現(xiàn)自旋液體隱藏秩序。

　　陳超（本報駐日本記者）日本東北大學(xué)和東京大學(xué)首次利用大環(huán)狀有機分子，為全固體鋰離子電池開發(fā)出一種新的負(fù)電極材料，這種新分子材料（開孔石墨烯分子，CNAP）電容量比石墨電極高兩倍，經(jīng)65次充放電后仍能保持原始的大容量狀態(tài)。

　　日本高能加速器研究機構(gòu)發(fā)現(xiàn)，不僅在夸克中，在中微子中也很可能存在對稱性破缺現(xiàn)象，有助揭示宇宙形成之謎。根據(jù)已知理論，宇宙在大約137億年前的一次“大爆炸”中誕生，之后出現(xiàn)了夸克、電子等粒子和同樣質(zhì)量但電荷相反的反粒子。粒子和反粒子一旦碰撞，將以光的形式釋放能量后湮滅。因此，如果兩者始終并存，宇宙中的物質(zhì)最終將消失殆盡。而現(xiàn)在反物質(zhì)卻幾乎全部消失，形成了由物質(zhì)構(gòu)成的宇宙。對稱性破缺是解釋這一現(xiàn)象的有效理論。

　　自旋液體隱藏秩序被發(fā)現(xiàn)。日本等國科學(xué)家組成的研究小組發(fā)現(xiàn)，鋱鈦氧化物冷卻至零下273℃（絕對溫度0.1開爾文）時，其量子性狀液體凝固，電子“軌道形狀”呈有序的罕見固體。這一困惑科學(xué)家20多年的鋱鈦氧化物謎一樣的秩序得以解開，成為理解物質(zhì)新的量子狀態(tài)的重要發(fā)現(xiàn)。

　　法國

　　發(fā)現(xiàn)迄今最遙遠星系團；設(shè)計出量子熱晶體管，這些成就讓法國在天文觀測、基礎(chǔ)物理等領(lǐng)域處于領(lǐng)先行列。

　　李宏策（本報駐法國記者）在天文領(lǐng)域，法國科學(xué)家利用多臺望遠鏡提供的數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)了迄今最遙遠的星系團，它發(fā)出的光穿越約111億光年的漫長旅程，終被人類捕獲。這一星系團正經(jīng)歷恒星“誕生潮”，有助科學(xué)家更好地研究星系團及其內(nèi)部星系的形成。

　　在物理領(lǐng)域，普瓦提埃大學(xué)和國家科學(xué)研究院設(shè)計出一種量子熱晶體管，能像電子晶體管控制電流那樣控制熱流，可從發(fā)電站及其他能源系統(tǒng)收集余熱循環(huán)利用。目前雖有傳輸和引導(dǎo)余熱的方法，但無法對熱流進行有效控制，量子熱晶體管做到了這一點。

　　位于法國卡昂的新加速器“SPIRAL2”揭幕并投入使用。實驗將在位于地下約10米、長40米的隧道內(nèi)，發(fā)射稠密的離子—原子（剝離了部分電子）束。離子—原子束撞上目標(biāo)表面后會爆炸，分裂成包括原子核在內(nèi)的亞原子粒子，這一實驗有助弄清為什么不同原子核有不同的質(zhì)子/中子比，正是這一比率確定了原子的電荷以及它屬于何種化學(xué)元素。

　　俄羅斯

　　繼續(xù)大科學(xué)項目國際合作：開建“尼卡”（NICA）項目超導(dǎo)對撞機；宣布再次發(fā)現(xiàn)引力波，并參與新一代引力波探測器研究工作。

　　亓科偉（本報駐俄羅斯記者）2016年，俄羅斯依托庫爾恰托夫研究所繼續(xù)開展國際熱核聚變實驗堆（ITER）、歐洲核子研究中心（CERN）大型強子對撞機（LHC）、歐洲X射線自由電子激光（XFEL）等大科學(xué)項目國際合作。俄高校也積極參與到大科學(xué)項目研究中，如托木斯克理工大學(xué)獲準(zhǔn)參與CERN微模式氣體探測器RD51項目研究；圣彼得堡國立大學(xué)高能物理實驗室與波蘭克拉科夫大學(xué)、德國法蘭克福大學(xué)合作，研制出能夠高精度確定粒子運行軌跡的新型超靈敏探測器。

　　“尼卡”（NICA）項目超導(dǎo)對撞機在杜布納開工建造，2018年前將完成第一階段建設(shè)工作，預(yù)計2020年投入運行。該對撞機建成后將幫助科學(xué)家尋找核物質(zhì)新的存在狀態(tài)，模擬小型“宇宙大爆炸”并研究爆炸后產(chǎn)生的超高密度物質(zhì)，最終揭示宇宙起源奧秘。

　　莫斯科國立大學(xué)和位于圣地亞哥的美國天文學(xué)會同時宣布再次發(fā)現(xiàn)引力波。

　　俄波奇瓦爾院士無機材料高技術(shù)研究所的科學(xué)家，為俄科學(xué)院特羅伊茨克市核研究所尋找惰性中微子的初期項目制備了氚源，該項目有望在尋找暗物質(zhì)方面取得突破。

　　先進 制造

　　美國

　　繼續(xù)推進國家制造業(yè)創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)計劃，3D打印技術(shù)研發(fā)成果頻現(xiàn)，納米制造等先進制造工藝研發(fā)取得新突破。

　　劉海英（本報駐美國記者）2016年，美國政府繼續(xù)推進在先進制造領(lǐng)域的重要戰(zhàn)略—國家制造業(yè)創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)計劃（NNMI），繼4月宣布成立該項目第八個創(chuàng)新中心—革命性纖維和紡織品制造創(chuàng)新研究所后，奧巴馬于6月宣布成立NNMI項目第九個創(chuàng)新中心—智能制造創(chuàng)新研究所。9月，NNMI正式更名為“制造美國”，意味著美國制造業(yè)創(chuàng)新戰(zhàn)略進入一個新階段。

　　在技術(shù)研發(fā)方面，3D打印作為先進制造技術(shù)的代表，成為美研發(fā)重點。2016年，美國科學(xué)家開發(fā)出可使超強3D打印陶瓷耐1700攝氏度高溫的新技術(shù)，研制出能打印有一定機械強度的人體組織的生物打印機。美國企業(yè)在3D技術(shù)產(chǎn)業(yè)化方面亦有所建樹，美鋁公司3D打印的飛機零部件進入市場，通用電氣公司3D打印制造的渦輪機關(guān)鍵零件也通過了測試。

　　在先進制造工藝方面，美國科學(xué)家還取得了許多成就。他們研發(fā)出制作納米線材和納米激光器的新方法，借助一種簡單的化學(xué)浸漬溶劑工藝，讓材料“自我組合”成納米晶體、板材和線材；開發(fā)出制造耐氫合金的新工藝，通過摻入鉻、鈮來強化鋯合金的抗氫蝕能力。

　　英國

　　斥巨資探索石墨烯應(yīng)用，關(guān)注膜材料和自動駕駛技術(shù)。

　　鄭煥斌（本報駐英國記者）英國工程和自然科學(xué)研究委員會斥資520萬英鎊，資助歐洲曼徹斯特大學(xué)和石墨烯制造商Graphenea開展一項為期5年的研究，探索以石墨烯為代表的二維材料在醫(yī)療領(lǐng)域的應(yīng)用。英國劍橋大學(xué)科學(xué)家與中國江南大學(xué)合作，設(shè)計了一種將石墨烯基油墨沉積在棉花上生產(chǎn)導(dǎo)電紡織品的方法。

　　英國帝國理工學(xué)院成立巴勒中心，該中心將致力于新型膜材料方面的研發(fā)，以提升工業(yè)分離工藝的效率。此外，交通系統(tǒng)技術(shù)發(fā)展中心研發(fā)團隊開發(fā)的無人駕駛車輛，首次在英國南部城鎮(zhèn)米爾頓凱恩斯的街道上進行公開測試。

　　法國

　　政府高度重視先進制造，已將3D打印技術(shù)廣泛應(yīng)用于多個工業(yè)領(lǐng)域。

　　李宏策（本報駐法國記者）法國政府高度重視先進制造，將其作為未來工業(yè)計劃的重中之重，并已將3D打印技術(shù)廣泛應(yīng)用到航空航天等重要工業(yè)領(lǐng)域。

　　法國賽峰集團與澳大利亞3D打印公司Amaero Engineering合作，利用3D打印技術(shù)制造多種航空零部件，包括用于航空噴氣發(fā)動機的燃氣渦輪。

　　在人工智能領(lǐng)域，法國國家科學(xué)研究中心的研究人員設(shè)計出一套全新系統(tǒng)，可通過“觀看”說話者的嘴唇動作，直接將其轉(zhuǎn)換為語句。該設(shè)備將能幫助聲帶麻痹患者發(fā)聲，向腦機接口又邁進一步。

　　德國

　　在先進制造領(lǐng)域取得多項進展，涉及3D復(fù)合聲場新方法，以及具有環(huán)保功能的微型機器人。

　　顧鋼（本報駐德國記者）馬普智能系統(tǒng)研究所開發(fā)了一種全新的制造3D復(fù)合聲場的方法，比運用現(xiàn)有技術(shù)制造的聲場精密100多倍，而且速度更快、成本更低，將改善醫(yī)療成像并推動超聲技術(shù)的新應(yīng)用。

　　德國馬普研究所的研究小組還開發(fā)出一種微型機器人，能迅速清除工業(yè)廢水中的污染物和重金屬，經(jīng)回收處理后還能循環(huán)利用。此外，烏爾姆大學(xué)與中科院無機化學(xué)研究所合作，開發(fā)出一種新的鋰電池定制方法，使未來電動汽車能像智能手機一樣方便地更換電池。

　　俄羅斯

　　3D打印技術(shù)發(fā)展迅速；無人駕駛研究另辟蹊徑。

　　亓科偉（本報駐俄羅斯記者）俄托木斯克理工大學(xué)、俄科學(xué)院西伯利亞分院強度物理與材料學(xué)研究所、斯科爾科沃科技大學(xué)和俄“能源”火箭航天集團公司，成功研制出首臺太空3D打印機，能夠在失重條件下為宇航員打印零部件。俄薩馬拉國立航空航天大學(xué)學(xué)生發(fā)明3D巧克力打印機，未來該團隊還將在此基礎(chǔ)上研發(fā)其他食品原料打印機，為宇航員提供更加均衡的膳食。

　　另一方面，俄在無人駕駛領(lǐng)域研究則另辟蹊徑：俄韃靼斯坦共和國Agropolis公司啟動無人收割機研發(fā)計劃，利用攝像頭和電腦創(chuàng)建“虛擬通道”，控制行駛方向，首批樣機將在兩年后投入應(yīng)用。

　　日本

　　開發(fā)出懂多種語言的機器人服務(wù)員，以及不用重稀土的混合動力車電動機。

　　陳超（本報駐日本記者）2016年，日立公司發(fā)布代號為EMIEW3的新款“機器人服務(wù)生”。它具有應(yīng)對多語種、跌倒爬起、主動提供幫助等功能，可承擔(dān)導(dǎo)購、接待等任務(wù)。

　　此外，本田公司7月宣布，與日本大同特殊鋼公司聯(lián)合設(shè)計出無需使用重稀土材料的混合動力車電動機，計劃在本田公司新款混合動力車上使用。

　　以色列

　　開發(fā)出首個車對車網(wǎng)絡(luò)；人工智能技術(shù)用于保護基礎(chǔ)設(shè)施免遭黑客入侵。

　　毛黎（本報駐以色列記者）Nexar公司率先研發(fā)出車對車（V2V）網(wǎng)絡(luò)，其匯聚了超過5萬名來自舊金山、紐約和特拉維夫用戶的數(shù)據(jù)，可深入了解任何給定時間內(nèi)的路況。

　　APERIO公司針對電廠發(fā)電機溫度、制藥廠、食品制造廠及煉油廠的氣體流量等所有工業(yè)控制系統(tǒng)的服務(wù)器，開發(fā)出的新產(chǎn)品可通過對比歷史數(shù)據(jù)，找出與現(xiàn)實情況的矛盾之處，提醒用戶偽造情況的存在，并在黑客試圖偽造良好數(shù)據(jù)破壞水電網(wǎng)絡(luò)等關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施時發(fā)出警報，并采取實時糾正措施。

(責(zé)編：林露、賀迎春)