2022年世界十大科技進展

2022年世界十大科技進展， 由中國科學院院士和中國工程院院士投票評選，於2023年1月12日在北京揭曉。 　

基本介紹

• 中文名：2022年世界十大科技進展
• 別名：2022年中國/世界十大科技進展新聞 
• 主辦：中國科學院、中國工程院

發展歷史

該項年度評選活動至今已舉辦了29次。評選結果經新聞媒體廣泛報導後，在社會上產生了強烈反響，使公眾進一步了解國內外科技發展的動態，對普及科學技術起到了積極作用。

"2022年中國/世界十大科技進展新聞"

2023年1月12日，由中國科學院、中國工程院主辦，中國科學院學部工作局、中國工程院辦公廳、中國科學報社承辦，中國科學院院士和中國工程院院士投票評選的2022年世界十大科技進展新聞，在北京揭曉。

評選結果

2022年世界十大科技進展新聞

01

中國天眼FAST取得系列重要進展

中國天眼FAST取得系列重要進展

1月6日，中國科學院國家天文台李菂研究員領導的團隊，通過FAST平台，採用原創的中性氫窄線自吸收方法，首次獲得原恆星核包層中具有高置信度的塞曼效應測量結果。

3月18日，李菂領導的團隊通過分析包括FAST、美國綠岸望遠鏡GBT在內的多項數據，首次提出了能夠統一解釋重複快速射電暴偏振頻率演化的機制，為最終確定FRB起源提供了關鍵觀測證據。

6月9日，李菂領導的國際合作團隊，在FAST的幫助下，發現了迄今為止唯一一例持續活躍的重複快速射電暴，並確認近源區域擁有目前已知的最大電子密度。

9月21日，FAST快速射電暴優先和重大項目科學研究團隊，利用FAST對一例位於銀河系外的快速射電暴開展了深度觀測，首次探測到距離快速射電暴中心僅1個天文單位（即太陽到地球的距離）的周邊環境的磁場變化，向著揭示快速射電暴中心引擎機制邁出重要一步。

10月19日，中國科學院國家天文台徐聰研究員領導的國際團隊，利用FAST對緻密星系群“史蒂芬五重星系”及周圍天區的氫原子氣體進行了成像觀測，發現了一個尺度大約為200萬光年的巨大原子氣體結構，比銀河系大20倍，這是迄今為止在宇宙中探測到的最大的原子氣體結構。上述5項重要成果均在《自然》《科學》上發表。

02

中國空間站完成在軌建造並取得一系列重大進展

中國空間站完成在軌建造並取得一系列重大進展

11月29日23時08分，搭載神舟十五號載人飛船的長征二號F遙十五運載火箭在酒泉衛星發射中心發射成功。

11月30日5時42分，神舟十五號載人飛船自主快速交會對接於空間站天和核心艙前向連線埠，加上問天、夢天實驗艙，神舟十四號、天舟五號飛船，空間站由此形成“三艙三船”組合體，達到當前設計的最大構型，總重近百噸。

神舟十五號航天員乘組於11月30日清晨入駐“天宮”，與神舟十四號航天員乘組相聚中國人的“太空家園”，開啟中國空間站長期有人駐留時代。這是中國載人航天史上首次有兩個航天員乘組在“太空會師”，也是中國航天員首次在空間站迎接神舟載人飛船來訪。

19個月內，中國載人航天密集實施11次發射、2次飛船返回、7次航天員出艙，4個飛行乘組12名航天員接續在軌駐留，空間站“T”字基本構型組裝建造如期完成。展現了中國載人航天30年發展的厚重積澱與強大實力，跑出了新時代中國航天發展的加速度。

03

我國科學家發現玉米和水稻增產關鍵基因

我國科學家發現玉米和水稻增產關鍵基因

玉米、水稻和小麥是迄今馴化最為成功的三大農作物，為全人類提供了50%以上的能量攝入。由於它們的馴化地區、祖先各不相同，形態習性各異，其馴化過程是否遵循共同的遺傳規律在科學界長期存在爭論。

3月25日，《科學》雜誌線上發表了中國農業大學教授楊小紅/李建生與華中農業大學教授嚴建兵聯合團隊的研究論文。經過三代科學家18年研究發現，玉米基因KRN2和水稻基因OsKRN2受到趨同選擇，並通過相似的途徑調控玉米和水稻的產量。該團隊進一步在全基因組層面闡明了趨同進化的遺傳規律。

據悉，這一成果不僅揭示了玉米與水稻的同源基因趨同進化從而增加玉米與水稻產量的機制，為育種提供了寶貴的遺傳資源，而且為農藝性狀關鍵控制基因的解析與育種套用，以及其它優異野生植物快速再馴化或從頭馴化提供重要理論基礎。

04

科學家首次發現並證實玻色子奇異金屬

科學家首次發現並證實玻色子奇異金屬

電子科技大學電子薄膜與集成器件國家重點實驗室主任李言榮院士團隊與美國布朗大學教授James M. Valles Jr、北京大學物理學院/量子材料科學中心謝心澄院士等協同攻關，成功突破了費米子體系的限制，首次在玻色子體系中誘導出奇異金屬態。相關研究1月12日發表於《自然》。

宇宙中，基本粒子分為費米子與玻色子兩種。其中，人類社會目前賴以生存的電子工業與器件發展幾乎完全基於費米子體系，但該體系能耗高、損耗大，物理尺寸已近極限，面臨性能持續提升的瓶頸，無法滿足快速增長的信息傳輸需求。而以高溫超導體為代表的玻色子器件，具有完美的零損耗能量傳遞特性，有望為電子信息工業帶來革命性變化。

據悉，該研究為理解凝聚態物理中奇異金屬的物理規律、揭示奇異金屬的普適性、完善量子相變理論奠定了科學基礎，對揭示耗散效應對玻色子量子相干的定量影響、推動未來低能耗超導量子計算以及極高靈敏量子探測技術的發展具有重要的理論和實際意義。

05

我國科學家將二氧化碳人工合成葡萄糖和脂肪酸

我國科學家將二氧化碳人工合成葡萄糖和脂肪酸

將二氧化碳人工轉化為高附加值化合物，“變廢為寶”，是科技界持續攻關的重要領域。我國科學家此前在國際上首次實現了二氧化碳到澱粉的從頭合成。

2022年，電子科技大學夏川課題組、中國科學院深圳先進技術研究院于濤課題組和中國科學技術大學曾傑課題組共同創建了一種二氧化碳轉化新路徑，通過電催化與生物合成相結合，成功以二氧化碳和水為原料合成了葡萄糖和脂肪酸，為人工和半人工合成“糧食”提供了新路徑。

該研究開闢了電化學結合活細胞催化製備葡萄糖等糧食產物的新策略，為進一步發展基於電力驅動的新型農業與生物製造業提供了新範例，是二氧化碳利用的重要發展方向。該成果4月28日以封面文章形式在《自然—催化》發表。

06

我國迄今運載能力最大固體運載火箭“力箭一號”首飛成功

我國迄今運載能力最大固體運載火箭“力箭一號”首飛成功

7月27日12時12分，由中科院力學研究所抓總研製、中國迄今運載能力最大的固體運載火箭“力箭一號”（ZK-1A）在酒泉衛星發射中心成功發射，以“一箭六星”方式將六顆衛星送入預定軌道。

“力箭一號”運載火箭首次飛行任務取得圓滿成功，作為中小型衛星發射優先選擇，豐富了中國固體運載火箭發射能力譜系。該款火箭是四級固體運載火箭，起飛重量135噸，起飛推力200噸，總長30米，芯級直徑2.65米，首飛狀態整流罩直徑2.65米，500公里太陽同步軌道運載能力1500公斤。

據悉，“力箭一號”運載火箭由中科院“十四五”重大項目支持，其面向空間科學和空間技術發展需求，以“工程科學”思想為指導，以創新、先進、高效為設計思路，發展創新性、先進性、經濟性運載火箭，對於推動中國運載技術和研製模式的變革和創新、推動空間科學發展具有重要意義。

07

“夸父一號”發射成功，並發布首批科學圖像

“夸父一號”發射成功，並發布首批科學圖像

我國綜合性太陽探測專用衛星“夸父一號”首批科學圖像於12月13日在京正式對外發布。包括“夸父一號”自成功發射以來的3台有效載荷在軌運行兩個月期間獲取的若干對太陽的科學觀測圖像，這些成果實現多個國內外首次，在軌驗證了“夸父一號”3台有效載荷的觀測能力和先進性。

據了解，“夸父一號”衛星全稱先進天基太陽天文台（ASO-S），是一顆綜合性太陽探測專用衛星，由中科院國家空間科學中心負責工程大總體和地面支撐系統的研製建設，中科院微小衛星創新研究院、國家天文台、長春光學精密機械與物理研究所、紫金山天文台負責衛星平台及有效載荷研製，科學套用系統由中科院紫金山天文台負責，測控系統由中國西安衛星測控中心負責實施，運載火箭由中國航天科技集團有限公司第八研究院研製生產。

據悉，該衛星於2022年10月9日在酒泉衛星發射中心成功發射。衛星科學目標為“一磁兩暴”，即同時觀測太陽磁場及太陽上兩類最劇烈的爆發現象——耀斑和日冕物質拋射，並研究它們的形成、演化、相互作用、關聯等，同時為空間天氣預報提供支持。

08

新技術可在海水裡原位直接電解制氫

新技術可在海水裡原位直接電解制氫

由於淡水資源緊缺，向大海要水是未來氫能發展的重要方向。但複雜的海水成分（約92種化學元素）導致海水制氫面臨諸多難題與挑戰，先淡化後制氫工藝流程複雜且成本高昂。

11月30日，中國工程院院士謝和平與他指導的深圳大學、四川大學博士生團隊在《自然》發表論文，以物理力學與電化學相結合的全新思路，建立了相變遷移驅動的海水無淡化原位直接電解制氫全新原理與技術。該技術徹底隔絕了海水離子，實現了無淡化過程、無副反應、無額外能耗的高效海水原位直接電解制氫，即在海水裡原位直接電解制氫。

據悉，海水無淡化原位直接電解制氫技術未來有望與海上可再生能源相結合，構建無淡化、無額外催化劑工程、無海水輸運、無污染處理的海水原位直接電解制氫工廠。

09

國家重大科技基礎設施“穩態強磁場實驗裝置”實現重大突破

國家重大科技基礎設施“穩態強磁場實驗裝置”實現重大突破

8月12日，國家重大科技基礎設施“穩態強磁場實驗裝置”實現重大突破，創造場強45.22萬高斯的穩態強磁場，超越已保持了23年之久的45萬高斯穩態強磁場世界紀錄。

國家穩態強磁場實驗裝置由中國科學院合肥物質科學研究院強磁場科學中心研製，是“十一五”期間國家發改委批准立項的重大科技基礎設施，包括十台磁體——五台水冷磁體、四台超導磁體和一台混合磁體。

此次國家穩態強磁場實驗裝置的混合磁體在26.9兆瓦的電源功率下產生45.22萬高斯的穩態強磁場，達到國際領先水平，成為我國科學實驗極端條件建設乃至世界強磁場技術發展的重要里程碑。

據悉，穩態強磁場是物質科學研究需要的一種極端實驗條件，是推動重大科學發現的“利器”。在強磁場實驗環境下，物質特性會受到調控，有利於科學家發現物質新現象、探索物質新規律。

10

“巔峰使命”珠峰科考創造多項新紀錄

“巔峰使命”珠峰科考創造多項新紀錄

5月30日，“巔峰使命”珠峰科考活動的主體任務完成，共有5個科考分隊、16支科考小組、270多名科考隊員參加。此次科考在西風-季風協同作用及影響、巔峰海拔的強烈升溫、巔峰海拔的冰雪融化、高新技術平台觀測的水汽和溫室氣體、珠峰地區的強大氣氧化性過程、珠峰地區人體生理的特殊反應、珠峰地區變綠的生態過程等方面取得了眾多亮點成果，創下多項科考新紀錄。

其中，“巔峰使命”珠峰科考首次建成了梯度聯網的巔峰站並實現了數據實時傳輸，架設了世界上海拔最高的氣象站（8830米），建成了從4276米到8830米海拔梯度的觀測網路，實現了觀測數據實時傳輸；科考首次成功獲取了海拔6500米、7028米和8848米的冰雪樣品；科考所使用的“極目一號”Ⅲ型系留浮空艇長55米、高19米，體積達9060立方米，創造了海拔9050米浮空艇原位大氣環境科學觀測的紀錄。

此外，“巔峰使命”珠峰科考首次利用高精度雷達測量了珠峰頂部的冰雪厚度；首次採用多種先進技術獲得地面至39公里高空大氣臭氧濃度數據和三維風場；首次獲得高原常駐和短居人群的高山生理適應數據等。

2022年世界十大科技進展新聞

一

首個完整人類基因組序列公布

由美國國家人類基因組研究所、加利福尼亞大學聖克魯斯分校、華盛頓大學等機構研究人員領銜的國際科研團隊3月31日公布了首個完整、無間隙的人類基因組序列。與這項重大成果相關的6篇論文當天發表在美國《科學》雜誌上。

美國國家人類基因組研究所在一份公報中表示，人類基因組含有約30億個DNA（脫氧核糖核酸）鹼基對，完成這些鹼基對的完整、無間隙測序對於了解人類基因組變異全譜、掌握基因對某些疾病的影響至關重要。

據悉，人類基因組測序項目的重要意義被視為與阿波羅登月計畫相當。人類基因組蘊藏人類遺傳信息，破譯它能夠為疾病診斷、新藥研發、新療法探索等帶來革命性進步。

早在2001年，由包括中國在內的6國科學家共同參與了國際“人類基因組計畫”，並在英國《自然》雜誌上發布了人類基因組草圖及初步分析。但由於當時的測序技術所限，這份人類基因組草圖中留有許多空白。

二

人造心臟研究取得重要進展

人造心臟研究取得重要進展

為了從頭開始構建人類心臟，研究人員需要複製構成心臟的獨特結構。這包括重建螺旋幾何形狀——當心臟跳動時，螺旋幾何形狀會產生扭曲的運動。這種扭曲運動對大量泵血至關重要，但由於製造具有不同幾何形狀和排列的心臟難度較大，這項工作極具挑戰性。

如今，美國哈佛大學約翰·保爾森工程與套用科學學院（SEAS）生物工程師使用一種新的增材紡織品製造方法（FRJS），開發了第一個具有螺旋排列跳動心臟細胞的人類心室生物雜交模型，並證明其肌肉排列確實會顯著增加每次收縮時心室泵出的血液量。相關研究結果發表於7月7日出版的《科學》雜誌。

研究的目標是建立一個模型，測試心臟的螺旋結構是否對達到大的射血分數（即每次收縮時心室泵送的血液百分比）至關重要，並研究心臟螺旋結構的相對重要性。這項工作是朝著器官生物製造邁出的重要一步，使人們更接近於建立用於移植的人體心臟的最終目標。

三

銀河系中心黑洞的首張照片面世

銀河系中心黑洞的首張照片面世

5月12日，包括中國在內的全球多地天文學家同步公布了一個超大質量黑洞——人馬座 A* （Sgr A*）的照片。相關研究成果以特刊形式發表在《天體物理學雜誌通訊》上。這是人類“看見”的第二個黑洞，也是銀河系中心超大質量黑洞真實存在的首個直接視覺證據。

這個超大質量黑洞距離太陽系約2.7萬光年，質量超過太陽質量的400萬倍。這張銀河系中心黑洞的照片，與人類看到的第一張黑洞照片的拍攝者和拍攝時間均相同，都是由“事件視界望遠鏡”（EHT）合作組織在2017年通過分布在地球上由8個射電望遠鏡組成的一個等效於地球般口徑大小的“虛擬望遠鏡”所拍攝。

EHT研究團隊花了五年時間，用超級計算機合成和分析數據，編纂了前所未有的黑洞模擬資料庫，與觀測結果進行嚴格比對，並提取出不同照片平均後的效果，最終得以將銀河系中心這個超大質量黑洞的“真實容貌”第一次呈現出來。

四

人類首次成功改變小行星軌道

人類首次成功改變小行星軌道

9月26日，美國宇航局（NASA）利用雙小行星重定向測試（DART）太空飛行器，撞擊了一顆近地雙小行星系統中較小的小行星——Dimorphos，以期改變其運行軌道。

這是世界上首個旨在防禦地球免受小行星撞擊威脅的測試任務。10月11日，NASA證實這次任務取得成功——DART太空飛行器的撞擊，將Dimorphos推向其伴星Didymos，並將前者近12小時的軌道周期縮短了32分鐘。

據悉，NASA在撞擊開始前表示，將軌道周期縮短73秒就代表任務成功。大多數天文學家則預測，撞擊可能導致軌道周期縮短10分鐘。但該撞擊造成的偏斜程度遠遠大於預期。這也在一定程度上表明，動能撞擊是行星防禦的可行方法。

五

美國首次成功在核聚變反應中實現“淨能量增益”

美國首次成功在核聚變反應中實現“淨能量增益”

12月13日，美國能源部（DOE）和能源部國家核安全管理局（NNSA）宣布，勞倫斯利弗莫爾國家實驗室（LLNL）的美國國家點火裝置（NIF）團隊首次在可控核聚變實驗中實現核聚變反應的淨能量增益，即通過核聚變產生的能量比激發聚變所使用的能量更多，這項突破將為美國國防的發展和清潔能源的未來鋪平道路。

據悉，美國國家點火裝置團隊用192束雷射束，向一個微型燃料顆粒輸送了205萬焦耳的雷射能量，點燃核聚變燃料，最終產生了315萬焦耳的聚變能量輸出，實現淨能量增益，首次證實了慣性核聚變能（IFE）的基本科學原理和可行性。

六

詹姆斯·韋布空間望遠鏡順利入軌 首次傳回照片

詹姆斯·韋布空間望遠鏡順利入軌 首次傳回照片

詹姆斯·韋布空間望遠鏡是由美國宇航局與歐洲空間局、加拿大航天局聯合研究開發，是NASA建造的迄今最大、功能最強的空間望遠鏡，其主鏡直徑6.5米，由18片巨大六邊形鏡片構成；配有5層可展開的遮陽板，被認為是哈勃空間望遠鏡的“繼任者”。

該望遠鏡於2021年12月25日從法屬蓋亞那庫魯航天中心發射升空，2022年1月24日順利進入圍繞日地系統第二拉格朗日點的運行軌道，並於7月12日正式公布了其拍攝的一批宇宙全彩色照片。

此後，韋布空間望遠鏡還拍攝到距離地球約280億光年的最遙遠恆星的新圖像並首次在系外行星上明確探測到二氧化碳。據悉，韋布空間望遠鏡任務目標主要有4個方面：尋找135億多年前的宇宙中誕生的第一批星系；研究星系演化的各階段；觀察恆星及行星系統的形成；測定包括太陽系行星系統在內的行星系統的物理、化學性質，並研究其他行星系統存在生命的可能性。

七

世界首台百億億次超級計算機打破速度紀錄

世界首台百億億次超級計算機打破速度紀錄

5月31日，國際超算組織宣布，位於美國橡樹嶺國家實驗室的超級計算機“前沿”在2022年國際超算Top500榜單中拔得頭籌，成為現今世界上運行速度最快的超級計算機，算力高達每秒1.1百億億次，也是目前國際上公告的首台每秒能執行百億億次浮點運算的計算機。

據悉，普通筆記本電腦每秒只能進行幾萬億次運算，而“前沿”的運行速度是其100多萬倍。百億億次超級計算機也被稱為E級超級計算機，每秒計算次數超過1018，它的研製占據了國際高端信息技術創新和競爭的制高點，可用於對氣候變化、核聚變模型進行精確建模，有助於新藥的研發以及加密技術破解，因此也將成為國家安全的重要工具。

八

豬蛋白角膜讓人重見光明

豬蛋白角膜讓人重見光明

長期以來，科學家一直在尋找可替代人類角膜的移植物。如今，瑞典林雪平大學和LinkoCare Life Sciences公司的研究人員通過提取豬膠原蛋白製成的人工角膜，成功使失明或視力受損的人恢復了視力，且手術兩年後，患者沒有嚴重併發症或副作用的報告。

相關研究8月11日發表於《自然-生物技術》。林雪平大學的Mehrdad Rafat和同事通過從豬皮中提取和純化膠原蛋白，製造了一種柔韌有彈性的類似隱形眼鏡的人工角膜。

在相關實驗成功後，研究小組開始在志願者中對人工角膜進行測試。在接受人工角膜移植後，每個人的視力都有所提高，其中有3名失明患者術後視力恢復到正常人水平。該研究結果有助於開發出一種符合人類植入物標準、可以大規模生產並儲存長達兩年的生物材料，從而惠及更多有視力問題的人。

九

人工智慧加速“原創”新蛋白質設計

人工智慧加速“原創”新蛋白質設計

隨著人工智慧（AI）的巨大進步，美國西雅圖華盛頓大學（UW）生物化學家David Baker領導的一個團隊，只需幾秒鐘便可以設計出“原創”新蛋白質。相關研究發表於9月15日出版的《科學》。

最初，研究人員構想出一種新蛋白質的形狀——通常是將其他蛋白質的片段拼湊在一起，然後由軟體推導出與該形狀對應的胺基酸序列。但在實驗室中製作這些“草稿”蛋白質時很少能摺疊成所需的形狀，相反，它們最終被卡在不同的狀態。

而通過調整蛋白質結構預測軟體AlphaFold和其他AI程式，這一耗時的步驟可以瞬間完成。在Baker團隊開發的一種名為“幻覺”的方法中，研究人員將隨機的胺基酸序列輸入結構預測網路；根據網路的預測，改變其結構，使之變得更像蛋白質。

十

科學家發現“四中子態”存在最明確證據

科學家發現“四中子態”存在最明確證據

由數十個國家的科學家組成的聯合團隊發現了迄今“四中子態”（tetraneutron）奇異物質存在的最明確證據，相關論文6月22日發表於《自然》。20年前，科學家意外發現了一種奇異物質“四中子態”的存在跡象，該物質由4箇中子組成。

此次，國際聯合團隊找到了迄今“四中子態”存在的最明確證據。德國慕尼黑工業大學Roman Gernhauser等研究人員利用不同的粒子碰撞，製造出平常多出4箇中子的氦原子，然後與質子碰撞，在碰撞後，只剩下四個中子，並且可以結合成一個“四中子態”。

該實驗旨在抑制可能幹擾或被誤認為是產生“四中子”的每一個反應，因此他們以無與倫比的精度測量了缺失的能量。通過追蹤缺失的能量，他們推斷出“四中子”形成的時間非常短暫，僅有10-22秒鐘。據悉，這一發現將有助於物理學家對核力本質的理論進行微調。