会员登录 登录     |    

当前位置:首页 > 江苏科技工作者奔向科技创新的“星辰大海”


扫描二维码,分享此文章

江苏科技工作者奔向科技创新的“星辰大海”

供稿: | 2021-01-13


      人类现在所取得的成就,时时处处彰显着科学的力量、技术的力量、创新的力量。

      在1月7日举行的江苏省科协第十次代表大会开幕式上,省委书记娄勤俭在讲话中强调,基础研究是科技创新的源头,广大科技工作者既要立足经济社会发展的紧迫需要,还要从长远需求出发,紧盯国家战略科技力量布局,积极开展全局性、战略性、前瞻性研究,推出更多“从0到1”的原创性成果,为构建现代产业体系提供源源不断的驱动力。

      科研工作是“从0到1”,再“从1到N”的持续接力过程。其中,“从0到1”的原始创新无疑是最重要、最基本的一环。“十四五”的新征程已然开启,在“十三五”科技成就的基础上,全省科技工作者正奔向科技创新的“星辰大海”,坚定不移地向科学技术的广度和深度进军。

      开展前瞻研究 一批重大原创研究取得新进展

      我省科教资源丰富、创新基础厚实。娄勤俭在讲话中激励广大科技工作者,这些年我省强化基础研究和原始创新,推动实现技术从全面跟跑到逐步并跑以及局部领跑的跨越,完全有条件抓住这关键的几年,实现更多领域的并跑领跑,完全有能力为强化国家战略科技力量、加快科技自立自强提供更强支撑。

      投身基础研究,发力原始创新,江苏各高校科研院所从未懈怠。去年,南京大学祝世宁院士团队在量子无人机、高维量子纠缠光源制备等领域接连取得了重大突破,在国际上首次实现基于无人机移动平台的量子纠缠分发,填补了该领域的空白。目前团队又有了新的进展,向着组建移动的量子网络又迈出了关键一步。

      不久前,总投资20多亿元的国家超级计算昆山中心建设项目顺利通过科技部组织的专家验收,成为我省第二个、国家第八个超级计算中心。未来,昆山超算中心将承接长三角区域大科学装置的先进计算及科学大数据处理业务,与苏州深时数字地球研究中心、上海脑科学研究中心等开展战略合作,重点围绕人工智能、生物医药、物理化学材料、大气海洋环境等前沿科学领域开展研究。

      南京大学科技处副处长姜田介绍,在地球科学领域,学校投入了近亿元购置4台国际最先进的大型同位素质谱,建立国际加速器质谱年代与环境实验室 实施锂矿科学深钻工程“卓越研究计划”,提高我国关键金属资源储备 在古大气成分和浓度、深时数字地球、关键金属等全新研究方向进行部署。沈树忠院士团队以全球地层古生物大数据为基础,运用人工智能、数学和超算等方法,将各种生物地层记录与同位素绝对年龄、化学地层、天文旋回地层、磁性地层等相结合,创建动态的全球通用高分辨率地质时间轴,最新研究成果发表在《科学》上。

      南京理工大学化工学院胡炳成教授团队则成功合成了世界首个全氮阴离子盐,攻克了这一困扰国际含能材料研究领域长达半个世纪的世界难题,占领新一代超高能含能材料研究国际制高点。胡炳成介绍,由于制备全氮阴离子的前驱体芳基五唑稳定性较差,加上全氮阴离子自身不稳定,致使采用常规方法获取全氮阴离子非常困难。自1956年芳基五唑被首次合成以来,制备稳定存在的全氮阴离子及其盐的研究一直没有取得实质性进展。“我们创造性采用间氯过氧苯甲酸和甘氨酸亚铁分别作为切断试剂和助剂,通过氧化断裂的方式首次制备成功室温下稳定全氮阴离子盐。热分析结果显示这种盐分解温度高达116.8 ℃,具有非常好的热稳定性。”

      十年磨一剑。从2009年就开始研究细胞培养肉的南京农业大学周光宏教授,终于研制出中国第一块细胞培养肉。团队使用第六代的猪肌肉干细胞培养20天,生产得到重达5克的培养肉,这是国内首例由动物干细胞扩增培养而成的人造肉,也是该领域内一个里程碑式的突破。“细胞培养肉作为一种未来食品生产技术,可以实现肉类蛋白的高效绿色生产,是当前世界各国技术攻坚的重要方向。”周光宏表示,未来将继续沿着这个方向攻坚克难,使我国在细胞培养肉领域实现并跑甚至领跑,让培养肉早日走上百姓餐桌,保障我国未来动物蛋白供应。

      学科交叉融合 蕴含“从0到1”的巨大机遇

      上世纪初建立的相对论、量子力学、DNA双螺旋结构、信息论等四大基础科学理论,支撑了世界经济社会几十年的发展。而从当今科学研究发展趋势来看,不少专家认为,重要科学理论的突破、新的科学理论的产生,越来越离不开不同学科的交叉融合,如电子信息+、人工智能+、互联网+、医学生命+等就蕴含了“从0到1”的巨大机遇,是未来科技的突破点和增长点。

      “科技工作者首先要做原始性生产。以前我们总是跟跑,发展到现阶段,一定要重视原始创新,做到人无我有 还要重视其他专业成果和学科的交叉融合,形成合力,集成攻关。”谈及娄书记报告中提到的推动“从0到1”的原始创新,中国科学院院士、江苏省科协副主席缪昌文说,近年来,团队注重原创研究和学科交叉融合,在材料领域的研究成果已获得6个国家科学进步二等奖和2个国家发明二等奖,取得了560多项国家发明专利,成果主要支撑了我国港珠澳大桥、川藏铁路等基础和重大工程建设,未来还将加强自主创新和学科交叉融合,通过延长建筑核心材料的使用寿命,营造绿色低碳的环境。

      水遇上石墨烯等功能材料“结晶”为电,水体中储存的巨大能量将造福人类。近年来,南京航空航天大学郭万林院士团队对石墨烯等二维覆层体系的流-固-电耦合开展了系统的研究,发现当水在低维材料的表界面上运动或蒸发时,可产生一系列的生电现象,如波动生电、液滴运动生电、自然水蒸发生电等。

      类比于光伏、压电等能量转换效应,团队将这类通过材料与水作用直接转化水能为电能的系列现象称为“水伏效应”(Hydrovoltaic effect)。水伏效应为从自然水循环过程中捕获电能提供了新的技术途径,提升了水能利用的上限,是交叉学科原始创新成果,迅速受到国际学术界的广泛关注并掀起了研究热潮。最近,南航团队更是给出动态方程并理论预测理想情况下瞬态电压可以趋于无穷大。诸如此类的跟进研究成果正在持续涌现,水伏能源技术已经在路上。

      “我们的工作就是在100微米至100纳米量级的世界里,与光、电打交道,通过在材料表面生成不同的微纳结构,达到传统方式不能获得的优异功能。”苏州大学光电科学与工程学院研究员、苏州苏大维格科技集团股份有限公司创始人陈林森说,在“从0到1”的创新路上,苏大光学工程学科一直在“奔跑”。

      我国微纳制造技术起步较晚,关键技术和主要设备均依赖进口。如今,这一局面正在改变。多年来苏州大学光电科学与工程学院坚持基础研究和应用研究并举,坚持原始创新,实现了多项关键技术突破,填补了微纳制造领域的多项空白,主要核心技术在我国重大工程中不可或缺,成为国内微纳制造领域当之无愧的排头兵。苏大维格自主研发成功我国首个微纳柔性制造工艺平台,为新型光电功能产品创新提供了关键手段,这也是目前我国可以和发达国家技术布局与基础同步的专业技术平台,使我国成为世界上少数几个具备米级幅面微纳模具制备能力的国家之一。

      积极布局投入 为“自主可控”提供源头支撑

      “从0到1”的真正的原始创新非常不易,还有漫长的路要走。

      2020年3月初,科技部等五部门联合印发的《加强“从0到1”基础研究工作方案》指出,“从0到1”原创性突破,既需要长期厚重的知识积累与沉淀,也需要科学家瞬间的灵感爆发 既需要对基础研究进行长期稳定的支持,也需要聚焦具有比较优势的领域,进一步突出重点。《方案》还要求,优化基础研究投入结构,依托国家重点实验室和国家科技计划等,对关系长远发展的基础前沿领域加大稳定支持力度。

      “十三五”期间,面向科技前沿和重大创新需求,我省启动实施前沿引领技术基础研究专项,部署了一批重大基础研究项目,支持领衔科学家开展长周期、高风险的原创性研究,努力实现“从0到1”的重大原创突破,为建设自主可控、安全高效的现代产业体系提供技术储备和源头支撑。

      对标国家实验室,我省已启动建设网络通信与安全紫金山实验室、材料科学姑苏实验室、深海技术科学太湖实验室。2020年,紫金山实验室连续发布重大突破性成果:内生安全云平台“莲花哪吒”、全球首个确定性广域网创新试验、长三角工业互联网高质量外网、B5G网络智能开放平台……引发国际国内高度关注。“我们以解决网络通信与安全领域国家重大战略需求、行业重大科技问题、产业重大瓶颈问题为使命,建设世界一流水平的国家战略性科技创新基地,为建设世界科技强国提供强大战略支撑。”紫金山实验室主任、中国工程院院士刘韵洁说。

      南京大学则重点通过实施“卓越研究计划”,以及在关键领域重点投入,加强基础研究部署,促进纯基础研究和应用基础研究的同步发展。南京大学科技处副处长姜田介绍,该计划目前已凝练了“拓扑量子态和量子计算”“集成光子芯片与信息系统”“电磁波极限感知与工程应用”“面向未来健康水质的水清洁技术研究”“面向开放动态环境的机器学习理论和方法”等9个具有引领性的重大科学问题和创造技术选题,并给予重点关注和支持。通过一批关键科学问题的解决,取得全球首次实现基于芯片化移动平台的全天候量子密钥分发实验、发明微界面强化反应技术等一系列高峰成果,显著提升了原始创新能力。

      “天文学科目前是世界科技前沿也是热点,最近4年,诺贝尔物理学奖三次授予天文领域。我国天文发展最近也属于最好时期,‘郭守敬望远镜’‘天眼’‘悟空’等大大提高了我国天文科学研究在国际上的地位。”中国科学院院士、江苏省科协副主席常进说。

      不久前,“悟空”号度过了它五周岁的生日,并再次延期“服役”1年。暗物质卫星项目组成员、中科院紫金山天文台研究员袁强告诉记者,目前“悟空”号团队正在进行下一代卫星项目“甚大面积伽马射线空间望远镜(VLAST)”的关键技术研发。VLAST将侧重对伽马射线进行高灵敏度观测,其综合性能比目前在轨运行的美国费米卫星提升约10倍,伽马射线探测能力比“悟空”号提升近50倍,有望在暗物质粒子探测和伽马射线时域天文研究方面起到国际引领的作用。

      常进表示,江苏的天文学科居于国内前列,如何做出大成果,在世界前沿方面取得突破是今后的工作重点,他相信未来几年,我国“从0到1”的原创成果将会成批涌现。