4月25日，2024中关村论坛年会在北京开幕，十项重大科学技术成果随之发布。国际首个全模拟光电智能计算芯片亮相、人工智能取得系列成果、量子云算力集群升级、300兆瓦级F级重型燃气轮机首台样机总装下线……十项重大科学技术成果不仅展示了当前这一领域的领先水平，也为新质生产力注入了科学技术创新的强大动能。

  重大科技成果一：《中关村世界领先科技园区建设方案（2024-2027年）》发布，划定50项重点任务

  习高度重视中关村创新发展，强调要加快建设世界领先科技园区。为深入贯彻落实习重要指示精神，4月25日，工业与信息化部、科学技术部和北京市人民政府对外发布《中关村世界领先科技园区建设方案（2024—2027年）》，方案提出，到2027年中关村初步建成世界领先科技园区，2035年全面建成世界领先科技园区。

  方案围绕以理念领先带动原始创新、人才发展、一流企业、高端产业、开放创新生态全面领先，部署五方面50项重点任务，推出新一批重大政策和改革措施，将中关村打造成为北京国际科技创新中心建设跃升的主阵地、京津冀协同发展的突破口、中国高水平发展的引领者、全世界创新网络的关键枢纽，为中国式现代化建设贡献力量。

  AI时代，用“光”替代“电”作为信息处理载体的光计算技术已成为人工智能芯片的重要技术核心。清华大学戴琼海团队突破传统芯片架构中的物理瓶颈，研制出国际首个全模拟光电智能计算芯片。

  据了解，该芯片具有高速度、低功耗的特点，在智能视觉目标识别任务方面的算力是目前高性能商用芯片的3000余倍，能效提升400万倍，该成果开创了全新计算技术时代，有望成为AI发展的有力引擎。

  AIGC技术快速演进，多个千亿参数基座大模型发布，用户规模国内领先，长文本上下文理解能力慢慢地加强，AI Agent智能体应用逐步拓展，具身智能潜力初显，文生音乐模型国内首发，文生视频模型取得原创性突破，生成时长和质量实现大幅提升。

  此外，以原创引领，基于价值驱动的全球首个通用AI系统原型“通通”发布，可以识别人类意图并主动提供帮助，已达到儿童一定智力水平，并且正在持续成长中。

  “我们的目标就是打造具有自主感知、认知、决策、学习和执行能力的智能体，同时也要在价值方面符合人类的情感伦理和道德观念，从这两方面看，‘通通’这一项目特色就是其背后的价值和因果驱动，分别代表了其价值体系和能力的AGI系统原型。”北京通用人工智能研究院研究员陈浩对

  “传统的光学晶体厚度通常是毫米到厘米级，但我们这块光学晶体厚度只有1—3微米，大概是人类发丝的1/100，能效却比传统光学晶体提升了100—10000倍”。北京大学物理学院刘开辉教授对

  刘开辉教授提到的这枚光学晶体，就是北京大学科研团队研制的“转角菱方氮化硼”，团队核心成员还有中国科学院院士、北京大学物理学院教授王恩哥。这种光学晶体将菱方氮化硼材料在特定角度旋转并堆叠，具有超强的光学非线性效应，是世界上已知最薄的光学晶体。

  光学晶体被称为激光技术的“心脏”，但随着新一代激光技术的发展，传统的光学晶体已经很难满足未来激光器小型化、高集成、功能化发展的新要求。为突破这一问题，研究团队耗时十年攻克了轻元素单晶材料制备的超级难题——生长堆垛取向调控，实现了菱方相的氮化硼晶体材料的大面积制备。与此同时，研究团队还首创了第三种相位匹配理论——界面转角相位匹配理论，设计并制备出了这种全新类型的光学晶体。

  “可以通俗地理解为，一种创新性的物理原理，带动了一种材料和激光技术的进步”，刘开辉教授进一步补充称，虽然现在“转角菱方氮化硼光学晶体”还没能变成一种产品，但其带来的冲击和突破以及对于新质生产力的推动，都是意义深远的。

  2023中关村论坛期间，Quafu（夸父）量子计算云平台正式亮相。时隔一年，Quafu迎来了一次重大升级。2024中关村论坛年会，北京量子信息科学研究院联合中国科学院物理研究所、清华大学发布最新成果“大规模量子云算力集群”。

  量子云是量子计算从实验室走向应用的关键，对量子计算算法发展、应用探索、产业生态培育等有着重要的战略意义。据介绍，五台百比特规模的新一代量子计算系统，通过与经典计算融合，能形成集群协同工作。新上线的量子云算力集群可用物理比特数达到590个以上，平均两比特门保线%以上，其中“Baihua”系统则接近99%。

  “这一次不仅是规模上的扩大，还包括了很多技术上的迭代，使量子云算力的质量有了显著提升。”北京量子信息科学研究院研究员金贻荣对

  记者举例提到，平台保线%，这也代表着错误率从5%下降到了1%，相当于降低了5倍，是一个非常大程度的提升。

  对于量子云算力集群的作用，金贻荣称，“我们的目标就是要搭台子，把台子搭好了，降低了使用量子计算的成本，增强了使用的便捷性，又能持续得到更优秀、更准确的结果，才能让量子计算继续往前走，加速量子计算的实用化”。

  重大科技成果六：绿色能源的强大引擎——300兆瓦级F级重型燃气轮机完成总装

  重型燃气轮机是能源领域核心装备，主要以天燃气为燃料发电，具有高效率、低排放、快速启停等特征，大范围的应用于地面发电和电网调峰，具备重要的战略地位和广阔的未来市场发展的潜力。因其需在高温、高应力、高腐蚀环境下长时间运行，涉及多物理场耦合、多学科技术集成，设计、制造、材料、测试等技术挑战极高，整机技术集成和系统性能匹配难度极大，也被誉为装备制造业“皇冠上的明珠”。

  2024年2月28日，我国自主研制的上限功率、最高技术等级重型燃气轮机——300兆瓦级F级重型燃气轮机首台样机在上海临港600848）总装下线，这是我国重型燃气轮机自主创新发展历史中的重要里程碑，标志着我国大功率重型燃气轮机首次走完基于正向设计的制造全过程，全方面进入整机试验与验证的最终阶段。

  “这次下线兆瓦级F级重型燃气轮机由五大系统、5万余个零部件构成，是我国首次自主研制的上限功率、最高技术等级重型燃气轮机，将成为带动高端装备制造业发展的重要力量。”中国联合重型燃气轮机技术有限公司科技管理部主任默静飞进一步解释称，这一重型燃气轮机采用了一系列新技术、新材料、新工艺，对我国燃气轮机基础学科进步、产业技术发展具有非常明显的带动辐射作用，对保障我国能源安全和绿色发展、加快形成新质生产力、推进新型工业化、建设制造强国具备极其重大意义。

  重大科技成果七：来自开源的“芯”贡献——第三代“香山”RISC-V开源高性能处理器核

  处理器芯片产业是数字化的经济的底座。开源则是凝聚产业力量、打破技术垄断的有效手段。近年来，开源指令集RISC-V因具有高性能、功耗较低、灵活性和开源等特点，正在加速引领新一轮处理器芯片技术与产业的变革浪潮，目前已成为全世界公认的继X86、ARM之外处理器生态发展第三条路线，为我国处理器芯片走向全球化提供了新的路径。

  此次发布的“香山”开源高性能RISC-V处理器核已发展至第三代，实现了性能和开发模式的双突破。据悉，第三代“香山”开源高性能RISC-V处理器核采用国际上首次基于开源模式的处理器芯片联合开发，与多家国内外企业组成联合开发团队，使用入选体系结构领域2022年度全球12个亮点成果的全球先进的芯片敏捷开发新方法，仅用一年半的时间便完成开发。

  此外，第三代“香山”主频达到INT2006评分为15分/GHz，性能水平已进入全球第一梯队，可大范围的应用于服务器芯片、AI芯片、GPU、DPU等高端芯片领域，为先进计算产业提供开源共享的共性底座技术。

  “‘香山’与其他处理器不一样的地方就在于它是开源的，过去我们也逐渐形成了产教、产研深度协同的机制。”中国科学院计算技术研究所副所长、北京开源芯片研究院首席科学家包云岗进一步介绍称，“目前香山已经初步形成了一种应用态势，预计2025年会有一批基于‘香山’的高端芯片进入市场进而被应用。”

  耕地事关粮食安全，意义重大。“当下全球共有14.6亿公顷耕地，但常常被大众忽视的是，全球还有14亿公顷的盐碱地，而我国盐碱地面积高达1亿公顷，占世界盐碱地总面积的比例接近1/10，我们也可以看到，近年来国家层面也已经越发关心盐碱地的改造和利用。”中国科学院遗传与发育生物学研究所（以下简称“遗传发育所”）研究员谢旗如此说道。

  此次遗传发育所科研团队与中国农大、华中农大、先正达集团等8家单位合作，以耐盐碱作物高粱为材料，首次发现主效耐碱基因AT1及其作用机制。大田实验证明该基因可明显提升高粱、水稻、小米和玉米等耐盐碱作物种质产量，在改良盐碱地综合利用中具有重大应用前景。

  谢旗提到，盐碱地的利用有“改地”和“种地”两种思路，目前在东北地区改良一亩盐碱地，前后大约需要4年时间以及3万元的成本，但即便是肥沃的土地，用来种麦子、水稻、玉米等作物，一亩地一年产生的收益也很难达到1000元。因此推进适合盐碱地的耐盐作物种植就成为一种新思路，找到比较合适的品种，种合适的品种，让盐碱地有产出变得至关重要。

  据了解，在重大理论突破基础上，谢旗领衔的科研团队与合作者对高粱进行耐盐碱育种改良，例如在宁夏平罗盐碱地（pH值 9.1）进行的大田实验表明，AT1基因的利用能够使高粱籽粒增产20.1%，全株生物量（青贮用）增加近30.5%。

  “十四五”规划纲要曾提出，在类脑智能等前沿科技和产业变革领域，组织实施未来产业孵化与加速计划，谋划布局一批未来产业。脑机接口作为生命科学和信息技术深度交叉融合的前沿新兴技术，正是未来产业高质量发展的重要方向。

  据悉，此次发布的重大成果之一“北脑二号”，由自研高通量柔性微丝电极，千通道电生理采集系统，实时编解码算法等关键技术，完成全链路系统构建，在全球首次实现猕猴通过意念控制对二维运动目标的脑控拦截，解决了大规模单细胞信号长期稳定记录和实时解码的国际前沿难题，这套系统已经在猴子颅内稳定植入将近一年，电极性能关键指标国际领先。

  另据了解，半侵入式脑皮层电信号采集和解码的“北脑一号”智能脑机系统也已构建完成，目前正在积极开展研究者发起的临床研究。

  脑机接口大概能分为植入式和非植入式两条路径，安全性、长期性、有效性等特点是植入式脑机接口关键点的指标。北京芯智达神经技术有限公司业务发展总监李园称，“北脑二号”侵入式的这套电极系统，采用的材料生物相容性好，能轻松实现信号稳定采集，包括有效通道数、采集信息的信噪比等方面性能均能达到世界领先水平。

  中国科学院国家天文台科研团队基于“中国天眼”的超高灵敏度和超强探测能力，探测到名为M71E的双星系统，长期观测后确定这一系统两颗星绕转一周的时间仅为53分钟，是目前已发现绕转周期最短的脉冲星双星系统。被确定为是处于蜘蛛类脉冲星“红背”到“黑寡妇”系统演化过程的中间状态，填补了蜘蛛脉冲星演化理论的缺失环节。同时，该双星系统轨道面近乎朝向地球，极为罕见，期待进一步研究有更多发现。

  伽马暴是宇宙中最剧烈的天体爆炸现象，由于其产生在特别极端的物理环境下，也被视为天体物理甚至基础物理领域青睐的极端物理实验室，为人类探究宇宙的演化历史等重大问题提供了线索。

  基于国家重大科学技术基础设施“高海拔宇宙线观测站（LHAASO）”，也就是人们常说的“拉索”，中国科学院高能物理研究所科研团队正式对外发布了迄今最亮的伽马暴高能辐射的精确能谱，最高能量超过10万亿电子伏特，挑战了传统伽马暴余辉的标准辐射模型，揭示出宇宙背景光在红外波段强度低于预期。同时，该能谱也为检验爱因斯坦相对论的适合使用的范围、探索暗物质候选粒子——轴子等新物理研究方面提供了重要信息。

  3.未来能源之源——EAST实现世界上最长时间可重复的高约束模等离子体运行

  核聚变作为一种通过轻原子核融合形成较重原子核释放巨大能量的过程，因其高效、安全、清洁的特点，被视为替代化石能源的理想方案，而托卡马克就是实现可控核聚变的方式之一。

  2023年4月12日21时，中国科学院磁约束核聚变大科学工程团队基于正在运行的世界首个全超导托卡马克EAST装置，获得重大成果，成功实现了403秒稳态长脉冲高约束模等离子体运行，创造了托卡马克装置高约束模式运行新的世界纪录。4月13日19时，再次重复了403秒稳态长脉冲高约束模等离子体运行，标志着EAST全超导托卡马克装置高参数长脉冲稳态运行的可靠能力。

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