昨天，在2024中關村論壇年會開幕式上，10項重大科技成果揭開面紗。本報記者 王海欣攝

　　本報記者 劉蘇雅

　　昨天，在2024中關村論壇年會開幕式上，10項重大科技成果揭開面紗。

　　量子雲算力集群綜合指標進入國際第一梯隊，世界上已知最薄的光學晶體產出，全球首個通用人工智能系統原型亮相……聚焦前沿領域和世界級，成為這些項目的關鍵詞。

　　多項“芯”技術上榜

　　隻要上網，就能體驗量子計算機的超能力。新亮相的“Quafu”大規模量子雲算力集群匯聚了多枚量子芯片，近600個量子比特在雲端互聯互通，可提供高水准的量子計算服務。

　　比特是經典計算機最基本的邏輯單元，“開”和“關”兩種狀態被定義為1和0。“經典計算機的存儲和處理能力和比特數之間是簡單的乘法關系，要提升1倍的運算能力，大致就要增加1倍的比特數。”北京量子信息科學研究院執行院長常凱說，對量子計算機而言，提升1倍的運算能力，隻需增加1個量子比特。

　　2023中關村論壇上，量子計算雲平台“Quafu”首次亮相。1年來，它執行了超過300萬個任務。

　　如今，第二代“Quafu”實現了大規模量子雲算力集群，綜合指標進入國際第一梯隊。

　　該集群的可用物理比特數達到590個以上，以免費形式向全球用戶開放。其中，5個百比特規模以上的量子芯片，均浪漫地用北京地區及周邊的山峰命名，比如“Baihua（百花）”“Yunmeng（雲蒙）”“Haituo（海陀）”。

　　除這項技術外，還有多項芯片領域的突破技術上榜：全模擬光電智能計算芯片、第三代“香山”RISC-V開源高性能處理器核、轉角氮化硼光學晶體原創理論與材料等。

　　厚度僅有1至3微米的轉角菱方氮化硼晶體薄如蟬翼，是世界已知最薄的光學晶體。其能效卻比傳統光學晶體提升了100倍至1萬倍。北京大學物理學院教授劉開輝說，激光技術的突破高度依賴於光學晶體，科研團隊瞄准制備更輕薄光學晶體的目標，開展了10余年的攻關。最終發現，氮化硼是最優選。用其制備出的菱方氮化硼材料單層厚度僅相當於頭發絲直徑的十萬分之一，部分參數卻能與傳統厘米級的光學晶體材料相媲美。

　　不過，單層氮化硼分子無法被作為光學晶體用於激光器制造。通過復雜的理論推導，科研團隊找到設計方法——把每塊菱方氮化硼材料像擰魔方一樣轉動到特定角度，堆疊形成的光學晶體能減少激光穿過的能量“內耗”，高效產出所需激光。

　　劉開輝自豪地說：“我們把這個規律總結為二維材料的界面轉角理論。這是自激光技術發明以來，光學晶體理論的又一個重大原創突破。”

　　“隔空取物”有望成真

　　隨著腦機接口技術的推進，“心有靈犀”的邊界正在逐步拓展。北京腦科學與類腦研究所的科研人員將比頭發絲還細的電極，通過開顱手術精確植入獼猴的大腦皮質后，可以通過“北腦二號”智能腦機系統解讀“猴思猴想”，在國際上首次實現了獼猴對二維運動光標的靈巧腦控。

　　在接受腦機系統植入手術前，科研人員為獼猴建立了“看到紅色小球就要抓取”的條件反射。植入電極后，當屏幕上跳出紅色小球，獼猴的條件反射便被激活。幾乎同時，神經元釋放的電信號被電極盡數接收。“北腦二號”智能腦機系統顯示器上，接收到的數據劇烈跳動，仿佛表達著獼猴想要抓向小球的急迫情緒。被計算機操控的機械臂伸向小球。

　　“意念一動、隔空取物”的場景，實現了！

　　高通量柔性微絲電極、大通道數高速神經電信號採集設備、神經編解碼算法……一系列技術的突破，讓“北腦二號”在獼猴顱內的植入實驗順利持續了近1年，系統的有效信號傳輸通道數量依然保持著高水平，信噪比、信號質量等指標也表現優異，部分性能參數已達世界領先水平。芯智達公司業務發展總監李園透露，科研團隊的研發目標是腦機接口微型化、無線化、全植入，便於后續的臨床應用。

　　人工智能的發展也在“腦”上做文章。牛奶被碰洒，立刻找抹布擦拭干淨﹔皮球滾到地上，主動撿起來放回原位﹔夠不到水龍頭，會搬把墊腳的小凳子……全球首個通用人工智能系統原型“通通”生活在一個高度仿真的數字場景中，可以識別人類意圖並主動提供幫助，在沒有指派具體任務時，也會主動在房間內探索學習，已達到兒童一定的智力水平。

　　這些行為都是其基於價值和因果做出的自主決策，隨著價值傾向的調整，它面對同樣的場景會做出迥異的反應。北京通用人工智能研究院院長朱鬆純說，“人們常認為，很難學會的東西才是智能，但端茶倒水、察言觀色等最自然的行為，才是最難卻最有用的智能。”

　　兩三年后，“通通”的腦子會越來越好用。在能力體系和價值體系的雙系統架構下，通過“自主學”和“他人教”等方式，它可實現技能、知識和價值的持續成長，心智會繼續提升，展現出更鮮活、更真實的狀態。

　　世界級成果頻出

　　大國重器的成績單喜人，一批世界級成果出現。

　　500米口徑球面射電望遠鏡（FAST）被昵稱為“中國天眼”。它對著天空“掃一眼”，就能發現一個雙星系統中的脈沖星，軌道周期僅為53分鐘。這是目前人類發現的，軌道周期最短的脈沖星雙星系統，填補了蜘蛛類脈沖星系統演化模型的缺失一環。

　　作為世界上靈敏度最高的單口徑射電望遠鏡，FAST自投入運行以來，已發現超過900顆脈沖星，是同一時期國外同類型望遠鏡監測數量總和的3倍以上。

　　“對脈沖星的觀測周期，在其軌道周期的十分之一以下，才能更好地避免軌道運動產生的不利影響。FAST觀測5分鐘的信號信噪比，比其他同波段射電觀測設備一兩個小時得到的信號還要優秀。”中國科學院國家天文台副研究員潘之辰說。

　　在四川省稻城縣，平均海拔4410米的海子山上，國際上最靈敏的超高能伽馬射線探測裝置——高海拔宇宙線觀測站“拉索”（LHAASO）全天候望向深空。

　　在對迄今最亮伽馬射線暴GRB 221009A的觀測中，雖然世界多個大科學裝置均探測到了，但隻有“拉索”創下紀錄——記錄到10萬億電子伏特以上的光子。利用這些觀測數據，中國科學院高能物理研究所牽頭的拉索國際合作組，繪制出了這枚“宇宙煙花”最精確的高能輻射能譜。從2021年至今，裝置始終以接近100%的完好率穩定運行。至少未來10年內，高能伽馬射線天文學研究將屬於“拉索”。

　　在中國科學院合肥物質科學研究院，一座直徑8米、高11米左右，能承受超高溫、超低溫、超高真空、超強磁場、超大電流等極端環境的“大火爐”，歷經12萬余次實驗，終於將核聚變反應這頭“猛虎”穩穩地關了403秒——2023年4月12日，全超導托卡馬克核聚變實驗裝置（EAST）創下了穩態高約束模式等離子體運行的世界紀錄。

　　僅隔1天，EAST成功復現了前一天的實驗結果。“這麼長的時間尺度、這麼高的功率、這麼多的約束條件，還能完全重復實驗，這是國際核聚變研究領域公認的重大裡程碑。”中國科學院合肥物質科學研究院研究員龔先祖說，“希望我們能盡快突破穩態聚變的研究，利用聚變在中國點亮第一盞燈。”

　　2024中關村論壇年會重大科技成果名單

　　《中關村世界領先科技園區建設方案（2024-2027年）》

　　用“芯”加速AI——全模擬光電智能計算芯片

　　業內矚目精彩紛呈——人工智能取得系列成果

　　駕馭激光的利器——轉角氮化硼光學晶體原創理論與材料

　　構筑量子計算“實用之路”——量子雲算力集群

　　綠色能源的強大引擎——300兆瓦級F級重型燃氣輪機完成總裝

　　來自開源的“芯”貢獻——第三代“香山”RISC-V開源高性能處理器核

　　基因改良護航糧食安全——農作物耐鹽鹼機制解析及應用

　　拓展“心有靈犀”的邊界——“北腦二號”智能腦機系統

　　重大科技基礎設施取得系列國際領先成果

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