昨天，在2024中關(guān)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(guān)村論壇年會開幕式上，10項重大科技成果揭開面紗。

　　量子云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(chǎn)出，全球首個通用人工智能系統(tǒng)原型亮相……聚焦前沿領(lǐng)域和世界級，成為這些項目的關(guān)鍵詞。

　　多項“芯”技術(shù)上榜

　　只要上網(wǎng)，就能體驗量子計算機的超能力。新亮相的“Quafu”大規(guī)模量子云算力集群匯聚了多枚量子芯片，近600個量子比特在云端互聯(lián)互通，可提供高水準的量子計算服務。

　　比特是經(jīng)典計算機最基本的邏輯單元，“開”和“關(guān)”兩種狀態(tài)被定義為1和0。“經(jīng)典計算機的存儲和處理能力和比特數(shù)之間是簡單的乘法關(guān)系，要提升1倍的運算能力，大致就要增加1倍的比特數(shù)?！北本┝孔有畔⒖茖W研究院執(zhí)行院長常凱說，對量子計算機而言，提升1倍的運算能力，只需增加1個量子比特。

　　2023中關(guān)村論壇上，量子計算云平臺“Quafu”首次亮相。1年來，它執(zhí)行了超過300萬個任務。

　　如今，第二代“Quafu”實現(xiàn)了大規(guī)模量子云算力集群，綜合指標進入國際第一梯隊。

　　該集群的可用物理比特數(shù)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(guī)模以上的量子芯片，均浪漫地用北京地區(qū)及周邊的山峰命名，比如“Baihua（百花）”“Yunmeng（云蒙）”“Haituo（海陀）”。

　　除這項技術(shù)外，還有多項芯片領(lǐng)域的突破技術(shù)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(zhuǎn)角氮化硼光學晶體原創(chuàng)理論與材料等。

　　厚度僅有1至3微米的轉(zhuǎn)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(tǒng)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(shù)的突破高度依賴于光學晶體，科研團隊瞄準制備更輕薄光學晶體的目標，開展了10余年的攻關(guān)。最終發(fā)現(xiàn)，氮化硼是最優(yōu)選。用其制備出的菱方氮化硼材料單層厚度僅相當于頭發(fā)絲直徑的十萬分之一，部分參數(shù)卻能與傳統(tǒng)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于激光器制造。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(zhuǎn)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(nèi)耗”，高效產(chǎn)出所需激光。

　　劉開輝自豪地說：“我們把這個規(guī)律總結(jié)為二維材料的界面轉(zhuǎn)角理論。這是自激光技術(shù)發(fā)明以來，光學晶體理論的又一個重大原創(chuàng)突破?！?/p>

　　“隔空取物”有望成真

　　隨著腦機接口技術(shù)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(fā)絲還細的電極，通過開顱手術(shù)精確植入獼猴的大腦皮質(zhì)后，可以通過“北腦二號”智能腦機系統(tǒng)解讀“猴思猴想”，在國際上首次實現(xiàn)了獼猴對二維運動光標的靈巧腦控。

　　在接受腦機系統(tǒng)植入手術(shù)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(jīng)元釋放的電信號被電極盡數(shù)接收?！氨蹦X二號”智能腦機系統(tǒng)顯示器上，接收到的數(shù)據(jù)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(xiàn)了！

　　高通量柔性微絲電極、大通道數(shù)高速神經(jīng)電信號采集設備、神經(jīng)編解碼算法……一系列技術(shù)的突破，讓“北腦二號”在獼猴顱內(nèi)的植入實驗順利持續(xù)了近1年，系統(tǒng)的有效信號傳輸通道數(shù)量依然保持著高水平，信噪比、信號質(zhì)量等指標也表現(xiàn)優(yōu)異，部分性能參數(shù)已達世界領(lǐng)先水平。芯智達公司業(yè)務發(fā)展總監(jiān)李園透露，科研團隊的研發(fā)目標是腦機接口微型化、無線化、全植入，便于后續(xù)的臨床應用。

　　人工智能的發(fā)展也在“腦”上做文章。牛奶被碰灑，立刻找抹布擦拭干凈；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(tǒng)原型“通通”生活在一個高度仿真的數(shù)字場景中，可以識別人類意圖并主動提供幫助，在沒有指派具體任務時，也會主動在房間內(nèi)探索學習，已達到兒童一定的智力水平。

　　這些行為都是其基于價值和因果做出的自主決策，隨著價值傾向的調(diào)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松純說，“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(tǒng)架構(gòu)下，通過“自主學”和“他人教”等方式，它可實現(xiàn)技能、知識和價值的持續(xù)成長，心智會繼續(xù)提升，展現(xiàn)出更鮮活、更真實的狀態(tài)。

　　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(xiàn)。

　　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(fā)現(xiàn)一個雙星系統(tǒng)中的脈沖星，軌道周期僅為53分鐘。這是目前人類發(fā)現(xiàn)的，軌道周期最短的脈沖星雙星系統(tǒng)，填補了蜘蛛類脈沖星系統(tǒng)演化模型的缺失一環(huán)。

　　作為世界上靈敏度最高的單口徑射電望遠鏡，F(xiàn)AST自投入運行以來，已發(fā)現(xiàn)超過900顆脈沖星，是同一時期國外同類型望遠鏡監(jiān)測數(shù)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(chǎn)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(yōu)秀?！敝袊茖W院國家天文臺副研究員潘之辰說。

　　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，但只有“拉索”創(chuàng)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(shù)據(jù)，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(wěn)定運行。至少未來10年內(nèi)，高能伽馬射線天文學研究將屬于“拉索”。

　　在中國科學院合肥物質(zhì)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(huán)境的“大火爐”，歷經(jīng)12萬余次實驗，終于將核聚變反應這頭“猛虎”穩(wěn)穩(wěn)地關(guān)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(chuàng)下了穩(wěn)態(tài)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(xiàn)了前一天的實驗結(jié)果?！斑@么長的時間尺度、這么高的功率、這么多的約束條件，還能完全重復實驗，這是國際核聚變研究領(lǐng)域公認的重大里程碑?！敝袊茖W院合肥物質(zhì)科學研究院研究員龔先祖說，“希望我們能盡快突破穩(wěn)態(tài)聚變的研究，利用聚變在中國點亮第一盞燈?！?/p>

　　2024中關(guān)村論壇年會重大科技成果名單

　　《中關(guān)村世界領(lǐng)先科技園區(qū)建設方案（2024-2027年）》

　　用“芯”加速AI——全模擬光電智能計算芯片

　　業(yè)內(nèi)矚目精彩紛呈——人工智能取得系列成果

　　駕馭激光的利器——轉(zhuǎn)角氮化硼光學晶體原創(chuàng)理論與材料

　　構(gòu)筑量子計算“實用之路”——量子云算力集群

　　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(nóng)作物耐鹽堿機制解析及應用

　　拓展“心有靈犀”的邊界——“北腦二號”智能腦機系統(tǒng)

　　重大科技基礎(chǔ)設施取得系列國際領(lǐng)先成果

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