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                   史上最壯觀的LED燈光秀令世博園流光溢彩。CFP

                    “蛟龍”3000米海試作業，南海海底豎起中國國旗。王文勝/CFP

               “嫦娥二號”探月衛星用長征三號丙運載火箭在西昌衛星發射中心成功發射。秦憲安/CFP

                           中國新一代高速動車組創下時速486.1公里的紀錄。CFP

    編者按 今年評選出來的十大國內科技新聞，較往屆分量更重。評委的視角不僅僅局限在那些具備戰略意義的技術進展和不同學科的原創成果，像在上海世博會這樣的舉國大事中功不可沒的科技力量也被推向“前臺”。還有很多重要的成就，由于名額有限，只得割愛。我們相信最終榮膺的十大國內科技新聞，能夠代表中國科技人員在過去的一年里對科技事業和公眾利益的貢獻。 　　

    1. 我國迄今最大的國家重大科學工程“上海光源”通過驗收

    熾烈的陽光下纖毫畢現。上海光源就好比人造的太陽。1月初我國迄今最大的科學工程——上海光源通過國家驗收。借助于它，許多原本看不見的結構呈現在科學家的眼前。

    上海光源的全稱是上海同步輻射光源。1947年，美國人在高能加速器實驗時偶然發現：高速運動的電子在改變方向時，會釋放出一種“同步輻射光”，其中包含的X光亮度極高。如果說19世紀末倫琴制造的X光是一支蠟燭，同步輻射光就好比太陽，能把微觀世界照個透亮。

    第一代同步輻射光源是高能加速器的副產品。第二代光源，是人們為了獲得同步輻射光，專門設計的一種加速器。而第三代光源使加速器跑道上的電子不斷改變方向并釋放同步輻射光。一次次釋放疊加起來，得到亮度上萬倍的光。上海光源就屬于目前世界上第三代光源中的佼佼者。

    在許多科研領域，同步輻射光源都不可缺少。同步輻射光照到蛋白質分子上得到衍射光譜圖，對其運算分析可以得出蛋白質分子的三維結構——以往需要幾天的工作，現在只需幾個小時甚至幾十分鐘就能完成；利用同步光源可以拍出極其清晰的X光片，對早期心臟病進行安全和快速的診斷；它還可以分析灰塵的成分，進而找出城市中的污染源；材料科研里，它也能幫上大忙。

    建在巨大的球弧狀屋頂下的“上海光源”，可容納60條以上光束線和上百個實驗站，每天幫助幾百名科研人員工作。自從投入運行以來，上海光源的日程表排得滿滿的，工時供不應求。截至目前，上海光源用戶發表論文數已有80篇左右，包括一些發表在《自然》、《科學》和《細胞》等著名科學期刊上的成果。

    2. 科技讓世博更精彩

    走進上海世博園的大門，游客們感受到的是技術創新帶來的便利和新奇。

    門票一刷就放行，內置的“智慧標簽”可以防偽。進入地下通道“世博軸”，玻璃纖維把陽光引入，宛如地上一樣明亮。走上地面，標志性建筑“中國館”映入眼簾。它采用可以遮陽的桁架結構，每一根鋼架的拼搭都是計算過的。

    走進中國館，有嘆為觀止的“清明上河圖”動畫。絢麗的空間成像技術，在各國家展館和主題館里大放異彩。

    來到“世博主題館”前，東西兩側是巨大的排滿了植物的生態墻。巍峨的建筑頂上，除了一塊塊用來發電的太陽能板，還有雨水收集系統用于園藝灌溉。小河和池塘里，漂浮著凈化水質的植物島。

    園里喝的是最新工藝消毒的直接飲用水，吃的是先進技術檢測合格的食品，吹的是用黃浦江水降溫的絲絲冷氣，坐的是各種類型的大小新能源汽車。

    夜幕降臨，史上最壯觀的LED燈光秀場展現在眼前。“一軸四館”低碳的光影變幻令游人駐足。

    精確氣象預報、安保機器人，垃圾氣力運輸……各領域的新技術保障世博運作有序。

    “城市，讓生活更美好”；科技讓世博更美好。“安全、便捷、健康、環保”，是上海世博會科技行動的理念。世博會上展示的科技，映照出各種美好的可能性。科技幫助人們實現一種尊重自然的生活方式和一個趣味盎然的未來世界。

    尤其重要的是，世博科技行動通過創新成果的規模化應用，帶動了新興產業的發展。前沿的技術成果全面助力上海世博會，展現出中國科技界創新的實力。

    3. 我科學家首次實現遠距離自由空間量子態隱形傳輸

    今年6月1日出版的《自然·光子學》，封面論文發表了一個里程碑似的成果——來自中科大和清華的聯合研究團隊，在河北懷來和北京八達嶺之間分發了一對糾纏光子。16公里！這是目前國際上實驗室外實現的最遠距離，也是目前國際上量子密鑰分發的最大距離。

    什么是量子密鑰呢？無論是軍隊用的電報密碼本，還是銀行用的口令本，總有被人截獲的危險。然而，靠著量子糾纏的同步性，科學家就可以給出一個無法竊取的一次性的密鑰——你知我知，天不知地不知。

    只要制造一對量子糾纏的粒子A和B，分別給信息的傳送人和接收人，這對粒子就好像古代戰爭用的虎符一樣，總是嚴格吻合。傳送人一測量A粒子，它就呈現出一個隨機數值；而接收人手上的B粒子，“心靈感應”般地呈現出與A對應的值。由此，發信人和收信人可以確保拿到同一個數值——這就是密鑰。有了密鑰，就可以把信息加密發出去了。

    量子密鑰不可能被半路偵測，因為量子態脆弱到極限，一測量就崩潰。偷窺者拿不到密鑰（解密算法），對任何加密的信息都束手無策。

    量子密鑰的創意無懈可擊，但目前還不能實用，原因是很難讓一對糾纏粒子在長距離上保持穩定。不過近年來，中國科學家一直在努力刷新量子傳輸的距離紀錄。

    今年中科大和清華團隊成功地在16公里長度實現量子傳輸，這證明了糾纏光子在穿透等效于整個大氣層厚度的地面大氣后，其糾纏特性仍然能夠保持。這樣的話，用衛星傳輸糾纏光子就完全可能實現。這是量子通信技術走向實用的重要一步。

    4. 體細胞“變身”多能干細胞機制被揭示

    干細胞是生物體中最原始的細胞，它可以分化為不同器官的細胞，就好像樹干能夠分出許多枝條。人們希望利用人類干細胞的無限潛力來治療疾病——用患者的干細胞發育出的新器官，替換生病的器官。

    干細胞過去取自胚胎，這就使科學研究受到了倫理學上的限制。自2006年以來，iPS細胞成為干細胞領域的研究熱點——通過導入4個關鍵基因，科學家將正常體細胞逆轉編程，變成“誘導式多能干細胞”。iPS細胞可以同胚胎干細胞媲美，又沒有倫理學障礙。

    但普通細胞逆轉成iPS細胞，是失敗率很高的過程。科學家不清楚其中的機理，因此很大程度上要靠運氣。

    今年我國科學家的一項研究，揭示了體細胞逆轉為多能干細胞的啟動機制，對誘導多能干細胞技術的完善有指導意義。中科院廣州生物醫藥與健康研究院裴端卿研究員等人的研究成果，發表在6月18日出版的著名學術期刊《細胞·干細胞》上。

    兩三年以前，中國科學家們發現，小鼠的成纖維細胞變成類似表皮細胞的過程，與正常發育中常見的表皮細胞轉換到間充質細胞過程剛好相反。他們對之長期研究后發現：4個關鍵基因通過協作，一方面抑制了間充質細胞的維持體系，另一方面激活了表皮細胞特征基因表達。這樣就啟動了表皮細胞的形成，從而開啟了iPS過程。

    這項工作揭示了間充質—表皮細胞轉換過程在誘導多能干細胞形成中的關鍵作用。由于搞清楚了4個關鍵基因起作用的具體機理，人們就有可能操縱逆轉過程，成功生產出大批iPS細胞。這對于iPS應用到臨床具有重要意義。

    5. 我自主研制出世界首臺脊柱微創手術機器人

    提到機器人，我們早已經不陌生了，但是當你把自己的生命交給這家伙擺布的時候，你會不會膽戰心驚？實踐證明，擔心是多余的。手術刀在它手上可不會耽誤工夫，還沒等你緩過神，你的脊柱手術估計就已經順利結束了。

    在研究人員的操控下，脊柱微創手術“機器人”用不上一分鐘就能輕松完成對一塊腰椎模型的兩次定位、瞄準、鉆孔操作，而且在兩次對同一部位的重復操作中，可以做到幾乎毫發不差、十分精準。

    與傳統脊柱手術相比，脊柱微創手術具有創口小、術后恢復周期短等特點，患者術后效果更好、生活質量更高，是目前脊柱外科領域的主要發展方向。但由于脊柱毗鄰人體重要神經、血管，毫米的誤差就可能帶來災難性的后果。因此在小切口的微創手術操作中要求技術更精細、精確，動作更穩定，以防止對病變周邊健康組織的損傷。此外，由于脊柱微創手術需要反復通過術中X光或術中CT進行定位，醫生容易受放射線損傷，影響身體健康，這也妨礙了脊柱微創手術的推廣運用。

    人類的智慧是無限的，使用工具也是人類的最偉大之處。用機器完成高難度的動作是最安全可靠的選擇。7月11日，由第三軍醫大學重慶新橋醫院與中科院沈陽自動化研究所聯合研發的、具有完全自主知識產權的脊柱微創手術機器人在新橋醫院投入前期臨床試驗。

    這是世界上首臺專門用于脊柱微創手術的機器人系統，繼上世紀90年代末機器人開始在腹部外科、泌尿外科、婦產科、心臟外科等領域推廣應用后，我國科學家成功將機器人引入到脊柱微創手術中，通過機械的精準定位并替代醫生在放射線下手術操作，不僅能提高手術的精準性，還能降低手術風險和減少術后并發癥發生，同時還能降低對醫生的放射損害，對于脊柱微創技術在臨床的進一步推廣運用具有重要的意義。