年末総括：2021年国内テクノロジーニューストップ10の解説

2021年は次々と頂点を迎え、中国の科学技術史上特に輝かしい年となるだろう。

今年は中国共産党創立100周年にあたります。科学技術強国を建設するという夢を実現するために、数え切れないほどの研究者が昼夜を問わず課題に真正面から取り組んできました。今年、数え切れないほどの労働者が国家復興のために精力的に働きました。

自信に満ちた足取りで、私たちは腕を伸ばして夜明けを迎えます。新しい時代の挑戦は、人生を並外れたエネルギーで満たします。

2021年、闘争は栄光をもたらすでしょう。

1

異質四倍体野生イネの急速な栽培化における画期的進歩

自生する野生の稲が農民の食料になるまでには、7,000年から10,000年の栽培化が必要です。中国科学院種子イノベーション研究所/遺伝学および発生生物学研究所の李家陽院士率いる研究チームは、異質四倍体野生イネの急速な新規栽培化に向けた新たな戦略を世界で初めて提案した。この戦略により、栽培化のプロセスが数十年、あるいはそれよりも短い期間に短縮される可能性がある。研究結果は2月4日にCell誌に掲載された。

李佳陽さん（右）が研究室で学生たちと話し合っている。中国科学日報の記者、王志康氏による写真

現在、畑で栽培されている米は、その「祖先」である二倍体の野生米を何千年もかけて人工的に栽培化した結果である。家畜化のプロセスによって重要な農業特性は改善されましたが、遺伝的多様性が大幅に減少し、優れた遺伝子資源が失われることも引き起こしました。

二倍体栽培イネのほかにも、Oryza 属には 25 種類の野生植物があり、ゲノム特性によって 6 つの二倍体ゲノムと 5 つの四倍体ゲノムを含む 11 のカテゴリに分類できます。その中で、異質四倍体野生イネは、バイオマスが大きく、固有の雑種優位性があり、環境適応性が強いという特徴があるが、非栽培化特性も有しており、農業生産には利用できない。

新しい倍数体イネ作物の栽培の難しさを克服するために、研究者らは異質四倍体野生イネを急速に新規栽培化する新しい戦略を初めて提案した。この技術的なルートに従って、研究者らは、脱粒が少なく、芒の長さが短く、草丈が低く、穀粒の長さが長く、茎が太く、出穂期間がさまざまな程度に短縮された、さまざまなゲノム編集異質四倍体野生イネ素材の作成に成功しました。この研究は作物の育種において全く新しい方向性を切り開き、この分野における大きな進歩となりました。

2

「祖崇志」と「九章II」の量子コンピューティングプロトタイプの開発に成功

5月8日、USTCチームが構築した「祖崇志」は、量子コンピューターの最大量子ビット数の世界記録を更新した。 62 ビットの超伝導量子コンピューティング プロトタイプを使用して、プログラム可能な 2 次元量子ウォークを実現します。 10月には66ビットを操作できる「祖崇志II」にアップグレードされた。

9月18日、2021年量子産業カンファレンスの参加者は、「祖崇志」量子コンピューティングプロトタイプのミニチュアモデルを視察しました。写真提供：新華社記者ハン・シュー

10月には、USTC、中国科学院上海マイクロシステム・情報技術研究所などが113光子の「九章2号」を構築した。これは現在利用可能な最速のスーパーコンピューターの1024倍の速さで「ガウスボソンサンプリング」を処理し、量子コンピューティングの加速の実験的証拠をさらに提供した。これはまた、我が国が両方の物理システムにおいて「量子超越性」を達成した唯一の国となったことを示しています。

光量子をコンピューティングキャリアとして使用するには、高品質の光子源の製造、高精度の位相ロックと大規模干渉の実現など、多くの困難を克服する必要があります。たとえば、光子源は一度に1つの光子しか放出せず、各光子はまったく同じであるため、これは大きな課題です。同時に、位相ロックの精度は、100キロメートルの距離にわたる伝送誤差が髪の毛の直径を超えないことに相当します。高品質の光量子ビットと論理デバイスは 100 ミリ秒間持続することはできないため、量子コンピューターがタスクを完了できるようにするには、この瞬間を捉える必要があります。関連技術は光の操作において究極に到達する必要があります。

近年、中国は量子技術分野で多くの世界初の成果を達成した。中国の科学者たちは量子コンピュータの安定性とエラー訂正能力をさらに向上させ、物理化学シミュレーション、分子シミュレーション構築、人工知能などの分野でその能力を発揮できるようにしている。

3

我が国初の火星探査ミッション「天問1号」が火星に着陸

9か月以上に及ぶ長い旅と火星着陸のスリル満点の「暗黒の9分間」を経て、5月15日、わが国初の火星探査ミッションである天問1号探査機が火星ユートピア平原南部の事前に選定された着陸地点に着陸し、火星に中国初の足跡を残し、わが国の恒星間探査の旅において重要な一歩を踏み出した。

「パトロール中の集合写真」の写真。アメリカ宇宙局提供

国家宇宙局は6月11日、火星探査機「天問1号」の火星着陸の科学画像第1弾を公開する式典を開催し、火星探査車「珠容」が撮影した画像を発表した。最初の一連の科学画像の公開は、我が国の初の火星探査ミッションの完全な成功を意味します。

我が国初の火星探査ミッションは2016年に打ち上げられました。1回のミッションで火星の周回軌道、着陸、巡回探査を達成する計画です。その科学的目標は、主に火星の形態と地質構造、火星表面の土壌の特性と水氷の分布、火星表面物質の組成、火星の大気と電離層、表面の気候と環境の特性、火星の物理的場と内部構造を研究することです。

天問1号探査機は、2020年7月23日に海南省文昌市で長征5号ロケットによって打ち上げられ、2021年2月10日に火星の撮影に成功し、中国初の人工火星衛星となった。 2月24日、探査機は火星の駐機軌道に入り、約3か月間の軌道探査を実施し、火星へのスムーズな着陸の基礎を築きました。

探査機「天問1号」は火星への着陸に成功し、我が国にとって地球外惑星への初の着陸となり、我が国は火星への着陸に成功した2番目の国となりました。

4

ラッソがこれまでで最もエネルギーの高い光子を発見

5月17日、ネイチャー誌に発表された最新の研究結果が、天の川銀河に対する人々の従来の認識を変えた。四川省稲城市にある高高度宇宙線観測所LHAASOが、天の川銀河で1ペタ電子ボルト（PeV、100兆電子ボルト）を超えるエネルギーを持つ2つの光子を発見したのだ。これら 2 つの超高エネルギー光子は、それぞれ白鳥座とかに星雲から来たもので、そのうち 1 つの光子のエネルギーは最大 1.4 PeV でした。

画像提供：中国科学院高エネルギー物理研究所

「これは人類が観測した中で最もエネルギーの高い光子だ。銀河粒子の加速に関する従来の理解を打ち破り、超高エネルギーガンマ天文学の時代を切り開くものだ」と中国科学院高エネルギー物理研究所の研究員でラッソの主任科学者である曹振氏は語った。

これまでは、天の川銀河内の宇宙線加速源にはエネルギー限界があるというのが「常識」でした。過去に予測された限界は約 1PeV であり、その結果、0.1PeV を超えるガンマ線エネルギー スペクトルで「切断」現象が発生しました。 「ラソ」の発見はこの「限界」を完全に打ち破り、宇宙線を10ペソ電子ボルト（PeV）を超える、あるいは10ペソ電子ボルト以上に加速できる天然の高エネルギー加速器が天の川銀河に広く存在することを確認した。

高高度宇宙線観測所「ラソ」。画像提供：中国科学院高エネルギー物理研究所

7月9日、サイエンス誌はラッソが高エネルギー天文標準光源の明るさを正確に測定したと報じた。科学者たちは、この標準光源が有名な天体である「かに星雲」であることを確認しました。これは、宋代に記録された「天官客星」から数千年の進化を経て形成されました。 「LASSO」は標準光源の2,400倍のエネルギー範囲にわたって標準光源の明るさを測定し、特に最高エネルギーの超高エネルギーガンマ帯における新たな標準を決定しました。

5

神舟は2度打ち上げに成功し、中国人は長い間宇宙に滞在してきた。

冬の夜空を見上げると、空を横切る明るい星の筋がよく見えます。それは、90分で地球を一周する「天宮」と、持ち場を守り続ける中国人の息子と娘3人だ。

これは11月8日に北京航空航天飛行管制センターで撮影されたもので、神舟13号の宇宙飛行士翟志剛が船外活動ミッションを完了する様子が写っている。新華社は郭中正氏の写真を掲載

6月17日、有人宇宙船「神舟12号」は打ち上げられ、天河コアモジュールとドッキングすることに成功した。 9月17日、3人の宇宙飛行士は地球に帰還した。 10月16日、神舟13号はさらに3人の宇宙飛行士を宇宙に送りました。彼らはそこで半年間滞在する予定で、これは宇宙ステーションの宇宙飛行士乗組員の一般的な滞在期間でもある。これは、中国の有人宇宙計画が試験段階を終え、宇宙旅行の正常化を達成したことを意味する。中国の宇宙ステーションは、人類による宇宙探査の主要拠点となりつつある。

数十年前、米国が中国人の国際宇宙ステーションへの参加を拒否したことを思い出してください。現在、中国は独自の宇宙ステーションをゼロから建設しており、3年後には人類唯一の宇宙基地と​​なる予定だ。天宮の存在をきっかけに、10数カ国が中国に宇宙探査協力を申し入れた。天宮は地球人の知恵と力を誇らしげに宣言します。

過去2年間で、北斗ネットワーク、火星探査、恒久的な宇宙ステーションの建設など、宇宙産業は大きな進歩を遂げました。これらはすべて非常に強烈で目を見張るものであり、中国の宇宙飛行士たちの何十年にもわたる努力と忍耐と切り離せないものです。今年、2機の神舟宇宙船のミッションが成功裏に完了したことで、多くの若者が興奮し、拍手喝采した。あるネットユーザーがコメントしたように、「666 と叫びたいだけ！」誰もが天宮1号でさらなる科学的成果とより興味深い探査が生まれ、より輝かしい中国の物語が綴られることを期待しています。

6

金沙江の白河灘水力発電所が発電を開始

世界第2位の水力発電所が稼働開始しました！ 6月28日、白河灘水力発電所の第1バッチが正式に稼働を開始した。白河潭水力発電所は、雲南省と四川省の合流点にある金沙江本流に位置しています。これは現在世界で建設中の水力発電プロジェクトの中で最大かつ最も困難なプロジェクトです。ダムの最大高さは289メートルで世界第3位である。総設​​備容量は1,600万キロワットに達し、三峡水力発電所に次ぐ規模です。

白河灘水力発電所を見下ろす（ドローン撮影、6月27日撮影）。写真提供：新華社記者、江文耀

白河灘水力発電所には世界最大級の100万キロワット水力タービン発電機が16台設置されており、すべて国産品である。 12月19日、最後の発電機セットのローターが吊り上げられました。ランナーは水力タービン発電機セットの「心臓部」と呼ばれます。流量、油圧効率、動作安定性は、その技術レベルを反映します。重量338.2トンの9号機のランナーは、15枚の長いブレードと15枚の短いブレードを革新的に組み合わせて使用​​し、あらゆる面で最適なパフォーマンスを実現します。

白鶴潭ダムの総貯水容量と洪水調節能力は、金沙江下流域にある4つのカスケード式発電所の中で最大である。これにより、宜賓市、瀘州市、重慶市の洪水防御基準が向上し、三峡下流の長江沿いの都市の洪水防御が支援される。また、乾期の流量を均一化できるため、本来は半年間航行不可能だった下流区間を一年中航行可能となる。

習近平総書記は祝辞の中で、「白河灘水力発電所は、西から東への電力送電を実現する国家の重要なプロジェクトであり、現在世界で建設中の水力発電プロジェクトの中で最大かつ最も技術的に難しいプロジェクトである。世界最大の単一ユニット容量と出力の百万キロワット水力発電ユニットは、わが国のハイエンド機器製造における大きな進歩を達成した」と指摘した。

7

第14次5カ年計画の初年度には、科学技術システムに関する多くの改革措置が導入された。

2021年は中国の科学技術の歴史において非常に重要な年です。習近平総書記は両院の院士会議、中国科学技術協会第10回全国大会、国家科学技術表彰大会に出席し、国家第13次5カ年計画科学技術革新成果展を視察し、科学技術革新における主要な成果を全面的に評価した。過去1年間、党中央委員会と国務院は、科学技術発展計画、各分野の科学技術行動計画、重大な改革措置の作業計画など、一連の科学技術改革任務を展開し、「第14次5カ年計画」の初期展開を全面的に形成した。

2021年の科学技術システム改革は全面的かつ深遠なものである。関係政府部門は、科学研究資金の管理を継続的に改革・改善し、科学研究者に対する制約を緩和し、負担を軽減し、科学研究者に力を与え、人類の創造性に役立ち、科学研究者が真の達成感と利益を感じられるようにします。戦略的プロジェクト管理における新しいメカニズムを探求し、「チャレンジアンドコマンド」メカニズムを実装する。異なる技術ルートでの並行研究をサポートし、重要な緊急タスクにおける「競馬」研究プロジェクトを手配します。破壊的技術に関する特別プロジェクトを立ち上げ、主任科学者責任制度を積極的に検討し、大規模な若手科学者プロジェクトを立ち上げます。

8月、国務院弁公庁は「科学技術成果の評価メカニズムの改善に関する指導意見」や「中央政府科学研究費の管理改革と改善に関する若干の意見」などの文書を相次いで発表し、科学技術界から幅広い注目を集めた。

科学技術改革の出発点と終点は、科学技術革新チーム、科学研究者、科学研究機関に重点を置き、優れた科学技術資源を最も緊急かつ必要な分野に真に配置し、科学技術革新の効率を効果的に向上させ、社会全体の革新活力を効果的に刺激し、経済社会の発展に対する科学技術のサポートと指導を強化することです。

8

デンプンの最初の人工合成

二酸化炭素を原料として、植物の光合成に頼らずにデンプンを人工的に直接合成できるという、一見SFのような光景が実際に実験室で起こったのです。

中国科学院天津工業バイオテクノロジー研究所の研究室で、研究者らが人工的に合成したデンプンのサンプルを展示している（9月16日撮影）。写真提供：新華社記者ジン・リーワン

中国科学院天津工業バイオテクノロジー研究所の研究者らは、デンプンを調製するための破壊的な方法を提案した。この方法は、植物の光合成に頼るのではなく、電気分解によって生成される二酸化炭素と水素を原料として利用し、デンプンの生成に成功しました。二酸化炭素からデンプンを合成する実験室実験は世界で初めてであり、デンプン生産を伝統的な農耕栽培モデルから工業的な工場生産モデルに移行させることが可能となり、画期的な成果が達成された。当該研究結果は9月24日、サイエンス誌オンライン版に掲載された。

「研究者たちは長い間、二酸化炭素の変換率と光エネルギーの利用効率を高め、最終的にはデンプンの生産効率を向上させることを目指して、光合成という生命のプロセスを改善するために懸命に研究してきました。」論文の責任著者であり、中国科学院天津工業バイオテクノロジー研究所所長の馬延和氏は率直にこう語った。

この問題を解決するために、天津工業バイオテクノロジー研究所の研究者らは、11の主要な反応を伴う非自然な二酸化炭素固定と人工デンプン合成の新しい経路をゼロから設計し、実験室で二酸化炭素からデンプン分子までの完全な合成を初めて達成しました。

合成生物学の分野におけるこの画期的な進歩は、食品生産に革命的な影響を与えることが期待されており、バイオ製​​造産業の発展にとって画期的な意義を持つものです。

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ケーラー幾何学の2つの核となる予想が証明された

11月初旬、メディアは、中国科学技術大学幾何物理学センターの創設所長である陳秀雄教授と協力者の程静瑞氏が偏微分方程式と複素幾何学の分野で達成した「画期的な成果」がアメリカ数学会誌に掲載されたと報じた。

幾何物理学センターの初代所長である陳秀雄教授（中央）と程静瑞氏（左）。画像出典：中国科学技術大学のTao Dongqing氏による写真

彼らは、4次の完全非線形楕円方程式を解き、60年以上にわたって国際数学コミュニティで未解決であった2つの核心的な予想である「強制予想」と「測地線安定性予想」を首尾よく証明し、ケーラー多様体上の定スカラー曲率計量とカラビ極限計量に関連するいくつかの有名な問題を解決しました。

ケーラー多様体上の定数スカラー曲率計量の存在は、過去 60 年間、幾何学における中心的な問題の 1 つでした。その存在については、安定性予想、強制予想、測地線安定性予想という 3 つの有名な予想があります。多くの有名な数学者による約 20 年間の研究を経て、必須予想と測地線安定性予想の必要性は完全に明らかになりましたが、陳成の研究以前は、それらの十分性の証明は不可能であると考えられていました。

4 次完全非線形楕円方程式のクラスの解を見つけることで、一定のスカラー曲率計量の存在を証明できます。チェンチェンの研究は、K エネルギー強制または測地線安定性の仮定の下で、このタイプの方程式の解の存在を正確に証明しました。この種の方程式の研究は非常に困難であり、これまでこの種の方程式を処理するための適切なツールはほとんどありませんでした。陳成の最も重要なブレークスルーは、このタイプの方程式の事前推定値を提供し、陳秀雄によって提案された新しい連続パラメータ戦略をうまく実装したことでした。

10

我が国初の新型コロナウイルスに対する特効薬が販売承認される

国家薬品監督管理局は12月8日、復星医薬のコロナウイルス中和抗体配合治療薬「アンバビルモノクローナル抗体注射剤」と「ロミスビルモノクローナル抗体注射剤」の緊急登録申請を承認したと発表した。これは我が国で初めて承認された、独立した知的財産権を持つ新型コロナウイルスに対する中和抗体との併用治療薬です。

写真は中国で初めて承認された自主知的財産権コロナウイルス中和抗体配合治療薬、アンバビルモノクローナル抗体注射剤とロミデスビルモノクローナル抗体注射剤。画像出典：中国新聞社

この承認により、中国は厳格なランダム化二重盲検プラセボ対照試験を通じて有効性が証明された、完全に独自に開発された初の新型コロナウイルス治療薬を手に入れたことになる。

この薬の使用対象には、一部の高齢者や免疫不全者など、ワクチン接種後でも中和抗体を産生できない人々が含まれます。ワクチンを回避する新たな変異株に感染した患者;予防が必要な濃厚接触者。

画像出典：清華大学

アンバビリマブとロミスビルの併用療法は実験で非常に良好な結果を示しました。国産の新薬による治療は、プラセボと比較して、軽症および中等症のCOVID-19患者が重症化および死亡するリスクを80％低減できる。国産の新薬は、新型コロナウイルスの変異株への有効性が開発当初から考慮されていた。この抗体のペアにより、変異体が中和抗体から逃れる可能性が最小限に抑えられました。

今年、感染症対策に対する科学技術の支援により、中国経済の円滑な運営が確保された。国のエリート科学研究部隊はワクチン、医薬品、検査試薬など5つの主要分野に注力し、緊急研究を継続し、伝染病の予防と抑制の正常化と経済の円滑な運営に「中核的な科学技術力」を提供している。テクノロジーの力を借りれば、私たちは疫病との戦いにもっと自信を持って取り組むことができます!

◎科技日報記者 陸成寛

出典：科技日報

編集者：劉易洋

レビュー: 王小龍

最終レビュー：劉海英