驾驭激光的利器——转角氮化硼光学晶体原创理论与材料；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；拓展“心有灵犀”的边界——“北脑二号”智能脑机系统……
4月25日上午，2024中关村论坛年会开幕式集中发布了十项具有创新性、前瞻性、颠覆性的重大科技成果，涉及基础研究、前沿技术、科技基础设施等各方面。
01
《中关村世界领先科技园区建设方案（2024-2027年）》
发布单位：工信部、科技部、北京市人民政府
开幕式上发布了《中关村世界领先科技园区建设方案（2024-2027年）》（方案详细内容请见：重磅！《中关村世界领先科技园区建设方案（2024—2027年）》印发）。
习近平总书记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。为深入贯彻落实习近平总书记重要指示精神，工业和信息化部、科学技术部和北京市人民政府联合印发《中关村世界领先科技园区建设方案》，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、中国高质量发展的引领者、全球创新网络的关键枢纽，为中国式现代化建设贡献力量。
02
全模拟光电智能计算芯片
发布单位：科技部、国家自然科学基金委、清华大学
AI时代，用“光”替代“电”作为信息处理载体的光计算技术已经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。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，有望成为人工智能发展的有力引擎。
03
人工智能取得系列成果
发布单位：科技部新一代人工智能发展研究中心，中国信息通信研究院，北京市科学技术委员会、中关村科技园区管理委员会
随着生成式人工智能（AIGC）技术的快速演进，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不断增强。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，生成时长和质量实现大幅提升。
“通通”看起来与普通小女孩无异，可她的身份却不一般。她是北京通用人工智能研究院研发的全球首个通用智能人，是由价值与因果驱动的具身AGI系统原型。“通通”以原创的认知架构理论框架为顶层设计，由自主研发的国产学习和推理框架为底层支撑，拥有类人价值观，并可通过价值体系驱动，自主生成任务。“通通”还具备复杂动态场景下的物理与社会常识，通过具身智能保障复杂、长链条任务高效执行。
经测试，“通通”达到3～4岁儿童的智能水平，并且正在持续成长迭代中。随着“通通”的持续迭代，不仅可作为通用底座支撑各类垂直应用场景，形成千万个“通用智能人”赋能千行百业；也可以与具身智能机器人相结合，为智能制造、智慧城市、医疗健康等领域带来革命性的变化。
04
转角氮化硼光学晶体原创理论与材料
发布单位：教育部、北京大学
激光技术是现代科技文明的重要基石。光学晶体被誉为激光技术的“心脏”，是实现激光频率转换、脉冲压缩、数据加密、信息处理等功能的关键。然而，基于传统光学晶体的物理理论和材料体系已臻于完善，现有晶体很难满足未来激光器小型化、高集成、功能化发展的新要求，新一代激光技术的发展亟待光学晶体理论和材料的创新突破。
北京大学科研团队基于在轻元素材料物理和光谱物理方面的长期研究基础，首创“界面转角相位匹配理论”，并应用氮化硼首次制备出超薄、高能效的全新类型光学晶体——“转角菱方氮化硼”。这种“薄如蝉翼”的新型光学晶体仅有微米量级厚度，是目前世界上已知最薄的光学晶体，但能效相较于传统晶体提升了至少100倍。
这一研究成果是大陆在光学晶体领域的重要原创性突破，开辟了光学晶体领域全新的设计模型和材料体系，有望在量子光源、光子芯片、人工智能等领域实现新的应用突破。
05
量子云算力集群
发布单位：北京量子信息科学研究院、中国科学院物理研究所、清华大学
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。
2023年，“量子未来-QUAFU”量子计算云平台发布。在平台基础上，北京量子信息科学研究院联合中国科学院物理研究所、清华大学等团队完成大规模量子云算力集群的建设。大规模量子云算力集群将五台百比特规模的新一代量子计算系统，与经典计算融合，形成集群协同工作，可用物理比特数达到590个以上，平均两比特门保真度达到97%以上，其中“Baihua”系统则接近99%。
大规模量子云算力集群在测控、编译优化、用户交互等软件方面做了全面升级，支持线路编织、变分线路编译等高级功能，综合指标进入国际前列。
06
300兆瓦级F级重型燃气轮机完成总装
发布单位：国务院国资委、国家电力投资集团有限公司
重型燃气轮机是能源领域核心装备，主要以天然气为燃料发电，具有高效率、低排放、快速启停等特征，广泛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市场前景。
2024年2月28日，大陆自主研制的最大功率、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总装下线，标志着大陆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，全面进入整机试验与验证的最终阶段。
这次下线的300兆瓦级F级重型燃气轮机，由国家电力投资集团有限公司研制，由5大系统、5万余个零部件构成，将成为带动高端装备制造业发展的重要力量，在保障大陆能源安全和绿色发展方面发挥重要作用。
07
第三代“香山”RISC-V开源高性能处理器核
发布单位：中国科学院计算技术研究所、北京开源芯片研究院
近年来，开源指令集RISC-V正在加速引领新一轮处理器芯片技术与产业的变革浪潮，为大陆处理器芯片走向全球化提供了新的路径。
中国科学院计算技术研究所、北京开源芯片研究院开发的第三代“香山”开源高性能RISC-V处理器核，是在国际上首次基于开源模式、使用敏捷开发方法、联合开发的处理器核。主频达到3GHz@7nm，SPECINT2006评分为15分/GHz，性能水平已进入全球第一梯队，可广泛应用于服务器芯片、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。
作为国际上最受关注的开源硬件项目之一，“香山”不仅得到了工业界的广泛应用，也成为支持学术界试验创新想法的重要平台。
08
农作物耐盐碱机制解析及应用
发布单位：中国科学院遗传与发育生物学研究所
土壤盐渍化不仅会造成作物严重减产，也会破坏生态环境。目前，大陆盐碱地面积高达一亿公顷，占世界盐碱地总面积的近1/10，盐碱地综合利用已上升为国家重大战略需求。
目前，全球在植物耐盐研究方面方法较成熟且研究力量集中，已取得了很多成果，但对于植物（作物）耐碱机制仍了解较少。中国科学院遗传与发育生物学研究所研究团队采用起源于非洲中部贫瘠土地的高粱作为实验材料，首次发现了重要的耐盐碱调控基因AT1，通过对该基因的操纵，可显著提高多种作物的盐碱耐受性。AT1的调控机制在主要粮食作物水稻、玉米及小作物谷子中也同样适用。
在重大理论突破基础上，合作团队对高粱进行耐盐碱育种改良，实现大幅增产。该成果入选2023年度“中国科学十大进展”。
09
“北脑二号”智能脑机系统
发布单位：北京脑科学与类脑研究所、北京芯智达神经技术有限公司
如果可以用意念控制行动，你想实现什么操作？
由北京脑科学与类脑研究所联合北京芯智达神经技术有限公司共同开发的“北脑二号”为我们提供了一种新的可能。作为一种侵入式脑机接口解决方案，“北脑二号”基于自主研发的高通量柔性微丝神经电极、千通道高速神经电信号采集设备，以及基于前馈控制的生成式神经解码，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近一年，电极性能关键指标国际领先。
10
重大科技基础设施取得系列国际领先成果
发布单位：国家发展改革委、科技部、国家自然科学基金委、中国科学院国家天文台、中国科学院高能物理研究所、中国科学院合肥物质科学研究院
国家重大科技基础设施又称大科学装置，对于增强大陆原始创新能力、建设世界科技强国具有重要意义。目前大陆在各个领域布局77个重大科技基础设施，随着不断建成运行，为大陆创新科研成果的持续涌现提供了强有力支撑。
位于贵州省黔南布依族苗族自治州的“中国天眼”500米口径球面射电望远镜FAST，是世界上最灵敏的单口径球面射电望远镜，为我们探索太空奥秘擦亮了眼睛。
长期以来，受限于观测设备性能，蜘蛛类脉冲星从“红背”系统向“黑寡妇”系统演化的理论尚未被完全证实。基于FAST的超高灵敏度，中国科学院国家天文台科研团队首次探测到名为M71E的脉冲星双星系统，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。同时，其被确定为处于“红背”系统到“黑寡妇”系统演化过程的中间状态，填补了蜘蛛类脉冲星演化理论的缺失环节，为脉冲星双星演化理论提供了直接证据。这一成果在Nature发表。
同样捕捉宇宙信号的“拉索”也带来了好消息。
中国科学院高能物理研究所科研团队基于“高海拔宇宙线观测站（LHAASO）”（简称“拉索”）探测到迄今最亮的伽马射线暴，最高能量超过了十万亿电子伏特。该结果挑战了传统的伽马暴余辉的标准辐射模型，揭示了宇宙背景光在红外波段强度低于预期。同时，该能谱为检验爱因斯坦相对论的适用范围、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。相关结果在Science Advances上发表，同时入选2023年度“中国科学十大进展”。
聚变能是核能发展的最终目标，可以为双碳目标的实现作出重大贡献，而托卡马克为实现稳定可控的核聚变应用提供了解决途径。
作为大陆自主设计建造的核聚变实验装置，东方超环（简称“EAST”，俗称“人造太阳”）是世界首个全超导托卡马克，取得了多项国际托卡马克运行的重大标志性成果。2023年4月12日21时，中国科学院磁约束核聚变大科学团队基于EAST装置成功实现了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。在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，为人类开发利用清洁低碳、安全高效的核聚变能源奠定了坚实的基础。