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原標題：2018年世界科技發(fā)展回顧

2019年或許會很不平常，只因2018年世界主要國家之間關(guān)系風(fēng)云變幻，讓科技領(lǐng)域也彌漫著暗戰(zhàn)的味道。美國制定一系列政策維護其“美國優(yōu)先”，英國投巨資保持其“全球研究人才之家”地位，德國也出臺了《高科技戰(zhàn)略2025》報告……具體到各學(xué)科領(lǐng)域，跨界聯(lián)合漸成趨勢，行業(yè)布局合縱連橫。值此新年伊始，總結(jié)過去能幫我們更好地面對未來。

科技政策

美國：推出多項科技戰(zhàn)略，開啟量子“登月計劃”

基于“美國優(yōu)先”理念，美政府2018年相繼推出太空、生物、網(wǎng)絡(luò)等多項科技戰(zhàn)略；在具體項目上簽署國家量子法案等，力圖繼續(xù)鞏固美國科技優(yōu)勢地位。

2018年3月公布的《國家太空戰(zhàn)略》將保持美在太空中的實力和競爭力置于優(yōu)先地位；特朗普在5月和6月接連頒布兩個太空政策指令：一方面鼓勵私營部門參與美國空間探索任務(wù)；另一方面聲稱要減少太空軌道碎片威脅，力圖主導(dǎo)國際空間交通管理。

2017年9月發(fā)布的《國家生物防御戰(zhàn)略》為維護美國生物安全制定5大目標，并要求成立高規(guī)格生物防御指導(dǎo)委員會，負責(zé)監(jiān)督和協(xié)調(diào)聯(lián)邦機構(gòu)和情報界的工作，評估和打擊針對美國的生物威脅。9月還出臺了《國家網(wǎng)絡(luò)戰(zhàn)略》，提出未來在網(wǎng)絡(luò)空間鞏固美國利益，維護網(wǎng)絡(luò)安全的優(yōu)先選項，同時明確美將在網(wǎng)絡(luò)空間擴張其國際影響力的意圖。

在具體科研項目上，美政府推出了一系列政策。如12月發(fā)布的國家量子法案，全方位加速量子科技的研發(fā)與應(yīng)用，開啟量子領(lǐng)域的“登月計劃”，力圖確保美在量子信息科學(xué)這一“下一場技術(shù)革命”中的全球領(lǐng)導(dǎo)地位；同月，特朗普還簽署總統(tǒng)備忘錄，責(zé)成相關(guān)部門制定國家頻譜戰(zhàn)略，以引導(dǎo)美國未來幾年的5G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)。

英國：啟動研究創(chuàng)新計劃，支持前沿技術(shù)發(fā)展

英國國家科研與創(chuàng)新署（UKRI）去年6月啟動“未來領(lǐng)導(dǎo)者研究基金計劃”，旨在保持英國作為“全球研究人才之家”的地位。該計劃將在未來11年獲得總額9億英鎊的資助，3年內(nèi)將啟動6項資助，至少550名研究人員受益。

英國自去年7月發(fā)布了一系列支持自動駕駛汽車、車聯(lián)網(wǎng)、清潔能源車輛等技術(shù)發(fā)展的計劃?！兑苿游磥怼贰蹲詈笠挥⒗铩返任募?，將清潔能源車輛、自動駕駛、車聯(lián)網(wǎng)等列為未來交通發(fā)展的重要趨勢。政府決定撥款支持6個自動駕駛汽車相關(guān)研發(fā)項目。

為支持量子技術(shù)發(fā)展，英政府2018年10月在2019年預(yù)算報告中提出，將撥款2億多英鎊；同年11月宣布將撥款2000萬英鎊，支持量子傳感器、微型原子鐘原型、低成本集成芯片和先進接收機等4個量子技術(shù)應(yīng)用項目的研發(fā)，以開發(fā)適用于通信、測繪等領(lǐng)域的設(shè)備原型。

為應(yīng)對氣候變化，英政府11月宣布，本世紀20年代中期將投入運營首個碳捕捉、儲存以及利用項目，準備工作從2019年啟動，最終目標是到2030年在英國大規(guī)模應(yīng)用碳捕捉技術(shù)。

德國：出臺高科技戰(zhàn)略，加大AI戰(zhàn)略實施

2018年德國科技政策最重要的內(nèi)容之一是出臺《高科技戰(zhàn)略2025》報告，為德國未來七年高科技創(chuàng)新制定了目標。根據(jù)這項戰(zhàn)略，德國將在零排放智能化交通領(lǐng)域，推動“安全、網(wǎng)絡(luò)化清潔交通”的燈塔項目，并支持車用電池生產(chǎn)和合成燃料研究，還將實施一項“自動駕駛”行動計劃。在健康和護理領(lǐng)域，實施“國家十年”抗癌計劃，為“預(yù)防和個性化醫(yī)療”開發(fā)數(shù)字解決方案；在可持續(xù)氣候保護和能源領(lǐng)域，大幅減少塑料使用對環(huán)境的污染，借助大數(shù)據(jù)和綠色技術(shù)，進一步實現(xiàn)工業(yè)溫室氣體中性化；在數(shù)字安全領(lǐng)域，將開發(fā)“全新的整體IT安全解決方案”，其中量子通信將發(fā)揮重要作用；在自動化和先進制造領(lǐng)域，將建立若干卓越中心和尖端研究集群。

作為歐盟內(nèi)經(jīng)濟和科技實力最強國家，2018年德國在人工智能（AI）領(lǐng)域加大了政策推進力度。德政府宣布到2025年將投入30億歐元用于人工智能戰(zhàn)略的實施，重點資助在人工智能領(lǐng)域新增100名教授和擴展人工智能中心的建設(shè)，新的技術(shù)將更貼近服務(wù)中小新型企業(yè)。政府還發(fā)表了《聯(lián)邦政府人工智能戰(zhàn)略關(guān)鍵點》《人工智能對德國經(jīng)濟潛在目標》研究報告，舉辦首次人工智能峰會，推進德國人工智能合作平臺的運作。德國確定將重點發(fā)展人工智能在工業(yè)、交通、醫(yī)療和能源領(lǐng)域的研發(fā)和應(yīng)用，另外還將加強人工智能在隱私、法律和道德影響方面的研究，關(guān)注新技術(shù)的兩面性和制定法律框架。

日本：重視科技解決問題，致力“社會5.0”計劃

日本為實現(xiàn)“社會5.0”（Society 5.0）計劃，充分利用物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能及機器人等技術(shù)，實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)空間與現(xiàn)實世界高度融合的社會，為有需求的人及時提供物質(zhì)和服務(wù)。為此，日本強調(diào)利用科學(xué)技術(shù)解決包括能源制約、少子高齡化等復(fù)雜問題，進一步加強基礎(chǔ)力量，力圖使日本成為“世界上最適宜創(chuàng)新的國家”。

不過，2018年，日本也已意識到科學(xué)論文數(shù)量減少，以及與其他國家論文數(shù)增加相比排名落后的現(xiàn)象。文部科學(xué)省所屬科學(xué)技術(shù)學(xué)術(shù)政策研究所報告稱，化學(xué)（-12%）、材料科學(xué)（-23%）、物理學(xué)（-27%）領(lǐng)域的論文減少幅度驚人。、

韓國：改革體制出臺計劃，力爭科技創(chuàng)新國家

“第四次工業(yè)革命引領(lǐng)的創(chuàng)新國家”執(zhí)政理念成為文在寅政府科技和產(chǎn)業(yè)政策的基調(diào)。2018年，韓對科技體制進行大刀闊斧的改革和調(diào)整，新設(shè)總統(tǒng)直屬的“第四次工業(yè)革命委員會”，整合成立國家科學(xué)技術(shù)咨詢會議，科技主管部門“未來創(chuàng)造科學(xué)部”更名為“科學(xué)技術(shù)信息通信部”，賦予科研預(yù)算管理、大型科研項目可行性分析等重要職權(quán)，“中小企業(yè)廳”升格為“中小風(fēng)險企業(yè)部”，加強對中小企業(yè)和風(fēng)險企業(yè)的支持。

去年初發(fā)布的《第四期科學(xué)技術(shù)基本計劃（2018—2022）》是韓國第四個科學(xué)技術(shù)五年計劃，以“科技改變國民生活”為主旨，對今后五年科技重大戰(zhàn)略進行了具體規(guī)劃。計劃選定了120個重點科技項目，其中人工智能、智慧城市、3D打印和大氣污染治理等12項為首次入選。

同期發(fā)布的《2019政府研發(fā)投資創(chuàng)新方案》明確了科研預(yù)算的使用原則，對重點領(lǐng)域和主要研發(fā)計劃、政府資金的扶持方向等進行了細化，突出了12個政府主導(dǎo)的重點研發(fā)方向。

俄羅斯：強調(diào)科技發(fā)展新理念，建設(shè)世界級科教中心

俄總統(tǒng)普京在去年3月國情咨文中闡述了俄科技發(fā)展新理念和主要思路，包括最短時間內(nèi)創(chuàng)建先進立法框架、實施第五代數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)和物聯(lián)網(wǎng)連接建設(shè)、建立本國數(shù)字平臺及使用區(qū)塊鏈技術(shù)、加快北極開發(fā)、加強基礎(chǔ)科學(xué)研究、加強青年科技人才培養(yǎng)等13個主要方面。

普京5月簽發(fā)“五月法令”，確定了2024年前國家發(fā)展目標，要求俄聯(lián)邦政府在2024年前建設(shè)至少15個世界級科學(xué)與教育中心。同月，普京批準俄聯(lián)邦教育科學(xué)部改組為兩個部門，其中，負責(zé)國家科學(xué)、科技和創(chuàng)新活動的俄聯(lián)邦科學(xué)和高等教育部，將擁有原聯(lián)邦科研機構(gòu)管理署的職能，負責(zé)俄科學(xué)院管理工作。

以色列：促進邊緣地區(qū)經(jīng)濟，鼓勵軍民融合技術(shù)

以色列經(jīng)濟與產(chǎn)業(yè)部去年初公布了新的資本激勵計劃，旨在為處于以色列地理和經(jīng)濟邊緣的地區(qū)新建更多工廠，并提供更多就業(yè)崗位。根據(jù)計劃，可再生能源、納米技術(shù)、生物技術(shù)和物聯(lián)網(wǎng)等領(lǐng)域的公司若計劃生產(chǎn)新產(chǎn)品或建立新工廠，將有資格獲得高達20％至30％的政府補貼。

為加強軍民技術(shù)融合，以色列軍隊和情報機構(gòu)逐步加大與初創(chuàng)公司合作的力度。軍工企業(yè)拉斐爾公司和航天局下屬公司ELTA加入新的創(chuàng)新計劃，旨在聯(lián)合以色列從事安全技術(shù)的公司發(fā)展國防技術(shù)；國家安全局與特拉維夫大學(xué)合作開展加速器項目，支持7家人工智能初創(chuàng)公司的研發(fā)。

南非：出臺科技創(chuàng)新政策，加速驅(qū)動經(jīng)濟增長

南非科技部去年9月公布新的《科學(xué)技術(shù)與創(chuàng)新》政策草案，并提交內(nèi)閣會議最后審定。新的科技政策白皮書側(cè)重兩個主要目標：一是確保南非科技創(chuàng)新工作直接為經(jīng)濟增長、社會發(fā)展和轉(zhuǎn)型服務(wù)；二是應(yīng)對全球技術(shù)快速進步和其他變化帶來的風(fēng)險和機遇。南非政府認為，新的科技政策將確?？萍紕?chuàng)新在建設(shè)一個更加繁榮和包容的社會中發(fā)揮更大的作用，并側(cè)重于利用科技創(chuàng)新加速包容性經(jīng)濟增長，使經(jīng)濟更具競爭力。

南非政府在白皮書中強調(diào)，要為人工智能和信息通信技術(shù)的進步改變社會和經(jīng)濟運作方式做好準備，南非需要在生物技術(shù)、納米技術(shù)、先進制造以及信息通訊技術(shù)研究和創(chuàng)新等領(lǐng)域取得進展。

烏克蘭：制定多項科研政策，擬進歐洲科研板塊

2018年，由烏克蘭總理擔任主席的全國科學(xué)技術(shù)委員會作為新的高層協(xié)調(diào)機構(gòu)，制定了多項科研發(fā)展政策，其中包括創(chuàng)建國家研究基金會，制定研究重點研發(fā)計劃，以及2030年前實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展目標等。1月，該委員會批準了烏克蘭融入歐洲科學(xué)研究領(lǐng)域路線圖計劃，討論建立國家研究基金會，支持基礎(chǔ)科學(xué)研究項目的問題。

融入歐洲是烏克蘭政府擬定的國家戰(zhàn)略，包括科研部門也制定了相應(yīng)的融入和對接計劃。在未來很長一段時間，這將都會是烏克蘭科研政策的基調(diào)。但就像烏克蘭科教部長利利婭·格里涅維奇所強調(diào)的，烏克蘭正在扮演“緩慢創(chuàng)新者”?？茖W(xué)、技術(shù)和創(chuàng)新的發(fā)展直接取決于該國現(xiàn)有的人力資本，但如何避免人才流失卻是擺在該國政府和科研管理部門前的一道現(xiàn)實難題。

2018年世界科技發(fā)展回顧

德國先進汽車制造研發(fā)園ARENA2036。圖片來自網(wǎng)絡(luò)

基礎(chǔ)研究

美國：粒子研究取得進展，宇宙探秘不斷深入

美科學(xué)家在粒子研究領(lǐng)域不斷取得新進展。他們不僅開始著手重測μ介子磁性，還發(fā)現(xiàn)了亞原子準粒子“奇子”存在的可能證據(jù)；不僅首次精確識別出特定能量的繆子中微子，還首次發(fā)現(xiàn)了宇宙高能中微子的來源?？茖W(xué)家對基本物理常數(shù)——精細結(jié)構(gòu)常數(shù)的精確測量，將有助于粒子物理學(xué)標準模型的完善；而中子“暗衰變”理論（中子會衰變成暗物質(zhì)粒子）的提出，若被證實，將為中子壽命為何“測不準”找到答案。

科學(xué)家對宇宙諸多現(xiàn)象的探索也在不斷深入。他們首次造出“超離子水冰”，或有助于研究海王星和天王星的磁場；首次完成彎曲空間內(nèi)的光束加速實驗，實現(xiàn)光束軌跡偏移，將幫助解釋引力透鏡現(xiàn)象；計算機模擬發(fā)現(xiàn)中子星核物質(zhì)比鋼硬100億倍，對于更好地理解引力波具有重要意義；而對宇宙膨脹速度——哈勃常數(shù)的精確測量，則有望幫助回答宇宙從何處來、往何處去等基本問題。

其他一些新發(fā)現(xiàn)同樣意義重大。如在超導(dǎo)材料中發(fā)現(xiàn)新的量子臨界性，為探究磁性與非常規(guī)超導(dǎo)性的關(guān)系提供了新視角；而在太空中探測到放射性分子氟化鋁，或有助解開鋁同位素起源之謎。

英國：研制出全光二極管，造出首個量子指南針

2018年3月，英國國家物理實驗室研制出一種全光二極管，新二極管能被用于微型光子電路中，有望為微納光子學(xué)芯片提供廉價高效的光二極管，從而對光子芯片和光子通信等領(lǐng)域產(chǎn)生重要影響。

同年11月，受英國國防部資助的英國科學(xué)家制造出世界首個能抵抗干擾且不依賴于GPS的量子指南針。這種指南針能在地球上不受干擾的指向，能自我維持，不依賴衛(wèi)星。

德國：觀察反鐵磁體新性能，開發(fā)納米機器人驅(qū)動技術(shù)

2018年，德國在基礎(chǔ)研究方面取得可喜成果。美因茨大學(xué)牽頭的一個國際合作研究小組成功觀察到絕緣反鐵磁體中的遠程數(shù)據(jù)傳輸性能。反鐵磁體是一組磁性材料，相比傳統(tǒng)鐵磁部件計算速度更快。科學(xué)家還發(fā)現(xiàn)，當一種帶有鉑絲的反鐵磁性絕緣體通過電流時，電流能量會從鉑轉(zhuǎn)移到氧化鐵中，形成所謂的磁子，借助磁子可實現(xiàn)計算部件長距離的信息傳輸。

此外，慕尼黑工業(yè)大學(xué)宣布開發(fā)出一種新的納米機器人電驅(qū)動技術(shù)，可使納米機器人在分子工廠像流水線一樣以足夠快的速度工作，有望快速發(fā)現(xiàn)化學(xué)試樣中特定物質(zhì)或合成復(fù)雜分子。

另外，埃朗根—紐倫堡大學(xué)愛德曼·斯比克教授研究團隊發(fā)現(xiàn)，金屬材料通過有針對性的折疊可展現(xiàn)全新的屬性，雖然這僅是金屬微觀結(jié)構(gòu)上的錯位，不到百萬分之一毫米，但對性能影響很大。他們在石墨烯中找到一種直接接觸和移動這種錯位的方法，為研究石墨烯納米結(jié)構(gòu)材料和拓展其性能鋪平了道路。

日本：發(fā)現(xiàn)粒子加速新機制，模擬粒子新形態(tài)

去年3月26日，日本理化學(xué)研究所宣布，他們的一個國際聯(lián)合研究小組成功開發(fā)出在下一代超級計算機上應(yīng)用的、可模擬人腦整體神經(jīng)電路的算法。新算法不僅可以實現(xiàn)節(jié)省內(nèi)存，還可大幅提高模擬腦的速度。

大阪大學(xué)激光科學(xué)研究所發(fā)現(xiàn)了一種名為“微泡內(nèi)爆”的全新粒子加速機制，即向內(nèi)含微米尺寸泡（球形空洞）的氫化合物外側(cè)照射超高強度激光，氣泡在收縮到原子尺寸的瞬間發(fā)射出超高能量的氫離子（質(zhì)子）。

日本理化學(xué)研究所與京都大學(xué)、大阪大學(xué)組成的研究小組利用超級計算機模擬，在理論上預(yù)言了新粒子雙重子態(tài)粒子“ΩΩ”的存在，有望闡明基本粒子夸克如何組合成物質(zhì)這一現(xiàn)代物理學(xué)的根本問題。

俄羅斯：加大大科學(xué)裝置投入，核聚變研究更進一步

2018年，俄繼續(xù)加大在大科學(xué)裝置領(lǐng)域投入，并與其他國家保持密切合作。3月，來自俄羅斯、美國、以色列、德國和法國的科學(xué)家利用“重離子超導(dǎo)同步加速器”（NICA）在俄杜布納成功進行了首次實驗。除了研究稠密重子物質(zhì)、重離子對撞之外，實驗還著眼于一個至今未研究透徹的問題：任何兩個核子之間的引力變?yōu)槌饬r的相互作用。按計劃，NICA裝置整體將于2023年完工。

俄羅斯在核聚變領(lǐng)域的研究也取得顯著成效。俄科學(xué)院西伯利亞分院布德克爾核物理研究所啟用了新建成的開放式螺旋磁阱裝置（SMOLA），該裝置能大大提高開放式磁阱中的等離子體溫度，朝受控?zé)岷司圩冞~出了重要一步。SMOLA裝置結(jié)構(gòu)更簡單、成本更低，不使用氚作燃料，能進行氘—氘等聚變反應(yīng)。

此外，俄計劃在未來5年內(nèi)在俄遠東符拉迪沃斯托克的俄羅斯島上建造新的同步加速器。俄希望通過該裝置的建造，使同步加速器中心成為俄亞太地區(qū)新的吸引高科技產(chǎn)業(yè)的中心。

以色列：量子光學(xué)成果紛呈，電子原子研究豐碩

2018年，以色列從事基礎(chǔ)物理研究的科學(xué)家在量子、光子、電子等領(lǐng)域均取得較大突破。

在量子領(lǐng)域，以色列和法國科學(xué)家合作，利用水罐、鏡子與相機以及數(shù)種高級復(fù)雜算法，成功產(chǎn)生和捕捉到類量子真空效應(yīng)，并認為這種效應(yīng)發(fā)生在日?？臻g中。無獨有偶，研究人員發(fā)現(xiàn)隧道效應(yīng)這一量子現(xiàn)象也發(fā)生在蛋白質(zhì)的活動中，新發(fā)現(xiàn)對于生物醫(yī)學(xué)研究以及生物電子學(xué)領(lǐng)域都具有重要意義。此外，以色列科學(xué)家找到了捕捉和釋放單個光子途徑，其將有望在未來用于量子信息存儲以及保障量子光學(xué)系統(tǒng)的通信安全。

在電子領(lǐng)域，以色列與美國和加拿大科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了電子系統(tǒng)的第三種噪音，它因?qū)w不同部位溫度不同而產(chǎn)生，普遍存在于納米系統(tǒng)中。

此外，以色列和英國科學(xué)家攜手對石墨烯內(nèi)釋放出電子的能量進行超精細測量時，發(fā)現(xiàn)了新的原子量級加熱機制，該發(fā)現(xiàn)有望促進石墨烯基材料技術(shù)的發(fā)展。

烏克蘭：成立跨部門委員會，加大基礎(chǔ)科研力度

去年7月，烏克蘭內(nèi)閣批準成立了對基礎(chǔ)科學(xué)和應(yīng)用科學(xué)研究進行評估的政府間跨部門委員會（RADU），旨在建立有效的協(xié)調(diào)系統(tǒng)，發(fā)展該國的基礎(chǔ)研究和應(yīng)用研究；制訂基礎(chǔ)研究成果在各個領(lǐng)域應(yīng)用的建議；促進政府不同部門與科學(xué)研究機構(gòu)之間的聯(lián)系，加強科學(xué)與教育，科學(xué)與生產(chǎn)之間互動和拓展;促進國際科學(xué)合作，在考慮國家利益的前提下將烏克蘭科學(xué)融入世界科學(xué)和歐洲科學(xué)研究領(lǐng)域中去。

8月，烏克蘭內(nèi)閣再次頒布命令，將各個高校的自然科學(xué)、社會科學(xué)、工程和應(yīng)用科學(xué)等7大領(lǐng)域基礎(chǔ)研究和應(yīng)用科學(xué)研究項目納入由政府跨部門委員會評審的范疇，以支持并推動基礎(chǔ)科學(xué)研究的發(fā)展。

2018年世界科技發(fā)展回顧

人機協(xié)作平臺。圖片來自網(wǎng)絡(luò)

信息技術(shù)

美國：先進計算加速發(fā)展，新型元件成績斐然

量子計算方面，英特爾公司2018年1月宣布開發(fā)出49量子位測試芯片Tangle Lake。此后科學(xué)家不斷推出新研究成果：證明“自旋—光子強耦合”可讓單獨量子比特相互作用、制造出可作量子中繼器的有瑕人造鉆石、構(gòu)建模塊化量子計算架構(gòu)關(guān)鍵組件、開發(fā)出使碳納米管成為量子單光子源的方法等，有力推動了量子計算系統(tǒng)的開發(fā)。美國國家科學(xué)技術(shù)委員會9月發(fā)布《量子信息科學(xué)國家戰(zhàn)略概述》，志在推動量子信息科學(xué)加速發(fā)展。

超級計算機方面，“頂點”和“山脊”兩臺計算機在最新一期全球超級計算機500強榜單中分獲冠、亞軍，極大增強了美在超算競爭中的底氣；能源部4月推出耗資18億美元的百億億次級超級計算機開發(fā)計劃，更表明美追求超算領(lǐng)域國際領(lǐng)導(dǎo)地位的決心。

此外，美科學(xué)家在計算機元器件研發(fā)方面也成績斐然。可將數(shù)據(jù)中心帶寬提高10倍的光電子芯片、具有精準分發(fā)光信號能力的硅芯片、基于內(nèi)存計算技術(shù)的AI芯片、可同時存儲和處理信息的記憶晶體管等新型元器件的問世，為新型計算機開發(fā)打下了堅實基礎(chǔ)。

日本：量子技術(shù)全面進步，存儲理論有新突破

大阪大學(xué)、NTT和東京大學(xué)的研究小組首次驗證了由冷卻原子構(gòu)成的量子存儲器與光纖網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成可通信波段光子的量子網(wǎng)絡(luò)。該研究成果展示了一條實現(xiàn)量子中繼的新道路，為實現(xiàn)量子網(wǎng)絡(luò)的遠程化開辟了新途徑，具有抵御利用量子計算機實施的黑客攻擊能力的新一代量子密碼安全通信又向遠程化邁出了一步。

橫濱國立大學(xué)利用金剛石中氮空位中心的電子和核子的自旋作為量子比特，全球率先成功實現(xiàn)了室溫下完全無磁場的條件下的萬能量子門操作。這種獨特的量子比特完整量子門操作被命名為幾何學(xué)量子比特，能以更高的速度進行高精度運算。

日本理化學(xué)研究所和北海道大學(xué)等組成的聯(lián)合研究小組，發(fā)現(xiàn)在沒有外部磁場的狀態(tài)下也會產(chǎn)生磁渦旋，并查明了磁渦旋的形成機制?？茖W(xué)家有望以此為基礎(chǔ)，研發(fā)以磁渦旋為信息載體的磁存儲單元。

德國：量子計算重點發(fā)力，基礎(chǔ)研究瞄準未來

2018年，德國在量子計算機領(lǐng)域又有新的進展，康斯坦茨大學(xué)領(lǐng)銜的團隊開發(fā)出了一種基于硅雙量子位系統(tǒng)的穩(wěn)定的量子門，這項研究成果被稱為通向量子計算機的里程碑；弗勞恩霍夫應(yīng)用固體物理研究所開發(fā)出了一種微磁場下應(yīng)用的量子傳感器，可用于未來計算機硬盤識別。

在信息技術(shù)基礎(chǔ)研究領(lǐng)域，卡爾斯魯厄理工學(xué)院的研究團隊開發(fā)出了完全由金屬構(gòu)成的單原子晶體管，為未來信息技術(shù)開辟了新的應(yīng)用前景；凱澤斯勞滕技術(shù)大學(xué)科學(xué)家首次展示了如何在集成振幅回路中使磁子形成電流，這一研究打開了未來磁子芯片的大門。

英國：擬建5G測試平臺，超級計算模擬人腦

2018年9月，英國政府宣布，將以西米德蘭茲地域的伯明翰、考文垂、伍爾弗漢普頓3個城市為中央，設(shè)立相關(guān)測試平臺，以建設(shè)較大規(guī)模的5G試點網(wǎng)絡(luò)。

11月初，英國曼徹斯特大學(xué)科學(xué)家激活了世界上最強“大腦”——一臺擁有100萬個處理器內(nèi)核和1200個互連電路板的超級計算機，它能像人腦一樣運作，是迄今最準確模擬人腦的超級計算機。

韓國：基礎(chǔ)設(shè)施位居前列，技術(shù)研發(fā)多有亮點

信息技術(shù)是韓國的優(yōu)勢領(lǐng)域。韓國的信息技術(shù)基礎(chǔ)設(shè)施繼續(xù)位居前列。2018年年初平昌冬奧會之前，韓國建成了大規(guī)模5G試驗網(wǎng)絡(luò)，預(yù)計于2019年初期實現(xiàn)商用化，這一計劃進展迅速。

在量子計算領(lǐng)域，韓國學(xué)者開發(fā)出一種量子弱測量方法，克服了海森堡不確定原理的限制，可以有效應(yīng)用于量子計算機的運算過程。韓國企業(yè)成功研發(fā)出處理器“Exynos9”，其搭載了借鑒人類大腦結(jié)構(gòu)的新概念人工智能芯片，可用于手機終端并行處理大量多媒體數(shù)據(jù)。韓國開發(fā)的廣視角全息圖像技術(shù)將信息儲存量提升了100倍。

以色列：網(wǎng)絡(luò)安全齊頭并進，無人駕駛安全先行

以色列證券管理局表示，其已開始使用區(qū)塊鏈技術(shù)應(yīng)對網(wǎng)絡(luò)安全挑戰(zhàn)。信息公司塔爾多經(jīng)過3個月時間開發(fā)出管理局所需的區(qū)塊鏈軟件系統(tǒng)。以美兩國研究人員開發(fā)出可從包括“臉書”和“推特”在內(nèi)的大多數(shù)社交網(wǎng)上發(fā)現(xiàn)假賬戶的通用方法，其在網(wǎng)絡(luò)安全等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用潛力。

為應(yīng)對汽車電子系統(tǒng)安全性面臨的挑戰(zhàn)，以色列Arilou公司研發(fā)的并行防侵入系統(tǒng)（PIPS）能夠通過主動攔截來自汽車被“黑”電控單元的惡意指令，保護車輛整個網(wǎng)絡(luò)的安全；GuardKnox公司借助戰(zhàn)機和防空導(dǎo)彈系統(tǒng)的安全理念，為車輛提供了自動安全保護措施，在確保正常通信的同時，阻止包括網(wǎng)絡(luò)攻擊在內(nèi)的任何不當信息的傳遞。

俄羅斯：量子計算蓄勢待發(fā)，超級計算獲得突破

2018年，俄加大對量子計算機和量子通信技術(shù)的研發(fā)力度：2月在索契召開的“2018俄羅斯投資論壇”期間，俄對外經(jīng)濟銀行、VEB創(chuàng)新公司、前景研究基金會、莫斯科國立大學(xué)和非營利組織“數(shù)字經(jīng)濟”簽署協(xié)議，計劃在5年內(nèi)研制出50個量子比特的量子計算機；莫斯科物理技術(shù)學(xué)院科研團隊選取碳化硅作為量子發(fā)射材料，研發(fā)出新型量子發(fā)射器，每秒可發(fā)射幾十億個單量子，可保證G量級的比特傳輸速度，未來可用于構(gòu)建信息安全性更高的量子通信網(wǎng)絡(luò)。

超級計算機方面，俄杜布納聯(lián)合核子研究所3月建成了新型超級計算機“格沃倫”，其理論浮點運算峰值為每秒1000萬億次（單精度）或500萬億次（雙精度）。

烏克蘭：信息產(chǎn)業(yè)老驥伏櫪，智能監(jiān)測威力強勁

烏克蘭國家航空大學(xué)2018年7月研發(fā)出一款新型智能監(jiān)測接收系統(tǒng)。該智能監(jiān)測接收系統(tǒng)可查找和設(shè)置輻射源參數(shù)，在規(guī)定頻段內(nèi)對無線電信號的使用進行監(jiān)測，確定來自不同發(fā)射器的接收點處的場強；測定散熱器的參數(shù)和輻射源的坐標，識別散熱器、輻射源類型；監(jiān)測雷達站、指導(dǎo)站、飛機與機場通信設(shè)施的無線電信標等。該系統(tǒng)還可進行GSM、GPRS和CDMA通信，對流層散射和衛(wèi)星通信以及民用無線電、電視信號通信等。根據(jù)烏方發(fā)布的信息，該設(shè)備具有質(zhì)量輕、功耗低、信號分析速度快、準確性高且便于攜帶的優(yōu)勢。

2018年世界科技發(fā)展回顧

2018年超級計算機冠軍。圖片來自網(wǎng)絡(luò)

人工智能與先進制造

美國：AI應(yīng)用擴大需警惕風(fēng)險，3D打印技術(shù)潛力可期

2018年美國在人工智能領(lǐng)域依然占據(jù)全球領(lǐng)先地位，科學(xué)家開發(fā)出多種新算法，達成創(chuàng)建“可視化”人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、追蹤動物運動及行為、識別地震后余震出現(xiàn)地點、預(yù)測基因組修復(fù)結(jié)果等目標，逐步推動人工智能向前發(fā)展。同時，人工智能應(yīng)用范疇逐漸擴大，尤其是在醫(yī)療領(lǐng)域，食品和藥物管理局首次批準利用人工智能的醫(yī)療設(shè)備上市銷售，讓人們對醫(yī)療領(lǐng)域人工智能應(yīng)用充滿期待。而2000多名人工智能領(lǐng)域?qū)＜夜餐炇稹督怪旅宰灾魑淦餍浴?，揭示人工智能發(fā)展可能帶來的道德及現(xiàn)實風(fēng)險，則再次警示世人應(yīng)理性發(fā)展人工智能。

借助新材料、人工智能等技術(shù)的進步，3D打印為代表的先進制造技術(shù)穩(wěn)步發(fā)展?！对霾闹圃鞓藴驶肪€圖2.0版》的推出，為美制定相關(guān)技術(shù)標準奠定堅實基礎(chǔ)。而可直接在皮膚上進行3D打印的技術(shù)的出現(xiàn)，可跟蹤和存儲使用方式的3D打印器件的研發(fā)，以及3D打印生物工程脊髓、磁活化材料等成果，都表明3D打印技術(shù)潛力仍在。此外，利用光熱合成石墨烯納米帶、利用聲波制造超微型光二極管、從聚合物化學(xué)反應(yīng)中獲取能源制造聚合物等新技術(shù)的出現(xiàn)，為美未來先進制造進一步發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。

德國：“工業(yè)4.0”戰(zhàn)略持續(xù)推動，制造業(yè)更智能更高效

智能制造在汽車工業(yè)的應(yīng)用是德國工業(yè)4.0戰(zhàn)略的重要領(lǐng)域，2018年在聯(lián)邦教研部的資助下，學(xué)院、科研院所與企業(yè)合作，在大學(xué)內(nèi)創(chuàng)建了研發(fā)園ARENA2036，探索汽車先進制造和輕質(zhì)結(jié)構(gòu)及測試問題。未來的制造將不再是同質(zhì)和線性，工廠需要滿足更多個性化的需求。

德國弗勞恩霍夫協(xié)會所屬研究所研發(fā)的ANNIE移動操作平臺適用于人與機器人協(xié)作的復(fù)雜生產(chǎn)場景，該平臺具有感知、導(dǎo)航、安全、軟件架構(gòu)和交互等功能，擁有認知能力的機器人可以獨立地執(zhí)行任務(wù)。

為了降低能耗，提高設(shè)備使用效率，弗勞恩霍夫研究所IFF開發(fā)了可分析預(yù)測電負荷曲線的方法“FlexChem”，通過軟件的分析和高峰負荷預(yù)測，可大大降低制造成本，并能在利用可再生能源時確保電網(wǎng)的穩(wěn)定性。

日本：驗證AI設(shè)計材料實用性，制成低噪音有機晶體管

2018年3月，富士通株式會社和日本理化學(xué)研究所宣布，他們的聯(lián)合研究小組在材料設(shè)計中應(yīng)用第一原理計算與人工智能技術(shù)，對全固態(tài)鋰離子電池的固體電解質(zhì)組成實施了預(yù)測、合成與評價試驗，并進行了實際驗證。此外，水戶市與NEC啟動實驗，利用人工智能提高辦公效率和加強內(nèi)部治理。

日本東北大學(xué)等確立鐵—鎵（Fe—Ga）單晶板材的低成本量產(chǎn)技術(shù)。作為磁致伸縮材料之一的鐵—鎵單晶是一種非常優(yōu)異的能量轉(zhuǎn)換材料，是小尺寸、高輸出和高靈敏度的振動發(fā)電元件的基礎(chǔ)材料。振動發(fā)電如果走向?qū)嵱没?，就能實現(xiàn)不使用紐扣電池和干電池的無線通信模塊，便利性將大幅提高。

東京大學(xué)將有機半導(dǎo)體制成墨水，利用印刷技術(shù)，成功制作出了全球噪聲最低的有機晶體管，有望提供實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)社會所需的低成本、高靈敏度傳感器件。

俄羅斯：拓展人工智能應(yīng)用，4D雷達用于無人駕駛

俄科學(xué)院科拉科學(xué)中心建立了礦物成分評估人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，通過學(xué)習(xí)，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)僅憑礦樣的化學(xué)成分即可確定其礦物成分，并自動生成三維礦產(chǎn)資源圖；俄羅斯和以色列合作，使用人工智能來準確診斷和治療心律不齊；俄法律從業(yè)公司推出基于人工智能的機器人律師，其神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建立在世界最大的10萬個法律問題數(shù)據(jù)庫上，能解答超過2000個問題。

俄施瓦布集團公司下屬企業(yè)研發(fā)出一款3D眼鏡，集識別目標、判定所處方位及操控機器人等功能于一體，可顯著提高操控機器人的精度。

無人駕駛方面，認知技術(shù)公司宣布成功研制出世界首臺4D雷達。與激光雷達不同，4D雷達可在惡劣的天氣條件下工作，創(chuàng)建道路場景的四維地圖并提高數(shù)據(jù)更新頻率，以更高的精度識別移動物體。

韓國：設(shè)立人工智能基金，開發(fā)軟體機器人和機械臂

信息通訊公司與智能手機企業(yè)聯(lián)手推出了使用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的折疊式電動自行車“AIR i”；三星電子建立了人工智能專項基金“Q基金”。不過，也有國際著名學(xué)者質(zhì)疑韓國科學(xué)技術(shù)院推進人工智能武器研究的做法。

韓國大學(xué)團隊開發(fā)出使用仿真皮電子皮膚的軟體機器人，該電子皮膚在硅膠類物質(zhì)中安裝芯片與電路，機器人可通過便捷的操作完成自由且連續(xù)的動作。韓國研究小組借鑒折紙技術(shù)成功開發(fā)出了可大幅伸長同時能夠保持強度的“加杰特”超級機械臂。

以色列：擴大無人機應(yīng)用，開發(fā)聲音機器人

以公司通過實地飛行展示了其自主無人機“麻雀I”的能力，并認為隨著監(jiān)管繼續(xù)放開，無人機在商業(yè)和工業(yè)市場中的應(yīng)用范圍將大幅上升。

以公司研發(fā)的“鸕鶿”單引擎無人駕駛電動飛行器公開亮相，并受到軍方青睞。該無人飛行器大小如同小卡車或面包車，采用螺旋槳起降和前行，能在復(fù)雜環(huán)境下執(zhí)行救援任務(wù)。

以色列公司推出的自動駕駛仿真系統(tǒng)，能夠幫助汽車制造商快速開發(fā)、測試、驗證其無人駕駛汽車，并讓它們安全上路。

受蝙蝠啟發(fā)，研究人員開發(fā)的完全自主地形機器人能像蝙蝠一樣發(fā)出聲音并分析回聲，以識別、繪制和避開戶外障礙物。

研究人員找到利用3D打印機生產(chǎn)不同形狀藥物膠囊的新方法。與傳統(tǒng)的膠囊相比，針對用戶特點的3D打印異形膠囊能被更有效地吸收。

2018年世界科技發(fā)展回顧

“帕克”太陽探測器。圖片來源：NASA官網(wǎng)

空間技術(shù)

美國：深空探測異彩紛呈，宇宙探索發(fā)現(xiàn)不斷

2018年，“好奇號”“朱諾號”“卡西尼號”“新視野”號等探測器持續(xù)提供著火星、木星、土星、柯伊伯帶天體的相關(guān)數(shù)據(jù)?！奥眯姓?號”朝星際空間進發(fā)；OSIRIS-Rex抵達小行星貝努；“黎明”號完成了探測任務(wù)，將在谷神星軌道停留數(shù)十年后結(jié)束其波瀾壯闊的一生。

“老兵”輝煌繼續(xù)，“新丁”已開啟征程。新一代系外行星探測器“TESS”4月升空，開始系外行星搜索之旅；“洞察”號11月26日登陸火星，開始火星內(nèi)部勘測任務(wù)；“帕克”探測器在8月12日奔赴太陽，現(xiàn)已成為最接近太陽的人類航天器。

木星研究取得碩果累累。除完成木星閃電數(shù)據(jù)庫外，科學(xué)家還制作了木星不同深度的磁場圖，并在木星大紅斑處發(fā)現(xiàn)了水的跡象。此外，新發(fā)現(xiàn)12顆衛(wèi)星使已知木星衛(wèi)星總數(shù)達到79顆，而木衛(wèi)二上可探測氨基酸的確認，則為找到木衛(wèi)二生命證據(jù)指明了方向。

系外探索已獲多項突破。首次發(fā)現(xiàn)銀河系RX J1131-1231星系的行星、在700光年之外的WASP-39b行星上發(fā)現(xiàn)大量水、制作出顯示中心復(fù)雜結(jié)構(gòu)的銀河系首張大規(guī)模年代圖、看到原本無法觀測的140億光年外恒星、精確測量地球與球狀星團NGC 6397的距離等諸多成果，讓人類對宇宙的認知更進一步。

英國：商業(yè)空天獲得青睞，自主導(dǎo)航開啟研究

2018年3月，英國政府宣布，為了制定未來的商業(yè)航天政策，將就相關(guān)管理條款開展論證。8月，英航天局發(fā)布公報指出，英國政府將大力推進本國航天發(fā)射場的建設(shè)，以期更好地參與商業(yè)發(fā)射業(yè)務(wù)的競爭。

5月，英國政府公開發(fā)布航空研究與技術(shù)計劃項目指南，支持民用航空研發(fā)。指南要求項目必須符合英國航空戰(zhàn)略，優(yōu)先領(lǐng)域包括：提高英國在下一代民用飛機的整體設(shè)計和系統(tǒng)集成能力；發(fā)展智能、互聯(lián)和電動飛機；確保英國在開發(fā)大型復(fù)雜結(jié)構(gòu)，尤其機翼方面處于全球領(lǐng)先地位；開發(fā)更高效的新一代推進技術(shù)，特別是大型渦輪風(fēng)扇發(fā)動機。

8月，為應(yīng)對“脫歐”后可能出現(xiàn)無法繼續(xù)參與歐盟伽利略衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)項目的局面，英國政府發(fā)表聲明指出，將投資9200萬英鎊開展先期研究，探討未來開發(fā)獨立自主衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的方案。該項研究為期18個月，將就英國建立自主衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)提供詳細技術(shù)評估和時間安排。

俄羅斯：“聯(lián)盟”飛船事故高發(fā)，對華合作空天并舉

2018年，俄羅斯“聯(lián)盟”系列飛船曾出現(xiàn)兩次事故：8月30日，與國際空間站對接的“聯(lián)盟MS-09”飛船上發(fā)現(xiàn)造成空氣泄露的鉆孔，航天員及時用膠水和膠帶進行封堵；10月11日，載有兩名宇航員的“聯(lián)盟MS-10”飛船由“聯(lián)盟-FG”型運載火箭從拜科努爾發(fā)射升空，起飛約119秒后，火箭第二級發(fā)動機突然關(guān)閉，宇航員使用發(fā)射逃逸系統(tǒng)成功獲救。

航空航天對華合作繼續(xù)深化。俄聯(lián)合航空制造集團公司與中國商用飛機有限責(zé)任公司商定了中俄遠程寬體客機CR929的外形參數(shù)；俄科學(xué)院西伯利亞分院托木斯克科學(xué)中心、托木斯克國立大學(xué)、俄科學(xué)院烏拉爾分院金屬物理研究所同哈爾濱工程大學(xué)的研究人員聯(lián)合開展關(guān)于太空腐蝕環(huán)境下航天器保護的研究項目。

日本：天文觀測成果豐碩，靜音飛機力圖超越

日本國立天文臺和鹿兒島大學(xué)的研究小組對螺旋星系M77的中心核實施觀測，首次“看”到環(huán)繞超大黑洞的半徑約20光年的甜圈型旋轉(zhuǎn)氣體云，并清晰地觀測到分子氣體以黑洞為中心旋轉(zhuǎn)。

日本國立天文臺和東京大學(xué)的研究小組繪制了迄今為止范圍最廣、分辨率最高的暗物質(zhì)分布地圖。研究小組通過對地圖上黑暗物質(zhì)的塊數(shù)分析，發(fā)現(xiàn)其無法用簡單的加速膨脹空間模型來解釋，宇宙空間膨脹速度超出預(yù)期。

日本構(gòu)筑產(chǎn)學(xué)官一體化研發(fā)體制，開發(fā)靜音型超音速飛機，提出了低音爆、低起降噪聲、低阻力和輕量化這4個技術(shù)開發(fā)目標，并正在推進系統(tǒng)設(shè)計，制定了超越歐美的技術(shù)驗證計劃，提高基礎(chǔ)技術(shù)研究水平，推進相關(guān)設(shè)計。

烏克蘭：國際項目參與活躍，航天發(fā)展計劃獲批

根據(jù)烏克蘭國家航天局發(fā)布的信息，2018年烏克蘭航天科研企業(yè)共參與了4次國際航天發(fā)射項目。兩次是5月和11月由美國國家航空航天局發(fā)射的“心宿二”運載火箭項目，烏克蘭多家航天企業(yè)參與了該運載火箭第一級的研制，烏方專家參加了整個發(fā)射項目的測試和調(diào)試。另外兩次是歐洲空間局8月和11月在法屬圭亞那庫魯發(fā)射場進行的“織女星”運載火箭發(fā)射項目，該運載火箭第四級所使用的RD-843發(fā)動機由烏克蘭南方設(shè)計局和南方機械廠所研制。

烏克蘭政府內(nèi)閣于2018年9月批準了2018年—2022年烏克蘭國家空間科學(xué)和技術(shù)計劃，目的是提高地球遙感、衛(wèi)星數(shù)字通信、數(shù)字衛(wèi)星廣播，衛(wèi)星導(dǎo)航支持系統(tǒng)等空間技術(shù)應(yīng)用潛力，解決社會經(jīng)濟、環(huán)境、文化，以及信息等領(lǐng)域的迫切性問題，推動科學(xué)和教育的發(fā)展，確保烏克蘭在國家安全和國防領(lǐng)域的利益。

以色列：天文研究成果顯著，意欲加盟歐洲航天

以色列特拉維夫大學(xué)天體物理學(xué)家捕捉到早期宇宙中正常物質(zhì)與暗物質(zhì)相互作用的無線電信號，揭示了宇宙中暗物質(zhì)存在的第一個直接證據(jù)。此外，以科學(xué)家領(lǐng)導(dǎo)的研究小組借助美國國家航空航天局“朱諾”號探測器獲取的數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，木星的大氣層厚度約為3000千米，著名的木星條紋是綿延數(shù)千公里的云帶。

以色列正與歐洲空間局進行商討，以便以色列以“特殊安排”的方式加入該組織。如果獲得通過，那么以色列也有望成為繼加拿大后第二個加入歐空局的非歐洲國家。

德國：太空制造第五態(tài)物質(zhì)，金屬玻璃服務(wù)空天

德國科學(xué)家在探測火箭任務(wù)MAIUS-1（微重力下的物質(zhì)波干涉測量）中創(chuàng)造了人類第一個自由落體天基玻色—愛因斯坦凝聚，從而在太空中首次創(chuàng)造了“物質(zhì)的第五態(tài)”。這項實驗將會促進天基引力波探測器的發(fā)展，并且有望為量子氣體實驗開辟一個新時代。

德國薩爾州大學(xué)的研究人員開發(fā)出了一種新的所謂非晶態(tài)金屬鈦硫合金，這種合金也被稱為金屬玻璃，與鈦合金相比，其來源更豐富、強度更高，特別適合作為航空航天的輕質(zhì)部件。

韓國：運載火箭取得突破，同步衛(wèi)星研發(fā)成功

韓國自主研發(fā)了75噸級別的宇宙飛船驗證發(fā)射火箭“Nuri號”，之前已進行了91次引擎點火試驗，累計點火時間達到了7291.4秒；研發(fā)成功地球同步氣象觀測衛(wèi)星2A號和環(huán)境監(jiān)測衛(wèi)星2B號“雙胞胎”同步衛(wèi)星。

2018年世界科技發(fā)展回顧

“朱諾號”與木星。圖片來源：NASA官網(wǎng)

能源環(huán)保

美國：新能源成果突出，生態(tài)安全備受重視

2018年，美政府在大力推動傳統(tǒng)能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展的同時，持續(xù)加大對太陽能、核能、地?zé)崮堋⑸锬艿刃履茉搭I(lǐng)域的研發(fā)投入。

眾多新能源領(lǐng)域中，新型電池研發(fā)成果引人注目。750次充電/放電循環(huán)后仍能正常工作的新型鋰空氣電池、容量大且壽命長的可充電水基鋅電池、靠細菌發(fā)電的低成本紙基生物電池等成為電池中的新星。而在提高現(xiàn)有電池性能方面，科學(xué)家也取得不少成果。他們將有機太陽能電池的光電轉(zhuǎn)化效率提高至15%，將鋰離子電池的容量提高了40%。布朗大學(xué)開發(fā)的新型燃料電池反應(yīng)合金催化劑，在活性和耐久性方面更是超過了能源部2020年車用電催化劑技術(shù)指標。

在維護生態(tài)環(huán)境安全方面，盡管政府最新氣候評估報告稱，氣候變化將給美國帶來多重傷害，但并沒有說服特朗普總統(tǒng)。科學(xué)家依然不遺余力游說，不僅發(fā)文稱美墨邊境墻會嚴重危害地區(qū)生物多樣性，還對歐洲將木材作為低碳燃料的政策提出質(zhì)疑。在具體研究方面，甲烷溫室效應(yīng)的證實、金屬鉍“催化可塑性”的發(fā)現(xiàn)、可再生可降解乳蛋白包裝材料的開發(fā)等成果，都成為保護全球生態(tài)環(huán)境安全的助推劑。

日本：鋰電池負極大容量化，制氫系統(tǒng)投建

大容量不劣化的鋰電負極研發(fā)成功。日本產(chǎn)業(yè)技術(shù)綜合研究所新開發(fā)出了一種鋰離子電池使用的負極，容量約為目前主流的石墨負極（372mAh/g）的5倍，與一氧化硅的理論容量基本一致。新開發(fā)的電極在反復(fù)充放電200多次后，容量依然沒有變化，確認具備大容量、長壽命的特性。利用此次開發(fā)的電極有望提高負極的能量密度，推動鋰離子二次電池實現(xiàn)大容量化和小型化。

世界最大規(guī)模利用可再生能源的制氫系統(tǒng)在福島投建。2018年8月，日本新能源產(chǎn)業(yè)技術(shù)綜合開發(fā)機構(gòu)（NEDO）、東芝能源系統(tǒng)、東北電力及巖谷產(chǎn)業(yè)合作，開始在福島縣浪江町建設(shè)利用可再生能源制氫的氫能源系統(tǒng)“福島氫能源研究站”，系統(tǒng)裝置具備世界最大規(guī)模的1萬千瓦制氫能力。利用該系統(tǒng)制造的氫預(yù)定用于燃料電池發(fā)電用途及燃料電池車和燃料電池巴士等交通用途，或者作為工廠的燃料使用。

氫燃料發(fā)動機實現(xiàn)大功率、高熱效率、低排放。產(chǎn)綜研與日本岡山大學(xué)、東京都市大學(xué)、早稻田大學(xué)組成的研究小組，在小型發(fā)動機的基礎(chǔ)實驗中，利用氫燃料優(yōu)異的燃燒特性確立了新的燃燒方式，開發(fā)出全球首款能實現(xiàn)高熱效率和低氮氧化物（NOx）的火花點火氫燃料發(fā)動機。

東海核燃料再處理設(shè)施報廢計劃獲批。日本“原子力規(guī)制委員會”2018年6月批準了由日本原子力研究開發(fā)機構(gòu)提交的東海核燃料再處理設(shè)施報廢計劃，耗資1萬億日元，報廢時長預(yù)計將持續(xù)70年。

俄羅斯：大氣治理取得進展，核廢料和水處理有新法

大氣污染防治方面，俄羅斯國立秋明大學(xué)的科研人員研發(fā)出液滴懸浮約束方法，并可進行定量液滴有序成團，此項工作可用于大氣中污染物擴散機理的研究，制定生態(tài)災(zāi)難預(yù)防性措施；托木斯克理工大學(xué)研究人員使用含有3%—10%有機雜質(zhì)的工業(yè)用水和廢水，獲取了燃料氣溶膠，這種氣溶膠可用于快速點燃火力發(fā)電廠和鍋爐房的鍋爐，還可用于柴油發(fā)電機燃燒室以及汽車內(nèi)燃機。

核廢料處理方面，俄科學(xué)院遠東分院化學(xué)研究所聯(lián)合俄遠東聯(lián)邦大學(xué)，正在研制新型納米結(jié)構(gòu)吸附反應(yīng)劑，該吸附劑可用于凈化俄遠東紅星造船廠內(nèi)的放射性液體廢物；俄西伯利亞聯(lián)邦大學(xué)的科學(xué)家采用空化技術(shù)，讓位于乏核燃料儲罐底部密實的不溶性沉積層不斷受到空化—活化水酸性溶液侵蝕而被破壞，新技術(shù)將溶解速率和沉積物回收量提高至原來的1.5倍，制備出的含放射性化學(xué)廢物的水泥混合物強度是常規(guī)方法的2—3倍。

水處理方面，俄圣彼得堡理工大學(xué)的科學(xué)家使用高鐵酸鈉替代傳統(tǒng)的氯氣對自來水進行消毒，新試劑用量小，不會形成毒性分解物，還能將一些危險化學(xué)品分解成低毒化合物，同時殺死水中微生物；俄托木斯克工業(yè)大學(xué)能源工程學(xué)院研發(fā)出液滴爆炸粉碎式污水處理方法，可高效去除污水中的化學(xué)侵蝕性、毒性及燃料雜質(zhì)，具有高效、低能耗的特點，適用于化工、石化、冶金、紙漿造紙等行業(yè)的污水處理。

德國：致力解決氣候和霧霾問題，開發(fā)儲存制取氫的新工藝

2018年德國大規(guī)模啟動了碳轉(zhuǎn)化學(xué)項目以解決氣候和霧霾問題，這個由贏創(chuàng)公司和西門子合作的項目，擬利用人工光合作用，將二氧化碳和水轉(zhuǎn)化為有用化學(xué)物質(zhì)。按照計劃，到2021年將在魯爾區(qū)的馬爾化學(xué)工業(yè)園建成一個巨大的化學(xué)試驗裝置，預(yù)計每年可利用二氧化碳生產(chǎn)20000噸有用的化學(xué)品和燃料。該項目最終獲益的不僅是鋼鐵行業(yè)，還有化學(xué)和能源等行業(yè)。

德國尤利希研究中心和埃朗根—紐倫堡大學(xué)的研究人員合作，開發(fā)出了利用有機載體液和特殊催化劑，儲存和制取氫燃料的新工藝，可使原先裝卸氫燃料所需的兩個裝置簡化成一個裝置。這一新工藝將來應(yīng)用于工業(yè)化儲氫和生產(chǎn)，將大大降低成本和能源消耗，對能源轉(zhuǎn)型具有重要意義。

不萊梅大學(xué)庫爾策教授領(lǐng)導(dǎo)的研究小組找到了一種解決地下水硝酸鹽污染的新方法，發(fā)現(xiàn)一種合成的多金屬氧酸鹽對于減少硝酸鹽水污染有特殊作用，這種納米結(jié)構(gòu)物質(zhì)在水中對硝酸鹽還原起電催化效果。

韓國：建成應(yīng)對核泄露系統(tǒng)，提高鋰電池性能

2018年，韓國建成了迅速應(yīng)對核泄露的“核輻射狀況信息共享系統(tǒng)”，在核能設(shè)施周邊29個地點探測放射能量泄露數(shù)據(jù)并迅速應(yīng)對。

韓國大學(xué)成功開發(fā)出一種利用太陽光譜中紅光捕捉二氧化碳的技術(shù)，能夠?qū)⒍趸嫁D(zhuǎn)換成一氧化碳中間物質(zhì)，從而生產(chǎn)燃料；此外，韓國還研發(fā)出了符合更高環(huán)保要求的氫氣制備技術(shù)。

韓國使用富鋰錳氧化物開發(fā)了一種兼具高電壓、高容量的黏合劑陽極材料，可大幅提高鋰二次電池的能量密度；同時，充電速度為現(xiàn)有鋰電池5倍、采用石墨烯球正極保護膜和負極材料的鋰二次電池也在韓國研發(fā)成功。

以色列：注重氫燃料電池研發(fā)，助力新能源汽車發(fā)展

在第6屆國際智能機動峰會上，以色列公司展示出水基氫燃料溶液，利用公司的專利催化劑，可以快速從溶液中獲取氫氣，供給氫燃料電池產(chǎn)生電能。該溶液具有無毒、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定的特點，同時儲能密度高，且便于運輸和存儲。

以色列研究人員還發(fā)現(xiàn)在太陽能的作用下，過氧化氫在氧化鐵構(gòu)成的光電極上產(chǎn)生光化學(xué)分離的化學(xué)機理。該發(fā)現(xiàn)有望將水廉價且高效地轉(zhuǎn)化為清潔的氫燃料，促進氫燃料電池驅(qū)動的汽車大規(guī)模發(fā)展。

烏克蘭：建立環(huán)境研究中心，監(jiān)測研究自然生態(tài)

2018年9月，烏克蘭教科部、環(huán)境部、國立喀爾巴阡大學(xué)，以及喀爾巴阡山國家公園聯(lián)合建立了喀爾巴阡環(huán)境研究中心?？柊挖渖绞菣M跨中東歐多個國家的歐洲第二長山脈，目前存在著諸如地表水體污染、工業(yè)和生活垃圾污染等環(huán)境問題，以及自然生態(tài)系統(tǒng)退化、生物多樣性喪失、洪水和山體滑坡威脅增大的趨勢。該研究中心建立后，通過監(jiān)測和研究將為解決上述問題提供科學(xué)依據(jù)和解決方案。

來源：中國科技網(wǎng)
編輯：IPRdaily趙珍校對：IPRdaily縱橫君

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2018年世界科技發(fā)展回顧

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