中科院近期发布《2019中国硬科技发展白皮书》，对当前世界和中国的硬科技发展进行梳理评估及介绍。“硬科技”来自于2010 年中科院西安光机所米磊博士的定义——“真正能够推动人类社会进步、改变世界进程、引领人类生活发生根本变革的科技，都是那些需要长期研发投入、持续积累的高精尖原创技术，对产业的发展具有较强的引领和支撑作用的技术。”

根据白皮书，2019硬科技十大进展分别为：

    1、化学家首次合成纯碳 C18 环  

成果发布：2019年8月15日，《科学》杂志发表了牛津大学化学系与IBM苏黎世研究实验室合作 的一项成果。研究团队采用新型合成方式和微观原子操纵技术，制备出含有18个碳原子的环状结构。这是全球首例人工合成的单叁键交替C18 碳环。

应用价值：这次全球首例人工合成的纯碳C18环为构建分子尺度晶体管提供了可能，可用于电子和其他纳米器件。

点评：当前的计算机芯片都以硅基半导体器件为主，其物理性能已经接近极限，而纯碳C18环提供了突破硅基困境的全新思路。

    2、科学家首次实现高维度量子隐形传态  

成果发布：2019年9月，中国科学技术大学潘建伟团队和奥地利维也纳大学塞林格小组合作，在国际上首次成功实现高维度量子体系的隐形传态。

应用价值：这是自1997年实现二维量子隐形传态实验以来，科学家第一次在理论和实验上把量子隐形传态扩展到任意维度，为复杂量子系统的完整态传输以及发展高效量子网络奠定了坚实的科学基础。高维量子隐形传态是量子通信领域长期存在的一个挑战，解决这个挑战将开启量子力学基础检验和量子技术的崭新应用。

点评：这是量子通信领域的一个里程碑。量子通信时代，信息安全、通信速度都会实现极大的飞跃。

    3、世界首款异构融合类脑芯片问世  

成果发布：2019年8月，清华大学研究团队开发出全球首款异构融合类脑芯片“天机芯”。该芯 片历时7年打造，使用28纳米工艺流片。该芯片的最大特点是兼容包括神经模态脉冲神经 网络和卷积/循环神经网络在内的多种神经网络同时运行，结合了类脑架构和高性能算法，具有多个高度可重构的核，可同时支持机器学习算法和现有类脑计算算法。

应用价值：“天机芯”为人工智能学界提供了一个极好的研究脉冲神经网络的平台，能够促进机器智能、脑科学相关的研究。“天机芯”的突破将是通用型人工智能发展的重要一步。

点评：中国“芯”不只有趁着风口拉投资的互联网企业，更坚实的是国家的科研力量。

    4、谷歌实现“量子霸权”  

成果发布：2019年9月，谷歌在一篇题为《使用可编程超导处理程式的量子优势》的研究论文中 宣布其在量子领域的突破。谷歌的量子处理器大约只需200秒即可对量子 电路采样100万次，而目前世界排名第一的超级计算机、美国能源部橡树岭国家实验室的 Summit执行同样任务需要大约一万年时间。

应用价值：“量子霸权”是指量子计算在某些任务上拥有超越所有传统计算机的计算能力。量子计算结合了过去半个世纪以来信息技术和量子力学这两个最大的技术变革，通过使用量子力学的规则替换传统计算机二进制逻辑来计算，将攻克许多难以完成的计算任务。如果量子计算机进入实用，可以构建数百个量子比特相干操纵的专用型量子计算系统， 并应用于具有实用价值的组合优化、量子化学和机器学习等方面，指导新材料设计和药物研发等。若进入到通用可编程的量子计算机阶段，能够相干操纵数亿量子比特，实现可容错的量子计算，能在经典密码破解、大数据搜索和人工智能等方面发挥巨大作用。

点评：从实验中的量子处理器，到进入实用的量子计算系统，再到通用可编程的量子计算机，量子计算还有很长的路，但由于量子计算性能对于传统计算性能的超越性，在量子领域的每一次进步，都是人类计算能力的伟大突破。

    5、微软公布全球首个自动 DNA 数据存储和检索系统  

成果发布：2019年3月，美国微软公司与华盛顿大学联合研究团队公布全球首个全自动DNA数据存储和检索系统。这是人类首次采用全自动手段完成DNA数据存储。

应用价值：全自动合成和读取有助于推动DNA的规模化存储，降低DNA信息存储成本，将是DNA存储技术从实验室走向商业数据中心的关键步骤。DNA结构稳定、储存耗能少且存储容量大，可通过常规排序（读取）和合成（写入）， 准确地复制信息。理论而言，基于DNA的数据存储有可能成为一种新的信息技术形式。DNA存储独特的魅力很有可能在不久的将来带给人类一个全新的数据存储时代。

点评：现在的存储单位是1M、1G、1T，未来可能以D为单位，来应对6G时代的超量文件大小。

    6、仿生群体机器人可实现集体迁徙  

成果发布：2019年3月，美国哥伦比亚大学和麻省理工学院计算机科学与人工智能实验室的研究人员合作，设计出一类前所未有的仿生物细胞群体机器人。该新型粒子机器人由许多松散 耦合的简单组件（即“粒子”）组成。

应用价值：长达一个多世纪以来，人们一直试图制造出有自主意识的机器人，使其可以像生物那样生长、愈合伤口或从伤害中恢复。但是，当前的机器人通常由相互联系的组件组合而成，每个组件都有特定的功能，如果一个部件失效，机器人就会停止正常工作。该团队用24个物理机器人粒子进行实验，结果表明，即使20％的粒子停止工作，该粒子机器人仍能以完整状态的一半速度运行。该研究为开发具有预先确定性行为的大规模机器人系统提供了一种替代方法，这类系统或比一些现有仿生系统具有更高的可扩展性和鲁棒性。

点评：以后再玩科幻射击游戏，里面的机器人就没法被爆头了，有可能打中1个BOSS了就会掉落1万个粒子机器人。

    7、科学家对微纳机器人实时成像并控制其运动  

成果发布：2019年7月，美国研究人员合作设计出基于光声断层扫描技术实现动物体内实时成像 并控制的微机器人系统。研究人员将微米机器人包裹于具有保护层的微胶囊内以免于胃酸 等流体的侵蚀。借助光声断层成像技术，包裹在微胶囊内的载药微纳机器人可在动物体内 实时定位。当微机器人胶囊抵达体内病患区域（比如肠道肿瘤）时，外源近红外光可以穿 透深层组织并引发胶囊破裂从而释放微机器人。释放出的微机器人依靠其高效游动可穿越 生物屏障最终实现在病患区域的滞留和持久的药物传递。

应用价值：该研究成果为解决微纳米机器人生物医疗中体内成像和控制的瓶颈难题提供了思路。微纳机器人是人类与微观世界的桥梁，在无创手术、药物输运和微纳制造等方面具有广泛的应用前景。在未来几年内，微纳机器人将会带来一场医学革命，并彻底改变人类的 劳动和生活方式。

点评：以后睡觉的时候，身上有无数个微纳机器人进行修复、替换和调整，一觉醒来，就是全新的自己了！

8、科学家 3D 打印出会“呼吸”的人造器官

成果发布：2019年5月，《科学》杂志封面报道了美国莱斯大学与华盛顿大学的研究团队主导的 一项具有里程碑意义的研究成果。该团队克服了3D打印器官的一大障碍，创造出一个由水凝胶3D打印而成的肺气囊模型。该模型具有与人体血管和气管结构相同的网络结构，能够像肺部一样朝周围的血管输送氧气，完成“呼吸”过程。

应用价值：只有3D打印的组织能像健康组织一样“呼吸”，且构建出可与其他组织交互的管路系 统，它们在功能上才会更接近健康组织。在这一技术的帮助下，人们可对3D打印器官产生 更多理解，最终促进“人造器官”的加速上市，造福广大需要器官移植的患者。该研究成果有望为器官移植领域带来革命性的变化。

点评：要是3D打印的“人造器官”有一天变成平价医疗用品，卖肾还能买苹果吗？

    9、新型癌症疫苗增效 CAR-T 疗法  

成果发布：2019年7月，来自美国麻省理工学院的达雷尔·欧文教授团队在《科学》杂志上发表了题为“利用疫苗增强CAR-T细胞治疗实体瘤的疗效”的研究。该团队开发出一种新型“抗癌疫苗”，可以让CAR-T细胞对实体肿瘤进行有效攻击，极大提高CAR-T疗法的疗效。

应用价值：CAR-T细胞疗法是近年来涌现出的明星抗癌疗法，却被局限于治疗某些类型的白血病等。 如何增强CAR-T对实体瘤的杀伤力是目前免疫疗法亟需解决的问题。这项研究开创性地实现通过癌症疫苗提升CAR-T细胞杀伤肿瘤细胞的效率，为研究者对抗实体瘤的攻坚战提供了新思路。

点评：科学的一个进步，就是千万人的希望和生机。

    10、全球首座浮动核电站正式启航  

成果发布：2019年8月23日，全球首座浮动核电站“罗蒙诺索夫院士”号正式从俄罗斯北极不冻 港摩尔曼斯克港启航，9月9日抵达俄远东地区楚科奇市。浮动核电站是用以生产核电的船舶， 本质上就是一个建在船上的核电站。该船随后将连接到电网，成为迄今为止世界上唯一运 营的浮动核电站和世界上最北端的核装置。

应用价值：浮动核电站因其安全性和 经济性获得各国广泛和持续关注，被认为是最理想的海洋能源开发保障。“罗蒙诺索夫院士号”的起航，标志着俄罗斯在该领域取得实质性突破。未来， 浮动式核电站将成为解决北极等特殊地域能源供应的重要选项。

点评：钢铁洪流进行曲在北极响起。