本文转自【人民日报(bao)】；
方忠(zhong)在讲解(jie)研究进展。新华社记者 金立(li)旺摄(she)
汤广(guang)福（中）指导(dao)团队开展柔性直流(liu)输电技术研发。 国网(wang)智能电网(wang)研究院供图
李玉在查(cha)看黑(hei)木耳工厂化栽培情况。丁 雷摄(she)
于金明（中）在为患者制订诊疗方案。山东第一医科大学附属肿瘤医院供图
6月(yue)24日，全国科技大会、国家科学技术奖(jiang)励大会和中国科学院第二十一次院士大会、中国工程(cheng)院第十七次院士大会隆(long)重召开。2023年度国家科学技术奖(jiang)共评选出250个项目(mu)和12名科技专家。获奖(jiang)者们(men)锚定科技强(qiang)国建(jian)设目(mu)标，坚持(chi)“四(si)个面向”、勇攀科技高峰，努力为中国式现代(dai)化建(jian)设贡献力量。
根据国家科学技术奖(jiang)励工作办公室的(de)推荐，我们(men)采访了部分获奖(jiang)项目(mu)的(de)完成人，介绍这些(xie)成果取得的(de)重要突破，展示科研人员矢志(zhi)创新、加快实现高水平科技自立(li)自强(qiang)的(de)风采。
——编者
国家自然科学奖(jiang)一等奖(jiang)“拓扑电子(zi)材料计算预测”
打开认识物质世界的(de)新视角(jiao)
本报(bao)记者吴月(yue)辉
国家自然科学奖(jiang)一等奖(jiang)是我国自然科学领域的(de)最高奖(jiang)项，在科技界备受瞩目(mu)。
在日前揭(jie)晓的(de)2023年度国家科学技术奖(jiang)中，中国科学院物理研究所所长、中国科学院院士方忠(zhong)团队的(de)拓扑电子(zi)材料计算预测项目(mu)获得这一殊荣。
长期(qi)以来，方忠(zhong)团队致力于凝聚态(tai)物质中新奇量子(zi)现象的(de)计算与理论研究。
“凝聚态(tai)物理主要是研究物质的(de)各(ge)种(zhong)状态(tai)。”方忠(zhong)说，“以前，大家认为所有物质的(de)状态(tai)都可以用(yong)对称性来描述。但事实并不是完全如此。这次获奖(jiang)项目(mu)的(de)重要意义(yi)就(jiu)在于使得我们(men)认识到物质世界还有一大类物态(tai)需要用(yong)拓扑这个概念来描述，我们(men)称之为拓扑物态(tai)。可以说，这两大类加起来才是所有物质的(de)状态(tai)。这极大拓展了我们(men)的(de)认知边界。”
拓扑，是数学中非常重要的(de)概念，用(yong)于研究几何物体在连续形变下保持(chi)不变的(de)性质。后来，这个概念被科学家引用(yong)到物理学中，描述材料中电子(zi)分布的(de)整体状态(tai)。
方忠(zhong)团队对拓扑电子(zi)材料的(de)研究，可以追溯到2003年。“当时我刚刚从国外回到中国科学院物理研究所工作。我在研究中发现，铁磁(ci)体中电子(zi)态(tai)形成的(de)磁(ci)单极，导(dao)致了内禀的(de)反常霍(huo)尔效应。”他回忆说。
20多年来，方忠(zhong)团队一直在该领域潜心耕耘(yun)，取得了累累硕果——
2010年，方忠(zhong)等人提出了实现量子(zi)反常霍(huo)尔效应的(de)材料体系和具体方案；
2013—2014年，国际上多个实验团队在他们(men)提出的(de)材料体系中，精准地观测到了量子(zi)反常霍(huo)尔效应，证实了理论预言；
2015年，团队计算发现了外尔半金属，并被实验迅速证实。其(qi)后，他们(men)还提出了节点(dian)线半金属、三重简并半金属等，进一步(bu)拓展了拓扑半金属材料家族(zu)；
2019年，团队完成了拓扑电子(zi)材料数据库的(de)建(jian)设，从3万多个已知的(de)材料中筛选出近8000个拓扑非平庸的(de)材料，加快了拓扑电子(zi)材料的(de)发现和研究。
当前，拓扑新物态(tai)、新材料和新现象研究成为国际热点(dian)，拓扑材料体系不断(duan)涌现。丰(feng)富新奇的(de)拓扑物性，也为新型功能器件的(de)应用(yong)奠定了重要的(de)科学和材料基础。
方忠(zhong)说：“一般物质材料因为有电阻，电子(zi)在传输过程(cheng)中就(jiu)会产生热量。利(li)用(yong)这些(xie)新的(de)拓扑材料，就(jiu)有可能实现没有电阻的(de)电子(zi)输运状态(tai)，从而降低(di)能耗。”
此外，该团队还提出并实现了一种(zhong)全新的(de)拓扑不变量计算方法，并已发展成为研究拓扑性质的(de)标准计算方法。同时，他们(men)也提供了一种(zhong)新的(de)研究范式，加速了新物态(tai)和新材料的(de)发现。
拓扑电子(zi)态(tai)的(de)概念，也被迅速推广(guang)到其(qi)他领域。
据了解(jie)，中国科学院物理研究所的(de)一个团队在光(guang)学器件的(de)设计中使用(yong)了数学的(de)拓扑原理，使得该半导(dao)体激光(guang)器的(de)聚光(guang)效果提升了数十倍。
方忠(zhong)提到，未来团队的(de)研究重点(dian)方向之一，是基于拓扑材料数据库，着重研究具有应用(yong)前景的(de)拓扑材料和拓扑量子(zi)效应，包括磁(ci)性拓扑态(tai)、手性费米子(zi)、拓扑热电等。同时，研发相关的(de)材料和物性计算能力、制备和表征测量的(de)实验设备等，推动拓扑电子(zi)器件的(de)创新和应用(yong)。
谈起这些(xie)年的(de)拓扑电子(zi)态(tai)研究历程(cheng)，方忠(zhong)表示，做科学研究需要长期(qi)积累和坚持(chi)不懈，才会有取得突破的(de)可能。
“拓扑态(tai)是认识物质世界的(de)全新视角(jiao)，为变革性技术的(de)出现提供了全新的(de)物理原理与实际材料，我相信拓扑时代(dai)的(de)黎明即(ji)将到来。”方忠(zhong)说。
国家技术发明奖(jiang)二等奖(jiang)“柔性直流(liu)换(huan)流(liu)器关键技术及应用(yong)”
探索电网(wang)调节的(de)新路径(jing)
本报(bao)记者喻思南
风能、光(guang)能等清洁能源由于存在发电波动性和间歇(xie)性等短板，大规(gui)模并网(wang)会影响电网(wang)稳定运行。破解(jie)这一难题，柔性直流(liu)输电技术是重要手段之一。
2004年，时任中国电力科学研究院输配电国家工程(cheng)中心副主任的(de)汤广(guang)福带领研发团队，开启新一代(dai)直流(liu)输电技术的(de)探索。
很长一段时间，应对清洁能源大规(gui)模并网(wang)接入挑(tiao)战，国际主流(liu)解(jie)决(jue)方案是国外提出的(de)轻型直流(liu)输电技术。该技术不依赖电网(wang)电压(ya)换(huan)相、控制更灵活，但电压(ya)低(di)、容量小，无法满足千兆瓦级跨区域输电需求。
有没有更好的(de)实现路径(jing)？研发团队意识到，模块化多电平技术路线或许是个好方法。但该路线仅是一个概念，从电气实现、机(ji)械结构、仿真验证到试验方法等均无先例(li)可循。“从搞(gao)清原理到工程(cheng)实现，全靠(kao)自己摸索。”国网(wang)智能电网(wang)研究院总工程(cheng)师贺之渊回忆。
模块化多电平换(huan)流(liu)器由数百甚至(zhi)数千个模块构成，每(mei)个模块就(jiu)是一个小电源，各(ge)个模块独立(li)地投(tou)入切(qie)出控制，既要维持(chi)自身的(de)能量吞吐平衡，还要实现整体的(de)交直流(liu)变换(huan)功能，做好非常困难。
2005年，贺之渊加入团队时，正(zheng)在中国电力科学研究院攻读博士学位。在汤广(guang)福指导(dao)下，贺之渊和研究团队在“无人区”摸爬滚打，经过10余次设计迭(die)代(dai)、70余次专家评审，首次建(jian)立(li)了完备的(de)柔性直流(liu)输电技术研究理论体系，攻克了数字电路在高电位场合的(de)高耐压(ya)能力和高抗电磁(ci)干扰难题，并于2010年成功研制出柔性直流(liu)换(huan)流(liu)阀工程(cheng)样机(ji)。
工程(cheng)应用(yong)，做出样机(ji)只(zhi)是第一步(bu)。2011年7月(yue)，亚洲首条柔性直流(liu)输电工程(cheng)在上海建(jian)成，实现了我国柔性直流(liu)输电技术领域零的(de)突破。国家电网(wang)有限公司由此成为全球第三家完全掌握柔性直流(liu)输电成套设备设计、试验、调试和生产全系列核心技术的(de)企业。
在此基础上，国网(wang)智能电网(wang)研究院牵头的(de)研发团队，攻关更高参数等级的(de)柔性直流(liu)输电装备，朝着千兆瓦级容量的(de)目(mu)标进发。多年努力结出硕果：团队揭(jie)示了换(huan)流(liu)器换(huan)流(liu)机(ji)理，提出了动态(tai)多物理场综合调控方法，发明了换(huan)流(liu)器高速精准控制保护(hu)技术……一系列重大创新，助推我国在该领域迈向世界前列。
2013年，团队研制出世界首个±320千伏(fu)/1000兆瓦柔性直流(liu)换(huan)流(liu)器，破解(jie)了柔性直流(liu)向千兆瓦级以上容量发展的(de)技术瓶颈。2015年，该产品(pin)在厦门±320千伏(fu)柔性直流(liu)输电科技示范工程(cheng)中成功应用(yong)，为大型城市(shi)可靠(kao)供电开辟了新途径(jing)。2020年，我国建(jian)成世界首个±500千伏(fu)/3000兆瓦张北柔性直流(liu)电网(wang)试验示范工程(cheng)，让“张北的(de)风点(dian)亮北京的(de)灯”。
中国柔性直流(liu)技术已经走向世界。2022年，国网(wang)智能电网(wang)研究院牵头的(de)中国团队与国际同行竞技，成功中标±320千伏(fu)/1030兆瓦德国BorWin6海上风电柔性直流(liu)工程(cheng)。该工程(cheng)对系统可用(yong)率、平台重量、新型控制策略等方面要求非常严格，团队在价格高于竞争对手的(de)情况下，依靠(kao)最高技术评分脱颖而出。
高端输电技术首次进入欧洲市(shi)场，印证了我国柔性直流(liu)技术及柔性直流(liu)换(huan)流(liu)阀等高端电气设备的(de)竞争力。
贺之渊表示，目(mu)前团队正(zheng)在研发新型柔性直流(liu)输电技术。该技术在保留柔性直流(liu)输电技术优点(dian)的(de)同时，又具备常规(gui)输电技术低(di)损耗、高电压(ya)、大容量的(de)特点(dian)，从而兼具经济性和技术先进性。
“20年来，我国柔性直流(liu)输电技术实现了从追赶到引领的(de)跨越式发展。锚定目(mu)标，持(chi)续攻关，自主创新大有可为，也大有作为。”贺之渊说。
国家科技进步(bu)奖(jiang)一等奖(jiang)“食药用(yong)菌全产业链关键技术创新及应用(yong)”
推动食药用(yong)菌产业高质量发展
本报(bao)记者刘诗瑶
如今，食药用(yong)菌产业已成为继粮、油、果、蔬后我国第五大农业种(zhong)植业，是保障国家粮食安全和推进乡(xiang)村全面振兴的(de)重要产业。据统计，我国单是食用(yong)菌年产量40多年来就(jiu)增长了700多倍，从1978年5.7万吨到目(mu)前超4000万吨，年产值达3000多亿元。
小蘑菇变成大产业、造福民生福祉，背后是科技创新的(de)力量。由中国工程(cheng)院院士李玉领衔(xian)的(de)科研团队，历经多年攻关，通过食药用(yong)菌育种(zhong)、栽培、加工全产业链关键技术创新及应用(yong)，推动产业实现高质量发展。
做好中国人自己的(de)食药用(yong)菌资源调查(cha)与保育，是李玉团队从事科学研究重要的(de)目(mu)标之一。为了保护(hu)菌类种(zhong)质资源，团队成员走遍了大江南北。每(mei)年4月(yue)底5月(yue)初，团队就(jiu)开始深(shen)入自然保护(hu)区，每(mei)隔(ge)10天到山上集中采一次蘑菇，回来整理资料……如此循环往复(fu)，一般会持(chi)续到9月(yue)份，几乎贯穿野生蘑菇的(de)整个生长周(zhou)期(qi)。团队成员不怕辛(xin)苦，不仅练就(jiu)了不怕蚊子(zi)咬的(de)“技能”，还练出了深(shen)山识路的(de)本领。通过看月(yue)亮、看星星、看树皮(pi)来识别(bie)方向，遇山顺坡走、遇水顺水走等，都是他们(men)的(de)“不迷路真经”。
基于常年采样调查(cha)，李玉团队对我国典型生态(tai)系统进行了菌物资源调查(cha)及系统分类研究，发表新种(zhong)130余个，记录中国黏菌430余种(zhong)，占世界已知种(zhong)的(de)43%。李玉也成为第一个为黏菌命名的(de)中国人。他提出了菌物多样性“一区一馆五库”思路，构建(jian)了菌物多样性保护(hu)创新体系——在自然保护(hu)区里设立(li)菌类保育区，建(jian)设标本馆，打造菌种(zhong)库、活体库、有效物质库、基因库和信息库，建(jian)成国际领先、年入库量全国最多的(de)食药用(yong)菌种(zhong)质资源库，为世界菌物资源保育提供了中国方案。“即(ji)使我们(men)追不上某个菌类物种(zhong)消失的(de)速度，有一天也能从库里进行信息溯源，实现再利(li)用(yong)。”李玉说。
为更好推进食药用(yong)菌产业，李玉团队推动栽培技术革命，创建(jian)“表型+基因型+功能成分+活性评价”精准育种(zhong)技术，选育具有自主知识产权的(de)主栽新品(pin)种(zhong)42个。每(mei)年，李玉都要带领团队成员深(shen)入田间地头、菇棚(peng)车间开展科普宣传。每(mei)到这个时候，周(zhou)围的(de)菌农就(jiu)像过节一样，从四(si)面八方赶来，为的(de)是听他一堂课。据不完全统计，李玉团队先后培训当地技术骨干8000多人，辐射带动菌农3万余户。
李玉团队率先提出并践行“木腐菌草腐化”理论，木腐菌从“吃木”变为“吃草”，生产1吨食用(yong)菌干品(pin)可消耗1.33吨秸秆，经济效益提升3.42倍，累计消耗农业废弃物1.24亿吨。团队还开发出黑(hei)木耳全日光(guang)间歇(xie)弥雾栽培和小孔出耳技术，实现黑(hei)木耳大田“地栽”的(de)革命性转变，种(zhong)植面积36年增加1000倍。他们(men)解(jie)决(jue)了北方食用(yong)菌发展中的(de)工程(cheng)技术难题，实现了“南菇北移”“北耳南扩(kuo)”的(de)食用(yong)菌产业发展战略。
在李玉看来，“蘑菇不只(zhi)是一盘菜”，必须走向深(shen)加工。他带领团队研发出木耳冰淇淋、木耳脆片、木耳茶、木耳益生菌等新产品(pin)，形成木耳全链条产品(pin)矩阵，带动百姓脱贫致富。
李玉团队还把食用(yong)菌种(zhong)植技术推广(guang)到非洲。针对赞(zan)比亚的(de)热带气候，他们(men)集成创新出适宜当地种(zhong)植的(de)食用(yong)菌品(pin)种(zhong)8个和配套生产技术体系。
李玉团队没有停止前行的(de)脚步(bu)，他们(men)更大的(de)梦想是让中国发展为食药用(yong)菌产业强(qiang)国，让老百姓吃上更健康(kang)、更放心的(de)好蘑菇。“对这个梦想，我们(men)满怀信心。”李玉说。
国家科技进步(bu)奖(jiang)二等奖(jiang)“肺癌放疗联合分子(zi)靶向和免疫治疗的(de)关键机(ji)制与临床应用(yong)”
为肺癌诊疗设计精准方案
本报(bao)记者谷业凯
在山东第一医科大学附属肿瘤医院，一场由该院院长、中国工程(cheng)院院士于金明牵头开展的(de)肺癌多学科联合诊疗正(zheng)在进行。从2015年开始，多学科联合诊疗已成为于金明乃至(zhi)全院医生每(mei)周(zhou)固定的(de)工作安排。“我们(men)集中不同学科专家的(de)智慧，以精准诊断(duan)和治疗为前提，提供以患者为中心的(de)个体化诊疗方案。”于金明说。
肿瘤是极其(qi)复(fu)杂的(de)疾病，特别(bie)是肺癌，不同的(de)治疗方法可能有不同的(de)疗效和副作用(yong)。放疗是肺癌最有效的(de)局部治疗手段之一，在医学技术进步(bu)、多学科交叉融合的(de)背景下，如何使放疗联合分子(zi)靶向和免疫治疗等治疗方式，从整体上提高疗效、使患者获益最大化，是于金明和团队一直在思考(kao)的(de)问题。
于金明深(shen)知，要在临床上取得突破，研究必须奔着基础去。在肺癌放疗联合分子(zi)靶向和免疫治疗的(de)研究中，团队从基础层面探究联合给药机(ji)制，绘制了我国放疗重塑机(ji)体抗肿瘤的(de)“免疫图谱”，并通过系列细胞和动物研究，发现了放疗诱发免疫应答的(de)关键通路及靶点(dian)，在分子(zi)水平上筛选出联合治疗的(de)新靶点(dian)、新机(ji)制。于金明团队在放疗免疫基础研究方面取得的(de)成果，为临床转化提供了理论基础，在国际上产生了重要影响。
为了在分子(zi)层面获得精准的(de)治疗方案并监测疗效，团队还自主建(jian)立(li)了中国肿瘤人群(qun)基因组数据库，构建(jian)了多款高通量测序检测组套，开发了与之对应的(de)全自动生物信息学分析流(liu)程(cheng)，实现肺癌免疫微环境的(de)分子(zi)影像可视化，为科学研究和临床应用(yong)打下坚实的(de)基础。团队成员、山东第一医科大学附属肿瘤医院科教(jiao)外事部主任陈大卫说：“我们(men)开发的(de)系列产品(pin)和检测技术灵敏度高，在国内外获得多项专利(li)授(shou)权，相关试剂盒产品(pin)获国家药品(pin)监督管(guan)理局批(pi)准上市(shi)，已在国内外超150家医疗机(ji)构使用(yong)。”
针对放疗带来的(de)正(zheng)常组织损伤，团队创新提出了“免疫调节精准计划”理念。他们(men)研发的(de)专利(li)技术“一种(zhong)照(zhao)射剂量确定方法及系统”，能够设计出精准动态(tai)调节的(de)放疗方案，实现飞秒级、高精度的(de)“靶区”勾画(hua)。
“我们(men)将新型靶向、免疫治疗药物与精确放疗技术结合，通过全国多中心的(de)临床研究，验证了免疫治疗在中国肺癌患者中的(de)安全性和有效性，创建(jian)了放疗联合分子(zi)靶向和免疫治疗的(de)‘高效低(di)毒(du)’新策略，显著提高了肺癌患者的(de)生存率，减少了正(zheng)常组织并发症(zheng)，为肺癌治疗的(de)全程(cheng)精准化提供了有力支持(chi)。”团队成员、山东第一医科大学附属肿瘤医院副院长邢力刚介绍。
个体化、精准化治疗，需要全面的(de)医疗数据支持(chi)和多学科协作机(ji)制。在于金明带领下，山东第一医科大学附属肿瘤医院建(jian)立(li)多学科联合诊疗模式，实现对新入院肺癌患者的(de)全覆盖。
“坚持(chi)‘面向人民生命健康(kang)’，要求我们(men)以临床需求为导(dao)向做科研，提升患者的(de)健康(kang)水平和生活质量，为健康(kang)中国建(jian)设作出贡献。”于金明表示，下一步(bu)，团队将加强(qiang)临床研究，建(jian)立(li)大型临床试验网(wang)络，收集肺癌患者临床、病理等多维度信息，力争早日建(jian)成“恶性肿瘤免疫放疗”数据平台，为临床试验提供数据支持(chi)，为临床医生提供最新的(de)研究成果、治疗方案和临床指南。
《人民日报(bao)》（2024年07月(yue)15日 第19版）