中科院发布改革开放四十年40项标志性重大科技成果
12月19日，中国科学院发布改革开放四十年40项标志性重大科技成果。
中科院以“三个面向”为线索，在系统梳理改革开放40年来广大科研人员取得的众多重大科技成果基础上，发布面向世界科技前沿成果15项、面向国家重大需求成果15项、面向国民经济主战场成果10项。
习近平总书记在庆祝改革开放40周年大会上，指出40年来“科技创新和重大工程捷报频传”。
40年来，中科院恪守国家战略科技力量的定位，坚持“面向世界科技前沿，面向国家重大需求，面向国民经济主战场”，积极部署和组织开展科学技术创新活动，积极建议和承担国家重大科技任务，取得一系列重大科技成果，为我国科技进步、经济社会发展和保障国家安全作出了重大创新贡献。
在这40项标志性重大科技成果中，面向世界科技前沿的15项重大科技成果包括高温超导体研究、拓扑物态领域系列研究、粒子物理与核物理研究等；面向国家重大需求的15项重大科技成果包括载人航天与探月工程的科学与应用、北斗卫星导航系统系列卫星研制、空间科学实验系列卫星等；面向国民经济主战场的10项重大科技成果包括黄淮海科技会战和渤海粮仓科技示范工程、煤炭清洁高效利用核心技术和工业示范、非线性光学晶体研究及装备研制等。
据悉，40项标志性重大科技成果经中科院学术委员会审核通过，已收录于《改革开放先锋 创新发展引擎——中国科学院改革开放四十年》一书。
一 面向世界科技前沿（15项）
1 高温超导体研究
超导电性是荷兰科学家卡莫林·昂纳斯（H. Kamerlingh Onnes）在1911年发现的。指某些材料在其临界温度以下表现出电阻为零和完全抗磁性的现象，相应的材料称为超导体。临界温度高于传统理论认为的“麦克米兰极限”（40K）的超导体被称为高温超导体。探索和发现新型高温超导体特别是液氮温区以上的超导体并研究其物理机制是各国科学家们长期追求的目标。
1987年，物理所在铜氧化物超导体的研究中作出了重大贡献，独立发现了液氮温区铜氧化物超导体，并首次在国际上公布其元素组成为Ba–Y–Cu–O。获1989年度国家自然科学奖一等奖。
2008年，中国科大和物理所在铁基超导体研究方面先后在国际上首次突破了麦克米兰极限温度，分别发现43K的SmFeAsO1-xFx超导体、41K的CeFeAsO1-xFx超导体和系列50K以上的REFeAsO1-xFx及REFeAsO1-x（RE=稀土元素）超导体，并创造55K的超导体临界温度纪录。确定铁基超导体为新一类高温超导体，并在物理性质研究方面取得重要成果，具有潜在应用价值。获2013年度国家自然科学奖一等奖。
中科院在国际上仅有的两次高温超导研究重大突破中，都作出了先驱性和开创性贡献，在该领域多个方面发挥了引领作用，持续推动国际高温超导研究发展。
2 拓扑物态领域系列研究
物理所在拓扑物态领域取得一系列国际领先的研究成果。2009年，理论发现Bi2Te3、Bi2Se3、Sb2Te3族三维拓扑绝缘体，并获实验验证，成为最为广泛研究的拓扑绝缘体材料体系。2010年，理论提出Cr或Fe磁性离子掺杂的Bi2Te3等拓扑绝缘体薄膜是实现量子反常霍尔效应的最佳体系，获2011年度中国科学院杰出科技成就奖。2013年，与清华大学合作在世界上首次实验观测到“量子反常霍尔效应”，验证了理论方案。2012—2014年，理论预言并实验发现了两个狄拉克半金属Na3Bi和Cd3As2，将凝聚态中电子态的拓扑分类从绝缘体推广到了半金属，发现了新物态——拓扑半金属态。
2015年，理论预言TaAs家族材料是外尔半金属，并首次实验证实了其中手性电子态——外尔费米子的存在。该研究被英国物理学会《物理世界》评为“2015年十大突破”，被美国物理学会《物理》评为“2015年八大亮点工作”。2018年1月，入选美国物理学会《物理评论》系列期刊诞生125周年纪念论文集，是收录的49项重要科学成就中唯一来自中国本土的工作。
2017年，理论预言并首次实验发现了三重简并点半金属WC家族材料，发现其中的三重简并费米子型准粒子激发，为在凝聚态物质中探索非常规费米子激发提供了新思路、新方法。
2018年，首次在铁基超导体铁碲硒材料中发现了拓扑超导表面态，并在该材料中发现了零能的马约拉纳束缚态，对构建稳定的、高容错、可拓展的未来量子计算机的应用具有重要意义。
3 粒子物理与核物理研究
中科院依托相关国家重大科技基础设施并牵头重大国际合作，在强子物理、核物理、中微子物理、高能量前沿等方面取得一系列具有国际影响力的科学成果。
1990年以来，高能所依托北京正负电子对撞机（BEPC）、北京谱仪（BES）实验精确测量了τ轻子质量及R值，发现了X(1835)新粒子。2013年，北京谱仪Ⅲ实验发现了“四夸克物质” Zc(3900)，是对传统夸克模型中物质只含2个或3个夸克的重大突破，在美国物理学会《物理》评出的当年度物理学领域11项重要成果中位列榜首。
1992年，利用兰州重离子研究装置，上海原子核所（现“上海应物所”）获得了新核素铂-202，这是中国科学家首次合成的新核素。20世纪90年代以来，近代物理所合成了34种新核素，首次高精度测定一批短寿命原子核质量，建成国际核质量数据评估中心。这些新核素的产生是中国科学家在远离稳定线核的合成和研究中取得的重大成果。
2011年，上海应物所在参加RHIC-STAR核物理国际合作研究中，与美国科学家合作，为首次发现迄今最重的反物质粒子——反氦核，发挥了关键作用。
2012年，由高能所牵头的国际合作研究团队在大亚湾反应堆中微子实验发现了中微子振荡新模式，精确测得中微子混合角θ13值，标志着我国中微子实验研究从无到有步入世界前列。该成果入选美国《科学》 2012年十大科学突破，获2013年度中国科学院杰出科技成就奖、2016年度国家自然科学奖一等奖、2016年度国际基础物理学突破奖。
由高能所牵头的中国研究团队在2012年欧洲核子中心大型强子对撞机国际合作实验中，为发现希格斯粒子及其性质研究作出了直接贡献。
4 有机分子簇集和自由基化学研究
物理有机化学是有机化学的理论基础，主要涉及结构、介质和化学特性、物理特性之间的关系。上海有机所经过近20年努力，围绕物理有机化学前沿领域两个重要方面——有机分子簇集和自由基化学，进行了深入系统的研究。获2002年度国家自然科学奖一等奖，填补了该奖项此前连续4年的空缺。
有机分子簇集和自卷研究成果，对在分子水平上理解某些生命现象及设计治疗动脉粥样硬化疾病的药物具有重要理论启示。自由基化学研究建立了当时国际上最完整、最可靠的反映取代基自旋离域能力的参数，被国际同行认为是里程碑式的工作。这两个方面涉及有机化合物的结构效应和介质效应，是物理有机化学研究的核心内容之一。
5 纳米科技创新
在纳米表征领域，1988年，化学所研制出我国第一台集计算机控制、数据分析和图像处理系统于一体的扫描隧道显微镜（STM）和我国第一台原子力显微镜（AFM），奠定了我国纳米科技研究的物质基础。2001年，中国科大在国际上首次利用低温STM获得能够分辨碳-碳单键和双键的C60单分子图像，并于2013年在国际上首次实现了亚纳米分辨的单分子光学拉曼成像，获2014年度中国科学院杰出科技成就奖。2013年，国家纳米中心利用AFM技术在国际上首次实现了对分子间氢键的直接成像，为化学界争论了80多年的“氢键本质”问题提供了第一个直观证据。
在纳米材料与器件领域，物理所、金属所等单位在碳纳米管的制备、纳米结构及其物性调控、表面纳米化等方面，20多年来产出了一批国际引领性成果，促进了该领域的研究和发展。2017年，上海微系统所联合相关企业设计出低功耗、长寿命、高稳定性的钪-锑-碲（Sc-Sb-Te）新型高速相变材料，对于我国突破国外技术壁垒、自主开发存储器芯片具有重要意义。化学所基于长期基础研究，发展了纳米绿色印刷的完整产业链技术，并于2016年建成世界首条免砂目纳米绿色印刷版材示范线。
在纳米催化领域，2011年，大连化物所在国际上首次制备出Pt/FeOx单原子催化剂，并提出了单原子催化新概念，入选美国化学会2016年度十大科研成果。2014年，基于纳米限域催化新概念，首创甲烷无氧制烯烃和芳烃催化过程，实现一步高效转化，获2015年度中国科学院杰出科技成就奖。
6 人工合成生物学研究
继1965年我国在国际上首次人工合成牛胰岛素（获1982年度国家自然科学奖一等奖）之后，1981年11月，由上海生化所、上海细胞所、上海有机所、生物物理所和院外相关单位组成的联合攻关团队，历时13年，在国际上首次人工合成了包含76个核苷酸的酵母丙氨酸转移核糖核酸完整分子。该成果获1987年度国家自然科学奖一等奖，对揭示生命起源和核酸在生物体内的作用意义重大，为进一步了解遗传和其他生命现象、研制和应用多种核酸类药物奠定了理论基础，标志着我国在该领域进入世界先进行列。
2018年8月，分子植物科学卓越创新中心采用合成生物学“工程化”方法和高效使能技术，以单细胞真核生物酿酒酵母（天然含有16条线型染色体）为研究材料，在国际上首次人工创造出仅含单条染色体的真核细胞。这是继人工合成牛胰岛素和酵母丙氨酸转移核糖核酸之后，我国科学家再一次利用合成科学策略回答了生命科学领域的重大基础问题，将加深人类对生命本质的认识。
7 非人灵长类模型与脑连接图谱研究
脑科学与智能技术卓越创新中心在非人灵长类模型与脑连接图谱研究方面取得一系列重要原创成果。2017年年底在国际上率先攻克非人灵长类动物体细胞核克隆这一世界性难题，11月27日世界上首个体细胞克隆猴“中中”诞生，12月5日第二个克隆猴“华华”诞生。这是继1997年英国克隆羊“多莉”后克隆生物技术领域的又一重大突破，将有力促进生命科学基础研究和转化医学研究，为探究众多复杂疾病机理、建立有效诊治和干预手段及新药创制带来光明前景。
2016年，该卓越创新中心在世界上首次建立了携带人类自闭症基因的非人灵长类动物模型——食蟹猴模型，构建了非人灵长类自闭症行为学分析范式，为观察自闭症的神经科学机理研究提供了一扇重要窗口，为深入研究自闭症的病理与探索可能的治疗干预方法奠定了重要基础。
2016年，该卓越创新中心成功绘制了更精确的人脑功能分区图谱，即人类脑网络组图谱，突破100多年来传统脑图谱绘制的瓶颈，提出了“利用脑连接信息绘制脑图谱”的思想，第一次建立了宏观尺度上的活体全脑连接图谱，为实现脑科学和脑疾病研究的源头创新提供了重要基础。
8 基因组研究
1999年7月，由遗传发育所牵头，我国参与了国际人类基因组计划，成为继美国、英国、法国、德国、日本之后的第6个参与国，也是唯一的发展中国家。2000年4月，我国提前完成了国际人类基因组计划1%基因组序列工作框架图，测定了第3号染色体短臂上3 000万个2001年2月《自然》发表人类基因组计划框架图研究论文2002年12月《自然》发表籼稻基因组序列精细图研究论文飞蝗的全基因组序列图谱碱基序列，绘制了达到99.99%覆盖率的完成图，为我国生物资源基因组研究及参与国际生物产业竞争奠定了基础。
2000年，遗传发育所合作参加中国超级杂交水稻基因组计划。2001年10月，率先完成水稻（籼稻）基因工作框架图的绘制，并免费公布数据库。2002年12月，完成全球第一张农作物的全基因组精细图——籼稻基因组序列精细图的绘制，并研制成功世界第一个覆盖水稻全基因组的基因芯片，为保持我国在杂交水稻育种领域的国际领先地位奠定了基础。获2003年度中国科学院杰出科技成就奖。
2014年，动物所成功破译了飞蝗的全基因组序列图谱，这是迄今人类破译的最大动物基因组，揭示了飞蝗聚群行为调控以及表型可塑性遗传、表观遗传调控机制；同时围绕种群暴发成灾机制等难题，取得系列突破性进展。获2017年度中国科学院杰出科技成就奖。
9 《中国植物志》编研及生物多样性研究
2004年，中国高等植物资源的百科全书——《中国植物志》全部完成出版。该书由中科院（植物所、华南植物园、昆明植物所等）牵头，历经我国四代植物分类学家41年（1918—1959年）准备、45年（1959— 2004年）编研，全国80余家单位的312位作者和164位绘图人员通力协作完成。全书80卷126册，共5 000多万字，记载了中国维管束植物3 0 1科、3 4 0 8属、31 142种，包括9 080幅图版，是世界上已出版的规模最大、内容最丰富的植物志书。获2009年度国家自然科学奖一等奖。
《中国植物志》是植物学领域一项开拓性、创新性、系统性、基础性工程，是半个世纪以来中国植物学研究的标志性成果，具有重大学术价值，促进了我国植物学和生物学相关学科的发展，为陆地生态系统研究和植物资源开发利用提供了重要科学依据，对中国和全球生物多样性的可持续发展作出了重大贡献，并产生了深远影响。
此前，植物所牵头编写的《中国高等植物图鉴》和《中国高等植物科属检索表》，获1987年度国家自然科学奖一等奖；该所关于中国蕨类植物科属的系统排列和历史来源的研究成果，获1993年度国家自然科学奖一等奖。
在生物多样性调查、收集保藏和保护利用方面，中科院通过战略生物资源网络建设，完成了植物园体系、标本馆体系、生物遗传资源库以及生物多样性监测及研究网络等基础资源平台建设，建立了较完整的种质资源数据库和信息共享管理系统。昆明植物所牵头于2009年建成了中国西南野生生物种质资源库，收集稀有濒危种、特有种、有重要经济价值及科学价值的野生植物种子近8万份，种质资源保藏能力达到国际领先水平。发起中国植物园联盟，实施“本土植物全覆盖计划”，对我国生物多样性保护起到重要支撑。中科院战略生物资源网络建设及在此基础上开展的科学研究，对促进我国生物多样性保护、生物技术产业发展和应对国际生物资源竞争具有重要战略意义。
10 古生物研究
南京古生物所于1984年发现了澄江动物化石群，之后进行了长达17年、多达3万余块化石的大规模采集和综合研究，取得了一系列举世瞩目的成果，第一次生动再现了5.3亿年前海洋动物世界的面貌，为揭示“寒武纪大爆发”奥秘提供了科学依据。该成果被誉为“20世纪最惊人的科学发现之一”，获2003年度国家自然科学奖一等奖。
“金钉子”是全球年代地层划分对比的国际标准。截至2018年7月，在全球确定的60多个“金钉子”中，我国有11个，居全球之首，其中7个（长兴阶、排碧阶、吴家坪阶、赫南特阶、古丈阶、江山阶、乌溜阶）由南京古生物所完成。
古脊椎所基于多年持续的大规模野外调查和发掘，开展辽西热河脊椎动物群研究，取得了一系列重大发现和原创成果，丰富了人类对早白垩世陆地生态系统的认识，在脊椎动物许多类群的起源和系统演化研究方面具有重大意义。获2003年度中国科学院杰出科技成就奖，入选《时代周刊》 2007年度世界十大科技发现、《科学》 2014年度十大科学突破。
古脊椎所通过对8万—12万年前东亚地区最早的现代人化石的发现和研究，否认了现代人“非洲起源说”的部分观点，提出了现代人在东亚出现与扩散的新假说，为研究东亚人类演化规律提供了重要化石证据，将中国古人类演化研究推进到国际前沿水平。相关成果入选《自然》 2014年度十大科学事件。
11 第四纪环境研究
第四纪环境领域是近年来全球变化研究的热点。地质地球所、地球环境所、寒旱所等单位，以黄土、冰川为古环境研究的重要载体，在第四纪地质学与环境研究中取得了一系列重要成果，为认识全球环境演变规律、理解现今环境变化原因、评估未来环境发展趋势提供了科学依据，处于国际地球科学前沿。
在第四纪黄土环境研究方面，中科院提出“新风成学说”，该学说基于中国黄土重建了250万年以来的气候变化历史，推动了地球环境科学发展，对黄土高原水土保持、植被重建、沙地治理等具有重要实践意义，为国家黄土高原综合治理提供了决策支撑。“黄土高原综合治理定位试验研究”获1993年度国家科学技术进步奖一等奖。
在第四纪冰川研究方面，中科院查清了我国第四纪冰川分布及特征，编绘了我国第四纪冰川分布图，突破了传统第四纪四次冰期学说，发展了国际第四纪冰川与环境变化研究科学理论，对未来水资源变化和环境演变及可持续发展具有重要意义。
12 东亚大气环流研究
大气环流研究是揭示大气运动规律、探索全球气候变化、进行气候预测和天气预报的重要途径。大气所、地球物理所对东亚大气环流运动规律进行了系统深入研究，原创性提出了气候突变概念，发现东亚和北美环流在过渡季节有急剧变化的现象，研究发现并证明了阻塞高压在持续异常天气预报中的重要性，揭示了东亚大气环流对中国气候的影响机理。获1987年度国家自然科学奖一等奖。
东亚大气环流研究为我国20世纪80年代建立数值天气预报模式奠定了理论基础。1980年，大气所与中央气象台等合作成立了“联合数值预报室”，将系列成果发展成为我国气象业务的主要模式；1982年，中央气象台按此模式首次作出72小时数值天气预报。
13 数学机械化方法与辛几何算法
20世纪70—80年代，系统所发展了中国传统数学的算法化思想，提出了用计算机证明几何定理的高效代数方法——“吴方法”，开创了数学机械化这一新兴交叉学科方向。这是目前符号求解代数与微分代数方程组最完整的方法之一，已应用于解决机器人运动学、智能CAD、视觉定位、数控最优插补、密码分析、物理规律自动发现、天体运行中心构形等数学交叉科学问题，标志着我国在自动推理研究领域达到国际领先水平。
哈密尔顿系统是表达一切守恒物理过程的数学形式，辛几何是哈密尔顿系统的数学基础。1984年，计算数学所提出了基于辛几何的哈密尔顿系统的计算方法，开创了这一计算物理、计算力学与计算数学相互交叉、渗透的新兴前沿领域，通过系统研究取得了一批奠基性原创成果，在国际上产生了重大影响，获1997年度国家自然科学奖一等奖。该算法已成为常微分方程和动力系统数值计算的主流研究方向，带来了科学和工程领域计算的革新，广泛应用于天体轨道演化、高能加速器设计、分子动力学模拟、数值天气预报、石油和天然气勘探、等离子体约束、计算量子化学等。
14 系列大型天文观测设施
大天区面积多目标光纤光谱天文望远镜（LAMOST，又称“郭守敬望远镜”）坐落于国家天文台兴隆观测站，是大口径兼大视场的光学望远镜，其光谱获取率为世界最高。1997年立项，2001年开工建设，2009年通过验收，2011年10月开始光谱巡天。截至2018年6月，LAMOST对外发布1 000万余条天体光谱，成为世界上天区覆盖最完备、巡天体积和采样密度最大、统计一致性最好、样本数量最多的天文数据库。2018年8月发现目前已知锂元素丰度最高（约为同类天体的3 000倍）的奇特天体。国内外天文学家利用LAMOST数据在银河系的形成和演化、多波段天体交叉认证和星系物理等方面均取得了突破性进展。
500米口径球面射电望远镜（FAST，又称“中国天眼”）是具有我国自主知识产权、世界最大单口径、最灵敏的射电望远镜。FAST利用贵州天然喀斯特洼地作为望远镜台址，由国家天文台牵头，2007年立项，2011年开工建设；2016年9月落成启用，入选《自然》当年度全球重大科学事件，获2017年度中国科学院杰出科技成就奖。截至2018年8月底，FAST已证实发现脉冲星44颗，其中首次发现的毫秒脉冲星于2018年4月得到国际认证，开启了中国射电望远镜系统发现脉冲星的新时代。
此外，由北京天文台牵头建设的太阳磁场望远镜、陕西天文台建设的长波授时台系统，同时获1988年度国家科学技术进步奖一等奖；由上海天文台牵头建设的1.56米天体测量望远镜，获1992年度国家科学技术进步奖一等奖；由中科院南京天文仪器研制中心牵头建设的2.16米天文光学望远镜，获1998年度国家科学技术进步奖一等奖；由上海天文台牵头建设的65米射电望远镜（又称“天马望远镜”）在我国探月工程及深空探测中发挥了重要作用。
一系列大型天文观测设施的建设运行，为我国乃至世界科学家探索宇宙奥秘提供了高水平观测手段和研究平台，提高了我国天文学的国际地位，对我国基础前沿科学研究、战略高技术发展和国际科技合作具有重要意义。
15 以北京正负电子对撞机为代表的大型加速器类装置
北京正负电子对撞机是我国改革开放以来建成的第一台国家重大科技基础设施。该装置由高能所牵头建设，1983年4月立项，1984年10月开工，1988年10月建成，1990年10月投入运行，被《人民日报》称为“我国继原子弹、氢弹爆炸成功、人造卫星上天之后，在高科技领域又一重大突破性成就”，使我国在国际高能物理研究领域抢占一席之地。工程建设获1990年度国家科学技术进步奖特等奖。北京正负电子对撞机重大改造工程（BEPCⅡ）于2004年开工，2009年5月通过验收，获2011年度中国科学院杰出科技成就奖、2016年度国家科学技术进步奖一等奖。
上海光源（S S R F）由上海应物所牵头建设，1998年3月立项，2004年12月开工，2010年1月通过验收。这是国际上性能指标领先的第三代同步辐射光源之一，也是我国已建成的规模最大的大科学装置。获2011年度中国科学院杰出科技成就奖、2013年度国家科学技术进步奖一等奖。
兰州重离子加速器（HIRFL）由近代物理所牵头建设，1976年11月立项，1979年12月开工，1989年11月通过验收，是亚洲能量精度最高的中高能重离子加速器，获1992年度国家科学技术进步奖一等奖。在兰州重离子加速器上扩建多用途的冷却储存环（CSR）工程于1997年6月立项，2000年4月开工，2008年7月通过验收，获2009年度中国科学院杰出科技成就奖。
合肥同步辐射光源（HLS）由中国科大牵头建设，1983年4月立项，1984年11月开工，1991年12月通过验收，是我国第一台以真空紫外和软X射线为主的专用同步辐射光源，获1995年度国家科学技术进步奖一等奖。二期工程于1997年4月立项，1999年5月开工，2004年12月通过验收。
中国散裂中子源（CSNS）由高能所牵头建设，2008年9月立项，2011年10月开工，2018年8月通过验收，是国内首台、世界第四台脉冲型散裂中子源，技术指标和综合性能进入国际同类装置先进行列，使我国在强流质子加速器和中子散射领域实现了重大跨越。
一系列大型加速器类大科学装置的建设运行，为我国物质科学、生命科学、材料科学、能源科学、环境和地球科学、地质考古学等众多学科前沿基础研究，以及微电子、微加工、石油化工、生物工程、医药和医疗诊治等领域高新技术研发提供了先进实验平台，支撑用户取得一批国际领先成果，为提升中国的综合科技实力作出了不可替代的重要贡献，带动和促进了相关产业发展。
