國家棟梁 中國科學院第二十次院士大會近日舉行學部第七屆學術年會全體院士學術報告會

每經(jīng)記者 梁宏亮 謝陶    每經(jīng)編輯 趙橋    

習近平總書記在兩院院士大會中國科協(xié)第十次全國代表大會上指出，加強基礎研究是科技自立自強的必然要求，基礎研究要勇于探索、突出原創(chuàng)。科技攻關要堅持問題導向，奔著最緊急、最緊迫的問題去，從國家急迫需要和長遠需求出發(fā)。

5月30日下午，中國科學院第二十次院士大會舉行學部第七屆學術年會全體院士學術報告會。這場年會緊密圍繞國際科技熱點，聚焦國家創(chuàng)新發(fā)展戰(zhàn)略需求，前瞻學科領域發(fā)展新方向，積極發(fā)揮學術引領和科技智庫作用，展現(xiàn)學部重大學術咨詢研究成果，引導社會尊崇科學思想和方法，幫助公眾提升科學意識和素養(yǎng)。

中國科學院院士丁仲禮、李儒新、包信和、高福、焦念志、黃如和翟婉明7位院士分別作了學術報告。參加全體院士學術報告會的還有出席本次院士大會的全體中國科學院院士、部分受邀參會的中國科學院外籍院士。

丁仲禮：實現(xiàn)碳中和需要“三端發(fā)力”

丁仲禮院士的報告以《中國“碳中和”框架路線圖研究（中科院學部‘碳中和’咨詢項目簡介）》為題，重點介紹了中國科學院學部碳中和咨詢項目的情況。

該重大咨詢項目從固碳、能源、政策3個方面分9個專題開展咨詢研究，通過科學預測未來能源消費總量，統(tǒng)籌考慮生產(chǎn)生活能源消費，分析非碳和碳基能源結(jié)構比例演進路線及非碳低碳變革技術和現(xiàn)有技術迭代供給等，研判必須的碳排放數(shù)量，并通過分析生態(tài)系統(tǒng)固碳現(xiàn)狀及潛力、固碳技術等，匯總描繪我國碳中和框架路線。項目研究成果將提供給專家學者和公眾討論，為國家決策提供參考。

我國對國際社會承諾二氧化碳排放力爭于2030年前達到峰值，努力爭取2060年前實現(xiàn)碳中和。

丁仲禮指出：“這是雄心勃勃但又極其艱難的戰(zhàn)略目標。從主要發(fā)達國家的碳排放與經(jīng)濟增長的歷史關系看，一個國家的發(fā)展程度同人均累計碳排放密切相關，就我國而言，人均累計碳排放遠遠低于主要發(fā)達國家，也小于全球平均。我們追求2060年達到碳中和，其難度遠大于發(fā)達國家。”

在丁仲禮看來，碳中和看似復雜，實際上概括起來就是一個“三端發(fā)力”的體系：第一端是能源供應端，盡可能用非碳能源替代化石能源發(fā)電、制氫；第二端是能源消費端，力爭在絕大多數(shù)領域?qū)崿F(xiàn)非碳能源對化石能源消費的替代；第三端是人為固碳端，通過生態(tài)建設、土壤固碳、碳捕集封存等組合工程去除不得不排放的二氧化碳。

“碳中和將帶來經(jīng)濟社會大轉(zhuǎn)型,‘技術為王’將在此進程中得到充分體現(xiàn)，即誰在技術上走在前面，誰就將在未來國際競爭中取得優(yōu)勢。”丁仲禮表示，國家需要積極研究與謀劃，系統(tǒng)布局，力爭以技術上的先進性贏得產(chǎn)業(yè)上的主導權。

最后，丁仲禮建議，國家應盡早建立監(jiān)測、計算、報告、檢核的標準體系，以確保牢牢掌握我國碳收支狀況的話語權。

李儒新：新型同步輻射光源應用領域廣

李儒新院士的報告以《高功率激光與高能粒子加速器的交叉融合》為題，闡述了高功率激光和高能粒子加速器兩個不同的學科領域近年來相互促進交叉研究發(fā)展的有關情況。

報告介紹了基于高功率激光的高能粒子加速器，基于加速器的高功率X射線自由電子激光，基于高能電子與高功率激光相互作用的新型輻射源和物理學前沿研究等交叉前沿的最新進展和未來發(fā)展趨勢。

李儒新院士指出，我國在高功率激光與高能粒子加速器研究領域取得了重要成果，在激光離子加速領域做了很多具有世界先進水平的理論和實驗工作；新型同步輻射光源作為高性能的寬波段光源用戶裝置，除了在高能物理和產(chǎn)生閃裂中子源方面有重要的應用價值外，在生命科學、材料科學、物理學、化學、能源科學等研究領域發(fā)揮了不可替代的作用。

在應用場景上，腫瘤的精準放療是高能質(zhì)子和重離子加速器的重要應用場景之一。“質(zhì)子/重離子放療是當下最先進的腫瘤放射治療方法，目前主要用射頻加速器來加速高能質(zhì)子和碳離子，昂貴的造價和維護費用極大制約著質(zhì)子/重離子放療設備的推廣應用。”

李儒新表示，通過高功率激光的質(zhì)子和重離子加速器的應用，將有望降低腫瘤放療設備的造價和維護費用，“一個值得重視的方向是基于高瞬時輻射劑量的超短脈沖質(zhì)子束治療，即FLASH放療方案。因為激光加速有利于獲得更短脈沖的高峰值流強質(zhì)子束，從而達到超高的瞬時劑量率”。

包信和：清潔煤化工勢必摒棄氧助氣化

包信和院士的報告以《清潔能源科學基礎與展望》為題，報告從能源化學和能源材料研究入手，深入分析化石能源優(yōu)化利用、可再生能源規(guī)?；l(fā)展和CO2高效轉(zhuǎn)化利用等領域涉及到的能源科學基礎，并對促進實現(xiàn)碳中和的氫能技術、CO2資源化利用技術（CCUS）等進行了展望。

包信和院士指出化石能源的使用是溫室氣體的主要來源（>80%），實現(xiàn)碳中和目標意味著必須徹底顛覆從工業(yè)革命建立起來的以化石能源（煤炭、石油和天然氣）為主導的能源體系，重構以非化石能源為主體的世界能源新結(jié)構。這一目標的實現(xiàn)必將大大地催生能源科學的基礎研究和能源技術的源頭創(chuàng)新。

“清潔煤化工的未來發(fā)展之路，勢必摒棄‘野蠻’的氧助氣化過程”，包信和建議，采用高效的催化劑和智慧的化學反應過程，在綠氫的幫助下，對煤炭分子進行精準剪裁，獲得我們需要的化學產(chǎn)品，最終實現(xiàn)精準的“分子煉煤”。

“氫能在未來能源構架中將與電力一起居于核心位置，氫能的發(fā)展是碳中和目標實現(xiàn)的關鍵。”包信和介紹，根據(jù)制取氫能所輸入的能量來源不同，氫可以被分為不同種類。“輸入的能量源于可再生能源，如光、風等發(fā)電用于電解水，這樣獲得的氫稱為‘綠氫’。只有綠氫會成為未來清潔可持續(xù)能源的核心。”包信和介紹，現(xiàn)今較常用的方法是高壓瓶儲氫，這種傳統(tǒng)方法經(jīng)濟、適用、便于操作，也適合未來的加氫設施。“今年5月，我國第一款70Mpa塑料內(nèi)膽復合氣瓶已經(jīng)通過驗收，未來批量生產(chǎn)后，將為我國氫燃料電池汽車的規(guī)模化生產(chǎn)提供很好的支撐。”

高福：預防是最經(jīng)濟最有效的健康策略

高福院士的報告以《疾病控制與健康中國：向科學要答案》為題，闡述了新冠病毒是什么、從哪里來、如何感染人類等關鍵問題。高福院士指出疾控事業(yè)的發(fā)展要向科學要答案，科學助力了傳染病的防控，同時，也助力了慢性病防控、健康影響因素監(jiān)測與干預，以及人類命運共同體建立，健康中國的建設發(fā)展更要向科學要答案。

人類同疾病較量最有力的武器就是科學技術，人類戰(zhàn)勝大災大疫離不開科學發(fā)展和技術創(chuàng)新。提高治愈率、降低病亡率，最終戰(zhàn)勝新冠肺炎疫情，關鍵要靠科技。“科學不光是求真，告訴你是什么，科學可以從頂天的科研直接到立地的產(chǎn)品。”高福說。

面對新冠疫情，中國成功分離出世界上首個新冠病毒毒株，完成病毒基因測序，開發(fā)一批臨床救治藥物。“我們通過基因組測序?qū)Σ《具M行溯源，發(fā)現(xiàn)多起疫情是由進口冷鏈產(chǎn)品通過國際海洋漁業(yè)貿(mào)易受到較高負荷的SARS-CoV-2污染。”高福說，“SARS-CoV-2可通過遠距離、近距離接觸傳播給冷鏈裝卸或加工工人。”

“我們篩選出兩株單克隆抗體，CA1和CB6能夠阻斷SARS-CoV-2-RBD與hACE2受體結(jié)合，有較強的中和活性。在非人靈長類動物模型中進行測試發(fā)現(xiàn)，CB6- LALA可以抑制SARSCoV-2病毒滴度，并減少感染相關的肺損傷。”

高福強調(diào)，這對病毒RBD蛋白表位的鑒定至關重要，將為開發(fā)疫苗提供有價值的信息，“分離出的具有中和作用的單克隆抗體CB6可能是一種潛在的治療藥物，目前中美均已進入臨床試驗。”

高福在演講中表示，目前全球共有7條疫苗研發(fā)技術路線，共有272個候選疫苗，其中88個進入臨床試驗。我國目前有三款滅活疫苗、一款腺病毒載體疫苗或附條件上市，一款重組蛋白疫苗獲批應急使用。幾款疫苗均表現(xiàn)出良好的免疫原性和安全性。

“這次抗擊新冠肺炎疫情的實踐再次證明，預防是最經(jīng)濟最有效的健康策略。”高福建議，把科學普及放在與科技創(chuàng)新同等重要的位置，“在新冠肺炎疫情中，公眾對科普的需求非常強烈。通過淺顯的語言將科學原理表述清楚，真正回應公眾需求，讓大家能夠及時接受準確的信息，是廣大科研人員需要共同努力的方向。”

焦念志：中國應全面進行海洋負排放科學規(guī)劃

焦念志院士的報告以《海洋負排放》為題，指出海洋負排放是實現(xiàn)碳中和的重要途徑。自然碳匯無法滿足碳中和需求，必須主動增匯，即負排放。海洋儲存了地球上93%的二氧化碳，對調(diào)節(jié)氣候變化發(fā)揮著無可替代的作用。

報告根據(jù)國內(nèi)外海洋碳匯最新研究進展、結(jié)合我國海區(qū)的實際情況，討論海洋負排放的理論與方法、可實施的路徑與方案，涉及陸海統(tǒng)籌增匯、近海缺氧環(huán)境增匯、海水養(yǎng)殖區(qū)增匯、海岸帶藍碳增匯、黏土和礦物增匯，以及珊瑚礁生態(tài)系統(tǒng)增匯等。

焦念志院士介紹：“多樣的自然海洋環(huán)境條件為我國實施各種類型的負排放提供了空間。我國基于微型生物碳泵MCP原創(chuàng)理論和國際上對海洋儲碳機制的認識，提出整合MCP、BCP、CCP的耦合儲碳機制（MBC），通過學科交叉研究，將突破單一儲碳機制的局限性，實現(xiàn)海洋儲碳最大化。”

“目前，我們發(fā)起的海洋負排放國際大科學計劃（ONCE），得到了國際同行的積極響應，已有來自15個國家的科學家簽約。”焦念志提出，應全面進行海洋負排放科學規(guī)劃、及時布局相關研究與研發(fā)，盡快建立相關的方法與技術體系，通過ONCE推出中國領銜制定的海洋碳匯/負排放有關標準體系，為構建人類命運共同體提供中國方案。

黃如：線寬縮小不再是唯一技術路線

黃如院士的報告以《后摩爾時代集成電路技術發(fā)展探討》為題，報告從集成電路技術現(xiàn)狀出發(fā)，從器件、材料、工藝、電路架構等多個層次探討了推動集成電路技術發(fā)展的新路徑以及未來發(fā)展趨勢。

黃如院士指出，集成電路技術是現(xiàn)代信息社會的基石，在國家安全、國民經(jīng)濟、科學探索、社會文明等方面發(fā)揮著不可或缺的關鍵作用。當前，集成電路技術已進入后摩爾時代，面臨尺寸縮小瓶頸、能耗瓶頸及算力瓶頸等諸多挑戰(zhàn)，技術發(fā)展進入重要的歷史轉(zhuǎn)折期，線寬縮小不再是唯一技術路線，而是走向功耗和應用為驅(qū)動的多樣化發(fā)展路線。

黃如表示，隨著集成電路技術的不斷發(fā)展，特征尺寸、集成度、性能、功耗、成本等摩爾定律特征從22納米節(jié)點不再統(tǒng)一提升或縮減，研發(fā)成本從22納米節(jié)點以后顯著上升，集成電路技術的發(fā)展進入后摩爾時代。

“從22納米FinFET技術（代工廠的16納米技術）開始，盡管與經(jīng)典的等比例縮小路線有所偏離，近十年來集成電路技術依然高速發(fā)展，在器件、材料、工藝等領域頻繁的技術迭代推動下，先進邏輯制造技術進入了5納米量產(chǎn)階段，2納米技術正在研發(fā)，1納米技術研發(fā)開始部署。”黃如介紹，先進的10納米級DRAM存儲器和128層V-NAND閃存技術也進入了市場。

“集成電路技術正進入重要的歷史轉(zhuǎn)折期，新原理、新結(jié)構器件結(jié)合新材料、新工藝技術、新設計方法風起云涌，學科交叉更強調(diào)深度和廣度的推進。”黃如指出，在先進制造技術的基礎上，發(fā)展三維集成技術、系統(tǒng)級協(xié)同優(yōu)化技術，實現(xiàn)不同功耗約束下的多樣化系統(tǒng)集成，后摩爾時代集成電路技術發(fā)展呈現(xiàn)典型的“N分天下”新態(tài)勢，“經(jīng)典摩爾定律與等效縮比等超摩爾新定律并存互促，為集成電路發(fā)展開辟了更多的道路”。

翟婉明：未來高鐵向著更快更智能出發(fā)

翟婉明院士的報告以《中國高鐵發(fā)展面臨的科技挑戰(zhàn)與對策》為題，在回顧中國鐵路提速和高速鐵路發(fā)展歷程的基礎上，重點論述了中國高鐵發(fā)展過程中所面臨的工程科技挑戰(zhàn)，特別是在高鐵設計階段和運營階段分別面臨的主要科技挑戰(zhàn)。

翟婉明結(jié)合學部重大咨詢項目《我國軌道交通發(fā)展戰(zhàn)略研究》的階段性成果，提出我國高速鐵路的未來發(fā)展方向，以及實現(xiàn)中國高鐵引領世界發(fā)展所面臨的新挑戰(zhàn)和新問題。

翟婉明指出，未來中國高鐵應在智能建造、智能裝備、智能運營、智能養(yǎng)護維修、智能服務等方面推進技術和管理創(chuàng)新，全面提升中國高鐵智能化水平，從而率先建成國際領先的現(xiàn)代化鐵路強國。

在翟婉明看來，當前還有許多尚需突破的難題，如輪對、軸承、減振器等關鍵核心部件長期依賴進口，亟須實現(xiàn)我國高速列車核心部件自主化。“未來高鐵的發(fā)展應著重考慮速度、效益、節(jié)能環(huán)保和經(jīng)濟性等技術指標的綜合提升。”

翟婉明介紹，目前我國大量高鐵線路未達速運營，“設計時速350公里的高鐵線路中，目前僅京滬、京張、京津城際、成渝等4條高鐵達速運行，其余20余條運營時速均為300公里”。他建議，應盡快使我國高鐵按照設計標準達速運行，充分挖掘高鐵線路的運輸能力，提高效益。

在談到真正全面實現(xiàn)高鐵智能化時，翟婉明表示：“這還需突破諸多關鍵技術，比如構建高鐵列車智能調(diào)度指揮系統(tǒng)、建設智能高鐵車站、高鐵設備采用電子標簽管理等。”

（本文已獲中國科學院學部工作局授權刊發(fā)）