方忠在講解研究進展。 新華社記者 金立旺攝

湯廣福（中）指導團隊開展柔性直流輸電技術研發。 國網智能電網研究院供圖

李玉在查看黑木耳工廠化栽培情況。 丁 雷攝

於金明（中）在為患者制訂診療方案。 山東第一醫科大學附屬腫瘤醫院供圖

6月24日，全國科技大會、國家科學技術獎勵大會和中國科學院第二十一次院士大會、中國工程院第十七次院士大會隆重召開。2023年度國家科學技術獎共評選出250個項目和12名科技專家。獲獎者們錨定科技強國建設目標，堅持“四個面向”、勇攀科技高峰，努力為中國式現代化建設貢獻力量。

根據國家科學技術獎勵工作辦公室的推薦，我們採訪了部分獲獎項目的完成人，介紹這些成果取得的重要突破，展示科研人員矢志創新、加快實現高水平科技自立自強的風採。

——編  者

國家自然科學獎一等獎“拓扑電子材料計算預測”

打開認識物質世界的新視角

本報記者  吳月輝

國家自然科學獎一等獎是我國自然科學領域的最高獎項，在科技界備受矚目。

在日前揭曉的2023年度國家科學技術獎中，中國科學院物理研究所所長、中國科學院院士方忠團隊的拓扑電子材料計算預測項目獲得這一殊榮。

長期以來，方忠團隊致力於凝聚態物質中新奇量子現象的計算與理論研究。

“凝聚態物理主要是研究物質的各種狀態。”方忠說，“以前，大家認為所有物質的狀態都可以用對稱性來描述。但事實並不是完全如此。這次獲獎項目的重要意義就在於使得我們認識到物質世界還有一大類物態需要用拓扑這個概念來描述，我們稱之為拓扑物態。可以說，這兩大類加起來才是所有物質的狀態。這極大拓展了我們的認知邊界。”

拓扑，是數學中非常重要的概念，用於研究幾何物體在連續形變下保持不變的性質。后來，這個概念被科學家引用到物理學中，描述材料中電子分布的整體狀態。

方忠團隊對拓扑電子材料的研究，可以追溯到2003年。“當時我剛剛從國外回到中國科學院物理研究所工作。我在研究中發現，鐵磁體中電子態形成的磁單極，導致了內稟的反常霍爾效應。”他回憶說。

20多年來，方忠團隊一直在該領域潛心耕耘，取得了累累碩果——

2010年，方忠等人提出了實現量子反常霍爾效應的材料體系和具體方案﹔

2013—2014年，國際上多個實驗團隊在他們提出的材料體系中，精准地觀測到了量子反常霍爾效應，証實了理論預言﹔

2015年，團隊計算發現了外爾半金屬，並被實驗迅速証實。其后，他們還提出了節點線半金屬、三重簡並半金屬等，進一步拓展了拓扑半金屬材料家族﹔

2019年，團隊完成了拓扑電子材料數據庫的建設，從3萬多個已知的材料中篩選出近8000個拓扑非平庸的材料，加快了拓扑電子材料的發現和研究。

當前，拓扑新物態、新材料和新現象研究成為國際熱點，拓扑材料體系不斷涌現。豐富新奇的拓扑物性，也為新型功能器件的應用奠定了重要的科學和材料基礎。

方忠說：“一般物質材料因為有電阻，電子在傳輸過程中就會產生熱量。利用這些新的拓扑材料，就有可能實現沒有電阻的電子輸運狀態，從而降低能耗。”

此外，該團隊還提出並實現了一種全新的拓扑不變量計算方法，並已發展成為研究拓扑性質的標准計算方法。同時，他們也提供了一種新的研究范式，加速了新物態和新材料的發現。

拓扑電子態的概念，也被迅速推廣到其他領域。

據了解，中國科學院物理研究所的一個團隊在光學器件的設計中使用了數學的拓扑原理，使得該半導體激光器的聚光效果提升了數十倍。

方忠提到，未來團隊的研究重點方向之一，是基於拓扑材料數據庫，著重研究具有應用前景的拓扑材料和拓扑量子效應，包括磁性拓扑態、手性費米子、拓扑熱電等。同時，研發相關的材料和物性計算能力、制備和表征測量的實驗設備等，推動拓扑電子器件的創新和應用。

談起這些年的拓扑電子態研究歷程，方忠表示，做科學研究需要長期積累和堅持不懈，才會有取得突破的可能。

“拓扑態是認識物質世界的全新視角，為變革性技術的出現提供了全新的物理原理與實際材料，我相信拓扑時代的黎明即將到來。”方忠說。

國家技術發明獎二等獎“柔性直流換流器關鍵技術及應用”

探索電網調節的新路徑

本報記者  喻思南

風能、光能等清潔能源由於存在發電波動性和間歇性等短板，大規模並網會影響電網穩定運行。破解這一難題，柔性直流輸電技術是重要手段之一。

2004年，時任中國電力科學研究院輸配電國家工程中心副主任的湯廣福帶領研發團隊，開啟新一代直流輸電技術的探索。

很長一段時間，應對清潔能源大規模並網接入挑戰，國際主流解決方案是國外提出的輕型直流輸電技術。該技術不依賴電網電壓換相、控制更靈活，但電壓低、容量小，無法滿足千兆瓦級跨區域輸電需求。

有沒有更好的實現路徑？研發團隊意識到，模塊化多電平技術路線或許是個好方法。但該路線僅是一個概念，從電氣實現、機械結構、仿真驗証到試驗方法等均無先例可循。“從搞清原理到工程實現，全靠自己摸索。”國網智能電網研究院總工程師賀之淵回憶。

模塊化多電平換流器由數百甚至數千個模塊構成，每個模塊就是一個小電源，各個模塊獨立地投入切出控制，既要維持自身的能量吞吐平衡，還要實現整體的交直流變換功能，做好非常困難。

2005年，賀之淵加入團隊時，正在中國電力科學研究院攻讀博士學位。在湯廣福指導下，賀之淵和研究團隊在“無人區”摸爬滾打，經過10余次設計迭代、70余次專家評審，首次建立了完備的柔性直流輸電技術研究理論體系，攻克了數字電路在高電位場合的高耐壓能力和高抗電磁干擾難題，並於2010年成功研制出柔性直流換流閥工程樣機。

工程應用，做出樣機只是第一步。2011年7月，亞洲首條柔性直流輸電工程在上海建成，實現了我國柔性直流輸電技術領域零的突破。國家電網有限公司由此成為全球第三家完全掌握柔性直流輸電成套設備設計、試驗、調試和生產全系列核心技術的企業。

在此基礎上，國網智能電網研究院牽頭的研發團隊，攻關更高參數等級的柔性直流輸電裝備，朝著千兆瓦級容量的目標進發。多年努力結出碩果：團隊揭示了換流器換流機理，提出了動態多物理場綜合調控方法，發明了換流器高速精准控制保護技術……一系列重大創新，助推我國在該領域邁向世界前列。

2013年，團隊研制出世界首個±320千伏/1000兆瓦柔性直流換流器，破解了柔性直流向千兆瓦級以上容量發展的技術瓶頸。2015年，該產品在廈門±320千伏柔性直流輸電科技示范工程中成功應用，為大型城市可靠供電開辟了新途徑。2020年，我國建成世界首個±500千伏/3000兆瓦張北柔性直流電網試驗示范工程，讓“張北的風點亮北京的燈”。

中國柔性直流技術已經走向世界。2022年，國網智能電網研究院牽頭的中國團隊與國際同行競技，成功中標±320千伏/1030兆瓦德國BorWin6海上風電柔性直流工程。該工程對系統可用率、平台重量、新型控制策略等方面要求非常嚴格，團隊在價格高於競爭對手的情況下，依靠最高技術評分脫穎而出。

高端輸電技術首次進入歐洲市場，印証了我國柔性直流技術及柔性直流換流閥等高端電氣設備的競爭力。

賀之淵表示，目前團隊正在研發新型柔性直流輸電技術。該技術在保留柔性直流輸電技術優點的同時，又具備常規輸電技術低損耗、高電壓、大容量的特點，從而兼具經濟性和技術先進性。

“20年來，我國柔性直流輸電技術實現了從追趕到引領的跨越式發展。錨定目標，持續攻關，自主創新大有可為，也大有作為。”賀之淵說。

國家科技進步獎一等獎“食藥用菌全產業鏈關鍵技術創新及應用”

推動食藥用菌產業高質量發展

本報記者  劉詩瑤

如今，食藥用菌產業已成為繼糧、油、果、蔬后我國第五大農業種植業，是保障國家糧食安全和推進鄉村全面振興的重要產業。據統計，我國單是食用菌年產量40多年來就增長了700多倍，從1978年5.7萬噸到目前超4000萬噸，年產值達3000多億元。

小蘑菇變成大產業、造福民生福祉，背后是科技創新的力量。由中國工程院院士李玉領銜的科研團隊，歷經多年攻關，通過食藥用菌育種、栽培、加工全產業鏈關鍵技術創新及應用，推動產業實現高質量發展。

做好中國人自己的食藥用菌資源調查與保育，是李玉團隊從事科學研究重要的目標之一。為了保護菌類種質資源，團隊成員走遍了大江南北。每年4月底5月初，團隊就開始深入自然保護區，每隔10天到山上集中採一次蘑菇，回來整理資料……如此循環往復，一般會持續到9月份，幾乎貫穿野生蘑菇的整個生長周期。團隊成員不怕辛苦，不僅練就了不怕蚊子咬的“技能”，還練出了深山識路的本領。通過看月亮、看星星、看樹皮來識別方向，遇山順坡走、遇水順水走等，都是他們的“不迷路真經”。

基於常年採樣調查，李玉團隊對我國典型生態系統進行了菌物資源調查及系統分類研究，發表新種130余個，記錄中國黏菌430余種，佔世界已知種的43%。李玉也成為第一個為黏菌命名的中國人。他提出了菌物多樣性“一區一館五庫”思路，構建了菌物多樣性保護創新體系——在自然保護區裡設立菌類保育區，建設標本館，打造菌種庫、活體庫、有效物質庫、基因庫和信息庫，建成國際領先、年入庫量全國最多的食藥用菌種質資源庫，為世界菌物資源保育提供了中國方案。“即使我們追不上某個菌類物種消失的速度，有一天也能從庫裡進行信息溯源，實現再利用。”李玉說。

為更好推進食藥用菌產業，李玉團隊推動栽培技術革命，創建“表型+基因型+功能成分+活性評價”精准育種技術，選育具有自主知識產權的主栽新品種42個。每年，李玉都要帶領團隊成員深入田間地頭、菇棚車間開展科普宣傳。每到這個時候，周圍的菌農就像過節一樣，從四面八方趕來，為的是聽他一堂課。據不完全統計，李玉團隊先后培訓當地技術骨干8000多人，輻射帶動菌農3萬余戶。

李玉團隊率先提出並踐行“木腐菌草腐化”理論，木腐菌從“吃木”變為“吃草”，生產1噸食用菌干品可消耗1.33噸秸稈，經濟效益提升3.42倍，累計消耗農業廢棄物1.24億噸。團隊還開發出黑木耳全日光間歇彌霧栽培和小孔出耳技術，實現黑木耳大田“地栽”的革命性轉變，種植面積36年增加1000倍。他們解決了北方食用菌發展中的工程技術難題，實現了“南菇北移”“北耳南擴”的食用菌產業發展戰略。

在李玉看來，“蘑菇不只是一盤菜”，必須走向深加工。他帶領團隊研發出木耳冰淇淋、木耳脆片、木耳茶、木耳益生菌等新產品，形成木耳全鏈條產品矩陣，帶動百姓脫貧致富。

李玉團隊還把食用菌種植技術推廣到非洲。針對贊比亞的熱帶氣候，他們集成創新出適宜當地種植的食用菌品種8個和配套生產技術體系。

李玉團隊沒有停止前行的腳步，他們更大的夢想是讓中國發展為食藥用菌產業強國，讓老百姓吃上更健康、更放心的好蘑菇。“對這個夢想，我們滿懷信心。”李玉說。

國家科技進步獎二等獎“肺癌放療聯合分子靶向和免疫治療的關鍵機制與臨床應用”

為肺癌診療設計精准方案

本報記者  谷業凱

在山東第一醫科大學附屬腫瘤醫院，一場由該院院長、中國工程院院士於金明牽頭開展的肺癌多學科聯合診療正在進行。從2015年開始，多學科聯合診療已成為於金明乃至全院醫生每周固定的工作安排。“我們集中不同學科專家的智慧，以精准診斷和治療為前提，提供以患者為中心的個體化診療方案。”於金明說。

腫瘤是極其復雜的疾病，特別是肺癌，不同的治療方法可能有不同的療效和副作用。放療是肺癌最有效的局部治療手段之一，在醫學技術進步、多學科交叉融合的背景下，如何使放療聯合分子靶向和免疫治療等治療方式，從整體上提高療效、使患者獲益最大化，是於金明和團隊一直在思考的問題。

於金明深知，要在臨床上取得突破，研究必須奔著基礎去。在肺癌放療聯合分子靶向和免疫治療的研究中，團隊從基礎層面探究聯合給藥機制，繪制了我國放療重塑機體抗腫瘤的“免疫圖譜”，並通過系列細胞和動物研究，發現了放療誘發免疫應答的關鍵通路及靶點，在分子水平上篩選出聯合治療的新靶點、新機制。於金明團隊在放療免疫基礎研究方面取得的成果，為臨床轉化提供了理論基礎，在國際上產生了重要影響。

為了在分子層面獲得精准的治療方案並監測療效，團隊還自主建立了中國腫瘤人群基因組數據庫，構建了多款高通量測序檢測組套，開發了與之對應的全自動生物信息學分析流程，實現肺癌免疫微環境的分子影像可視化，為科學研究和臨床應用打下堅實的基礎。團隊成員、山東第一醫科大學附屬腫瘤醫院科教外事部主任陳大衛說：“我們開發的系列產品和檢測技術靈敏度高，在國內外獲得多項專利授權，相關試劑盒產品獲國家藥品監督管理局批准上市，已在國內外超150家醫療機構使用。”

針對放療帶來的正常組織損傷，團隊創新提出了“免疫調節精准計劃”理念。他們研發的專利技術“一種照射劑量確定方法及系統”，能夠設計出精准動態調節的放療方案，實現飛秒級、高精度的“靶區”勾畫。

“我們將新型靶向、免疫治療藥物與精確放療技術結合，通過全國多中心的臨床研究，驗証了免疫治療在中國肺癌患者中的安全性和有效性，創建了放療聯合分子靶向和免疫治療的‘高效低毒’新策略，顯著提高了肺癌患者的生存率，減少了正常組織並發症，為肺癌治療的全程精准化提供了有力支持。”團隊成員、山東第一醫科大學附屬腫瘤醫院副院長邢力剛介紹。

個體化、精准化治療，需要全面的醫療數據支持和多學科協作機制。在於金明帶領下，山東第一醫科大學附屬腫瘤醫院建立多學科聯合診療模式，實現對新入院肺癌患者的全覆蓋。

“堅持‘面向人民生命健康’，要求我們以臨床需求為導向做科研，提升患者的健康水平和生活質量，為健康中國建設作出貢獻。”於金明表示，下一步，團隊將加強臨床研究，建立大型臨床試驗網絡，收集肺癌患者臨床、病理等多維度信息，力爭早日建成“惡性腫瘤免疫放療”數據平台，為臨床試驗提供數據支持，為臨床醫生提供最新的研究成果、治療方案和臨床指南。

《 人民日報 》（ 2024年07月15日 19 版）

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