据官媒4月25日消息（记者 牛谷月 万玉航）全球首个通用人工智能系统原型发布、量子云算力集群综合指标进入国际第一梯队、智能脑机系统拓展“心有灵犀”的边界……4月25日上午，2024中关村论坛年会在京盛大开幕，10项重大科技成果集体亮相，世界瞩目。 政策指引方面，工业和信息化部、科学技术部和北京市人民政府联合印发《中关村世界领先科技园区建设方案》，部署五方面50项重点任务，出新一批重大政策和改革措施，将中关村打造成为北京国际科技创新中心建设跃升的主阵地、京津冀协同发展的突破口、中国高质量发展的引领者、全球创新网络的关键枢纽，为中国式现代化建设贡献力量。 AI时代，用“光”替代“电”作为信息处理载体的光计算技术已经成为人工智能芯片的重要技术核心。清华大学戴琼海团队突破传统芯片架构中的物理瓶颈，研制出国际首个全模拟光电智能计算芯片。该芯片具有高速度、低功耗的特点，在智能视觉目标识别任务方面的算力是目前高性能商用芯片的3000余倍，能效提升400万倍，该成果开创了全新计算技术时代，有望成为人工智能发展的有力引擎。 AIGC技术快速演进，多个千亿参数基座大模型发布，用户规模国内领先，长文本上下文理解能力不断增强，AIAgent智能体应用逐步拓展，具身智能潜力初显，文生音乐模型国内首发，文生视频模型取得原创性突破，生成时长和质量实现大幅提升。以原创引领，基于价值驱动的全球首个通用人工智能系统原型“通通”发布，可以识别人类意图并主动提供帮助，已达到儿童一定智力水平，并且正在持续成长中。人工智能取得系列成果，业内瞩目精彩纷呈。 光学晶体被称为激光技术的“心脏”。北京大学科研团队创造性提出“转角相位匹配理论”，并应用氮化硼首次制备出超薄、高能效光学晶体“转角菱方氮化硼”。厚度仅为微米量级，能效提升至少100倍，为新一代激光技术奠定了理论和材料基础。 量子云算力集群构筑起量子计算“实用之路”。北京量子信息科学研究院联合中国科学院物理研究所、清华大学等团队完成大规模量子云算力集群的建设，实现了五块百比特规模量子芯片算力资源和经典算力资源的深度融合，总物理比特数达到590，综合指标进入国际第一梯队。 第五代精简指令集（RISC-V）正在引领新一轮处理器芯片技术与产业的变革浪潮。中国科学院计算技术研究所、北京开源芯片研究院开发出第三代“香山”开源高性能RISC-V处理器核，是在国际上首次基于开源模式、使用敏捷开发方法、联合开发的处理器核，性能水平进入全球第一梯队，成为国际开源社区性能最强、最活跃的RISC-V处理器核，为先进计算生态提供开源共享的共性底座技术支撑。 随着脑机接口技术的横空出世，“隔空取物”已成为现实，人与物之间也能实现“心有灵犀”。开幕式上发布的“北脑二号”智能脑机系统，填补了我国高性能侵入式脑机接口空白。 脑机接口是在大脑与外部设备之间建立连接的一项新型交叉技术，是国际上竞相发展的科技前沿。通过自主研发的高通量柔性微丝电极、大通道数高速神经电信号采集设备，该技术有效支撑了高效运动想象神经编解码的开发，电极性能参数世界领先，并在国际上首次实现猕猴对二维运动光标的灵巧脑控。这项技术的突破，为更自然、更灵活的新一代神经假肢的开发等临床应用奠定了基础。 由国家电力投资集团有限公司研制的300兆瓦级F级重型燃气轮机首台样机总装下线，是我国自主研制的最大功率、最高技术等级重型燃气轮机；中国科学院遗传与发育生物学研究所团队定位克隆到与耐碱性显著相关的主效基因，为盐碱地综合利用和保障粮食安全提供了新思路。 此外，中国科学院国家天文台科研团队基于“中国天眼”的超高灵敏度和超强探测能力，首次探测到迄今最短轨道周期脉冲星双星系统，同时观测到双星演化过程的中间态，这一重大发现为脉冲星双星演化理论提供了直接证据；中国科学院高能物理研究所科研团队基于高海拔宇宙线观测站超高灵敏探测系统，探测到史上最亮伽马暴，为探索宇宙起源注入了全新的活力。 附：2024中关村论坛年会开幕式重大成果发布名单 重大科技成果一：《中关村世界领先科技园区建设方案（2024-2027年）》（发布单位：工信部、科技部、北京市人民政府） 重大科技成果二：用“芯”加速AI——全模拟光电智能计算芯片（发布单位：科技部、国家自然科学基金委、清华大学） 重大科技成果三：业内瞩目精彩纷呈——人工智能取得系列成果（发布单位：科技部新一代人工智能发展研究中心、中国信息通信研究院、北京市科学技术委员会、中关村科技园区管理委员会） 重大科技成果四：驾驭激光的利器——转角氮化硼光学晶体原创理论与材料（发布单位：教育部、北京大学） 重大科技成果五：构筑量子计算“实用之路”——量子云算力集群（发布单位：北京量子信息科学研究院、中国科学院物理研究所、清华大学） 重大科技成果六：绿色能源的强大引擎——300兆瓦级F级重型燃气轮机完成总装（发布单位：国务院国资委、国家电力投资集团有限公司） 重大科技成果七：来自开源的“芯”贡献——第三代“香山”RISC-V开源高性能处理器核（发布单位：中国科学院计算技术研究所、北京开源芯片研究院）； 重大科技成果八：基因改良护航粮食安全——农作物耐盐碱机制解析及应用（发布单位：中国科学院遗传与发育生物学研究所） 重大科技成果九：拓展“心有灵犀”的边界——“北脑二号”智能脑机系统（发布单位：北京脑科学与类脑研究所、北京芯智达神经技术有限公司） 重大科技成果十：重大科技基础设施取得系列国际领先成果（发布单位：国家发展改革委、科技部、国家自然科学基金委、中国科学院国家天文台、中国科学院高能物理研究所、中国科学院合肥物质科学研究院）

    植物基因组学研究为植物基因功能、群体遗传、进化和育种研究提供了重要基因组数据资源。近日，浙江大学樊龙江教授课题组在国际知名期刊《Nature Plants》发表了题为“Technology-enabled great leap in deciphering plant genomes”文章，系统收集并分析了自2000年（第一个植物基因组发表）以来测序组装完成的高质量植物基因组，合计包括来自1,575个物种的3,517个基因组。这些测序完成的基因组中，2/3的基因组（2,373个）和1/2的植物物种（793个）是在最近三年（2021-2023）完成的，相比于前20年（2000-2020）呈现出了一个巨大飞跃（图1）。该研究系统分析了完成这些基因组的测序技术和组装算法及其变迁。测序和拼接技术的进步推进了近期植物基因组学研究的快速发展。为了更全面地展示测序物种信息，并提供有关测序技术和组装算法应用情况，他们搭建了N3数据库（N3: plants, genomes, technologies），提供了现有3,517个植物基因组的详细信息，包括测序平台、组装质量、组装工具、可用基因组及其注释文件的下载链接等。该数据库为植物基因组学研究提供了重要资源和支撑。     近三年来，植物基因组的组装质量迅速提高，拼接达到染色体水平的基因组比例从前20年的47.3%增长为近三年的73.2%，平均contig N50大小从1.44 Mb增长到11.92 Mb。近三年组装的2,373个基因组涵盖了植物界物种的主要分支（目），同时大量研究致力于更高质量基因组的组装，例如单倍型基因组，泛基因组和端粒到端粒（T2T）基因组。在近三年组装的基因组中，94.0%的基因组均利用了三代测序（TGS）技术，已占据主导地位，6.0%的基因组仅使用二代测序（NGS）数据进行拼接。其中三代HiFi数据在2022年的使用比例激增，2023年已达到35.1%。组装算法的创新也为获得更完整的复杂基因组提供了机会。文章详细分析了组装三个阶段的不同特点，统计分析了每个阶段最常使用的软件并详细阐述了其算法的迭代过程。例如基因组拼接步骤，其算法最初是基于测序读序重叠区联配延伸的OLC算法为主，NGS数据出现后德布鲁因图（de Bruijn graph）算法成为主流算法（如SOAPdenovo和Velvet），而随着TGS数据的出现，由于测序读序变长，OLC算法（如Canu）重新换发活力，同时串图（string graph）算法（Hifiasm，Falcon和NextDenovo）可以利用长读序优势，同样成为主流算法。     该研究搭建的N3数据库（http://ibi.zju.edu.cn/N3database/），提供了1,777篇植物基因组相关论文的元数据，涵盖来自1,575个物种的3,517个植物基因组的详细信息。N3数据库提供了代表性物种基因组及其基因注释集，BLAST搜索和JBrowse基因组浏览等功能，为广大研究人员提供了一个及时跟踪获取已测序的植物基因组详细信息的综合平台。

  一项研究发现，一些土壤细菌可以获得一组基因，使它们能够将重金属镍排出体外。这使得细菌不仅能在有毒的土壤中茁壮成长，还能帮助植物在那里生长。华盛顿州立大学领导的一个研究小组在野生土壤细菌中找到了一组基因，这些基因使它们能够在蛇形土壤中做到这一点，蛇形土壤中天然含有高浓度的有毒镍。这一基因发现详细发表在《美国国家科学院院刊》(Proceedings of The National Academies of Sciences)上，它可能有助于为未来寻求让植物回归受污染土壤的生物修复工作提供信息。

 在国家自然科学基金项目（批准号：U21A20208、32272141）等资助下，中国农业科学院作物科学研究所童红宁研究员团队与福建省农业科学院水稻研究所赵明富研究员团队合作，揭示了一种独特的水稻种质资源“复粒稻”的遗传基础，并解析了植物激素油菜素甾醇（BR）调控水稻穗分枝及增加穗粒数的机制。研究成果以“组织特异性油菜素甾醇（BR）抑制促进水稻穗分枝和产量（Enhancing rice panicle branching and grain yield through tissue-specific brassinosteroid inhibition）”为题，于2024年3月8日在线发表于《科学》（Science）杂志上。论文链接：https://www.science.org/doi/10.1126/science.adk8838。   复粒稻是一种具有多粒簇生特点的水稻种质资源，自上世纪三十年代被报道以来，世界各国科学家对此开展了大量研究，但一直未克隆到具体调控基因，复粒稻形成的遗传机制始终是未解之谜。该研究团队利用复粒稻作为背景材料，通过化学诱变筛选获得回复突变体，进而通过构建回交群体并结合重测序和关联分析，最终克隆到了簇生控制基因BRD3，发现其编码一个植物激素油菜素甾醇（BR）代谢酶。对复粒稻基因组分析发现，BRD3基因上游存在倒位、缺失和插入等复杂的染色体结构变异，激活了BRD3的表达，导致BR减少，最终诱发多粒簇生现象。   该研究团队进一步解析了BR调控穗粒数的分子通路。研究表明，BRD3在水稻穗二级分枝分生组织部位被适度激活，导致了该部位BR含量降低，进而促进分生组织转化调控基因RCN2的表达，延迟二级分枝分生组织向小穗分生组织的转变，从而产生更多的水稻二级分枝，最终导致穗粒数增加。尤为关键的是，复粒稻中穗粒数的增加并未对粒重等农艺性状产生负面影响，因此复粒稻具有明显的产量优势。该研究首次发现BR具有通过调控水稻穗二级分枝决定穗粒数的功能，表明组织特异性抑制BR可破解水稻穗粒数和粒重之间的负相关平衡关系，为实现水稻产量突破提供了理论基础。尤为重要的是，通过对簇生辣椒和非簇生辣椒，以及具有簇生花的蔷薇和非簇生花的玫瑰进行BR测量比较发现，与水稻一样，簇生与非簇生之间具有类似的BR含量变化趋势，说明BR含量控制簇生的机制在自然界中可能具有普遍性。

使用低成本原料生产生物聚合物（可降解）的微生物生物转化，是石化合成塑料（不可降解）的替代品，可以成为实现可持续发展的有益方法。在这项研究中，乳制品行业将废料（乳清）用于聚羟基链烷酸酯（PHA）共聚物生产。初步筛选表明，与巨藻相比，富营养罗尔斯顿菌产生的PHA更高。在pH（7.0）、温度（37 °C）和150 rpm的搅拌速率等条件下，使用两个工艺变量（氨基酸和吐温-80）浓度的基于中心复合可旋转设计的优化，显著影响了PHA共聚物的生产。观察到高聚羟基丁酸（PHB）质量分数产量为69.3%，而脱蛋白乳清作为饲料的预测产量为62.8%。色氨酸（50 mg L-1）和补温-80（3 mL-1）的组合将红葡萄富化质量增加到6.80 g L-1，PHB含量为4.71 g L-1。此外，PHA及其共聚物的表征是通过ESI-MS、FTIR和TEM完成的。在放大到3.0 L时，PHA含量和产量与R. eutropha非常相似。这项研究表明，乳品废物处理废物可以潜在地用作生产高含量生物聚合物的廉价饲料，以开发可持续的废物管理系统。