从“1”开始 实现“0”的突破
——大规模斑马鱼定向突变体库建成记

斑马鱼，因全身布满多条深蓝色条纹似斑马而得名。这种不起眼的生物，却是撬动许多学科发展的基础——其基因和人类基因相似度达87％，因此被应用在生命科学、健康科学和环境科学等领域的研究中，与线虫、果蝇、小鼠一样，是常用的模式生物。

从2013年开始，在中国科学院院士朱作言、孟安明的号召下，国内30多家实验室先后加入“斑马鱼1号染色体全基因敲除联盟”（ZAKOC）。经过6年协作攻关，科学家针对斑马鱼1号染色体上的1333个基因进行系统性基因敲除，成功敲除了其中1029个基因，实现了中国斑马鱼资源库“从0到1”的突破，也为相关学科开展研究奠定了基础。

在国家“十三五”科技创新成就展上，由中科院水生生物研究所（以下简称水生所）牵头完成的这一成果——“建成自主知识产权的大规模斑马鱼定向突变体库”入选基础研究展区，出现在生物科技相关成果的第一展板上。

新一代AI“轻”装上阵

深度学习近些年来迅猛发展，在人工智能（AI）领域显现出了强大的威力。然而这一切是有代价的。为了完成日益复杂的AI任务，神经网络模型体量暴增，对服务器的储存和算力要求也水涨船高，由此产生的经济成本、耗费的电量、对环境的污染正困扰着这个行业。

AI这场“游戏”正变得越来越“笨拙”，也越来越奢侈。于是，轻量化人工智能（Tiny AI）被寄予厚望，通过对AI模型及其计算载体的“瘦身”，提升效率、降低能耗。2020年，《麻省理工科技评论》将“Tiny AI”列为“全球十大突破性技术”。

中科院自动化研究所（以下简称自动化所）是国际上最早开展AI轻量化设计的机构之一。“十三五”期间，自动化所研究团队在“AI芯片—平台—算法”全栈轻量化AI技术中取得了一系列成果，成为新一代AI的“先行者”。

始终如一 突破“极限”

从理论到实践的路有多长？

国家“十三五”科技创新成就展上，基础研究展区到高新技术展区只有区区几步路，但对位于基础研究展区的“纳米限域催化”概念而言，为它落地形成高新技术展区的煤经合成气直接制高值化学品千吨级规模工业试验装置，中国科学院大连化学物理研究所（以下简称大连化物所）的科研人员和合作企业奋斗了3年。

烯烃、芳烃等高值化学品是化工生产的核心，一直以来，这些基础化学品主要来自石油。而我国是一个贫油、少气、相对富煤的国家，大量依赖进口石油来生产液体燃料和化学品关系到国家能源安全。为了解决这一问题，向储量相对丰富的煤炭要答案成为众多科研团队的研究方向。

“我国化学品生产每年消耗约1.2亿吨原油，实现煤炭清洁高效转化具有重要的战略意义，科技要为‘能源革命’提供支撑。”中国科学院院士包信和说。

碳卫星：“把脉”全球大气治理

在中科院大气物理研究所研究员刘毅的办公室中，放着一个缩小版的全球二氧化碳监测科学实验卫星（以下简称碳卫星）模型。这颗“小”身形的卫星，承担着监测全球二氧化碳浓度分布的“大”使命。

从国外专家口中的“impossible”到2016年成功发射，碳卫星目前已在太空中工作了5年多。作为我国首颗、全球第三颗碳卫星，它实现了我国空间温室气体高精度监测的从无到有，为应对全球气候变化贡献了科技力量。

今年7月，刘毅团队获取了中国碳卫星首个全球碳通量数据集和地图，这标志着我国具备了全球碳收支的空间定量监测能力，是继日本、美国之后第三个具备该技术的国家。

揭开衰老之谜 寻找生命之钥

在今年10月国家“十三五”科技创新成就展上，走进“面向世界科技前沿”的基础研究展区，就会看到一个叫做“解密衰老”的展台。不论男女老少，大家总喜欢在这里驻足一会儿，问些最关心的问题：“到底什么是衰老？”“我怎么知道自己有多老？”“怎样才能老得慢一点？”

这些问题看似简单，实则极其复杂。

过去10年间，中国科学院动物研究所刘光慧研究员团队一直专注于衰老相关研究，希望能无限接近这些生命最基本问题的答案。

在深渊科考的“奋斗者”

11月28日，距离“奋斗者”号全海深载人潜水器（以下简称“奋斗者”号）在马里亚纳海沟圆满完成万米深潜海试任务顺利返航整整一年了。

“下潜46次，其中12次下潜超万米、6次进入9000米级深度科考作业，把10多名科学家运送到万米以下深度进行深渊科学考察……”中国科学院深海科学与工程研究所（以下简称深海所）首席顾问刘心成细数着“奋斗者”号一年来的“功绩”。

今年是“奋斗者”号首次用于深渊科考，它带回来丰硕的深渊底部生物、微生物、沉积物、岩石等珍贵样品和视频、数据，不仅创造了深渊科考的许多新纪录，而且使人们对马里亚纳海沟“挑战者深渊”底部有了较为全面的科学认知。

“奋斗者”号取得骄人成绩的背后，离不开一群攻坚克难、勇攀高峰的“奋斗者”们日夜拼搏。

东方超环的极限挑战

“98、99、100！”2021年5月28日凌晨3时02分，当大屏幕上的数字突破100秒时，所有人起立欢呼。

这是东方超环的第98958次实验。一个新的世界纪录由此诞生——东方超环成功实现可重复的1.2亿摄氏度101秒和1.6亿摄氏度20秒等离子体运行，将1亿摄氏度20秒的原纪录延长了5倍，进一步证明核聚变能源的可行性，也将为迈向商用奠定物理和工程基础。

回望过去的15年，东方超环在一次次挑战极限：

……

“极低温”研究里的炽热情怀

实现极低温区精准测温，也是中国科学家一直努力的方向。早在上世纪八十年代初期，毛玉柱、洪朝生等科学家开始了我国最早的低温温度计量工作，研制出两套低温温度计量标准设备和一套低温数据自动采集系统，其中0.65开尔文-24.5561开尔文低温温度计量标准获国家专项计量授权，向全国开展温度传递服务。1988年，中国科学院成立了低温计量测试站，这是国内最早开展极低温区温度测量与标定的机构。由于温度越低，想开展高精度测量的难度就越大，加之受限于当时国内测量技术水平，我国一直未能建立极低温区基准级测温装置。

2013年前后，中国科学院理化技术研究所的高波还是一名助理研究员时，曾参与过一项我国极低温区基准级测温技术需求的调研项目，通过那次调研，高波方才意识到，我国在极低温区高精准测温领域与国际先进水平存在着巨大差距，极低温区温度量值溯源受制于人，这深深触动了高波。也就是从这时起，一颗“建立我国极低温区基准级测温装置”的种子深深地埋在了高波的心中。

直到近些年，这一局面被彻底扭转……

“拉索”七年：向着宇宙线研究的最前沿

在青藏高原最大的古冰体遗迹——海子山上，位于海拔4410米的高处，有一个占地面积达1.36平方公里的巨大“圆盘”。它的任务是接住从外太空洒向地面的带电粒子。

当这些粒子穿过稀薄的大气落到“圆盘”上时，科学家可以通过与“圆盘”相连的计算机，挖掘出粒子带来的信息，并由此触及宇宙的奥秘。

这个“圆盘”名叫“拉索”，全称是“高海拔宇宙线观测站”（LHAASO），由国家发展改革委立项支持建设。中国科学家用了7年将它建成。这个全球独一无二的观测站，把人类与宇宙连在了一起。

空间站天和核心舱发射任务圆满成功