冉浩 白玉磊

2019年1月8日，2018年度国家科学技术奖励大会在北京举行。大会对我国2018年的科学技术进步进行了总结，共评选出了285个项目（人选）。其中，国家自然科学奖38项，国家技术发明奖67项，国家科学技术进步奖173项。此外，中华人民共和国国际科学技术合作奖授予简迪安米勒等5人。最重量级奖项——国家最高科学技术奖，授予了哈尔滨工业大学刘永坦院士和中国人民解放军陆军工程大学钱七虎院士。而且，这次江苏的表现依然亮眼，得奖数量雄踞各省头把交椅。让我们一起来盘点一下吧。

【国家最高科学技术奖得主风采】

刘永坦院士：让海防雷达看得更远

雷达，是一个音译的名词，它来自英文单词“Radar”，它的含义是“无线电探测和测距”。雷达的原理似乎并不复杂，发出的无线电波被物体反射回来，然后据此来获取目标的大小、位置、运动轨迹等信息。然而，实现起来并不容易，特别在现在的技术条件下，普通型号的雷达是无法完全满足国防需求的。为此，中国科学院院士、中国工程院院士刘永坦领导的团队，开发出了一系列新体制雷达。

无线电波是直线传播的，而地球是圆的，地平线会遮挡另一侧的物体，因此要想探测得远，就只有尽可能把雷达建造得高一些。这在陆地上还好办，但如果是监测海洋国土，那就力不从心了。高频地波超视距雷达改变了这一状况。它利用高频电磁波在导电海洋表面传播时衰减较小的特点，发送特定波段，让电磁波“贴着海面”前进，探测距离可达200～400千米，是传统雷达的好几倍。与此同时，它还可以有效地发现超低空飞行的飞机和巡航导弹。这其中涉及到了复杂的数据分析和处理技术，要知道，海面产生的各种背景干扰，要比空中多得多。高频地波雷达也可与另一种新体制雷达——天波雷达联合使用，对海监视距离扩展至近千千米，真正完成了海域全覆盖。

正是有了以刘永坦院士为代表的一批雷达专家，我国才构建起了天地海的立体雷达网络，捍卫着祖国的疆域。

钱七虎院士：国家坚盾的铸造者

矛与盾，是世间永恒的话题。如果说武器是国家的矛，那防护工程就是国家的盾，中国工程院院士钱七虎则是国家坚盾的铸造者。他是国际岩石力学的顶级专家，是中国现代防护工程理论的奠基人，同时，也是中国防护工程学科和人才培养体系的创造者。

从20世纪五六十年代开始，我国就面临着核打击的威胁。钱七虎扛起了铸就我国防护工程的重任。他使用先进的计算理论和设备，成功设计出当时国内跨度最大、抗力最高的飞机洞库防护门，创造性地提出了建设深地下防护工程的总体构想，构建出了破碎区受限内摩擦模型等计算理论和防护技术，为我国战略工程安上了“金钟罩”。“我们的防护工程就是要抗击炮弹、炸弹、原子弹、氢弹打击，抗击它的是国防人防工程。”“我们的防护工程不仅能防当代的，也能防未来可能的敌战略武器打击，什么钻地弹来了都不怕。”这不仅是一位科学家的豪气，更是一个国家的底气。

和平年代，钱七虎仍以耄耋之躯，肩挑国家重任，南水北调、西气东输、能源储备、地下工程、港珠澳大桥，总能看到他的身影。1992年，他在珠海主持定向爆破炮臺山，1.2万吨炸药在38秒内分33批精确起爆，至今仍保持世界最大爆炸当量的爆破纪录。2008年，他主导建成南京长江隧道盾构，隧道全长6042米，助力成就“万里长江第一隧”。2017年，他发现港珠澳大桥沉管隧道合龙中的计算错误问题，带领团队重新计算、提出建议，确保这一世界最大的沉管隧道安装成功。他还进行了城市地上地下空间一体化规划的理论体系和实践探索，先后参与组织编制了20多个重点设防城市的地下空间规划。他的人防理念，事实上已经渗透到居民住宅、地铁线路等，和我们很多人每天的生活息息相关。

【必须要说的国家自然科学奖—等奖】

实验室里做出来的“诺奖级成果”

在本次大会上，清华大学副校长、中国科学院院士薛其坤主持完成的“量子反常霍尔效应的实验发现”项目，获得了唯一的国家自然科学奖一等奖。

在凝聚态物理领域，量子霍尔效应是一个非常重要的研究方向。你一定注意过这样的现象，在我们使用计算机、手机的时候，会遇到发热、能量损耗和变慢等问题。这是因为在常态下，电路中的电子在运动的时候没有固定的轨迹，会发生各种碰撞，从而产生能量的损耗。

而量子霍尔效应则可以为电子们制定规则，让它们在各自的跑道上笔直前进，这就好比把熙熙攘攘的商业街变成了各行其道的高速公路，其对设备的优化作用是不言而喻的。然而，要实现量子霍尔效应的条件很苛刻，它需要非常强大的磁场，用于制造磁场的设备不仅庞大，而且相当昂贵。如果能不受限制地实现量子霍尔效应，该多好啊！

这种不需要强磁场，甚至是零磁场下实现的“不一般的”量子霍尔效应，就被称为量子反常霍尔效应。从1988年开始，无数物理学家投入其中，开始寻找实现量子反常霍尔效应的现实可能。进入21世纪，美国斯坦福大学的张首晟教授领导的理论组成功地预言了二维拓扑绝缘体中的量子自旋霍尔效应，并于2008年指出了在磁性掺杂的拓扑绝缘体中实现量子反常霍尔效应的新方向。2010年，我国理论物理学家方忠、戴希等与张首晟教授合作，提出磁性掺杂的三维拓扑绝缘体有可能是实现量子反常霍尔效应的最佳体系。这个方案引起了广泛关注，多个世界一流的研究组沿着这个思路在实验中寻找量子反常霍尔效应，但一直没有取得突破。

而由清华大学薛其坤院士领衔，清华大学、中国科学院物理所和斯坦福大学研究人员联合组成的团队经过近4年的研究，最终利用分子束外延方法，制备出了高质量的拓扑绝缘体磁性薄膜，并在极低温输运测量装置上成功观测到了量子反常霍尔效应。

这是中国科学家从实验中独立观测到的一个重要物理现象，也是物理学领域基础研究的一项重要科学发现。它是一项里程碑式的工作，诺贝尔物理学奖得主杨振宁教授评价其为“诺贝尔奖级的发现”。

【江苏获奖项目解读】

大奖背后的江苏科技力量

在本次大会上，江苏共在50项通用项目中获奖，包括自然科学奖5项、技术发明奖8项、科技进步奖37项。让我们盘点其中的一些奖项，一起来解读一下它们和我们生活之间的关系。

为山川大地安上“神经系统”

名称：地质工程分布式光纤监测关键技术及其应用

奖项：国家科学技术进步奖一等奖

我国是一个地形多样、地质灾害多发的国家，但是在地质监测方面还存在很多不足。南京大学主持完成的这一项目在地质工程灾害机理和理论判据方面取得了新突破，该项目以光纤为基础，可以在整个监控系统内多点、散布传感器，让一根头发丝粗细的光纤，根据不同地质环境和多场监测要求，穿上各种“定制的外衣”，变成敏感的“大地感知神经”，使得大地一有灾害异动，监测系统就能立刻发现目标，精准预警。项目研制的30余种传感光缆，全部属于原创性成果，为地质工程监测提供了坚韧而敏感的“神经”。

经鉴定，这一项目已达到国际先进水平，目前已有40多种产品推向市场，并在南水北调、三峡库区、锦屏电站、青藏铁路、故宫城台、长三角地区地面沉降等200多个项目中得到应用，取得了良好的社会和经济效益，部分产品还出口英国、美国、意大利、马来西亚等国家。

让材料也可以被编程

名称：新型微波超材料对空间波和表面等离激元波的自由调控或实时调控

奖项：国家自然科学奖二等奖

超材料是具有特殊性质的人造材料，这些材料是自然界中没有的，我们可以通过设计材料的微观结构来定制它的性质，从而得到全新的物理现象或材料性质。这是一个新的研究热点，代表着未来科技的发展方向。近年来，超材料领域内取得了一些进展，但仍存在一些瓶颈问题。

东南大学崔铁军教授团队利用数字对超材料进行编码，实现了对电磁波（含光波）的实时控制，构建了数字编码和现场可编程材料的新体系，开创了光学研究和应用的新领域。该成果在2016年被《中国激光》评选为“全球光学十大科研突破”，实现了我国科学家在超材料领域从跟跑到并跑、再到局部领跑的变化。解码癌症发病的基因机制名称：中国人群肺癌遗传易感新机制奖项：国家自然科学奖二等奖

据统计，每年我国肺癌的发病人数超过70万，死亡人数超过60万，发病和死亡数均位居所有肿瘤疾病的首位。围绕着中国人群肺癌遗传易感机制，南京医科大学沈洪兵教授团队开展了中国唯一、亚洲最大的大样本多中心肺癌易感基因组学研究，收集9700余例肺癌病例和超过1万例的对照，应用高密度全基因组芯片和系统的生物信息学分析，首次建立了我国人群肺癌分子遗传图谱。

该项目新发现了21个肺癌易感基因及两种遗传易感模式，且与欧美的高加索裔人群存在种族差异;发现肺癌易感基因MHC和CTLA-4变异调控T细胞活化，揭示了T细胞活化影响肿瘤易感性的共同遗传学机制;发现了遗传变异调控miRNA表达与成熟影响肺癌发生发展的机制，建立了肺癌早期诊断与预后预测新方法，为推动我国肿瘤精准防治作出了突出贡献。

从量子层面解读摩擦

名称：摩擦界面的声子传递理论与能量耗散模型

奖项：国家自然科学奖二等奖

摩擦发热以及热量传递，是物理学中最普遍的现象之一，全世界三分之一的一次性能源消耗来自摩擦过程。因此，了解摩擦原理、控制摩擦，对提高机械效率、节约能源具有重要意义。而摩擦界面的性质，不仅决定摩擦系数的大小，同样也决定热传递的效率。声子，是固体理论的重要概念，用来描述晶格的简谐振动，它不是一个真正的粒子，但属于玻色子，它可以产生和消灭，有相互作用的声子数量并不守恒。

东南大学陈云飞教授团队的研究，给出了原子尺度下摩擦的耗能模型，发现了摩擦耗能与声子主导的频率之间的定量关系，在国际上最先给出多层膜导热系数最小值出现的条件，成为国际同行寻找多层膜导热系数最小值的一个通用方法。陈云飞教授团队的发现将为工程上实现摩擦系数和导热系数的主动调控提供可能。

助推国家高超声速飞行器

名称：新型发动机非常规排气系统设计方法及关键技术

奖项：国家科技进步奖二等奖

排气系统是航空航天推进器的重要组成部分，对其推进效率、工作范围等均有重要影响。近年来，高超声速成为航空航天的战略发展方向和各国竟相研究的热点，作为高超声速飞行器发动机的关键部件，排气系统所面临的特殊难题逐渐显现。

针对这一排气系统设计难题，南京航空航天大学徐惊雷教授团队在国家相关科技工程以及国家自然科学基金等的大力支持下，经过18年的基礎研究和关键技术攻关，终于突破了系列关键技术难题，创新性地提出了多种复杂三维非对称喷管型面的设计方法，并解决了全速域飞行器所必需的组合循环发动机排气系统关键技术。该成果具有重要的科学研究和国防应用价值。

除了以上这些，江苏值得一提的获奖项目还有很多，如东南大学的“城市多模式公交网络协同设计与智能服务关键技术及应用”、南京航空航天大学的“动态系统故障诊断与可靠容错控制”、国网江苏省电力有限公司的“国家工频高电压全系列基础标准装置关键技术与工程应用”等，都已经或将要在我们的国防、生产和生活中发挥重要的作用。