両アカデミーの学者が2017年の中国と世界の科学技術ニューストップ10を選出、3Dプリント卵巣が選ばれた

中国科学院と中国工程院が主催し、中国科学院学術局、中国工程院弁公室、中国科学新聞が主催し、中国科学院と中国工程院の院士らが投票した2017年の中国と世界の科学技術トップ10ニュースが、2017年12月31日に北京で発表された。

この毎年恒例の選考会はこれまで24回開催されました。選考結果はニュースメディアで広く報道され、社会に大きな反響を呼び、国民が国内外の科学技術発展の動向を一層理解できるようにし、科学技術の推進と普及に積極的な役割を果たした。

2017年中国トップ10の科学技術ニュース

1. 中国の科学者が化学物質を使って完全な活性染色体を合成
中国の科学者らは化学物質を使って人工的に設計されたビール酵母の染色体4本を合成し、人類にとって「生命の再生」に向けた大きな一歩を踏み出した。この研究では、小分子ヌクレオチドを使用して生きた真核生物の染色体を正確に合成し、人工ゲノムの合成配列と設計された配列の完全な一致を初めて達成しました。その結果得られた酵母ゲノムは完全な生命活動を備えています。この研究成果は2017年3月10日にサイエンス誌に掲載され、我が国は米国に次いで真核生物のゲノムを設計・構築する能力を持つ2番目の国となりました。天津大学、清華大学、深センBGIゲノム研究所は2012年以来、米国などの科学研究機関と共同で、ビール酵母のゲノムを人工的に再設計し、化学的に再構築することを目指した国際酵母ゲノム合成プロジェクト（Sc2.0）を推進してきた。今回中国の科学者らが合成に成功したサッカロミセス・セレビシエの染色体4本は、Sc2.0プロジェクトで合成された染色体の3分の2を占める。

2. 国産の水中グライダーが6,329メートル潜水し、世界新記録を樹立
我が国が独自に開発した水中グライダー「海邑」は、2017年3月にマリアナ海溝チャレンジャー海淵で深海潜水観測ミッションを完了し、無事に回収されました。最大潜水深度は6,329メートルに達し、水中グライダーの最大潜水深度として世界新記録を樹立しました。「海易」水中グライダーは、中国科学院瀋陽自動化研究所が中国科学院B級戦略優先研究計画の展開に従って開発した、完全に独立した知的財産権を持つ新しい水中観測プラットフォームです。試作機の研究開発から、浅海用、深海用、超深海用など、さまざまなモデルの水中グライダー20機以上が参加した超深海観測ミッションの成功まで、13年を要しました。今回、「海易」はマリアナ海溝で12回の潜水を実施し、総距離は134.6キロメートルを超え、超高層地域の高解像度の水情報を大量に収集し、海洋科学者に同地域の水文学的特徴を研究するための貴重なデータを提供した。

3. 初期の古典的コンピュータを超える世界初の光量子コンピュータが誕生
2017年5月3日、中国科学技術大学の潘建偉院士の研究チームは、光量子コンピュータの構築に成功したと発表した。潘建偉氏のチームは、多光子エンタングルメントの分野で常に国際トップレベルを維持してきました。チームは独自に開発した世界最高の総合性能を持つ量子ドット単一光子源を使用し、電気的に制御されたプログラム可能な光量子回路を通じて、多光子「ボーズサンプリング」タスク用の光量子コンピューティングプロトタイプを構築しました。実験テストでは、プロトタイプのサンプリング速度は、国際的な同業者による同様の実験よりも少なくとも24,000倍高速であることが示されました。また、古典的なアルゴリズムと比較すると、人類史上初の真空管式コンピューターや初のトランジスタ式コンピューターよりも10～100倍高速です。この光量子コンピュータは、我が国の光子ベースの量子コンピュータの研究における画期的な進歩であり、従来のコンピュータの能力を超える量子コンピューティングの究極の実現に向けた強固な基盤を築くものです。

4. 中国初の大型旅客機C919が初飛行
国際主流基準を満たした中国初の国産大型旅客機「C919」が、2017年5月5日14時頃、上海浦東国際空港で初飛行を行った。 C919の正式名称は「COMAC919」です。COMACはC919の主な製造元である中国商用飛機公司の英語名の略称です。「C」は「COMAC」の頭文字であると同時に、中国の英語名「CHINA」の頭文字でもあり、大型旅客機が国家の意志であり、人民の期待であることを反映しています。最初の9は「永遠」を意味し、19はC919大型旅客機が最大190人の乗客を運ぶことができることを意味します。 C919は完全に独立した知的財産権を持ち、革新国家建設の画期的なプロジェクトであり、国内最高の設計とエンジニアリングの才能を結集しました。開発者は、先進的な空力レイアウト、構造材料、航空機システムを目指し、航空機エンジン統合設計、フライバイワイヤ飛行制御システムの制御法則設計、アクティブ制御技術など、合計102の重要な技術研究プロジェクトを計画しています。

5. 我が国初の海上天然ガスハイドレート試験生産
2017年5月18日、わが国は初めて海上で可燃氷の試作に成功しました。南シナ海神湖地域での天然ガスハイドレート（可燃氷とも呼ばれる）の試作では、連続187時間にわたって安定したガス生産を達成しました。これは「中国の理論」、「中国の技術」、「中国の設備」が凝縮された傑出した成果であり、中国人民は再び世界の科学技術の新たな高みに到達した。深さ1,200メートルの海底から200メートル以上の深海から天然ガスが連続的に採掘され、世界最大の海洋掘削プラットフォーム「ブルーホエール1号」の火炎放射器に点火した。メタンハイドレート資源の90％以上を占め、開発が最も難しい泥質シルト砂層での試験採掘に成功したのは、我が国で初めてであり、世界でも初めてのことです。「シロナガスクジラ1号」から始まったメタンハイドレートの試験採掘は、我が国の将来のエネルギー安全保障とエネルギー構造の最適化に大きな意義を持つだけでなく、世界のエネルギー継承研究開発の風景に変化をもたらす可能性もあります。

6. 私の国の「人工太陽」装置が世界新記録を樹立
国家の大型科学施設である完全超伝導トカマク型核融合実験装置EASTは、安定した101.2秒の定常長パルス高閉じ込めプラズマ運転を達成し、世界新記録を樹立した。この重要な進歩は、我が国の磁気閉じ込め核融合研究が、定常運転の物理学と工学における国際的な最先端を今後もリードし続けることを示しています。 EASTは、数百秒の定常高閉じ込めモード運転時間を達成できる世界初のトカマク型核融合実験装置であり、国際熱核融合試験炉（ITER）プロジェクトにとって大きな科学的意義を持っています。核融合の反応原理は太陽の反応原理に似ているため、ボストーク・スーパーリングは「人工太陽」とも呼ばれています。この成果は、ITERの将来の長パルス高閉じ込め運転に重要な科学的・実験的支援を提供するとともに、わが国の次世代核融合装置である中国核融合工学試験炉の事前研究、建設、運用、人材育成の基盤を築くものとなるでしょう。

7. 中国の科学者が、従来の分類を覆す新しいタイプのフェルミオンを初めて発見
中国科学院物理研究所の研究チームは、従来の分類を打ち破る新しいタイプのフェルミオン、三重縮退フェルミオンを初めて発見し、固体材料の電子トポロジカル状態の研究に新たな方向性を開いた。この研究成果は、2017年6月19日にネイチャー誌オンライン版に掲載されました。新しいフェルミオンの探索は、近年、トポロジカル物理学の分野における挑戦的な最先端の科学的課題であり、この分野における国際競争の焦点の 1 つでもあります。この新しいタイプのフェルミオンの発見の全過程は、理論的予測、サンプルの準備から実験的観察まで、中国の科学者によって独自に完了されました。これは、凝縮物質物理学の固体理論における重要な進歩です。この研究成果は、電子の位相状態に対する理解を促進し、新しい物理現象を発見し、新しい電子デバイスを開発し、素粒子の特性を深く理解する上で大きな意義を持っています。

8. 量子通信は「理想の王国から現実の王国へ」
2017年1月18日、我が国が開発した世界初の量子科学実験衛星「墨子号」が、4か月に及ぶ軌道上試験を無事に終え、正式に運用を開始しました。 2017年6月16日、中国科学技術大学の潘建偉、彭成志らが率いる研究チームは、墨子号を利用して、衛星と地上の間で世界初となる1000キロメートルレベルの双方向量子もつれ伝送に成功し、これに基づき空間スケールで「アインシュタインの局所性条件」を厳密に満たす量子力学の非局所性の検証を達成したと発表した。世界初の量子セキュア通信幹線「北京・上海幹線」が9月29日に正式に開通した。中国の科学者らは「墨子」衛星と組み合わせ、オーストリアとの世界初の大陸間量子セキュア通信に成功した。「墨子」は、設定された3つの科学目標を無事達成した。潘建偉氏の言葉を借りれば、衛星と地上間の1000キロメートルレベルの双方向量子通信は、ついに「理想の王国から現実の王国へ」移行した。

9. 中国科学院が新たな高収量イネ遺伝子資源を発表
中国科学院亜熱帯農業生態研究所の夏新傑研究員が率いる稲育種チームは2017年10月16日、10年以上の研究を経て、このほど超高収量・高品質の「巨大稲」を育種したと発表した。草丈は2.2メートルに達し、1ムー当たりの収量は800キログラム以上に達し、高収量、耐倒伏性、耐病害虫性、耐洪水性などの特徴を備えている。農業部植物新品種試験センターによるDNA指紋検査と華智稲生物科技有限公司による56k稲SNP遺伝子チップ指紋検査により、「巨大稲」が新しい稲遺伝資源であることが確認された。この「巨大米」は光合成効率が高く、単位面積あたりのバイオマスが既存の米品種より50％高く、平均有効分げつ数は40本、穂当たり最大500粒以上、1シーズンの収穫量は1ムーあたり800kg以上です。これは、突然変異誘発、野生イネ遠距離交配、分子マーカー誘導選抜などの一連の新しい育種技術を使用して得られた新しいイネ遺伝資源材料です。

10. 「悟空」が暗黒物質の痕跡を発見
2017年11月30日、中国の暗黒物質粒子探知衛星「悟空」の初の探知結果がネイチャー誌に掲載された。「悟空」は、1兆4000億電子ボルト（TeV）のエネルギーにおける電子宇宙線エネルギースペクトルの異常な変動を測定した。この謎の信号は人類が初めて観測したものであり、中国の科学者が画期的な発見をしたことを意味する。今後の研究でこの発見が暗黒物質と関係していることが確認されれば、画期的な科学的成果となるだろう。人類は「悟空」の足跡をたどり、宇宙の5％を超える広大な未知の領域を探索することができる。これは想像を絶する成果となるだろう。たとえ暗黒物質とは何の関係もなかったとしても、既存の科学理論に画期的な進歩をもたらす可能性がある。「悟空」は比較的少額の投資で済み、「高エネルギー電子とガンマ線のエネルギー測定精度」と「異なる種類の粒子を区別する能力」という2つの重要な技術指標で世界をリードしています。

2017年の世界トップ10の科学技術ニュース1. 新しいセンサー技術により、思考による機械義肢の制御が可能に
国際チームがネイチャー・バイオメディカル・エンジニアリング誌に論文を発表し、同チームが開発したセンサー技術の助けを借りて、機械義肢は使用者の脊髄運動ニューロンから発せられる電気信号を検出し、義肢の制御をより柔軟にし、思考で義肢を制御するのと同等にすることができると述べた。この技術は、切断患者の運動能力回復に役立つと期待されている。この新しいセンサーにより、機械義肢は脊髄の運動ニューロンから送られる電気信号を直接検出できます。筋肉のけいれんのみに頼る制御方法と比較して、この種の制御はより正確で、完了できる動作はより複雑になり、機械義肢の実用性が向上します。研究チームは次に、この新しい機械義肢のより大規模な臨床試験を実施する予定である。継続的な改良を経て、このような製品は今後 3 年以内に市場に投入される予定である。

2. DNAデータ保存の新しい方法が登場
アメリカの科学者たちは、2017年3月2日に発行されたサイエンス誌で、データをデオキシリボ核酸（DNA）にエンコードする新しい方法を考案し、これまでで最も高密度の大規模データストレージソリューションを生み出したと報告した。このシステムでは、1 グラムの DNA に 215 ペタバイト (2 億 1,500 万ギガバイト) を保存できます。原理的には、人類がこれまでに作成したすべてのデータを、ピックアップトラック 2 台分の大きさと重さのコンテナに保存できる可能性があります。しかし、この技術が普及するかどうかは、コストに大きく左右される。 DNA にデータを保存することには多くの利点があります。超圧縮されており、冷たく乾燥した場所で数十万年保存できます。そして、人間社会が DNA を読み書きし続ける限り、この情報を解読することができるでしょう。科学者はこれらの文書のエラーのないコピーをほぼ無制限に作成することもできます。

3. 「中古」ロケット、打ち上げと回収に成功
2017年3月30日、米国宇宙探査技術公社は、改修した「中古」ロケットを使用して商用通信衛星を宇宙に打ち上げました。これは人類の宇宙史上初の快挙です。今回の打ち上げの主なミッションは、欧州衛星会社のSES-10衛星を静止軌道に乗せることだが、特別なのは、この「ファルコン9」ロケットの第1段が2016年4月に国際宇宙ステーションに貨物を届けた後、太平洋の無人船に着陸したことだ。これは、人類が海から回収することに成功した初のロケット第1段である。改修され、第2段が追加された後に、ロケットの第1段はケネディ宇宙センターに輸送され、再び軌道打ち上げミッションに投入されました。ロケットの第一段を回収する目的は、再利用可能な打ち上げロケットを開発することです。従来のロケットは使い捨てです。回収して再利用できるようになれば、打ち上げコストの削減が期待できます。

4. 3Dプリントされた卵巣は生殖能力を持つ
2017年5月16日に発行されたネイチャー・コミュニケーションズ誌は、アメリカの科学者が3Dプリント技術を使用して、マウスを妊娠させ、健康な子孫を産ませることができるゲル製の人工卵巣を作成したと報じた。研究のために、科学者たちは動物の卵巣に自然に存在するコラーゲンから作られたゲルを噴射するノズルを備えた3Dプリンターを使用した。研究者たちは、ガラススライド上にゲル繊維のさまざまな重なり合うパターンを印刷して卵巣を構築した。その後、研究者らは7匹のマウスの卵巣を外科的に摘出し、その場所に人工卵巣を縫い付けた。マウスが交尾した後、メスのマウスのうち3匹が健康な子マウスを出産しました。出産したメスのマウスは自然に乳汁を分泌することもでき、これは足場に埋め込まれた卵胞が正常なレベルのホルモンを生産していることを示唆している。この成果は、放射線治療や化学療法により不妊となったがん生存者の生殖能力の回復に役立つ可能性があります。

5. 科学者は重力を利用して惑星の重さを測定することに成功した
サイエンス誌は2017年6月7日、アインシュタインが一般相対性理論を提唱してから100年後、科学者たちがその理論を使って白色矮星の質量を決定することに成功し、アインシュタインがかつて「不可能な希望」と考えていたことを現実にしたという記事を掲載した。科学者たちは5,000以上の恒星の中からこのように一直線に並ぶ惑星を探した結果、白色矮星STEIN 2051 Bが偶然にもこの完璧な位置にあることを発見した。2014年3月、この星は背景の惑星の真前にあったのだ。彼らはハッブル宇宙望遠鏡を使ってこの現象を観測し、背景の惑星の見かけの位置のわずかな変化、つまり天体測定マイクロレンズ効果と呼ばれる効果を測定した。測定データに基づき、研究者らは惑星の質量が太陽の質量の約0.675倍であると推定した。 STEIN 2051 B の質量を直接測定することは、白色矮星の進化を理解する上で重要な意味を持ちます。

6. 世界初の二重チャーム重粒子の発見
2017年7月6日、欧州原子核研究機構は、多くの国の科学者の共同の努力により、二重チャーム重粒子と呼ばれる新しい粒子が世界で初めて発見されたと発表しました。これは、人類が物質の構成と強い相互作用の性質をより深く理解するのに役立つでしょう。中国チームはこの発見に消えることのない貢献をした。この最新の発見は、CERN の大型ハドロン衝突型加速器 (LHC) の LHCb 共同研究によるものです。報告によると、この二重チャーム重粒子には、2つの大きなチャームクォークと1つのアップクォークが含まれており、質量は約3621MeVで、陽子のほぼ4倍の質量です。理論的には、その内部構造は通常の重粒子とは非常に異なると予測されています。ボトムクォーク検出器は、CERN の大型ハドロン衝突型加速器の粒子物理学実験装置の 1 つであり、重いクォーク粒子の生成と崩壊の研究に特化しています。

7. 中国の科学者が「天使の粒子」の発見を発表
2017年7月20日、スタンフォード大学の中国科学者張守勝氏らは、マヨラナフェルミオンの存在を示す最初の証拠を発見したと科学誌「サイエンス」に報告した。この大発見は、80年間量子物理学を悩ませてきた問題を解決するものであり、量子コンピューティングにとっても大きな意義を持つものです。張守勝氏が率いる理論チームは、どのような実験プラットフォームがマヨラナ粒子を発見するために使用できるか、またどのような実験信号が証拠として役立つかを予測した。一方、何清林氏、UCLAの王康龍氏、UCアーバイン校の夏静氏が率いる実験チームは理論チームと緊密に協力し、実験でカイラルマヨラナ粒子と呼ばれる最も基本的なマヨラナ粒子の一種を発見した。イタリアの物理学者エットーレ・マヨラナは、反粒子がそれ自身である特殊なタイプの粒子が自然界に存在するかもしれないと予測しました。この粒子はマヨラナフェルミオンと呼ばれます。

8. 科学者は遺伝子ハサミを使って初期ヒト胎児の病気の原因遺伝子を修復する
2017年8月2日に発行されたネイチャー誌は、国際チームがCRISPR遺伝子編集技術を使用して、初期のヒト胎児における遺伝性心臓病に関連する遺伝子変異の修復に成功したと報告した。米国でヒト胚の遺伝子編集が実施されるのは今回が初めてだ。研究者らは肥大型心筋症に焦点を当てた。これは、MYBPC3 遺伝子の変異によって引き起こされる一般的な単一遺伝子遺伝病であり、若年および中年のアスリートの突然死の主な原因の 1 つです。研究者らはCRISPR遺伝子編集技術を使用し、標的外の場所で変異を生じさせることなく、非常に正確に標的を定めてヒト初期胚のこの変異を修復した。研究者らによると、精密な遺伝子編集技術は、より健康な胚の取得や体外受精の成功率の向上にも役立つという。しかし、研究チームは、関連する遺伝子編集方法をさらに最適化する必要があると慎重に述べた。

9. 世界初の分子ロボットが誕生
ネイチャー誌は2017年9月20日、英国マンチェスター大学の科学者らが世界初の「分子ロボット」を開発したと報じた。このロボットは化学的な指示を受け、分子の組み立てなどの基本的な作業を完了することができる。将来的には、医薬品の開発、高度な製造プロセスの設計、分子組み立てラインや分子工場の建設に活用できる可能性がある。分子ロボットを構成する炭素、水素、酸素、窒素などの原子はわずか150個で、大きさは100万分の1ミリメートルに過ぎません。このロボットを何百億個も積み重ねても、塩粒ほどの大きさにしかなりません。しかし、このような小さな分子ロボットにはロボットアームが搭載されており、指示に従って個々の分子を操作し、ロボットアームを使用して分子製品を構築することができます。これらの分子ロボットは非常に小さいため、材料要件の削減、医薬品開発の加速、エネルギー消費の大幅な削減、製品の小型化の促進など、多くの利点があります。

10. 重力波研究における重要な進歩
2017年10月16日、世界各国の科学者らは、人類が初めて2つの中性子星の合体による重力波を直接検出し、同時にこの壮大な宇宙現象によって発せられた電磁信号を「見た」と発表しました。米国のレーザー干渉計重力波観測所（LIGO）がこの重力波信号を捉えた。 2秒後、米国のフェルミ宇宙望遠鏡が同じ発生源からのガンマ線バーストを観測した。重力波観測所と電磁望遠鏡を用いて同一の天体現象が同時に観測されたのは人類史上初めてのことであり、複数の観測方法を特徴とする「マルチメッセンジャー」天文学の新時代を告げるものである。 6月1日、科学者たちは重力波が3度目に検出されたと発表した。この結果は、一般相対性理論を再び検証するだけでなく、連星ブラックホール系の形成を理解するための手がかりも提供します。 9月27日、4度目の重力波の検出が発表された。これは、欧州と米国の検出器が共同で重力波を発見した初めてのケースである。

出典: サイエンスネット

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