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獲得國家科技三大獎的高校成果如何賦能社會?
2019-01-09 中國教育和科研計算機網 袁玉凝

  2018年度國家科學技術獎勵大會于2019年1月8日在人民大會堂隆重召開,高校科技獲獎成績斐然。全國共有 113所高等學校作為主要完成單位獲得了2018年度國家科學技術獎三大獎通用項目185項,占通用項目總數項的82.6%。

  這些高大上的高校科研成果都取得了哪些突破,又將如何改變我們的未來生活呢?

  1. 量子反常霍爾效應的實驗發現(國家自然科學獎一等獎)

  中國科學院院士、清華大學副校長薛其坤領銜,由清華大學和中科院物理所實驗團隊完成的“量子反常霍爾效應的實驗發現”是世界物理學界近幾年最重要的實驗進展之一。

  這項研究成果將會推動新一代的低能耗晶體管和電子學器件的發展,解決電腦發熱、能量耗損等問題。對普通大眾來說,最直接的影響就是有可能擺脫手機或電腦發熱、耗電快、運行慢等困擾。

“量子反常霍爾效應的實驗發現”最終測量樣品和數據

  2.大深度高精度廣域電磁勘探技術與裝備(國家技術發明獎一等獎)

  地底下蘊藏著豐富的礦產資源,隨著淺部資源的日漸枯竭,“深地”戰略提出向地球深部進軍。中南大學何繼善院士帶領團隊成功研發了“廣域電磁法”,將人工源頻率域電磁法探測的深度延伸到了地下8公里,且具有較強的抗干擾能力,實現了真正的三維電磁法勘探。

  以廣域電磁法為支撐的大深度高精度探測技術與裝備在全國成功推廣應用,被譽為“綠色、高效、低成本”的勘探技術,提交頁巖氣資源量3401.22億m3、地質儲量1240億m3,常規油氣地質儲量1.86億噸,生物氣可采資源量80億m3;釋放了2000多萬噸煤炭;經濟和社會效益顯著。

大慶油田三維廣域電磁法勘探信號接收現場

  3. 云-端融合系統的資源反射機制及高效互操作技術(國家技術發明一等獎)

  信息技術20多年的網絡化發展,形成了數百萬計的信息孤島,打破信息孤島,實現其業務數據和功能與第三方系統的高效互操作,已成為大數據發展的重大需求,是制約大數據價值鏈上下游的卡脖子技術,也是公認的世界級挑戰。

  北京大學梅宏院士和黃罡教授團隊研發了云-端融合系統高效互操作的燕云平臺,與神州數碼、聯想、科大訊飛、阿里云等企業聯合推出20多種產品和解決方案。燕云作為國家推薦的技術創新方案,在國家政務信息系統整合共享工程中應用于多個部委和省市,在國家互聯網+政務服務試點工程中應用于北京、貴陽、上海、深圳、成都等多個城市,在國家安全和國防領域應用于數據互通和系統集成等一系列國家重大任務,累計已打破10多個部委和20多個省市的5000多個政務信息孤島,成為實施國家大數據戰略的一項殺手锏技術。

黑盒式互操作技術原理與主要技術發明點

  4.凹陷區礫巖油藏勘探理論技術與瑪湖特大型油田發現(國家科技進步一等獎)

  針對凹陷區礫巖規模勘探在世界范圍內缺乏地質理論指導與關鍵配套技術,2005年以來國家和中國石油持續立項,經過南京大學、中國石油大學、長江大學、西南石油大學等高校團隊十余年攻關,創新形成了凹陷區礫巖油藏勘探理論認識與關鍵技術,發現了全球最大的礫巖油田--瑪湖10億噸級特大油田。

  瑪湖油田的發現,是我國石油勘探近十年來在新領域的最大成果,截至2017年已發現三級石油地質儲量12.4億噸,在凹陷區礫巖油藏勘探理論技術體系指導下,2018年又新發現三級石油地質儲量3億噸以上,具有重大的經濟社會效益。

瑪湖凹陷勘探成果圖

  5. 清潔高效煉焦技術與裝備的開發及應用(國家科技進步一等獎)

  由于缺乏清潔高效煉焦技術,傳統焦化行業的發展過度依賴資源和能源消耗,環境污染嚴重,面臨重大社會、環境與資源危機。

  中冶焦耐聯合北京科技大學、鞍山鋼鐵集團,研發了降低優質煉焦煤資源消耗和能源消耗相協同的新一代綠色煉焦及裝備技術。

  項目成果在海內外47個工程中實現系列化應用,成為清潔高效煉焦領域的主導技術,國內大型焦爐市場占有率達96%,同時實現向海外市場技術與裝備輸出,海外新建大型焦爐市場占比達60%。項目成果使我國煉焦行業產業集中度提升3.8倍、污染物減排12%、優質資源消耗降低7.5%、能耗下降4%。

成果應用在寶鋼一期焦爐

  6.重型商用車動力總成關鍵技術及應用(國家科技進步一等獎)

  重型商用車是國民經濟建設和國防事業的重要裝備,動力總成由發動機、變速器和車橋組成,是商用車的核心。

  山東大學能源與動力工程學院李國祥教授參與完成的項目“重型商用車動力總成關鍵技術及應用”從動力總成一體化思想出發,開發了“大排量發動機+多檔位變速器+單級小速比驅動橋”動力總成配置技術,實現了整車動力性和經濟性的同步提升,節能效果顯著。項目成果顯著提升了自主品牌商用車產品競爭力,使重型商用車國內市場占有率達到90%以上,并批量出口海外市場。

重型商用車動力總成產品

  7. 復雜電網自律-協同自動電壓控制關鍵技術、系統研制與工程應用(國家科技進步一等獎)

  針對復雜電網自動電壓控制(AVC)這一電力學科的世界性難題,由清華大學牽頭,聯合中國南方電網有限責任公司開展了20余年的“產學研用”聯合攻關,研制出具有完全自主知識產權的AVC系統。

  該成果已大規模應用于我國電網,構建了幾乎覆蓋我國全境的體系龐大復雜、控制主體眾多的分級分布式廣域電壓控制系統,創造了巨大的社會經濟效益。同時,該成果突破了美國嚴酷的信息安全壁壘,在北美最大電網PJM實現了美國首例AVC,用于控制包括美國首都和東部十三個州的電網電壓,成為我國先進電網控制系統出口美國的首例,實現了歷史性的突破。

項目成果在華北大型風電場的現場應用畫面

  8.光電顯示用高均勻超凈面玻璃基板關鍵技術與設備開發及產業化(國家科技進步一等獎)

  平板顯示玻璃基板是平板顯示產業的基礎性核心材料,生產制造所涉及工藝技術和裝備復雜,難度極大,代表著連續制備玻璃的最高工藝水平,是制約我國平板顯示玻璃基板產業發展的短板裝備。

  東旭集團有限公司聯合北京工業大學、武漢理工大學共同攻關,實現了高均勻超凈面強理化性能玻璃基板核心技術與關鍵設備的重大突破。

  該項目推廣應用建成17條生產線,玻璃基板品質全面達到國際同類產品先進水平,國內市場占有率第一,其中G5占49%、G6占42.5%,并銷售臺灣地區。近三年,完成單位新增銷售額約133億元、新增利潤約34億元;其他應用單位新增銷售額超200億元;為面板企業節約成本超2000億元。

“五倉型”鉑金通道設備與智能控制系統

  9. 復合地基理論、關鍵技術及工程應用(國家科技進步一等獎)

  我國大量工程位于軟弱土地區,軟弱土地基承載力低、沉降大、變形穩定時間長,需進行地基處理才能滿足工程建設要求。傳統地基處理方法難以滿足快速發展的工程建設要求;樁基礎造價高,難以在大面積地基處理中使用。

  浙江大學聯合天津大學、長安大學、湖南大學、清華大學、中國礦業大學等高校共同攻關,創建了復合地基理論體系,研發了系列高性能復合地基技術,主編了復合地基領域包括第一部國家標準在內的主要技術規范,形成了復合地基工程應用體系。

  該項目成果直接應用于15個省市區95項工程,包括京津城際高速鐵路、京滬高速鐵路在內的13條高速鐵路和廣東廣佛高速公路、浙江杭寧高速公路在內的30余條高速公路,近三年累計創造經濟效益35.38億元,經濟、社會效益顯著。

復合地基廣泛應用于建筑工程、高速公路、高速鐵路、市政道路等工程建設領域

  10. 中國高精度位置網及其在交通領域的重大應用(國家科技進步一等獎)

  該項目著眼于交通運輸行業這一北斗系統關鍵民用行業應用。項目組聚集了武漢大學、北京航空航天大學、部海事局、中國交通通信信息中心等多家“產、學、研、用”單位進行聯合攻關,系統地建立了北斗高精度定位理論方法和技術體系,突破了北斗位置服務系統核心關鍵技術,并自主研制了從北斗芯片、板卡到應用終端的系列裝備,形成了面向交通運輸行業應用的北斗高精度定位導航服務能力。

  在交通運輸部的大力推動下,項目研究成果已經在我國公路、水路、鐵路、航空、郵政、大眾出行等方面取得成功應用。

全國重點營運車輛聯網聯控系統

  11. 溫度單位重大變革關鍵技術研究(國家科技進步一等獎)

  長期以來,溫度測量的基本標尺--溫度單位依賴實物性質,制約了相關前沿科學和尖端技術的發展。為了改變這一現狀,米制公約最高權力機構要求使用至少兩種獨立方法,實現玻爾茲曼常數精確測定,重新定義溫度單位。

  中國計量科學研究院、清華大學聯合攻關,實現了溫度單位重大變革關鍵技術研究突破,項目使我國成為對玻爾茲曼常數定值有貢獻的六個國家之一,并且在全球成為唯一實現了兩種方法測定的國家。

  項目創新技術為國家重大工程第四代核反應堆堆芯溫度的直接測量提供了解決方案,為國防和航空航天等領域的溫度溯源提供支持,提升了國家溫度基準量值傳遞水平。

玻爾茲曼常數定值和溫度單位重新定義

  12. 地質工程分布式光纖監測關鍵技術及其應用(國家科技進步一等獎)

  該項目由南京大學、中國礦業大學、山東大學等單位聯合攻關,歷經20年打破國外技術壁壘,形成了擁有完全自主知識產權的技術和設備;創造性地建立了地質工程分布式光纖監測技術體系;在地質工程災害機理和理論判據方面取得新突破。

  該項目獲國家授權專利和著作權54項,主編和參編相關國家規范和行業規程4部。有40余種產品推向了國內外市場,并在國內外300余個重要項目中得到應用,產生了顯著的社會和經濟效益。

地質工程分布式光纖監測系統

  13. 腦起搏器關鍵技術、系統與臨床應用(國家科技進步一等獎)

  帕金森病等神經系統疾病嚴重危害患者健康,也給家庭、社會帶來沉重的負擔;通過植入電極直接刺激大腦,腦起搏器可以顯著改善患者的生活質量。

  腦起搏器技術難度大,全球一直被美國醫療器械巨頭獨家壟斷。清華大學、首都醫科大學附屬北京天壇醫院聯合攻關,原創變頻刺激療法和變頻腦起搏器,解決了帕金森病晚期步態障礙治療的世界難題;實現體外無線充電的“零灼傷”,全球首次實現腦起搏器10年以上的質保壽命;創新電極技術和手術方法,解決了頭頸運動引起電極斷裂的臨床難題;首創安全可靠的遠程程控技術,解決了異地患者術后返診難題。

  該項目獲6個三類注冊證,2017年國內市場占比達到60%,出口“一帶一路”3個國家,并出口英國。

腦起搏器通過植入電極直接刺激大腦的核團治療帕金森病等腦疾病

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