这些成果何以入选“中国科学十大进展”？一文了解

3月27日，国家自然科学基金委员会发布2024年度“中国科学十大进展”，涵盖多个科学领域重要成果。这些成果何以入选“中国科学十大进展”？一文了解——

01

嫦娥六号返回样品揭示月背28亿年前火山活动

月球正面和背面火山岩的分布差异极大，是月球二分性的重要体现。月球二分性是指月球正面和背面在形貌、成分、月壳厚度、岩浆活动多少等方面存在的显著差异。嫦娥六号（CE-6）任务首次实现月球背面采样返回，为人类研究月球背面火山活动提供了独有的素材。

中国科学院地质与地球物理研究所李秋立、中国科学院广州地球化学研究所徐义刚和中国科学院国家天文台李春来等报道了首批月球背面样品的研究成果。研究表明嫦娥六号月壤样品与位于月球正面的阿波罗任务和嫦娥五号任务返回样品存在巨大差异，CE-6月壤密度明显偏低，粒度呈双峰式分布，铝和钙含量高，包含玄武岩、角砾岩、粘结岩、玻璃和浅色岩屑等，月壤的成分与当地玄武岩成分存在较大差异，显示月壤来源的复杂性。当地玄武岩属低钛低铝类型，Sr-Nd-Pb同位素显示其来自极度亏损的月幔源区，形成于约28亿年前的火山喷发。

此外，发现一期42亿年前的玄武质火山活动产物，指示月球背面南极-艾特肯盆地存在长期的火山活动历史。28亿年玄武岩的同位素年龄弥补了撞击坑统计定年曲线在20~32亿年间的数据空白。CE-6样品揭示了月球背面样品的独特性，填补了月球背面样品研究的历史空白，为研究月球背面火山活动、撞击历史和月球背面与正面地质差异提供了直接证据，开启了月球研究的新阶段。

02

实现大规模光计算芯片的智能推理与训练

以大模型为代表的人工智能技术迅猛发展，对算力的需求呈现远超摩尔定律增长的趋势，新兴智能计算范式的发展迫在眉睫。光具备传播速度快、表征维度多、计算功耗低等物理特性。智能光计算用光子替代电子作为计算载体，以光的受控传播实现计算，有望对当前计算范式带来颠覆性的突破，成为新一代人工智能发展的国际前沿。针对大规模可重构智能光计算难题，清华大学方璐、戴琼海等摒弃了传统电子深度计算的范式，首创了分布式广度光计算架构，建立干涉-衍射联合传播模型，研制了国际首款大规模通用智能光计算芯片“太极”，实现每焦耳160万亿次运算的系统级能量效率，首次赋能光计算实现自然场景千类对象识别、跨模态内容生成等通用人工智能任务。

训练和推理是AI大模型核心能力的两大基石，缺一不可。针对大规模神经网络的训练难题，该团队构建了光子传播对称性模型，摒弃了电训练反向传播范式，首创了全前向智能光计算训练架构，摆脱了对GPU离线训练的依赖，支撑智能系统的高效精准光训练。

太极系列芯片实现了大规模神经网络的高效推理与训练，相较于国际先进GPU（依赖7nm先进光刻制程），系统级能效提升了2个数量级，且仅需百纳米级制程工艺。有望解决电子芯片痛点问题，以全新的计算范式破除人工智能算力困局，以更低的资源消耗和更小的边际成本，为人工智能大模型、通用人工智能、复杂智能系统的高速高能效计算探索新路径。

03

阐明单胺类神经递质转运机制及相关精神疾病药物调控机理

大脑神经元之间的信息传递是构成认知与情感功能的基础。神经递质“释放一回收一再填充”的循环过程是神经信号传递的关键环节。这一过程的紊乱与多种精神疾病的发生密切相关，如抑郁症、注意缺陷多动障碍等。神经递质转运体是一类专门负责神经递质跨膜运输的“快递员”，主要介导神经递质的循环过程，确保了神经信号的精准传递。因此调控神经递质转运体的活性成为治疗精神疾病的核心策略。然而，相关靶向药物存在副作用大和药物滥用等问题；人们对神经递质转运体工作机制的理解也尚不深入，因此缺乏精准设计精神疾病药物的基础。