《2012高技術(shù)發(fā)展報(bào)告》是中國(guó)科學(xué)院面向公眾、面向決策人員的系列年度報(bào)告——《高技術(shù)發(fā)展報(bào)告》的第十三本。全書在綜述2011年高技術(shù)發(fā)展動(dòng)態(tài)的同時(shí)，以信息技術(shù)為主題，著重介紹了信息技術(shù)和信息化新進(jìn)展、戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)技術(shù)發(fā)展情況與方向、高技術(shù)產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新能力與國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力、高技術(shù)與社會(huì)等人們普遍關(guān)注的重大問(wèn)題，提出了若干促進(jìn)我國(guó)高技術(shù)及高技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的思路和政策建議。
本報(bào)告有助于社會(huì)公眾了解高技術(shù)，特別是信息技術(shù)、信息化、戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)技術(shù)的發(fā)展動(dòng)態(tài)與思路，可供各級(jí)領(lǐng)導(dǎo)干部、有關(guān)決策部門和社會(huì)公眾參考。
存儲(chǔ)傳輸方式不斷革新，引領(lǐng)信息產(chǎn)業(yè)全新方向衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)重要性凸顯，新型飛機(jī)將更小更快全新概念的量子電路有望引發(fā)新一輪的技術(shù)革命節(jié)能、環(huán)保、特種材料加速可持續(xù)發(fā)展時(shí)代到來(lái)不斷發(fā)現(xiàn)致病基因，累積攻克重大疾病關(guān)鍵信息能源技術(shù)的不斷突破，加速破解能源和環(huán)境危機(jī)基于云架構(gòu)的新型網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)已成為重要方向智能機(jī)器人將成為“第一生產(chǎn)力”體系的引領(lǐng)者。
新科技革命的拂曉(代序)白春禮
前言
第一章 2011年高技術(shù)發(fā)展綜述任中保
第二章 信息技術(shù)和信息化新進(jìn)展
2.1 半導(dǎo)體光電子材料與器件技術(shù)新進(jìn)展
2.2 光電傳感器和相關(guān)信息檢測(cè)技術(shù)新進(jìn)展褚君浩
2.3 通信技術(shù)新進(jìn)展鄔賀銓
2.4 軟件技術(shù)新進(jìn)展梅宏郝丹郭耀
2.5 信息安全技術(shù)新進(jìn)展馮登國(guó)蘇璞睿
2.6 未來(lái)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展與展望劉韻潔黃韜
2.7 人工智能技術(shù)新進(jìn)展鐘義信
2.8 機(jī)器人技術(shù)的新進(jìn)展徐揚(yáng)生閻鏡予
2.9 信息終端與人機(jī)界面技術(shù)新進(jìn)展
2.10 “云計(jì)算”技術(shù)新進(jìn)展李伯虎歷軍柴旭東
2.11 社會(huì)計(jì)算新進(jìn)展王飛躍毛文吉曾大軍
2.12 生物信息學(xué)與系統(tǒng)生物學(xué)的新發(fā)展孫之榮
2.13 中國(guó)信息化和工業(yè)化融合新進(jìn)展劉九如
2.14 中國(guó)電子政務(wù)新進(jìn)展高新民
2.15 中國(guó)農(nóng)業(yè)農(nóng)村信息化新進(jìn)展郭永田
第三章 高技術(shù)與戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展
3.1 我國(guó)節(jié)能產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢(shì)田智宇楊宏偉
3.2 我國(guó)環(huán)保技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀、問(wèn)題與趨勢(shì)分析吳舜澤
3.3 中國(guó)特色的綠色再制造產(chǎn)業(yè)及其創(chuàng)新發(fā)展徐濱士
3.4 中國(guó)醫(yī)療器械產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀與趨勢(shì)李青敖翼
3.5 生物育種產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)李新海李曉輝劉錄祥
3.6 生物制造與可持續(xù)發(fā)展馬延和
3.7 民用航空裝備產(chǎn)業(yè)技術(shù)研發(fā)重點(diǎn)與方向陳少軍
3.8 智能裝備產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重點(diǎn)與方向?qū)O容磊李斌朱森第
3.9 太陽(yáng)能產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀與方向王仲穎孫培軍朱順泉
3.10 生物質(zhì)能產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢(shì)胡潤(rùn)青竇克軍秦世平
3.11 新型功能材料技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)
3.12 我國(guó)高性能纖維材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀與建議趙慶章
第四章 高技術(shù)產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新能力與國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力評(píng)價(jià)
4.1 中國(guó)通信設(shè)備制造業(yè)創(chuàng)新能力評(píng)價(jià)陳芳穆榮平
4.2 中國(guó)電子計(jì)算機(jī)及辦公設(shè)備制造業(yè)國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力評(píng)價(jià)
第五章 高技術(shù)與社會(huì)
5.1 會(huì)聚技術(shù)的科學(xué)寓意與經(jīng)濟(jì)寓意李真真
5.2 物聯(lián)網(wǎng)與虛擬世界之整合前景及其基本問(wèn)題翟振明
5.3 網(wǎng)絡(luò)中立問(wèn)題：在開放與控制之間杜鵬
5.4 轉(zhuǎn)基因生物風(fēng)險(xiǎn)管理中的公眾參與
5.5 關(guān)于核能安全發(fā)展的思考王毅
第六章 專家論壇
6.1 國(guó)家自主創(chuàng)新能力建設(shè)若干問(wèn)題思考穆榮平樊永剛
6.2 “十二五”時(shí)期培育發(fā)展戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的主要任務(wù)
6.3 依靠科技創(chuàng)新 推動(dòng)工業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)畢開春
6.4 國(guó)家信息化發(fā)展的形勢(shì)和任務(wù)周宏仁
6.5 關(guān)于我國(guó)社會(huì)服務(wù)創(chuàng)新能力建設(shè)的若干問(wèn)題思考
2011年高技術(shù)發(fā)展綜述
任中保
（中國(guó)科學(xué)院科技政策與管理科學(xué)研究所）
2011年，美國(guó)發(fā)布《美國(guó)創(chuàng)新戰(zhàn)略：確保經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)與繁榮》，日本圍繞“綠色創(chuàng)新”和“生活創(chuàng)新”兩個(gè)主題實(shí)施329項(xiàng)最尖端研究開發(fā)項(xiàng)目，俄羅斯總統(tǒng)令確定未來(lái)幾年科技發(fā)展優(yōu)先方向并出臺(tái)《俄羅斯聯(lián)邦2020年前創(chuàng)新發(fā)展戰(zhàn)略》，德國(guó)實(shí)施《納米技術(shù)2015行動(dòng)計(jì)劃》、《生物經(jīng)濟(jì)2030國(guó)家研究戰(zhàn)略》、《面向環(huán)保、可靠和廉價(jià)的能源供應(yīng)研究》和《可再生原料研究計(jì)劃》等計(jì)劃，韓國(guó)公布《2020年產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略思路》和《云計(jì)算擴(kuò)散和加強(qiáng)競(jìng)爭(zhēng)力的戰(zhàn)略計(jì)劃》，巴西宣布實(shí)施《巴西更大計(jì)劃》，這些都昭示著世界高技術(shù)研發(fā)掀起了新一輪的激烈競(jìng)爭(zhēng)。2011年是我國(guó)“十二五”規(guī)劃的開局之年，國(guó)家發(fā)布了《中華人民共和國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展第十二個(gè)五年規(guī)劃綱要》和《國(guó)家“十二五”科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃》，為高技術(shù)研發(fā)指明了方向。回顧2011年世界高技術(shù)發(fā)展成就，總體呈現(xiàn)出一片生機(jī)盎然的景象，正在深刻地改變?nèi)祟惖纳a(chǎn)生活方式。
一、信息技術(shù)
回顧2011年，信息技術(shù)仍在繼續(xù)向國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的各個(gè)領(lǐng)域滲透，石墨烯片集成電路、三維芯片結(jié)構(gòu)、慢速內(nèi)存和快速內(nèi)存“合二為一”的新存儲(chǔ)器、新的數(shù)據(jù)傳輸方式等重大成果的不斷涌現(xiàn)，為開辟信息技術(shù)發(fā)展新空間提供了新思路，重要先進(jìn)成果的應(yīng)用也正在改變著信息產(chǎn)業(yè)的發(fā)展方向。
1.高性能計(jì)算機(jī)
2011年6月，國(guó)際TOP500組織網(wǎng)站上公布了全球超級(jí)計(jì)算機(jī)TOP500排行榜，日本超級(jí)計(jì)算機(jī)“京”以8162萬(wàn)億次/秒的實(shí)測(cè)運(yùn)算速度躋身榜首，中國(guó)的“天河一號(hào)”排名降至第二。“京”由日本富士通公司和日本理化研究所合作開發(fā)，共用864座機(jī)柜，連接超過(guò)8.8萬(wàn)塊CPU，運(yùn)算速度可以達(dá)到1.051萬(wàn)萬(wàn)億次/秒，是全球首款運(yùn)算速度越過(guò)1萬(wàn)萬(wàn)億次/秒大關(guān)的超級(jí)運(yùn)算機(jī)器。11月，我國(guó)首臺(tái)實(shí)測(cè)性能超千萬(wàn)億次/秒的超級(jí)計(jì)算機(jī)曙光“星云”在國(guó)家超級(jí)計(jì)算深圳中心正式運(yùn)行。該計(jì)算機(jī)的運(yùn)算能力相當(dāng)于20萬(wàn)臺(tái)個(gè)人電腦運(yùn)算能力的總和，能大大緩解我國(guó)華南地區(qū)乃至東南亞地區(qū)高性能計(jì)算能力緊張的局面，將在新能源開發(fā)、新材料研制、自然災(zāi)害預(yù)警分析、氣象預(yù)報(bào)、地質(zhì)勘探、工業(yè)仿真模擬等眾多領(lǐng)域發(fā)揮重要作用。12月，美國(guó)普度大學(xué)研發(fā)出“無(wú)源光學(xué)二極管”，它由直徑為頭發(fā)直徑1/10的兩個(gè)微小硅質(zhì)環(huán)狀物制成，具有體積極小、無(wú)需外部能源就能傳播信號(hào)的優(yōu)點(diǎn)，有望大大提高超級(jí)計(jì)算機(jī)的信息處理速度和能力。12月，韓國(guó)高等研究院（KoreaInstituteforAdvancedStudy）利用“Tachyon二號(hào)”超級(jí)計(jì)算機(jī)完成了迄今為止規(guī)模最大的宇宙模擬，歷時(shí)20天，對(duì)大約3740億個(gè)顆粒進(jìn)行了分析，涵蓋區(qū)域相當(dāng)于可觀測(cè)宇宙的2/3左右。
2.量子通信
2011年1月，加拿大卡爾加里大學(xué)首次成功在一種特殊晶體中存入光量子糾纏態(tài)的編碼信息。該項(xiàng)研究成果是量子網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的一個(gè)里程碑，有望在不久的將來(lái)使量子網(wǎng)絡(luò)變成現(xiàn)實(shí)［1］ 。2月，美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究院的科學(xué)家首次在兩個(gè)分隔的帶電原子之間建立了直接運(yùn)動(dòng)耦合，實(shí)現(xiàn)了原子之間的單量子能量交換，簡(jiǎn)化了信息處理過(guò)程，這一技術(shù)有望用在量子網(wǎng)絡(luò)中［2］ 。3月，美國(guó)加利福尼亞大學(xué)（簡(jiǎn)稱加州大學(xué)）圣塔芭芭拉分校的科學(xué)家采用RezQu架構(gòu)，研發(fā)出了一塊6厘米×6厘米的芯片，該芯片中的9塊量子設(shè)備均有4個(gè)量子比特執(zhí)行運(yùn)算。雖然距離100個(gè)量子比特執(zhí)行運(yùn)算的目標(biāo)還很遠(yuǎn)，但這種具有很強(qiáng)可擴(kuò)展性的架構(gòu)有望讓量子計(jì)算機(jī)問(wèn)世。5月，德國(guó)馬克斯普朗克協(xié)會(huì)量子光學(xué)研究所的科學(xué)家首次成功實(shí)現(xiàn)了單原子存儲(chǔ)量子信息―
將單個(gè)光子的量子狀態(tài)寫入一個(gè)銣原子中，180微秒后將其讀出。該項(xiàng)研究成果將有助于設(shè)計(jì)出功能強(qiáng)大的量子計(jì)算機(jī)，以及遠(yuǎn)距離聯(lián)網(wǎng)構(gòu)建“量子網(wǎng)絡(luò)”。9月，英國(guó)劍橋大學(xué)的科學(xué)家實(shí)現(xiàn)了單個(gè)電子在兩點(diǎn)間往返運(yùn)動(dòng)，有望解決電子攜帶的量子信息丟失問(wèn)題。10月，美國(guó)萊斯大學(xué)的科學(xué)家研制出一種微型的“電子高速公路”―
量子自旋霍爾拓?fù)浣^緣體。這種微型設(shè)備可用于制造量子計(jì)算機(jī)所需的量子比特，這一成果將大大促進(jìn)量子計(jì)算機(jī)發(fā)展。
3.信息傳輸
2011年2月，美國(guó)英特爾公司推出了名為“雷霆”的新型高速連接技術(shù)。該技術(shù)將計(jì)算機(jī)和其他設(shè)備連接在一起，理論最大數(shù)據(jù)傳輸速率可達(dá)10Gbps，使用戶方便地獲得高速數(shù)據(jù)傳輸和高清屏幕顯示服務(wù)。3月，德國(guó)弗朗霍夫協(xié)會(huì)海因里希-赫茲研究所與丹麥技術(shù)大學(xué)在長(zhǎng)度為29千米的單一玻璃光纖線路上，創(chuàng)造了每秒傳輸10.2太比特（相當(dāng)于240張DVD光盤存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)量）的光纖傳輸速率紀(jì)錄。5月，美國(guó)加州大學(xué)伯克利分校的研究人員將石墨烯鋪展在一個(gè)硅波導(dǎo)管的頂部，研制出能打開或關(guān)閉光的光調(diào)制器，目前的調(diào)制速度達(dá)到1吉赫茲，理論調(diào)制速度可達(dá)500吉赫茲。該項(xiàng)研究成果有望在實(shí)際應(yīng)用中大幅提高數(shù)據(jù)包傳輸速度，實(shí)現(xiàn)超快數(shù)據(jù)通信。5月，德國(guó)卡爾斯魯厄理工學(xué)院的科學(xué)家成功完成了在一秒鐘內(nèi)為26太比特的數(shù)據(jù)編碼、輸出50千米再成功解碼的實(shí)驗(yàn)，這是迄今用單一激光束傳輸?shù)淖畲髷?shù)據(jù)量，每秒傳輸約700張DVD光盤的數(shù)據(jù)。7月，IBM公司演示了最新的多位相變存儲(chǔ)器，使用4個(gè)不同的阻值區(qū)來(lái)存儲(chǔ)字節(jié)組合“00”、“01”、“10”和“11”，具有速度快、耐用、非揮發(fā)性和高密度性等多種優(yōu)點(diǎn)，讀寫數(shù)據(jù)和恢復(fù)數(shù)據(jù)的速度是現(xiàn)有閃存的100倍。
4.信息存儲(chǔ)
2011年1月，美國(guó)北卡羅來(lái)納州立大學(xué)的研究人員開發(fā)出可使慢速內(nèi)存和快速內(nèi)存“合二為一”的新器件。它能同時(shí)執(zhí)行易失性和非易失性器件的功能，將其用于主存儲(chǔ)器中，有望徹底改變計(jì)算機(jī)內(nèi)存技術(shù)。8月，南安普敦大學(xué)的科學(xué)家用激光使玻璃塊中的原子重新排列，讓其“變身”為新式存儲(chǔ)器，其具有體積小、存儲(chǔ)能力強(qiáng)、防水、耐高溫等優(yōu)點(diǎn)，壽命可達(dá)幾千年，使海量信息長(zhǎng)時(shí)間安全存儲(chǔ)成為可能。8月，通用電氣全球研發(fā)中心研發(fā)出500GB大容量全息光盤，達(dá)到了藍(lán)光光盤相同的刻錄速度，同時(shí)全息光盤的最高容量可以達(dá)到藍(lán)光或DVD光盤的20～50倍，極大地提升了光盤存儲(chǔ)容量。10月，新加坡科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了一種新的硬盤制造方法，通過(guò)添加氯化鈉即可將硬盤數(shù)據(jù)記錄密度增加到每英寸記錄3.3太比特，是現(xiàn)有存儲(chǔ)密度的6倍。
5.集成電路
2011年4月，中國(guó)科學(xué)院上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所研制成功我國(guó)第一款具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的相變存儲(chǔ)器（PCRAM）芯片，存儲(chǔ)容量為8MB，有望被廣泛應(yīng)用于手機(jī)、射頻識(shí)別等多種消費(fèi)電子產(chǎn)品中。4月，西安交通大學(xué)研制成功集成度約350萬(wàn)門的高清立體顯示處理芯片HMD100，具有體積小、功耗低、視場(chǎng)大（60～70英寸）、沉浸感強(qiáng)等特點(diǎn)，在消費(fèi)電子、虛擬現(xiàn)實(shí)、國(guó)防、醫(yī)療、遠(yuǎn)程教育等領(lǐng)域都具有廣闊的應(yīng)用前景。5月，美國(guó)英特爾公司研發(fā)出可大規(guī)模生產(chǎn)的“三柵”晶體管，它是一種三維晶體管，不僅可以實(shí)現(xiàn)電子平面?zhèn)鲗?dǎo)，而且還可以實(shí)現(xiàn)電子沿鰭狀突起物三面?zhèn)鲗?dǎo)。同時(shí)，英特爾公司還展示了采用該三維晶體管制成的22納米微處理器―
常春藤橋，與目前處理器相比，它的運(yùn)算性能可提高37%，耗電降低約一半，這是集成電路領(lǐng)域發(fā)展中十分重要的突破。6月，美國(guó)IBM公司在一塊碳化硅晶圓的硅面上種植石墨烯，研制出了首款由石墨烯制成的集成電路，混頻最多可達(dá)10吉赫茲，且可承受125℃的高溫，把用石墨烯圓片來(lái)替代硅晶片制造計(jì)算機(jī)芯片的夢(mèng)想推向了前進(jìn)。8月，美國(guó)IBM公司公布了最新研究成果―
一種可以模擬人腦處理信息方式的認(rèn)知計(jì)算機(jī)芯片。該芯片由兩個(gè)沒有任何生物成分、完全由硅電路組成的芯片構(gòu)成，能夠讓計(jì)算機(jī)具有導(dǎo)航、機(jī)器視覺、模式識(shí)別、聯(lián)系記憶及分類等功能。
6.互聯(lián)網(wǎng)與移動(dòng)通信
2011年1月，中國(guó)互聯(lián)網(wǎng)地圖服務(wù)網(wǎng)“天地圖”正式上線運(yùn)行。它集成了海量基礎(chǔ)地理信息資源，可以向社會(huì)公眾提供權(quán)威、可信、統(tǒng)一的在線地圖服務(wù)，是中國(guó)區(qū)域內(nèi)基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)資源最全的互聯(lián)網(wǎng)地圖服務(wù)網(wǎng)站。8月，英國(guó)愛丁堡大學(xué)的科學(xué)家在普通燈泡中植入電子裝置，研發(fā)出一種被稱之為“l(fā)ightfidelity”（Li-fi）的全新無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸裝置，它利用光線強(qiáng)度的微弱變化來(lái)傳輸數(shù)據(jù)，成本卻比Wi-Fi（wirelessfidelity）廉價(jià)很多。8月，英國(guó)南安普敦大學(xué)的科研人員發(fā)布了一個(gè)零成本向萬(wàn)維網(wǎng)發(fā)送大型文件的新系統(tǒng)。該系統(tǒng)可以幫助用戶把大型文件傳送到網(wǎng)上，發(fā)送速度比通過(guò)電子郵件快很多。9月，美國(guó)萊斯大學(xué)的科學(xué)家通過(guò)改造多輸入輸出天線系統(tǒng)，研制出全雙工（數(shù)據(jù)發(fā)送和接收同步進(jìn)行）無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，能在不新建發(fā)射塔情況下使無(wú)線網(wǎng)絡(luò)吞吐量增加一倍。10月，歐盟委員會(huì)決定整合各成員國(guó)資源，大力發(fā)展泛歐衛(wèi)星移動(dòng)通信服務(wù)，實(shí)現(xiàn)歐洲“無(wú)死角”通話、高速上網(wǎng)和收看電視。
二、生物和醫(yī)藥技術(shù)
2011年，合成生物領(lǐng)域的若干重大發(fā)明正在改變?nèi)藗儗?duì)世界的認(rèn)識(shí)，多種致病基因的發(fā)現(xiàn)正在積累破解重大疾病難題的關(guān)鍵信息，癌癥和艾滋病（人類獲得性免疫缺陷綜合征）等重大疾病防治研究取得了系列重要突破，瘧疾、病毒性肝炎新的治療手段的出現(xiàn)，以及廣譜抗菌新藥的發(fā)現(xiàn)和上市正在改變?nèi)藗兊纳睿蛏锛夹g(shù)開發(fā)已經(jīng)成為最為活躍的高技術(shù)研究領(lǐng)域。
1.致病基因發(fā)掘
2011年2月，我國(guó)醫(yī)學(xué)免疫學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的研究人員通過(guò)深度測(cè)序技術(shù)進(jìn)行人正常肝臟、病毒性肝炎肝臟、肝硬化肝臟和人肝癌肝臟微小RNA（microRNA）組學(xué)分析，發(fā)現(xiàn)了microRNA-199表達(dá)高低與肝癌患者預(yù)后密切相關(guān)，證明microRNA-199能夠靶向抑制促肝癌激酶分子PAK4從而顯著抑制肝癌生長(zhǎng)，為肝癌的預(yù)后判斷與生物治療提供了新的潛在靶標(biāo)［3］ 。2月，英國(guó)布里斯托爾大學(xué)的科學(xué)家通過(guò)數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn)，PLA2R1和HLA-DQA1基因與特發(fā)性膜性腎病密切相關(guān)，攜有這兩個(gè)基因的人發(fā)生特發(fā)性膜性腎病的可能性高達(dá)78.5%，這為治療特發(fā)性膜性腎病提供了新信息。3月，英國(guó)劍橋大學(xué)和加拿大不列顛哥倫比亞大學(xué)的研究人員通過(guò)乳腺癌腫瘤細(xì)胞與正常健康細(xì)胞中基因活性對(duì)比，發(fā)現(xiàn)ZNF703基因在雌激素受體陽(yáng)性乳腺癌腫瘤中極其活躍，該項(xiàng)發(fā)現(xiàn)對(duì)于乳腺癌的治療具有重要意義。［4］ 8月，由英國(guó)和美國(guó)等國(guó)家組成的一個(gè)國(guó)際研究小組對(duì)9772名多發(fā)性硬化癥患者以及17376名健康人群進(jìn)行了DNA分析研究，確認(rèn)了此前已知的23個(gè)與多發(fā)性硬化癥有關(guān)的基因，并發(fā)現(xiàn)了29個(gè)與此疾病相關(guān)的新基因。8月，英國(guó)科學(xué)家通過(guò)基因?qū)Ρ劝l(fā)現(xiàn)，RAD51D基因有缺陷的女性患卵巢癌的幾率為1/11。該發(fā)現(xiàn)對(duì)于尋找卵巢癌預(yù)防方法和治療新藥具有重要意義。［5］ 9月，由英國(guó)和美國(guó)等國(guó)家科學(xué)家組成國(guó)際研究小組發(fā)現(xiàn)，C9orf72［6］ 基因與運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元疾病密切相關(guān)，有近40%的運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元疾病由該基因變異引起。
2.基因組測(cè)序
2011年1月，英國(guó)帝國(guó)理工學(xué)院的科學(xué)家攻克了超快DNA隧道測(cè)序設(shè)備的關(guān)鍵技術(shù)，第一次證明能在納米孔平臺(tái)上同時(shí)進(jìn)行隧道檢測(cè)和DNA分子的離子電流檢測(cè)，開發(fā)出了納米孔測(cè)序原型裝置，以此開發(fā)出的大裝置理論上能在幾分鐘內(nèi)完成個(gè)人基因組的測(cè)序，且測(cè)序成本將大大下降［7］ 。2月，美國(guó)印第安納州大學(xué)科學(xué)家領(lǐng)導(dǎo)的國(guó)際研究小組完成了對(duì)水蚤的基因組測(cè)序，發(fā)現(xiàn)其基因數(shù)量比已知所有動(dòng)物還要多，這是科學(xué)家第一次完成的甲殼類動(dòng)物基因組測(cè)序［8］ 。7月，由中國(guó)科學(xué)家牽頭，共14個(gè)國(guó)家97名研究人員組成的國(guó)際研究團(tuán)隊(duì)經(jīng)過(guò)6年的努力，完成了馬鈴薯基因組測(cè)序，并通過(guò)比較基因組分析發(fā)現(xiàn)了影響薯塊生長(zhǎng)發(fā)育和病蟲害抗性的重要基因，為進(jìn)一步了解雙子葉植物的進(jìn)化路徑提供了分子生物學(xué)新知識(shí)；8月，該國(guó)際研究小組共同完成了白菜全基因組測(cè)序。這項(xiàng)成果有助于白菜類作物和其他蕓薹屬作物的遺傳改良。［9］ 9月，英國(guó)科學(xué)家完成了17個(gè)關(guān)鍵小鼠基因組的測(cè)序工作，發(fā)現(xiàn)了廣泛的基因變異，為了解功能變異體的分子性質(zhì)提出了新見解［10］ 。11月，馬薩諸塞大學(xué)醫(yī)學(xué)院的研究人員公布了帝王蝶基因組序列，分析了負(fù)責(zé)視圖、生物鐘和方向性飛行的基因，解析了蝴蝶能記住遷徙過(guò)程中的時(shí)間和空間的原因［11］ 。
3.生物合成
2011年1月，美國(guó)普林斯頓大學(xué)的科學(xué)家首次使用人造基因合成出了能維持活細(xì)胞生長(zhǎng)的人造蛋白質(zhì)，其功能同自然界中存在的蛋白質(zhì)相同。這項(xiàng)成果有助于科學(xué)家研制出新的生物系統(tǒng)［12］ 。9月，美國(guó)約翰?霍普金斯大學(xué)的研究人員對(duì)酵母的兩個(gè)染色體片段進(jìn)行改造，在刪除其中重復(fù)的部分基因序列后，添加了一些人工合成的基因序列，酵母仍能正常存活。這是人類首次人工合成真核生物部分基因組［13］ 。9月，美國(guó)加利福尼亞薩克生物研究所的科學(xué)家把非天然氨基酸整合入蛋白質(zhì)的多處，成功制造出了一個(gè)可用的、擁有多處包含非天然氨基酸的蛋白質(zhì)細(xì)菌菌株。該菌株可廣泛應(yīng)用于藥物研發(fā)、藥物合成、生物燃料等領(lǐng)域［14］ 。9月，英國(guó)格拉斯哥大學(xué)的科學(xué)家使用由鎢（占大多數(shù)）和其他金屬原子、氧、磷結(jié)合形成的巨型分子，成功地制造出了類似于細(xì)胞的氣泡，其具有一些類似生命的特征。科學(xué)家還希望誘使這些氣泡演變成完全無(wú)機(jī)的能自我復(fù)制的實(shí)體，以此證明存在著完全基于金屬（無(wú)機(jī)物）的生命［15］ 。11月，美國(guó)能源部下屬的聯(lián)合生物能源研究所的科學(xué)家使用合成生物學(xué)方法，修改了大腸桿菌和一個(gè)釀酒酵母的菌株，制造出了沒藥烷的前體物沒藥烯，對(duì)沒藥烯進(jìn)行加氫反應(yīng)后生成的沒藥烷是一種綠色生物燃料，有替代D2柴油的潛力［16］ 。
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