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News report: Major Science, Technology and Engineering Advances in China in 2024 (Technology Chapter)

Article source：理论与计算催化 time：2025-03-04

2024年中国重大科学、技术和工程进展（技术篇）

转载自科技导报

《科技导报》自2004年第3期刊登“2003年中国重大科学、技术和工程进展”以来，至今已连续21年遴选发布中国年度重大科学、技术和工程进展。为盘点2024年中国重大科学、技术和工程进展，《科技导报》编辑部从国内外重要科技期刊和科技新闻媒体2024年1月1日至12月31日间发表、公布或报道的中国科技成果中，遴选、推荐22项重大科学进展、20项重大技术进展、20项重大工程进展候选条目，由《科技导报》编委、审稿人等专家评选，参考每项进展的得票情况，推选出2024年中国重大科学进展10项、重大技术进展10项、重大工程进展10项，以下按发表、公布及报道的时间先后逐一介绍。

今天我们介绍2024年中国重大技术进展，分别为：解码抗癌药物紫杉醇的生物合成途径；开发出具有Pb容量的三维纳米级光盘存储器技术；研制出大规模智能光计算芯片太极；利用国产型扫描探针显微镜首次“看到”冰表面的原子结构；基于原语表示的类脑互补视觉感知芯片“天眸芯”研制成功；实现以RNA为媒介的基因精准写入；构建超越经典计算机的量子模拟器“天元”；研制具有原子尺度局域化光场的奇点介电纳米激光；高性能有机热电材料研究取得重要进展；借助AI破解催化领域重大科学难题。

10 借助AI破解催化领域重大科学难题

负载型金属催化剂是化学工业过程最广泛使用的催化剂之一，对石油化工精炼和工业化学制造至关重要，金属载体相互作用的本质及其调控是高效、稳定催化剂研发中所面临的重大科学问题。为了量化金属-载体相互作用（MSIs），已通过实验和符号回归方法提出许多描述符，如金属亲氧性、金属表面能和电子密度。然而，开发一个全面的MSIs理论，用于氧化物载体上的金属催化剂，仍然是非均相催化中的主要挑战。

（a）通过可解释的机器学习确定了一个可推导公式；（b）从文献中收集的金属-支撑体系的实验粘附能（x轴表示金属，y轴表示支撑）；（c）选定的14个主要特征之间的Pearson相关性；（d）描述符Q（MO）和Q（MM'），分别表示所考虑的体系的M的亲氧性和M'亲和性；（e）预测的|e|填充白点，恢复（b）图像；（f）预测675个金属-氧化物界面的接触角α

图10 MSI模型

中国科学技术大学李微雪研究团队通过先进的可解释AI算法，结合实验数据、可解释的机器学习、理论推导和第一性原理模拟，揭示了金属-载体相互作用的本质，建立了其与材料基本性质之间的本征控制方程，提出“强金属-金属作用原理性判据”，建立了一个基于金属-金属相互作用（MMIs）和金属-氧相互作用（MOIs）的MSIs通用理论（图10），解决了氧化物包裹金属催化剂的难题。为了找到物理MSIs模型，通过将提炼出的特征与简单的数学运算符结合起来，进行了超过300亿个数学表达式的全面探索，以确保模型的可解释性而不牺牲准确性。这一科学突破，将助力于高活性、高选择性、高稳定性催化剂的优化设计。

原文链接：2024年中国重大科学、技术和工程进展（技术篇） - 今日头条