这一年，科学高度不断刷新(2)

“基于忆阻器的新型存算一体架构，可以打破算力瓶颈，满足人工智能等复杂任务对计算硬件的高需求。”团队成员、清华大学未来芯片技术高精尖创新中心教授吴华强说。

世界首个人类细胞图谱绘制成功

实现人体细胞数字化

浙江大学医学院郭国骥教授团队用自主研发的分析平台，绘制出人类首个细胞图谱。3月26日，国际顶级期刊《自然》在线刊登了这项研究成果。

细胞是生命的基本单位。在过去，科学家主要利用显微镜和流式分析等技术，依靠若干表型特征对自然界里不同物种的细胞进行分类和鉴定。单细胞测序技术的出现给这一传统的细胞认知体系带来了革命性的变化。

研究团队对60种人体组织样品和7种细胞培养样品进行了高通量单细胞测序分析，系统性地绘制了跨越胚胎和成年两个时期、涵盖八大系统的人类细胞图谱，建立了70多万个单细胞的转录组数据库，鉴定了人体100余种细胞大类和800余种细胞亚类，开发了单细胞比对系统，并搭建了人类细胞蓝图网站。

郭国骥介绍，这项工作概括地说就是人体细胞数字化。用数字矩阵描述每一个细胞的特征，并对它们进行系统性分类。此外，还定义了许多以前未知的细胞种类，发现了一些特殊的表达模式。通过人类细胞图谱，团队发现，多种成人的上皮、内皮和基质细胞也在组织中扮演着免疫细胞的角色。

此外，通过跨时期、跨组织的细胞图谱分析，团队揭示了一个普适性的哺乳动物细胞命运决定机制：干细胞和祖细胞的转录状态混杂且随机，而分化和成熟细胞的转录状态就变得分明且稳定，也就是说，细胞分化经历了一个从混乱到有序的发展过程。

该研究首次从单细胞水平上全面分析了胚胎和成年时期的人体细胞种类，研究数据将成为探索细胞命运决定机制的资源宝库，也将对人体正常与疾病细胞状态的鉴定带来深远影响。在未来，临床医生有望通过参照正常的细胞来鉴别异常的细胞状态和起源。

“天问一号”开启火星探测新征程

一次完成“环绕、着陆、巡视探测”三大目标

7月23日，我国在海南岛东北海岸中国文昌航天发射场，用长征五号遥四运载火箭成功发射首次火星探测任务“天问一号”探测器，火箭成功将探测器送入预定轨道，开启火星探测之旅，迈出了我国自主开展行星探测的第一步。

国际上对于火星的探测，起步于20世纪60年代。截至2020年6月底，人类已对火星实施了40余次探测任务，其中成功24次。我国首次火星探测任务起步虽晚，但起点高、跨越大，从立项伊始就瞄准当前世界先进水平确定任务目标，明确提出在国际上首次通过一次发射，完成“环绕、着陆、巡视探测”三大目标。如果这一目标能够顺利实现，我国将成为世界上第二个独立掌握火星着陆巡视探测技术的国家。

据介绍，发射成功只是任务第一步，此次任务飞行过程包括发射、地火转移、火星捕获、火星停泊、离轨着陆和科学探测6个阶段。相比于月球探测，火星探测任务的难度更大。由于火星相对地球距离较为遥远，对发射、轨道、控制、通信和电源等技术都提出了很高的要求。

截至12月14日21时，“天问一号”探测器已在轨飞行144天，飞行里程约3.6亿公里，距离地球超过1亿公里，距离火星约1200万公里，飞行状态良好。

嫦娥五号去月球“挖土”

书写人类探月新篇章

11月24日，中国探月工程嫦娥五号探测器在文昌航天发射场顺利升空，开启中国首次地外天体采样返回之旅。这是探月工程的第六次任务，也是我国航天领域迄今为止最复杂、难度最大的任务之一。12月17日，伴随着嫦娥五号任务的圆满成功，人类44年以来再次获得月球样品。这一任务开启了在月球自动采样并将样品带回地球的新篇章，对增加人类对月球历史的了解具有“革命性”意义。

去月球“挖土”，是很多人对嫦娥五号任务的通俗解读。事实上，嫦娥五号任务将重点实现三大工程目标，一是要突破一系列关键技术，提升我国航天技术水平；二是要实现首次地外天体自动采样返回，推进我国科学技术重大跨越；三是要完善探月工程体系，为载人登月和深空探测奠定一定的人才、技术和物质基础。此外还将开展一系列科学探测，如着陆区的现场调查和分析，月球样品的分析与研究等。

整个任务嫦娥五号经历了11个阶段、23天的在轨工作，采集了约1731克月球样品返回地球。