湖南之最——發(fā)明創(chuàng)造 重大成果（五）

    之最關(guān)聯(lián)

    巨型計(jì)算機(jī)“銀河一I”號(hào)
　　
    七十年代末，經(jīng)過(guò)種種艱難的談判，國(guó)家斥巨資從國(guó)外購(gòu)買了一臺(tái)巨型機(jī)。然而在購(gòu)買機(jī)器的同時(shí)，還被迫花錢聘請(qǐng)了兩個(gè)“洋監(jiān)工”，因?yàn)橘u方明確規(guī)定：中方不得將機(jī)器派作他用；不得接觸機(jī)倉(cāng)內(nèi)的核心部件；開機(jī)、關(guān)機(jī)必須由外方技術(shù)人員負(fù)責(zé)操作等，這件事深深刺痛了中國(guó)科技工作者們的自尊心。
　　
    1978年初，一直關(guān)注中國(guó)科技發(fā)展的鄧小平親自召開會(huì)議，聽取有關(guān)部門關(guān)于戰(zhàn)略武器研制的匯報(bào)。在會(huì)議上，他明確指出：“中國(guó)要搞四個(gè)現(xiàn)代化，就不能沒(méi)有巨型機(jī)！中國(guó)要搞巨型機(jī)！”于是將任務(wù)分給國(guó)防科委主任張愛(ài)萍，要求五年內(nèi)拿出中國(guó)的巨型機(jī)。
　　
    1978年5月，張愛(ài)萍上將把這一光榮而艱巨的研制任務(wù)下達(dá)給當(dāng)時(shí)的長(zhǎng)沙工學(xué)院（如今的國(guó)防科技大學(xué)），要求五年時(shí)間只能提前，不能拖后，計(jì)算機(jī)的速度必須達(dá)到每秒1億次。從此，以長(zhǎng)沙工學(xué)院計(jì)算機(jī)研究所為主，全國(guó)20多個(gè)單位參與協(xié)作的億次巨型機(jī)研制工作在擔(dān)任工程技術(shù)總指揮和總設(shè)計(jì)師長(zhǎng)沙工學(xué)院計(jì)算機(jī)研究所所長(zhǎng)慈云桂教授的領(lǐng)銜下正式拉開帷幕。
　　
    億次巨型機(jī)是世界級(jí)的尖端技術(shù)，科研人員們拋開了長(zhǎng)期反復(fù)的試驗(yàn)，而是大膽地進(jìn)行了艱難的跨越：查閱大量資料，設(shè)計(jì)了更為先進(jìn)的總體方案；創(chuàng)造性地提出了雙向量陣列的全流水化體系結(jié)構(gòu)；在增加存儲(chǔ)通道的同時(shí)，設(shè)計(jì)出了使訪問(wèn)沖突大為減少的主存素?cái)?shù)模；選用高速動(dòng)態(tài)MOS集成器件做主存，使億次機(jī)容量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于當(dāng)時(shí)國(guó)外主流巨型機(jī)，而國(guó)外兩年后才使用MOS做主存；改用鳳冷，并設(shè)計(jì)了鍥形柱狀管道結(jié)構(gòu)，進(jìn)行等壓短風(fēng)道送風(fēng)；在印制底板的組裝中，采用先進(jìn)的繞接技術(shù)；提出了與國(guó)外主流巨型機(jī)軟件兼容的指導(dǎo)思想，開創(chuàng)了并行操作系統(tǒng)、向量化編譯、多級(jí)診斷和并行算法等研究，進(jìn)而在我國(guó)首先采用軟件工程方法，研制了多種軟件工具，完成了近200萬(wàn)行結(jié)構(gòu)化的程序設(shè)計(jì)任務(wù)，充分發(fā)揮巨型機(jī)硬件的性能。
　　
    1983年11月26日，在科研人員們整整五年的頑強(qiáng)拼搏下，中國(guó)第一臺(tái)每秒運(yùn)算億次的巨型機(jī)——“銀河—I”的研制終于獲得了成功。至此，我國(guó)成為繼美、日等少數(shù)國(guó)家之后，能獨(dú)立設(shè)計(jì)和制造巨型機(jī)的國(guó)家。銀河億次機(jī)的研制成功，徹底打破了西方大國(guó)在超高性能計(jì)算機(jī)上對(duì)我國(guó)的封鎖，使我國(guó)躋身于世界巨型機(jī)的研制行列，標(biāo)志著我國(guó)計(jì)算機(jī)技術(shù)已經(jīng)發(fā)展到了一個(gè)新階段。
　　
    如今，隨著銀河—II號(hào)、銀河一川號(hào)巨型機(jī)的相繼問(wèn)世，銀河系列巨型機(jī)已經(jīng)被廣泛地應(yīng)用于中長(zhǎng)期天氣預(yù)報(bào)、核物理的研究、航天航空飛行器的設(shè)計(jì)、衛(wèi)星圖像的處理、油田勘探數(shù)據(jù)的整理、新材料的開發(fā)、新藥品的研制、遺傳基因密碼的破譯甚至國(guó)民經(jīng)濟(jì)運(yùn)轉(zhuǎn)模型的模擬等領(lǐng)域，產(chǎn)生了巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，并在我們的經(jīng)濟(jì)和日常生活中繼續(xù)發(fā)揮著巨大的作用。
　　
    2009年10月29日，中國(guó)第一臺(tái)國(guó)產(chǎn)千萬(wàn)億次超級(jí)計(jì)算機(jī)（超級(jí)計(jì)算機(jī)又稱高性能計(jì)算機(jī)、巨型計(jì)算機(jī)，是世界公認(rèn)的高新技術(shù)制高點(diǎn)和21世紀(jì)最重要的科學(xué)領(lǐng)域之一。）亮相于湖南長(zhǎng)沙。中國(guó)擁有了歷史上計(jì)算速度最快的工具。
　　
    這臺(tái)名為“天河一號(hào)”的計(jì)算機(jī)達(dá)到了每秒鐘1206萬(wàn)億次的峰值速度和每秒563.1萬(wàn)億次的Linpack實(shí)測(cè)性能，位居同日公布的中國(guó)超級(jí)計(jì)算機(jī)前100強(qiáng)之首。這個(gè)速度也意味著，如果用“天河一號(hào)”計(jì)算一天，一臺(tái)當(dāng)前主流微機(jī)得算160年。“天河一號(hào)”的存儲(chǔ)量，則相當(dāng)于4個(gè)國(guó)家圖書館藏書量之和。這些數(shù)據(jù)表明中國(guó)成了繼美國(guó)之后世界上第二個(gè)能夠研制千萬(wàn)億次超級(jí)計(jì)算機(jī)的國(guó)家。
　　
    千萬(wàn)億次超級(jí)計(jì)算機(jī)是國(guó)家863計(jì)劃重點(diǎn)支持的一個(gè)重大項(xiàng)目。“天河一號(hào)”采用了“多陣列可配置協(xié)同并行體系結(jié)構(gòu)”等7項(xiàng)自主創(chuàng)新技術(shù)，綜合技術(shù)水平居世界前列，具有高性能、高能效、高安全和易使用的特點(diǎn)。它的問(wèn)世，標(biāo)志著中國(guó)在高技術(shù)領(lǐng)域搶占世界戰(zhàn)略高地取得了又一次重大突破。
　　
    2010年年底之前，這臺(tái)由105個(gè)機(jī)柜組成、占地面積近千平方米、總重量155噸的龐大計(jì)算機(jī)將安裝到中國(guó)兩個(gè)國(guó)家級(jí)超級(jí)計(jì)算中心之一的天津中心，向國(guó)內(nèi)外用戶提供超級(jí)計(jì)算服務(wù)，用于大規(guī)?？茖W(xué)與工程計(jì)算，首批重大應(yīng)用包括石油勘探數(shù)據(jù)處理、生物醫(yī)藥研究、航空航天裝備研制、氣象預(yù)報(bào)、短臨地震預(yù)報(bào)等。
　　
    衡鋼建成全球最大口徑鋼管機(jī)組
　　
    衡鋼720無(wú)縫鋼管機(jī)組為湖南省重點(diǎn)工程。2008年7月18日，安裝第一根廠房立柱。項(xiàng)目總投資近10億元，產(chǎn)品主要為建筑結(jié)構(gòu)用無(wú)縫鋼管、電站鍋爐用無(wú)縫鋼管、石油套管、氣瓶用無(wú)縫鋼管等各類無(wú)縫鋼管。
　　
    2009年7月3日1 8時(shí)26分，一根直徑為446毫米、壁厚為25.5毫米、長(zhǎng)度為8500毫米的大口徑無(wú)縫鋼管，順利通過(guò)720無(wú)縫鋼管機(jī)組的關(guān)鍵設(shè)備——皮爾格軋機(jī)，再經(jīng)過(guò)切鋸、步進(jìn)爐和定徑機(jī)等工序后順利下線。這標(biāo)志著全球最大口徑鋼管機(jī)組已在華菱衡陽(yáng)鋼管（集團(tuán)）有限公司成功建成并投入運(yùn)營(yíng)。
　　
    衡鋼720無(wú)縫鋼管機(jī)組采用的720皮爾格軋機(jī)，是全球最大的鋼管軋機(jī)，其工藝具有鍛造特性，適合于生產(chǎn)合金、厚壁無(wú)縫鋼管。衡鋼720無(wú)縫鋼管機(jī)組投產(chǎn)后，將使企業(yè)的產(chǎn)品直徑由8-365毫米，擴(kuò)大到8- 720毫米，壁厚由30毫米，擴(kuò)大到120毫米。衡鋼由此將成為全球?yàn)閿?shù)不多和國(guó)內(nèi)唯一一家大中小規(guī)格齊全的無(wú)縫鋼管生產(chǎn)企業(yè)，并將構(gòu)筑產(chǎn)品系列化優(yōu)勢(shì)，可滿足電站、石油化工、建筑鋼結(jié)構(gòu)、機(jī)械等行業(yè)對(duì)特大口徑、厚壁、高合金無(wú)縫鋼管的需求，大幅提升對(duì)客戶的配套能力。尤其是開發(fā)大口徑的電站高壓鍋爐用管和核電用管，衡鋼720無(wú)縫鋼管機(jī)組獨(dú)具實(shí)力。該機(jī)組達(dá)產(chǎn)后年產(chǎn)量可達(dá)20萬(wàn)噸，預(yù)計(jì)2009年可生產(chǎn)鋼管3.5萬(wàn)噸，實(shí)現(xiàn)當(dāng)年盈利。發(fā)現(xiàn)腫瘤干細(xì)胞
　　
    2006年，湘雅醫(yī)院神經(jīng)外科專家組發(fā)現(xiàn)了“腫瘤干細(xì)胞”，這一重大發(fā)現(xiàn)將可能成為根治癌癥的突破口。
　　
    腫瘤干細(xì)胞的發(fā)現(xiàn)是一種意外收獲。他們這個(gè)課題組原本是通過(guò)對(duì)神經(jīng)干細(xì)胞的研究，來(lái)修復(fù)被破壞和損傷的神經(jīng)細(xì)胞的，但他們?cè)趯?duì)多位患有腦瘤的患者研究時(shí)意外地發(fā)現(xiàn)，在他們的腦瘤中有一個(gè)神經(jīng)球，而且這個(gè)神經(jīng)球不斷在擴(kuò)增，經(jīng)過(guò)反復(fù)分析和判斷，確定它是“腫瘤干細(xì)胞”，即癌癥的母細(xì)胞。
　　
    上個(gè)世紀(jì)國(guó)外醫(yī)學(xué)專家曾推測(cè)，癌癥腫瘤中一定存在一種可以不斷自我更新的母細(xì)胞，即“腫瘤干細(xì)胞”。方加勝教授則帶領(lǐng)幾位專家在探索中證實(shí)了這個(gè)假想。他們通過(guò)實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步證實(shí)：腦瘤細(xì)胞是由一種名為“腫瘤干細(xì)胞”的物質(zhì)分化而來(lái)的，腦瘤細(xì)胞不斷地包裹、擴(kuò)散就形成了團(tuán)狀的腦瘤。而只要找準(zhǔn)這種“腫瘤干細(xì)胞”，并對(duì)它實(shí)施醫(yī)學(xué)打擊，就可能從根本上摧毀癌細(xì)胞的母體，那么母體周圍的腦瘤細(xì)胞就會(huì)陸續(xù)凋亡，整個(gè)腦瘤團(tuán)也會(huì)隨之潰散。用方教授的話說(shuō)，只要摧毀了“腫瘤干細(xì)胞”，就可使癌細(xì)胞全部死亡。
　　
    方教授還認(rèn)為，別的部位的癌癥的發(fā)生，也應(yīng)當(dāng)是同樣的道理。即有一個(gè)母體繁殖、擴(kuò)增的。如果是這樣的話，人類只要對(duì)癌細(xì)胞的“母體”打擊，那么對(duì)癌癥的治療有可能會(huì)更加有效。
　　
    中國(guó)首例供胚移植試管嬰兒
　　
    1988年6月7日，中國(guó)首例供胚移植試管嬰兒在湖南醫(yī)科大學(xué)附二醫(yī)院（現(xiàn)中南大學(xué)湘雅二醫(yī)院）順利誕生。這是中國(guó)醫(yī)學(xué)工作者在現(xiàn)代醫(yī)學(xué)技術(shù)上的一次重大突破。
　　
    1978年，世界首例“試管嬰兒”在英國(guó)誕生。中國(guó)醫(yī)學(xué)遺傳學(xué)創(chuàng)始人盧惠霖和他的女兒、中國(guó)著名的生殖遺傳學(xué)家盧光琇教授決心開辟中國(guó)的生殖工程研究，并著手理論準(zhǔn)備和總體設(shè)計(jì)。
　　
    他們經(jīng)過(guò)鉆研努力，取得顯著成效。1981年，中國(guó)第一個(gè)人類冷凍精子庫(kù)成立，并成為國(guó)家精子庫(kù)技術(shù)指導(dǎo)中心；1983年，誕生了中國(guó)第一例冷凍精液人工授精嬰兒。隨后，與湖南醫(yī)科大學(xué)附一院、附二院開展了長(zhǎng)達(dá)5年多的臨床合作，通過(guò)體外授精——胚胎移植研究，于1988年6月終于誕生了兩例經(jīng)腹腔鏡取卵的“試管嬰兒”，其中一例為中國(guó)首例供胚移植試管嬰兒，并率先在國(guó)內(nèi)制造出了人類胚胎染色體；1990年，利用顯微操作技術(shù)在中國(guó)建立了第一個(gè)小鼠植入前胚胎遺傳學(xué)診斷模型，使中國(guó)成為繼澳大利亞、英國(guó)之后第三個(gè)掌握這一技術(shù)的國(guó)家；1991年，首創(chuàng)從高畸形精液分離正常精子的方法，并用此法產(chǎn)下了正常嬰兒，這是世界上首例經(jīng)畸形精子分離后授精產(chǎn)出的嬰兒；1993年，轉(zhuǎn)基因動(dòng)物試驗(yàn)獲得成功，次年建立了小鼠顯微授精技術(shù)，為開展人類的顯微授精治療打下了技術(shù)基礎(chǔ)；1995年，誕生了聚合嵌合小鼠，為以后建立基因打靶技術(shù)作了準(zhǔn)備；1996年細(xì)胞核移植獲得成功，這個(gè)技術(shù)應(yīng)用于人類，可使高齡和具有嚴(yán)重遺傳缺陷、卵母細(xì)胞染色體嚴(yán)重異常的婦女，達(dá)到生育正常嬰兒的目的。
　　
    試管嬰兒的誕生被認(rèn)為是繼心臟移植成功后醫(yī)學(xué)上的又一大奇跡。它標(biāo)志著人類對(duì)自身生殖過(guò)程的認(rèn)識(shí)有了一個(gè)質(zhì)的飛躍。迄今，中國(guó)已降生了約五百個(gè)試管嬰兒。
　　
    湖南核殼生物納米顆粒研究
　　
    湖南大學(xué)開展的“核殼生物納米顆粒的研究與應(yīng)用”于2008年10月31日通過(guò)專家鑒定。中科院院士陳洪淵教授等國(guó)內(nèi)著名專家認(rèn)為，這項(xiàng)擁有中國(guó)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的研究，在理論上和制作技術(shù)上均獲得重大突破，并在應(yīng)用中取得顯著成就，是納米和生物相結(jié)合研究領(lǐng)域中一項(xiàng)居世界領(lǐng)先水平的重大成果。
　　
    納米技術(shù)和生物技術(shù)，是本世紀(jì)科學(xué)技術(shù)發(fā)展的兩大潮流，兩者結(jié)合的新興學(xué)科具有強(qiáng)大的生命力。近幾年來(lái)，湖南大學(xué)校長(zhǎng)、博士生導(dǎo)師王柯敏教授領(lǐng)導(dǎo)的研究小組，瞄準(zhǔn)這一研究領(lǐng)域的最前沿，在納米尺度上開展了對(duì)單細(xì)胞、單分子的理論及技術(shù)研究，成功地研制出多種新型核殼生物納米顆粒，并為這一原創(chuàng)性科研成果申請(qǐng)了3項(xiàng)發(fā)明專利。
　　
    課題組在核殼顆粒制作的過(guò)程中，理論上獲得重大突破，證明了外殼與內(nèi)核能否結(jié)合，二者之間的電荷起著關(guān)鍵作用，為制備各種納米材料提供了理論指導(dǎo)。在此基礎(chǔ)上，他們?cè)谥苽浼夹g(shù)上獲得兩項(xiàng)突破，一是不必在高溫，而是在室溫的條件下便可制備生物納米顆粒，易于工業(yè)化生產(chǎn)，并能通過(guò)生物修飾開發(fā)出一系列下游納米顆粒產(chǎn)品，這些顆粒均無(wú)毒性，穩(wěn)定性強(qiáng)、靈敏度高；二是實(shí)現(xiàn)了同步制備技術(shù)，與國(guó)外的制作方法相比，減少了反映步驟，降低了生物表面修飾的難度，提高了制備的效率。
　　
    課題組還將這種神奇的顆粒在多個(gè)領(lǐng)域開展了研究性應(yīng)用，他們用比細(xì)胞還小、尺度與病毒相仿的熒光納米顆粒，對(duì)白血病、系統(tǒng)性紅斑狼瘡等重大疾病進(jìn)行早期診斷，比現(xiàn)有的檢測(cè)方法靈敏度高數(shù)千倍；用功能化的磁性顆粒，從動(dòng)植物組織或細(xì)胞中快速分離出DNA物質(zhì)，為破譯生物的奧秘提供了先進(jìn)手段；用染料納米顆粒試制出新型吸收紫外線的綠色化妝品，抗光漂白、永不褪色的油漆、涂料。最近，他們研制出一種新型基因載體納米顆粒，為基因診斷、治療和基因功能研究提供了最新技術(shù)手段。
　　
    核殼生物納米顆粒研制的難度極大，課題組先后攻克了三大技術(shù)難關(guān)：一是成核技術(shù)，研制出大小均勻、直徑僅為幾十個(gè)納米的生物材料；二是包殼技術(shù)，在核材料上包上幾納米厚的透明的無(wú)機(jī)分子和可降解的有機(jī)分子外殼；三是生物表面修飾技術(shù)，即在外殼上再接上各種各樣的功能性生物大分子。
　　
    水泥混凝土材料學(xué)專家史才軍
　　
    史才軍博士，1984和1987年分別獲東南大學(xué)土木工程系無(wú)機(jī)非金屬材料專業(yè)學(xué)士學(xué)位和碩士學(xué)位，1990至1992年在加拿大卡爾加里大學(xué)攻讀并獲得材料學(xué)博士學(xué)位；1993至1 999年在加拿大環(huán)境部廢水技術(shù)中心任項(xiàng)目經(jīng)理和高級(jí)項(xiàng)目經(jīng)理；1999至2005年在加拿大CJS技術(shù)公司分別任首席科學(xué)家。2005至2007年任美國(guó)格雷斯公司研究中心主任科學(xué)家?，F(xiàn)為湖南大學(xué)985工程創(chuàng)新平臺(tái)首席科學(xué)家、教授、博士生導(dǎo)師，中南大學(xué)講座教授、博士生導(dǎo)師，紐約州立大學(xué)水牛城分校兼職副教授，重慶大學(xué)和華南理工大學(xué)客座教授，南京工業(yè)大學(xué)和武漢理工大學(xué)的兼職教授。
　　
    史才軍博士在水泥混凝土材料的設(shè)計(jì)、測(cè)試、耐久性及固體廢物的利用和處置方面做了廣泛深入的研究，在國(guó)際國(guó)內(nèi)已發(fā)表高水平學(xué)術(shù)論文120余篇，其中SCI收錄50篇、El收錄52篇、ISTP收錄8篇，scI收錄論文他引400多次。自2004年以來(lái)，出版英文專著一部（第一作者）、英文編著四部（三部第一作者、一部第二作者），合編英文國(guó)際會(huì)議論文集一本，組織和主持了1個(gè)國(guó)際學(xué)術(shù)會(huì)議，在美國(guó)混凝土協(xié)會(huì)的年會(huì)上組織了5次專題研討會(huì)，在各類國(guó)際學(xué)術(shù)會(huì)議或研討會(huì)上，17次應(yīng)邀擔(dān)任專家委員會(huì)委員或分會(huì)主席、十多次應(yīng)邀做主題報(bào)告和大會(huì)報(bào)告，被世界各地近30所大學(xué)和大公司應(yīng)邀作學(xué)術(shù)報(bào)告和專題講座。
　　
    史才軍博士先后主持有美國(guó)、加拿大及南韓政府和公司贊助的項(xiàng)目20多個(gè)，總的科研經(jīng)費(fèi)數(shù)百萬(wàn)美元。同時(shí)也開發(fā)了多個(gè)新技術(shù)和產(chǎn)品，他已獲4項(xiàng)美國(guó)專利和1項(xiàng)中國(guó)專利授權(quán)，還有8項(xiàng)國(guó)際專利正在申請(qǐng)中。他發(fā)明的智能自修復(fù)防滲漏材料，被選用在南韓世界上最大的生活垃圾填埋場(chǎng)，防滲漏材料部分的造價(jià)為二億美元。史才軍博士親自設(shè)計(jì)和主持此技術(shù)在南韓的實(shí)驗(yàn)室和現(xiàn)場(chǎng)的示范和測(cè)試，并在最后與南韓的工程設(shè)計(jì)公司一起設(shè)計(jì)了最后的施工方案。他曾榮獲加拿大國(guó)家科學(xué)與工程基金會(huì)兩年的工業(yè)研究獎(jiǎng)學(xué)金、重慶市自然科學(xué)二等獎(jiǎng)及兩項(xiàng)部級(jí)三等科技成果獎(jiǎng)。
　　
    史才軍博士被應(yīng)邀為近30種國(guó)際雜志和四個(gè)國(guó)際會(huì)議審稿，為美國(guó)國(guó)家自然科學(xué)基金會(huì)評(píng)審和評(píng)選項(xiàng)目申請(qǐng)書，為加拿大國(guó)家科學(xué)與工程基金會(huì)、環(huán)保部、國(guó)際發(fā)展署、大專院校協(xié)會(huì)及比利時(shí)的魯汶天主教大學(xué)評(píng)審了多份項(xiàng)目申請(qǐng)書。
　　
    史才軍博士是加拿大安大略省注冊(cè)職業(yè)工程師、美國(guó)混凝土學(xué)會(huì)(ACI)、美國(guó)材料與試驗(yàn)學(xué)會(huì)(ASTM)、加拿大標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(huì)(CSA)及RILEM中多個(gè)專業(yè)學(xué)會(huì)的會(huì)員。負(fù)責(zé)或參與了多個(gè)加拿大和美國(guó)水泥和混凝土的標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范和指南的制訂和修訂，其中包括混自密實(shí)混凝土標(biāo)準(zhǔn)、凝土攪拌用水標(biāo)準(zhǔn)、混凝土抗硫酸鹽腐蝕規(guī)范、粉煤灰和天然火山灰使用規(guī)范等。