2018年度國家科學技術獎清華大學獲獎項目介紹

2018年度國家科學技術獎清華大學獲獎項目介紹

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國家自然科學獎一等獎

量子反常霍爾效應的實驗發現

主要完成人：薛其坤、王亞愚、何珂、馬旭村、呂力

主要完成單位：清華大學、中國科學院物理研究所

該項目屬於凝聚態物理學領域。實驗發現量子反常霍爾效應是該領域的重大科學目標之一。項目組深入研究了拓撲絕緣體薄膜的分子束外延生長、拓撲表面電子態和調控、磁性拓撲絕緣體的製備及其機理，最終首次實驗發現了量子反常霍爾效應。該發現已被國際多個實驗室重複確認，被2016年諾貝爾物理獎得主霍爾丹列為拓撲量子物質領域近二十年最重要的實驗發現，是建國以來我國物理學家發現的一個重要科學效應。8篇代表性論文被SCI他引超2200次。

量子反常霍爾效應的實驗發現的最終測量樣品和數據

 國家科學技術進步獎一等獎

腦起搏器關鍵技術、系統與臨床應用

主要完成人：李路明、張建國、郝紅偉、馬伯志、姜長青、文雄偉、郭毅、餘新光、孟凡剛、凌至培、王偉明、胡春華、張凱、加福民、劉方軍

主要完成單位：清華大學、首都醫科大學附屬北京天壇醫院、中國醫學科學院北京協和醫院、中國人民解放軍總醫院、北京品馳醫療設備有限公司

項目屬生物醫學工程領域。腦起搏器通過直接刺激大腦核團，能夠顯著改善多種腦疾病患者的生活質量，但技術難度大，是典型高端醫療器械。項目歷經17年，自主突破核心技術，打破美國獨家壟斷，並攻克帕金森病步態障礙治療、充電安全、電極斷裂和遠程程控等世界難題，實現全球引領。獲6個三類註冊證，平均給每位患者節省10萬元，三年節支4億元，出口4個國家。2017年國內市場佔比60%，開創我國有源植入醫療器械超越進口的先河，是近20年該領域實現領跑的成功範例。

全球首個質保10年可體外充電的變頻腦起搏器系統

複雜電網自律-協同自動電壓控制關鍵技術、系統研製與工程應用

主要完成人：孫宏斌、郭慶來、張伯明、吳文傳、許濤、劉映尚、王彬、黃華、姚建國、李海峰、湯磊、張明曄、王軼禹、胡榮、戴則梅

主要完成單位：清華大學、國家電網公司、中國南方電網有限責任公司、南瑞集團有限公司、中國電力科學研究院有限公司、國網江蘇省電力有限公司、北京清大高科系統控制有限公司、內蒙古電力（集團）有限責任公司

歷經20餘年持續研究和產學研用聯合攻關，該項目提出了複雜電網主從分裂理論，構建了「自律協同」的複雜電網AVC技術體系，研製出世界上首套複雜電網AVC系統，大規模應用於我國電網，閉環控制了全國81%的水/火電、88%的220kV以上變電站和55%的集中併網風機/光伏，並出口至美國最大電網PJM，經濟社會效益巨大。項目實現了現代電網電壓控制「從人工到自動，從離線到在線」的跨越，入選2016年度中國高校十大科技進展。

正在北京市電力調控中心實際運行的AVC現場畫面

清華大學工程結構創新團隊

主要完成人：聶建國、張建民、樊健生、陶慕軒、聶鑫、張嘎、胡黎明、潘鵬、陸新徵、馮鵬、施剛、王睿、許立言、丁然

主要完成單位：清華大學

項目屬於土木建築領域。該團隊自2000年成立以來，始終堅持「頂天、立地、樹人」的發展目標，針對結構與土體一體化設計中的關鍵科學技術難題，取得了高性能工程結構系列新體系、結構與土體一體化設計新理論、結構與土體協同工作系統精準模擬新技術三項標誌性創新成果。成果直接應用於建築、橋梁、高壩、國防、海洋等多個領域的320餘項大型複雜工程，授權國家發明專利120項，被40餘部設計規範規程採納，獲國家技術發明獎一等獎2項、國家科學技術進步獎二等獎2項。

團隊成員集體工作照

國家自然科學獎二等獎

大規模多媒體的資源跨域協同計算理論方法

主要完成人：朱文武、崔鵬、陳志波、王飛、王智

主要完成單位：清華大學

大規模多媒體的網絡資源計算是網際網路信息服務等國家重大應用的共性基礎，傳統理論無法解決海量多媒體內容指數增長與網絡資源有限的根本矛盾。項目組揭示了媒體、用戶和網絡的內在特性與作用機理，建立了微觀動態適配、宏觀跨域協同的網絡資源計算理論模型，為發展多媒體網絡資源計算基礎理論作出了創造性貢獻。項目部分成果被國際視頻編碼標準H.264採納，得到了國內外網際網路服務提供商和廣電運營商的廣泛應用，用戶規模超過13億。

媒體信息傳播的局部性規律

摩擦過程的微粒行為和作用機制

主要完成人：雒建斌、張晨輝、路新春、徐學鋒、郭丹

主要完成單位：清華大學

微粒在摩擦相關過程普遍存在，其行為和特性決定了摩擦的規律和表面的損傷，本項目主要發現點是：實現了納米微粒在線運動狀態測量，首次在蒸發水滴中觀測到Marangoni流動，提出了新的流動判據；揭示出液體中納米顆粒與固體表面的作用機制，製備出超光滑表面（Ra 0.05 nm）；提出了潤滑油中納米顆粒的減摩機制，通過納米微粒對缺陷生長的抑制作用，實現了材料的強化。項目成果為納米摩擦學的發展提供了新的觀測手段和理論，已應用於集成電路晶圓製造中。8篇代表作被他引640次，獲得了機械領域第一個973項目和自然科學基金創新群體支持，有力促進了摩擦學科的發展。

項目第一完成人指導學生分析測試數據

 國家技術發明獎二等獎

遺傳性耳聾基因診斷晶片系統的研製及其應用

主要完成人：程京、戴樸、邢婉麗、張冠斌、項光新、王國建

主要完成單位：清華大學、中國人民解放軍總醫院、博奧生物集團有限公司

項目組經過多年的研發，實現了規模化預防遺傳性耳聾，確定了我國主要的遺傳性耳聾致病基因及高發突變。發明了ASPUA技術、人工引入錯配鹼基技術、磁珠螢光雙標記技術、表面張力控制雜交技術。研製出了全球首款耳聾基因診斷晶片。該項目發明了點樣儀、雜交儀、掃描儀等配套設備。共獲41項智慧財產權。成果推廣至30餘個省市，使我國成為世界上最大規模的遺傳病基因篩查國家。

樣品檢測

大人群指掌紋高精度識別技術及應用

主要完成人：周杰、馮建江、劉曉春、楊春宇、郭振華、鄭逢德

主要完成單位：清華大學、北京海鑫科金高科技股份有限公司、清華大學深圳研究生院

完成人歷時10多年，發明了面向低質量指掌紋的特徵提取、配準、比對等新方法，獲授權發明專利29項（含美國發明專利5項）、軟體著作權58項，形成核心技術專利池，帶來直接經濟效益20.5億；發表論文48篇，谷歌學術引用5024次。指紋識別算法在國際權威在線評測上排名第1。成果在我國電子護照、港澳通行證、身份證登記等重大工程中獲廣泛應用，佔全國刑偵領域使用量的70%，近5年破案40多萬起，其中命案2000多起，產生了重大社會影響。

指紋方向場拓撲模型

國家科學技術進步獎二等獎

高世代聲表面波材料與濾波器產業化技術

主要完成人：潘峰、歐黎、王為標、張美蓉、羅景庭、曾飛、馬晉毅、陸增天、賴定權、宋成

主要完成單位：清華大學、四川壓電與聲光技術研究所（中國電子科技集團公司第二十六研究所）、無錫市好達電子有限公司、深圳市麥捷微電子科技股份有限公司、深圳大學

本項目屬材料科學、電子信息、物理聲學交叉領域。聲表面波濾波器是通訊信號收發的核心器件。項目組發展出「高功率、大帶寬、小體積」濾波器產業化技術，器件功率提升10倍、相對帶寬增加4倍、器件尺寸縮小至原來的1%，建立了年產能30億隻自主智慧財產權的聲表材料與濾波器生產線。近三年新增產值13.46億元，新增利稅4.46億元，創匯3950萬美元。項目成果推動了我國成果推動了聲表面波材料與技術的發展，也為防務領域提供了器件保障。

聲表器件

電力系統接地基礎理論、關鍵技術及工程應用

主要完成人：何金良、曾嶸、張波、王森、劉健、胡軍、李志忠、郭劍、李謙、杜澍春

主要完成單位：清華大學、國網陝西省電力公司、中國電力科學研究院有限公司、廣東電網有限責任公司、電力規劃設計總院、海南中海電力工程有限公司、四川桑萊特智能電氣設備股份有限公司

項目屬電氣工程領域。揭示了雷擊下土壤放電機理；提出複雜土壤中接地系統參數的計算方法；首創了巖土地區爆破接地降阻技術；發明了接地系統診斷技術。發表SCI論文50篇、出版專著7部，獲發明專利28項、軟體著作權14項，獲國內外個人榮譽獎9項。成果應用於全國1700餘個電力工程的接地設計、降阻和檢測，以及青藏鐵路、奧運場館、20餘國的防雷接地工程中，通過編寫21項國際、國家和行業標準被國內外廣泛應用，經濟和社會效益巨大。

特高壓換流站現場測試

大規模街景系統及其位置服務關鍵技術

主要完成人：胡事民、王巨宏、張松海、徐昆、李國良、劉龍、李成軍、王建宇、汪淼、鍾翔平

主要完成單位：清華大學、深圳市騰訊計算機系統有限公司

項目屬於計算機科學技術領域。針對城市街景數據這一重要國家戰略資源，項目組提出了街景處理與位置服務的一系列創新技術，自主研發了大規模街景及位置服務系統，填補了國內在大規模街景採集技術與在線網絡服務方面的空白。項目在國內最早開展了大規模街景數據採集，成為國內首家獲得資質並正式運營的街景系統，總裡程超過100萬公裡，覆蓋296座城市。該系統於2012年底正式上線，免費向社會提供服務，取得良好的社會經濟效益。

基於共用架構的汽車智能駕駛輔助系統關鍵技術及產業化

主要完成人：李克強、羅禹貢、李升波、王建強、楊殿閣、鄧博、席忠民、陳衛強、成波、許慶

主要完成單位：清華大學、蘇州智華汽車電子有限公司、廣州汽車集團股份有限公司、廈門金龍聯合汽車工業有限公司

智能駕駛輔助系統是實現汽車無人駕駛的必由之路，正引發世界各國的激烈角逐，該系統長期由國外零部件巨頭壟斷。項目組首次提出智能駕駛輔助系統的新型共用架構，基於該架構突破了汽車節能與安全駕駛輔助技術瓶頸，形成了自主智慧財產權的系列化核心技術，打破了國外汽車公司在該領域的技術壟斷，所研發的駕駛輔助產品在與國際知名汽車零部件供應商的競標中勝出，首次實現了在我國乘用車和商用車企業的大規模前裝配套。

駕駛輔助系統產品生產線照片

城市集中式再生水系統水質安全協同保障技術及應用

主要完成人：胡洪營、蔣勇、姚向陽、李藝、劉書明、李魁曉、吳乾元、吳光學、白宇、王佳偉

主要完成單位：清華大學、北京城市排水集團有限責任公司、新大陸科技集團有限公司、北京市市政工程設計研究總院有限公司

項目屬於環境保護領域，經過15年研究與實踐，發展了再生水水質協同淨化新方法、新理論，突破了聯控深度脫氮、協同增效消毒、管網水質劣化風險控制、全流程水質安全監控預警等核心技術，率先形成了「多屏障保質、全系統優化」再生水水質安全保障技術體系。主持編寫了3項國內外標準，包括城鎮再生水領域首個ISO國際標準。成果應用於我國400多座汙水再生處理廠（包括國際上規模最大的100萬m³/d高碑店再生水廠），社會、經濟、環境效益顯著。

臭氧紫外線氯協同消毒技術應用於全球最大規模再生水消毒工程

 

 （清華新聞網1月8日電）

供稿：成果辦 編輯：華山 審核：襄楠