2010年，全球各国纷纷将科技创新视为应对经济挑战的关键。在生物技术、粒子物理、信息技术等领域，科研人员取得了多项重大突破，其中大型强子对撞机成功对撞和首例人造细胞诞生被誉为“意义堪比上世纪的原子弹爆炸”。

探索世纪之谜：大型强子对撞机成功对撞

2010年3月30日，欧洲大型强子对撞机（LHC）成功实现了总能量达7万亿电子伏特的质子束流对撞，标志着人类在探索宇宙奥秘方面迈出了重要一步。诺贝尔物理学奖得主李政道指出，21世纪科学的最大谜题是解释暗物质和暗能量。宇宙中暗物质和暗能量占97%，而人类已知的常规物质仅占3%。暗物质的构成与普通物质不同，暗能量则更为奇妙，能使物质质量完全转化为能量。LHC的成功对撞有助于理解暗物质的构成。

LHC是目前世界上最大、能量最高的粒子加速器，包括一条周长27公里的地下圆形隧道，隧道中有两条由超导磁铁包裹的质子束加速管，以及四个碰撞点和五台大型探测器。其主要任务是寻找希格斯玻色子，解释质量的起源。希格斯玻色子由英国物理学家彼得·希格斯在20世纪60年代提出，被认为是夸克等粒子获得质量的基础。LHC通过将两束质子加速到极高能量并使其对撞，模拟宇宙大爆炸后不久的状态，产生瞬间高温达太阳内部温度的10万倍，以期发现希格斯玻色子。

揭示质量起源将解开更多宇宙奥秘，这是牛顿未完成的工作。届时，人类可能合成反物质甚至微型黑洞。反物质能量巨大，一小块反物质即可与几百万吨当量的核弹媲美，有望解决能源危机并成为太空旅行的燃料。此外，LHC实验还可能发现高能粒子束与云层形成的关系，未来或可通过控制宇宙射线改变气候。

“人造生命”现身：合成生物学神通广大

生命的构成始终是人类最大的谜团。2010年5月，美国生物学家克雷格·文特尔宣布在实验室中制造出世界首个人造生命细胞，英国《经济学家》杂志称此成果堪比原子弹爆炸。文特尔团队以支原体为研究对象，分析其自然基因组序列后，用计算机设计出新的基因组，并将其插入山羊支原体细胞中。人工合成的基因组替换了自然基因组，成功“接管”细胞活动，使细胞存活并繁殖。

文特尔表示：“这是世界上第一个人造细胞，我们称它为‘人造儿’。它完全来自合成的染色体，是用四瓶化学物质在合成器中制造的。这是地球上第一个父母是电脑、却能自我复制的物种。”这项历时15年、耗资4000万美元的成果是生命科学史上的里程碑。虽然自20世纪70年代起科学家已能合成有机组织，但整体移植基因组并转化微生物尚属首次。它将深刻改变医学和生命科学，对人类社会产生重大影响。

生物进化历经数十亿年，而设计与合成大大缩短了这一过程。“人造儿”为未来人造微生物的应用铺平了道路。通过分析现有生物系统，可以重新设计并制造新生物系统。21世纪面临的资源耗竭、气候变暖等问题，或许能由人造微生物解决。例如，利用专门的人造生物将二氧化碳转化为甲烷，取代传统化石能源。科学家还可制造环境友好型“人造生命”，监测并分解土壤、工厂、河流、海洋和大气中的污染物。

超算格局改变：中国超级计算机夺魁

2010年11月，全球超级计算机500强排行榜在美国新奥尔良揭晓，中国国防科技大学研制的“天河一号”二期系统位居榜首，美国橡树岭国家实验室的“美洲虎”和中国曙光公司的“星云”分列二、三位。前十强中还有日本、法国、德国和美国的系统。此次中国有5部超算进入前100名，至少40部入围前500名。在前十强和五百强中，美国超算均占半数。

美国早在20世纪90年代就提出研制千万亿次超算的目标，但直到2007年才实现。2009年，中国首台千万亿次超算“天河一号”一期系统诞生，使中国成为继美国后第二个能研制千万亿次超算的国家。“天河一号”二期系统由140个机柜组成，重约160吨，采用14396颗英特尔处理器和7168块英伟达高性能计算卡。测试中，它以峰值速度4700万亿次、持续速度2566万亿次每秒浮点运算的性能位居世界第一。

超级计算机500强排行榜编撰人之一、美国田纳西大学计算机学教授杰克·唐加拉评价：“中国的大学基于自己的技术研制出‘天河一号’，其中的互联技术令人非常感兴趣。”虽然处理器仍主要采用美国产品，但互联芯片已全部替换为中国自主研制产品。互联芯片负责处理器间的信息流动，对超算整体性能至关重要。“天河一号”的互联芯片达到世界最先进水平。

超级计算机是“计算机领域的珠穆朗玛峰”，代表信息技术战略制高点，能推动国家科技创新。作为国家超级计算天津中心的业务主机，“天河一号”已在石油勘探、高端装备研制、生物医药、动漫设计、工程仿真、气象预报、遥感数据处理、金融风险分析等领域成功应用，为20多家用户提供高性能计算服务。