6月29日，知道君在怀柔科学城现场目睹了国家“十三五”时期重大科技基础设施——高能同步辐射光源、多模态跨尺度生物医学成像设施的正式启动。在怀柔科学城落地的国家重大科技基础设施，也叫大科学装置，是指为提高探索未知世界、发现自然规律、实现科技变革的能力，由国家统筹布局，依托高水平创新主体建设，面向社会开放共享的大型复杂的科学研究装置或系统，是突破科学前沿、解决经济社会发展和国家安全重大科技问题的物质技术基础，是长期为高水平研究活动提供服务、具有较大国际影响力的国家公共设施。今天启动的这2个大科学装置有多厉害？高能同步辐射光源世界上亮度最高的同步辐射光源之一高能同步辐射光源由中科院高能物理研究所作为法人单位，占地亩，总投资47.6亿元，预计年建成运行。项目建成后，将是我国第一台高能同步辐射光源，也是世界上亮度最高的第四代同步辐射光源之一。这个装置的建筑外形像一个放大镜，相当于是探测微观世界的“超级显微镜”。高能同步辐射光源应用的一个重要领域就是对材料变化的观察。“比如粤港澳大桥的一个工件，我们通过模拟南方高盐、高湿、高温的环境，模拟大桥工件实际的工作环境，再用光源去观察它，看它什么时候出现裂缝。”高能同步辐射光源项目副总经理董宇辉说。那么，同样是对材料的使用过程进行观察，高能同步辐射光源的观察有什么优势呢？董宇辉介绍，“光越强，就越容易看得清楚。一个工件从出现裂缝到断裂，肯定是从细微缺陷开始的。高能同步辐射光源能观察到纳米级的缺陷开始，我们通过加速真实环境的过程，再得到小缺陷变成大裂缝的时间。这样就能得到它工作周期的信息，保证材料使用的安全。”该项目将在我国先进材料、航空航天、能源、环保、医药、石油、化工、生物工程和微细加工等领域中广泛应用，提供突破瓶颈问题的关键手段，通过推动技术创新，提升企业的核心竞争力，推动相关高科技产业的发展。高能同步辐射光源将为基础科学和工程科学等领域原创性、突破性创新研究提供重要支撑平台，成为我国重要的国际科技合作与基础科学研究平台，提升我国在相关领域原始创新能力的同时，增强我国国际影响力。高能同步辐射光源效果图多模态跨尺度生物医学成像设施生命医学领域世界一流的重大科技设施这一设施由北京大学作为法人单位，联合中科院生物物理所建设的国家重大科技基础设施，也是怀柔科学城目前唯一聚焦生命科学的国家重大科技设施。项目占地亩，总投资17.35亿元，预计年建成运行。设施建成后，将以前所未有的综合能力、成像手段、研究范式，形成跨尺度、多模态、自动化和高通量的生物医学成像全功能研究平台，实现高端生物医学影像仪器装备的“中国创造”，成为生命医学领域世界一流的重大科技设施。生命科学研究为什么要跨尺度？多模态跨尺度生物医学成像项目副总工程师、北京大学教授孙育杰介绍：“生命科学研究的对象小到分子活动，大到动植物的生长，时间和空间的尺度都不同。从纳米级到分米级，从毫秒级到月、年。跨尺度成像，就是把不同空间、时间尺度的研究对象能够融合成一个图像信息。”孙育杰解释，比如我们要了解人脑的信息，人的大脑里有神经网络，有10亿多个神经元，神经突触就是千亿级的。要理解人的思考、意识，都要回到分子层面。“针对不同尺度，比如看神经元细胞的大分子，可以用显微镜。我要看到神经突触，可以用电镜技术，我们还用磁共振技术观察脑部的其它活动。从影像技术分析方面，我们利用强大的计算资源，最终实现模态融合。”“通俗地说，就是画一个北京地图，这个地图既有整个城市的信息，又能不断放大，从北京找到颐和园路，找到北京大学。”孙育杰说。多模态跨尺度生物医学成像设施效果图除了这2个大科学装置外，空间环境地基综合监测网二期（子午工程二期）计划近期开工建设。另外，年9月开工的综合极端条件实验装置和年开工的地球系统数值模拟装置取得重要进展。其中，综合极端条件实验装置的主体结构、二次结构已经完工，土建工程已经完成85.5%;地球系统数值模拟装置的主体结构基本完工，土建工程完成55%。这里，知道君给您介绍一下其中的——综合极端条件实验装置综合极端条件实验装置项目是指综合集成极低温、超高压、强磁场、超快光场等一系列配套的集群设备所构成的大型科学实验设施，包括极端实验条件产生系统、极端条件下的样品表征和测量系统以及能满足上述各系统研制、升级、维护与运行支撑系统等。世界上许多发达国家或地区，如美国、欧洲、日本都在此领域投入大量的人力和物力，展开了激烈竞争，许多著名的研究机构都拥有先进的极端条件实验设施。综合极端条件能极端到什么程度呢?极低温：低至1mK，无限接近绝对零度（摄氏温标零下.15度）超高压：强至GPa，接近地心处的压力强磁场：强至26T的超导磁体强磁场，比地球磁场高60万倍超快光场：快至as（阿秒），达到电子震动的时间单位中科院物理所方忠所长描述它：“项目建设将大幅提升我国综合极端条件下的科学与技术研究能力及尖端实验设备的研制、运行能力，科研人员可以开展非常规超导、拓扑物态、新型量子材料与器件等方面的研究工作，并可在物理、材料、化学和生物医学等领域开展超快科学研究，探索极端时空尺度上的物质结构信息和动力学信息；将提升我国在相关基础研究、高技术研究领域的综合水平，使我国在该领域的综合实力步入世界一流水平。”怀柔科学城管委会相关负责人告诉知道君，年下半年，怀柔科学城落地建设的大科学装置将达到5个，占在北京落地的19个大科学装置的26%，是北京地区大科学装置最为密集的区域。凭借这些大科学装置，怀柔科学城将形成定位清晰、高度密集、先进高端的设施平台集群，为原始创新提供坚实支撑。科研人员依托这些大科学装置，将不断取得一批世界领先的原创科研成果，提高我国在基础研究和前沿交叉领域的源头创新能力和科技综合实力。记者吴为编辑小豆丁
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