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日本的诺贝尔自然科学奖:
1、锂电池(电池革命)
2、蓝色发光二极管(光电与能源革命,所有LED灯和自发光屏幕的基础)
3、pd-1程序性死亡受体单克隆抗体(开创了高度靶向性和激活自体免疫的抗癌时代)
4、GFP绿色荧光蛋白(开创了示踪化学研究分析时代)
5、阿维菌素(人类第一种寄生虫抗生素,消灭了非洲盘尾丝虫病,拯救了近2亿非洲人的生命)
6、ips诱导干细胞(最伟大的再生医学革命,人类突破百岁寿命极限的里程碑,这两年日本利用ips细胞培养出人造眼角膜,肝组织,胰岛B细胞,甚至用单一体细胞同时培育出精子和卵子让他们自体受精孤雌繁殖)
7、导电聚乙炔薄膜(开启导电高分子材料时代,太阳能发电和超级电容的基础)
8、中微子震荡(宇宙的终极秘密,下一次基础物理学革命,中微子是继质子,中子和介子之后最伟大的发现)
9、电子云轨道(提出电子云前线轨道/内禀反应坐标法/量子化学直观法,人类首次实现对复杂有机化学合成路径的预测),
10、钯催化交叉偶联反应(制药与化工的革命,极大加强了很多难以耦合分子的合成反应效率)
11、软激光吸附粒子化法(人类首次精确测量超高分子离子量,直接推动了超高分子激光质谱仪的诞生)
12、夸克正反粒子的CP对称性破缺(从根本理论上证明了宇宙中反物质的大量存在)
13、手性不对称氢化催化合成(实现了光学异构体的不对称合成可制造出几乎100%所需的物质,改变了自有化学合成以来的所有化学合成方法,人类第一次实现了可自由选择的化学合成)
14、介子与核力(世界核物理学的里程碑之一,提出非定域场论,预言了质子与中子之间强相互作用的存在)
15、ATG细胞自噬靶点基因(整套靶点基因的发现使得重启细胞自噬的调控机制成为现实,对癌症,抑郁症、阿尔茨海默病、帕金森、渐冻人、二型糖尿病、乙肝、病原菌感染等与细胞自噬障碍密切相关的诸多人类重大疾病未来都有彻底根治的希望)
16、隧穿二极管(揭示了固体中电子隧道效应原理,被大量应用于高速开关电路、低噪声高频放大器、高频振荡器中,是卫星微波通信和逻辑/存储芯片的基础模块)
17、超多时理论和重正化法(解决了量子电动力学中发散困难问题,成功解释兰姆移位和电子反常磁矩现象,量子电动力学里程碑)
18、抗体多样性遗传(抗体基因通过重组超突变编码解释了抗体多样性产生的分子生物学基础,让一小部分基因能够产生了100多亿个变体抗体)
我来列举一下日本暂时还没拿诺奖的这几年得了引文桂冠或各大国际奖项,以及全球机构预测后选热门——
1、碳纳米管——饭岛澄男
2、他汀——远藤章
3、光触媒(光催化之父)——藤嶋昭
4、fMRI功能性颅磁共振成像——小川诚二
5、钙钛矿太阳能电池——宫坂力
6、深度学习卷积神经网络——福岛邦彦(2021年富兰克林基金会鲍尔科学终身成就奖,深度学习鼻祖,世界人工智能先驱,发明第一个深度卷积神经网络「Neocognitron」,1980 年,福岛邦彦首次使用卷积层-池化层深度神经网络实现了模式识别,他被认为是真正的卷积神经网络发明者。)
7、SLA光固化聚合物增材制造——小玉秀男和丸谷洋二(最早的3D打印概念和技术)
8、铷铁硼——佐川真人
9、铁基超导——细野秀雄
10、钙黏蛋白——竹市雅俊
11、磁子半导体——大野英男(现任日本东北大学校长)
12、基因组表达蛋白通路数据库——金久石
13、加氧酶——早石修(1986年沃尔夫医学奖获得者),蛋白激酶C——西塚泰美(1989年拉斯克基础医学奖)
14、UPR内质网未折叠蛋白反应——京大的森和俊(阐明了未折叠的蛋白质反应,细胞质量控制系统,并阐述了细胞纠正措施的方法。)
15、GWAS全基因组关联解析——中村祐輔(多态性遗传标记的开创者,个性化医学的奠基人,他还利用GWAS技术在1987年成功地鉴定了VNTR标记物,在1991年成功地鉴定了肿瘤抑制基因APC,在2002年首次发现了与心肌梗死易感性相关的淋巴毒素-α基因中的功能SNP。)
16、MOF多孔有机金属骨架结构——藤田诚(超分子自组装领域奠基人之一,有机金属框架如今可是中国国内水论文大户,每年大量相关论文。)
17、金属催化活性自由基聚合——泽本光男(世界首次精确控制聚合反应,能生成研究人员想要的高分子化合物的方法得以被自由开发。)
18、近藤效应——近藤纯(著名的“近藤云”量子现象,世界凝聚态物理学的一个里程碑,未来高温超导体研究利用这一理论公认有可能改变世界。)
19、α-干扰素——长野泰一和小岛保彦(1954年,日本传染病研究所的长野泰一、小岛保彦发表了“病毒干扰素发现”的报告。1957年,英国科学家Isaacs和Lindenmann亦发现了干扰素,并将之命名为“Interferon”。)
20、白细胞介素-6——岸本忠三(另外,谷口维绍世界首次克隆了干扰素和白细胞介素-2这些免疫调节分子。)
21、调节性T细胞——坂口志文
22、Toll类受体和TRLs免疫靶点——审良静男
23、EPR效应(实体瘤的高通透性和滞留效应,全世界几乎所有用纳米材料、多聚物、抗体、脂质体等大分子作为抗癌药物都要用到的药物被动性肿瘤靶向药物递呈作用)和SMANCS(苯乙烯马来酸共轭聚合癌菌素)——前田浩和松村保宏
综上,日本有很多的极其优秀的世界级学者,我所知道的就有23个,猜猜以后能拿多少个诺奖?
日本在数学领域硕果累累——
1、“克罗内克青春之梦”问题(即高斯数域上的任意阿贝尔扩张均可由双纽线函数的分点值来生成)——高木贞治。
2、古典内域论——高木贞治。
3、中山引理(构造了以有限维代数域上的伽罗瓦群为系数的上同调群)——中山正(交换代数奠基人之一)。
4、岩泽理论(证明了环论和希尔伯特第五问题,后来成为怀尔斯证明费马大定理的重要工具)——岩泽健吉。
5、“角谷静夫距离”(研究无限维空间上的测度)。——角谷静夫。
6、小平邦彦奇点消没定理(通过推广重要的黎曼-罗赫定理,对代数曲面的奇点做了巧妙处理)——获得菲尔兹奖。对复流形及代数簇的研究所做的突出贡献(小平邦彦,现代复代数几何理论的奠基人之一)——获得沃尔夫数学奖。
7、Ito伊藤公式(著名的变元替换公式,率先对布朗运动引进随机积分,从而建立随机分析这个新分支,现代金融数学的根基,伊藤清还是最早研究流形上扩散过程的学者之一)——获得沃尔夫数学奖和高斯奖。
8、给出希尔伯特第14问的反例(永田雅宜)。
9、代数几何中奇点消解(广中平佑)——获得菲尔兹奖
10、森重文纲领(极小模型纲领,完成了3维代数簇的粗分类)—获得菲尔兹奖。
11、泛函分析与半群工作(吉田耕作)。
12、超函数论和D模——由微分方程编织而成的精巧数学结构(佐藤干夫)——获得沃尔夫数学奖
13、微分算子摄动理论(加藤敏夫),证明了黎曼—希尔伯特理论,证明Kazhdan-Lusztig猜想和量子群的晶体基理论,创建表示论—水晶基理论,搭建不同数学领域之间的桥梁—辛几何(柏原正树,陈省身奖成果,数学界最高级别终身成就奖)。
日本还发明了太多东西:二维码,闪存Flash,软式胃镜,CD,自动对焦,克拉霉素,电饭煲,八木天线,维纶纤维,赤霉素,Nd:YAG激光陶瓷,K线图,8K/SHV超高清视频编码标准,PIN结光电二极管,卡拉OK,变频空调,波轮洗衣机,自动麻将机,自动铅笔,自动检票机,三孔插头,NFC,DVD/蓝光BD数字压缩格式,破伤风血清,雷达空腔磁控管,光纤通信三大基础技术(光导纤维/连续波激光半导体/静电感应晶体管),XVL三维压缩软件,OCR光学识别,GDI缸内直喷,FSI燃油分层喷射,安全气囊,混动,车载导航,3D打印,EM微生物菌群,数位板,加氢反应器(重质原油提炼轻质油),永磁同步牵引马达,微分干涉对比电镜(量子纠缠电镜),MPS运动颗粒流体仿真算法,RV减速机(机器臂),ABF材料,内镜下黏膜下切除手术和剥离手术,活体肺中叶移植手术,杂交水稻三系选育法(耐寒杂交超级稻奥羽346),连续激光电弧焊/串联电子束焊,KS/MKM钢,cpu/gpu异构式超算系统,液晶技术{IPS(平面转换)/VA(多象限垂直配向)/LTPS(低温多晶硅)/IGZO材料(氧化铟镓锌)},SPAD传感器,量子通量参变器,冠脉造影动态容积CT,手性色谱柱,DNA拓扑异构酶-I抑制剂(ADC偶联体靶向抗癌),JFET场效应晶体管,NSP干法水泥,空气捻接器,光免疫,光晶格钟,不燃镁合金,结晶海绵法,自旋塞贝克效应,可控核聚变自四面体相变理论,粒子超对称,量子退火,肺癌基因EML4-ALK,发现肾上腺素/维生素B1/霍乱弧菌/逆转录酶/志贺氏菌,克莱因-仁科公式,合成113号素“鉨”(以“日本”国名Nh命名)。。太多太多了。
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那么问题来了,韩国有什么可以跟上面比发明创造吗?
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PS:日本20世纪好多诺奖级成果被西方评审委员会刻意忽略:
一、北里柴三郎发明血清疗法,世界首个分离出破伤风抗毒素血清
二、高峰让吉发现了世界上第一个激素:肾上腺素
三、铃木梅太郎发现维生素B1
四、野口英世发现蛇毒毒素原理和机制,世界第一个分离出梅毒杆菌
五、山极胜三郎世界第一个发现环境诱导癌症的机制
六、水谷哲发现逆转录酶的原理
七、西岛和彦提出了奇异量子数
八、大泽映二预言了C60分子的存在
九、户冢洋二发现中微子震荡
十、仁科芳雄提出计算吸收系数的关于X射线的康普顿散射“克莱因-仁科公式”
十一、长冈半太郎早于卢瑟福第一个提出土星型有核原子结构模型
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就举这几个例子,还有很多,我来解释一下,为什么说是被可以忽略。
一、第一届诺奖,德国的埃米尔.冯.贝林作为与北里柴三郎共同的血清疗法发明者就拿了生理学奖,而北里失之交臂,贝林分离了白喉血清,北里分离了破伤风血清,当时诺奖评审认为白喉血清价值高于破伤风血清,因为没几个人得破伤风,不像白喉这种传染病,但第一次世界大战立马打脸,破伤风血清救了成千上万欧洲青年士兵的生命。
二、高峰让吉于1901年发现了世界上第一个激素:肾上腺素,命名为adrenalin。但教科书一般误认为1902年英国生理学家发现了第一个激素(胰泌素),而美国人坚持称肾上腺素为epinephrine,后两个错误遗留至今。1900年,高峰让吉和上中啟三获得了生物活性很强、结晶纯的分子,分子式为C10H15NO3。高峰的朋友Wilson医生建议他将这种分子命名为adrenaline。高峰让吉于1901年1月在纽约举行的化工学会作报告,并于1901年在《美国药学杂志》发表其结果(Takamine,1901)。1901年12月,高峰让吉在英国生理学会作报告,并于1902年将结果发表于英国《生理学杂志》(Takamine,1902)。
三、这个更惨,本来是诺奖候选,结果因为论文需要德文来写,铃木的德文论文里没有标榜“世界首例”,所以被临时撤销。
四、野口英世的贡献非常大,但死的太早了,因为研究黄热病被感染而死在异国他乡的非洲,算是为了科学而英年早逝,众所周知,诺奖不给死人。
五、这个是诺奖史上被认定的最大污点事件,同样是做环境诱导癌症的约翰尼斯.菲比格,拿了诺奖,山极胜三郎却没有,瑞典皇家学会还说过“不能让黄种人太早拿奖”的话。结果,菲比格的癌症原虫诱发癌症理论(这个理论放在今天一看就是错的)是错的山极的理论才是对的。如今,在大英百科全书介绍的“诺贝尔奖癌症研究”中,只提及山极的成就,菲比格被完全删除。
六、1970年,一个叫水谷哲的日本人在Temin实验室里终于成功完成了证实逆转录酶存在于RSV的实验。1975年,Temin因为发现逆转录酶分享了诺贝尔生理和医学奖却忽略了水谷哲。
七、1969年的物理学奖单独颁给默里·盖尔曼,忽略共同提出盖尔曼-西岛关系的西岛和彦。
八、1996年的化学奖忽略世界最初预言C60分子存在的大泽映二,因为大泽论文没有翻译,评委不懂日文。
九、因1998年发现中微子振荡被视为“必将获奖”的户冢洋二,终生没有获奖。
十、这个贡献非常大,曾经我国的赵忠尧就验证这个公式差点拿了诺奖。这个主要是因为日本二战法西斯的身份,仁科芳雄是日本原子弹研究计划的绝对主导者,所以倒霉的克莱因因为与仁科芳雄绑一起也没拿到诺奖,不过今天月球上一座环形山就是以仁科的名字命名。
十一、这个是卢瑟福一生最大的污点,跟爱迪生的故事有的一拼,卢瑟福说难听点就是窃取了一部分长冈半太郎的成果(他们之间曾互相写书信)。长冈半太郎最著名的工作可能是他的土星型原子模型,这个系统包括“大量相同质量的以等角度间隔排在圆周内的粒子,这些粒子之间的斥力与它们之间距离的平方成反比”,以及“以相同平方反比定律吸引着周围其他粒子的一个大质量粒子”。在1904年的《哲学杂志》上,长冈半太郎公布了他的模型。7年以后,卢瑟福公布了他更为著名的原子模型,其核心理论与长冈半太郎的极为相似。但是在卢瑟福关于他原子模型的首次报告中对长冈半太郎却只字未提。1911年,在给长冈半太郎的信中(1911年3月20日),卢瑟福说他早就知道有这么一个土星模型:“你将会看到我所采纳的原子模型结构与你在几年前的一篇论文里提到的结构有些相似。虽然那个时候我还没有查阅到你的文章,但是我记得你确实写过这方面的文章。”也是这一年,卢瑟福在他《哲学杂志》上的专论里第一次提到了长冈半太郎的早期工作。直到40年以后,在庆祝日本获得第一个诺贝尔奖的时候,长冈半太郎还很奇怪为什么在论文发表之后长达7年的时间里,卢瑟福都没有看到他关于土星模型的专论呢?实际上,剑桥附近的许多科学家都没有对长冈半太郎模型给予重视。1911年3月11 日的信里,布拉格曾要卢瑟福查阅长冈半太郎的论文,但是卢瑟福认为不过是一个“小日本”的工作,忽略掉了。
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闪存Flash:
在美国的电脑历史博物馆(Computer History Museum)当中,挂着史蒂芬乔布斯以及比尔盖茨的画像,也挂着一个日本人的画像,这个人就是舛冈富士雄。对其的介绍是:1987年,在东芝当研究员时,成为世界上第一个发明闪存Flash的人。这可以说是一个跨世纪的发明,体积小、价格便宜并且耗电量低,即便是切断电源,里面储存的数据也不会丢失。在现在看来是一个“理所当然”的产品,可是在当时却耗费了大量的精力进行研发。
1971年,舛冈富士雄进入东芝,进入公司仅仅4个月,就改良了SAMOS存储;进入东芝第五年,又开发了新的存储集成电路。1984年,东芝的研发主任舛冈富士雄就利用“under the desk”的时间,研发出NOR闪存。1987年,舛冈富士雄又提出NAND型闪存概念,NAND闪存更适合数据存储,成本也更低。
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车载导航:
车载导航是本田发明的,本田最初的汽车导航装置采用的是INS(惯导系统)方式,如今采用的多是GPS导航。当时GPS并未如此普及,1978年GPS升空完成,1990才在马自达和三菱电机的合作下开发出来第一台GPS汽车导航装置,也就是说今天GPS汽车导航也是日本世界第一个做出来的。本田最初商用化的导航系统叫做“Honda Electro Gyrocator”(日语:ホンダ・エレクトロ・ジャイロケータ,中文:电子陀螺仪导航器),1981年春天本田技研负责技术的董事向汽车评论家三本和彦说到:“我们公司小年轻们发明了一个奇怪的东西,可以进行道路导航。你帮我看看可以不可以发布一篇文章?”就这样世界上第一篇介绍汽车导航的文章就此诞生。该装置采用的是本田自主研发的Gyroscope(陀螺仪),仅开发费用就花费了5亿日元,搭载16bitCPU,方向传感器是日本著名车灯生产厂家Stanley开发,图像表示、主电脑、距离传感器是由ALPS电气公司研发。为了开发这台汽车导航装置,本田公司制作了专用且精密的地图。如前文所讲陀螺仪的开发需要巨大的资金支持和时间验证,1981年本田发布这款商用汽车导航的时候,作为划时代的产品确实震惊了世界汽车业,并且获得了IEEE(电气和电子工程师协会)里程碑认证。
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量子退火:
日本东京工业大学西森秀稔和门胁正史教授世界第一个发明了量子退火理论。而量子通量参变器(QFP)是东京大学后藤英一教授在1986年发明的。
量子退火就是利用量子物理寻找问题的低能态,从而找到最优或接近最优的元素组合。量子退火处理器自然地返回低能量解决方案(return low-energy);一些应用程序需要真实的最小能量(优化问题),其他应用程序需要良好的低能量样本(概率抽样问题)。从一组qubits开始,每一个qubit都是处于0态和1态的叠加态,还没有耦合。当在它们上面实现量子退火时,耦合(couplers)和偏置(biases)就被引入了,这时候qubits变得纠缠,在这一点上,系统处于许多可能答案的纠缠状态。到退火结束时,每个qubit都处在一个表示问题的最小能量状态的经典状态(classical state),或者是一个非常接近它的状态,发生在量子退火计算机系统中的这整个过程只需要几微秒的时间。
加拿大的D-Wave量子计算机是由当时在日本NEC研究所任职的蔡兆申和中村泰信主导,于1999年在全世界率先实现的。蔡兆申和中村泰信在世界上首次实现了作为量子计算机基本元件的“超导量子位”,全世界率先实现了首个超导量子比特——采用约瑟夫森结耦合的超导电路。D-Wave量子退火机还使用了量子通量参变器(QFP)来增强量子比特的信号。
2016年,日本山本课题组《科学》杂志以《全联通、可编程的100个自旋的Coherent Ising Machine》为题,报道了他们的100个自旋的量子退火机。接着近年来不断发表相关文章,其量子退火机的自旋数目,也从100个增加到5万个。山本课题组在《科学》子刊《科学进展》杂志以《实验比较Coherent Ising Machine和量子退火机的性能》为题,报道了他们的5万个自旋的Coherent Ising Machine,并与加拿大D-Wave公司的2000个自旋的量子退火机进行比较,指出前者性能在某些指标上更优秀。
加拿大D-Wave公司构建量子退火机所利用的超导器件,其可控的量子位数目为2000个。与之相比,日本所用的光学器件,其可控的量子位数目已达5万个。由于后者量子位数目更大,因而可解决更复杂的问题;同时,后者底层器件是光学器件,与加拿大D-Wave公司的超导器件相比,机器无需低温环境存放,稳定性高、可控性好。
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深度学习卷积神经网络:
世界上第一个深度神经网络是日本的福岛邦彦发明的。福岛邦彦是2021年富兰克林基金会鲍尔科学终身成就奖得主,深度学习鼻祖,世界人工智能先驱,发明第一个CNN卷积神经网络。这可追溯至日本学者福岛邦彦开发的neocognitron神经网络。在其1979和1980年发表的论文中,福岛仿造生物的视觉皮层(visual cortex)设计了以“neocognitron”命名的神经网络。neocognitron是一个具有深度结构的神经网络,并且是最早被提出的深度学习算法,其隐含层由S层(Simple-layer)和C层(Complex-layer)交替构成。其中S层单元在感受野(receptive field)内对图像特征进行提取,C层单元接收和响应不同感受野返回的相同特征。neocognitron的S层-C层组合能够进行特征提取和筛选,实现了卷积神经网络中卷积层(convolution layer)和池化层(pooling layer)的模式识别,被LeCun,李飞飞等一众世界级人工智能大佬认为是真正的卷积神经网络发明者。)。。我说的这一段可以直接搜索“卷积神经网络”的百度百科,第一段话就是这个介绍。
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高速多重毛细管DNA测序:
日本是人类基因组计划的创始成员国之一,从其早期到最后阶段都做出了重大贡献。这些贡献包括:Akiyoshi Wada在DNA测序技术自动化方面的开创性工作;日本团队在完成21号和11号染色体测序中的领导作用以及Hideki Kambara成功开发关键设备——高速多重毛细管DNA测序仪。另外,与国际项目合作,日本基因组学界成功组织了促进广泛基因组科学所需的国内联盟,包括独特的功能cDNA程序,多种医学基因组学,以及独特的功能基因组数据库的开发。
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3D打印:
又名快速成型增材制造(RP技术)。1974年,东京大学生产技术研究所的中川威雄教授发明了叠层模型造型法,并制造了金属冲裁模、成型模、注塑模,这是3D打印的雏形。
而世界第一个3D打印技术——SLA光固化聚合物增材制造,是小玉秀男(1980年)和丸谷洋二(1983年)发明的,各自独立提出了利用连续层的选区固化制作三维实体的概念,也就是RP技术。
20世纪80年代初,名古屋工业研究所的小玉秀男教授提出了使用光硬化聚合物的增材制造三维塑料模型的方法,通过使用掩模图形或扫描光纤发射机控制的紫外线对加有光敏材料的部分进行照射,制造出立体结构。1984年,美国三维系统公司的查克·赫尔发明了立体光刻,使用紫外激光固化高分子光聚合物,将原材料层叠起来,并且设计了日后被广泛应用于3D打印设计软件和电子切片与填充的档案格式STL。而关于“3D打印”这一特殊术语,早期意指采用传统喷墨打印机的流程,而现在设计的3D打印机则大部分采用了熔融沉积建模法,将材料从喷口挤出。 |
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