國內科技信息

生態系統突變及早期信號研究取得進展

近日，英國Nature雜志報道了中科院南京地理與湖泊研究所研究人員聯合英國Southampton大學以及荷蘭Wageningen大學關于生態系統突變及其早期信號的重要研究成果。

生態系統變化往往存在突變點，即在長時間能量集聚之后會突然由一個穩定狀態轉變至另一個穩定狀態。這種狀態的轉變往往讓人始料未及，產生嚴重后果，并且難以恢復。例如北極湖泊的快速萎縮以及生態系統結構的變化、我國東部湖泊的藍藻爆發等。在全球人類活動不斷加強的大背景下，人們無法確定生態系統是否都在安全范圍內運行，更難以預料生態系統的未來發展方向。

生態系統突變的早期信號提取研究有助于避免災難性事件的發生，因此，對生態系統結構、抵抗力、反饋機制的研究成為生態學領域主攻的方向。

然而，當前大量研究主要基于臨界放緩理論，且大部分結果也完全基于模型，并沒有得到自然生態系統數據的檢驗，由此存在諸多的不確定性，對其理論基礎在實際應用中是否合適一直存在爭論。

該研究得到了科技部全球變化重大研究計劃項目的資助，以云南洱海為例，采用古湖沼和現代湖泊監測數據并結合模型，分析研究了洱海富養化過程中生態系統結構的轉換特點，探討了湖泊生態系統突變的早期信號表征，揭示了在強烈干擾條件下，生態系統在突變前存在頻繁波動特征，即flickering現象。該研究為生態系統發生突變的早期信號提取提供重要理論依據。研究同時認為，在評估生態系統安全性方面，應更加重視flickering現象的出現。該項研究為利用古湖沼學和模擬手段，開展復雜生態系統長期變化研究提供了新思路。

我國環境一號C星獲取首幅影像圖

12月9日，環境一號C星有效載荷首次開機成像，成功獲取首幅合成孔徑雷達影像圖，影像圖圖像清晰，層次分明，信息豐富。至此，環境一號C星實現星地鏈路連通，星地系統工作正常。

9日18時19分，環境一號C星下傳第一軌數據。中科院對地觀測中心密云接收站準時捕獲并成功接收全部數據。中國資源衛星應用中心成功完成標準產品生產，形成了第一幅影像圖——鄭州地區SAR圖像。

據介紹，環境一號C星于今年11月19日發射，是我國首顆民用合成孔徑雷達衛星，具備空間分辨率5米條帶和20米掃描兩種成像模式，幅寬分別為40千米和100千米；具有全天時、全天候的成像能力，可以不受天氣影響，在多云、陰雨、大霧等任何惡劣天氣條件下，準確獲取地表真實的圖像。相比光學成像衛星，環境一號C星對地觀測效率大幅提高，大大提升了我國對地觀測衛星的總體觀測能力。

該星配置的S波段合成孔徑雷達，可獲取地物S波段影像信息，有效補充國際合成孔徑雷達衛星數據的不足，將與其他國家在軌運行的雷達衛星一起，形成更加豐富的觀測譜段，使國際對地觀測體系更加完善，地物信息識別能力更強。

據悉，環境一號C星還將繼續進行在軌調試運行。投入使用后，將與之前成功發射的環境一號A、B星組成我國環境與災害監測預報小衛星星座，形成具備中高空間分辨率、高時間分辨率、高光譜分辨率和寬覆蓋的對地觀測遙感系統，迅速、準確地獲取我國大部分地區的自然災害、生態和環境污染發生、發展與演變過程的相關信息，大幅提升我國環境與災害的及時、動態監測預報能力，為我國環境保護和防災減災事業發展提供強有力的保障。

研究發現尿液細胞可重編程為多能干細胞

人體每天排出的一些廢物有可能成為強大的腦細胞來源用于研究疾病，甚至有一天還可能用于神經退行性疾病的治療。科學家們發現了一種相對簡單的方法將人體尿液排出的細胞誘導生成有價值的神經元。

研究論文在線發布于近期的《自然方法》（Nature Methods）雜志上，Nature官網第一時間對相關成果進行了新聞報道。這一技術沒有涉及胚胎干細胞。眾所周知，當移植到人體時胚胎干細胞存在一些嚴重的缺陷，例如腫瘤形成風險。新技術利用的是尿液中的普通細胞，研究人員將它們轉化成了神經祖細胞（neural progenitor cell）。

相比當前的方法，這些前體細胞可幫助研究人員更快地生成來源于患者、滿足個體需要的細胞。

研究人員通常是通過重編程培養的皮膚細胞和血液細胞來生成誘導多能干細胞(iPS)的，iPS細胞可以進而形成機體內所有的細胞。但尿液是一種更加方便的來源。

來自中國科學院廣州生物醫藥與健康研究院的干細胞生物學家裴端卿（Duanqing Pei）和同事們在以往的研究中證實可將尿液中的腎上皮細胞重編程為iPS細胞。

然而當時研究小組采用的是細胞重編程的一種常用技術——利用逆轉錄病毒將多能性基因插入到細胞中。這改變了細胞的遺傳構成，有可能使它們具有不可預測性。

因此，在新研究中，裴端卿及同事們利用了不會整合到細胞基因組中的載體來導入基因。

在他們的一項實驗中，研究人員僅在12天時間就生成了與多能干細胞相似的，來自尿液的重編程細胞圓形克隆，將通常生成iPS細胞所需的時間縮短至一半。

當進一步培養時，克隆呈現出與神經干細胞相同的玫瑰花環（rosette）形狀。

裴端卿和同事們將細胞轉移到神經元生長培養基中，發現這些重編程細胞在實驗室中進一步生成了功能性的神經元。當研究小組重復這一實驗，并將這些細胞移植到新生大鼠大腦中時，細胞沒有形成腫瘤。

相反，研究人員在4周后檢測大鼠大腦，證實細胞呈現出神經元的形狀和分子標記物。

神經祖細胞能夠在培養物中增殖，由此研究人員可以生成大量細胞供實驗所用。獲得足量的細胞此前一直是這些“直接重編程”技術存在的一個主要問題，相比生成及誘導iPS細胞分化，新技術能夠更快地生成神經元。

加拿大多倫多病童醫院醫學遺傳學家James Ellis說：“這肯定能夠加快研究的速度。” Ellis主要利用患者特異性的iPS細胞從事自閉癥譜系障礙研究。康涅狄格大學健康中心遺傳學家Marc Lalande說：“新方法的優勢在于：可以從幾乎所有患者處獲得這些尿液來源的細胞。”他表示：“我們從事兒童疾病研究。相比抽血，從孩子那里獲得尿液樣本更為容易。”

中國首次受控生態生保集成試驗成功

中國航天員中心參試乘員唐永康、米濤在密閉試驗艙內結束為期30天的科學試驗順利出艙，我國首次受控生態生保集成試驗獲得圓滿成功。

試驗驗證了我國自主研制的受控生態生保系統集成實驗平臺，對推進我國長期載人航天飛行環控生保技術發展具有標志性意義。

“離開地球家園，飛向浩瀚太空，開展長時間、遠距離、多乘員深空探測和地外星球開發，是人類未來航天技術發展的必然方向，而建立受控生態生保系統是解決航天員生命保障問題的根本途徑。”中國航天員中心副主任鄧一兵表示，成功實施空間交會對接和建立空間站之后，開展載人登月和建立月球基地將成為我國載人航天的重大戰略目標。

據介紹，受控生態生保系統又稱生物再生式生保系統，主要通過高等植物和微藻，為航天員生產食物、氧氣和水，并去除航天員產生的二氧化碳等氣體；通過飼養動物為乘員提供動物蛋白；通過微生物分解作用，將系統內的廢物轉化為可再用物質，從而實現系統內物質的完全閉合循環。

鄧一兵介紹，該系統的最大特點是能實現系統內食物、氧氣和水等基本生保物質的全部再生，可大大減少地面后勤補給，并為航天員提供一個鮮活的綠色環境，從而調節其心理狀態。

11月1日8時45分，“2人30天受控生態生保系統集成試驗”在北京航天城正式啟動。本次試驗依托中國航天員中心自主建設的受控生態生保系統集成實驗平臺，重點研究密閉系統中人與植物間的氧氣、二氧化碳、水等物質的動態平衡調控機制，并掌握就地供應乘員新鮮食物的方法。

試驗中，植物培養面積為36平方米，種植生菜、油麥菜、紫背天葵、苦菊4種可食用蔬菜，主要用于為2名參試乘員提供呼吸用氧，并吸收乘員呼出的二氧化碳，保證每名乘員每餐食用30～50克新鮮蔬菜。

參試乘員唐永康說：“試驗還穿插進行了密閉生態系統中的植物生理、乘員生物節律與熱反應、中醫辨證，以及心理學、工效學、食品營養學、環境醫學監測與評價、醫監醫保和空間站衛生清潔制度驗證等方面的實驗，并與德國合作開展了密閉環境中的乘員核心體溫生物節律研究。”

據了解，中國航天員中心受控生態生保系統集成實驗平臺于2011年建成，具備氧氣應急補充、二氧化碳應急去除、大氣微量有害氣體凈化、睡眠保障、衛生保障、醫學保障、安全保障等功能，艙內大氣環境、光照和營養條件等參數均實現自動控制，確保了參試乘員的安全、健康和舒適。

嫦娥二號工程完美收官

12月13日，嫦娥二號衛星飛離日地拉格朗日L2點195天后，成功飛抵距地球約700萬公里遠的深空，以10.73公里/秒的相對速度，與圖塔蒂斯小行星由遠及近擦身而過，首次實現我國對小行星的飛越探測。至此，嫦娥二號再拓展試驗圓滿成功，嫦娥二號工程完美收官。

13日16時30分09秒，嫦娥二號與小行星最近相對距離達到3.2公里。交會時嫦娥二號星載監視相機對小行星進行了光學成像，這是國際上首次實現對該小行星近距離探測。

嫦娥二號是我國科技重大專項探月工程二期的先導星，于2010年10月1日發射，至2011年4月1日半年設計壽命期滿，全面實現了既定的六大工程目標和四大科學探測任務。

中國探月工程首任總指揮欒恩杰表示：“嫦娥二號本是嫦娥一號的備份，我們原計劃用它來彌補嫦娥一號任務的風險。”

為將衛星潛力發揮到極致，國防科工局會同總裝備部、中國科學院、航天科技集團等單位，組織專家深入論證方案，經工程總指揮系統批準，在嫦娥二號半年設計壽命期滿、全面實現工程目標和科學探測任務后，分別作出了兩個重要決定：一是開展飛往L2點進行科學探測的拓展試驗；二是開展飛越探測小行星的再拓展試驗。

2011年4月下旬至5月底，開展了補拍月球南北兩極漏拍點和再次對嫦娥三號預選著陸區進行高清晰成像拓展試驗。同年6月9日開展了第三項拓展試驗——受控從月球軌道出發飛往日地拉格朗日L2點。8月25日起，嫦娥二號環繞L2點進行了為期10個月的科學探測，獲得了地球遠磁尾離子能譜、太陽耀斑爆發和宇宙伽馬爆的科學數據，拓展試驗取得圓滿成功。

今年6月1日，嫦娥二號衛星受控成功變軌，脫離L2點環繞軌道，飛往圖塔蒂斯小行星，開展了再拓展試驗。

承擔“落月”任務的嫦娥三號正樣研制進展順利，各項工作抓緊推進，將于2013年下半年擇機發射。嫦娥三號任務技術更新，風險更高，難度更大，責任更重，將實現我國航天器首次在地外天體軟著陸，為我國深空探測的發展進一步奠定技術基礎。

2013 年基金項目申請和接收規定有較大變化

日前，國家自然科學基金委員會發布《關于2013年度國家自然科學基金項目申請與結題等有關事項的通告》，開始安排2013年度國家自然科學基金項目申請和2012年應結題項目的結題工作。該通告涉及2013年科學基金項目申請接受方式、限項規定、申請人事項和依托單位事項等重要問題，其中2013年科學基金申請接收有較大變化。

自2013年起，基金委常設“項目材料接收工作組”，負責統一接收依托單位報送或郵寄的《國家自然科學基金申請書》、《國家自然科學基金資助項目計劃書》和《國家自然科學基金資助項目結題報告》，基金委各科學部及相關局室不再接收上述材料。基金委不接收個人直接報送和非依托單位報送的項目材料。

項目申請

根據《國家自然科學基金條例》規定，基金委在2012年12月發布《2013年度國家自然科學基金項目指南》（簡稱《指南》），引導科學技術人員申請項目。

1. 自2013年開始，對申請項目的限項規定進行部分調整。

（1）國家重大科研儀器設備研制專項（自由申請項目）計入有關限項申請總數；（2）2012年已獲得科學基金資助（不包括一年期資助項目）的項目負責人當年不得申請同類型項目。

2. 自2014年開始，2012年和2013年連續申請面上項目未獲得資助的申請人當年暫停面上項目申請1年。

3. 依托單位應對本單位在站博士后人員的項目申請分別提供書面承諾函，該承諾函作為附件隨紙質申請書一并報送。承諾函內容包括：保證在站博士后人員獲得項目資助后，延長其在站期限至項目資助期滿并負責解決其延長期間的生活費用；或出站留在依托單位繼續從事相關研究。否則，基金委不受理在站博士后人員的項目申請。

申請接收

1. 基金委2013年度項目申請集中接收工作自2013年3月1日開始，3月20日16時截止（法定節假日不辦公，3月16日和17日除外）。2013年3月16日至20日在基金委中德中心多功能廳辦公。

2.對于隨時受理申請的國際（地區）合作與交流項目，申請人應避開集中接收期提交申請。

申請人事項

2013年度申請書撰寫采用離線和在線兩種方式。

采用離線撰寫申請書方式的項目類型包括：面上項目（不含青年科學基金—面上項目連續資助項目）、青年科學基金項目和地區科學基金項目。申請人于2013年1月1日后訪問科學基金網絡信息系統下載2013年版申請書，不得使用以前版本的申請書。申請人完成申請書撰寫后，向依托單位提交電子申請書和簽字后的紙質申請書原件（包含附件材料）。申請人應保證紙質申請書與電子版內容一致。

采用在線撰寫申請書方式的項目類型包括：重點項目、重大項目、重大研究計劃項目、國家基礎科學人才培養基金項目、青年科學基金—面上項目連續資助項目、優秀青年科學基金項目、國家杰出青年科學基金項目、創新研究群體項目、海外及港澳學者合作研究基金項目、聯合基金項目、國家重大科研儀器設備研制專項、科學儀器基礎研究專款項目、科普項目、數學天元青年基金項目、重大國際（地區）合作研究項目、國際（地區）合作研究與交流項目等。

申請人完成申請書撰寫后，在線提交電子申請書及其電子附件材料，下載并打印最終PDF版本申請書，向依托單位提交簽字后的紙質申請書原件，無需提交紙質附件材料（有關證明信、推薦信、承諾函等紙質材料原件除外）。

依托單位事項

依托單位應對本單位申請人所提交申請材料的真實性和完整性進行審核，并在規定時間內將申請材料報送基金委。

依托單位應在基金委規定的項目申請截止日期前提交本單位電子申請書及其電子附件材料，并統一報送經單位簽字蓋章后的紙質申請書原件（一式一份）及要求報送的紙質附件材料。

報送申請材料時，還應包括：本單位公函和申請項目清單。材料不完整不予接收。提交電子申請書時，對離線撰寫的申請書可通過自然科學基金項目申報系統打包上傳或通過系統逐項提交，對在線撰寫的申請書需通過系統逐項確認。

基金委于2013年5月5日前公布申請項目初審結果，并受理復審申請。

首臺數字化正電子發射斷層成像儀問世

華中科技大學教授謝慶國帶領科研團隊，成功研發出世界首臺數字化正電子發射斷層成像儀（PET）。

利用該數字PET追蹤到的腫瘤，僅為目前商用PET能夠發現的最小腫瘤的二十分之一，有助于更早、更靈敏地發現腫瘤、診斷癌癥。

謝慶國介紹說，首臺數字PET已完成了13例肺癌、肝癌、卵巢癌等癌癥鼠，16例阿爾茨海默病鼠，30例正常鼠模型的研究。這些研究對儀器性能進行了全面驗證，特別是證實了在空間分辨率上的重大突破。

2001年以來，謝慶國帶領的醫、工、理等13個學科交叉融合的團隊，發明了一種“多電壓閾值采樣方法”，成功獲得了足夠信息的采集，準確得到了待測量的“信號”，實現了精確的圖像重建，進而通過學、研、產的協同創新，完成了從數字PET理論發現，到關鍵探測器工業化生產，到商業機裝配與動物成像試驗的整個研發過程。

中國核學會核醫學分會理事長、華中科技大學附屬協和醫院PET中心教授張永學稱，分辨率上任何一點進步，在醫學上都是革命性突破，對患者都意味著生命的延長，對醫生意味著治療的最佳時機與精準度；數字PET能使PET系統性能提升到一個新境界，可以更早檢測和更準確診斷出疾病。

美國芝加哥大學終身教授、PET成像領域知名專家高建民博士認為，謝慶國開創了數字PET的先河，其中最迫切的是將技術轉化為產業優勢，實現中國尖端醫學成像設備的產業升級和跨越式大發展。

我國破解“低風速大風電”技術難題

中國南車株洲電機有限公司12月15日宣布，他的成功研制出了我國首臺適用于風速低于每秒7米的2兆瓦低風速風力發電機。

這一大功率風力發電裝備的問世，將“激活”中國中部和東南部風能資源。

中國南車株洲電機有限公司新聞發言人朱劍飛介紹，科研人員經過技術攻關，采用新型齒輪傳動、輕量化、高絕緣等級、低開路電壓等技術，設計并生產出了一臺功率達2兆瓦的低風速風力發電機。

這種裝備能在不足每秒7米的低風速下運轉并發電，將被首先應用于湖南境內的淥口風場并開始批量生產。

中國南車株洲電機有限公司技術專家介紹，長期以來，我國大型風力發電裝備只能利用邊遠、高海拔地區高速風能資源，“并網難”“輸送難”成為制約風力發電產業的“瓶頸”。

2兆瓦低風速風力發電機的問世，使經濟發達、人口稠密且耗電量大的華東、華南、華中等占我國面積68%以上的“低風速地區”風能資源可就地利用，對新能源開發和環保減排具有重大意義。

我國大型自走式采棉機實現產業化

據12月4日貴州省重大科技專項“大型棉花采摘成套加工裝備關鍵技術研究與產業化”驗收會消息，由于該專項的實施，為我國采棉裝備的研發和產業化撐起了一片藍天。2009年至今，中國貴州航空工業集團已生產并銷售大型自動采棉機426臺，實現銷售收入58320萬元。

我國是世界棉花生產大國，與其他國家相比，我國棉花由于難以實現規模化生產而導致成本偏高。因此，實現棉花收獲機械化、自動化，加快規模化生產進程，對于提升我國棉花及紡織產業的競爭優勢意義重大。同時，面對價格不菲的國外采棉及加工機械，我國棉花生產企業盼著能早日用上具有良好性價比的優質國產采棉機及棉花加工機械。

中國貴州航空工業集團貴州平水機械公司，從本世紀初開始組織技術力量潛心研制國產采棉裝備，發揮軍工人才、技術優勢，在消化、吸收、再創新的道路上艱難前行，自主研制生產的大型自走式采棉機，一舉打破了國外棉花生產裝備在我國的壟斷地位。

但是，由于國外對相關裝備和技術的封鎖與擠壓，國產采棉裝備的關鍵技術與產業化水平均亟待提高。貴州省科技廳2008年底設立重大科技專項予以鼎力支持。中國貴州航空工業集團以貴州平水機械公司為主體，整合相關企業，與貴州大學等開展緊密的產學研合作，針對我國大型棉花采摘成套加工裝備的技術指標與產能不能滿足機械化采收的問題，開展了成套加工裝備整機與關鍵零部件優化設計、制造工藝與質量檢測等方面的技術攻關。

通過重大科技專項的實施，中國貴州航空工業集團與貴州大學等建立了優化設計數字化仿真平臺與專業檢測平臺，研發了專用加工設備，完成了復合清花機和液壓打包機樣機試制，提升了自走式采棉機性能指標，貴州研制生產的自走式采棉機替代了進口，實現了產業化。采棉裝備4MZ-5自走式采摘機，由新疆維吾爾自治區質量技術監督局委托新疆維吾爾自治區農機產品質量監督檢驗站檢測合格，液壓仿形閥經貴州省機電產品質量監督檢驗站檢驗合格；項目執行期內，還獲得授權實用新型專利10項、外觀設計專利1項；制定了企業標準3項，發布實施國家標準1項。

中國貴州航空工業集團負責人告訴記者，他們生產的采棉機不僅在新疆銷售應用，并已銷售應用到山東、河南等產棉區，而且正向國外的中亞地區市場擴展。今年已向客戶供貨109臺，實現銷售收入1.8億元。

據介紹，為大力提升我國采棉裝備的研發生產水平，2010年國家科技支撐計劃又立項支持，由貴州與新疆建設兵團進行跨省區合作，發揮各自資源優勢，開展“大型自動化棉花收獲機關鍵技術的開發與示范”工作，以研制和開發水平摘錠式和梳齒式兩種不同采摘方式的棉花收獲機為目標，解決棉花收獲機生產中的關鍵技術和加工工藝為核心內容，研制具有自主知識產權的兩種類型棉花收獲機。目前，研發工作進展順利。

湖南華曙：中國式3D打印

2012長沙科交會上，一架尼龍材質純白色二胡方才亮相，就惹得現場爆棚。諸人爭相觀賞，皆因它非“傳統制造”，而由3D打印機直接打印。它的創造者是許小曙組建的湖南華曙公司。

上世紀九十年代，許小曙成為全球最大3D打印設備制造商美國3D Systems公司的技術總監，致力于選擇性激光燒結技術的研究和產品開發，他帶領團隊研發出4代激光燒結3D打印機。

“理論上，只要你能設計出來，3D打印機就能打印出來。”2010年，入選湖南省首批“百人計劃”的許小曙，在一筆2500萬元的天使投資支持下建立了湖南華曙，“要為整個行業提供大家用得起的設備和大家用得起的材料”。

雖在設計制造激光燒結3D打印設備方面頗有功底，但材料研發還是讓他吃盡苦頭。

起初，湖南華曙選擇采購國外原材料來配方制粉，幾經失敗后他們發現，由于進口的多是尾料，最終材料難以合格。于是，他們決定啟用國產原材料。在經歷尋找、選擇以及對原材料生產工藝等方面的反復研究實驗之后，在原材料供應上，他們建立了相對完善的質量檢測機制，擁有了長期且穩定的合作伙伴。

國際上選擇性激光燒結打印90%的材料來自德國Evonik公司的尼龍材料。由于處于壟斷地位，這一材料售價高昂。湖南華曙迎難而上，從蓖麻油中提煉出原材料，通過添加劑使用及后處理、制粉工藝等自行研發的核心技術，研制出了自己的尼龍材料。

“我們的尼龍材料加工出的零部件機械強度略低于Evonik公司，但柔韌性指標比它們好一倍，如果我們可以將耗材價格降低一半，我們的市場將擴大10倍。”許小曙告訴記者，今年湖南華曙已接到30噸耗材訂單，客戶遍布歐美。

相比國內其他3D打印機生產商，湖南華曙將其生產經營目標定位于運用SLS技術、可直接打印終端產品的選擇性激光燒結打印機上。今年6月，湖南華曙自行研制生產出了首臺激光燒結3D打印機并遠銷美國，成為世界上美國3D Systems公司和德國EOS公司之外，第三家高端選擇性激光尼龍燒結設備的制造商。

“比起國內同類產品，我們的設備在溫度控制方面有顯著提升。”許小曙說，激光燒結過程中會產生熱脹冷縮，不能控制好溫度，打印出來的物體就會產生變形。湖南華曙激光燒結3D打印機在使用尼龍材料制造時精度誤差可控制在0.1毫米以內。

目前，湖南華曙成為了世界唯一一家能同時自主制造上述設備及粉末材料并提供終端產品制造服務的企業。在湖南華曙之前，我國在這方面的技術相當于美國1995年左右的水平。而今我國與國外在此技術上站在了同一水平線。

許小曙預計，湖南華曙今年營業收入將超過1000萬元，“沒準會成為國內行業第一家賺錢的企業”。

同時，他也表示，材料多樣性是這個領域的一個挑戰，“除高分子材料外，陶瓷、金屬等都已進入了激光燒結3D打印，但過高成本仍然制約著該項技術的推廣。在下一階段，我們將繼續研發多種高溫下可溶性材料”。

今年4月出版的英國《經濟學人》雜志認為，全球工業領域正經歷以“數字化制造”為標志的第三次革命，其中3D打印成為未來制造業的趨勢。湖南華曙3D打印，吹響了中國創新的號角。

科學家首次在一根纖維上同時實現光電轉換和儲能

復旦大學先進材料實驗室彭慧勝課題組成功研制出一種新型能源器件——取向碳納米管纖維，在世界范圍內“首次在一根纖維上同時實現光電轉換和儲能”，該原創性成果被12月最新一期的國際期刊《應用化學》作為封面文章發表。

彭慧勝團隊新研制出的這種新型、柔性的纖維狀能源集成器件，可以制成一根根像頭發絲一樣細的纖維狀太陽能電池，其直徑只有60～100微米。

他們使用碳納米管纖維材料制造了一系列高效率的線狀染料敏化太陽能電池和聚合物太陽能電池，并且具有良好的柔性和可編織性，最高光電轉化效率超過9%；也成功利用同一纖維材料構建了微型線狀超級電容器。

據介紹，目前器件對太陽能的利用率不到1%，傳統板狀太陽能電池在應用場所選擇和可移動范圍方面尚有一定的局限性，且在面積和朝向上對陽光入射角度也有很高要求。

與現有太陽能電池不同，這種新型太陽能纖維電池，在將太陽光轉換成電能的同時，還能把這些能量儲存起來，而不需要外接其他蓄電池或儲能設備。

此外，傳統太陽能電池多由單晶硅制成，不僅成本較高，而且其生產過程高能耗、高污染，對環境有很大影響。彭慧勝表示，將碳納米纖維制成太陽能電池的過程基本無污染、效率高、成本低，制作工藝相對簡單，具有大量穩定生產的可能性。

專家認為，取向碳納米纖維能源器件的研發成功，為發展下一代光伏器件指出了一個富有前景的新方向，為線狀能源器件的大規模應用奠定了良好的基礎。

氣象科學數據共享助成青藏鐵路圓滿開通

20多年前，美國現代旅行家保羅!泰魯在《游歷中國》一書中曾斷言：“有昆侖山脈在，鐵路就永遠到不了拉薩。”國外一些權威專家也曾斷言：按人類現有的科技水平，要讓鐵路橫穿昆侖山和唐古拉山，至少要在100年以后！

然而在2006年7月1日，這些魔咒般的斷言被徹底打破。這天，從格爾木至拉薩，列車以每小時120公里的速度，飛馳在平均海拔超過4000米的雪域高原上。

在青藏高原修鐵路，將面臨多年凍土、高寒缺氧和生態脆弱這些難題的嚴峻挑戰。要破解這些難題，就需要氣象部門積累幾十年的、系統的青藏高原氣象觀測資料。而2001年啟動的氣象科學數據共享工程，為我國科學家成功破解這些難題，提供了全方位的服務。

該項目首席科學家、國家氣象信息中心副主任李集明說：氣象科學數據共享工程傾其全力為青藏鐵路建設服務，在幾年的施工建設中，我們先后為8個科研技術部門所牽頭的13項青藏鐵路相關重大科研與技術課題提供了多次的氣象資料共享服務。同時，為了提高氣象數據質量和可利用度，在2001和2002年度任務中還專門研制了4種青藏高原地區的氣象科學數據集產品，方便科研技術人員應用。

為破解凍土難題提供氣象信息支撐

凍土是一種對溫度十分敏感且性質極不穩定的土體，由于全球氣候變暖和高原地區人為活動增多，使進入凍土層的熱量有所增加，引起凍土融化、多年凍土上限下降和沉降變形，導致不穩定程度更加劇烈，使得凍土環境遭到破壞，誘發各種工程病害。因此，青藏鐵路路基成敗的關鍵在凍土，凍土的關鍵問題在融沉。

青藏鐵路要穿越長約550公里的多年凍土區，這里海拔在4500米以上，氣候寒冷，氣壓低。通過氣象科學數據共享服務，相關科技人員得到了青藏鐵路沿線8個氣象觀測站長年代、高質量的年平均氣溫、地表年平均溫度和凍土深度等資料，與風火山觀測站近40年資料一起進行統計分析，找出了氣溫、地表溫度、凍土深度這三者間的變化關系，分析出了青藏高原凍土地區氣溫總體變化趨勢，從而繪制完成了多年凍土區凍土特征綜合趨勢圖，并在此基礎上，完成了青藏高原凍土區氣候、凍土及工程綜合監測的可行性報告。為我國科學家成功解決凍土問題提供了技術上的支撐。

為高原生態保護提供氣象信息支撐

青藏高原生態系統類型多種多樣，生物種群豐富多彩，是我國和南亞地區的“江河源”和“生態源”，有特有的、極具保護價值的珍稀瀕危野生動植物物種資源，是世界上僅有的獨特的生態環境系統和世界山地生物物種一個重要的起源和分化中心。其原始生態環境在全球占有特殊的地位。

但是，青藏高原生態環境十分脆弱，一旦遭到破壞則不可逆轉，有的植被恢復需要上百年的時間。高寒、干旱、原始和極其脆弱是這一區域生態環境的顯著特征。因此，在青藏鐵路建設過程中，特別注重保護青藏高原的自然生態環境。在日后的運行過程中，它也將是一項艱巨的、長期的任務。

然而，人類活動、氣候環境變化和自然生態系統布局三者的改變，直接影響著高原自然生態環境。科技人員通過氣象科學數據共享服務獲取的青藏高原相關數據集，分析了氣壓、氣溫、降水、風、濕度和地溫等氣象數據，得到了高原主要生態系統分布與氣候環境要素的定量關系，模擬并估算出未來高原地區溫室氣體排放與高原植被、高原生態系統分布格局等方面的關聯，為設計和建設部門提供了保護青藏高原自然生態環境的重要決策參考。

為鐵路建設施工提供氣象信息支撐

氣象科學數據共享工程提供了以青藏鐵路沿線青海的格爾木、五道梁、沱沱河，西藏的班戈、安多、那曲、當雄、拉薩等氣象站為主體，和北緯73度～105度、東經25度～40度高原地區402個氣象站的氣壓、氣溫、相對濕度、降水、風、能見度、云、0至320厘米9層地溫、日照、凍土、蒸發、積雪、雷暴、閃電、總輻射、凈輻射、反射輻射、散射輻射、直接輻射等地面氣象要素資料。據統計，氣象科學數據共享工程提供的數據累積量達1000MB。其中能見度、云、0至320厘米9層地溫、凍土、蒸發、積雪、雷暴、閃電等氣象要素，均作為支持國家重中之重項目特例，定制服務，為施工大軍克服高原缺氧，戰嚴寒、斗酷暑、規避災害性天氣影響提供了大量基礎信息，保證了工程按期進行。

為青藏鐵路消除供電隱患

青藏鐵路沿線平均海拔在4000米以上，閃電、雷暴、風雪和冰雹等災害性天氣事件時常發生。這些惡劣天氣現象直接加大了青藏鐵路沿線的供電隱患。

為了保證青藏鐵路的正常、安全供電，保證重大工程完工和正常運行，氣象科學數據共享工程積極配合，專門為用戶加工處理了青藏鐵路沿線各氣象站多年閃電、雷暴、雪、冰雹等非常規氣象資料，形成專題數據集，為制定沿線凍土及融凍地區對輸變電工程的接地要求、變電所的防雷標準、沿線多雷區輸電線路的耐雷水平和雷擊跳閘率等開展了專項服務，確保了青藏鐵路供電系統的可靠性。

建立極端環境條件物質標準

《極端（特殊）環境條件物質標準》的研究，是針對我國西部大開發建設急需制定的系列標準，也是青藏鐵路建設項目配套的基礎設施和日后機電產品的正常使用的重要技術標準。氣象數據的分析處理，已成為項目工作的主要技術基礎。

科技人員通過對青藏高原地區402個氣象站的極端和常規氣象要素的分析，制定了以氣壓、氣溫、相對濕度、太陽輻射強度、降水、結冰和凍土氣象環境參數為主體的氣候條件嚴酷等級，形成了高原機電設備標準體系、特殊環境條件分級、金屬材料、高分子材料、主要機電設備和工程機械設備等25項國家標準。

這些標準填補了物質材料和基礎設備在上述特殊自然環境的性能研究的空白，解決了由于高原地區存在氣壓低、太陽輻射強、氣溫低和天氣條件復雜多變等特殊氣候條件對機電產品的正常使用和重大工程項目配套的基礎設施的危害等問題。看著一條條鋼鐵巨龍在高原上飛馳，國家氣象信息中心從事氣象科學數據共享服務的技術人員充滿欣慰，他們的辛勤勞動，他們服務的基礎氣象數據，不正是一條無形的鐵路路基嗎？

我國科學家破解神經細胞身份密碼

大腦發生嚴重疾病像精神分裂癥、自閉癥、抑郁癥，甚至腦腫瘤等，都可能是因為神經細胞某種蛋白質表達出現問題所致。如果有一種方法可以知道基因是如何表達的，為什么這樣表達，發生大腦疾病時，是哪一基因表達出了問題，對于研究此類疾病機理，“對癥下藥”，將起到關鍵作用。

上海交通大學12月5日對外發布，該校系統生物醫學研究院吳強科研團隊發現一種特殊蛋白質調控機理，在大腦發育中原鈣粘蛋白表達調控機理研究方面取得新進展，闡明了原鈣粘蛋白家族在大腦中細胞特異性表達的分子機制。成果最近發表在綜合類國際頂級學術期刊PNAS上。

課題組負責人、上海交大系統生物醫學研究院吳強教授介紹，這一研究成果對科學家破解人類基因組的編碼調控機制，以及認識腦發育中單個神經細胞身份密碼如何建立和復雜神經精神疾病發病機理將產生深遠影響。

大腦含有上千億個不同的神經細胞，每個神經細胞又形成上萬個特異性突觸連接，因為它們各有一張由原鈣粘蛋白群組合而成的“身份證”。原鈣粘蛋白群是怎樣組合表達的，就構成了每個神經細胞的“身份證號碼”。吳強的科研團隊通過模式神經細胞系，利用細胞發育系統生物學和基因組學技術，結合遺傳學和生物化學方法，發現了原鈣粘蛋白表達調控的分子機制，終于破解了神經細胞身份密碼這一“謎團”。

針對神經細胞“身份證號碼”產生原因的研究，有利于揭示一類神經精神疾病產生的分子機制。針對神經細胞“身份證號碼”的進一步深入研究，將有助于人們對復雜神經網絡形成機理的理解，并促進對腦腫瘤、精神分裂癥、自閉癥等大腦疾病發病機制研究。將來科學家或許可以通過遺傳操作控制神經細胞“身份證號碼”的產生，應用于轉化醫學，從而造福人類。

我國研究人員在預測抗癌藥物活性方面獲進展

癌癥是目前世界人口死亡的第一原因。全世界每年因癌癥死亡的人口超過720萬人。而在中國，每年因癌癥死亡的人口也超過了170萬。

因此，開發新的抗癌藥物是科學界和醫學界的熱點和難點。但直接采用實驗的方法篩選抗癌藥物具有花費大、時間長的特點。以小分子為例，現在已知的小分子化合物超過了1000萬個，因此直接采用實驗的方法從這1000萬個化合物中篩選藥物小分子幾乎是不可能的。因此，建立一個高效、可靠、準確的抗癌藥物的計算生物學篩選系統對發掘新的抗癌藥物具有重要意義。

為了建立抗癌藥物活性的計算生物學預測系統，在中國科學院昆明動物研究所生物信息與系統生物學實驗室黃京飛研究員的指導下，李功華博士開發了一個新的基于分子藥效團的小分子比對算法，并將該算法應用于預測小分子的抗癌活性。通過交叉驗證，其得到的結果令人振奮：其預測的線下面積（AUC）達到了0.878，顯示該算法能很好的預測藥物小分子的抗癌活性。為了使該算法能被不同學科的研究者和醫藥工作者應用，李功華開發了一個簡便易用的預測抗癌藥物活性的網頁服務器（http://bsb.kiz.ac.cn/CDRUG/）。

該研究發表在最新一期的計算生物學雜志Bioinformatics上。

線粒體全基因組測定揭示家雞馴化史

為探討家雞的馴化歷史，中科院昆明動物研究所的研究人員發現了家雞較為清晰的母系遺傳背景信息。該研究成果日前在線發表于國際期刊《遺傳》。

據介紹，從肉蛋供應到供人娛樂，家雞在人類生產生活中扮演著重要角色。在被馴化之后，家雞跟隨人類擴散到世界各地，成為飼養最為廣泛的家禽。而家雞的馴化問題，自達爾文時代以來就一直廣受學術界關注。

之前一系列的工作表明，家雞的主要野生祖先是紅原雞。

為此，張亞平院士研究組的苗永旺和彭!晟等研究人員基于母系遺傳的視角，對收集到的家雞和紅原雞樣本的線粒體DNA控制區片段進行了研究，結果發現，家雞線粒體DNA的不同支系可能起源于包括南亞、東南亞以及中國南部在內的廣大區域，可能涉及多次馴化事件。

同時，該研究組通過與國內外的研究人員合作，在對東亞、東南亞、南亞的家雞和紅原雞樣本控制區片段初步分析的基礎上，選取50份代表樣本進行了線粒體全基因組測定，構建了線粒體DNA系統發育樹并對單倍型類群進行了界定。

研究結果顯示，家雞和紅原雞之間可能存在持續雜交，或是家雞的馴化時間較短。

基于系統發育樹，研究人員對包括已發表數據在內的近5000條控制區序列進行了重新分析，揭示了分別發生在南亞、中國西南及其鄰近東南亞地區的局部馴化事件。

此外，對單倍型類群D的分析表明，南島語系人群在移居太平洋島嶼過程中所攜帶的家雞主要來自東南亞地區。