深海极端环境与生命过程研究现状与对策

深海作为海洋系统的重要组成部分,涉及到国家战略和疆域拓展,一直是海洋强国争夺的战略重点。深海极端环境塑造了特殊的生命过程,资源潜力巨大,对其探测与研究是国际地球科学前沿。对水深1 000 m以下的海山、热液、冷泉等海洋极端环境与生活在这些环境中的特殊生命进行综合探测,涉及到深海地质环境、化学环境、物理环境和特殊生态系统,涉及到深海极端环境特殊装备的研发以及深海探测与研究综合平台建设,涉及到考察船、深潜器、特殊装备、方法体系的建立和技术体系的建立,是一个国家综合实力的体现。文章总结了国际上深海极端环境和生命过程研究进展,在分析我国深海研究现状基础上,提出未来我国深海极端环境和生命过程研究对策。     

深海技术装备研制现状与展望

历经近半个世纪的努力,我国海洋技术与装备取得了长足的进步和发展,尤其是近年来,深海技术与装备的发展为我国海洋科学的创新提供了新的动力。中科院战略性先导科技专项"热带西太平洋海洋系统物质能量交换及其影响"以科学需求为导向,追踪国际前沿,立足我国深海技术装备发展现状,提出研制科学应用目标明确的深海探测与作业装备,形成具备利用自主式观测系统、连续观测与作业系统以及新型海洋传感器及采样设备开展综合性海洋探测与作业的能力。专项执行4年的时间,深海技术装备面向专项科学目标,形成了具有完全自主知识产权的技术装备,形成了一批有影响的成果,为海洋科学研究提供了先进的技术手段,推动了我国深海探测与作业技术的发展,在我国深海技术装备发展中发挥了重要的先导作用。     

基于连续流动分析的深海原位湿化学分析仪研制

作为深海探测技术的重要组成部分,原位分析仪/传感器可原位实时获取大量数据,实现物质的高密度、长时序、多空间尺度连续观测,是深海运载装备和科学研究所需的测量装置.国家重点研发计划"深海关键技术与装备"专项"基于载人潜水器的深海原位多参数化学传感器研制"(项目编号:2016YFC0302200),针对载人潜水器、遥控无人潜水器(ROV)等深海运载装备对"长时序、多空间尺度"数据的需要,采用连续流动分析-分光光度法研发出一种可同时快速测量溶解态Fe(II)、Fe(III)、Mn(II)、硫化物4种组分的深海原位化学分析仪.该分析仪适合于载人潜水器等运载装备搭载,可提高载人潜水器的水下作业能力和效率,为我国深海科学考察和研究提供技术支撑.     

我国空间科学研究跃上新台阶

空间物理和空间环境探测，对推动空间物理和空间天气的创新研究及空间技术的发展起着重要作用。我国空间运载技术虽早已进入国际先进行列，但我国在空间科学探测方面与先进国家还有较大差距，这是限制我国空间科学和技术发展的重要因素之一。空间物理是在空间探测基础上发展起来的一门新兴学科，过去由于我国没有第一手的空间探测数据，限制了我国空间物理和空间天气研究的发展。     

极地环境观测/探测关键技术与装备研发

南极冰下湖、极区中高层大气以及快速减少的北极海冰是极地科学的三个前沿领域.在国家重点研发计划"海洋环境安全保障"重点专项的支持下,中国极地研究中心联合中国气象科学研究院、中国科学院精密测量科学与技术创新研究院、中国科学院国家天文台南京天文光学技术研究所、中国科学院大气物理研究所、山东省科学院海洋仪器仪表研究所、国家海洋技术中心、自然资源部第一海洋研究所、上海宇航系统工程研究所、吉林大学、浙江大学、武汉大学、中国海洋大学、太原理工大学、杭州电子科技大学共14家单位,围绕"海洋环境立体观测/监测新技术研究与核心装备国产化"专项目标,组织开展了"极地环境观测/探测技术与装备研发"项目研究(项目编号:2016YFC1400300),突破极区大气钠层全昼夜温度与风场激光雷达探测、南极冰下湖无污染自动钻进返回及湖水采样以及海-冰-气相互作用长期无人值守观测等关键技术难题,成功研发了适合极区极端环境与条件的极区大气钠荧光多普勒激光雷达探测系统、南极冰下湖无污染钻进采样与观测系统、北极海-冰-气无人冰站观测系统等三项关键探测技术系统(图1),大幅提升了我国极地极端环境观测/探测装备的技术水平和能力,为全球海洋观测网建设和我国海洋环境安全保障提供了关键技术与装备,为我国在极区大气、南极冰盖/冰下湖、北极海冰/海洋以及全球变化前沿研究领域取得科学突破奠定了基础.     

李地元:叩开“深地”之门

2013年1月举行的全国科技工作会议明确提出,2013年我国要着力攻克深空、深海、深地等领域的重大关键技术。而此前,我国早在2008年就启动了"深部探测技术与实验研究"专项,"三深"也已经被列入"十二五"科技发展规划之中。中南大学资源与安全工程学院"80后"博士李地     

深海声传播信道和目标被动定位研究现状

随着我国海洋技术逐渐从近浅海向深远海的战略性转移,深海目标远程探测技术逐渐受到重视。海洋中目前已知的可用于远距离传播的信号是声信号,海洋是"声透明"的。基于水声传播特性的新型水声技术是实现装备探测能力突破的关键。文章主要概述了目前研究比较集中的深海表面波导、表面波导泄露、会聚区、海底弹射和可靠声路径5种深海声传播信道,以及基于可靠声路径的目标被动定位方法。旨在通过梳理深海声传播规律及相关被动定位技术,为水声技术的快速发展提供思路。     

我国科学家成功合成超高含能材料金属氮

我国科学家采用超快探测方法与极端高温高压实验技术,将普通氮气成功合成为超高含能材料聚合氮和金属氮,揭示了金属氮合成的极端条件范围、转变机制和光电特征等关键问题,将金属氮的研究向前推进了一大步。相关研究成果已于近日发表在国际权威学术期刊《自然》子刊上。     

“科学”号海洋科学综合考察船提升海洋科技实力

开展海洋环境、海洋生物资源、海底地质和资源勘探研究是我国经略海洋、建设海洋强国的基础。我国海洋综合考察能力应与我国的经济政治地位相适应,海洋科学综合考察船作为海洋探测与研究的重要平台,是海洋能力建设关键的组成部分,也是一个国家综合国力的体现。我国现有科考船数量少、船舶老旧、功能落后、作业效率低、配套不完善,难以满足当前日益发展的多学科综合考察,特别是深远海综合考察的需求。在此背景下,国家对海洋科学综合考察船建设项目给与了高度重视,促成了我国新一代深海海洋科学综合考察船“科学”号的立项。该船的设计突出多学科综合探测研究的特点,装备精良、功能齐全,具备强大的深海大洋立体探测与同步作业的能力;衔接各种通讯工具,具备全球范围内信息处理与交换的能力;具备科学的综合布局和良好的适航性,以满足海洋考察的作业需求和提高探测精度。“科学”号海洋科学综合考察船是我国“十一五”国家重大科技基础设施项目,由中国科学院海洋研究所牵头承建。     

中国科学院热带西太平洋海洋系统物质能量交换及其影响战略性先导科技专项

正海洋专项重点开展热带西太平洋海气相互作用、黑潮变异对中国近海生态环境的影响、深海极端环境与生命探索与研究、基于海洋研究目标需求的海洋设备研发。自海洋专项实施以来,构建了从中国近海至西太平洋包括潜标、浮标、船基和水下滑翔机的海洋立体综合观测网,确立了我国主导和领跑国际热带西太平洋前沿研究的地位,为我国大洋观测网     

体外人胚胎研究“14天规则”亟待调整：基于科学、伦理、政策的综合视角分析

长期以来,国际科学界在体外人胚胎研究领域所遵循的“14天规则”,将人胚胎体外研究时间限制在受精后的14天内,这是该研究领域最重要的伦理规则。随着胚胎培养技术的发展,这一伦理规则受到前所未有的挑战。2021年,国际干细胞研究学会（ISSCR）在《干细胞研究和临床转化指南》中建议有条件地放宽这一限制,科学界重启关于“14天规则”的讨论。文章以“14天规则”为切入点,系统梳理人胚胎研究伦理规制的历史背景和现实挑战,围绕人胚胎的道德地位、尊严和法律地位等关键伦理问题进行分析,全面分析各界利益相关者的观点和态度,从而结合实际做出评估,明确提出审慎、适当延长“14天规则”的政策建议和具体措施。     

深海的呼唤——深海技术发展现状及对策思考

深海蕴藏着丰富的战略资源与能源,深海是高科技的舞台、是重大科技理论的诞生点等,这些都深深地吸引着社会各界的眼球,部分发达国家已将发展深海技术提到国家战略高度。国际深海高新技术的发展日新月异,我国将如何开展深海研究,本文给出了对策建议。     

加强植物迁地保护，促进植物资源保护和利用

植物资源是人类生存和发展的基础,由于人为和自然原因,植物多样性面临着严重威胁。迁地保护是解除威胁的重要方式,植物园和种质库是迁地保护的主要载体。全球植物园迁地保护了105 634种植物,约占全球植物总数的30%,并且保护了超过40%的受威胁物种;同时,全球500多座种质资源库收藏作物资源300多万份。中国的植物园迁地保护了20 000余种本土植物,约占全国总物种数的60%;国家农作物种质库和资源圃共保存种质资源50余万份。植物迁地保护机构在加强植物保护的同时,开展了大量科学研究和资源利用工作。文章在介绍植物迁地保护状况的基础上,综述了相关研究进展,提出了加强我国植物迁地保护的建议,以期促进植物多样性迁地保护和生物多样性可持续利用。     

载人潜水器——面向深海科考和海洋资源开发利用的“国之重器”

“奋斗者”号载人潜水器的成功研制及良好应用显著提升了我国载人深潜的装备研发能力和自主创新水平，为加快建设海洋强国作出了突出贡献。21世纪是“海洋的世纪”，海洋蕴含的丰富资源是支持人类持续发展的宝贵财富。开发和利用海洋资源成为各国发展的必然趋势，但是面向深海的资源开发需要更加专业化的科考装备。为此，文章在回顾世界各国载人潜水器发展历程的基础上，对目前世界上现有的大深度载人潜水器的工作性能和关键技术的发展进行了总结，分析了当前我国载人潜水器的发展现状及其关键核心技术，并提出未来发展建议，以期为加快建设世界海洋科技强国提供管窥之见。     

水下机器人应用及展望

水下机器人是人类探索海洋、认识海洋的先进技术手段之一,是我国建设海洋强国的重要装备支撑。文章介绍了国内外水下机器人的发展现状,重点阐述以中国科学院沈阳自动化研究所为代表研制的我国谱系化水下机器人在深海资源勘查和科学研究、深渊科考、南极和北极调查中的最新应用成果。结合当前水下机器人研究基础,展望未来水下机器人的发展和应用方向。通过研发适应极端海洋环境的深远海科考装备,实现从航次型科考模式向深海长期驻留型科考模式的技术跨越,实现从有人科考向无人化科考模式的革命性转变。     

Experiments in discourse analysis impact on information classification and retrieval algorithms

Researchers in indexing and retrieval systems have been advocating the inclusion of more contextual information to improve results. The proliferation of full-text databases and advances in computer storage capacity have made it possible to carry out text analysis by means of linguistic and extra-linguistic knowledge. Since the mid 80s, research has tended to pay more attention to context, giving discourse analysis a more central role. The research presented in this paper aims to check whether discourse variables have an impact on modern information retrieval and classification algorithms. In order to evaluate this hypothesis, a functional framework for information analysis in an automated environment has been proposed, where the n-grams (filtering) and the k-means and Chen’s classification algorithms have been tested against sub-collections of documents based on the following discourse variables: “Genre”, “Register”, “Domain terminology”, and “Document structure”. The results obtained with the algorithms for the different sub-collections were compared to the MeSH information structure. These demonstrate that n-grams does not appear to have a clear dependence on discourse variables, though the k-means classification algorithm does, but only on domain terminology and document structure, and finally Chen’s algorithm has a clear dependence on all of the discourse variables. This information could be used to design better classification algorithms, where discourse variables should be taken into account. Other minor conclusions drawn from these results are also presented.     

中国英文科技期刊的办刊之路探讨——以《中国化学快报》为例

【目的】通过对《中国化学快报》办刊经验的总结和遇到问题的剖析,探讨中国英文科技期刊的发展之路。【方法】对《中国化学快报》近年的发展历程进行研究,从中发现中国英文科技期刊发展过程的共性问题,并进行提炼总结。【结果】中国英文科技期刊的生存环境已得到较大改善,但在评价体系等大政策的影响下,优质稿件匮乏、人才流失严重、国际显示度低等共性问题依然存在。【结论】在大政策暂时无法突破的现状下,加强内功修炼,寻找适合自身发展的办刊道路,尽快提高中国英文科技期刊的办刊水平。     

“脑功能联结图谱与类脑智能研究”先导专项研究进展和展望

对大脑的认知是人类认识自然和自身的终极挑战,脑科学研究的核心是理解脑功能的结构及物质基础。中科院在2012年启动了战略性先导科技专项(B类)"脑功能联结图谱计划"(Mapping Brain Functional Connections;简称:脑联接图谱;MBFC,2012—2020),目标是对特定脑功能的神经联结通路和网络结构的解析及模拟。专项代表了脑科学研究的战略制高点,对揭示脑的工作原理、推动智能科学技术进步、增进人类身心健康等方面都具有十分重要的意义。专项设立以来,在感知觉神经环路发育和功能、视觉与本能恐惧行为的神经环路机制、情绪的神经环路编码机制、成瘾和抑郁症等脑疾病机理、意识的神经基础、基因编译技术及脑疾病的非人灵长类模型、神经元分类和功能分析技术及其应用、神经环路双色钙成像方法、神经环路结构与功能研究工具开发、深度神经网络芯片研制,以及资源库与平台建设等方面取得了一系列重要的科学发现和技术研发进展。我们将进一步按照专项十年规划,开展脑认知科学、类脑人工智能技术、脑疾病早期诊断及干预3个前沿领域的科学研究,以及相关新技术研发和脑科技资源库建设,发挥中科院在脑与认知基础研究和技术研发等领域的引领作用。