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地质学科未来5~10年发展战略:趋势与对策

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科学通报 2022年第23期67卷 2708-2718页

作者：董云鹏任建国张志飞邓军郭安林张兴亮胡修棉王强李建威邱楠生孙有斌赵国春张进江彭建兵林杨挺初航吕大炜西北大学地质学系大陆动力学国家重点实验室西安710069 国家自然科学基金委员会地球科学部北京100085 中国地质大学(北京)地球科学与资源学院北京100083 南京大学地球科学与工程学院南京210023 中国科学院广州地球化学研究所广州510640 中国地质大学(武汉)资源学院武汉430074 中国石油大学(北京)地球科学学院北京102249 中国科学院地球环境研究所西安710061 香港大学地球科学系中国香港北京大学地球与空间科学学院北京100871 长安大学地质工程与测绘学院西安710054 中国科学院地质与地球物理研究所北京100029

当代地球科学的内涵和外延已经拓展到涵盖整个固体地球内部及外部层圈形成演化及与资源能源富集、生态环境变迁、地球宜居性和社会可持续发展相关的地球系统科学问题.随着人类社会经济高速发展,与地球相关的资源能源、气候环境、地质灾... 详细信息

当代地球科学的内涵和外延已经拓展到涵盖整个固体地球内部及外部层圈形成演化及与资源能源富集、生态环境变迁、地球宜居性和社会可持续发展相关的地球系统科学问题.随着人类社会经济高速发展,与地球相关的资源能源、气候环境、地质灾害等问题日益突出.为了适应新时代地球科学发展形势,在地球系统科学理论框架下,准确分析我国地球科学未来5~10年的发展趋势、明确战略目标和优先发展领域,不仅能够大力促进和强化我国地球科学的发展、赶超世界领先水平、早日实现从地质大国到地质强国的转变,而且对于保障国家矿产能源安全、助推国家经济建设和人类社会可持续发展具有重大意义.

关键词：优先发展领域地球科学地球系统科学地质学科固体地球生态环境变迁能源安全宜居性

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南北构造带岩石圈结构与地震的研究

地球物理学报 2015年第11期58卷 3867-3901页

作者：王椿镛杨文采吴建平丁志峰 “地震观测与地球物理成像”重点实验室中国地震局地球物理研究所北京100081 “大地构造与动力学”国家重点实验室中国地质科学院地质研究所北京100037

南北构造带是中国大陆东西部大地构造的主要分界,也是大陆内部强烈地震发生的主要地区之一.2008年汶川MS8.0地震发生后,在南北构造带及周边地区进行了大量的野外科学考察、深部地球物理探测和流动地震观测,在岩石圈结构与构造、强震发... 详细信息

南北构造带是中国大陆东西部大地构造的主要分界,也是大陆内部强烈地震发生的主要地区之一.2008年汶川MS8.0地震发生后,在南北构造带及周边地区进行了大量的野外科学考察、深部地球物理探测和流动地震观测,在岩石圈结构与构造、强震发生的深部构造环境和动力学过程等方面获得了重要的进展.本文综述近年来发表的一批研究成果,包括岩石圈结构的深部地球物理探测和成像,地震层析成像,地震各向异性和壳幔变形,与近期发生的强烈地震相关研究,以及与大陆动力学有关的研究等.自2000年以来,我国建成了具有1000多个地震台站的国家和区域地震台网.它们在实时为地震监测服务的同时,其产出的海量数据还提供用于地球科学研究.一批作者在国内外发表了研究成果,大大提高了对南北构造带的认识.我们虽然取得许多共识性的重要成果,但是也存在一些问题,发现不同作者的结论是相互矛盾的.其原因之一可能是,现有台网的数据成像分辨率和精度仍不足以识别在地壳深处的细节,例如在孕震尺度概念下的地震危险区.加强流动地震观测,提高台站分布的密度,取得高可信度的目标模型是解决问题的重要方面.近年来"中国地震科学台阵观测"计划在南北构造带上实施的大型流动台阵观测,结合固定地震台网的资料,加上高分辨率深部地球物理探测,以获得高可信度的地壳上地幔三维精细结构及物性成像,是提高地震科学和大陆动力学研究水平的一个有效途径.

关键词：南北地震带岩石圈结构地震各向异性地震台阵大陆动力学

当代理论物理发展趋势之我见——杨振宁学术思想启发的若干思考

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物理学报 2022年第1期71卷 1-10页

作者：孙昌璞中国工程物理研究院研究生院北京100193 北京计算科学研究中心北京100193

欣逢杨振宁先生百年诞辰,已有不少文章总结了杨先生对当代物理学发展的重要科学影响.笔者认为,作为当代最伟大的理论物理学家之一,杨先生不仅以诸多具体的科学贡献推动了当代物理学革命性的进步,而且其独特的科学风格在国际学术界独树一... 详细信息

欣逢杨振宁先生百年诞辰,已有不少文章总结了杨先生对当代物理学发展的重要科学影响.笔者认为,作为当代最伟大的理论物理学家之一,杨先生不仅以诸多具体的科学贡献推动了当代物理学革命性的进步,而且其独特的科学风格在国际学术界独树一帜,其学术思想更是深邃隽永、对中国和世界的物理学发展有长远的启发作用.笔者将结合学习杨振宁科学思想的体会,联系自己在理论物理研究方面的科学实践(包括在1992—1994年跟随杨先生对量子开系统、超导相变和冷原子物理方面的探索),对当代理论物理发展趋势提出一些个人的看法.文章将通过具体实例,阐述为什么要做"美或有用"的理论物理;为什么基本物理的理论在一段时间内可以与直接的实验验证保持距离?对于后者,本文还从科学方法论(哲学)的角度就理论预言与实验证实的关系进行较为深入的讨论.着眼于"有用"的理论物理-应用理论物理,笔者强调了国家需求驱动的科学研究与自由探索一样,也会导致基础物理的重要突破.

关键词：杨振宁理论物理发展趋势科学风格

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从交叉学科到学科交叉:美国案例及启示

科学通报 2021年第9期66卷 965-973页

作者：王孜丹杜鹏马新勇中国科学院科技战略咨询研究院北京100190 中国科学院大学北京100049 中国科学院学部工作局北京100190

当前,新一轮科技革命和产业变革正在孕育兴起,并深刻地改变着当前的科研范式以及世界的发展格局.面对复杂的现实挑战和多变的发展形势,交叉融合越来越成为科学研究的重要领地和解决问题的新模式[1,2].2015年9月17日的Nature杂志开设专栏... 详细信息

当前,新一轮科技革命和产业变革正在孕育兴起,并深刻地改变着当前的科研范式以及世界的发展格局.面对复杂的现实挑战和多变的发展形势,交叉融合越来越成为科学研究的重要领地和解决问题的新模式[1,2].2015年9月17日的Nature杂志开设专栏,详细讨论了"交叉学科研究为什么重要"[3].

关键词：交叉学科产业变革交叉融合学科交叉科研范式美国案例现实挑战科学研究

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锂离子动力电池及其关键材料的发展趋势

中国科学：化学 2018年第1期48卷 18-30页

作者：刘波张鹏赵金保厦门大学化学化工学院厦门361005 新能源汽车动力电源技术国家地方联合工程实验室厦门大学厦门361005 厦门大学能源学院厦门361102 固体表面物理化学国家重点实验室厦门大学厦门361005

进一步提高电池的能量密度是动力电池发展的主题和趋势,而关键材料是其基础.本文从锂离子动力电池正、负极材料,隔膜及电解液等几个方面,对锂离子动力电池关键材料的发展趋势进行评述.开发高电压、高容量的正极新材料成为动力锂离子电... 详细信息

进一步提高电池的能量密度是动力电池发展的主题和趋势,而关键材料是其基础.本文从锂离子动力电池正、负极材料,隔膜及电解液等几个方面,对锂离子动力电池关键材料的发展趋势进行评述.开发高电压、高容量的正极新材料成为动力锂离子电池比能量大幅度提升的主要途径;负极材料将继续朝低成本、高比能量、高安全性的方向发展,硅基负极材料将全面替代其他负极材料成为行业共识.此外,本文还对锂离子动力电池正极、负极材料等的选择及匹配技术、动力电池安全性、电池制造工艺等的关键技术进行了简要分析,并提出了锂离子动力电池研究中应予以关注的基础科学问题.

关键词：锂离子动力电池关键材料关键技术基础科学问题

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合成生物学应用产品开发现状与趋势

中国生物工程杂志 2016年第7期36卷 117-126页

作者：陈大明刘晓毛开云熊燕中国科学院上海生命科学信息中心上海200031

目的:从产品开发角度分析全球合成生物学发展现状和趋势。方法:在伍德罗·威尔逊国际学者中心的合成生物学产品和应用清单(synthetic biology products and applications inventory)的数据基础上,对全球合成生物学产品的开发状态、市场... 详细信息

目的:从产品开发角度分析全球合成生物学发展现状和趋势。方法:在伍德罗·威尔逊国际学者中心的合成生物学产品和应用清单(synthetic biology products and applications inventory)的数据基础上,对全球合成生物学产品的开发状态、市场应用和发展前景等进行补充检索和分析。结果:至2015年,全球至少已有81家企业(或研究机构)的116种合成生物学产品得到了市场应用开发,主要开发者为美国企业(或研究机构),产品主要集中于化学和医药领域。结论:合成生物学实现了从生物学分析向生物学合成的范式转移,其产品开发将给一系列的行业带来深刻的变革。

关键词：合成生物学医药化学品

天然产物生物合成与抗肿瘤药物合成生物学研究

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中国科学：生命科学 2015年第10期45卷 1027-1039页

作者：潘海学袁华蹇晓红唐功利中国科学院上海有机化学研究所生命有机化学国家重点实验室上海200032

结构复杂多样的天然产物是现代药物的重要组成部分和新药发现的重要源泉.天然产物的生物合成研究,是从基因和蛋白水平阐明天然产物的合成途径,通过酶催化的化学反应将基因与化合物的结构单元建立一种对应关系,从而理解自然界神奇的化学... 详细信息

结构复杂多样的天然产物是现代药物的重要组成部分和新药发现的重要源泉.天然产物的生物合成研究,是从基因和蛋白水平阐明天然产物的合成途径,通过酶催化的化学反应将基因与化合物的结构单元建立一种对应关系,从而理解自然界神奇的化学合成、生物拮抗及生理调控过程.天然产物的合成生物学研究核心是通过在发酵友好、高效的微生物中设计、构建目标化合物的生物合成途径,经系统地调控和优化重组微生物,从而发酵生产来源稀缺的天然产物类药物、前体或新化合物.本文结合相关领域的进展,对本研究组近年来关于抗肿瘤天然产物生物合成及抗癌药物合成生物学的工作进行系统的介绍.

关键词：天然产物生物合成合成生物学药物发现与生产

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天然药物研究中的合成生物学

中国科学：生命科学 2015年第10期45卷 1015-1026页

作者：庞博郑庆飞刘文中国科学院上海有机化学研究所生命有机化学国家重点实验室上海200032

天然产物一直是药物分子设计和开发过程中的重要灵感来源之一,源自天然产物的临床用药目前也占据着难以替代的地位.但是大多数天然来源的药物分子结构复杂、分离困难,利用传统的合成化学和天然产物化学方法难以满足日益增长的市场需求.... 详细信息

天然产物一直是药物分子设计和开发过程中的重要灵感来源之一,源自天然产物的临床用药目前也占据着难以替代的地位.但是大多数天然来源的药物分子结构复杂、分离困难,利用传统的合成化学和天然产物化学方法难以满足日益增长的市场需求.天然产物在其产生物种中一定对应着一个由若干功能各异的基因元件所构成的生物合成基因群,或成簇分布或离散分布.合成生物学则旨在通过对不同基因元件的改造、组合、拼装而得到新的生物途径和体系.本文主要将针对合成生物学在天然药物研究中的应用进行总结和展望,并从基因元件以及合成生物学的角度重新认识和理解天然产物的生物合成.

关键词：天然药物合成生物学基因元件途径设计代谢工程组合生物合成元件改造

布朗运动理论及其在复杂气候系统研究中的应用

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物理 2022年第9期51卷 588-601页

作者：陈乐天袁红孙昌璞英国帝国理工学院数学系伦教SW72AZ 中国工程物理研究院研究生院北京100193

文章将从非平衡态统计物理发展和应用的角度,介绍德国科学家哈塞尔曼荣获2021年诺贝尔物理学奖的研究工作--基于布朗运动理论,建立了描述气象(天气)影响气候长期演化的随机气候学模型,并建立了寻求影响气候主因的最优指纹方法,从而能够... 详细信息

文章将从非平衡态统计物理发展和应用的角度,介绍德国科学家哈塞尔曼荣获2021年诺贝尔物理学奖的研究工作--基于布朗运动理论,建立了描述气象(天气)影响气候长期演化的随机气候学模型,并建立了寻求影响气候主因的最优指纹方法,从而能够分辨出人类活动和自然界局部改变对气候这一复杂系统的影响。哈塞尔曼的工作本质上是理论物理在实际复杂系统领域的成功应用,他采用的基础物理方法--布朗运动理论是我国杰出女物理学家王明贞和其导师乌伦贝克在20世纪40年代基于爱因斯坦的工作发展起来的[1,2]。文章将介绍布朗运动理论的发展及其相关的非平衡统计物理思想的当代发展,以展示哈塞尔曼如何把相关的物理理论巧妙地用于气候长期预测的实际应用研究:(1)建立了快变的局部“气象”变量涨落通过耗散涨落关系影响缓变的整体气候变量的基础理论;(2)通过最优指纹方法,寻找局部“噪音”和外驱动力影响气候演化的关键要素。

关键词：随机气候学模型布朗运动理论非平衡态统计物理最优指纹方法复杂系统