主管:中华人民共和国教育部
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ISSN 1006-2467  CN 31-1466/U

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2021年, 第55卷, 第Sup.1期 刊出日期:2021-03-28 上一期   
人工智能
人工智能可以通过操纵波来实现吗?
何清波,姜添曦
2021,55 (Sup.1):  1-2.  doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2021.S1.018
摘要 ( 58 )   PDF(1151KB) ( 52 )  
简述了基于波物理特性人工智能超材料的研究背景,总结了人工智能超材料的核心思想在于“学习感知”,指出了实现人工智能超材料的关键在于如何构建超材料动力学模型,并分析其与人工智能模型的关联.基于波操纵的人工智能超材料将会为突破信息感知与处理的传统技术难题开辟新的思路,具有广阔的应用前景.
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智能体自我博弈学习是否存在性能极限?
李少远,殷翔
2021,55 (Sup.1):  3-4.  doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2021.S1.019
摘要 ( 29 )   PDF(381KB) ( 25 )  
自我博弈学习是智能涌现的基本方法之一.介绍智能体自我博弈学习的基本思想,回顾该方向的最新研究成果,提出智能体自我博弈学习是否存在极限这一核心科学问题,指出需要融合信息论、控制论等多学科方法,从信息和计算的视角探究智能涌现的根源.
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信息物理世界如何实现人机共融协同?
李少远,殷翔
2021,55 (Sup.1):  5-6.  doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2021.S1.020
摘要 ( 29 )   PDF(388KB) ( 19 )  
信息物理系统(CPS)的系统架构在未来世界具有核心地位.介绍人在回路的CPS的基本架构,提出在CPS架构下人机如何实现协同共融的核心科学问题.指出需要融合信息、计算、控制等多学科方法,从系统理论的角度实现协同.
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生命科学
氢在生命体中扮演什么样的角色?
程为铮,邓涛,丁文江
2021,55 (Sup.1):  7-9.  doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2021.S1.021
摘要 ( 15 )   PDF(569KB) ( 4 )  
氢是宇宙中最原始的元素,也是生命体中最主要的元素,对生命体有广泛的积极影响,包括生理调节、选择性氧化等.目前,氢已经初步应用于医学和农学,并由此诞生“氢气生物学”的概念.探究氢在生命体内的作用机理,准确认识氢在生命活动中扮演的角色将为众多生命难题提供新的解决思路.
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生命起源过程的熵变是怎样的?
王嘉瑶,刘晨光
2021,55 (Sup.1):  10-11.  doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2021.S1.022
摘要 ( 23 )   PDF(252KB) ( 18 )  
宇宙演化是一个熵增的过程,熵增驱动了生命的产生.但生命的出现让自然的部分变得有序,可以看成是一个熵减的过程.为什么整体无序的宇宙会产生高度有序的生命呢?生命起源时的熵是怎样改变的?
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大脑如何进行神经信息编码与处理?
梁培基
2021,55 (Sup.1):  12-13.  doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2021.S1.023
摘要 ( 20 )   PDF(398KB) ( 12 )  
大脑功能在于对信息进行整合,并据此做出行为决策.对大脑功能的认识,是神经科学的重要内容,也为人工智能提供启示.但是在脑内信息是如何表征、如何编码的,又是如何被下游环节读取的,这些问题尚且未知.
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单细胞生命体的系统工作原理是什么?
丁显廷
2021,55 (Sup.1):  14-15.  doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2021.S1.024
摘要 ( 16 )   PDF(443KB) ( 5 )  
世界上许多的单细胞生命体以高效率和高准确性在运行着.比如一个巨噬细胞可以实时地动态追踪一个细菌,说明这种单细胞生物的感知器和控制器都是异常精密和发达的.人类目前尚未了解单细胞生命体的运行规律.破译这一科学问题,将对仿生机器人、新的系统调控原理、控制理论、蛋白质网络、新药研发、细胞衰老等众多领域都具有重大的价值.
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如何获得大量的造血干细胞?
董了了,程林
2021,55 (Sup.1):  16-17.  doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2021.S1.025
摘要 ( 13 )   PDF(586KB) ( 8 )  
简要介绍了造血干细胞的基础研究和临床应用价值,指出大量造血干细胞的获得是亟待解决的重要科学问题.造血干细胞扩增和诱导产生造血干细胞是极具前景的研究方向,同时面临多重机遇和挑战.
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衰老的生物学机制是什么?
刘峰,殷善开
2021,55 (Sup.1):  18-19.  doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2021.S1.026
摘要 ( 19 )   PDF(1012KB) ( 18 )  
本文介绍衰老研究的科学意义,归纳既往研究中对于衰老背后生物学机制的解释,提出衰老研究中亟需解决的关键问题,指出新兴多组学研究方法是探索衰老机制的一个重要发展方向.
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衰老是疾病吗?
温东晟,李青峰
2021,55 (Sup.1):  20-21.  doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2021.S1.027
摘要 ( 20 )   PDF(807KB) ( 5 )  
衰老是每个人生命里程中无法回避的自然现象.本文从医学科学和人文两个角度回顾总结了人们在衰老认知中取得的进展,探讨了我们是否应以疾病的角度去认知它,并展望了衰老未来的研究方向.
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高压能否促进厌氧生物到好氧生物的快速演化?
张宇,肖湘
2021,55 (Sup.1):  22-23.  doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2021.S1.028
摘要 ( 17 )   PDF(870KB) ( 6 )  
本文简述了高压对生物演化的驱动作用,提出了科学问题:高压能否促进从厌氧生物到好氧生物的快速、独特演化?解答该问题,有助于对地球生命演化历程的理解,为深海生物资源开发和域外生命探索提供新思路.
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神经系统如何记忆免疫信号?
吴玥,王宏林
2021,55 (Sup.1):  24-25.  doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2021.S1.029
摘要 ( 16 )   PDF(590KB) ( 6 )  
神经系统与免疫系统间存在精密复杂的互作网络,明确神经系统记忆、影响免疫系统炎症信号的机制具有重大基础研究和临床转化价值.本文阐述免疫系统和神经系统在炎症性疾病中对机体的调控,指出神经系统影响免疫记忆的证据,介绍神经-免疫互作网络,以期为治疗免疫系统疾病提供研究新思路.
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植物是如何感受环境温度变化的?
梁婉琪
2021,55 (Sup.1):  26-27.  doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2021.S1.030
摘要 ( 17 )   PDF(309KB) ( 6 )  
温度是影响植物发育的最重要环境因素之一,本文简述了植物温度感受研究方面的最新进展,特别是在最近一些研究工作中发现了植物中存在几种直接感受并快速响应温度变化的感受器,为揭示植物感知和适应环境温度变化机制提供了重要基础.
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能否解析味觉机理并且量化所有味觉?
姚继雯,刘晨光
2021,55 (Sup.1):  28-29.  doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2021.S1.031
摘要 ( 17 )   PDF(274KB) ( 8 )  
描述并且精确定量食物的味道是一项很困难的工作.通过解析味觉机理,对味道制定全方位多维度的标准并进行量化,从而开发分析能够精确分析味道的仪器,可以避免人工调味带来的各种弊端,如高成本、低效率、大偏差.此外,还能利用“标准味道物质”更为精确地复制味道.
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人为什么会老化——生物体的老化机制
刘泽,杨国源
2021,55 (Sup.1):  30-31.  doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2021.S1.032
摘要 ( 20 )   PDF(342KB) ( 11 )  
衰老问题无法回避,也是困扰科学家们多年的难题.人类衰老的现代主流生物学理论主要分为程序化理论、损伤或误差理论两大类.随着医学水平的不断提高,微循环理论、端粒酶学说等多种新型的衰老学说不断涌现,丰富了该领域的研究视角.但现有理论仍不能较好地解释衰老过程,并就这一问题达成共识,同时许多理论以一种复杂的方式相互关联.理解和检验各种老龄化理论,可以促进人类对衰老机制的理解,并造福于人类.
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能否人为控制表观遗传的调控?
张雪,刘晨光
2021,55 (Sup.1):  32-33.  doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2021.S1.033
摘要 ( 16 )   PDF(277KB) ( 5 )  
表观遗传学是研究非DNA序列改变所引起的可遗传的表型变化.其科学意义在于补充自然进化的理论,其应用范围已经涉及众多疾病领域.能否通过人为控制表观遗传调控使细胞选择性地遗传性状,从而治疗某些疾病?
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可以利用生物材料学方法对抗耐药细菌吗?
汤亭亭
2021,55 (Sup.1):  34-35.  doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2021.S1.034
摘要 ( 16 )   PDF(653KB) ( 5 )  
细菌耐药已成为全球性健康问题.本文提出用抗菌生物材料替代或减少抗生素使用,以有效预防和治疗植入物感染,同时降低耐药菌传播风险.研究策略包括:植入物的表面修饰,增强其自清洁、免疫调节、接触杀菌和释放杀菌等功能;抗菌材料或药物的局部缓释及控释系统研发,实现微环境响应和细胞靶向.
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TALE靶标基因与农作物广谱持久抗病育种
徐夏萌,徐正银,李颖,阎依超,邹丽芳,陈功友
2021,55 (Sup.1):  36-38.  doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2021.S1.035
摘要 ( 16 )   PDF(808KB) ( 8 )  
为了揭示黄单胞菌与植物间互作的遗传学基础,培育广谱持久抗病的农作物,本文对这一领域重要研究进展进行了综述.首先指出了黄单胞菌引起植物病害的严重性,分析了黄单胞菌与植物互作如何导致植物抗病或感病,归纳了TALE蛋白主要作用植物的靶标类型,分析了植物基础转录因子TFIIA与NLR类R基因在植物抗病性中的重要性,认为基因编辑TALE蛋白的效应子结合元件(EBE)是未来作物广谱持久抗病育种的重要方向.
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医学科学
生命交流尺度的下限是什么?
曹莲莹,刘晨光
2021,55 (Sup.1):  39-40.  doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2021.S1.036
摘要 ( 24 )   PDF(248KB) ( 8 )  
生命交流无处不在.人与人之间通过文字、语言、姿势进行思维的交流;细菌之间通过有机小分子进行生命活动的交流(群体感应);那么,能够与同类、与外界交流的最小单位是什么?病毒之间是否也具有相互交流的能力?
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糖蛋白药物的生产与糖链改造
张涵,张延
2021,55 (Sup.1):  41-43.  doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2021.S1.037
摘要 ( 15 )   PDF(618KB) ( 7 )  
糖蛋白药物在多种疾病中显示出靶点特异、疗效突出和安全性好等优点,其糖基化是影响药物半衰期、免疫原性和药代动力学等的重要因素.糖工程促进糖蛋白药物上糖链的改造和优化研究逐渐深入.本文简述重组糖蛋白药物在细胞内或体外的合成和糖链改造,并指出生产均一化糖蛋白是研究糖链对药物性质影响的前提和基础.
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基于末端糖链的疾病诊疗新技术
邓陶,刘倩楠,邹霞,张延
2021,55 (Sup.1):  44-45.  doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2021.S1.038
摘要 ( 17 )   PDF(522KB) ( 4 )  
开展个性化精准医疗的核心在于对复杂生物样本进行个性化表征.糖链大量存在于人体组织、细胞和各类体液蛋白表面,发挥重要生物功能.糖链异质化含有重要疾病表征信息,为疾病早期诊断和治疗提供靶点.本文介绍基于末端糖链的疾病诊疗新技术,提出异质化糖链作为疾病诊断指标和治疗靶标的开发潜力,为实现临床个体化医疗提供参考.
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生物3D打印与器官再造
王金武,李涛,许苑晶,李帅,任亚,戴尅戎
2021,55 (Sup.1):  46-48.  doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2021.S1.039
摘要 ( 13 )   PDF(974KB) ( 5 )  
为了进一步阐述生物3D打印技术在器官再造方面的应用价值,本文介绍生物3D打印技术在器官再造方面的现状与进展,提出未来生物3D打印技术将从生物墨水、打印技术等方面寻求更多突破,以最终实现体外器官再造的临床应用.
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癌症患者能否长期生存?
王思颖,郑幸玲,覃文新
2021,55 (Sup.1):  49-50.  doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2021.S1.040
摘要 ( 17 )   PDF(476KB) ( 8 )  
为了探讨癌症患者长期生存的可能性,从美国癌症研究现状出发,简述了在癌症防诊治技术的支持下,癌症患者总体5年生存率自20世纪70年代起有所改善,并于近几年显著提高.这表明随着癌症研究和医疗方法的进步,癌症有望脱离高死亡率疾病范畴,癌症患者有望长期生存.
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细胞可塑性如何驱动组织再生与肿瘤发生?
鄢和新
2021,55 (Sup.1):  51-52.  doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2021.S1.041
摘要 ( 16 )   PDF(337KB) ( 5 )  
生物具有显著的可塑性,在组织损伤后可有效再生和重建稳态.当再生信号被异常激活时,该细胞可塑性将促进肿瘤发生.组织再生和肿瘤发生均依赖于组织水平上多形式细胞可塑性的协调整合,因此对其机制的认识有助于损伤修复和肿瘤防治.
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免疫治疗能否治愈肿瘤?
宗春燕,沈键锋
2021,55 (Sup.1):  53-54.  doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2021.S1.042
摘要 ( 19 )   PDF(378KB) ( 8 )  
随着免疫检查点抑制剂、肿瘤疫苗、过继性细胞免疫疗法等肿瘤免疫治疗技术的飞速发展,免疫治疗已展现出相较于传统肿瘤治疗方法的巨大优势.本文简述了当前肿瘤免疫治疗存在的问题,并就免疫能否全面改变肿瘤治疗现状,甚至彻底治愈肿瘤这一问题展开论述.
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精准治疗有希望治愈肿瘤吗?
张苏江,陈赛娟
2021,55 (Sup.1):  55-57.  doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2021.S1.043
摘要 ( 18 )   PDF(1036KB) ( 6 )  
以肿瘤靶向药物为代表的精准治疗正在给肿瘤治疗带来变革性的突破.急性早幼粒细胞白血病(APL)以往属于高致死性恶性血液肿瘤,如今,基于分子机制的精准诊断和精准治疗使APL成为第一个可被基本治愈的急性髓系白血病.近年来,前瞻性的全国多中心随机对照临床试验的优化治疗、 诊断分层体系优化、APL致癌蛋白PML-RARa协同靶向治疗调控图谱的阐明,为高危患者提供更多的治愈机遇.协同靶向精准治疗APL的思路将进一步拓展至其他类型白血病,甚至实体瘤.
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Aβ级联假说或tau蛋白假说,哪个更正确?
马步勇
2021,55 (Sup.1):  58-59.  doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2021.S1.044
摘要 ( 21 )   PDF(415KB) ( 7 )  
介绍了淀粉样变性、朊蛋白和阿尔茨海默病的Aβ和tau蛋白.指出Aβ级联假说或tau蛋白假说反映的是一个硬币的两面,揭示的是淀粉样变性共性中阿尔茨海默病的特性,其寡聚体结构的解析具有重要的学术和应用意义.
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如何建立器官再生的血管网络?
张文杰
2021,55 (Sup.1):  60-61.  doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2021.S1.045
摘要 ( 18 )   PDF(389KB) ( 6 )  
干细胞与组织工程技术的发展为大块组织缺损修复和器官替代提供了新思路,但人体器官血管网络精细复杂,是限制器官再生和移植的主要瓶颈问题.类器官体外培养尺寸无法突破同样受到无法形成血管系统的限制.对此,提出同步构建功能化血管网络的设想,为维系干细胞存活和实现器官再生打好基础.
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脑靶向递送策略的挑战和机遇
王斌,章雪晴
2021,55 (Sup.1):  62-64.  doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2021.S1.046
摘要 ( 16 )   PDF(3594KB) ( 4 )  
血-脑屏障能够保护大脑不受外来有害物质影响,但也使药物难以进入大脑,阻碍中枢神经系统疾病的新药研究.生物体内存在能够跨血-脑屏障的天然物质,其生物学机制可以为脑部药物输送系统的设计研发提供指导.本文介绍一系列脑部递送策略,重点介绍具有临床应用潜力的仿生纳米递送系统.研究成果能够促进脑靶向诊疗产品的临床转化.
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海洋科学
运动船舶周围为什么会出现大范围白色泡沫流动?
张晓嵩,万德成
2021,55 (Sup.1):  65-66.  doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2021.S1.017
摘要 ( 25 )   PDF(598KB) ( 17 )  
海洋航行船舶周围存在大范围白色泡沫流,该现象涉及超大尺度跨越的多相流动成分,包括水、气、泡、雾多种流动状态,并与复杂湍流紧密结合.为了加深各研究学者对船舶泡沫流的理解,阐述其成因、演化机理以及其对结构物的影响,为解决未来海洋环境探索与利用过程中的重要科学问题提供参考.
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环境科学
食物中哪些元素的变化正在影响人类健康?
刘春江
2021,55 (Sup.1):  67-68.  doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2021.S1.006
摘要 ( 16 )   PDF(311KB) ( 5 )  
基于全球变化科学和食物链理论,提出了潜在的全球变化-植物/食物化学计量组成-人类健康风险关系问题,并指出了开展农业、畜牧业、食品、健康技术措施的重要性.
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云动力过程及其辐射效应将如何影响未来全球变暖?
冯静,马建
2021,55 (Sup.1):  69-71.  doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2021.S1.007
摘要 ( 16 )   PDF(7386KB) ( 3 )  
本文归纳了云辐射反馈对气候变化的重要意义,利用CMIP6数据分析云辐射反馈的空间分布特征,并与海表增温形态进行对比.结果表明二者密切相关,其中低云对总反馈贡献最大.然而,这背后的动力机制尚无定论,亟需对其引起的不确定性进行溯源.
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气候变暖如何影响天气变化?
黄超明,刘海龙
2021,55 (Sup.1):  72-73.  doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2021.S1.008
摘要 ( 18 )   PDF(639KB) ( 4 )  
本文介绍了气候变暖背景下天气尺度现象的变化,阐述了气候变暖导致极端天气现象变得更为显著且频发,进一步指出这些极端天气现象如高温热浪和极端寒冷、干旱与洪涝等的发生呈不对称性,并存在区域分布差异特征.因此,相关机制研究有助于帮助人类适应环境变化,提高预测和防灾减灾的能力.
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人类可以调控气候么?
刘海龙
2021,55 (Sup.1):  74-75.  doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2021.S1.009
摘要 ( 17 )   PDF(594KB) ( 6 )  
本文介绍了人类为应对气候变暖所引入的地球工程对气候变化加以人为干预,并由此提出在更广泛意义上人类未来也许能够依据地球气候系统的运转机制,主观调控气候,但其对地球气候系统的整体影响尤其负面效应将存在显著不确定性及争议.
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生物量和生物多样性如何响应气候变化下的海洋缺氧?
龚红静,周韫韬
2021,55 (Sup.1):  76-78.  doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2021.S1.010
摘要 ( 13 )   PDF(730KB) ( 10 )  
全球气候变化导致区域和全球范围内的海洋氧气大量流失.海洋缺氧会影响生物的形态、新陈代谢和适应能力等,并导致生物迁移甚至死亡.此外,缺氧还会影响生物种群的数量、组成和分布,进而破坏海洋生态系统的功能.探究区域和全球海洋的生物数量和生物多样性如何响应气候变化背景下的海洋缺氧问题,可以为维持海洋生态系统的稳定性提供理论基础.
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未来城市:自然系统如何解决城市问题?
王兆龙,刘丽姣
2021,55 (Sup.1):  79-81.  doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2021.S1.011
摘要 ( 17 )   PDF(2726KB) ( 3 )  
城市化是全球发展的必然趋势,但同时也引发了热岛效应、城市内涝和环境污染等问题.本文提出未来城市利用绿色基础设施来协调人与自然的和谐共生、吸储雨洪、降低城市能耗和消纳城市污染物的可持续发展模式,并指出其所需解决的核心科学问题,为城市问题提供自然解决方案.
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逆全球化对地球生态系统和人类经济发展的影响?
耿涌
2021,55 (Sup.1):  82-83.  doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2021.S1.012
摘要 ( 13 )   PDF(375KB) ( 3 )  
逆全球化带来严重的经济和环境压力,影响了全球化治理和各国之间的有效合作.开展科学而公正的评价研究,系统量化逆全球化对于全球生态系统安全和经济发展的影响,可以识别关键影响因素,制定切实可行的应对措施.
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能源科学
静电是敌还是友?摩擦力效应在环境能量收集中的应用
赵栗在
2021,55 (Sup.1):  84-85.  doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2021.S1.013
摘要 ( 24 )   PDF(352KB) ( 5 )  
你或许还记得因为害怕静电而不敢触碰金属把手.尽管泰勒斯在公元前600年就已观测到静电,但它的产生机制一直悬而未决.近年来,一些研究部分揭示了静电的深层产生机制,是由材料在纳米尺度下的突起变形引起的.这一进步将为许多静电相关的应用带来巨大的机会,意味着人类掌握了将静电化敌为友的关键.
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什么将是地球上最便宜的能源?
沈文忠
2021,55 (Sup.1):  86-87.  doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2021.S1.014
摘要 ( 20 )   PDF(351KB) ( 3 )  
随着近10年太阳能光伏科学与技术的迅猛发展,光伏发电投标度电价格2020年在国际上已经达到1.31美分/千瓦时,预计未来2~3年内可以实现低于1美分/千瓦时的度电成本,并将进一步降低.因此可再生的太阳能光伏发电将成为地球上最便宜的能源,这一问题的提出将彻底颠覆人类对未来能源需求的认识.
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空气取水实现可持续农业和沙漠绿化
王晨曦,邹豪,王如竹
2021,55 (Sup.1):  88-90.  doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2021.S1.015
摘要 ( 16 )   PDF(2629KB) ( 9 )  
在人口增长、耕地减少、气候变化等因素影响下,农业灌溉水源的供需矛盾日渐突出.在沙漠地区,如何有效获得水资源和实现节水节能种植将是实现可持续发展必须破解的难题.吸附式空气取水技术可以摆脱地理位置限制,从空气中捕获可观的淡水资源,为农业发展提供可持续的灌溉水源.在温室场景中,空气取水机组能够从潮湿的室内空气中吸附水蒸气,调节温室室内湿度,同时释放吸附热用于温室加热.解吸过程中收集的水,可以循环用于温室灌溉.该技术有望应用于都市农业,并为沙漠变绿洲提供支持.
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如何实现媲美化石能源的大规模储能技术?
赵长颖,闫君,赵耀
2021,55 (Sup.1):  91-92.  doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2021.S1.016
摘要 ( 18 )   PDF(360KB) ( 4 )  
为了研究未来可行的大规模储能技术,介绍储能的必要性,阐述机械储能、储电、储热等储能技术的优缺点,归纳能够媲美化石能源储能量级的大规模储能技术的特点.分析表明卡诺电池技术(或热泵式储电技术)以及热化学储热技术是目前最有望实现大规模储能的技术.
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工程与材料科学
需求导向的材料设计
张恒睿
2021,55 (Sup.1):  93-94.  doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2021.S1.001
摘要 ( 27 )   PDF(322KB) ( 9 )  
新的研究范式有望为目前材料科学与工程面临的挑战提供解决方案.本文回顾材料基因工程领域的研究进展,并展望其在材料设计中的作用.提出将材料整合到工程设计流程中,在计算和数据驱动方法的基础上,实现材料的“按需设计”,从而推动材料的研发和工程应用.
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如何实现固态材料变形制冷?
肖飞,金学军
2021,55 (Sup.1):  95-96.  doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2021.S1.002
摘要 ( 17 )   PDF(382KB) ( 12 )  
固态弹热制冷通过固-固相变潜热的交替吸收和释放实现制冷,具有能效高、温变较大和无制冷剂等特点,是非气-液压缩制冷首选技术.本文概述弹热效应的制冷机理及测量方法,归纳总结镍钛基、铜基、铁基和哈斯勒型形状记忆合金体系作为弹热制冷材料的研究现状、潜力和现尚存问题,并对形状记忆合金弹热制冷材料的应用前景进行展望,以期为固态弹热制冷技术的推广应用提供参考.
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3D打印技术在未来食品加工业中的机遇与挑战
吴金鸿,施依,陈婷珠,王正武
2021,55 (Sup.1):  97-99.  doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2021.S1.003
摘要 ( 13 )   PDF(2443KB) ( 8 )  
为了进一步介绍3D打印技术在食品工业中的应用,简述其在未来食品加工业中关于新型食物材料开发、特需营养需求精准设计与调控、创意产品造型与文化元素表达和食品人工智能制造等方面的应用前景,并指出其目前在食物材料基础性理论研究、加工装备研制和人工智能客户端软件平台开发等方面存在的技术瓶颈和挑战,旨在为3D打印技术在未来食品加工业的应用发展提供理论指导.
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化学科学
一个分子吸收能量后能产生多大的驱动力?
冯燕,李涛
2021,55 (Sup.1):  100-101.  doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2021.S1.004
摘要 ( 17 )   PDF(436KB) ( 3 )  
某些活性分子(如分子开关、分子马达)能在外界能量的刺激下发生几何形状的动态可逆变化.科学家们已经学会了把它们组装起来获得宏观的驱动力,从而能够对外做功.但是,单个分子的力量有多大?这一根本的问题还未得到回答.
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可以仿造细胞膜上的主动运输进行海水淡化吗?
李凌云
2021,55 (Sup.1):  102-103.  doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2021.S1.005
摘要 ( 21 )   PDF(427KB) ( 7 )  
简要回顾了海水淡化和人工细胞领域的发展现状及其重要性.根据生物膜在离子浓度改变上具有绿色高效、可重复利用等特点,提出了仿造生物细胞膜进行海水淡化的构想.
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数理科学
复杂系统空间结构的定量表征方法
王利坡
2021,55 (Sup.1):  104-105.  doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2021.S1.047
摘要 ( 13 )   PDF(3251KB) ( 3 )  
自然界存在湍流和生物体等各种复杂系统.限于研究方法和技术,研究者对复杂系统的多尺度和非线性行为等挑战性问题缺乏深入理解.结构定量表征作为发展研究新方法的重要方向之一,可以理解为经典几何描述从简单到复杂系统的推广.本文阐述新方法的目标和思路;根据已有研究成果,对结构定义方法及其要素提出启发性建议.
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如何通过拓扑缺陷概念推进对凝聚态物质的理解?
姚振威
2021,55 (Sup.1):  106-107.  doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2021.S1.048
摘要 ( 16 )   PDF(1219KB) ( 4 )  
从物理学角度,本文简要介绍凝聚态物质系统中拓扑缺陷的概念,并阐述拓扑缺陷如何深刻影响各类凝聚态系统的相变和集体行为等问题.
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极限尺度下不同传热形式是否有统一的理论描述?
赵长颖,王博翔,陈杰,张文斌,黄天成,刘梦琦
2021,55 (Sup.1):  108-109.  doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2021.S1.049
摘要 ( 16 )   PDF(950KB) ( 5 )  
随着电子器件和智能制造不断微型化,极限尺度下的传热问题日益突出.本文讨论热辐射和热传导两种基本传热形式的传统理论在极限尺度下的适用性与统一性问题.提出在极限尺度下,两种传热形式能否有统一的理论描述是解决电子器件热管理和原子级智能制造核心问题的关键.
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利用光学显微镜可以观察到多小的物体?
王铁胜
2021,55 (Sup.1):  110-111.  doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2021.S1.050
摘要 ( 37 )   PDF(467KB) ( 25 )  
本文从光学显微镜可以成像的最小尺度出发,回顾光学显微镜的发展及在其突破理论衍射极限方面的成果.认为光学显微技术的发展对微观科学研究的意义重大,对光学显微镜理论衍射极限更深入的研究有望进一步提高其分辨率.
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固态温差发电机能拥有卡诺热机效率吗?
段懿玲,刘作霖,林尚超
2021,55 (Sup.1):  112-115.  doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2021.S1.051
摘要 ( 13 )   PDF(2150KB) ( 5 )  
简述了固态温差发电机与经典卡诺热机在热力学层面的异同,归纳了热电转换不可逆性的来源,分析表明了只有在限定电导率范围内提升材料热电优值才能使热电转换效率逼近理想卡诺热机效率.通过与内可逆卡诺热机最大输出功率的对比,得出接触热阻、热交换速率等对温差发电性能的重要影响.
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物质科学
人类能将粒子加速到多高能量?
陈民,盛政明
2021,55 (Sup.1):  116-117.  doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2021.S1.052
摘要 ( 17 )   PDF(583KB) ( 8 )  
高能粒子是探索物质微观结构,揭开有关宇宙结构和演化的最强有力工具.但受限于加速器的加速场强和尺度,人类能将粒子加速到最高多少能量还不得而知.最近一系列的新颖加速技术,如等离子体加速、激光加速,将有可能大幅提升加速粒子的能量,为人类探索自然提供更强有力的手段.
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希格斯场的本质是什么?
杨海军
2021,55 (Sup.1):  118-120.  doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2021.S1.053
摘要 ( 16 )   PDF(1757KB) ( 7 )  
希格斯玻色子的发现揭示了基本粒子质量起源之谜,为粒子物理标准模型理论奠定关键基石.对希格斯场性质的深入研究将有助于理解电弱对称性破缺机制、暗物质、宇宙早期电弱相变、物质与反物质不对称等重大科学问题.
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如何实现常态下原子重组
陆文军
2021,55 (Sup.1):  121-122.  doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2021.S1.054
摘要 ( 22 )   PDF(340KB) ( 12 )  
目前,化学物质的转变主要是依靠分子的重构,即分子反应.如果常态下可以任意改变分子中的某个原子,而非替换原子;或者直接将某些特定原子,重组成新的原子,这将把原子反应发展为普通实用的化学反应.
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宇宙与地球科学
人类撤离地球的最晚期限为何时?
张家威,刘晨光
2021,55 (Sup.1):  123-124.  doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2021.S1.055
摘要 ( 16 )   PDF(264KB) ( 6 )  
地球不可能一直适合人类居住,何时离开地球是一个需要思考的问题.考虑到太阳寿命、宇宙射线威胁、地外天体撞击、地球资源开发与环境变化等情况,为人类计算出至少要完成宜居天体寻找、星际航行、星际殖民等技术成熟的最晚期限至关重要.
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外星生命以何种形式存在?
李婷婷,刘晨光
2021,55 (Sup.1):  125-126.  doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2021.S1.056
摘要 ( 21 )   PDF(250KB) ( 15 )  
在揭开宇宙神秘面纱的进程中,外星生物存在的证据逐渐增多.如果可能,那么外星生物会以何种形式存在呢?探索外星生命有利于人类摆正自身的位置,迎接机遇,预防危险,发展科技,完善自我.
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