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  • 踏上新征程,奔向新辉煌
  • 2015年10月5日,当从瑞典卡罗琳斯卡医学院传来我国药学家屠呦呦获诺贝尔生理学奖或医学奖的消息,那一刻,我国科学界沸腾了,全国人民欢欣鼓舞,我们翘首以盼的中国人首个诺贝尔自然科学奖终于诞生了!此时,与获奖同样使我们感到激动人心的是,屠呦呦研究员对于青蒿素的研究工作,正是通过青蒿素化学结构的首篇论文《一种新型的倍半萜内酯——青蒿素》于1977年在《科学通报》首次向世界公布.正是当年这样一篇仅有一页纸的中文文章,向世界表明了中国科研工作者最先发现了一种被命名为青蒿素的新物质,并测定了它的分子结构和立体结构,这必将载入《科学通报》的发展史册.作为《科学通报》主编,一名科研工作者,我为之高兴,为之激动,为之鼓舞,并为之思考.
  • 意识与多感觉信息整合的最新研究进展
  • 长期以来科学界一直认为意识对多感觉信息整合来说是必需的.然而,近年来有研究者通过操纵视觉刺激知觉意识的方法(视觉掩蔽、双眼竞争、连续闪烁抑制)发现多感觉信息整合即使在视觉信息处于无意识条件下也能发生.最新的一项研究首次表明不同感觉通道(视觉和听觉)信息甚至在同时处于阈限水平下时仍然能得到一定程度的整合,进一步提供了关于无意识多感觉信息整合的证据.这些研究挑战了以往关于多感觉整合需要意识的主张,但其应用具有一定的局限性,并不能完全否认意识在多感觉整合中的作用.本文首先回顾了意识与信息整合关系的传统观点,接着对近年来无意识多感觉信息整合的研究进行综述并讨论了无意识多感觉整合的加工水平、时间界限、机制解释等问题,最后对未来的研究方向进行展望,以期增加人们对意识与整合关系的新认识,为多感觉信息整合的后续研究提供借鉴.
  • 记忆的动态变化:记忆的编码、巩固和遗忘
  • 人类对记忆的研究已经有一个多世纪之久.海马是记忆形成的重要脑结构,新形成的记忆在海马中编码后,经过巩固而得以保持.经典记忆模型认为记忆在巩固后愈发稳定,但近期研究发现,巩固不是一次性过程,伴随着记忆提取或再次激活,巩固好的记忆也会重新回到不稳定状态,需要再次被巩固,即再巩固.再巩固过程的发现揭示了记忆的可塑性,为破坏或更新旧记忆提供了研究窗口.本文从时间维度,针对记忆发生的全过程,即记忆的编码,巩固、再巩固,直至记忆的遗忘,介绍记忆加工过程对应的神经机制,讨论当前的研究进展并展望未来的研究方向.
  • 世纪科学之问“合作+行为是如何进化的”——中国学者的回应
  • 合作+行为普遍存在于动物界和人类社会.然而,在激烈的生存斗争中,合作行为的成因是难以被理解的一个谜题.Science在2005年把"合作行为是如何进化的"这一问题列为125个科学前沿问题之一.本文从中国学者的角度出发,梳理了国内研究者在合作行为这一领域的研究总体态势及研究现状,进而从理论模型、行为学、神经基础、分子遗传学等角度探讨了合作行为的机制.最后总结并讨论了中国学者在合作领域进行研究所拥有的优势及存在的不足,并对今后的研究进行展望.
  • 关于中国页岩气持续开发工程科学研究的一点认识
  • 北美发生的一场页岩气革命,使商业化、大规模生产页岩气成为现实.近年来,我国页岩气开发也有了成功的实例,引起了我国政府、工业界、科学界和工程界的广泛兴趣.页岩气的成功开发基于两个技术:水平井技术和水力压裂技术.对油气界来说,水平井技术并不新,例如,在海洋油气开发中经常被使用.但页岩气开发所应用的水力压裂技术与常规油气开发所使用的有质的不同,前者使用大量的(每次上万吨级)、低黏度压裂液,其目的是在页岩中产生为数众多的、相对密集的、形成网络的开放型裂纹,从而有效克服页岩渗透率低的核心困难.后者的目标仅限于在地层中挤出一条裂缝,使用黏性较大的压裂液,用量不过数吨.
  • 页岩气储层改造的体破裂理论与技术构想
  • 中国页岩气可采储量居世界第一位,但是中国页岩气开发面临气藏赋存条件复杂、地质构造运动剧烈、储层渗透性极低、气藏富集区水资源匮乏等一系列难题,迫切需要创新页岩储层改造的理论和方法,探索适合中国页岩气高效开发的非常规理论与技术.本文简要分析了目前储层压裂改造的主要方法、原理及面临的难题和挑战,提出了储层改造的体破裂理论及技术构想.定义体破裂是三维岩体在载荷作用下,内部孔隙、层理裂隙及人工裂隙互相作用、充分发展和贯穿、并形成新的三维裂隙网络系统这一完整力学过程,是岩体大尺度、多裂隙、高强度的破坏和能量释放的过程.指出页岩三维断裂形态和扩展机理、人工裂隙与结构裂隙相互作用、缝网形态和演化、实现高度体破裂的载荷类型、方式与介质以及真实三维断裂过程的可视化与计算模拟新技术等构建了体破裂力学理论的研究框架.基于早期实验室以及现场实验的探索,提出和分析了实现体破裂的新技术及有待研究的关键科学问题和技术难点.
  • 页岩气开发中的几个关键现代力学问题
  • 伴随着现代信息技术的发展,现代力学的研究进入了一个新的阶段.本文将钱学森先生介绍的现代力学概念赋予了新的内涵,概括了现代力学的研究主体、研究方法和主要研究方向.从拉格朗日方程出发,按照表征元的物理变量和积分区域的几何表述,对计算力学的基本方法进行了分类,提出了通过实验和数值模拟共同获得介质的力学参数、研究介质力学特性和行为的思路和方法,在此基础上建立了表征元(计算单元)的积分——微分方程,体现了现代力学基本理论框架的特点.表征元的材料特性、力学行为以及由表征元构成的宏观介质全场运动规律均是现代力学的重要研究内容.现有材料实验目的是获得抽象为连续介质的材料应力应变关系和材料强度,而现代力学可以突破这个限制,通过多变量测量并结合数值模拟获得材料的特征和演化规律.在现代力学中全场解可以由数值计算获得,并由监测结果校核.通过与丰富的监测结果比较,数值模拟不可信的问题会逐步化解.页岩气开发的关键问题是研究地下页岩在各种条件下的破裂演化规律.页岩气开发新方案的技术路线应该是现代力学先行,以避免盲目在工程尺度上进行方案论证;借助现代力学可以打破水力压裂技术的局限性,探索新的技术方案.主要理论研究包括以下几个方面:(1)在认识表征元破裂度、渗透性演化的基础上,寻求关联性的理论表述方法;(2)研究体破裂度的渗流场、破裂场以及颗粒的相互作用规律;(3)时空全尺度模拟需要从理论上研究新的力学模型,其中包括借用岩体表征元破裂度和灾变破裂度的概念,实现破裂场与材料渗透性关联;(4)由流量、井口压力曲线计算出的岩体破裂参量可以被页岩气的产量校核,从而为提出新的工程方案、指导工程施工提供可参考的技术指标.
  • 页岩气开发机理和关键问题
  • 页岩气是重要的非常规天然气资源,从长远的能源发展角度来看,开发页岩气是保障我国天然气供给、优化能源结构、促进能源清洁发展的重要战略.虽然美国页岩气开发已有20余年的历史,超低渗页岩储层的开发机理仍有诸多不清楚之处,问题的核心是发展更完善页岩储层流动模型.受机理研究制约,目前页岩储层的实验测试、油藏模拟等技术仍需要进一步研究和突破.中国处于页岩气开发的起步阶段,开发机理研究对页岩气开发关键技术有重要指导意义,是发展这些技术的理论基础和科学依据;同时,页岩气开发的环境影响也不容忽视,是贯穿开发过程始终的关键问题.本文重点分析页岩气开采中纳米孔隙微观流动、流固耦合、裂缝描述等机理问题及其研究进展,介绍页岩储层实验测试、油藏模拟和开发环境风险等关键问题,讨论未来的研究方向和热点.
  • 页岩水力压裂的关键力学问题
  • 页岩气的开采成为我国绿色能源开发的新领域.尽管北美页岩气革命取得了成功,水力压裂是成功的开采方式,目前采收率仅为5%~15%,问题出在哪里呢?由此给力学家提出了巨大的挑战和机遇.本文针对页岩水力压裂的关键力学问题,阐述理论、计算和实验的研究进展和技术难点,主要内容有:页岩人工裂缝扩展的大型物理实验模拟平台;考虑时间相关性的各向异性本构模型;页岩起裂、分叉及多裂缝相互作用的断裂力学准则和模拟方法;裂缝簇稳定性扩展的力学条件和创造缝网的多尺度有限元模型;耦合断裂力学和流场压力的裂缝网扩展数值模拟方法.
  • 低渗透非均质砂砾岩的三维重构与水压致裂模拟
  • 运用?CT成像、X射线衍射等方法,构建了考虑砂砾矿物成分与分布特征的非均质砂砾岩的三维重构模型,采用基于连续介质的离散元程序(CDEM)模拟分析了不同水平地应力下砂砾岩水力压裂裂缝的起裂与扩展行为.通过与均质砂岩计算结果的对比,阐述了水平应力比变化和砾石颗粒对砂砾岩压裂裂缝起裂、扩展和空间展布的影响.同时,完成了非均质砂砾岩和均质砂岩物理模型的水力压裂试验,并与数值模拟结果进行了对比.研究表明,砂砾岩的非均质性显著影响压裂裂缝的起裂和扩展行为.相同应力条件下砂砾岩压裂裂缝的起裂压力小于均质砂岩起裂压力,随水平应力比增大两者起裂压力的差异逐渐减小,非均质性强的砂砾岩的起裂压力受水平应力比变化的影响较小.无论非均质砂砾岩或均质砂岩,水平应力比变化均影响压裂裂缝的空间展布和形态.
  • 页岩气组分模型产能预测及压裂优化
  • 我国页岩、致密油气等非常规油气的储量极大,非常规油气的开发对保障国家能源安全有重要的意义.准确模拟预测非常规油气的流动行为是经济高效开采的关键.不同于常规油气,页岩气在地层中存在滑脱效应以及吸附现象,为准确描述此类机理和现象,本文在以非结构PEBI网格为主的混合网格的基础上建立了组分数值模型,并对气体组分比例、吸附作用以及滑脱效应对产能的影响进行了分析.同时,对国内某页岩气藏水平井的压裂进行了优化.结果表明,页岩气产量随裂缝数量的增多以及裂缝半长的增长而增加,但当裂缝数量达到一定数量,裂缝半长达到一定长度时,产量的增加不再明显.因此,为使页岩气的经济效益达到最大化,应合理布置裂缝数量及裂缝半长.
  • 直喷式汽油机微粒排放规律与控制策略的研究进展
  • 直喷式汽油机因较高的热效率而得到广泛的应用,然而它存在微粒排放较高的缺点.由于碳烟微粒的潜在致癌性,国际上开始将直喷式汽油机的微粒排放质量和数量列入新的排放法规进行限制.针对这一问题,国际上开展了大量的探索性研究.结果发现,直喷式汽油机的微粒排放主要来源于活塞顶面、气缸壁面、气门底面等处附着的燃油发生非预混合燃烧以及混合气分层燃烧.因而汽油机的混合气制备方式、燃油喷射参数、燃料物理化学特性、环境条件、运行工况参数等对微粒排放质量和微粒数量有显著影响.此外,乘用车排放测试是在底盘测功机上运行不同的工况循环,各种法规的工况条件不同,因而同一台汽车也会得到不同的排放测试结果.本文针对国际上的最新研究,系统总结了直喷式汽油机微粒生成路径、微粒生成影响因素与控制策略、汽油醇微粒排放特点、工况循环对微粒排放影响等几个方面的最新进展,并对今后的研究方向进行了展望.
  • 面向设计初期的建筑节能优化方法
  • 设计初期的建筑方案决策对于建筑能耗和物理环境性能有重要影响.原因是随着设计进程的推进,建筑与节能和物理环境相关的性能可优化余地越来越小,获得相同收益所投入的成本则越来越高.本研究针对办公建筑提出了面向方案设计初期的节能优化方法,建立并完善设计初期建筑能耗快速预测模型,发展了针对多种建筑体型空间平面造型参数的目标寻优算法,并在建筑空间平面模型适用类型、天然采光、热体形系数、日照阴影等方面进行了拓展.在此基础上,提出了设计初期建筑节能优化的正向计算和反向优化流程.通过案例,分析了如何以整体能耗为目标进行建筑体型、空间方案实现反向设计优化并进行了参数敏感性分析.最后以热体形系数为例,介绍对单一被动式性能目标进行优化分析的方法.
  • 水稻农业增产减排可持续发展的生物工程技术
  • 水稻是全世界将近一半人口的主粮.据统计目前全球水稻栽培面积约为每年1.62亿公顷[1],其中亚洲最多(1.43亿公顷)占88%,非洲和美洲其次,分别占6.4%和4.4%.绝大部分水稻生产国家为发展中国家,经济发展相对落后,人口密度高而且增长速度快,不少区域还因土壤质量差、肥力贫瘠,基础设施落后,导致自然灾害频发,粮食短缺问题严重.更为严峻的是,世界人口还将继续增长,估计至2050年世界人口将再增加20亿.
  • 浙江龙游石榴角闪岩的岩石学特征与构造意义
  • 鉴于国内部分学者最近提出的"浙江龙游石榴角闪岩乃华夏地块加里东期碰撞榴辉岩退变而成"这一问题,在野外地质调查的基础上,我们对龙游地区的石榴角闪岩开展了岩相学、矿物化学、年代学及全岩地球化学等方面的研究.结果表明,少数以包裹体状存在于石榴子石和单斜辉石内部的斜长石为钙长石,而分布于单斜辉石和石榴子石周围的斜长石其An值在44~66之间,没有发现指示绿辉石分解形成的富钠斜长石(钠长石或更长石);锆石CL图像显示,除存在变质成因的小颗粒锆石外,还存在较多具有明显核环构造的大颗粒锆石.经U-Pb年代学测试,其锆石核部年龄的加权平均值为879±11 Ma,和邻区陈蔡地区变角闪岩的原岩年龄一致;而其变质环及小颗粒锆石的加权平均年龄为446±5 Ma.全岩地球化学分析显示,龙游石榴角闪岩的原岩属于基性岩浆岩(Si O2含量为46.8%~48.2%),微量元素特征具有E-MORB的地球化学亲缘性.依据龙游石榴角闪岩的有效全岩成分和EPMA分析结果,并结合观测到的矿物组合,建立了P-T视剖面图,该图揭示龙游石榴角闪岩至少经历过3期次变质阶段,分别为温压条件为0.67~0.75 GPa/685~719℃的进变质作用阶段,温压条件为0.91~0.97 GPa/766~782℃的峰期变质阶段和温压条件为~0.68 GPa/~767℃的退变质作用阶段(同时用传统温压计获得退变温压条件为0.66~0.67 GPa/720~740℃).无论哪一个变质阶段,其变质压力都只是中压而没有达到高压.结合区域背景综合分析,我们认为龙游石榴角闪岩的成因演化过程为:新元古代古华南洋朝扬子陆块俯冲→引发弧后拉张→导致幔源岩浆上涌结晶,形成E-MORB型基性岩→志留纪时遭受强烈的区域中高级变质作用,遂形成龙游石榴角闪岩.
  • 科学家发现肝癌、乳腺癌的新靶点及靶向药物
  • 恶性肿瘤已成为我国疾病死亡的第一杀手,其中肝癌、乳腺癌发病率在恶性肿瘤中均排在前五位.乳腺癌是危害妇女健康的首要恶性肿瘤,占全球癌症病例的12%,我国的乳腺癌发病率近年来一直呈上升趋势,在女性人群中发病率第一,而且发病年龄日趋年轻化,对社会和家庭造成巨大伤害.慢性乙肝病毒感染严重威胁国人健康,我国肝癌患者绝大多数感染慢性乙肝.肝癌是一种恶性程度很高的肿瘤,目前治疗手段和药物极其有限,小分子靶向药物索扎菲尼(sorafenib)是目前唯一对肝癌有明确疗效且广泛用于临床治疗的药物,但疗效有限且毒副作用大.乙肝病毒引发肝癌的分子信号通路错综复杂,亟需发现关键节点蛋白作为新的潜在靶标.
  • 蚕丝走向可植入微纳器件
  • 吉林大学集成光电子学国家重点联合实验室孙洪波教授课题组与复旦大学邵正中教授课题组合作,提出基于丝素蛋白的全水相多光子光刻技术.利用飞秒激光直写"定制"以丝素蛋白为"核心材料模块"的功能特性多样化且可设计的微纳结构与器件.相关研究结果以"Aqueous multiphoton lithography with multifunctional silk-centredbio-resists"为题,于2015年10月16日发表于Nat Commun.
  • 《科学通报》投稿指南
  • 《科学通报》(Chinese Science Bulletin)是由中国科学院和国家自然科学基金委员会共同主办、《中国科学》杂志社出版的自然科学综合性学术刊物,致力于快速报道自然科学各学科基础理论和应用研究的最新研究动态、消息、进展,点评研究动态和学科发展趋势.要求文章短小精悍,可读性强,能在比较宽泛的学术领域产生影响.《科学通报》中文版创刊于1950年,旬刊,每月10日、20日、30日(2月最后一天)出版.《科学通报》是《中国科技论文与引文数据库》和《中国科学引文数据库》的源期刊,同时被EI和《中文核心期刊要目总览》收录.根据中国科学技术信息研究所2015年发布的最新数据,《科学通报》的影响因子为1.018,总引频次为6843.
  • [卷首语]
    踏上新征程,奔向新辉煌(高福[1,2,3])
    [Science125个科学前沿问题系列解读(I)]
    意识与多感觉信息整合的最新研究进展(刘睿[1,2];王莉;蒋毅)
    记忆的动态变化:记忆的编码、巩固和遗忘(王英英[1,2];朱子建;吴艳红)
    世纪科学之问“合作+行为是如何进化的”——中国学者的回应(王赟[1,2];魏子晗[1,2];沈丝楚[1,2];吴斌[1,2];蔡晓红[1,2];郭慧芳[1,2];周媛;李纾)
    [香山科学会议专栏]
    关于中国页岩气持续开发工程科学研究的一点认识(郑哲敏)
    页岩气储层改造的体破裂理论与技术构想(谢和平;高峰;鞠杨[2,3];谢凌志;杨永明;王俊)
    页岩气开发中的几个关键现代力学问题(李世海;段文杰;周东;樊智勇)
    页岩气开发机理和关键问题(张东晓;杨婷云;吴天昊;李想;赵俊良)
    页岩水力压裂的关键力学问题(庄茁;柳占立;王涛;高岳;王永辉;付海峰)
    低渗透非均质砂砾岩的三维重构与水压致裂模拟(鞠杨[1,2,3];杨永明;陈佳亮;刘鹏;戴涛;郭迎春;ZHENG LianGe)
    页岩气组分模型产能预测及压裂优化(卢德唐;张龙军[1,2];郑德温;毕全福;王磊;杨景海)
    [自然科学基金项目进展专栏]
    直喷式汽油机微粒排放规律与控制策略的研究进展(朱小慧;钱勇;吕兴才)
    面向设计初期的建筑节能优化方法(林波荣;李紫微)
    [社论]
    水稻农业增产减排可持续发展的生物工程技术(徐镱钦;陆雅海)
    [论文]
    浙江龙游石榴角闪岩的岩石学特征与构造意义(王静强;舒良树;于津海)
    [科学新闻]
    科学家发现肝癌、乳腺癌的新靶点及靶向药物
    蚕丝走向可植入微纳器件
    《科学通报》投稿指南
    《科学通报》封面
      2009年
    • 23

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