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1 | 0001-102 | 祁连造山带的形成和垮塌 项目名称 | 祁连造山带的形成和垮塌 | 推荐/提名单位/人 | 北京大学 | 主要完成单位 | 北京大学 | 项目简介 | 造山带的形成和演化是固体地球科学研究的前沿领域,也是了解洋陆俯冲,陆陆碰撞、大陆增生、超大陆旋回的重要环节。北京大学研究群体自2009年,在国家自然科学基金委和科技部973 课题的资助下,通过详细的岩石学、矿物学和地球化学研究,在我国西部的祁连山和柴北缘确定两条不同类型的高压超高压变质带,多条蛇绿岩带和岛弧火山岩带,揭示了原特提斯洋形成与罗迪尼亚超大陆裂解的关系,建立了造山带从大洋俯冲增生到大陆俯冲-碰撞造山演化模型和规律,对发展板块构造理论都具有重要意义。其成果集中在以下3 个方面:(1) 发现了850-820 Ma地幔柱活动形成的大火山岩省,并确定了850-600 Ma多期地幔柱活动及罗迪尼亚超大陆裂解的过程,揭示了原特提斯洋形成与罗迪尼亚超大陆裂解的关系。(2) 在祁连山-柴北缘地区确定两条不同类型的高压超高压变质带,北部北祁连高压低温变质带为大洋冷俯冲的产物,记录了大洋俯冲带变质过程,也是全球最老的含硬柱石-纤柱石大洋冷俯冲带。南部为柴北缘超高压变质带,在榴辉岩中发现了柯石英包体, 在石榴橄榄岩中发现了金刚石包体和大量辉石等出溶片晶,证明了柴北缘大陆深俯冲的极限深度大于200公里。(3) 通过高压变质带和弧岩浆岩的形成时代,确定原特提斯洋初始俯冲到最终闭合的过程,提出了祁连造山带从大洋俯冲到陆陆俯冲碰撞的构造模式:确定了该祁连洋 (原特提斯洋) 洋壳形成的时代为550-450Ma,洋壳开始俯冲的时代为520-440Ma,陆陆俯冲碰撞的时代为440-420Ma,造山带折返和垮塌时间为420-360Ma.该项研究自2009年以来共发表SCI论文72篇(其中国际重要学术杂志论文58篇),他引总次数为2521次,其中SCI他引1633次;8篇代表作他引总次数为871次,其中SCI他引568次。这些论文在国际权威专著和包括Science、EPSL及Earth-Science Reviews 等在内的著名杂志上都有相关引用和比较高的评价。 | 主要完成人情况 | 排名 | 姓名 | 技术职称 | 工作单位 | 完成单位 | 本人对本项目主要学术贡献 | 1 | 宋述光 | 教授 | 北京大学 | 北京大学 | 从事祁连造山带的研究30年,是第1,2,3,4,6和7代表性论文的第一作者。主要的学术贡献包括:(1)揭示了祁连增生杂岩带的组成和祁连洋的形成演化过程,确定北祁连大洋型冷俯冲带高压变质带特征和时代;(2)与杨经绥老师等一起识别了柴北缘超高压变质带;(3)建立了祁连山-柴北缘从大洋俯冲到大陆碰撞的造山带演化模型;(4)识别出拉脊山-永靖一带寒武纪洋底高原的存在;(5)确定了西秦岭与祁连造山带早古生代的构造关系,建立了“祁秦增生杂岩带”;(6)确立了东昆仑超高压变质带及其P-T演化历史。发表SCI论文100篇,其中以第一作者和通讯作者 (指导研究生) 发表相关SCI论文54 篇。论文总引用4600余次,他引3300余次。 | 2 | 张贵宾 | 副教授 | 北京大学 | 北京大学 | 对本项目《重要科学发现》中所列第3项科学发现做出了创造性贡献,是第5和第8篇代表性论文专著的第一作者,在该项研究中的工作量占本人工作总量的百分之百。在柴北缘超高压变质带的榴辉岩中首次发现了确切的超高压变质作用的证据-柯石英包体,并对其进行了详细的岩相学研究;在详细的岩石学、地球化学和年代学研究的基础上,建立了柴北缘都兰沙柳河早古生代(520Ma)大洋残片,并在其榴辉岩中发现了柯石英包体,从而揭示出柴北缘在大陆深俯冲之前曾经历过大洋俯冲超高压变质过程。 |
| 论文、论著目录 | 序号 | 论文、专著名称/刊名/作者 | 1 | Adakitic (tonalitic-trondhjemitic) magmas resulting from eclogite decompression and dehydration melting during exhumation in response to continental collision/ Geochimica et Cosmochimica Acta/ Song, SG; Niu, Y; Su, L; Wei, C; Zhang, L | 2 | UHP metamorphic evolution and SHRIMP geochronology of a coesite-bearing meta-ophiolitic gabbro in the North Qaidam, NW China/JOURNAL OF ASIAN EARTH SCIENCES/ Zhang GB; Zhang, LF; Song SG; et al. | 3 | Grenville-age orogenesis in the Qaidam-Qilian block: The link between South China and Tarim /PRECAMBRIAN RESEARCH / Song, SG; Su, L; Li, XH; Niu, YL; Zhang, LF | 4 | Tracing the 850-Ma continental flood basalts from a piece of subducted continental crust in the North Qaidam UHPM belt, NW China / PRECAMBRIAN RESEARCH / Song, SG; Su, L; Li, XH; Zhang, GB; Niu,YL | 5 | Tectonics of the North Qilian orogen, NW China /GONDWANA RESEARCH/Song SG; Niu, YL; Su, L; Xia XH | 6 | Tectonic evolution of Early Paleozoic HP metamorphic rocks in the North Qilian Mountains, NW China: New perspectives / JOURNAL OF ASIAN EARTH SCIENCES / Song, SG, Niu, Y, Zhang, LF, Wei, CJ, Liou, JG, Su, L | 7 | Trace element behavior and P-T-t evolution during partial melting of exhumed eclogite in the North Qaidam UHPM belt (NW China): Implications for adakite genesis/ LITHOS/Zhang, GB; Niu, YL; Song, SG; Zhang, LF;Tian, ZL | 8 | Continental orogenesis from ocean subduction, continent collision/subduction, to orogen collapse, and orogen recycling: The example of the North Qaidam UHPM belt, NW China /EARTH-SCIENCE REVIEWS/ Song, SG; Niu, YL; Su, L; et al. |
| | 自然奖 | 宋述光,张贵宾 | 北京大学 | 北京大学 |
2 | 0001-104 | ITIC类非富勒烯受体光伏材料 项目名称 | ITIC类非富勒烯受体光伏材料 | 推荐/提名单位/人 | 北京大学 | 主要完成单位 | 北京大学,中国科学院化学研究所 | 项目简介 | 有机太阳能电池具有成本低、重量轻、便携、柔性和透明等突出优点,应用前景广阔。富勒烯衍生物占据有机受体光伏材料的主导地位长达20余年。然而,富勒烯受体存在化学裁剪难、可见光吸收弱、能级调控难、形貌稳定性差、成本高等诸多缺点,严重制约了有机太阳能电池领域的进一步发展。发明高性能的受体材料是本领域亟待解决的挑战性难题。本项目提出了稠环电子受体新概念,创造了以ITIC为代表的氰基茚酮类芳杂稠环电子受体新体系,解决了富勒烯体系无法解决的关键科学问题,器件效率实现了历史性跨越。ITIC类稠环电子受体这一中国品牌现已成为我国科学家引领、多国科学家竞相跟进的有机光伏领域的研究热点。重要科学发现如下: 1. 提出了稠环电子受体新概念,发明了明星分子ITIC。稠环电子受体优点如下:1)模块化分子设计,化学结构易裁剪,易规模化制备;2)光吸收、电子能级可调,可与多种高性能电子给体匹配;3)宽而强的吸收,特别是在700-1000 nm近红外区有极强吸收,有利于提高器件光电流和制备半透明电池;4)高迁移率,有利于提高器件填充因子; 5)器件能量损失小,有利于提高器件的开路电压;6)器件效率大大超越富勒烯体系;7)光、热、形貌稳定性好,有利于提高器件寿命。 2. 揭示了稠环电子受体中给电子稠环核、拉电子端基和侧链三个模块对材料光电性能的影响规律。通过分子工程对稠环核、端基和侧链结构进行修饰,调节稠环电子受体的分子构型、溶解性、结晶性、电子能级、吸收光谱、迁移率和薄膜形貌,从而实现给受体匹配和高性能器件。 3. 提出了单分散大分子光伏材料的概念,构建了三维共轭大分子电子受体,通过分子拓扑结构调节给受体的相容性和器件性能。 本项目的原创性工作引起了国内外同行的广泛关注和跟进,国内外100多个研究组使用ITIC类稠环电子受体,国内外10余家公司商业销售ITIC类稠环电子受体。近4年来,因ITIC类稠环电子受体的发明,非富勒烯有机太阳能电池的效率由不到7%迅速发展到超过17%,大大超越传统的富勒烯体系。从此,有机太阳能电池迈向新纪元,走进非富勒烯时代。2016 年中科院文献情报中心和科睿唯安联合发布的《2016 研究前沿》中将“基于非富勒烯受体的有机太阳能电池”列为化学与材料科学Top 10 热点前沿的首位。中国领跑这个热点前沿,而本项目团队正是这一前沿的主要开拓者和领跑者。 8 篇代表性论文包括Acc. Chem. Res. 1篇、J. Am. Chem. Soc. 2篇、Adv. Mater. 3篇和Energy Environ. Sci. 2篇。8篇代表性论文被他人引用2486次,均入选ESI高被引论文,7篇论文入选ESI热点论文,4篇论文入选中国百篇最具影响国际学术论文。第一完成人2017和2018年度连续入选全球高被引科学家。国内外同行近百次用里程碑、突破、开创性、先驱性、明星分子、创纪录、最高、最好、最成功、最有前途、最受欢迎、最高效来评价这8篇工作。 | 主要完成人情况 | 排名 | 姓名 | 技术职称 | 工作单位 | 完成单位 | 本人对本项目主要学术贡献 | 1 | 占肖卫 | 教授 | 北京大学 | 北京大学 | 本人作为项目负责人,提出关键学术思想和总体研究思路,制定研究计划与方案,负责组织实施。提出了“稠环电子受体”新概念,创造了高性能氰基茚酮类芳杂稠环电子受体新材料体系,发明了明星分子ITIC,构筑了高性能非富勒烯有机太阳能电池,在非富勒烯有机太阳能电池领域做出了开创性和引领性的贡献。是代表性论文1-2和4-8的唯一通讯作者、代表性论文3的共同通讯作者。 | 2 | 林禹泽 | 其他 | 美国北卡罗来纳大学教堂山分校 | 中国科学院化学研究所 | 本人作为项目的主要贡献者,提出了“稠环电子受体”新概念,发明了明星分子ITIC,设计合成了著名分子ITIC-Th、IDIC、IEIC和S(TPA-PDI),构筑了高性能非富勒烯有机太阳能电池,研究了分子化学结构与材料性能的关系。是代表性论文1-3、5、7、8的唯一第一作者、代表性论文4的共同第一作者。 | 3 | 白会涛 | 高级工程师 | 全球能源互联网研究院有限公司 | 中国科学院化学研究所 | 本人作为项目的主要参加者,设计合成了基于二噻吩并引达省和二氰基茚酮单元的稠环电子受体,设计合成了基于二噻吩并引达省和苯并噻二唑-罗丹宁单元的稠环电子受体,构筑了非富勒烯有机太阳能电池。是代表性论文6的共同第一作者、代表性论文1的第四作者、代表性论文5的第三作者。 | 4 | 王嘉宇 | 其他 | 北京大学 | 北京大学 | 本人作为项目的主要参加者,参与设计合成了ITIC、IDIC、IEIC和S(TPA-PDI),参与构筑了高性能非富勒烯有机太阳能电池,进行了分子模拟。是代表性论文1的第二作者、代表性论文3的第九作者、代表性论文5的第四作者、代表性论文7的第三作者。 |
| 论文、论著目录 | 序号 | 论文、专著名称/刊名/作者 | 1 | An electron acceptor challenging fullerenes for efficient polymer solar cells/ Adv. Mater./ Yuze Lin, Jiayu Wang, Zhi-Guo Zhang, Huitao Bai, Yongfang Li, Daoben Zhu and Xiaowei Zhan | 2 | High-performance electron acceptor with thienyl side chains for organic photovoltaics/ J. Am. Chem. Soc./ Yuze Lin, Fuwen Zhao, Qiao He, Lijun Huo, Yang Wu, Timothy C. Parker, Wei Ma, Yanming Sun, Chunru Wang, Daoben Zhu, Alan J. Heeger, Seth R. Marder and Xiaowei Zhan | 3 | A facile planar fused-ring electron acceptor for as-cast polymer solar cells with 8.71% efficiency/ J. Am. Chem. Soc./ Yuze Lin, Qiao He, Fuwen Zhao, Lijun Huo, Jiangquan Mai, Xinhui Lu, Chun-Jen Su, Tengfei Li, Jiayu Wang, Jingshuai Zhu, Yanming Sun, Chunru Wang and Xiaowei Zhan | 4 | Mapping polymer donors towards high-efficiency fullerene free organic solar cells/ Adv. Mater./ Yuze Lin, Fuwen Zhao, Yang Wu, Kai Chen, Yuxin Xia, Guangwu Li, Shyamal K. K. Prasad, Jingshuai Zhu, Lijun Huo, Haijun Bin, Zhi-Guo Zhang, Xia Guo, Maojie Zhang, Yanming Sun, Feng Gao, Zhixiang Wei, Wei Ma, Chunru Wang, Justin Hodgkiss, Zhishan Bo, Olle Ingan?s, Yongfang Li and Xiaowei Zhan | 5 | High-performance fullerene-free polymer solar cells with 6.31% efficiency/ Energy Environ. Sci./ Yuze Lin, Zhi-Guo Zhang, Huitao Bai, Jiayu Wang, Yuehan Yao, Yongfang Li, Daoben Zhu and Xiaowei Zhan | 6 | A planar electron acceptor for efficient polymer solar cells/ Energy Environ. Sci./ Yao Wu, Huitao Bai, Zaiyu Wang, Pei Cheng, Siya Zhu, Yifan Wang, Wei Ma and Xiaowei Zhan | 7 | A star-shaped perylene diimide electron acceptor for high-performance organic solar cells/ Adv. Mater./ Yuze Lin, Yifan Wang, Jiayu Wang, Jianhui Hou, Yongfang Li, Daoben Zhu and Xiaowei Zhan | 8 | Oligomer molecules for efficient organic photovoltaics/ Acc. Chem. Res./ Yuze Lin and Xiaowei Zhan |
| | 自然奖 | 占肖卫,林禹泽,白会涛,王嘉宇 | 北京大学,中国科学院化学研究所 | 北京大学 |
3 | 0001-105 | 活细胞化学反应工具的开发与应用 项目名称 | 活细胞化学反应工具的开发与应用 | 推荐/提名单位/人 | 北京大学 | 主要完成单位 | 北京大学,南京大学 | 项目简介 | 本项目属于化学生物学交叉研究领域。发展适用于活细胞的化学反应工具实现在活体环境下对蛋白质功能和相互作用的原位研究,是当今化学与生命科学交叉研究领域的前沿问题之一。活细胞内脆弱而封闭的环境是对目标蛋白质开展外源化学反应的天然屏障和关键挑战。本项目提出了将非天然氨基酸拓展技术与生物正交反应开发相融合的思想,自主研发和建立了活细胞“化学工具箱”,在该领域实现了一系列原始创新,获得了国内外同行的广泛关注和高度评价。尤其是在国际上首次提出生物正交剪切反应的概念,并以此发展了蛋白质化学脱笼技术,实现了蛋白质的在体激活与调控,该工作处于国际领先水平。本项目还通过化学家与生命科学家的深入合作,研究了若干重要生命科学问题,开辟了利用化学反应和手段研究活细胞内蛋白质功能的新途径,推动了化学和生命科学的交叉融合。主要创新点如下:1)提出并发展了生物正交剪切反应,成为在活细胞及活体内激活蛋白质的一项普适性技术。传统的生物正交反应都属于“连接”反应,本项目在国际上率先提出并开发了“生物正交剪切反应”,拓展了生物正交反应的类型及应用。进一步地,本项目将这一全新类型的反应与遗传密码子拓展策略相结合,获得了蛋白质“化学脱笼”技术,可以对活细胞内任一蛋白进行原位激活。利用该项技术,他们实现了不同激酶的特异激活,研究了这些激酶的生物功能和信号转导机制。2)发展了适用于活细胞内部环境的催化偶联反应和还原消除反应。通过基于配体铜离子的点击化学反应,以及基于钯催化剂的偶联反应的开发,实现了对活细胞内部蛋白质的特异标记,并以此研究了肠道病原菌抗药性产生的分子机制。通过硫化氢介导的叠氮还原和消除反应,发展了受这一反应调控的荧光探针,实现了对该气体分子在活细胞及活体动物内的高灵敏检测,3)利用活细胞内部的光交联反应,发展了用于研究蛋白-蛋白相互作用的光交联探针。该探针DiZPK是目前最为普适和高效的蛋白质光交联探针,并已成为商业化试剂。通过将活细胞内部的蛋白质相互作用的高效捕捉,研究了肠道病原菌内酸性分子伴侣蛋白的工作原理。项目自执行以来共发表学术论文100余篇,其中8篇代表性论文(Nat. Chem. 1篇,Nat. Chem. Biol. 4篇,J. Am. Chem. Soc. 1篇,Angew. Chem. Int. Ed. 1篇和Org. Biomol. Chem. 1篇)他引646次。本项目的内容曾获2015年度中国分析测试协会科学技术奖一等奖和2016年度教育部青年科学奖。第一完成人于2012年获得国家杰出青年基金,2015年成为基金委创新研究群体学术带头人,2016年成为科技部重点研发计划项目首席,2017年成为教育部长江特聘教授。目前担任中国化学会化学生物学专业委员会副主任,美国化学会ACS Chem Biol杂志和BMCL杂志副主编等。第一完成人还曾获陈嘉庚青年科学奖(2016)、RSC Chem Soc Rev新科学家奖(2014)等荣誉;其中,2017年获得的国际生物无机化学会早期职业奖是该国际奖项首次授予来自亚洲的科学家。 | 主要完成人情况 | 排名 | 姓名 | 技术职称 | 工作单位 | 完成单位 | 本人对本项目主要学术贡献 | 1 | 陈鹏 | 教授 | 北京大学 | 北京大学 | 是该项目主要负责人,提出本项目在活细胞内的生物正交剪切反应、金属催化偶联反应、光控交联反应等 关键学术思想,负责组织、指导研究和论文撰写,对发现点1-3均做出了创造性贡献,参见代表性论文 :1、2、3、4、5、6、8。 | 2 | 赵劲 | 教授 | 南京大学 | 南京大学 | 参与提出部分学术思想,在活细胞内系统开展了硫化氢诱导的还原消除反应,并用于荧光检测,对发现点2做出了重要贡献,是代表性论文7的通讯作者。 | 3 | 昌增益 | 教授 | 北京大学 | 北京大学 | 参与提出部分学术思想,合作揭示了酸性分子伴侣蛋白介导的肠道病原菌抗酸机制,对发现点3做出了重 要贡献,是代表性论文8的共同通讯作者。 | 4 | 李劼 | 其他 | 北京大学 | 北京大学 | 李劼是项目执行人,系统从事了活细胞内生物正交反应的拓展,率先开展了生物正交剪切反应的开发,钯 催化的生物正交偶联反应等,对发现点1,2做出了实质性贡献,是代表性论文1,3,5的第一作者和代表性论文2的共同第一作者。 | 5 | 林世贤 | 其他 | 北京大学 | 北京大学 | 林世贤是项目执行人,系统开展了活细胞化学反应工具箱的开发,集中发展了光交联探针并用以研究蛋白-蛋白相互作用,对发现点2,3做出了实质性贡献,是代表性论文8的共同第一作者。 |
| 论文、论著目录 | 序号 | 论文、专著名称/刊名/作者 | 1 | Palladium-triggered deprotection chemistry for protein activation in living cells/Nat. Chem./Li, J.; Yu, J.; Zhao, J.; Wang, J.; Zheng, S.; Lin, S.; Chen, L.; Yang, M.; Jia, S.; Zhang, X.; Chen, P. | 2 | Diels-Alder reaction-triggered bioorthogonal protein activation in living cells/Nat. Chem. Biol./Li, J.; Jia, S.; Chen, P. | 3 | Development and application of bond cleavage reactions in bioorthogonal chemistry/Nat. Chem. Biol./Li, J.; Chen, P. | 4 | Converting a solvatochromic fluorophore into a protein-based pH indicator for extreme acidity/Angew. Chem. Int. Ed./Yang, M.; Song, Y.; Zhang, M.; Lin, S.; Hao, Z.; Liang, Y.; Zhang, D.; Chen, P. | 5 | Ligand-free palladiummediated sitespecific protein labeling inside Gram-negative bacterial pathogens/J. Am. Chem. Soc./Li, J.; Lin, S.; Wang, J.; Jia, S.; Yang, M.; Hao, Z.; Zhang, X.; Chen, P. | 6 | The multiple antibiotic resistance regulator MarR is a copper sensor in Escherichia coli/Nat. Chem. Biol./Hao, Z.; Lou, H.; Zhu, R.; Zhu, J.; Zhang, D.; Zhao, B.; Zeng, S.; Chen, X.; Chan, J.; He, C.; Chen, P. | 7 | A colorimetric and ratiometric fluorescent probe for the imaging of endogenous hydrogen sulphide in living cells and sulphide determination in mouse hippocampus/Org. Biomol. Chem./Zhang, L.; Li, S.; Hong, M.; Xu, Y.; Wang, S.; Liu, Y.; Qian, Y.; Zhao, J. | 8 | A genetically incorporated crosslinker reveals chaperone cooperation in acid resistance/Nat. Chem. Biol./Zhang, M.; Lin, S.; Song, X.; Liu, J.; Fu, Y.; Ge, X.; Fu, X.; Chang, Z.; Chen, P. |
| | 自然奖 | 陈鹏,赵劲,昌增益,李劼,林世贤 | 北京大学,南京大学 | 北京大学 |
4 | 0001-109 | 有限混合模型的参数学习和自适应模型选择算法研究 项目名称 | 有限混合模型的参数学习和自适应模型选择算法研究 | 推荐/提名单位/人 | 北京大学 | 主要完成单位 | 北京大学 | 项目简介 | 在实际信息处理和数据分析中,我们经常会遇到来自于多个概率母体(即服从某种概率分布的数据源)并按一定比例混合的数据,其概率分布表现为若干个概率分布的线性叠加形式,被称为有限混合模型。对于这种数据的建模和分析一直是聚类分析、模式识别和数据挖掘等领域中的一个核心研究内容。有限混合模型的分量通常服从一种形式的概率分布,如高斯(即正态)分布和泊松分布,这时则分别称之为高斯混合模型和泊松混合模型。 由于有限混合模型能够对数据的结构性进行分析、特别是能够更为细致地聚类分析,它在实际中得到了广泛的应用,并已成为机器学习的一个重要概率模型和工具。有限混合模型的数据建模的核心问题是参数学习问题。因为实际中我们并不知道观察数据属于那个分量,即给定的数据是一种不完全数据,EM(期望最大化)算法则成为其参数学习的基本理论框架。虽然EM算法在实际中表现的很好,但是以往的理论研究认为,EM算法是一种贪心型迭代算法,常常会收敛到似然函数的局部极小值解,并且其收敛速度被认为是线性的。 另外,基于有限混合模型的数据建模方法依赖于混合模型中分量个数的正确选择。由于分量个数是有限混合模型的一种规模尺度,如何选择分量个数被看作是一种模型选择问题。在一般情况下,数据中的分量个数是未知或难于准确知道的,这时则需要进行有效的模型选择。如何在参数学习过程中自适应地确定出数据中实际分量的个数便是有限混合模型的自适应或自动模型选择问题。虽然我们可以利用针对聚类个数选择的准则(如AIC、BIC、MDL等)进行传统的模型选择,但这不仅需要对所有可能的分量个数实施EM算法进行参数估计和准则值比较,耗费大量时间,而且这些准则中的惩罚形式过于简单,通常难于获得正确的模型选择。 本项目首先运用数学理论和方法对于有限混合模型的EM算法的收敛性进行了深入的理论分析,引入了实际数据中分量分布的平均重叠度,并从理论上证明了对于高斯混合模型和指数型分布混合模型,其EM算法都随着实际数据中分量分布的重叠度趋于零,收敛速度趋于超线性。另外,进一步从理论上证明了高斯混合模型的EM算法随着实际数据中分量分布的重叠度趋于零,参数的收敛值趋向于实际数据的真实参数值。 本项目进一步运用数学和统计学习理论和方法研究有限混合模型的自动模型选择问题,建立了合理的模型和有效的学习算法,并将它应用到自动图像分割和纹理分类等方面。(1)将有限混合模型的自动模型选择问题转化一种贝叶斯阴阳学习系统的和谐学习问题,通过优和谐函数建立了高斯过程混合模型的自动模型选择算法,并进一步建立了模拟退火型自动模型选择算法来提高模型选择的效率。(2)采用同样的方式建立了泊松混合模型的自动模型选择算法,并将其成功地应用于纹理分类。(3)对于对手惩罚竞争学习(RPCL)算法,建立了一种价值函数理论,解决了该算法的正确收敛性,并建立了一类更广的RPCL算法。 | 主要完成人情况 | 排名 | 姓名 | 技术职称 | 工作单位 | 完成单位 | 本人对本项目主要学术贡献 | 1 | 马尽文 | 教授 | 北京大学 | 北京大学 | 本人在香港中文大学计算机科学和工程学系访问期间与徐雷教授合作对于EM算法和RPCL算法的收敛性进行了探索,随后对这些问题进行了深入的分析,认识到EM算法收敛速度和正确收敛问题的重要性,并通过RPCL算法的研究认识到有限混合模型在参数学习中进行自动模型选择的重要性,便形成了本项目的研究内容和目标。随后就积极投身到本项目的研究,采用计算机模拟实验和理论分析相结合的方法,并带领自己的团队开展了长期不间断研究工作。通过引入有限混合模型中分量的平均重叠度,突破了有限混合模型的EM算法收敛速度和正确收敛性的研究;创造性地提出了RPCL算法的价值函数理论,并通过贝叶斯阴阳学习系统的模型和方法有效地解决自动模型选择问题。 |
| 论文、论著目录 | 序号 | 论文、专著名称/刊名/作者 | 1 | Asymptotic convergence rate of the EM algorithm for Gaussian mixtures/Neural Computation/Jinwen Ma, Lei Xu, Michael I. Jordan | 2 | Asymptotic convergence properties of the EM algorithm with respect to the overlap in the mixture/Neurocompting/Jinwen Ma, Lei Xu | 3 | On the correct convergence of the EM algorithm for Gaussian mixtures/Pattern Recognition/Jinwen Ma,Shuqun Fu | 4 | A gradient BYY harmony learning rule on Gaussian mixture with automated model selection/Neurocomputiing/Jinwen Ma, Taijun Wang, Lei Xu | 5 | The BYY annealing learning algorithm for Gaussian mixture with automated model selection/PatternRecognition/Jinwen Ma, Jianfeng Liu | 6 | Parameter estimation of Poisson mixture with automated model selection through BYY harmony learning/Pattern Recognition/Jinwen Ma, Jianfeng Liu, Zhijie Ren | 7 | Bayesian Texture Classification Based on Contourlet Transform and BYY Harmony Learning of Poisson Mixtures/IEEE Transactions on Image Processing/Yongsheng Dong, Jinwen Ma | 8 | A cost-function approach to rival penalized competitive learning (RPCL)/IEEE Transactions on Systems, Man and Cybernetics, Part B-Cybernetics/Jinwen Ma, Taijun Wang |
| | 自然奖 | 马尽文 | 北京大学 | 北京大学 |
5 | 0001-110 | 我国大气气溶胶的来源反演解析及物化特性研究 项目名称 | 我国大气气溶胶的来源反演解析及物化特性研究 | 推荐/提名单位/人 | 北京大学 | 主要完成单位 | 北京大学 | 项目简介 | 近年来,我国经历了近地面高浓度细颗粒气溶胶(PM2.5)造成的严重区域灰霾污染。气溶胶除与空气质量和人体健康关系密切外,对能见度乃至区域和全球气候变化都有重要的影响。大气气溶胶可以来自一次直接排放与二次生成演化,按照化学组分又可分为无机气溶胶和有机气溶胶。对不同成分气溶胶来源、分布及辐射效应进行研究具有十分重要的科学意义,可对当下我国大气污染的治理工作提供科技支撑。课题组以基金委优秀青年科学基金和面上项目为依托,使用地面观测、卫星观测和先进三维化学传输模式等技术手段,系统研究了我国气溶胶的排放、化学特性、二次生成机制、迁移传输及吸湿增长、直接辐射强迫等问题,为我国空气质量管理提供了重要的科学支撑。课题组近年来主要取得了以下成果:1、基于观测和模拟,对我国含碳气溶胶的一次性来源和二次生成机理与贡献进行定量评估:首次采用“自上而下”方法,定量估计我国元素碳和有机碳气溶胶排放分别为每年3.05和6.67 Tg C,并发现地面有机气溶胶年平均20%以上来自二次生成,夏季华东二次生成占比可能在62%以上;其中约30%二次有机气溶胶来自人为活动排放有机前体物。发现二羰基化合物液相反应对我国二次有机气溶胶生成有重要贡献,并且指出二元羧酸可能与锌反应生成大量二次有机气溶胶。相关研究发表在行业顶级期刊Atmospheric Chemistry and Physics、Atmospheric Environment上。2、基于数值模型及其伴随法定量解析我国细颗粒物污染来源:扩展并应用GEOS-Chem数值模式及其伴随方法,发现北京冬季高PM2.5事件中,本地源的贡献超过一半,且居民源贡献占北京人为源近一半。另外分析多种卫星观测数据,得出东南亚春季露天生物质燃烧的烟羽注入高度的概率分布,并利用模式模拟烟羽注入高度对我国近地面气溶胶浓度贡献。发现烟羽注入高度对传输至华南的黑碳气溶胶影响较大。相关研究发表在行业顶级期刊Atmospheric Chemistry and Physics、Environmental Research Letters和Environmental Science and Technology上。3、基于观测和模拟,阐明相对湿度对华北气溶胶吸湿增长及直接辐射效应的影响:课题组使用加湿浊度计系统,首次观测到我国华北平原气溶胶在吸湿增长过程中的潮解现象;发现该现象普遍存在,并与气溶胶中的铵盐、硫酸盐和硝酸盐含量紧密相关。此外,通过分析华北平原相对湿度的垂直分布,结合气溶胶的地表观测数据及垂直分布模型,说明了相对湿度的垂直分布对于气溶胶直接辐射效应的计算是不可忽视的。相关研究发表在行业重要期刊Atmospheric Environment和Geophysical Research Letters上。本项目发表了一系列学术论文,其中8篇代表性论文被SCI-E他引170次。 | 主要完成人情况 | 排名 | 姓名 | 技术职称 | 工作单位 | 完成单位 | 本人对本项目主要学术贡献 | 1 | 傅宗玫 | 教授 | 南方科技大学 | 北京大学 | 本人是该项目的负责人与主要完成人之一,是第1、3和8篇论文的通讯作者,第2篇论文的共同通讯作者,以及第5篇论文的合作者。本人负责项目的统筹与协调工作,并主要完成了以下研究:首次采用“自上而下”的方法对我国含碳气溶胶的排放进行约束;首次系统研究了我国城市气溶胶中OM/OC质量比的季节与空间变化,并首次发现夏季我国城市气溶胶中锌和草酸的高度相关关系;发现在城市环境下二羰基化合物液相反应对SOA生成的重要贡献;阐明了东南亚地区春季生物质燃烧烟羽注入高度的特征及其对长距离输送的影响。 | 2 | 张霖 | 研究员 | 北京大学 | 北京大学 | 本人是项目主要完成人之一,是第4和5篇论文的通讯作者,主要学术贡献是改进、扩展GEOS-Chem模式及其伴随模式,建立中国大气气溶胶的完整伴随模拟,并用该创新方法“由上而下”解析了我国华北冬季重污染事件中的细颗粒物PM2.5污染来源。研究发现北京冬季重污染事件期间,居民源排放对北京细颗粒气溶胶污染的贡献接近一半,北京本地源的贡献超过一半。华北冬季气溶胶硫酸盐的非均相反应产生贡献很大。进一步分析2014年APEC期间北京细颗粒气溶胶污染来源,发现秋季北京气溶胶主要受二次无机硝酸盐及铵盐影响,APEC期间北京及周边人为活动排放控制约使北京PM2.5浓度下降19 ug/m3。研究发表在行业顶级期刊Environmental Science and Technology上。 | 3 | 赵春生 | 教授 | 北京大学 | 北京大学 | 本人是项目主要完成人之一,是第6和7篇论文的通讯作者。主要贡献为观测分析我国气溶胶的吸湿性质、增长过程,及其对区域辐射的影响。针对华北平原环境大气中的气溶胶进行化学组分分析和气溶胶吸湿特性测量,建立气溶胶吸湿性与二次无机盐组分的关系,并首次在我国华北平原环境大气气溶胶中观测到在吸湿增长过程中的潮解现象。进一步分析了华北平原大气相对湿度的垂直分布特征,并结合气溶胶的地表观测数据及其垂直分布模型,说明了气溶胶的吸湿性垂直分布对于气溶胶辐射效应的计算是不可忽视的。以上研究该研究发表在行业重要期刊Atmospheric Environment和Geophysical Research Letters上。 | 4 | 旷烨 | 讲师 | 暨南大学 | 北京大学 | 本人是项目的主要完成人之一,是第6和7篇论文的第一作者。本人主要贡献为利用加湿浊度计系统观测到环境气溶胶能够频繁表现出潮解行为,且有明显的日变化特征。结果表明,环境气溶胶潮解现象的发生与硫酸盐、硝酸盐和铵盐的日变化紧密相关。针对观测到的环境气溶胶潮解现象,提出了可能的解释机制。研究了气溶胶吸湿增长对气溶胶光学特性垂直变化和日变化以及气溶胶直接辐射效应评估的影响。发现边界层内最高环境相对湿度大于80%的情况在华北平原频繁发生,对于边界层内最大相对湿度大于90%的情形,气溶胶吸湿增长能够使得气溶胶光学厚度增加60%以上,气溶胶吸湿增长对大气层顶气溶胶直接辐射效应的贡献能够达到60%以上。 |
| 论文、论著目录 | 序号 | 论文、专著名称/刊名/作者 | 1 | Impact of aerosol hygroscopic growth on the direct aerosol radiative effect in summer on North China Plain/Atmospheric Environment/Kuang, Y., Zhao, C. S., Tao, J. C., Bian, Y. X., and Ma, N. | 2 | Deliquescent phenomena of ambient aerosols on the North China Plain/Geophysical Research Letters/Kuang, Y., Zhao, C. S., Ma, N., Liu H. J., Bian, Y. X., Tao, J. C., and Min, H. | 3 | Injection heights of springtime biomass burning plumes over the Peninsular Southeast Asia and their impacts on pollutant long-range transport/Atmos. Chem. Phys./Y. Jian and T.-M. Fu | 4 | Source Attribution of Particulate Matter Pollution over North China with the Adjoint Method/Environmental Research Letters/Lin Zhang, Licheng Liu, Yuanhong Zhao, Sunling Gong, Xiaoye Zhang, Daven K. Henze, Shannon L. Capps, Tzung-May Fu, Qiang Zhang | 5 | Sources and processes affecting fine particulate matter pollution over North China: an adjoint analysis of the Beijing APEC period/Sci. Technol./Lin Zhang, Jingyuan Shao, Xiao Lu, Yuanhong Zhao, Yongyun Hu, Daven K. Henze, Hong Liao, Sunling Gong, Qiang Zhang | 6 | Carbonaceous aerosols in China: top-down constraints on primary sources and estimation of secondary contribution/Atmos. Chem. Phys./Fu, T.-M., J.J. Cao, X.Y. Zhang, S.C. Lee, Q. Zhang, Y.M. Han, W.J. Qu, Z. Han, R. Zhang, Y.X. Wang, D. Chen, and D.K. Henze | 7 | Seasonal and spatial variability of the OM/OC mass ratios and high regional correlation between oxalic acid and zinc in Chinese urban organic aerosols/Atmos. Chem. Phys./L. Xing, T.-M. Fu, J. J. Cao, S. C. Lee, G. H. Wang, K. F. Ho, M.-C. Cheng, C.-F. You, and T. J. Wang | 8 | Sources of secondary organic aerosols in the Pearl River Delta region in fall: contributions from the aqueous reactive uptake of dicarbonyls/Atmos. Environ./Nan Li, Tzung-May Fu, Junji Cao, Shuncheng Lee, Xiao-Feng Huang, Ling-Yan He, Kin-Fai Ho, Joshua S. Fu , Yun-Fat Lam |
| | 自然奖 | 傅宗玫,张霖,赵春生,旷烨 | 北京大学 | 北京大学 |
6 | 0001-112 | 原子尺度下水的复杂形态与全量子化效应研究 项目名称 | 原子尺度下水的复杂形态与全量子化效应研究 | 推荐/提名单位/人 | 北京大学 | 主要完成单位 | 北京大学,中科院物理所 | 项目简介 | 由于分子间的弱相互作用以及氢原子显著的核量子效应,水构成了所有凝聚相中最为复杂的体系之一,其基础科学问题研究对现有实验技术与理论方法都提出了极大挑战。本项目针对自然界中常见且在物理、化学、生命科学等领域占据核心地位的体系--受限环境下的水,依靠自主研发的超高分辨成像与谱学实验技术和超越玻恩-奥本海默近似的全量子化第一性原理模拟方法,从原子尺度对其复杂形态及与核量子效应相关的基本物理现象展开了深入系统研究。主要科学发现如下:1.发展了国际领先的超高分辨成像与谱学实验技术和超越玻恩-奥本海默近似的全量子化第一性原理模拟方法。实验上自主研发了qPlus-STM/AFM技术,刷新了扫描探针显微镜空间分辨率的世界纪录,第一次实现了氢原子的直接成像和定位,获得世界首张亚分子级分辨的单个水分子图像,为核量子效应的实验研究提供了必要手段。该技术在国际上得到广泛认可,被国内外数十个实验室跟踪学习采用,开辟了扫描探针显微镜学的一个新领域。理论上,针对核量子效应和非绝热效应,发展了将电子和原子核同时量子化的全量子化计算方法,为超越玻恩-奥本海默近似的物理过程研究提供了强有力的第一性原理解决方案。2.首次测量了核量子效应对单根氢键强度影响,并结合全量子化模拟提出了一个普适的物理图像。氢键是凝聚态体系中决定物质结构与性质的五种基本相互作用(金属键、共价键、离子键、氢键、范德华力)之一。核量子效应如何影响氢键的强弱是科学界长期亟待回答的问题。利用自主研发的针尖增强非弹性电子隧穿谱技术,首次在单键水平对氢键的核量子效应进行了定量表征,测得了氢键的量子成分,并通过全量子化模拟方法阐明了氢原子核零点运动对氢键强度影响的物理机制。此工作入选2016年中国科学十大进展和中国十大科技进展新闻。3.首次证明氢原子核的协同量子隧穿,并预言了水在固体表面的多种新结构。基于水团簇的超高分辨图像与实时探测技术,首次在实验上观测到氢原子核的协同量子隧穿,澄清了过去几十年学术界对水中量子隧穿这一基本问题的争论,这对从全量子化角度理解冰的零点熵以及冰的相变提供了依据。预言了镶嵌冰等多种表面新结构,并在受限水和甲烷系统中被实验证实。上述科学发现在原子层面回答了水基础科学领域若干长期争论的关键问题,从全量子化的角度为理解受限水的反常物性提供了全新的思路。该项目创新性发展的超高分辨成像与谱学实验技术和全量子化模拟方法,是凝聚态物理研究中针对超越玻恩-奥本海默近似问题的前瞻性探索,产生了重要的学术影响。项目共发表论文50余篇(SCI总引3800余次)、完成中英文专业教材2部,8篇代表作目前被SCI他引794次。这项研究为寻找全量子化的新奇物态奠定了坚实的基础,同时也为发展颠覆性量子材料和技术的开辟了新途径。项目培养学生32名(含8杰青、4优青、9青千),为我国在凝聚态物理关键实验技术与理论计算方法发展人才队伍建设做出了重大贡献。 | 主要完成人情况 | 排名 | 姓名 | 技术职称 | 工作单位 | 完成单位 | 本人对本项目主要学术贡献 | 1 | 王恩哥 | 教授 | 北京大学 | 北京大学 | 该项目的负责人和主要完成人。提出本项目的关键学术思想,在物理概念、实验、理论计算方法的建立和结果分析等方面进行了系统的工作,亲自参与完成并做出了创造性的贡献,是代表性论文1-8的通讯作者。本人在该项目研究中的工作量占本人工作量的80%。 | 2 | 江颖 | 教授 | 北京大学 | 北京大学 | 该项目主要完成人。负责本项目的实验研究,提出实验方案并完成了实验设备的研制、实验技术的发展、实验数据的采集与分析,为本项目做出了创造性的贡献,是代表性论文1-3的通讯作者。本人在该项目研究中的工作量占本人工作量的80%。 | 3 | 李新征 | 副教授 | 北京大学 | 北京大学 | 项目主要参与人,负责核量子效应理论方法的发展及模拟,数据分析及与实验结果的比较讨论。参与代表性论文1-3,是代表性论文2的通讯作者。本人在该项目研究中的工作量占本人工作量的70%。 | 4 | 孟胜 | 研究员 | 中国科学院物理所 | 中科院物理所 | 项目主要参与人,负责固体表面水结构模型预测、第一性原理计算、以及相关计算方法的发展研究。代表性论文4和5的第一作者,代表性论文7和8的主要贡献者之一。本人在项目研究中的工作量占本人工作量的70%。 | 5 | 徐莉梅 | 教授 | 北京大学 | 北京大学 | 项目主要参与人,负责实验测量高分辨图像的理论分析,是代表性论文1的重要贡献人。本人在项目研究中的工作量占本人工作量的60%。 |
| 论文、论著目录 | 序号 | 论文、专著名称/刊名/作者 | 1 | Direct visualization of concerted proton tunnelling in a water nanocluster/Nature Physics/Xiangzhi Meng, Jing Guo, Jinbo Peng, Ji Chen, Zhichang Wang, Jun-Ren Shi, Xin-Zheng Li, En-Ge Wang, Ying Jiang | 2 | Water adsorption on metal surfaces: A general picture from density functional theory studies/Physical Review B/Sheng Meng, Enge Wang, Shiwu Gao | 3 | Vibrational recognition of hydrogen-bonded water networks on a metal surface/Physical Review Letters/Sheng Meng, Lifang Xu, Enge Wang, Shiwu Gao | 4 | Water adsorption on hydroxylated alpha-quartz(0001) surfaces: from monomer to flat bilayer/Physical Review B/Jianjun Yang, Enge Wang | 5 | Ice tessellation on a hydroxylated silica surface/Physical Review Letters/Jianjun Yang, Sheng Meng, Lifang Xu, En-Ge Wang | 6 | Water adsorption on hydroxylated silica surfaces studied using the density functional theory/Physical Review B/Jianjun Yang, Sheng Meng, Lifang Xu, En-Ge Wang | 7 | Real-space imaging of interfacial water with submolecular resolution/Nature Materials/Jing Guo, Xiangzhi Meng, Ji Chen, Jinbo Peng, Jiming Shen, Xin-Zheng Li, Limei Xu, Jun-Ren Shi, Enge Wang, Ying Jiang | 8 | Nuclear quantum effects of hydrogen bonds probed by tip-enhanced inelastic electron tunneling/Science/Jing Guo, Jing-Tao Lu, Yexin Feng, Ji Chen, Jinbo Peng, Zeren Lin, Xiangzhi Meng, Zhichang Wang, Xin-Zheng Li, En-Ge Wang, Ying Jiang |
| | 自然奖 | 王恩哥,江颖,李新征,孟胜,徐莉梅 | 北京大学,中科院物理所 | 北京大学 |
7 | 0001-113 | 群体智能方法及其应用研究 项目名称 | 群体智能方法及其应用研究 | 推荐/提名单位/人 | 北京大学 | 主要完成单位 | 北京大学 | 项目简介 | 群体智能源于对以蚂蚁、鸟群等为代表的社会性昆虫的群体行为的研究。最早被用在细胞机器人系统的描述中。群体智能的特点在于分布式并行控制,不存在控制中心,群体存在自组织性。本项目围绕项目组提出的典型群体智能算法——烟花算法进行重点研究,并基于此对群体机器人、群智生成等领域进行了广泛的研究,并在文本生成,文本分类、物流路径规划等问题上进行算法性能的验证,取得了一系列的成果。本项目的主要贡献包括以下几个部分:1.群智优化在自然界中,一些简单的昆虫或群居动物同样能利用最基本的个体能力以及个体间的相互合作,而发挥出出人意料的威力。烟花算法是2010年后提出的新型群体智能优化算法。不同于传统的群体优化方法,烟花算法中,多个烟花在自身周围分布新个体(称为火花),来进行局部邻域的搜索;各烟花根据自身的搜索状态,相互交换信息,调整自身爆炸范围和火花分配,从而实现整体搜索的协调,能够有效处理各种复杂优化目标。2.群体机器人群体机器人是一个相对新兴的领域,启发自社会性生物群体的自组织行为,主要关注如何设计大量简单的实物智能体,通过智能体之间、智能体与环境之间的局部交互涌现出复杂的智能行为。在此背景下,我们主要就大空间下群体机器人多目标搜索的任务进行了深入的研究,主要侧重搜索效率与环境限制处理两个方面。3.群智文本分类文本分类是自然语言处理领域的一个基本任务。大量的基于深度学习的监督学习算法,然而有标签的文本数据是非常稀缺的。文本数据的标注成本较高,难以获得大量标注数据。这要求我们能从大量的无标注数据中挖掘信息,生成知识,提高模型性能。4.应用验证我们与传化物流公司合作,利用群体智能算法,特别是烟花算法,解决实际物流场景中的各类调度问题。烟花算法给出的调度方案能够优化10%以上,相对实际应用的调度方案优化达到60%到70%。此外我们还研究了基于群体智能的知识生成任务,并取得了较好的结果。相比于传统条件生成模型,该算法能够在效率合理的前提下生成更加多样化的文本。本项目共发表学术论文200余篇,总他引超过2000次,8篇代表作SCI他引265次,Google Scholar引用1525次,包括发表于神经网络、进化计算、数据挖掘、信息安全领域国际顶级期刊 IEEE TRANSACTIONS ON CYBERNETICS (TCYB, IF=8.803)、IEEE TRANSACTIONS ON NEURAL NETWORKS AND LEARNING SYSTERM(TNNLS, IF=7.982)、 IEEE TRANSACTIONS ON EVOLUTIONARY COMPUTATION(TEC,IF=8.124)、IEEE TRANSACTIONS ON KNOWLEDGE AND DATA ENGINEERING(TKDE,IF=2.775)、 IEEE TRANSACTIONS ON INFORMATION FORENSICS AND SECURITY(TIFS,IF=5.824)等论文10余篇;此外,出版学术专著8部、译著2 部,获国家发明专利授权4项、软件著作权1项。 该项目的研究成果促进了群体智能领域的发展,为以烟花算法为代表的群体智能方法在实际问题中的应用提供了有效路径,具有广阔的应用前景和重要的科学意义。 | 主要完成人情况 | 排名 | 姓名 | 技术职称 | 工作单位 | 完成单位 | 本人对本项目主要学术贡献 | 1 | 谭营 | 教授 | 北京大学 | 北京大学 | 1.作为项目负责人,负责项目立项申请、组织实施、检查评估、验收鉴定、成果申报、科技推广、 档案入卷全程管理; 2.提出运用径向基函数网络和运用高阶统计遗传算法有效提取特征的方法; 3.提出新型群体智能算法——烟花算法及其改进算法,以及粒子群优化算法的变种算法; 4.深入研究基于GPU并行的群体智能算法,有效解决了群体智能算法在实际应用中效率低的问题。5.深入研究群体机器人多目标搜索和多智能体协同框架,提出多种有效算法;6.提出基于群智计算的文本生成方法,指导完成基于变分自编码的文本分类算法,首次将变分推断用于半监督文本分类;7.指导利用群体智能算法为物流运输规划路径,显著提升物流运输效率且降低成本。 |
| 论文、论著目录 | 序号 | 论文、专著名称/刊名/作者 | 1 | Fireworks algorithm for optimization/Lecture Notes in Computer Science/Tan, Y; Zhu, YC | 2 | GPU-based parallel particle swarm optimization/IEEE Congress on Evolutionary Computation/Zhou, Y; Tan, Y | 3 | Nonlinear blind source separation using a radial basis function network/IEEE TRANSACTIONS ON NEURAL NETWORKS/Tan, Y; Wang, J; Zurada, JM | 4 | Nonlinear blind source separation using higher order statistics and a genetic algorithm/IEEE TRANSACTIONS ON EVOLUTIONARY COMPUTATION/Tan, Y; Wang, J | 5 | Research Advance in Swarm Robotics/Defence Technology/Tan Y;Zheng ZY | 6 | Enhanced Fireworks Algorithm/IEEE CONGRESS ON EVOLUTIONARY COMPUTATION/Zheng, SQ; Janecek A; Tan, Y | 7 | A Survey on GPU-Based Implementation of Swarm Intelligence Algorithms/IEEE TRANSACTIONS ON CYBERNETICS/Tan, Y;Ding, K | 8 | Prototype Generation Using Multiobjective Particle Swarm Optimization for Nearest Neighbor Classification/IEEE Transactions on Cybernetics/Hu, WW;Tan, Y |
| | 自然奖 | 谭营 | 北京大学 | 北京大学 |
8 | 0001-114 | 低功耗小型化硅基光电子器件机理与关键技术 项目名称 | 低功耗小型化硅基光电子器件机理与关键技术 | 推荐/提名单位/人 | 北京大学 | 主要完成单位 | 北京大学 | 项目简介 | 硅基光电子集成芯片技术,就是研究和开发以光子和电子为信息载体的硅基大规模集成芯片。即利用硅或与硅兼容的材料,应用CMOS工艺,在同一硅衬底上制作光子和光电子功能器件,形成一个具有完整综合功能的新型混合大规模集成芯片,能充分发挥微电子先进成熟的工艺技术、大规模集成带来的低廉价格,以及光子器件与系统所特有的极高带宽、超快传输速率、高抗干扰性等优势。在硅基光电子集成芯片技术高速发展的过程中有三大关键科学问题和技术:首先是高效硅基发光,迫切需要提供硅基片上光源给整个集成芯片提供大脑;其次是硅基光电子器件的小型化集成技术,是硅基光电子器件降低成本和产业化的关键;第三个是硅基光电子器件的低功耗作用机理,降低器件功耗成为硅基光电子器件未来高速发展的关键。该项目在国家自然科学基金委重点国际合作项目和863重点项目等计划的支持下,紧紧围绕上述三大关键科学问题和技术开展工作,主要科学发现如下:1、揭示了制约硅基片上激光器发展的关键因素,提出一种新型高增益铒镱/钇硅酸盐化合物光源材料:美国科学院和工程院两院院士斯坦福大学Harris教授、美国工程院院士加州大学圣塔芭芭拉分校Bowers教授、欧洲材料学会主席Priolo教授等国际知名学者在Nature Photonics等期刊多次正面引用我们的工作,代表性论文1入选ESI高被引论文,他引109次。2、突破衍射极限构建超小型硅基光电子器件:利用表面等离子体突破衍射极限的特性,设计最小尺寸滤波器和解复用器;研制出基于表面等离子体混合波导与条形硅波导非对称定向耦合原理的最小尺寸偏振分束器和偏振旋转器,代表性论文2入选ESI高被引论文,他引142次,代表性论文6入选“中国光学重要进展”。3、提出了低功耗热稳定片上光互连系统:突破了自镜像原理对传统多模干涉结构输出光功率分束比的限制,实现了任意比的光功率分束器;实现了兼具热稳定特性和平顶滤波特性的波分复用器;提出了二维插指结概念、建立了集总调制器电光响应及能耗理论,降低电光调制器的能耗。总之,针对低功耗小型化硅基光电子器件机理与关键技术展开了深入系统的研究,在硅基发光、硅基调制器、硅基探测器、滤波器、功分器、光栅耦合器、偏振分束/合束器、偏振旋转器、硅基表面等离子激元器件等方面取得了多项成果,其中包括填补了国内空白的100Gb/s硅基光调制和相干接收集成芯片,编写了国内第一本该领域学术专著《硅基光电子学》,研究成果获中国光学工程学会创新技术奖,两次入选“中国光学重要进展”,8 篇发表在国际期刊上的代表性论文被SCI他引420次,其中2篇入选ESI高被引论文,国际会议邀请报告40多次,其中大会报告5篇。第一完成人是教育部长江特聘教授,OSA Fellow, SPIE Fellow, IET Fellow,Photonics Research创刊主编,全职回国15年,推动了硅基光电子学在国内的普及和发展;第二完成人入选首届青年长江学者,受聘军委科技委主题专家组专家。 | 主要完成人情况 | 排名 | 姓名 | 技术职称 | 工作单位 | 完成单位 | 本人对本项目主要学术贡献 | 1 | 周治平 | 教授 | 北京大学 | 北京大学 | 对本项目科学发现点1,2,3做出了贡献,是代表性论文1和8的第一作者,以及1,2,3,4,5,6,7,8的通信作者,作为项目的主要负责者,负责整个项目的具体执行。在科学发现1:揭示了制约硅基片上激光器发展的关键因素,代表性论文1入选ESI高被引论文。在科学发现2:突破衍射极限构建超小型硅基光电子器件,代表性论文2入选ESI高被引论文,代表性论文6入选“中国光学重要进展”。在科学发现3:提出了低功耗热稳定片上光互连系统,国内首次实现低功耗100Gb/s硅基光调制和相干接收集成芯片。 | 2 | 王兴军 | 教授 | 北京大学 | 北京大学 | 对本项目科学发现点1做出了贡献,是代表性论文4的第一作者,代表性论文5的主要作者。作为项目主要参与者,负责项目的具体执行。在科学发现1:提出一种新型高增益铒镱/钇硅酸盐化合物光源材料,可以获得2个数量级发光强度的提高,提出稀土铒镱、铒钇之间共振作用机理模型,理论证明铒硅酸盐化合物光波导放大器的高增益特性。 | 3 | 胡飞飞 | 高级工程师 | 中国南方电网有限责任公司 | 北京大学 | 对本项目科学发现点2做出了贡献,是代表性论文2和3的第一作者。 在科学发现2:突破衍射极限构建超小型硅基表面等离子体滤波器和波分复用器,代表性论文2入选ESI高被引论文。 | 4 | 高琳斐 | 其他 | 科磊半导体设备有限公司 | 北京大学 | 对本项目科学发现点2做出了贡献,是代表性论文5和6的第一作者。在科学发现2:突破衍射极限构建超小型硅基光电子器件,提出基于SPP混合波导与条形硅波导非对称定向耦合原理的最小尺寸偏振分束器和偏振旋转器,代表性论文6入选“中国光学重要进展”。 | 5 | 邓清中 | 其他 | imec | 北京大学 | 对本项目科学发现点3做出了贡献,是代表性论文7的第一作者。在科学发现3:提出了低功耗热稳定片上光互连系统:突破了自镜像原理对传统多模干涉结构输出光功率分束比的限制,实现了任意比例的光功率分束器;实现了兼具热稳定特性和平顶滤波特性的波分复用器。 |
| 论文、论著目录 | 序号 | 论文、专著名称/刊名/作者 | 1 | Extraordinary infrared photoluminescence efficiency of Er0.1Yb1.9SiO5 films on SiO2/Si substrates/APPLIED PHYSICS LETTERS/Wang, Xingjun;?Wang, Bing;?Wang, Lei; Guo, Ruimin; H. Isshiki; Tadamasa, Kimura; Zhou, Zhiping | 2 | Active metal strip hybrid plasmonic waveguide with low critical material gain/OPTICS EXPRESS/Gao,?Linfei; Tang, Liangxiao; Hu, Feifei; Wang, Xingjun; Zhou, Zhiping | 3 | Ultra-Compact and Low-Loss Polarization Rotator Based on Asymmetric Hybrid Plasmonic Waveguide/IEEE PHOTONICS TECHNOLOGY LETTERS/Gao, Linfei;?Huo, Yijie;?Harris, James S.?Zhou, Zhiping | 4 | Arbitrary-ratio 1 x 2 power splitter based on asymmetric multimode interference/OPTICS LETTERS/Deng,?Qingzhong; Liu, Lu; Li, Xinbai; Zhou, Zhiping | 5 | Lowering the energy consumption in silicon photonic devices and systems/PHOTONICS RESEARCH/Zhou, Zhiping;?Yin, Bing;?Deng, Qingzhong, Li, Xinbai, Cui, Jishi | 6 | Band-pass plasmonic slot filter with band selection and spectrally splitting capabilities/OPTICS EXPRESS/Hu, Feifei;?Yi, Huaxiang;?Zhou, Zhiping | 7 | On-chip light sources for silicon photonics/Light: Science & Applications/Zhou, Zhiping;?Yin, Bing;?Michel, Jurgen | 8 | Wavelength demultiplexing structure based on arrayed plasmonic slot cavities/OPTICS LETTERS/Hu, Feifei;?Yi, Huaxiang;?Zhou, Zhiping |
| | 自然奖 | 周治平,王兴军,胡飞飞,高琳斐,邓清中 | 北京大学 | 北京大学 |
9 | 0001-115 | 金属氧化物阻变机理与器件设计 项目名称 | 金属氧化物阻变机理与器件设计 | 推荐/提名单位/人 | 北京大学 | 主要完成单位 | 北京大学 | 项目简介 | 阻变器件兼具存储与计算融合特性,在新一代信息技术领域有广泛应用前景,但由于所涉及的材料繁杂、特性与机制多样性等因素,在机制、器件性能调制与系统应用等方面存在一系列关键科学问题有待解决。在国家973等项目支持下,本项目立足于金属氧化物阻变器件(简称阻变器件)电学特性与氧空位微观行为间的关联性,揭示了电场和热诱导的氧空位与氧离子产生/复合及其分布衍变规律是决定器件阻变特性的关键因素,建立了单/双极阻变统一物理模型;提出了通过调控氧空位分布实现器件性能优化设计的新思路,建立了关于器件材料、结构和操作模式优化设计新方法;发展了基于阻变特性的存内计算新方法。重要科学发现如下:一、提出了关于氧空位导电通道型阻变器件特性的统一物理机理与模型。在国际上首先提出电场和热效应辅助的氧空位产生与复合机制是控制氧空位导电通道型阻变器件(OxRAM)阻变行为的关键因素,统一了单/双极阻变特性的物理起源;发展了完整地表征OxRRAM特性的物理模型,包括:单/双极阻变、类金属/类半导体导电、性能波动性与可靠性退化等特性。该机制与模型作为描述OxRAM特性的两种代表性机制与模型之一,被莱布尼兹奖获得者德国亚琛大学教授Rainer Waser、斯坦福大学教授Philip Wong等课题组以及台积电、IMEC等众多研究机构引用与应用。二、提出了通过调控氧空位/氧离子分布实现器件性能优化设计的新思路,发展了在HfO2等阻变层材料中通过适配价键离子掺杂调控氧空位形成能、引入界面层与操作模式优化调控电场电势分布,控制阻变器件中氧空位/氧离子分布与衍变过程,实现器件特性调控与性能优化的新方法,大幅度改善了阻变器件电学特性一致性与可靠性,使得阻变器件的耐久性提高了2个数量级。相关理论与方法被美国、欧洲、中国、韩国等学者撰写的研究与综述论文引用评述,并被借鉴应用于多种材料体系器件性能优化中。三、提出了基于阻变器件实现高精度、高效率存算融合计算系统的新方法,发展了基于阻变器件阵列实现非易失逻辑计算新途径,解决了阻变型非易失逻辑运算级联困难、时序复杂的瓶颈问题;提出了一种基于多维度器件结构实现抑制噪声、提高能效的突触单元设计新方法,解决了阻变器件电阻波动导致的系统计算精度损失问题;相关理论与方法为实现高能效、高精度存内计算系统开辟了新途径,被包括忆阻型状态逻辑计算方法提出者Stanly Williams等国内外著名学者发表的研究与综述论文音乐,并作为该领域代表性成果评述。自2006年起,发表SCI论文70篇,在微电子领域旗舰会议IEDM和VLSI上发表论文22篇,在业内产生重要影响。8篇代表性论著被SCI他引714次,2篇入选ESI高被引论文,最高单篇他引227次,被写入到Waser教授等主编的13本学术专著中。获得中国授权发明专利28项,美国授权专利6项。受邀为Simon Sze等主编的学术专著撰写章节,在IEDM等国际学术会议与科研机构做特邀报告30余次。培养学生中2人获IEEE EDS Ph.D Fellowship。 | 主要完成人情况 | 排名 | 姓名 | 技术职称 | 工作单位 | 完成单位 | 本人对本项目主要学术贡献 | 1 | 康晋锋 | 教授 | 北京大学 | 北京大学 | 本项目总负责人,是重要科学发现一、二、三主要学术思想,包括阻变器件物理机制、器件材料与操作模式优化设计方法、新型计算方法的提出者和项目总体研究方案的制定者。为代表性论著 1,2,3,5,7,8 的通讯作者,代表性论著4和6的主要作者,28 项中国发明专利与6 项美国专利的主要发明人,30个邀请报告的主要报告人。 | 2 | 高滨 | 副教授 | 清华大学 | 北京大学 | 本项目的主要参与者,对重要科学发现一、二、三,包括:单/双极阻变的统一物理机制、微观表征 及电学实验验证、阻变器件性能优化设计方法、新型计算器件设计与实现等做出了重要贡献,是代表性 论著 2,3,7 的第一作者,是代表性论著4,5,6,7,8 的合作作者,10余项中国发明专利与 6 项美国 专利的主要发明人之一。 | 3 | 黄鹏 | 助理研究员 | 北京大学 | 北京大学 | 本项目主要参与者之一,对重要科学发现一、三,包括:单/双极阻变统一物理机制与器件模型、阻变型状态逻辑计算新方法的建立做出了重要贡献,是代表性论著4和8的第一作者,是代表性论著7 的合作作者。 | 4 | 刘力锋 | 教授 | 北京大学 | 北京大学 | 本项目主要参与者,对重要科学发现点一、二、三做出重要贡献,其中包括:金属氧化物阻变材料、电极材料和器件结构等对阻变器件性能的影响研究,影响金属氧化物阻变器件中氧空位与氧离子分布与衍变的关键因素研究,通过离子掺杂调控氧空位与氧离子衍变位置方法研究,是代表性论著 6和7的通讯作者,是代表性论著 1,2,3,4,5,8的合作作者,20余 项中国发明专利与 6 项美国专利的主要发明人。 | 5 | 刘晓彦 | 教授 | 北京大学 | 北京大学 | 本项目的主要参与者,对重要科学发现一、二、三,包括:单/双极阻变的统一物理机制与模型、阻变器件性能优化设计方法、新型计算方法的建立做出了重要贡献,是代表性论著4和8的通讯作者,是代表性论著 1,2,3,5,6,7的合作作者,20余项中国发明专利与 6 项美国专利的主要发明人。 |
| 论文、论著目录 | 序号 | 论文、专著名称/刊名/作者 | 1 | Ultra-Low-Energy Three-Dimensional Oxide-Based Electronic Synapses for Implementation of Robust HighAccuracy Neuromorphic Computation Systems/ACS NANO/Bin Gao,Yingjie Bi,Hong-Yu Chen,Rui Liu, Peng Huang,Bing Chen,Lifeng Liu,Xiaoyan Liu, Shimeng Yu,H.-S. Philip Wong,and Jinfeng Kang | 2 | Gd-doping effect on performance of HfO2 based resistive switching memory devices using implantation approach/APPLIED PHYSICS LETTERS/Zhang Haowei, Liu Lifeng, Gao Bin, Qiu Yuanjun, Liu Xiaoyan, Lu Jing, Han Ruqi, Kang Jinfeng, Yu Bin | 3 | Reconfigurable Nonvolatile Logic Operations in Resistance Switching Crossbar Array for Large-Scale Circuits/Advanced Materials/Peng Huang, Jinfeng Kang, Yudi Zhao, Sijie Chen, Runze Han, Zheng Zhou, Zhe Chen, Wenjia Ma, Mu Li, Lifeng Liu, and Xiaoyan Liu | 4 | Oxide-Based RRAM Switching Mechanism: A New Ion-Transport-Recombination Model/IEEE INTERNATIONAL ELECTRON DEVICES MEETING/Gao B., Yu S., Xu N., Liu L. F., Sun B., Liu X. Y., Han R. Q., Kang J. F.*, Yu B., Wang Y. Y. | 5 | Unified Physical Model of Bipolar Oxide-Based Resistive Switching Memory/IEEE ELECTRON DEVICE LETTERS/Gao Bin, Sun Bing, Zhang Haowei, Liu Lifeng, Liu Xiaoyan, Han, Han Ruqi, Kang Jinfeng, Yu Bin | 6 | A Physics-Based Compact Model of Metal-Oxide-Based RRAM DC and AC Operations/IEEE TRANSACTIONS ON ELECTRON DEVICES/Huang Peng, Liu Xiao Yan, Chen Bing, Li Hai Tong, Wang Yi Jiao, Deng Ye Xin, Wei Kang Liang, Zeng Lang, Gao Bin, Du Gang, Zhang Xing, Kang Jin Feng | 7 | Characteristics and mechanism of conduction/set process in TiN/ZnO/Pt resistance switching random-access memories/APPLIED PHYSICS LETTERS/Xu Nuo, Liu Lifeng, Sun Xiao, Liu Xiaoyan, Han Dedong, Wang Yi, Han Ruqi, Kang Jinfeng, Yu Bin | 8 | Ionic doping effect in ZrO2 resistive switching memory/APPLIED PHYSICS LETTERS/Zhang Haowei, Gao Bin, Sun Bing, Chen Guopeng, Zeng Lang, Liu Lifeng, Liu Xiaoyan, Lu Jing, Han Ruqi, Kang Jinfeng |
| | 自然奖 | 康晋锋,高滨,黄鹏,刘力锋,刘晓彦 | 北京大学 | 北京大学 |
10 | 0001-116 | 肿瘤线粒体和耐药屏障与拟态血管靶向性给药系统的研究 项目名称 | 肿瘤线粒体和耐药屏障与拟态血管靶向性给药系统的研究 | 推荐/提名单位/人 | 北京大学 | 主要完成单位 | 北京大学 | 项目简介 | 肿瘤线粒体和耐药屏障与拟态血管靶向性给药系统的研究研究领域:194-医药卫生-药学与中医学-药剂学肿瘤线粒体、耐药屏障和拟态血管导致的内源性耐药是限制肿瘤化疗效果、治疗预后的关键因素,如何解决肿瘤内源性耐药、防止肿瘤治疗后复发,是待解决的重要科学问题。研究目标:旨在构建肿瘤线粒体和耐药屏障与拟态血管靶向性给药系统,清除内源性耐药肿瘤和肿瘤干细胞、破坏肿瘤生长和再生时所需营养供给渠道,并揭示其相关作用机制。 研究内容:(1)肿瘤线粒体靶向性给药系统与作用机制研究:构建肿瘤线粒体靶向性载药脂质体,阐明其线粒体靶向作用机制。(2)肿瘤耐药屏障靶向性给药系统与作用机制研究:构建肿瘤耐药屏障靶向性给药系统,揭示其跨越胃肠道屏障、血脑屏障和细胞屏障等耐药屏障的作用机制。(3)肿瘤拟态血管靶向性给药系统与作用机制研究:构建肿瘤拟态血管靶向性载药脂质体,阐明其清除拟态血管的靶向作用机制。主要发现点:(1)建立了全新的肿瘤线粒体靶向性载药脂质体,阐明了靶向作用于线粒体、清除内源性耐药肿瘤和肿瘤干细胞的作用机制,未见他人文献报道。(2)建立了新型肿瘤耐药屏障靶向性给药系统,揭示了其突破胃肠道屏障、血脑屏障、细胞屏障,有效杀伤耐药性肿瘤和肿瘤干细胞的作用机制,未见他人文献报道。(3)建立了全新的肿瘤拟态血管靶向性载药脂质体,阐明了其破坏拟态血管的作用机制,并揭示肿瘤拟态血管的7种潜在标志物,未见他人文献报道。科学价值:在理论创建方面,提出了肿瘤线粒体靶向治疗的学术思想,阐明了肿瘤线粒体靶向性给药系统的作用机制;揭示了肿瘤耐药屏障靶向性给药系统跨越耐药屏障的作用机制;提出肿瘤拟态血管靶向治疗的学术思想,阐明了拟态血管靶向性给药系统作用机制。在方法创建方面,构建了全新的肿瘤线粒体靶向性给药系统、新型肿瘤耐药屏障靶向性给药系统、全新的肿瘤拟态血管靶向性给药系统、揭示了7种肿瘤拟态血管潜在标志物。三个方面的研究,从分子/基因、细胞、器官/组织、整体动物水平,阐述了该给药系统的体内外靶向性、杀伤性、分子机制、体内动态规律等。为解决恶性肿瘤内源性耐药问题、建立肿瘤的早期诊断治疗方法、防止治疗后复发提供了理论依据和实验基础,不仅具有重要的科学意义和学术价值,还具有潜在的临床应用价值。同行引用及评价:8篇代表性论文,分别发表于药剂学科顶尖国际期刊Biomaterials IF=8.806和J Control Release IF=7.877,总他引679次(84次/篇), SCI他引621次(77次/篇)。论文受到国内外专家以及顶尖学术期刊高度评价和肯定 (如Seminar Cancer Biol 2017 IF=10.198,Chem Rev 2017 IF=52.613等) ,认为该研究具有全新的学术思路、重要的学术价值和临床价值。 | 主要完成人情况 | 排名 | 姓名 | 技术职称 | 工作单位 | 完成单位 | 本人对本项目主要学术贡献 | 1 | 吕万良 | 教授 | 北京大学 | 北京大学 | 该项目的第1完成人。对“第一主要发现点”所做的贡献:在国际上首先提出肿瘤线粒体靶向治疗学术思想、针对肿瘤难治性和内源性耐药,构建肿瘤线粒体靶向性给药系统,揭示其线粒体相关作用机制;代表论文号1、5 通讯作者及第一责任人。对“第二主要发现点”所做的贡献:创建能够突破胃肠道屏障、可口服吸收的新型肿瘤耐药屏障靶向性给药系统,揭示其作用机制;代表论文号4 通讯作者、第一责任人。对“第三主要发现点”所做的贡献:在国际上首先提出肿瘤拟态血管靶向治疗学术思想,创建肿瘤拟态血管靶向性给药系统,揭示其破坏肿瘤拟态血管的作用机制,揭示肿瘤拟态血管7种潜在标志物;代表论文号7、8 通讯作者及第一责任人。 | 2 | 张强 | 教授 | 北京大学 | 北京大学 | 该项目第2完成人。对“第二主要发现点”所做的贡献:提出、创建能够突破乳腺癌细胞屏障的新型肿瘤耐药屏障靶向性给药系统,揭示其靶向生长抑素受体、实现跨越乳腺癌/乳腺癌干细胞膜屏障的相关作用机制;代表论文号2 通讯作者、第一责任人。对“第二主要发现点”所做的贡献:提出、创建能够突破脑胶质瘤细胞屏障的新型肿瘤耐药屏障靶向性给药系统,揭示其靶向氯离子通道,实现跨越脑胶质瘤耐药屏障的相关作用机制;代表论文号6 通讯作者、第一责任人。 | 3 | 齐宪荣 | 教授 | 北京大学 | 北京大学 | 本项目第3完成人。对"第二主要发现点"所做的贡献:提出、创建能够突破血脑屏障的新型肿瘤耐药屏障靶向性给药系统,揭示其相关作用机制;代表论文号3 通讯作者、第一责任人。 | 4 | 王学清 | 副教授 | 北京大学 | 北京大学 | 本项目第4完成人。对“第二主要发现点”所做的贡献:创建能够突破乳腺癌细胞屏障的新型肿瘤耐药屏障靶向性给药系统,揭示其靶向生长抑素受体、实现跨越乳腺癌/乳腺癌干细胞膜屏障的相关作用机制。代表论文号2、6 合作作者(第三、二作者,研究生论文副导师)。 | 5 | 居瑞军 | 副教授 | 北京石油化工学院 | 北京大学 | 对“第三主要发现点”所做的贡献:代表论文号8第一作者;代表论文号7合作作者(第五作者)。对“第一主要发现点”所做的贡献:代表论文号1、5合作作者(第四、四作者)。对“第二主要发现点”所做的贡献:代表论文号4合作作者(第二作者)。 | 6 | 姚红娟 | 副研究员 | 中国医学科学院医学生物技术研究所 | 北京大学 | 对“第二主要发现点”所做的贡献:代表论文号4第一作者。对“第一主要发现点”所做的贡献:代表论文号1合作作者(第三作者)。 | 7 | 仰浈臻 | 其他 | 北京大学 | 北京大学 | 对“第二主要发现点”所做的贡献:代表论文号3第一作者。 | 8 | 李秀英 | 讲师 | 山西中医药大学 | 北京大学 | 对“第三主要发现点”所做的贡献:代表论文号7第一作者; 代表论文号8 合作作者(第四作者)。对“第一主要发现点”所做的贡献:代表论文号5合作作者(第五作者)。 | 9 | 张杨 | 其他 | 首都医科大学附属北京友谊医院 | 北京大学 | 对“第二主要发现点” 所做的贡献:代表论文号2第一作者。 |
| 论文、论著目录 | 序号 | 论文、专著名称/刊名/作者 | 1 | The use of mitochondrial targeting resveratrol liposomes modified with a dequalinium polyethylene glycol-distearoylphosphatidyl ethanolamine conjugate to induce apoptosis in resistant lung cancer cells. Biomaterials. Wang XX, Li YB, Yao HJ, Ju RJ, Zhang Y, Li RJ, Yu Y, Zhang L, Lu WL. | 2 | The eradication of breast cancer and cancer stem cells using octreotide modified paclitaxel active targeting micelles and salinomycin passive targeting micelles. Biomaterials. Zhang Y, Zhang H, Wang XQ, Wang JC, Zhang X, Zhang Q. | 3 | Tumor-targeting dual peptides-modified cationic liposomes for delivery of siRNA and docetaxel to gliomas. Biomaterials. Yang ZZ, Li JQ, Wang ZZ, Dong DW, Qi XR. | 4 | The antitumor efficacy of functional paclitaxel nanomicelles in treating resistant breast cancers by oral delivery. Biomaterials. Yao HJ, Ju RJ, Wang XX, Zhang Y, Li RJ, Yu Y, Zhang L, Lu WL. | 5 | The anticancer efficacy of paclitaxel liposomes modified with mitochondrial targeting conjugate in resistant lung cancer. Biomaterials. Zhou J, Zhao WY, Ma X, Ju RJ, Li XY, Li N, Sun MG, Shi JF, Zhang CX, Lu WL. | 6 | Chloride channel-mediated brain glioma targeting of chlorotoxin-modified doxorubicine-loaded liposomes. Journal of Controlled Release. Xiang Y, Wang XQ, Wang JC, Zhang X, Zhang Q. | 7 | Multifunctional liposomes loaded with paclitaxel and artemether for treatment of invasive brain glioma. Biomaterials. Li XY, Zhao Y, Sun MG, Shi JF, Ju RJ, Zhang CX, Li XT, Zhao WY, Mu LM, Zeng F, Lou JN, Lu WL. | 8 | Liposomes, modified with PTDHIV-1 peptide, containing epirubicin and celecoxib, to target vasculogenic mimicry channels in invasive breast cancer. Biomaterials. Ju RJ, Li XT, Shi JF, Li XY, Sun MG, Zeng F, Zhou J, Liu L, Zhang CX, Zhao WY, Lu WL. |
| | 自然奖 | 吕万良,张强,齐宪荣,王学清,居瑞军,姚红娟,仰浈臻,李秀英,张杨 | 北京大学 | 北京大学 |
11 | 0001-117 | 大气污染致气道炎症和肺功能快速下降的机制及相关因素研究 项目名称 | 大气污染致气道炎症和肺功能快速下降的机制及相关因素研究 | 推荐/提名单位/人 | 北京大学 | 主要完成单位 | 北京大学 | 项目简介 | 随着我国经济发展,大气污染问题日益凸显,大气污染对居民健康的危害不容忽视。已有研究表明,大气污染暴露与慢性阻塞性肺疾病、支气管哮喘等慢性肺病密切相关,同时还会对血液、心血管、神经等系统产生不良影响。相对于发达国家,我国大气污染更重,但大气污染健康效应的研究数据还相对缺乏,为此,我们进行了大气污染对国人呼吸系统、血液系统和心血管系统影响的研究,提供了宝贵的研究数据。大气污染物由呼吸系统进入体内,气道炎症是大气污染引起健康损害的始动环节,因此也是研究的热点,为了探讨大气污染引起气道炎症的机制,我们进行了一系列探索。 本课题组前期研究建立了肺功能快速下降的社区人群队列,我们观察了社区居民慢性阻塞性肺疾病的患病及目前诊断情况,综合分析了吸烟、被动吸烟、职业暴露等多种因素对成人肺功能的影响,也为后续的大气污染研究奠定了基础。通过分析社区居民的居住地与城市主干道的距离和居民的肺功能、EBC pH和慢性咳嗽症状之间的关系,我们发现,距离主干道较近的居民,由于长期高水平暴露于交通相关大气污染,他们的肺功能水平偏低、更容易出现慢性咳嗽,并且气道酸化水平更高。为了探讨大气污染物浓度短期波动对健康人肺功能的影响,我们通过对每天大气PM2.5浓度的监测和每日肺功能检测,观察到了PM2.5对健康成年人FEV1、FVC、脉冲震荡气道阻力指标的短期负效应和滞后效应。通过对急诊医疗数据库的分析,我们发现大气中PM2.5和NO2浓度增高增加了院外心跳骤停事件风险。为了观察大气污染对气道炎症、氧化应激指标的影响,我们在2008年北京奥运期间随访了125名健康成人,除了证实短期大气污染的波动可引起气道炎症和氧化应激指标的相应波动之外,我们还发现,短期大气污染水平的改变即会对健康成人血清炎症指标产生影响,而凝血指标、血压、心率等指标同样受到显著影响。这为大气污染引起气道炎症,进而引起全身炎症及多系统损害的假说提供了理论依据。 气道炎症是大气污染引起人体多系统损害的启动步骤,而目前其机制尚未完全阐明,要有效阻断大气污染对健康的损害,就要研究大气污染引起气道炎症反应的机制。我们建立了PM2.5气道滴注的小鼠模型,在国内首先建立了适用于动物的喉镜装置及气管插管装置,并申请了专利。通过对PM2.5染毒的小鼠进行研究,我们首先发现了肺组织中TLR2和TLR4阳性细胞在PM2.5暴露后的改变,证实了Th1/Th2失衡在PM2.5诱发气道炎症中的作用。通过对PM2.5暴露后小鼠肺组织miRNA的分析,我们进一步从分子水平证实了Th1/Th2失衡在气道炎症中的作用。另外,我们在国内外首先发现了木犀草素在保护肺泡巨噬细胞功能、抑制气道炎症中的作用,为研制阻断大气污染引起气道炎症的药物奠定了基础。 上述研究发表论文15篇,其中SCI 8篇,他引238次。 | 主要完成人情况 | 排名 | 姓名 | 技术职称 | 工作单位 | 完成单位 | 本人对本项目主要学术贡献 | 1 | 王广发 | 教授 | 北京大学 | 北京大学 | 全面负责本项目的设计和实施。包括气道炎症的检测方法的设计,PM2.5暴露实验动物模型等。为发表论文2的并列第一作者,论文3-5的责任作者。 | 2 | 朱彤 | 教授 | 北京大学 | 北京大学 | 负责研究中大气污染物的分析和检测,论文1的责任作者。 | 3 | 胡展维 | 中级 | 北京大学 | 北京大学 | 为代表性论文4、5的第一作者,对研究居民居住地距离主干道距离与肺功能、呼吸道症状、EBC pH影响的研究有重要贡献。 | 4 | 廖纪萍 | 副高级 | 北京大学 | 北京大学 | 参余HEART研究,大气污染短期剧烈改变对健康青年人群肺功能和气道阻力的可逆性影响,参余PM2.5对于Th1/Th2漂移的影响相关研究 | 5 | 胡艳 | 副高级 | 北京大学 | 北京大学 | 参余大气污染对肺功能短期影响的研究,对研究有重要贡献 | 6 | 程渊 | 副高级 | 北京大学 | 北京大学 | 参与社区居民肺功能及慢性阻塞性肺疾病的流行病学调查 |
| 论文、论著目录 | 序号 | 论文、专著名称/刊名/作者 | 1 | Association Between Changes in Air Pollution Levels During the Beijing Olympics and Biomarkers of Inflammation and Thrombosis in Healthy Young Adults. JAMA | 2 | Inflammatory and Oxidative Stress Responses of Healthy Young Adults to Changes in Air Quality during?the Beijing Olympics. Am J Respir Crit Care Med | 3 | Involvement of TLR2 and TLR4 and Th1/ 2 shift in inflammatory responses induced by fine ambient particulate matter in mice. Inhalation Toxicology | 4 | Living near a major road in Beijing: association with lower lung function, airway acidification, and chonic cough. Chinese Medical Journal | 5 | 长期被动吸烟对北京社区居民呼吸系统的影响. 国际呼吸杂志 |
| | 自然奖 | 王广发,朱彤,胡展维,廖纪萍,胡艳,程渊 | 北京大学 | 北京大学 |
12 | 0001-119 | 中国肌萎缩侧索硬化患者的分子流行病学及发病机制研究 项目名称 | 中国肌萎缩侧索硬化患者的分子流行病学及发病机制研究 | 推荐/提名单位/人 | 北京大学 | 主要完成单位 | 北京大学 | 项目简介 | 肌萎缩侧索硬化症(ALS)是一种罕见累及上下运动神经元的神经退行性疾病。据国外数据,年发病率约2-3/10万人,发病多在50-60岁,发病3-5年后常因呼吸衰竭去世。ALS给患者及家庭带来了难以承受的疾病和精神负担。ALS已于2018年纳入我国《第一批罕见病目录》。长期以来,由于其发病率极低、生存期短、临床异质性大、多数医师经验不足,中国ALS患者致病基因、流行病学、发病特征等多环节信息缺失或仅有小规模人群调查结果,需借鉴高加索ALS人群相关数据;中国ALS患者疾病分类、进展、预后的自然史特征,亦需参考国外数据,无中国大样本患病人群的相关统计分析。本项目团队廿余年以来,在16项国家自然科学基金(包括1项重点项目)、多项北京市自然科学基金、教育部博士点基金和国家科技计划亚课题等资助下完成了以下主要科学发现成果:1) 建立了国际上最大规模单中心ALS患者登记队列(超过3000例),在此基础上完成了对ALS患者致病基因/风险位点SOD1、C9orf72、OPTN、ATXN2、SQSTM1、ARHGEF28、TUBA4A、MATR3、FGGY、VAPB、ANG等在中国大陆ALS突变频率分析,揭示了中国ALS患者不同于高加索人群患者的分子流行病学特征,这将深远影响到针对不同种族ALS患者的发病机制研究和治疗策略的制定。2) 发表了至今最大规模(超过1600例)中国ALS患者流行病学研究结果,首次在一项研究中完整描述中国ALS患者性别比例、起病年龄、诊断延迟时间、生存期、疾病表型分布、用药情况、生活方式危险因素等,被国际临床神经病学顶尖杂志之一JNNP配发编者评论予以推荐,认为该项关于中国ALS患者最大规模的流行病学及自然史研究,极大丰富了人们对ALS发病机制中基因、环境和生活方式相互作用的认识。3) 国际上首次发现SIRT1蛋白作为能量代谢感受分子,其激活能力下降参与了低能量环境下SOD1突变ALS细胞模型重要发病环节,使用白藜芦醇在一定程度上通过增加线粒体生成促进了突变细胞存活;随后亦首次发现ALS另一种突变蛋白TDP-43通过形成TDP-43/FMRP/STAU1功能复合体形式也可调控神经元SIRT1表达,从而影响神经元存活。这些结果是国际上较早一批能量代谢SIRT1通路在ALS发病机制的研究,为ALS领域能量代谢机制研究奠定了基础。4)建立了具有代表性的中国罕见病研究诊疗中心、模式以及研究人员培训体系,作为牵头单位发起组织亚太国家ALS国际研究项目,最早建立了国内ALS注册研究平台和系统,努力探索罕见病在患者登记筛查、医师研究、遗传咨询等多方面管理模式,受到了来自国家领导人和的肯定和鼓励。本项目发表论文155篇,其中SCI论文30篇。8篇代表性论文SCI他引140次,被Trends in Cell Biology, Acta Neuropathologica, Neuron, JNNP等著名期刊引用;国际会议作专题发言7次,承办全国性学术学习班11次;主编出版专著3部;培养博士研究生38名。第一完成人曾获教育部科技进步一等奖、北京市科技成果三等奖及中华医学科技三等奖,2017年获得“国家卫生与计划生育委员突出贡献中青年专家”称号。 | 主要完成人情况 | 排名 | 姓名 | 技术职称 | 工作单位 | 完成单位 | 本人对本项目主要学术贡献 | 1 | 樊东升 | 教授 | 北京大学 | 北京大学 | 作为项目第一完成人,是本项目的总负责人,负责项目总体研究方案的设计和项目的实施。带领团队完成大量ALS病例入组、流行病学分析、基因筛查策略和发病机制研究工作,特别是在ALS患者流行病学及分子流行病学研究方面进行了一系列的创新性工作,是重要科学发现一、二、三和四的主要贡献者;是全部8篇代表性论文的通讯作者(或共同通讯作者)。参与本项目的工作量占个人总工作量的70%。 | 2 | 陈璐 | 中级 | 北京大学 | 北京大学 | 参与本项目的设计、规划和实施,为本项目主要科学发现点二、四做出了主要贡献。负责ALS患者入组、以及临床资料和流行病学信息登记、随访、数据核查、统计分析和质量控制。是代表性论文1的第一作者,代表性论文8的共同作者。参与本项目的工作量占个人总工作量的80%。 | 3 | 唐璐 | 助理研究员 | 北京大学 | 北京大学 | 参与本项目的设计、规划和实施,为本项目主要科学发现点一、二、三和四做出了重要贡献。主要负责ALS患者生物样本库的建立、登记和质量控制,规范实验室操作流程及监督机制,参与了临床信息库的建立和随访规划,完善了分子流行病学研究的质量控制。是代表性论文2的共同第一作者,代表性论文1,5-8的共同作者。参与本项目的工作量占个人总工作量的90%。 | 4 | 刘晓鲁 | 中级 | 北京大学 | 北京大学 | 参与完成ALS患者临床入组、分子流行病学基因研究及方案优化,为本项目主要科学发现点一、四做出主要贡献。完成多个ALS致病基因/风险位点的中国患者的突变分析和评估。是代表性论文7的第一作者,代表性论文1,2,6和8的共同作者。参与本项目的工作量占个人总工作量的70%。 | 5 | 郑梅 | 副高级 | 北京大学 | 北京大学 | 参与完成TDP-43参与ALS发病机制研究,确定了关键通路致病分子PTEN和NR2A;同时负责了大量ALS患者的临床诊断入组,为本项目主要科学发现点二和三做出了主要贡献。是代表性论文4的第一作者。参与本项目的工作量占个人总工作量的60%。 | 6 | 何及 | 中级 | 北京大学 | 北京大学 | 参与完成ALS患者分子流行病学基因研究及方案优化,为本项目主要科学发现点一和四做出了主要贡献。主要负责了基因筛查研究方案整体策略的设计、实施以及质量评估。是代表性论文2的共同第一作者,代表性论文6的共同作者。参与本项目的工作量占个人总工作量的70%。 | 7 | 马妍 | 中级 | 北京大学 | 北京大学 | 参与完成ALS患者临床入组、分子流行病学基因研究及方案优化,为本项目主要科学发现点一和四做出主要贡献。完成多个ALS致病基因/风险位点的中国患者评估。是代表性论文8的第一作者,代表性论文2的共同作者。参与本项目的工作量占个人总工作量的70%。 | 8 | 叶珊 | 中级 | 北京大学 | 北京大学 | 参与完成ALS患者临床诊断、评估入组、功能评价以及分子流行病学基因研究,为本项目主要科学发现点一和四做出了主要贡献。是代表性论文1,2,6和8的共同作者。参与本项目的工作量占个人总工作量的60%。 | 9 | 张楠 | 中级 | 北京大学 | 北京大学 | 参与本项目全部ALS患者的入组、流行病学/临床资料登记和随访工作,为本项目主要科学发现点二做出了主要贡献。是代表性论文5,6和7的共同作者。参与本项目的工作量占个人总工作量的90%。 |
| 论文、论著目录 | 序号 | 论文、专著名称/刊名/作者 | 1 | Natural history and clinical features of sporadic amyotrophic lateral sclerosis in China. / J Neurol Neurosurg Psychiatry./ Chen L, Zhang B, Chen R, Tang L, Liu R, Yang Y, Yang Y, Liu X, Ye S, Zhan S, Fan D. | 2 | C9orf72 hexanucleotide repeat expansions in Chinese sporadic amyotrophic lateral sclerosis. / Neurobiol Aging. / He J, Tang L, Benyamin B, Shah S, Hemani G, Liu R, Ye S, Liu X, Ma Y, Zhang H, Cremin K, Leo P, Wray NR, Visscher PM, Xu H, Brown MA, Bartlett PF, Mangelsdorf M, Fan D. | 3 | Neurodegeneration-associated TDP-43 interacts with fragile X mental retardation protein (FMRP)/Staufen (STAU1) and regulates SIRT1 expression in neuronal cells. / J Biol Chem. / Yu Z, Fan D, Gui B, Shi L, Xuan C, Shan L, Wang Q, Shang Y, Wang Y. | 4 | Regulation of nuclear TDP-43 by NR2A-containing NMDA receptors and PTEN. / J Cell Sci. / Zheng M, Liao M, Cui T, Tian H, Fan DS, Wan Q. | 5 | Protective effects of resveratrol through the up-regulation of SIRT1 expression in the mutant hSOD1-G93A-bearing motor neuron-like cell culture model of amyotrophic lateral sclerosis. / Neurosci Lett. / Wang J, Zhang Y, Tang L, Zhang N, Fan D. | 6 | Optineurin mutations in patients with sporadic amyotrophic lateral sclerosis in China./ Amyotroph Lateral Scler Frontotemporal Degener./ Li C, Ji Y, Tang L, Zhang N, He J, Ye S, Liu X, Fan D. | 7 | ATXN2 CAG repeat expansions increase the risk for Chinese patients with amyotrophic lateral sclerosis./ Neurobiol Aging./ Liu X, Lu M, Tang L, Zhang N, Chui D, Fan D. | 8 | ARHGEF28 gene exon 6/intron 6 junction mutations in Chinese amyotrophic lateral sclerosis cohort. / Amyotroph Lateral Scler Frontotemporal Degener. / Ma Y, Tang L, Chen L, Zhang B, Deng P, Wang J, Yang Y, Liu R, Yang Y, Ye S, Liu X, Zhang H, Fan D. |
| | 自然奖 | 樊东升,陈璐,唐璐,刘晓鲁,郑梅,何及,马妍,叶珊,张楠 | 北京大学 | 北京大学 |
13 | 0001-120 | 稠油生物转化及其应用于采油清洁生产的基础研究 项目名称 | 稠油生物转化及其应用于采油清洁生产的基础研究 | 推荐/提名单位/人 | 北京大学 | 主要完成单位 | 北京大学,清华大学 | 项目简介 | 本项目属于环境生物学学科研究领域。当前,我国石油对外依存度超过70%。但我国陆上主力油田大多进入开发中后期,高含水、稠油油藏比例逐年上升。目前广泛应用的化学、热力采油等三次采油技术都属于高碳技术:污染严重、能耗大、成本高,且受我国陆相沉积地层严重不均质的制约:效率低、应用受限制。同时,世界石油储量约70%为稠油(8150亿吨),利用当前技术采出程度低于10%。微生物采油技术可利用微生物作用乳化原油、降低油水流度比,是突破高含水、稠油油藏开发制约的清洁与环境友好型颠覆性开采技术。对油藏微生物(群落)降解和转化原油重质组分的准确了解和精准调控,是其有效应用与清洁生产的关键。油藏也是深地环境和陆地主要碳库之一,其中微生物对原油的转化对深地乃至全球碳循环起着重要作用。因此,深入研究油藏微生物群落组成及其对原油的转化机制,将为高含水、稠油油藏开发颠覆性清洁采油技术提供帮助,也增加人类对深部生物圈生物地球化学过程的理解。本项目经过十几年系统研究,在微生物降解重质烷烃、油藏微生物群落构建与调控、油藏微生物资源开发利用等方面取得了以下重要创新:1)微生物代谢原油分子机制方面。发现了一种新型烷烃羟化酶/红素氧还蛋白融合方式,其可显著提高微生物降解重质烷烃的能力,阐明了其催化长链烷烃羟化功能与转录调控的分子机制;发现了同一细菌存在多个烷烃代谢途径、且分别对不同长度烷烃进行作用,修正了"微生物优先降解短链烷烃"的传统认识。2)油藏微生物群落构建与调控方面。通过系统研究我国陆上主力油田中微生物群落组成,率先发现了油田微生物群落存在着共有的“核心微生物组”,推测了热力学过程决定油藏古菌、进而选择细菌组成的群落构建机制。通过对来自不同环境的近1000个宏基因组数据进行比较研究,提出了微生物群落形成的“功能过滤器(shape-sorter)模型”,即环境因子确定特征反应、选择与之匹配的功能基因,能够“认领”这些功能基因的微生物构建本地微生物群落。因此通过调整“功能过滤器”可以达到对微生物群落定向调控的目的。3)油藏微生物资源开发利用方面。通过开发和利用新型培养条件和培养装置,大幅提高石油环境细菌可培养性,生效发表微生物新物种19个;从中发现了微生物依据烷烃种类产生不同表面活性物质,以及可协同降解不同原油组分的新能力。项目执行期间,发表SCI论文79篇,被SCI论文他引1100次,获得国家发明专利7项。其中8篇代表性论文被PNAS,ISME J等高水平杂志他引322次。项目第一完成人被聘为Applied & Environmental Microbiology杂志编委,获得了国家杰出青年科学基金支持、以及教育部长江学者特聘教授、环境微生物专业委员会副主任等荣誉称号。以本项目成果指导开发的新型微生物采油技术,在大庆采油十厂(高含水油藏)、新疆重油公司九6区块(高含水超稠油油藏)、加拿大PetroSun油田(高含水稠油油藏)等进行了现场应用,展示了可靠应用性和良好的社会经济和环境效益。 | 主要完成人情况 | 排名 | 姓名 | 技术职称 | 工作单位 | 完成单位 | 本人对本项目主要学术贡献 | 1 | 吴晓磊 | 教授 | 北京大学 | 北京大学 | 项目总体负责,完成总体实验设计。设计实验改进提高环境中微生物的可培养性,指导并参与石油环境相关微生物种质资源库建设(代表论文3);参与石油环境微生物菌株代谢原油成分的分子机制研究,揭示了细菌代谢直链烷烃的分子机制(代表论文1、2、7、8),菌株在不同环境条件下代谢芳烃的特性及机制(代表论文5、6),开展油田相关环境的微生物群落调查及微生物群落的定向调控研究(代表论文4)。实施了稠油油藏微生物采油的现场试验。对重要科学发现1、2、3 均有重要贡献。投入本研究的时间约占其工作量的90%。 | 2 | 聂勇 | 助理研究员 | 北京大学 | 北京大学 | 协助项目开展,负责稠油生物转化分子机制的研究(代表性论文2,7,8),对科学发现1,3有重要贡献,投入本研究的时间约占其工作量的80%。 | 3 | 汤岳琴 | 教授 | 四川大学 | 北京大学 | 负责油藏内源微生物群落和构建机制的研究(代表性论文4),对科学发现3有重要贡献,投入本研究的时间约占其工作量的80%。 | 4 | 孙纪全 | 研究员 | 内蒙古大学 | 北京大学 | 负责稠油生物转化分子机制的研究(代表性论文5,6),对科学发现1,2有重要贡献,投入本研究的时间约占其工作量的80%。 | 5 | 王兴彪 | 助理研究员 | 中国科学院天津工业生物技术研究所 | 北京大学 | 负责稠油转化微生物的生理研究,协助生物转化分子机制的研究(代表性论文1),对科学发现1,2有重要贡献,投入本研究的时间约占其工作量的70%。 | 6 | 李彦 | 副研究员 | 江苏大学 | 北京大学 | 协助油藏内源微生物群落和构建机制的研究(代表性论文4),对科学发现3有重要贡献,投入本研究的时间约占其工作量的60%。 | 7 | 赵洁玉 | 工程师 | 物资节能中心 | 北京大学 | 负责油藏内源微生物群落和构建机制的研究(代表性论文4),对科学发现3有重要贡献,投入本研究的时间约占其工作量的60%。 | 8 | 王亚南 | 副研究员 | 北京润世能源技术有限共色 | 清华大学 | 负责稠油生物转化微生物资源的收集(代表性论文3),对科学发现2有重要贡献,投入本研究的时间约占其工作量的80%。 |
| 论文、论著目录 | 序号 | 论文、专著名称/刊名/作者 | 1 | Degradation of petroleum hydrocarbons (C6-C40) and crude oil by a novel Dietzia strain/BIORESOURCE TECHNOLOGY/Wang XB, Chi CQ, Nie Y, Tang YQ, Tan Y, Wu G, Wu XL | 2 | Diverse alkane hydroxylase genes in microorganisms and environments/SCIENTIFIC REPORTS/Nie Y, Chi CQ, Fang H, Liang JL, Lu SL, Lai GL, Tang YQ, Wu XL | 3 | Halomonas shengliensis sp nov., a moderately halophilic, denitrifying, crude-oil-utilizing bacterium /INTERNATIONAL JOURNAL OF SYSTEMATIC AND EVOLUTIONARY MICROBIOLOGY/Wang YN, Cai H, Chi CQ, Lu AH, Lin XG, Jiang ZF, Wu XL | 4 | Microbial Communities in Long-Term, Water-Flooded Petroleum Reservoirs with Different in situ Temperatures in the Huabei Oilfield, China/ PLOS ONE/Tang YQ, Li Y, Zhao JY, Chi CQ, Huang LX, Dong HP, Wu XL | 5 | Degradation of pyridine by one Rhodococcus strain in the presence of chromium (VI) or phenol/JOURNAL OF HAZARDOUS MATERIALS/Sun JQ, Xu L, Tang YQ, Chen FM, Liu WQ, Wu XL | 6 | Simultaneous degradation of phenol and n-hexadecane by Acinetobacter strains/BIORESOURCE TECHNOLOGY/Sun JQ, Xu L, Tang YQ, Chen FM, Wu XL | 7 | 7 The Genome Sequence of Polymorphum gilvum SL003B-26A1(T) Reveals Its Genetic Basis for Crude Oil Degradation and Adaptation to the Saline Soil/PLOS ONE/Nie Y, Tang YQ, Li Y, Chi CQ, Cai M, Wu XL | 8 | Two Novel Alkane Hydroxylase-Rubredoxin Fusion Genes Isolated from a Dietzia Bacterium and the Functions of Fused Rubredoxin Domains in Long-Chain n-Alkane Degradation/APPLIED AND ENVIRONMENTAL MICROBIOLOGY/Nie Y, Liang JL, Fang H, Tang YQ, Wu XL |
| | 自然奖 | 吴晓磊,聂勇,汤岳琴,孙纪全,王兴彪,李彦,赵洁玉,王亚南 | 北京大学,清华大学 | 北京大学 |
14 | 0001-121 | 解析与重塑软骨组织修复再生微环境的基础研究 项目名称 | 解析与重塑软骨组织修复再生微环境的基础研究 | 推荐/提名单位/人 | 北京大学 | 主要完成单位 | 北京大学 | 项目简介 | 关节软骨是人体重要组成部分,对关节运动功能至关重要。关节软骨损伤是运动医学临床多发、常见的难治性疾患,其患病率高达20%。由于关节软骨生物学特性,损伤后难以自身修复,直接影响患者运动功能并可导致严重骨关节炎和关节病废,运动员甚至因此丧失运动生涯。因此,关节软骨损伤修复与再生治疗是国内外运动医学与骨关节外科领域的重点难点课题。目前国内外针对关节软骨损伤治疗方法已有较多研究,但仍未达到很好的修复效果,主要原因是未能提供与正常软骨相似或相近的特异性微环境。我国2016年至2019年连续四年在国家重点专项指南中明确提出支持软骨组织修复再生机制研究,并要求尽快进行临床转化。因此,深入解析与构建关节软骨组织特异性微环境,促进软骨组织修复再生是世界范围内运动医学领域的重大需求。课题组在国家“863”计划、“十一五”支撑计划、国家自然科学基金重点项目等资助下,围绕关节软骨组织修复再生这一国际前沿课题与国家战略需求开展了深入、前沿、系统性研究,提出解析与构建软骨组织修复微环境创新理论,在细胞学水平、生物学水平与组织结构水平多维度、多层次构建与软骨组织结构与功能相似的整体微环境、促进软骨组织修复再生以及临床转化等方面取得重要成果。主要技术内容及创新如下:1.研究软骨退变进程中细胞微观力学与生物学微环境变化规律,阐明关键分子调控机制,构建细胞生物学微环境促进软骨组织修复再生;2.国际首次筛选出可体内特异性募集骨髓间充质干细胞亲和多肽E7,改善自体干细胞生物学微环境,研发新型稀土元素标记物,监测软骨损伤修复过程中干细胞示踪与转归;3.深入开展脱细胞骨基质生物材料修复软骨损伤系列研究,制备结构与功能优化的脱细胞骨基质支架,提出自主创新的自体、原位、一次性软骨组织修复再生理论。课题组所在单位作为国家运动医学重点学科、国家运动员伤病防治中心,全国关节镜诊疗技术培训基地与中心,教育部创新团队,国家临床重点专科建设项目(运动医学)、运动医学关节伤病北京市重点实验室,中国医师协会关节镜医师培训学院,是北京大学“211 工程”和“985 计划”重点建设单位。研究所长期从事软骨损伤与修复重建研究,70年代初开展生物材料修复关节软骨损伤的基础与临床研究。随着研究的深入,近五年来提出并证实软骨损伤后局部微环境的重要性,提出多维度、多层次构建与软骨组织功能与结构相似的整体微环境,可有效促进软骨组织修复再生,获得国际突破性成果,为软骨损伤的临床诊断与治疗提供了新的理论及实践依据。本课题发表在Biomaterials、Molecular therapy等国际期刊上的8篇代表性论文SCI他引共计203次。研究工作得到了国内外同行的广泛关注。2011年团队发起创建了亚洲关节软骨损伤修复学会,2016年创建成立了国际关节软骨修复学会中国分部。多次举办关节软骨损伤修复专题研讨会,2018年团队直接承办第十四届国际关节软骨修复大会。 | 主要完成人情况 | 排名 | 姓名 | 技术职称 | 工作单位 | 完成单位 | 本人对本项目主要学术贡献 | 1 | 敖英芳 | 教授 | 北京大学第三医院 | 北京大学 | 负责本项目的设计和总体实施规划,为本项目主要科技创新点1、2、3做出主要贡献。是所有8篇代表性论文的通讯作者。参与项目工作量占本人工作量的80%。 | 2 | 胡晓青 | 副研究员 | 北京大学第三医院 | 北京大学 | 参与本项目的设计和实施规划,为本项目主要科技创新点1、2、3做出主要贡献。是第7篇代表性论文的第一作者。参与项目工作量占本人工作量的80%。 | 3 | 程锦 | 助理研究员 | 北京大学第三医院 | 北京大学 | 参与本项目的实施规划,为本项目主要科技创新点1做出主要贡献。是第4篇代表性论文的第一作者。参与项目工作量占本人工作量的80%。 | 4 | 陈海峰 | 研究员 | 北京大学 | 北京大学 | 参与本项目的设计和实施规划,为本项目主要科技创新点2、3做出主要贡献。是第7篇代表性论文的通讯作者。参与项目工作量占本人工作量的70%。 | 5 | 周春燕 | 教授 | 北京大学 | 北京大学 | 参与本项目的设计和实施规划,为本项目主要科技创新点1、2、3做出主要贡献。是第1、6、8篇代表性论文的通讯作者。参与项目工作量占本人工作量的70%。 | 6 | 张辛 | 副高级 | 北京大学第三医院 | 北京大学 | 参与本项目的实施规划,为本项目主要科技创新点2、3做出主要贡献。是第1篇代表性论文的第一作者。参与项目工作量占本人工作量的80%。 | 7 | 代岭辉 | 中级 | 北京大学第三医院 | 北京大学 | 参与本项目的实施规划,为本项目主要科技创新点1做出主要贡献。是第1篇代表性论文的第一作者。参与项目工作量占本人工作量的80%。 | 8 | 皮彦斌 | 中级 | 北京大学第三医院 | 北京大学 | 参与本项目的实施规划,为本项目主要科技创新点1、2做出主要贡献。是第5篇代表性论文的第一作者。参与项目工作量占本人工作量的80%。 | 9 | 邵振兴 | 中级 | 北京大学第三医院 | 北京大学 | 参与本项目的实施规划,为本项目主要科技创新点1、2做出主要贡献。在第5、6篇代表性论文中做出了贡献。参与项目工作量占本人工作量的80%。 | 10 | 黄洪杰 | 中级 | 北京大学第三医院 | 北京大学 | 参与本项目的实施规划,为本项目主要科技创新点2、3做出主要贡献。是第6篇代表性论文的第一作者。参与项目工作量占本人工作量的80%。 | 11 | 刘振龙 | 助理研究员 | 北京大学第三医院 | 北京大学 | 参与本项目的实施规划,为本项目主要科技创新点3做出主要贡献。在第8篇代表性论文中做出了贡献。参与项目工作量占本人工作量的60%。 | 12 | 刘强 | 初级 | 北京大学第三医院 | 北京大学 | 参与本项目的实施规划,为本项目主要科技创新点1做出主要贡献。是第2、3篇代表性论文的第一作者。参与项目工作量占本人工作量的60%。 | 13 | 朱敬先 | 中级 | 北京大学第三医院 | 北京大学 | 参与本项目的实施规划,为本项目主要科技创新点2做出主要贡献。是第7篇代表性论文的第一作者。参与项目工作量占本人工作量的60%。 | 14 | 孟庆阳 | 初级 | 北京大学第三医院 | 北京大学 | 参与本项目的实施规划,为本项目主要科技创新点3做出主要贡献。在第7、8篇代表性论文中做出了贡献。参与项目工作量占本人工作量的60%。 |
| 论文、论著目录 | 序号 | 论文、专著名称/刊名/作者 | 1 | Silencing of miR-101 Prevents Cartilage Degradation by Regulating Extracellular Matrix-related Genes in a Rat Model of Osteoarthritis/MOLECULAR THERAPY/Dai Linghui, Zhang Xin, Hu Xiaoqing, Liu Qiang, Man Zhentao, Huang Hongjie, Meng Qingyang, Zhou Chunyan, Ao Yingfang. | 2 | The TMSB4 Pseudogene LncRNA Functions as a Competing Endogenous RNA to Promote Cartilage Degradation in Human Osteoarthritis/MOLECULAR THERAPY/ Liu Qiang, Hu Xiaoqing, Zhang Xin, Dai Linghui, Duan Xiaoning, Zhou Chunyan, Ao Yingfang. | 3 | Circular RNA Related to the Chondrocyte ECM Regulates MMP13 Expression by Functioning as a MiR-136 'Sponge' in Human Cartilage Degradation/SCIENTIFIC REPORTS/Liu Qiang, Zhang Xin, Hu Xiaoqing, Dai Linghui, Fu Xin, Zhang Jiying, Ao Yingfang. | 4 | Inhibition of transforming growth factor beta-activated kinase 1 prevents inflammation-related cartilage degradation in osteoarthritis/SCIENTIFIC REPORTS/Cheng Jin, Hu Xiaoqing, Dai Linghui, Zhang Xin, Ren Bo, Shi Weili, Liu Zhenlong, Duan Xiaoning, Zhang Jiying, Fu Xin, Chen Wenqing, Ao Yingfang. | 5 | Intra-articular delivery of anti-Hif-2 alpha siRNA by chondrocyte-homing nanoparticles to prevent cartilage degeneration in arthritic mice/GENE THERAPY/Pi Y, Zhang Xin, Shao Zhenxing, Zhao Fengyuan, Hu Xiaoqing, Ao Yingfang. | 6 | A functional biphasic biomaterial homing mesenchymal stem cells for in vivo cartilage regeneration/BIOMATERIALS/Huang Hongjie, Zhang Xin, Hu Xiaoqing, Shao Zhenxing, Zhu Jingxian, Dai Linghui, Man Zhentao, Yuan Lan, Chen Haifeng, Zhou Chunyan, Ao Yingfang. | 7 | Dextran-coated fluorapatite crystals doped with Yb3+/Ho3+ for labeling and tracking chondrogenic differentiation of bone marrow mesenchymal stem cells in vitro and in vivo/Biomaterials/Hu Xiaoqing, Zhu Jingxian, Li Xiyu, Zhang Xin, Meng Qingyang, Yuan Lan, Zhang Jiying, Fu Xin, Duan Xiaoning, Chen Haifeng, Ao Yingfang. | 8 | Transplantation of allogenic chondrocytes with chitosan hydrogel-demineralized bone matrix hybrid scaffold to repair rabbit cartilage injury/BIOMATERIALS/ Man Zhentao, Hu Xiaoqing, Liu Zhenlong, Huang Hongjie, Meng Qingyang, Zhang Xin, Dai Linghui, Zhang Jiying, Fu Xin, Duan Xiaoning, Zhou Chunyan, Ao Yingfang. |
| | 自然奖 | 敖英芳,胡晓青,程锦,陈海峰,周春燕,张辛,代岭辉,皮彦斌,邵振兴,黄洪杰,刘振龙,刘强,朱敬先,孟庆阳 | 北京大学 | 北京大学 |
15 | 0001-122 | 强相互作用系统的对称性及其破缺的理论研究 项目名称 | 强相互作用系统的对称性及其破缺的理论研究 | 推荐/提名单位/人 | 北京大学 | 主要完成单位 | 北京大学,北京应用物理与计算物理研究所 | 项目简介 | 项目主要完成人刘玉鑫一直在北京大学进行强相互作用系统的对称性及其破缺的理论研究。该项目主要完成人常雷、秦思学、付伟杰和张宇都是从北京大学刘玉鑫课题组毕业的博士,并在各自所在单位建立了自己的课题组开展研究工作。因此,这一项目组是自然形成的研究组,该申请奖励的学术成果都是刘玉鑫与这些成员及其他成员(博士生:袁玮、辛现银、王昆仑、侯占峰、姜丽佳、丁明慧、高飞、等,本科生:赵悦、柯伟尧、等)共同研究取得的。项目成果主要有:(1) 提出分析量子场的时空对称性和内禀对称性导致的Ward-Takahashi恒等式的方法,建立包含纵向和横向效应(从而真正反映了强相互作用的非阿贝尔规范作用性质)的夸克-胶子相互作用顶角模型,提出胶子的着衣函数在深红外能区趋于常量的胶子模型,为在非微扰QCD框架下开展具体研究提供了支撑。(2) 建立在通常的有效热力学势判据失效情况下确定QCD相变(可见物质由之获得绝大部分可见质量,并由非禁闭的夸克和胶子转化为强子)的相边界曲线和临界终点的手征磁化率方案,给出相边界曲线和临界终点位置,并说明温度和密度(化学势)影响临界终点位置的物理机制,还提出易于计算的标志夸克退禁闭相变的判据;提出清楚表征手征对称性动力学破缺使可见物质获得几乎所有质量的过程的直观图像,给出以流质量和相互作用强度为坐标轴的QCD相图;建立描述三味夸克系统的QCD相变的Polyakov—Nambu—Jona-Lasinio模型,提出一个包含夸克化学势效应的Polyakov圈有效势模型,给出QCD相变的相图。(3) 率先在QCD层次上说明QCD赝相变临界温度之上不太高的温区内的夸克胶子物质处于强关联夸克胶子等离子体状态,提出在QCD的连续场论(非微扰)方法–Dyson-Schwinger 方程框架下确定物质的熵及状态方程等性质的方案,解决了长期困扰该领域的强子化过程的熵变与熵增加原理不一致的疑难;率先在QCD层次上给出夸克数密度涨落的高阶矩随温度和化学势变化的行为,由之确定了QCD相图和临界终点位置;提出核心塌缩型超新星爆发过程中的引力模式振荡频率可以作为强子-夸克相变的观测信号的概念,预言的振荡频率与现在观测到的引力波的频率范围相同。(4) 提出转动驱动原子核集体运动模式演化(例如由振动到定轴转动、等)的机制,给出原子核内核子间的几种重要的相互作用模式(例如,对作用、四极对作用、四极—四极作用、等)影响集体运动模式及其相变的具体行为;建立统一描述各种相变的临界点性质的动力学对称性模型、揭示原子核形状相图三相点欧几里德动力学对称性、找到一些具有临界点对称性的代表核,提出区分一级相变和二级相变的判据。 这些成果不仅深化了我们对强相互作用的基本规律、早期宇宙强相互作用物质演化的行为(可见质量产生等)等的认识,还为实验工作提供了建议和参考。 | 主要完成人情况 | 排名 | 姓名 | 技术职称 | 工作单位 | 完成单位 | 本人对本项目主要学术贡献 | 1 | 刘玉鑫 | 教授 | 北京大学 | 北京大学 | 第一完成人刘玉鑫作为其他完成人的博士生导师和博士后合作导师以及后续工作的合作者,组织协调了该项目研究的开展和实施。在具体研究中,刘玉鑫从本项目的关键学术思想和物理概念的提出,到理论计算方法和数值结果分析及论文成文等方面都进行了系统的工作,为本项目的完成做出创造性的贡献。 | 2 | 常雷 | 教授 | 南开大学 | 南开大学 | 1)与第一、第三完成人一起,提出分析量子场的对称性导致的Ward-Takahashi恒等式的方法,建立包含纵向和横向效应的夸克-胶子顶角模型;2)与第一、第三完成人一起,提出胶子的着衣函数在深红外能区趋于常量的胶子模型;3)与第一、第三完成人一起,建立基于手征磁化率的QCD相变判据,说明温度和密度影响临界终点位置的物理机制;4)与第一完成人一起,提出QCD真空会随着耦合强度和流夸克质量的变化发生相变的概念及区分DCSB效应和ECSB效应的方案;等等。此外,还在强子质量谱、结构函数及电磁性质等方面取得原创性成果,预言的一些结果被2015年美国核科学长远规划总结为核物理理论方面重要进展之一,并指导未来的JLab12实验方向。 | 3 | 秦思学 | 教授 | 重庆大学 | 重庆大学 | 对本项目的主要贡献包括:1)与第一、第二完成人一起,提出分析量子场的对称性导致的Ward-Takahashi恒等式的方法,建立包含纵向和横向效应的夸克-胶子顶角模型;2)与第一、第二完成人一起,提出胶子的着衣函数在深红外能区趋于常量的胶子模型;3)与第一完成人一起,建立基于手征磁化率的QCD相变判据,说明温度和密度影响临界终点位置的物理机制;4)与第一完成人一起,通过分析夸克谱说明在Tc之上附近温区的夸克胶子物质处于强关联夸克胶子等离子体状态。参与完成的内容包括:1)提出表征手征对称性动力学破缺的直观图像,给出内禀空间中QCD相变的相图;2)给出夸克数密度涨落的高阶矩随温度和化学势变化的行为,并确定QCD相图和临界终点位 | 4 | 付伟杰 | 教授 | 大连理工大学 | 大连理工大学 | 与项目第一完成人一起,在国际上率先建立了对于包含u、d、s三味夸克的系统的PNJL模型,给出这类物质的相图,说明三味夸克系统的手征相变存在临界终点,给出临界终点随奇异夸克质量及手征道UA(1)反常作用强度变化的行为;通过计算和分析新生奇异夸克星和新生中子星引力模式振动的本征频率,发现新生奇异夸克星的引力模式振动的本征频率小于新生中子星的引力模式振动的本征频率,其间的差异几乎达到一个数量级。从而在国际上首次提出引力波可以提供致密强相互作用物质发生强子-夸克相变的观测信号的观点;等等。 | 5 | 张宇 | 教授 | 辽宁师范大学 | 辽宁师范大学 | 与第一完成人一起,提出有限核系统形状相变有效序参量的标度准则,给出可以鉴别并区分不同级次原子核形状相变的标志量;提出统一描述原子核形状相变临界点状态的欧几里德对称性模型,揭示其动力学代数结构,澄清了建立在集体模型框架下的临界点对称性概念的对称性物理内涵;还系统分析了U(4)模型的中的形状相及其相变;’提出解析描述长椭到扁椭形状相变代数方案;提出描述不同形变奇A核的临界点对称性系列,建立系统分析奇A核系统一级形状相变的集体模型框架;揭示奇Sm同位素中的相共存特征;等等。 |
| 论文、论著目录 | 序号 | 论文、专著名称/刊名/作者 | 1 | Dressed-Quark Anomalous Magnetic Moments,Physical Review Letters,Lei Chang(常雷), Yu-Xin Liu(刘玉鑫), and Craig D. Roberts | 2 | Practical corollaries of transverse Ward–Green–Takahashi identities,Physics Letters B,Si-xue Qin(秦思学), Lei Chang(常雷), Yu-xin Liu(刘玉鑫), C. D. Roberts, S. M. Schmidt | 3 | 2+1 ?avor Polyakov–Nambu–Jona-Lasinio model at ?nite temperature and nonzero chemical potential,Physical Review D,Wei-jie Fu(付伟杰), Zhao Zhang(张昭), and Yu-xin Liu(刘玉鑫) | 4 | Interaction model for the gap equation,Physical Review C, Rapid communications,Si-xue Qin(秦思学), Lei Chang,(常雷) Yu-xin Liu(刘玉鑫), C. D. Roberts, and D. J. Wilson | 5 | Phase Diagram and Critical End Point for Strongly Interacting Quarks,Physical Review Letters,Si-xue Qin(秦思学), Lei Chang(常雷), Huan Chen(陈欢), Yu-xin Liu(刘玉鑫), and Craig D. Roberts | 6 | Dynamical chiral symmetry breaking and a critical mass,Physical Review C,Lei Chang(常雷),Yu-Xin Liu(刘玉鑫),M. S. Bhagwat, C. D. Roberts, and S. V. Wright | 7 | Distinguishing a ?rst order from a second order nuclear shape phase transition in the interacting boson model,Physical Review C, Rapid CommunicationsYu Zhang(张宇), Zhan-feng Hou(侯占峰), and Yu-xin Liu(刘玉鑫) | 8 | Quark spectral density and strongly-coupled quark-gluon plasma,Physical Review D,Si-xue Qin(秦思学), Lei Chang(常雷), Yu-xin Liu(刘玉鑫), C. D. Roberts, and D. J. Wilson |
| | 自然奖 | 刘玉鑫,常雷,秦思学,付伟杰,张宇 | 北京大学,北京应用物理与计算物理研究所 | 北京大学 |
16 | 0002-101 | 随机模型与统计模型的推断及应用 项目名称 | 随机模型与统计模型的推断及应用 | 推荐/提名单位/人 | 中国人民大学 | 主要完成单位 | 中国人民大学,香港科技大学 | 项目简介 | 研究领域:本项目属于随机金融、高频数据分析、方差分析、线性回归以及统计模型参数估计等学科交叉领域的前沿理论与应用研究。主要研究内容:(1)在金融市场背景下,本项目主要讨论了三点:将随机利率引入最优红利政策、资产收益序列相关性研究以及将在G框架下的Ito公式推广到更一般的函数类。(2)针对方差分析,我们提出了一种全新的基于一阶矩关于LAD的方差分析方法。(3)针对线性回归这一统计学最基本的模型提出了基于相对误差的全新的方法和分析体系,包括估计,推断和假设检验等,并对它的渐进性质和有效性进行了严格的理论证明。科学价值:本项目在随机金融、高频数据分析、方差分析、线性回归以及参数估计等方面都取得了一系列重要的成果。随机金融方面的创新点和研究贡献主要有以下三点:第一,首次将随机利率引入最优红利政策,得到最优红利边界策略的理论结果;第二,巧妙利用了方差比率检验讨论深圳成分指数收益率序列相关性;第三,将彭实戈院士在G框架下的Ito公式推广到更一般的函数类,证明了我们的Ito公式在G-expectation下对于G-Brownian motion是有效的,本研究使Ito公式在金融应用更方便。统计模型及其推断方面创新点和研究贡献主要有以下三点:第一,利用resampling的技巧建立了一套关于LAD的方差分析方法,而已有文献中的方差分析是针对二阶矩(最小二乘),不适用于一阶矩(LAD),该成果填补了学术界的一项空白;第二,对线性回归这一统计学最基本的模型提出了基于相对误差的全新的方法和分析体系,包括估计,推断和假设检验等,并对它的渐进性质和有效性进行了严格的理论证明。这一方法为线性回归分析提供了一个重要而且实用的选择;第三,已有的文献中关于参数的置信区间在参数接近0或者1的时候会遇到“downward spikes”问题, 我们通过调整得分区间的中点,提出了一种新的二项式比例置信区间,能够有效的克服这一问题,之后有些文献讨论了我们提出的方法, 其中, 两名统计学者Martin Andres和Alvarez Hernandez专门发表了一篇论文“Comment on ‘An improved score interval with a modified midpoint for a binomial proportion’”,专门对我们提出的方法做了评论. 论文的摘要部分指出我们提出的置信区间是a novel confidence interval (CI),并且和各种常见的置信区间方法相比, 我们所提出的方法都是competitive的。同行引用评价:项目组8篇代表论文被SCI引用119次,他引104次,单篇最高他引31次。 | 主要完成人情况 | 排名 | 姓名 | 技术职称 | 工作单位 | 完成单位 | 本人对本项目主要学术贡献 | 1 | 张波 | 教授 | 中国人民大学 | 中国人民大学 | 1.张波与合作者在代表性论文[1]中首次将随机利率建模思想引入到保险风险分析的最优红利策略研究中。进一步完善保险风险研究的理论体系,拓宽随机模型的应用领域;实践上为保险风险决策提供更为合理的分析方法。2.张波与合作者在代表性论文[2]中采用方差比检验方法研究了深成指收益率序列的日内序列相关性。为刻画序列相关性与波动性之间的关系,构建了VR-HAR-RV模型和VR-HAR-RV-CJ模型,并证实VR-HAR-RV- CJ模型更优, 证实了我国股票市场存在显著的正序列相关。3.张波与合作者在代表性作[3]中将彭实戈院士在G框架下的Ito公式推广到更一般的函数类。本研究使Ito公式在金融应用更方便。 | 2 | 陈卡你 | 教授 | 香港科技大学 | 香港科技大学 | 1.陈卡你与合作者在代表性论文[4]中利用resampling的技巧建立了一套关于LAD的方差分析方法。已有文献中的方差分析是针对二阶矩,不适用于一阶(LAD)。基于文献中的方差分析方法的局限性,该成果填补了学术界的一项空白。2. 陈卡你与合作者在代表性论文[5]中对线性回归这一统计学最基本的模型提出了基于相对误差的全新的方法和分析体系,包括估计,推断和假设检验等,并对它的渐进性质和有效性进行了严格的理论证明。这一方法为分析线性回归提供了一个重要而且实用的选择。3.陈卡你与合作者在代表性论文[6]和[7]中提出了基于计数鞅过程的一步有效估计方法及变系数模型变系数模型具有样条光滑的极大似然估计法并论证了方法的优越性。 | 3 | 许王莉 | 教授 | 中国人民大学 | 中国人民大学 | 统计推断中最基本和最重要的问题之一是置信区间的构造。二项分布参数的置信区间构造是统计中最基本的问题之一, 已有的文献中关于参数的置信区间在参数接近0或者1的时候会遇到“downward spikes”问题, 许王莉与合作这在代表性论文[8]中通过调整区间的中点,提出了一种新的二项比例置信区间。两名统计学者Martin Andres和Alvarez Hernandez专门在统计计算SCI期Journal of Statistical Computation and Simulation发表了一篇论文“Comment on ‘An improved score interval with a modified midpoint for a binomial proportion’”,专门对该方法做了评论,和各种常见的置信区间方法相比, 该方法都是competitive的。 |
| 论文、论著目录 | 序号 | 论文、专著名称/刊名/作者 | 1 | Optimal dividend payment strategy under stochastic interest force/Quality & Quantity/Zhao X., Zhang B., Mao Z. | 2 | Dynamics of intraday serial correlation in china's stock market/Communications in Statistics -Simulation and Computation/Bi T.,Zhang B., Xu R. | 3 | Extension and application of It?'s formula under G -framework/Stochastic Analysis and Applications / Zhang B., Xu J., and Kannan. D. | 4 | Analysis of least absolute deviation/Biometrika/Chen, Kani, et al. | 5 | Least absolute relative error estimation/Journal of the American Statistical Association/Chen, Kani, et al. | 6 | Varying coefficient transformation models with censored data/Biometrika/Chen, Kani, and Xingwei Tong. | 7 | Partial linear regression models for clustered data/Journal of the American Statistical Association/Chen K., Jin Z. | 8 | An improved score interval with a modified midpoint for a binomial proportion/Journal of Statistical Computation and Simulation/Wei Yu.,Xu Guo and Wangli Xu. |
| | 自然奖 | 张波,陈卡你,许王莉 | 中国人民大学,香港科技大学 | 中国人民大学 |
17 | 0003-102 | 建筑环境人体热舒适与热健康基础理论研究 项目名称 | 建筑环境人体热舒适与热健康基础理论研究 | 推荐/提名单位/人 | 清华大学 | 主要完成单位 | 清华大学,同济大学 | 项目简介 | 适宜的热环境是人类生存的根本需要。目前,建筑运行能耗已占全社会总能耗的20~30%,其中用于营造舒适热环境的暖通空调能耗约占50~70%,成为很大的社会负担。与此同时,越来越多的“病态建筑综合症”、“建筑关联病”等病症,都是由不健康的室内环境参数造成的。营造什么样的热环境能够满足人类长期的健康和舒适需求,使得投入的能源、环境与资源代价物有所值,是当前建筑领域的重要基础科学问题之一,也是关系到国计民生的大问题。针对这一问题,项目组在国家自然科学基金重点项目等国家级课题的支持下,开展历时近20年的基础研究,取得了一系列科学发现。1. 发现了自然风和机械风对人体热舒适的影响差异,首次系统性地对自然风与机械风的气流特征开展研究,提炼出关键性区分与描述参数,以此为基础发展了两种人工仿自然风的生成方法,证明了具有自然风特征的动态人工气流能有效地改善人体在偏热环境下的热舒适性并减少吹风感;从理论的角度提出了人体感知范畴的动态与稳态气流的界定方法,以及自然风与机械风气流特征之间的迁移转换关系,提出了平均速度、湍流度、波动频率、功率谱斜率等一系列对人体热感觉影响的量化评价指标。2. 揭示了人体热适应生理习服规律,筛选了以热应激蛋白为代表的一系列能够反映人体热生理习服的关键指标,用实验数据指出长期逗留在不冷不热的稳定热中性环境中不利于健康;明确了人体热生理适应的短期生理调节与长期生理习服两种机制的时间尺度,并分别使用代谢产热和基于皮温、皮表血流量的权重系数与适应因子对两种机制进行了量化描述;建立了基于生理习服的人体热舒适评价模型。3. 指出现有适应性热舒适模型仅关注气候变化的局限性,揭示了室内长期热经历、感知环境控制力和热环境动态化是生理、心理、物理热适应的直接体现;定量研究了地域性与季节性导致的室内外热经历形成的热适应差异,发现并分离了感知环境控制力对主观热舒适的定量化影响,解析了集中空调与分散空调对人员热舒适影响的差异;明确了热环境动态化更有利于热舒适营造。该项目发表SCI期刊文章51篇,他引952次。项目成果在国际学术机构与学术会议上作大会主旨报告或邀请报告10余次,获得建筑技术领域顶级SCI期刊Indoor Air 2014-2016年最佳论文奖。项目共培养10名博士、6名硕士,现有7名博士生继续在该方向进行深入研究。项目第一完成人于2010年当选国际室内空气质量与气候科学院(ISIAQ Academy)的Fellow,2014年当选ISIAQ热舒适分会主席,2015年发起国际能源署-建筑与社区节能多国合作项目IEA-EBC Annex 69“适应性热舒适在低能耗建筑中的应用策略与实践”并担任负责人(目前IEA-EBC唯一由中国学者担任负责人的在研项目),担任SCI期刊Indoor Air副主编,获得“井上宇市亚洲国际贡献奖”,表彰其为亚洲和世界暖通空调环境工学领域做出的突出贡献。 | 主要完成人情况 | 排名 | 姓名 | 技术职称 | 工作单位 | 完成单位 | 本人对本项目主要学术贡献 | 1 | 朱颖心 | 教授 | 清华大学 | 清华大学 | 项目总负责人。在实践中发现人对动态的自然风与机械风的反应显著不同,对此现象发生了极大兴趣,发起人体动态热舒适与热适应研究,对科学发现点1-3均有重要贡献。提出了区分和描述气流动态特征的关键指标性参数,提出了风源变频控制为手段的仿自然风生成方法,揭示了人体热适应生理习服规律,揭示了不同的室外、室内条件对人体热舒适的差异性影响。是代表性论文1-8的作者。 | 2 | 曹彬 | 讲师 | 清华大学 | 清华大学 | 对科学发现点2、3有重要贡献。基于大量现场实测数据样本,分析提炼了室内、室外条件对人体热舒适的影响规律,提出了反映季节性热适应的人体热舒适模型,揭示了个体调控能力对热舒适评价的积极影响,量化描述了不同气候区居民的热适应特征差异。是代表性论文3、6、8的作者。 | 3 | 周翔 | 副教授 | 同济大学 | 同济大学 | 对科学发现点1、3有重要贡献。发现并量化了环境控制能力对改善室内人员热感觉和热舒适的作用,提出了非空调偏热环境人体适应性的影响因素及热感觉预测修正模型,证明具有自然风动态特征的人工气流能改善人体对高风速的接受度并有助于提高夏季的舒适温度。是代表性论文1、3、5、6、8的作者。 | 4 | 罗茂辉 | 其他 | 美国加州大学伯克利分校 | 清华大学 | 对科学发现点2、3有重要贡献。研究了建筑环境人体热适应动态规律,揭示了生理习服和心理适应的基本规律及其作用效果,提出以时间尺度为基准将生理适应分为长期生理习服和短期生理调节。是代表性论文8的作者。 | 5 | 王者 | 其他 | 美国劳伦斯伯克利国家实验室 | 清华大学 | 对科学发现点3有重要贡献。提出了热舒适主观投票异常值自动识别算法,提出了基于主元分析的热舒适评价指标选取方法,量化了热舒适主观投票的不确定度,建立了基于异方差稳定统计分析方法的居民采暖热需求预测模型。是代表性论文7的作者。 | 6 | 欧阳沁 | 副教授 | 清华大学 | 清华大学 | 对科学发现点1有重要贡献。提出了区分和描述气流动态特征的关键指标性参数,阐明了不同类型气流的动态特征及其产生与迁移规律,发现了气流在空间的充分扩散来耗散机械气流中固有的高频能量的现象。是代表性论文1-8的作者。 | 7 | 林波荣 | 教授 | 清华大学 | 清华大学 | 对科学发现点3有重要贡献。提出基于收入状况、家庭结构和过往热经历的住户采暖热需求预测模型。针对不同气候区的典型公共建筑,提出了提升室内热环境和用户满意度的方法。是代表性论文7的作者。 | 8 | 余娟 | 高级工程师 | 北京清华同衡规划设计研究院有限公司 | 清华大学 | 对科学发现点1、2有重要贡献。筛选了能够反映人体热生理习服的关键指标,指出室内热经历是影响生理习服的关键因素,证明了在偏热环境下具有自然风动态特征的空调气流的舒适效果。是代表性论文3、4的作者。 |
| 论文、论著目录 | 序号 | 论文、专著名称/刊名/作者 | 1 | Can personal control influence human thermal comfort? A field study in residential buildings in China in winter/ Building and Environment/M. Luo, B. Cao, X. Zhou, M. Li, J. Zhang, Q. Ouyang, Y. Zhu | 2 | Investigation of winter indoor thermal environment and heating demand of urban residential buildings in China's hot-summer-cold-winter climate region/Building and Environment/B. Lin, Z. Wang, Y. Liu, Y. Zhu, Q. Ouyang | 3 | Impact of dynamic airflow on human thermal response/Indoor Air/X. Zhou, Q. Ouyang, G. Lin, Y. Zhu | 4 | Study on dynamic characteristics of natural and mechanical wind in built environment using spectral analysis/ Building and Environment /Q. Ouyang, W. Dai, H. Li, Y. Zhu | 5 | Dynamic thermal environment and thermal comfort/ Indoor Air/Y. Zhu, Q. Ouyang, B. Cao, X. Zhou, J. Yu | 6 | A comparison of the thermal adaptability of people accustomed to air-conditioned environments and naturally ventilated environments / Indoor Air/J. Yu, Q. Ouyang, Y. Zhu, H. Shen, G. Cao, W. Cui | 7 | Experimental study of the influence of anticipated control on human thermal sensation and thermal comfort/ Indoor Air/X. Zhou, Q. Ouyang, Y. Zhu, C. Feng, X. Zhang | 8 | Field study of human thermal comfort and thermal adaptability during the summer and winter in Beijing/ Energy and Buildings/B. Cao, Y. Zhu, Q. Ouyang, X. Zhou, L. Huang |
| | 自然奖 | 朱颖心,曹彬,周翔,罗茂辉,王者,欧阳沁,林波荣,余娟 | 清华大学,同济大学 | 清华大学 |
18 | 0003-104 | 水动力学空化的非定常流动演化机理 项目名称 | 水动力学空化的非定常流动演化机理 | 推荐/提名单位/人 | 清华大学 | 主要完成单位 | 清华大学,武汉大学,中国船舶重工集团公司第七〇二研究所 | 项目简介 | 空化是一种特殊的水动力学现象,广泛存在于航天器发射、水中及跨介质兵器、船舶螺旋桨、巨型水电机组等工程应用中,是国家自然科学基金“十三五”发展战略确定的前沿科学方向之一。空化既能引发升力骤降、压力脉动、材料剥蚀、噪声与振动等有害现象,但合理应用空化又能带来非常引人瞩目的特殊效果。长期以来水动力学空化的非定常演化机理是制约相关学科发展与技术研发的严重障碍,是事关我国国家安全与重要经济利益的科学难题。针对空化非定常流动演化涉及的模拟模型与分析方法、流动不稳定性以及空化诱导压力脉动激增等问题,项目历经十余年研究,基于大量的试验与计算,突破了如下关键科学“难关”:(1)三维空化非定常演化机理。基于空泡动力学原理,创建了多组分两相空化模型,充分体现流体可压缩性、液体粘性、表面张力对空化发展的影响;考虑局部流场的网格尺度与湍流特征参数,发展了新的动态PANS(partially averaged Navier-Stokes)模型。集成多组分两相空化模型与动态PANS模型,构建了一套适合于空化湍流分析的精细化数值模拟方法。与常规模型相比,该方法在适应性、鲁棒性、计算效率、数值精度等方面均有显著提升。采用新的分析方法深入研究了绕三维扭曲水翼的各种典型空化现象。如首次从数值模拟与试验两种途径全面揭示了实际工程中常见的“马蹄涡”空化的本质,即该空化由水翼中心区域脱落的主“U”形云空泡和水翼两侧发生的“U”形云空泡二次脱落构成,而径向辐射状回射流直接引发了三维扭曲水翼表面附着型空化的脱落,导致了“U”形云空泡的生成。(2)空化与漩涡的相互作用机制。基于气相质量输运方程与涡输运方程,建立了空化演化与漩涡生成的映射关系,为分析非定常空化流动演化过程中漩涡的运动特性确立了理论工具。项目研究发现了涡拉伸项与涡膨胀项是促使水翼空化从二维向三维转化的关键因素,且涡膨胀项与斜压扭转项伴随空化发展迅速增强。(3)空化诱导压力脉动激增的量化关系。基于一维空化不稳定方法,推导了空化诱导压力脉动的表达式,发现了空泡体积变化加速度与空化诱导压力脉动的正比关系,从而揭示了空化状态下压力脉动同步激增的机理:以船舶螺旋桨为例,在非空化状态下螺旋桨不同位置监测的压力脉动具有不同的相位;而在空化状态下压力脉动对应着空泡体积变化的加速度,且不同位置监测的压力脉动的相位完全一致,使得船舶表面受到的压力脉动激增1-2个量级。项目组发表论文200余篇,其中SCI检索83篇;在 Web of Science 核心合集中,总被引用1029次,其中8篇代表性论文他引577次,在科学引文索引(SCI-Expanded)中他引509次;5篇论文入选ESI高被引论文,其中1篇同时入选“2015年度中国最具影响国际学术论文”。项目第二完成人季斌获2018年国家自然科学基金优秀青年基金资助。成果获得英国皇家工程院院士、美国物理学会和机械工程师学会会士等国际知名学者高度评价。 | 主要完成人情况 | 排名 | 姓名 | 技术职称 | 工作单位 | 完成单位 | 本人对本项目主要学术贡献 | 1 | 罗先武 | 教授 | 清华大学 | 清华大学 | 代表性论文1~7的通讯作者,对重要科学发现1-3项做出贡献:1)创建了基于PANS方法与三组分空化模型的空化流动精细化分析方法,为项目研究奠定了理论基础;2)提出了高速摄像技术与数值分析有机结合的技术路线,成功捕捉了三维水翼空化流动的非定常演化过程,从而从两种途径揭示了三维空化非定常演化机理;3)基于大量的实例分析,揭示了空化条件下空泡的形成及演化与漩涡发展之间的关系,并提出了工程实际中抑制空化漩涡的策略;4)提出了基于空泡体积变化曲线分析空化演化中空化诱导压力脉动激增的思路,为最终发现相应的量化关系指明了研究方向。 | 2 | 季斌 | 教授 | 武汉大学 | 清华大学 | 代表性论文1-4、6-7的第一作者,代表性论文5的第二作者,代表性论文8的通讯作者。对重要科学发现1-3做出贡献,提出了三组分空化模型,解决了自然空化与通气空化并存时模拟精度差的问题;将涡的输运方程应用于空化流动分析,揭示了空化促进湍流发展的机理与规律;基于一维理论提出了不稳定空化流动分析方法,发现了空化体积二阶导数是空化诱导低频水压脉动激增的根源。 | 3 | 彭晓星 | 研究员 | 中国船舶重工集团公司第七〇二研究所 | 中国船舶重工集团公司第七〇二研究所 | 代表性论文8的第一作者,代表性论文1、2、4、6、7的共同作者。对重要科学发现2-3做出贡献,开展了空化湍流的高精度试验观测与分析,揭示了复杂“马蹄涡”空化的发展过程与演化机理,验证了空化促进湍流的关系作用机制。 |
| 论文、论著目录 | 序号 | 论文、专著名称/刊名/作者 | 1 | Combined experimental observation and numerical simulation of the cloud cavitation with U-type flow structures on hydrofoils / International Journal of Multiphase Flow / Peng XX, Ji B, Cao, YT, Xu LH, Zhang GP, Luo XW, Long XP | 2 | Three-dimensional large eddy simulation and vorticity analysis of unsteady cavitating flow around a twisted hydrofoil / Journal of Hydrodynamics / Ji Bin,Luo Xian-wu,Peng Xiao-xing,Wu Yu-lin | 3 | Partially-Averaged Navier-Stokes method with modified k-epsilon model for cavitating flow around a marine propeller in a non-uniform wake / International Journal of Heat and Mass Transfer / Ji, Bin,Luo, Xianwu,Wu, Yulin,Peng, Xiaoxing,Xu, Hongyuan | 4 | Numerical simulation of three dimensional cavitation shedding dynamics with special emphasis on cavitation-vortex interaction / Ocean Engineering / Ji, Bin,Luo, Xianwu,Arndt, Roger E. A.,Wu, Yulin | 5 | Numerical analysis of cavitation evolution and excited pressure fluctuation around a propeller in non-uniform wake / International Journal of Multiphase Flow / Ji, Bin,Luo,Xianwu,Peng,Xiaoxing,Wu,Yulin,Xu,Hongyuan | 6 | Numerical analysis of unsteady cavitating turbulent flow and shedding horse-shoe vortex structure around a twisted hydrofoil / International Journal of Multiphase Flow / Bin Ji, Xianwu Luo, Yulin Wu, Xiaoxing Peng, Yunling Duan | 7 | Large eddy simulation and theoretical investigations of the transient cavitating vortical flow structure around a naca66 hydrofoil / International Journal of Multiphase Flow / Ji B., Luo X. W., Arndt Roger E. A., Peng Xiaoxing, Wu Yulin | 8 | A review of cavitation in hydraulic machinery / Journal of Hydrodynamics / Luo, XW, Ji, B, Tsujimoto, Y |
| | 自然奖 | 罗先武,季斌,彭晓星 | 清华大学,武汉大学,中国船舶重工集团公司第七〇二研究所 | 清华大学 |
19 | 0003-105 | 变热物性建筑非线性热过程理论与方法 项目名称 | 变热物性建筑非线性热过程理论与方法 | 推荐/提名单位/人 | 清华大学 | 主要完成单位 | 清华大学 | 项目简介 | 建筑能耗占社会总商品能耗的1/3,建筑节能对人类节能减排、环境保护和低碳经济意义重大。常规建筑为常热物性系统,建筑围护结构(被动系统)热性能不能随气候的季节和日周期变化自动调节,无法充分利用气候资源;采暖空调系统(主动系统)采用常热物性流体,热输运和传热能力差。变热物性建筑是解决上述问题的新途径,但其建筑热过程具有很强的非线性,尚无理论支撑。如何突破现有理论局限、建立非线性建筑热过程理论成为近年来国际建筑节能领域的难题。项目组历时10余年,在国家自然科学基金和科技部项目支持下,采用反问题-泛函分析学术思路,创建了建筑热过程新分支理论-建筑非线性热过程理论,为未来变热物性建筑的技术突破提供了理论基础,成功指导了变热物性建筑材料和构件的研制、生产、热性能检测、标准制定及工程建设。研究成果为本科生和研究生课程教学与教材建设提供了新理论和新素材。科学发现点如下:1. 建立了建筑被动系统的非线性热过程理论和热性能调控方法。提出了建筑围护结构材料“理想热物性”概念;建立了反问题-变分求解法,发现了理想比热容、理想导热系数和温度的关系;揭示了变热物性被动系统气候响应和节能的“火积耗散极值原理”,建立了变热物性材料比热容和导热系数调控方法;破解了变热物性被动系统研制和热性能调控无理论指导的难题。英国剑桥大学工程研究中心主任Overend教授评价:“不同于正问题方法,可根据能耗最小求得最佳变热物性”。2. 建立了建筑主动系统的非线性热过程理论和热性能调控方法。揭示了变热物性流体-潜热型功能热流体的节能和强化传热机理:目标温度段的非线性潜热过程显著增强了流体的表观比热以及温度场和速度场的协同度;定义了描述变热物性流体传热能力和影响因素的新无量纲数Nux*,揭示了该类流体的非常规传热规律;破解了变热物性主动系统研制和热性能调控无理论指导的难题。被MIT机械系主任及国际能源署的研究工作采用和证实,提出的无量纲参数被评价为“最重要参数”。3. 建立了变热物性建筑热设计理论和方法。提出了系列变热物性建筑构件形式,建立了分析其热性能的通用模型及求解方法;求得了不同气候条件下变热物性建筑的极限热性能,确定了变热物性建筑的适用地区;解决了该类建筑热设计缺乏理论指导的难题。被国际顶级期刊Prog. Mater.Sci.等评价为“经济收益显著”。8篇代表论文SCI他引838次(境外逾60%),单篇最高他引261次。他引作者中包括6位美国、欧洲、中国院士和59个国家千余名学者。项目负责人获国家杰出青年基金并为国家基金委创新群体学术带头人,10次在该领域重要国际学术会议上做大会特邀报告,担任每3年举办1次的该领域权威系列学术会议13th ICES学术委员会主席(首次华人主席),连续5年(2014-2018)入选Elsevier土木工程领域中国高被引作者榜单(3年榜首、1年第2)。现任建筑和土木工程领域国际顶级期刊Energy Build.副主编、Indoor Air编委和Build. Environ.顾问编委。 | 主要完成人情况 | 排名 | 姓名 | 技术职称 | 工作单位 | 完成单位 | 本人对本项目主要学术贡献 | 1 | 张寅平 | 教授 | 清华大学 | 清华大学 | 项目负责人,对发现点1、2、3做出主要贡献,建立了建筑被动系统和主动系统的非线性热过程理论和热性能调控方法,建立了变热物性建筑热设计理论和方法。是该项目代表论文[1、2、3、4、7、8]的通讯作者、代表论文[2、4、8]的第一作者、代表论文[5、6]的共同作者。 | 2 | 王馨 | 副研究员 | 清华大学 | 清华大学 | 项目研究骨干,对发现点1、2做出重要贡献,建立了建筑围护结构材料“理想热物性”的反问题-变分求解法,揭示了潜热型功能热流体非常规传热规律。是该项目代表论文[5、6]的通讯作者和代表论文[1、2、3]的共同作者。 | 3 | 杨睿 | 副研究员 | 清华大学 | 清华大学 | 项目研究骨干,对发现点1、3做出重要贡献,揭示了定形相变材料、潜热型功能热流体的热性能调控机理并建立了调控方法,提出了部分变热物性建筑构件形式,是该项目代表论文[2、7、8]的共同作者。 | 4 | 林坤平 | 教授级高工 | 北京建筑设计研究院有限公司第二设计院 | 清华大学 | 项目研究骨干,博士生期间对发现点1、3做出重要贡献,揭示了“理想热物性”建筑围护结构的气候响应和节能机理和定形相变材料热性能调控机理,建立了变热物性建筑热性能分析的模型及求解方法,是该项目代表论文[7]的第一作者和代表论文[2、4、8]的共同作者。 | 5 | 曾若浪 | 高级工程师 | 北京建筑设计研究院有限公司第六设计院 | 清华大学 | 项目研究骨干,博士生期间对发现点1、2做出重要贡献,建立了变热物性材料“理想热物性”的数值变分N-segment法,建立了非线性过余焓法模型和求解方法,揭示了潜热型功能热流体非常规传热规律。是该项目代表论文[1、6]的第一作者和代表论文[5]的共同作者。 | 6 | 张宇 | 工程师 | 中国建筑科学研究院有限公司建筑设计院 | 清华大学 | 项目研究骨干,博士生期间对发现点1做出重要贡献,建立理想导热系数和温度的关系,揭示了变热物性被动系统节能的“火积耗散极值原理”。是该项目代表论文[3]的第一作者。 |
| 论文、论著目录 | 序号 | 论文、专著名称/刊名/作者 | 1 | New concepts and approach for developing energy efficient buildings: Ideal specific heat for building internal thermal mass / Energy and Buildings / Ruolang Zeng, Xin Wang, Hongfa Di, Feng Jiang, Yinping Zhang | 2 | Influence of additives on thermal conductivity of shape-stabilized phase change material / Solar Energy Materials and Solar Cells / Yinping Zhang, Jianhong Ding, Xin Wang, Rui Yang, Kunping Lin | 3 | Ideal thermal conductivity of a passive building wall: Ideal thermal conductivity of a passive building wall: Determination method and understanding/ Applied Energy/ Yu Zhang, Yinping Zhang, Xin Wang, Qun Chen | 4 | Application of latent heat thermal energy storage in buildings: State-of-the-art and outlook/ Building and Environment / Yinping Zhang, Guobing Zhou, Kunping Lin, Qunli Zhang, Hongfa Di | 5 | An experimental study of convective heat transfer with microencapsulated phase change material suspension: laminar flow in a circular tube under constant heat flux/ Experimental Thermal and Fluid Science/ Chen BJ, Wang X, Zeng RL, Zhang YP, Wang XC, Niu JL, Li Y, Di HF. | 6 | Heat transfer characteristics of microencapsulated phase change material slurry in laminar flow under constant heat flux/Applied Energy,/ Zeng RL, Wang X, Chen BJ, Zhang YP, Niu JL, Di HF. | 7 | Experimental study of under-floor electric heating system with shape-stabilized PCM plates / Energy and Buildings / Kunping Lin, Yinping Zhang, Xu Xu, Hongfa Di, Rui Yang, Penghua Qin | 8 | Preparation, thermal performance and application of shape-stabilized PCM in energy efficient buildings / Energy and Buildings / Y.P. Zhang, K.P. Lin, R. Yang, H.F. Di, Y. Jiang |
| | 自然奖 | 张寅平,王馨,杨睿,林坤平,曾若浪,张宇 | 清华大学 | 清华大学 |
20 | 0003-108 | 纳米连接的尺寸效应及界面调控 项目名称 | 纳米连接的尺寸效应及界面调控 | 推荐/提名单位/人 | 清华大学 | 主要完成单位 | 清华大学 | 项目简介 | 项目属于机械工程-焊接工艺与设备技术领域。 纳米连接即纳米尺度的材料连接,是新兴战略性领域特别是芯片制造和封装中的共性关键技术,也是焊接与连接学科中最具发展潜力的新方向之一。纳米连接包括纳米材料自身的连接、利用纳米材料连接其它宏/微/纳尺度材料。材料尺度和维度的降低在纳米连接中产生了显著的能量尺寸效应和表面尺寸效应;同时纳米连接与宏/微尺度连接相比,其界面冶金存在明显区别,这些现象及其机理研究的不足严重影响了纳米连接的发展和应用。 本项目围绕纳米连接的尺寸效应及界面调控开展了系统深入研究,创新性成果如下: 1. 一方面揭示了激光纳米自聚焦的能量尺寸效应对纳米连接的作用机理。通过建模仿真指导光参量与被连接结构的匹配设计,突破衍射极限将激光能量恰好汇聚到纳米接头处,阐明了飞秒激光在纳米材料内部产生极高温度梯度的机理,发现了飞秒激光辐照产生的极高电磁场会引起纳米材料形变,实现了间隙50nm以下自填充连接。另一方面揭示了纳米颗粒烧结连接的颗粒表面尺寸效应及其对低温连接的作用机理。提出了纳米金属颗粒低温烧结连接的球-球模型,揭示了连接强度与颗粒烧结颈尺寸特征值的关系,利用表面尺寸效应,实现了低温连接、高温服役,且有普适性,对高温器件如功率器件封装意义重大。 2. 揭示了纳米尺度的界面冶金连接机理并实现了调控。同质材料纳米连接接头呈非典型界面冶金即接头连接界面由有限晶粒组成,熔化焊接的微观组织区域界定不再是“熔化区-热影响区-母材”而呈现出多种变化;基于飞秒激光辐照可在TiO2纳米线表面制造大量缺陷(空位、脱氧等),提高了表面活性,突破了宏观尺度不润湿材料之间的纳米尺度高可靠界面连接,探明了飞秒激光纳米连接对界面能带结构与电性能的协同调控机理,实现了对纳电子器件性能的精确调控,并获得了稳定、可编码的5级记忆电阻器单元。 项目成果为跨尺度、多材料的纳米连接和新型微纳器件制造奠定了重要的理论基础,也为电动汽车、高铁、航空航天等领域核心功率芯片的耐高温高可靠封装提供了共性关键技术,得到国内外同行高度认可。发表论文SCI收录28篇、EI收录35篇,SCI他引356次(8篇代表性论文SCI他引215次),大会/邀请报告5次。发表在App Phys Lett2016的论文成为Editor’s Pick网站头条宣传;发表在行业顶级期刊Advanced Functional Materials的论文被选为封面论文;发表在App Phys Lett2013的论文多次被高水平杂志如Nat Commun、Small、Phys Rev B、App Phys Lett等的论文引用。第一完成人是国际焊接学会微纳连接委员会副主席,其团队承办了首届国际微纳连接会议(NMJ2012),并是之后3次NMJ会议的共同主席/组委会核心成员。 | 主要完成人情况 | 排名 | 姓名 | 技术职称 | 工作单位 | 完成单位 | 本人对本项目主要学术贡献 | 1 | 邹贵生 | 教授 | 清华大学 | 清华大学 | 本项目依托基金项目负责人,本项目负责人,提出项目的总体研究方案和主要学术思想,对发现点1和2做了系统贡献,参见代表性论文1-8。是本项目代表性论文3的第一作者及通讯作者,代表性论文3、4、5中第一作者的导师。揭示了纳米连接中激光纳米自聚焦的能量尺寸效应,阐明了纳米连接中表面尺寸效应及其对连接的影响机制,利用尺寸效应实现了纳米低温连接、高温服役,揭示了纳米同质材料连接接头非典型界面冶金机理,发现了宏观尺度不润湿材料之间的纳米连接界面冶金现象,提出了纳米连接对界面能带结构及电性能协同调控机理。 | 2 | 刘磊 | 副教授 | 清华大学 | 清华大学 | 对发现点1和2做出了贡献,是本项目代表性论文1、2、7、8的第一作者或通讯作者,通过实验研究及数值模拟揭示了激光纳米自聚焦的机理,发现了纳米同质材料连接接头中有限晶粒和“热-机械影响区”等非典型界面冶金,发现了表面能和表面原子尺度缺陷可使宏观尺度不润湿的材料之间实现纳米连接,提出了纳米连接对界面能带结构及电性能协同调控机理。 | 3 | 闫剑锋 | 讲师 | 清华大学 | 清华大学 | 所作贡献在清华大学攻读博士研究生学位期间完成。对发现点1做出了贡献,是本项目代表性论文4、5、6的第一作者,代表性论文3的共同作者,揭示了纳米连接中表面尺寸效应及其对连接的影响机制,提出了基于金属颗粒烧结“球-球模型”的纳米银膏烧结连接接头强度模型,提出了多元醇法合成纳米银膏和纳米铜膏新工艺,利用表面尺寸效应实现了纳米低温连接、高温服役。 | 4 | 林路禅 | 其他 | 瑞士联邦国家材料实验室(Empa) | 清华大学 | 所作贡献在清华大学攻读博士研究生学位期间完成。对发现点2做出了贡献,是本项目代表性论文2、8的第一作者,完成了超快激光异质材料纳米连接的研究,实现了宏观尺度上不润湿的异种材料纳米之间的冶金结合,利用纳米连接调控了冶金界面结构,实现了电子器件电特性的纳米连接调控。 | 5 | 吴爱萍 | 教授 | 清华大学 | 清华大学 | 对发现点1和2做出了贡献,是本项目代表性论文3、4、6的共同作者,指导了基于金属颗粒烧结“球-球模型”的纳米银膏烧结连接接头强度模型的建立,分析了多元醇法纳米银膏在涂覆过程中产生的“马兰戈尼”流可有效抑制“咖啡圈”现象,获得涂覆平整的纳米银膏层。 | 6 | 沈道智 | 其他 | 加拿大滑铁卢大学 | 清华大学 | 对发现点2做出了贡献,是本项目代表性论文7的共同作者,该工作是其在清华大学攻读博士期间完成的。开展了纳米连接的分子动力学模拟,分析了纳米连接中的界面尺寸效应,揭示了纳米连接非典型界面冶金结合接头的形成机制。 | 7 | 母凤文 | 讲师 | 日本早稻田大学 | 清华大学 | 对发现点1做出了贡献,是本项目代表性论文3的共同作者,该工作是其在清华大学攻读硕士期间完成的。研究了纳米焊膏低温连接中工艺参数对接头性能的影响规律,对比了纳米焊膏与纳米粉末低温烧结连接的接头性能差别,分析了接头断裂机制。 |
| 论文、论著目录 | 序号 | 论文、专著名称/刊名/作者 | 1 | Highly localized heat generation by femtosecond laser induced plasmon excitation in Ag nanowires/Applied Physics Letters/Lei Liu, Peng, Peng, Anming Hu, Guisheng Zou, Walter W Duley, Yunhong Zhou | 2 | Plasmonic engineering of metal-oxide nanowire heterojunctions in integrated nanowire rectification units/ Applied Physics Letters/Luchan Lin, Guisheng Zou, Lei Liu, Walter W Duley, Yunhong Zhou | 3 | Low temperature bonding of Cu metal through sintering of Ag nanoparticles for high temperature electronic application/ The Open Surface Science Journal/Guisheng Zou, Jianfeng Yan, Fengwen Mu, Aiping Wu, Jialie Ren, Anming Hu, and Yunhong Zhou | 4 | Pressureless bonding process using Ag nanoparticle paste for flexible electronics packaging/Scripta Materialia/Jianfeng Yan, Guisheng Zou, Aiping Wu, Jialie Ren, Jiuchun Yan, Anming Hu, Yunhong Zhou | 5 | Preparation of PVP coated Cu NPs and the application for low-temperature bonding/Journal of Materials Chemistry/ Jianfeng Yan, Guisheng Zou, Anming Hu, Yunhong Zhou | 6 | Polymer-Protected Cu-Ag mixed NPs for Low-Temperature Bonding application/Journal of Electronic Materials/Jianfeng Yan, Guisheng Zou, Aiping Wu, Jialie Ren, Anming Hu, Yunhong Zhou | 7 | Cold welding of Ag nanowires by large plastic deformation/Scripta Materialia/Lei Liu, Daozhi Shen, Guisheng Zou,Peng Peng,Y. Zhou | 8 | Plasmonic-Radiation-Enhanced Metal Oxide Nanowire Heterojunctions for Controllable Multilevel Memory/Advanced Functional Materials/ Luchan Lin, Lei Liu, Kevin Musselman, Guisheng Zou, Walt W. Duley, and Yunhong Zhou |
| | 自然奖 | 邹贵生,刘磊,闫剑锋,林路禅,吴爱萍,沈道智,母凤文 | 清华大学 | 清华大学 |
21 | 0003-109 | 新能源电力系统工程博弈论 项目名称 | 新能源电力系统工程博弈论 | 推荐/提名单位/人 | 清华大学 | 主要完成单位 | 清华大学 | 项目简介 | 聚纳高比例风光发电的电力系统,简称新能源电力系统,其规划、调度和控制中的优化决策问题不仅面临高度不确定性,且需兼顾多种目标,不同决策主体间还存在复杂的竞争/合作关系。此类问题在一般工程系统中具有代表性,传统优化方法难以适用。项目受维纳控制论反馈理念和钱学森工程控制论启发,创立了“以博弈均衡协调冲突目标”为核心思想的新能源电力系统工程博弈论,开辟了复杂大系统优化决策的一条新途径。主要科学发现如下:1. 兼顾多主体、不确定性和多目标综合优化的非合作/合作工程博弈建模原理与均衡分析方法非合作工程博弈方面,提出了考虑决策顺序的多主体主从博弈模型,克服了Nash博弈中对局者必须同时决策的局限;通过逆推法构造了Stackelberg-Nash均衡条件,提出了精炼Nash均衡的求解方法。建立了不确定优化问题的二人零和博弈模型,基于对偶理论提出策略耦合下的鞍点Nash均衡条件,突破了Von Neumann方法难以处理不确定约束的瓶颈。合作工程博弈方面,构建了多目标优化的Nash协商博弈模型,构造了协商Nash均衡条件,提出了相互冲突目标的博弈协调方法,克服了传统多目标优化方法依赖主观参数的局限。2. 主从博弈与Nash协商博弈相结合的新能源电力系统规划方法建立了综合考虑资源禀赋的风-光-储-网容量规划主从博弈模型,揭示了电网建设主导风光电力消纳的机理;提出了收益再分配的协商Nash均衡模型,实现了不同决策主体的互动协调。为适应风光出力分布的不精确性,构建了备用容量配置的二人零和博弈模型;通过求解鞍点Nash均衡给出最优备用配置,实现源网荷储合作互利。3. 二人零和博弈与Nash协商博弈相结合的新能源电力系统鲁棒调度方法基于二人零和博弈与Nash协商博弈,提出了新能源电力系统鲁棒调度模型及鞍点Nash均衡求解算法,构建了不同灵活性机组的启停、旋转备用和自动发电控制策略,实现了新能源波动性的逐级平抑。构建了描述波动电源可调度域的二人零和博弈模型,提出了求解可调度域边界解析表达式的二人零和博弈割平面算法,实现了系统安全评估的快速计算与可视化。4. 基于二人零和博弈的新能源电力系统鲁棒学习控制方法构建了鲁棒学习控制的二人零和微分博弈模型,提出基于近似动态规划(ADP)的反馈Nash均衡求解方法,攻克了维数灾难题;提出了鲁棒学习控制器的在线设计方法并证明了学习算法的收敛性、最优性和稳定性,实现了反馈Nash均衡的在线求解,赋予了控制器自优化、自适应和自协调能力,解决了新能源发电设备控制器设计难题。出版的1部专著和7篇代表性论文SCI他引182次,总他引420次,32位院士和IEEE Fellow正面引用。其他论文获中国百篇最具影响论文、吴復立论文创新一等奖、《系统科学与数学》最佳论文奖以及Elsevier全球热点论文奖。项目研究对新能源电力系统乃至一般工程系统优化决策具有重要的理论意义和工程价值,相关成果在新疆、青海、宁夏、冀北等电网应用。梅生伟当选IEEE Fellow。项目团队入选基金委创新群体。 | 主要完成人情况 | 排名 | 姓名 | 技术职称 | 工作单位 | 完成单位 | 本人对本项目主要学术贡献 | 1 | 梅生伟 | 教授 | 清华大学 | 清华大学 | 项目负责人。对发现点 1、2、3、4均有创造性贡献,主要包括:1. 构建了不确定优化问题的二人零和博弈模型与求解算法。2. 提出了新电力系统静态备用容量配置方法。3. 提出了鲁棒调度的博弈建模整体框架与思路。4. 提出了鲁棒学习控制的二人零和微分博弈模型。代表性论著【1】、【6】、【8】的第一作者,其余代表性论著的通信作者或主要作者。 | 2 | 刘锋 | 副教授 | 清华大学 | 清华大学 | 项目骨干。对发现点3、4做出了创造性贡献,主要包括:1. 提出了鲁棒旋转备用调度方法。2. 提出了鲁棒学习控制的二人零和微分博弈反馈Nash均衡求解算法,证明了该算法的收敛性。3. 提出了基于ADP的鲁棒学习控制器在线设计和求解方法。代表性论著【4】的第一作者,代表性论著【7】的通讯作者,其余代表性论著的主要作者。 | 3 | 魏韡 | 副教授 | 清华大学 | 清华大学 | 项目骨干。对发现点1、3做出了创造性贡献,主要包括:1. 提出了主从博弈和Nash协商博弈模型及其均衡的求解算法。2. 提出了鲁棒自动发电控制方法以及可调度域几何描述方法。代表性论著【2】、【3】、【5】的第一作者,代表性论著【8】的通讯作者,代表性论著【1】、【7】的主要作者。 | 4 | 张雪敏 | 副教授 | 清华大学 | 清华大学 | 项目骨干。对发现点2有突出贡献:建立了风-光-储-网容量协调规划的博弈模型,提出了基于Nash协商均衡的收益再分配方案;提出了新能源电力系统中长期演化模拟分析方法,构建了电网发展升级策略。代表性论著【6】的主要作者。 | 5 | 王程 | 讲师 | 华北电力大学 | 清华大学 | 项目骨干。对发现点3有突出贡献:提出了计及风险约束的新能源电力系统鲁棒机组组合方法。代表性论著【7】的第一作者。 |
| 论文、论著目录 | 序号 | 论文、专著名称/刊名/作者 | 1 | Energy pricing and dispatch for smart grid retailers under demand response and market price uncertainty / IEEE Transactions on Smart Grid / Wei Wei, Feng Liu, Shengwei Mei | 2 | 工程博弈论及电力系统应用/科学出版社/梅生伟,刘锋,魏韡 | 3 | Robust energy and reserve dispatch under variable renewable generation / IEEE Transactions on Smart Grid / Wei Wei, Feng Liu, Shengwei Mei, Yunhe Hou | 4 | A boundedness result for the direct heuristic dynamic programming / Neural Networks/ Feng Liu, Jian Sun, Jennie Si, Wentao Guo, Shengwei Mei | 5 | Distributionally robust co-optimization of energy and reserve dispatch / IEEE Transactions on Sustainable Energy / Wei Wei, Feng Liu, Shengwei Mei | 6 | Game approaches for hybrid power system planning / IEEE Transactions on Sustainable Energy / Shengwei Mei, Yingying Wang, Feng Liu, Xuemin Zhang, Zhenquan Sun | 7 | Robust risk-constrained unit commitment with large-scale wind generation: An adjustable uncertainty set approach / IEEE Transactions on Power Systems / Cheng Wang, Feng Liu, Jianhui Wang, Feng Qiu, Wei Wei, Shengwei Mei, Shunbo Lei | 8 | Robust optimization of static reserve planning with large-scale integration of wind power: A game theoretic approach / IEEE Transactions on Sustainable Energy / Shengwei Mei, De Zhang, Yingying Wang, Feng Liu, Wei Wei |
| | 自然奖 | 梅生伟,刘锋,魏韡,张雪敏,王程 | 清华大学 | 清华大学 |
22 | 0003-111 | 锂硫电池中电化学反应的调控原理与方法 项目名称 | 锂硫电池中电化学反应的调控原理与方法 | 推荐/提名单位/人 | 清华大学 | 主要完成单位 | 清华大学 | 项目简介 | 该项目属于化学工程、电化学、纳米技术交叉学科领域。现代社会的发展以能源消耗的不断增加为其本质特征。锂硫电池因具有远高于传统锂离子电池能量密度的显著优势被认为是最具潜力的下一代新型电化学储能电池技术之一。理解锂硫电池电化学转化过程,掌握电子/离子的输运调控规律,揭示电池容量衰减机制是突破锂硫电池发展瓶颈的关键科学难题。针对上述科学难题,面向新能源及高效储能的重大需求,本项目提出了锂硫电池中电化学反应的调控原理与方法,解决了绝缘硫材料在锂硫电池中难以高效稳定利用的难题,为拓展锂硫电池的宏观器件制备和应用提供了化学原理和关键能源材料保障。本项目主要科学发现如下:1. 提出了“锂键”强耦合界面相互作用理论:针对多硫化锂中间产物与导电界面结合作用弱带来活性材料易流失的难题,提出分子间相互作用力“锂键”的概念;以“锂键”为抓手,提出杂原子掺杂碳与活性多硫化物之间强耦合界面思路,利用杂原子电负性与吸附能之间的差异,得到极性掺杂碳界面构筑设计原则,获得了调控硫催化转化动力学过程新方法,实现器件中活性材料的稳定电化学转化。研究成果受到中国科学院院士、JACS副主编万立骏教授、韩国碳素学会主席、Carbon编辑Chong Rae Park教授、国际电化学能源科学院副主席陈忠伟教授的高度评价和正面引用。2. 提出了基于自分散三维导电碳骨架的构筑策略和设计原则:针对硫材料电荷输运差而导致的低转化率的瓶颈,提出采用具有自分散特性的石墨烯/碳纳米管三维多级结构复合策略,有效构筑电子高效传导、离子快速输运的双连通纳米复合正极,实现硫材料的高效利用。研究成果获得了美国斯坦福大学崔屹教授、中国科学院院士成会明教授、中国科学院院士刘忠范教授等研究团队的高度认可和广泛引用。3. 提出了离子选择性透过调控离子扩散传递原理:针对锂硫电池器件中高载硫条件下多硫化物产生量大,中间产物扩散到负极带来电池效率低的难题,提出工作电池器件中引入离子选择性输运的新观念,利用基团荷电排斥特性及二维材料尺寸筛分原理,构建锂离子选择性通过的隔膜并用于锂硫电池器件中,有效提升了锂硫电池器件的库伦效率。研究成果受到了美国工程院院士Lynden A. Archer教授、澳大利亚工程院院士窦士学教授等国内外同行的高度评价。德州大学奥斯汀分校Arumugam Manthiram教授指出此工作为“提升锂硫电池性能的重要进展”。本项目共发表研究论文98篇,其中8篇代表性论文发表在Energy Environ Sci、Nat Commun、Adv Mater、Angew Chem Int Ed、ACS Nano、Adv Funct Mater、Small等本领域国际著名期刊上,被包括美国工程院院士、澳大利亚工程院院士、加拿大皇家科学院院士、中国科学院院士等国内外著名学者在本领域SCI顶级期刊他引1779次,Web of Science核心合集他引1901次,单篇最高他引356次,8篇代表作全部入选ESI前1%高被引论文。本项目培养国家杰出青年基金获得者1名,“万人计划”青年拔尖人才获得者2名。 | 主要完成人情况 | 排名 | 姓名 | 技术职称 | 工作单位 | 完成单位 | 本人对本项目主要学术贡献 | 1 | 张强 | 教授 | 清华大学 | 清华大学 | 对项目总体规划与设计。发现并提出了“锂键”强耦合界面相互作用原则,以“锂键”为抓手,提出杂原子掺杂碳与活性多硫化物之间的强耦合界面思路;提出了电子有效传导、离子快速输运的双联通纳米复合正极研究思路;提出了离子选择性透过调控离子扩散传递原理,为电池隔膜调控离子输运控制提供有效指导。对本项目所列的三个发现点均作出重要贡献,是全部代表作的通讯作者。 | 2 | 黄佳琦 | 研究员 | 北京理工大学 | 清华大学 | 对本项目科学发现点1和发现点3做出重要贡献。利用杂原子电负性与吸附能之间的差异,得到极性掺杂碳界面的构筑设计原则;利用基团荷电排斥特性及二维材料尺寸筛分原理,构建锂离子选择性通过的隔膜并用于锂硫电池器件中,有效提升了锂硫电池器件的效率。是代表性论文3,7的共同通讯作者,代表性论文8的第一作者,代表性论文1,2,4,5,6的共同作者。 | 3 | 彭翃杰 | 助理研究员 | 斯坦福大学 | 清华大学 | 对本项目科学发现点2和发现点3做出重要贡献。设计和制备三维一体导电多级结构碳网络以及分层独立超长碳纳米管、碳纳米管-石墨烯多级结构,有效改善硫正极电子/离子传输限制;发现反应界面极性与导电性与锂硫电池电化学性能之间的构效关系,提出反应界面调控改善硫反应动力学,并组装锂硫电池器件,验证这些策略的有效性。是代表性论文2,3,5,7的第一/共同第一作者,代表性论文1,4,8的共同作者。 | 4 | 陈翔 | 其他 | 清华大学 | 清华大学 | 对本项目科学发现点1和发现点2做出重要贡献。主要负责本项目中理论计算与分析工作。通过第一性原理计算,发现界面化学相互作用机制,以及界面反应动力学改善原理。是代表性论文1,2,3的共同作者。 | 5 | 元喆 | 其他 | 麻省理工学院 | 清华大学 | 对本项目发现点3做出重要贡献。本项目的主要贡献者。合成了构建锂离子选择性通过的隔膜设计,构筑了具有高硫载量和高硫利用的硫正极,评测了安时级别锂硫电池性能。是代表性论文7的第一作者。 | 6 | 魏飞 | 教授 | 清华大学 | 清华大学 | 对本项目发现点2做出重要贡献。提出碳纳米管化学气相沉积制备技术,实现了石墨烯和碳纳米管杂化物的批量制备,开发石墨烯和碳纳米管材料在电化学储能中的应用。是代表性论文4,5,6,8的共同通讯作者。 | 7 | 侯廷政 | 其他 | 加州大学伯克利分校 | 清华大学 | 对本项目发现点1做出重要贡献。负责第一性原理计算研究。设计和制制备不同杂原子掺碳石墨烯材料,针对不同电负性原子对活性硫配体结合能的不同,绘制了电负性与结合能相关的“火山”曲线图。是代表性论文1的第一作者。 | 8 | 赵梦强 | 其他 | 宾夕法尼亚大学 | 清华大学 | 对本项目发现点2做出重要贡献。通过化学气相沉积,制备了自分散特性柱撑石墨烯,以及石墨烯/碳纳米管杂化物碳材料,实现低维碳材料三维自组装,提升锂硫电池离子/电子输运过程。是代表性论文4,6的第一作者,代表性论文5的共同作者。 |
| 论文、论著目录 | 序号 | 论文、专著名称/刊名/作者 | 1 | A Cooperative Interface for Highly Efficient Lithium–Sulfur Batteries/Advanced Materials/Peng Hong-Jie, Zhang Ze-Wen, Huang Jia-Qi, Zhang Ge, Xie Jin, Xu Wen-Tao, Shi Jia-Le, Chen Xiang, Cheng Xin-Bing, Zhang Qiang | 2 | Unstacked Double-Layer Templated Graphene for High-Rate Lithium-Sulphur Batteries/Nature Communications/Zhao Meng-Qiang, Zhang Qiang, Huang Jia-Qi, Tian Gui-Li, Nie Jing-Qi, Peng Hong-Jie, Wei Fei | 3 | Nanoarchitectured Graphene/CNT@Porous Carbon with Extraordinary Electrical Conductivity and Interconnected Micro/Mesopores for Lithium- Sulfur Batteries/Advanced Functional Materials/Peng Hong-Jie, Huang Jia-Qi, Zhao Meng-Qiang, Zhang Qiang, Cheng Xin-Bing, Liu Xin-Yan, Qian Wei-Zhong, Wei Fei | 4 | Graphene/Single-Walled Carbon Nanotube Hybrids: One-Step Catalytic Growth and Applications for High-Rate Li-S Batteries/ACS Nano/Zhao Meng-Qiang, Liu Xiao-Fei, Zhang Qiang, Tian Gui-Li, Huang Jia-Qi, Zhu Wan-Cheng, Wei Fei | 5 | Hierarchical Free-Standing Carbon-Nanotube Paper Electrodes with Ultrahigh Sulfur-Loading for Lithium-Sulfur Batteries/Advanced Functional Materials/Yuan Zhe, Peng Hong-Jie, Huang Jia-Qi, Liu Xin-Yan, Wang Dai-Wei, Cheng Xin-Bing, Zhang Qiang | 6 | Ionic Shield for Polysulfides Towards Highly-Stable Lithium-Sulfur Batteries/Energy Environmental Science/Huang Jia-Qi, Zhang Qiang, Peng Hong-Jie, Liu Xin-Yan, Qian Wei-Zhong, Wei Fei | 7 | Design Principles for Heteroatom-Doped Nanocarbon To Achieve Strong Anchoring of Polysulfides For Lithium-Sulfur Batteries/Small/Hou Ting-Zheng, Chen Xiang, Peng Hong-Jie, Huang Jia-Qi, Li Bo-Quan, Zhang Qiang, Li Bo | 8 | Enhanced Electrochemical Kinetics on Conductive Polar Mediators for Lithium-Sulfur Batteries/Angewandte Chemie International Edition/Peng Hong-Jie, Zhang Ge, Chen Xiang, Zhang Ze-Wen, Xu Wen-Tao, Huang Jia-Qi, Zhang Qiang |
| | 自然奖 | 张强,黄佳琦,彭翃杰,陈翔,元喆,魏飞,侯廷政,赵梦强 | 清华大学 | 清华大学 |
23 | 0003-112 | 绿色高效的大规模MIMO通信理论与方法 项目名称 | 绿色高效的大规模MIMO通信理论与方法 | 推荐/提名单位/人 | 清华大学 | 主要完成单位 | 清华大学,中国移动通信集团有限公司 | 项目简介 | 该项目属信息通信技术领域。5G是信息通信领域的国际学术前沿,也是我国重大战略发展方向之一。大规模MIMO技术在理论上可成倍提高无线通信系统的频谱效率和能量效率,是业界公认的最具代表性的5G核心技术之一。然而,该技术在5G系统中的实际应用面临着高维信道信息获取开销过大、复杂射频电路功耗过高等瓶颈问题。 该项目深入挖掘和利用大规模MIMO系统在角度域、空间域、功率域的信道特征,提出一套完整的高维MIMO信道信息精确获取与高效利用的理论与方法,大幅提高实际通信系统的频谱效率和能量效率。主要发现点包括: (1)建立高谱效的大规模MIMO高维信道信息获取方法:利用大规模MIMO信道的角度域稀疏性,突破传统MIMO系统中的“正交导频”设计思想,提出“重叠导频”设计方法,并建立“角度相干时间”概念,揭示角度相干时间内信道矢量的分布特征,提出基于信道子空间的反馈码本设计方法,有效解决了高维MIMO信道信息获取开销过大这一瓶颈问题。获2016年Electronics Letters年度唯一最佳论文奖,是该奖项2012年设立以来我国首次独立获奖。加拿大工程院院士Robert Schober教授等人评价提出的方法是“巧妙的”。 (2)设计高能效的大规模MIMO模数混合预编码方法:挖掘大规模MIMO信道的空间域自由度,提出基于子连接的模数混合预编码结构,揭示了能效与谱效关系中的“绿色通信点”,证明了其唯一可达条件,并进一步提出基于串行干扰消除的准最优预编码设计方法,有效解决了大规模MIMO谱效与能效的联合优化难题,有力推动了绿色通信的实现。获2018年IEEE通信学会年度唯一最佳期刊论文奖,是该奖项1994年设立以来我国首次独立获奖。(3)优化高谱效高能效的大规模MIMO功率域复用方法:基于大规模MIMO-NOMA信道的功率域差异化特性,推导大规模MIMO-NOMA系统的谱效和能效解析表达式,提出最优的功率分配方法;进一步,突破MIMO-NOMA系统中用户信道条件差异较大的严格假设,提出增大用户等效信道差异的方法,从而实现绿色高效的无线通信。获2018年IEEE通信学会亚太杰出论文奖。美国科学院院士Vincent Poor教授等人评价提出的方法“提高了遍历容量”。 该项目已出版5G相关英文著作3本,发表SCI论文30余篇。8篇代表性论文影响因子总计51.225,SCI严格他引1165次,单篇最高SCI他引394次,引用者包括英美等国院士16人,IEEE期刊主编17人,IEEE Fellow 92人。第一完成人获2017年国家优秀青年科学基金、2017年IEEE通信学会亚太杰出青年学者奖;第二完成人2011年入选国家“千人计划”,2015年获IEEE通信学会产业创新奖(每年1人)。 该项目向3GPP国际标准组织提交技术提案10篇,已授权或申请国家发明专利20余项,其中1项已写入5G标准(专利申请号:201711168723.2,5G标准规范及对应章节:3GPP TS 38.214,v15.0.0,Section 5.1.5)。该项目提出的子连接模数混合预编码架构已广泛应用于主流厂商的256天线5G样机,外场实测峰值速率达11 Gbps,是当前4G系统的11倍。 | 主要完成人情况 | 排名 | 姓名 | 技术职称 | 工作单位 | 完成单位 | 本人对本项目主要学术贡献 | 1 | 戴凌龙 | 副教授 | 清华大学 | 清华大学 | 项目主要负责人,全面组织和协调项目的研究工作,确定总体研究方向和研究方案,参与了项目全过程,是项目主要学术思想的提出者,对项目三个发现点均有实质性贡献,项目代表性论文1、7的第一作者,以及代表性论文2、3、6的通讯作者。主要贡献为:1)提出了基于结构化压缩感知理论的重叠导频设计方法,解决了大规模MIMO系统中高维信道信息难以获取这一公认难题(发现点1);2)提出了模数混合预编码的优化设计方法,提高实际大规模MIMO系统的能量效率30%(发现点2);3)提出MIMO-NOMA系统最优的功率分配方法,实现能量效率最大化(发现点3)。 | 2 | 易芝玲 | 其他 | 中国移动通信集团有限公司 | 中国移动通信集团有限公司 | 项目核心研究骨干,组织和协调本项目中国移动方面的研究工作。对项目发现点2、3有实质性贡献,是项目代表性论文4的第一作者和通讯作者,以及代表性论文5、6、7、8的共同作者。主要贡献为:1)提出频谱效率和能量效率并重的“绿色设计”理念,建立系统能效和谱效联合优化的理论框架并探索优化方案(发现点2);2)提出最大化能量效率的最优功率分配方法和等效信道差异化方法,使得大规模MIMO-NOMA在用户信道条件比较相似时仍能获得接近信道容量的性能(发现点3)。 | 3 | 王昭诚 | 教授 | 清华大学 | 清华大学 | 项目核心研究骨干,对项目发现点1、2有实质性贡献,是项目代表性论文1的通讯作者,以及代表性论文2、3、7的共同作者。主要贡献为:1)利用角度域大规模MIMO信道的时频二维结构化稀疏特性,提出了基于结构化压缩感知的具有逼近性能极限的高精度信道估计方法,以较低的导频开销精确估计高维MIMO信道信息(发现点1);2)证明了子连接结构下非凸的模数混合预编码和速率优化问题可以等价转化为每个子阵列上凸的子速率优化问题之和,基于此提出了串行干扰消除的准最优预编码设计方法(发现点2)。 | 4 | 韩双锋 | 高级工程师 | 中国移动通信集团有限公司 | 中国移动通信集团有限公司 | 项目核心研究骨干,担任中国IMT-2020(5G)大规模MIMO技术专题组副组长,推动了相关技术的5G标准化。对项目发现点2、3有实质性贡献,是项目代表性论文5的第一作者和通讯作者,以及代表性论文6、7、8的共同作者。主要贡献为:1)提出了基于子连接结构的模数混合预编码技术,成倍降低了系统所需的高分辨率移相器数量(发现点2);2)从理论上推导出大规模MIMO-NOMA系统中最优的信道输入协方差矩阵,提出最优的功率分配方法,并进一步通过求解目标函数的下界提出一种子最优的功率分配方法(发现点3)。 | 5 | 王碧钗 | 其他 | 清华大学 | 清华大学 | 项目主要研究骨干(项目第一完成人指导的博士生),对项目发现点3有实质性贡献,是代表性论文7的共同作者。主要贡献为:在大规模MIMO-NOMA系统总功率约束以及各个用户最小传输速率的约束下,推导系统的频谱效率,进一步提出子最优算法求解非凸优化问题,以最大化系统频谱效率(发现点3)。 | 6 | 高昕宇 | 其他 | 清华大学 | 清华大学 | 项目主要研究骨干(项目第一完成人指导的博士生),对项目发现点2有实质性贡献,是代表性论文6的第一作者。主要贡献为:证明了子连接结构下模数混合预编码系统非凸的整体和速率(Sum Rate)优化问题可以等价转化为若干个凸的子速率优化问题之和,其中每一个子速率优化问题对应该结构中的一个子天线阵列,并揭示了各个子天线阵列优化顺序与系统可达和速率无关这一客观规律,从而简化了后续的优化算法设计(发现点2)。 | 7 | 高镇 | 副研究员 | 北京理工大学 | 清华大学 | 项目主要研究骨干(本项目第三完成人指导的博士生,第一完成人协助指导),在清华大学攻读博士学位期间,对项目发现点1有实质性贡献,是代表性论文2、3的第一作者。主要贡献为:基于压缩感知理论框架下的有限等距性理论设计了准最优的导频图案,揭示了重叠导频的开销仅与信道角度扩展成正比,提出了基于分布式压缩感知的高精度信道估计方法(发现点1)。 | 8 | 孙奇 | 高级工程师 | 中国移动通信集团有限公司 | 中国移动通信集团有限公司 | 项目主要研究骨干,本项目完成单位清华大学和中国移动通信集团有限公司的合作研究项目《5G 总体设计、关键技术研究及标准化》的核心技术骨干,对项目发现点3有实质性贡献,是代表性论文8的第一作者。主要贡献为:基于大规模MIMO-NOMA 信道的功率域差异化,推导功率约束条件下系统的系统容量和能量效率,提出最优的功率分配方法和等效信道差异化方法,实现能量效率最大化(发现点3)。 |
| 论文、论著目录 | 序号 | 论文、专著名称/刊名/作者 | 1 | Non-orthogonal multiple access for 5G: Solutions, challenges, opportunities, and future research trends / IEEE Communications Magazine / Linglong Dai, Bichai Wang, Yifei Yuan, Shuangfeng Han, Chil-Lin I, and Zhaocheng Wang | 2 | On the ergodic capacity of MIMO NOMA systems / IEEE Wireless Communications Letters / Qi Sun, Shuangfeng Han, Chin-Lin I, and Zhengang Pan | 3 | Spectrally efficient time-frequency training OFDM for mobile large-scale MIMO systems / IEEE Journal of Selected Areas in Communications / Linglong Dai, Zhaocheng Wang, and Zhixing Yang | 4 | Spatially common sparsity based adaptive channel estimation and feedback for FDD massive MIMO / IEEE Transactions on Signal Processing / Zhen Gao, Linglong Dai, Zhaocheng Wang, and Sheng Chen | 5 | Structured compressive sensing based superimposed pilot design in downlink large-scale MIMO systems / Electronics Letters / Zhen Gao, Linglong Dai, and Zhaocheng Wang | 6 | Toward green and soft: A 5G perspective / IEEE Communications Magazine / Chih-Lin I, Corbett Rowell, Shuangfeng Han, Zhikun Xu, Gang Li, and Zhengang Pan | 7 | Large-scale antenna systems with hybrid analog and digital beamforming for millimeter wave 5G / IEEE Communications Magazine / Shuangfeng Han, Chih-Lin I, Zhikun Xu, and Corbett Rowell | 8 | Energy-efficient hybrid analog and digital precoding for mmWave MIMO systems with large antenna arrays / IEEE Journal on Selected Areas in Communications / Xinyu Gao, Linglong Dai, Shuangfeng Han, Chih-Lin I, and Robert W. Heath Jr. |
| | 自然奖 | 戴凌龙,易芝玲,王昭诚,韩双锋,王碧钗,高昕宇,高镇,孙奇 | 清华大学,中国移动通信集团有限公司 | 清华大学 |
24 | 0003-115 | 大规模网络化系统基本特性分析与状态估计 项目名称 | 大规模网络化系统基本特性分析与状态估计 | 推荐/提名单位/人 | 清华大学 | 主要完成单位 | 清华大学 | 项目简介 | 随着对系统性能要求的提高和通信、计算等领域的技术发展,系统结构日趋复杂、规模日趋庞大。另外,网络安全、复杂疾病形成机理解读和治疗方案探索等对大规模网络化系统特性分析和综合提出了新需求。在国家自然科学基金委等部门资助下,经过 10 余年探索,本项目在大规模网络化系统稳定性分析、可控/可观性判断、分布式状态估计等基本问题上得到了系统性结论。主要科学发现点如下。1.建立了计算复杂度随子系统个数线性增长的、可控/可观的充分必要条件。该条件给出了系统可控/可观性与子系统传输零点、子系统连接矩阵间的显式关系,明确了子系统间信息传递与系统整体性能间的关系。证明了可以构造可控/可观网络化系统的充分必要条件是每个子系统可控/可观,以及保障系统可控/可观的最小输入/输出个数等于其状态转移阵特征根的最大几何重复度,并给出了系统输入/输出矩阵的参数化形式。2.提出了基于新息过程灵敏度惩罚的鲁棒状态估计方法,给出了其估计误差收敛到有限值的充分条件和必要条件。该方法可以在估计精度和鲁棒性之间实现良好折衷,可以递推实现,且与卡尔曼滤波具有基本相同的计算复杂度。推广该估计方法到具有随机数据丢失的系统和大规模网络化系统。在数据丢失概率小于1且系统可控可观时,证明了估计误差的拟协方差阵以指数速度收敛到一个平稳分布,给出了该平稳分布迄今为止精度最好的近似。在基因调控网络结构辨识、精密机械系统跟踪控制等问题上,该估计算法具有比扩展/无迹卡尔曼滤波器等更好的精度。3.建立了网络化系统稳定性和稳定裕量与矩阵结构化奇异值间的关系,得到了二维FM模型稳定的充分必要条件和计算上可行且保守性更低的稳定裕量估计方法。研究了具有二次型约束参数误差的矩阵奇异性判断问题,得到了基于线性矩阵不等式的充分必要条件。建立了整体系统稳定性/鲁棒稳定性与子系统连接矩阵间的显式关系,以及仅依赖于子系统出度和动态特性、计算复杂度随子系统个数线性增长的充分条件。4.推导出最大奇异值有界下三角Toeplitz矩阵的随机均匀样本产生方法,给出一种复杂度指定的强镇定控制器设计方法。完整解决了基于随机样本的控制系统分析与设计的一个基本问题。5.研究了以互质因子扰动形式表示的控制对象模型辨识问题,建立了基于闭环实验数据的非参数辨识和参数辨识方法,证明了其收敛性。将其应用于高温超导磁悬浮实验系统,取得良好效果。发表研究论文30余篇,其中IEEE TAC和Automatica论文15篇(长文6篇),IEEE TSP论文(长文)2篇,Bioinformatics论文(长文)1篇。出版英文学术专著一部。8篇主要论文他引次数66,单篇他引最高次数20。引用作者包括Automatica最佳论文奖等的获得者、中国科学院程代展研究员,Automatica 前主编、意大利R. Tempo教授,IFAC Quazza Medal等的获得者、澳大利亚 G.C. Goodwin教授等。部分研究结果为综述性论文和学术专著引用。经IEEE控制系统协会推荐,被推荐人2018年当选为 IEEE Fellow。 | 主要完成人情况 | 排名 | 姓名 | 技术职称 | 工作单位 | 完成单位 | 本人对本项目主要学术贡献 | 1 | 周彤 | 教授 | 清华大学 | 清华大学 | 组织、指导和实施本项目的选题和研究,负责项目的总体思路设计、项目总体研究方案构建,并负责所有的具体数学推导、仿真实验设计和实物实验设计。是全部 8 篇代表性论文的第一作者和通讯作者,是其中 7 篇论文的唯一作者。代表性论文 [5] 的第二作者冯超 (Chao Feng) 在完成该论文工作时,是被推荐人指导的在校硕士研究生,主要负责最大奇异值有界下三角 Toeplitz 矩阵随机均匀样本生成算法的数值实现和仿真计算。 |
| 论文、论著目录 | 序号 | 论文、专著名称/刊名/作者 | 1 | On the controllability and observability of networked dynamic systems/Automatica (regular paper)/周彤 (Tong Zhou) | 2 | Sensitivity penalization based robust state estimation for uncertain linear systems/IEEE Transactions on Automatic Control/周彤 (Tong Zhou) | 3 | Stability and stability margin for a two-dimensional system/IEEE Transactions on Signal Processing (regular paper)/周彤 (Tong Zhou) | 4 | Robust recursive state estimation with random measurement droppings/IEEE Transactions on Automatic Control (regular paper)/周彤 (Tong Zhou) | 5 | Uniform sample generations from contractive block Toeplitz matrices/IEEE Transactions on Automatic Control/周彤,冯超 (Tong Zhou, Chao Feng) | 6 | Coordinated one-step optimal distributed state prediction for a networked dynamical system/IEEE Transactions on Automatic Control (regular paper)/周彤 (Tong Zhou) | 7 | Asymptotic behavior of recursive state estimations with intermittent measurements/IEEE Transactions on Automatic Control (regular paper)/周彤 (Tong Zhou) | 8 | Frequency response estimation for NCFs of an MIMO plant from closed-loop time-domain experimental data/IEEE Transactions on Automatic Control (regular paper)/周彤 (Tong Zhou) |
| | 自然奖 | 周彤 | 清华大学 | 清华大学 |
25 | 0003-117 | 面向复杂特征识别与异常状态感知的数据解析方法研究 项目名称 | 面向复杂特征识别与异常状态感知的数据解析方法研究 | 推荐/提名单位/人 | 清华大学 | 主要完成单位 | 清华大学 | 项目简介 | 该项目属于自动控制应用理论学科。基于传感器数据感知复杂被控对象的运行状态是实现数据驱动智能控制的基础和前提,在理论和方法上存在许多尚未解决的难题,成为当前国内外自动控制应用理论领域的前沿研究课题。间歇生产过程和移动机器人分别是过程控制与运动控制领域典型的复杂被控对象,针对其开展面向复杂特征识别与异常状态感知的数据解析方法研究直接面向工业生产与国防建设的重大需求,具有重要理论意义和应用价值。项目组针对基于数据感知间歇过程和移动机器人运行状态面临的三个关键科学问题:1)新颖异常检测,2)高阶张量数据特征提取,3)复杂环境下鲁棒感知与定位,在国家自然科学基金、国家973计划、国家863计划等多项国家级课题支持下,开展了多年基础研究,取得主要的科学发现如下:(1)发现了单类样本分类器的样本内部聚集性与样本边缘松弛度是影响分类器参数选择合理性的重要因素。从几何的角度出发,提出了有效的单类样本分类器参数选择方法,以及可以抑制训练数据中离群点影响的鲁棒单类样本支持向量机(One-Class Support Vector Machine, OCSVM)算法,显著提高了OCSVM方法在复杂被控对象异常运行状态检测应用中的实际性能。(2)发现了间歇生产数据与目标跟踪视频数据用高阶张量表示时,基于主元分析等常用多元统计分析算法提取和识别复杂特征的有效途径。提出了可以有效监控间歇生产过程异常工况的多元函数型核主元分析方法。提出了广义可加性核函数的概念和适用于间歇过程在线监控的广义可加性核主元分析方法,以及适于目标跟踪的偏最小二乘外观建模方法。这些基于高阶张量数据的多元统计方法均具有对数据噪声和离群点的鲁棒性。(3)针对移动机器人在未知环境定位中的复杂特征提取与异常感知问题,提出了用于同步定位和地图构建(Simultaneous Localization And Mapping, SLAM)的迭代运动重构方法,并通过融合多种传感器数据来解决离群点问题,提高算法鲁棒性。提出了一种基于虚拟匹配检验的在线特征选择方法,可自动适应SLAM状态估计的时变不确定性。项目相关研究成果为复杂数据特征提取与异常检测研究提供了重要的理论与技术基础,得到了英国皇家工程院院士Chris J. Harris教授,IEEE Life Fellow、IEEE计算智能学会主席James C. Bezdek教授,以及Fatih Porikli教授、Rama Chellappa教授、Sheng Chen教授等多位IEEE Fellow的充分肯定与高度评价。部分成果已经在集成电路制造过程监控和智能移动机器人控制等领域得到成功应用。项目发表的8篇代表性论文被SCI总引用210次,其中他引202次。 | 主要完成人情况 | 排名 | 姓名 | 技术职称 | 工作单位 | 完成单位 | 本人对本项目主要学术贡献 | 1 | 王焕钢 | 副研究员 | 清华大学 | 清华大学 | 项目主要思想的提出者,参与了项目全过程,提出了用于OCSVM的核函数参数选择方法和鲁棒OCSVM算法,提出了可以有效监控间歇生产过程异常工况的多元函数型核主元分析方法,提出了广义可加性核函数的概念和适用于间歇过程在线监控的广义可加性核主元分析方法。是科学发现1、2的主要学术思想提出者,并做出了创造性贡献,代表性论文1、2、3、4、5的通讯作者,代表性论文4的第一作者。 | 2 | 张涛 | 教授 | 清华大学 | 清华大学 | 提出了在复杂环境下用于移动机器人SLAM的融合多种传感器数据的迭代重构方法,对科学发现3做出了创造性贡献,是代表性论文7第一作者周昊胤的博士导师,代表性论文7的通讯作者。 | 3 | 陈峰 | 教授 | 清华大学 | 清华大学 | 提出了基于偏最小二乘的视觉目标跟踪算法,对科学发现2做出了创造性贡献,是代表性论文6的合作者。 | 4 | 石宗英 | 副教授 | 清华大学 | 清华大学 | 提出了用于移动机器人SLAM的特征选择方法,对科学发现3做出了创造性贡献,是代表性论文8的第一作者和通讯作者。 | 5 | 徐文立 | 教授 | 清华大学 | 清华大学 | 对科学发现1做出了创造性贡献,是项目完成人王焕钢、陈峰、石宗英的博士导师,代表性论文1、2、3第一作者肖英超的博士导师,代表性论文6第一作者王庆的博士导师,代表性论文1、2、3、6、8的合作者。 |
| 论文、论著目录 | 序号 | 论文、专著名称/刊名/作者 | 1 | Parameter selection of Gaussian kernel for one-class SVM/IEEE Transactions on Cybernetics/Yingchao Xiao, Huangang Wang, Wenli Xu | 2 | Two methods of selecting Gaussian kernel parameters for one-class SVM and their application to fault detection/Knowledge-Based Systems/Yingchao Xiao, Huangang Wang, Wenli Xu | 3 | Robust one-class SVM for fault detection/ Chemometrics and Intelligent Laboratory Systems/ Yingchao Xiao, Huangang Wang, Wenli Xu, Junwu Zhou | 4 | Fault detection of batch processes based on multivariate functional kernel principal component analysis/ Chemometrics and Intelligent Laboratory Systems/ Huangang Wang, Ma Yao | 5 | On-line monitoring of batch processes using generalized additive kernel principal component analysis/Journal of Process Control/Ma Yao, Huangang Wang | 6 | Object tracking via partial least squares analysis/IEEE Transactions on Image Processing/Qing Wang, Feng Chen, Wenli Xu, Ming-Hsuan Yang | 7 | An SfM algorithm with good convergence that addresses outliers for realizing mono-SLAM/IEEE Transactions on Industrial Informatics/Haoyin Zhou, Kai Ni, Qian Zhou, Tao Zhang | 8 | Feature selection for reliable data association in visual SLAM/Machine Vision and Applications/Zongying Shi, Zhibin Liu, Xianliang Wu, Wenli X |
| | 自然奖 | 王焕钢,张涛,陈峰,石宗英,徐文立 | 清华大学 | 清华大学 |
26 | 0003-118 | 微纳超结构碳的设计、构建和储能研究 项目名称 | 微纳超结构碳的设计、构建和储能研究 | 推荐/提名单位/人 | 清华大学 | 主要完成单位 | 清华大学,中山大学,天津大学,中国科学院金属研究所 | 项目简介 | 碳材料是一类用于能量转换和存储的关键功能材料,在锂电池、超级电容器和燃料电池等能源器件中发挥着不可替代的重要作用。因此,设计多功能碳材料以显著提升能量转换和存储性能具有重大的科学意义与应用价值。然而,碳材料大多存在结构无序、缺陷偏多、功能单一等问题,已成为高性能能源器件发展的瓶颈,也难以满足基于新原理的能源器件的设计要求。为解决上述重大科学难题,该团队在国家973计划和基金委重点项目等资助下,在国际上率先提出了“微纳超结构碳材料”的新思路,引领了碳材料研究的新方向。主要科学发现包括:通过结构纳米化、复合化、有序化设计和功能导向组装,实现了碳材料跨越“纳-微-宏”的多组分界面、多尺度网络、多层次孔道的可调可控,构建了系列多功能精确耦合的微纳超结构碳材料,提出高效率、高容量、高通量碳电极材料和功能组分的解决方案,大幅提升了现有能量转换与存储器件的性能。具体如下:(1)发现了一步构建碳/碳共生界面和层次化结构以获得先进石墨烯/碳纳米管杂化碳载体的新思路,提出了表面掺杂锚定金属催化剂以高效形成碳/非碳耦合界面的新策略,实现了高效的电子输运和电荷分离,解决了电催化应用中碳与催化剂间电子转移阻抗大、利用率低的关键难题,并进一步通过缺陷设计显著改善了催化性能。(2)提出了利用碳/非碳与柔性纤维基体原位复合实现超级电容器高柔性化的普适方法,开创了高透气性“打孔”柔性电极的新方向,突破了活性物质在反复弯折中易脱落、脆性碳网络柔性差和不透气的难题,从而率先构建了具有高能量密度、高柔性和高透气性的柔性超级电容器。(3)发现了微孔、中孔和大孔的精确构筑新方法及其多层次组装新策略,制备出具有超小尺寸和高孔隙利用率的层次孔碳纳米球,揭示了孔形貌、孔尺寸以及层次孔协同组装等因素在电化学充放电过程中的作用机制,构建了超高硫面载量和利用率的多尺度高导电碳网络,大幅提升了超级电容器和锂硫电池等储能器件的能量密度、功率密度和循环稳定性。项目8篇代表性论文分别发表在Nature Commun.、Adv. Mater.、Adv. Funct. Mater.、Carbon等材料和能源领域国际著名刊物上,6篇为ESI高被引论文,被相关领域国际权威学者和同行在Nature Energy、Chem. Rev.、Chem. Soc. Rev.、Nature Commun.、Adv. Mater.等期刊正面评价,他引1574次。项目主要完成人在国际碳材料会议、国际电化学会议等重要国际学术会议做大会报告和主题报告30余次;项目第一完成人进入ESI全球材料科学、工程学领域前1%科学家行列,并连续举办六届国际石墨烯高峰论坛、两届储能材料国际研讨会以及十六届中日韩碳材料会议;4位项目完成人分获国家杰出青年科学基金、优秀青年科学基金资助;包括第一完成人在内的5位项目完成人入选科睿唯安高被引科学家。该项目相关理论研究成果有力地指导了先进碳材料与能源器件的快速转化与产业化,产生了显著的经济和社会效益。 | 主要完成人情况 | 排名 | 姓名 | 技术职称 | 工作单位 | 完成单位 | 本人对本项目主要学术贡献 | 1 | 康飞宇 | 教授 | 清华大学 | 清华大学 | 提出了微纳超结构碳的主要学术思想,建立了微纳超结构碳的模型,组织和领导了研究团队完成了本项目,系统提出了柔性超级电容器、三维碳网络及碳/非碳耦合界面的构筑方法。对第一和第二发现点作出了主要贡献,是代表性论文1、3、4、5的通讯作者及代表性论文2的合作作者。 | 2 | 吴丁财 | 教授 | 中山大学 | 中山大学 | 提出一种反应性模板诱导自组装实现均孔化的新思路,发现简单调控共轭聚合物的碳化历程可有效构建超高孔隙率多孔碳结构的新原理,并证实孔结构的均孔化和富孔化可显著改善电化学储能特性,对第三发现点作出了主要贡献,是代表性论文6的通讯作者。 | 3 | 杨全红 | 教授 | 天津大学 | 天津大学 | 提出了引入碳缺陷调控提高催化剂活性的策略,将碳掺杂杂化界面的暴露显著增强了催化剂的光谱响应特性和电子-空穴分离效率,对第一和第二发现点做出了主要贡献,是代表性论文2的通讯作者和代表性论文4、5的合作作者。 | 4 | 李峰 | 研究员 | 中国科学院金属研究所 | 中国科学院金属研究所 | 提出了三维结构碳载体的设计思路,制备了具有强的硫/碳复合界面和三维石墨烯网络的电极结构,实现了锂硫电池中硫活性物质的高面密度负载。对第三发现点做出了主要贡献,是代表性论文7、8的通讯作者。 | 5 | 吕瑞涛 | 研究员 | 清华大学 | 清华大学 | 发展了水蒸气辅助化学气相沉积法一步生长石墨烯/碳纳米管杂化结构,构筑出共生碳/碳杂化界面,制备出具有高催化活性碳/PtRu催化剂。对第一发现点做出了主要贡献,是代表性论文1的第一作者。 | 6 | 成会明 | 研究员 | 中国科学院金属研究所 | 中国科学院金属研究所 | 研究了碳-硫之间强的相互作用及三维结构的石墨烯网络的组装方法,发展了高性能的锂硫电池正极结构。对第三发现点做出了重要贡献,是代表性论文7的通讯作者及代表性论文8的合作作者。 | 7 | 黄正宏 | 研究员 | 清华大学 | 清华大学 | 研究了碳与MnO2的复合方法以及引入碳缺陷调控提高掺杂碳杂化界面的方法,提高了氮化碳的光谱响应特性。对第一和第二发现点做出了重要贡献,是代表性论文2的通讯作者和代表性论文3的合作作者。 | 8 | 徐成俊 | 副研究员 | 清华大学 | 清华大学 | 提出了以碳纤维和无尘纸作为基体构建柔性电极的方法,对电极结构和透气性进行了优化,对第二发现点做出了重要贡献,是代表性论文4、5的通讯作者。 | 9 | 符若文 | 教授 | 中山大学 | 中山大学 | 利用反应性模板诱导自组装法制备了一类新型有序碳材料,制备了一类超高比表面积的氮掺杂层次孔碳材料。对第三发现点做出了贡献,是代表性论文6的共同作者。 | 10 | 董留兵 | 其他 | 悉尼科技大学 | 清华大学 | 攻读博士学位期间参与了本项目研究工作,优化了纳米碳纤维复合碳纳米管和MnO2构建高容量柔性电极的方法,发展了电极“打孔”方法,解决了柔性电极透气性差的问题。对第二发现点做出了贡献,是代表性论文4、5的第一作者。 | 11 | 梁庆华 | 其他 | 南洋理工大学 | 清华大学 | 攻读博士期间参与了本项目研究工作,发展出氨气刻蚀工艺在表面产生碳缺陷的方法,在纳米层次上调控C-N杂化界面的暴露。对第一发现点做出了贡献,是代表性论文2的第一作者。 | 12 | 周光敏 | 助理研究员 | 中国科学院金属研究所 | 中国科学院金属研究所 | 攻读博士期间参与了本项目研究工作,研究了碳-硫之间强的相互作用和三维结构的石墨烯网络集流体及其应用方法,制备出了高性能的锂硫电池正极结构。对第三发现点做出了贡献,是代表性论文7的第一作者。 | 13 | 王建淦 | 副教授 | 西北工业大学 | 清华大学 | 攻读博士期间参与了本项目研究工作,研究了基于层次结构纳米碳纤维的水系非对称电容器,拓宽了单体器件的工作电压,大大提高了超级电容器的能量密度和功率功率。对第二发现点做出了贡献,是代表性论文3的第一作者。 | 14 | 徐飞 | 副教授 | 西北工业大学 | 中山大学 | 攻读博士期间参与了本项目研究工作,研究了碳化条件调控共轭结构的碳化历程,制备了具有发达层次孔结构和超高比表面积的中空碳纳米球。对第三发现点做出了贡献,是代表性论文6的第一作者。 | 15 | 刘畅 | 研究员 | 中国科学院金属研究所 | 中国科学院金属研究所 | 研究了三维层次化结构电极设计和高硫负载电极的制备方法。对第三发现点做出了贡献,是代表性论文8的共同通讯作者。 | 16 | 方若翩 | 其他 | 新南威尔士大学 | 中国科学院金属研究所 | 攻读博士期间参与了本项目的研究工作。制备了高硫负载的三维层次化结构电极,并优化了硫的负载量和电化学性能。对第三发现点做出了贡献,是代表性论文8的第一作者。 |
| 论文、论著目录 | 序号 | 论文、专著名称/刊名/作者 | 1 | Fibrous Hybrid of Graphene and Sulfur Nanocrystals for High-Performance Lithium-Sulfur Batteries/ACS Nano/Guangmin Zhou, Li-Chang Yin, Da-Wei Wang, Lu Li, Songfeng Pei, Ian Ross Gentle, Feng Li*, Hui-Ming Cheng* | 2 | 3D Interconnected Electrode Materials with Ultrahigh Areal Sulfur Loading for Li-S Batteries/Advanced Materials/Ruopian Fang, Shiyong Zhao, PengxiangHou, Shaogang Wang, Hui-Ming Cheng, Chang Liu*, Feng Li* | 3 | Open-Ended, N-Doped Carbon Nanotube-Graphene Hybrid Nanostructures as High-Performance Catalyst Support/Advanced Functional Materials/Rutao Lv, Tongxiang Cui, Mun-Suk Jun, Qiang Zhang, Anyuan Cao*, Dangsheng Su, Zhengjun Zhang, Seong-Ho Yoon, JinMiyawaki, Isao Mochida, Feiyu Kang* | 4 | Holey Graphitic Carbon Nitride Nanosheets with Carbon Vacancies for Highly Improved Photocatalytic Hydrogen Production/Advanced Functional Materials/Qinghua Liang, Zhi Li, Zhenghong Huang*, Feiyu Kang, Quanhong Yang* | 5 | A High-Performance Asymmetric Supercapacitor Based on Carbon and Carbon-MnO2 Nanofiber Electrodes/Carbon/Jiangan Wang, Ying Yang, Zhenghong Huang, Feiyu Kang* | 6 | Simultaneous Production of High-Performance Flexible Textile Electrodes and Fiber Electrodes for Wearable Energy Storage/Advanced Materials/Liubing Dong, Chengjun Xu*, Yang Li, Changle Wu, Baozheng Jiang, Qian Yang, Enlou Zhou, Feiyu Kang*, Quan-Hong Yang | 7 | Breathable and Wearable Energy Storage Based on Highly Flexible Paper Electrodes/Advanced Materials/Liubing Dong, Chengjun Xu*, Yang Li, Zhengze Pan, Gemeng Liang, Enlou Zhou, Feiyu Kang*, Quan-Hong Yang | 8 | Facile Synthesis of Ultrahigh-Surface-Area Hollow Carbon Nanospheres for Enhanced Adsorption and Energy Storage/Nature Communications/Fei Xu, Zhiwei Tang, Siqi Huang, Luyi Chen, Yeru Liang, Weicong Mai, Hui Zhong, Ruowen Fu, Dingcai Wu* |
| | 自然奖 | 康飞宇,吴丁财,杨全红,李峰,吕瑞涛,成会明,黄正宏,徐成俊,符若文,董留兵,梁庆华,周光敏,王建淦,徐飞,刘畅,方若翩 | 清华大学,中山大学,天津大学,中国科学院金属研究所 | 清华大学 |
27 | 0003-121 | 再生水水质生物风险识别、产生机制与控制原理 项目名称 | 再生水水质生物风险识别、产生机制与控制原理 | 推荐/提名单位/人 | 清华大学 | 主要完成单位 | 清华大学,清华大学深圳研究生院 | 项目简介 | 再生水利用是解决水资源短缺和水环境污染问题的双赢途径,代表了发展方向,成为国家迫切需求。再生水利用的关键是水质保障,其中生物风险控制是世界性难题。再生水原水组分复杂,风险产生环节多,面临生物风险因子不清、产生机制不明等突出问题。本项目围绕再生水生物风险及其控制,开展了15年持续研究,识别出内毒素等新兴风险因子,发现混凝导致细菌生长潜势升高、氯胺消毒可控制常规副产物却导致遗传毒性升高等颠覆现有认知的新现象,发展了生物风险协同控制理论,开拓了再生水研究新领域。基于上述成果,主持制定了首个ISO再生水安全评价标准,得到美国、德国、法国、以色列等ISO成员国的一致认可。1.拓宽了再生水生物风险新内涵。针对再生水原水中污染物的原生风险控制,识别出抗生素抗性基因、内毒素等新兴风险因子,阐明了其风险特征及产生机制,拓宽了生物风险内涵。建立了生物风险评价指标和方法体系,成为ISO再生水安全评价标准制定的基础。2.发现混凝增加细菌生长潜势新现象。开发出再生水细菌生长潜势测定新方法,首次发现混凝反而导致细菌生长潜势显著升高的风险伴生新现象,颠覆了现有认知;识别出具有细菌生长抑制效应的大分子有机组分(>10k Da),揭示了混凝解除其抑制效应、提高细菌生长潜势机制,指出了再生水风险控制研究新方向。3.阐明了消毒诱发伴生风险新机制。发现氯胺消毒可降低常规有毒副产物生成,但却导致抗生素抗性菌丰度显著升高、遗传毒性显著增强等风险伴生新现象,打破了氯胺消毒比氯消毒更安全的常规认知;识别出新型高毒性消毒副产物及其生成途径,并提出阻断原理。在全球1.6万余名研究者的5032篇污水消毒论文中,第一申请人成果位列第一,被引排名前0.06%(Web of Science);成果被《J. Hazard. Mater.》主编Puma教授评价为“驱动消毒向生态友好工艺转型”的新发现。4.发现再生水水华微藻生长新特征。针对水华次生风险控制,发现在溶解性磷耗尽条件下,微藻仍可利用细胞“内源磷”快速生长,颠覆了控制氮磷浓度即可抑制微藻生长的传统认知,为水质标准制定提供了新依据。发现新型植物抑藻化感物质甲基乙酰乙酸乙酯,其抑藻活性是市售抑藻剂的70倍以上,被德国洪堡大学Steinberg教授称赞为“高效的抑藻剂”;揭示了化感物质诱导微藻程序性死亡机理,为抑藻技术研发提供了基础。综上,形成了原生风险削减、伴生风险阻断和次生风险防控的“三风险”协同控制新理论,发表SCI论文133篇(高被引3篇,Nature Index 30篇);7篇代表论文被68个国家研究者总他引1106次,SCI他引862次(单篇最高360次)。出版专著《水质研究方法》和教材《水处理生物学》(4-6版)、《环境工程原理》,累计发行17.6万余册;获发明专利6项。获国家杰出青年基金和国家教学名师奖,入选“万人计划”领军人才;任IWA Fellow、《Water Res.》Associate editor、ISO城镇水回用技术委员会首任主席,提升了我国再生水领域的国际影响力,引领了再生水研究发展。 | 主要完成人情况 | 排名 | 姓名 | 技术职称 | 工作单位 | 完成单位 | 本人对本项目主要学术贡献 | 1 | 胡洪营 | 教授 | 清华大学 | 清华大学 | 项目负责人,全面主持研究工作,对发现点1、2、3、4均作出了突出贡献。提出了本项目的总体研究思路与实施方案,建立了水质生物风险评价指标和方法体系。主持开展混凝对细菌生长潜势影响特性、消毒风险产生机制和水华微藻生长特征研究,发展了生物风险协同控制理论;主持制定了ISO再生水安全评价标准。是7篇代表性论文的通讯作者,是专著《水质研究方法》的第一作者,获发明专利6项。(代表作1-8,附件1.1-附件1.8;ISO标准,附件7.4;专利,附件7.5、附件7.6) | 2 | 吴乾元 | 副教授 | 清华大学深圳研究生院 | 清华大学 | 对发现点1和发现点3做出了贡献。研究了氯消毒对内分泌干扰性和遗传毒性的影响特性,发现氯消毒导致抗雌激素活性升高现象,识别出新型高毒性消毒副产物及其生成途径,并提出阻断原理。参与建立了生物风险评价指标和方法体系,编写了ISO再生水安全评价标准。是代表作1的合作者,代表作8的第一作者。(代表作1、代表作8,附件1.1、附件1.8;标准,附件7.4) | 3 | 李锋民 | 教授 | 中国海洋大学 | 清华大学 | 对发现点4做出了贡献。开展水华微藻生长特性与植物化感物质筛选研究,从芦苇提取物中识别出抑藻化感物质,并掌握其对水华微藻的抑制特征,发现该抑藻化感物质是生态安全的高效抑藻剂,参与抑藻化感物质对水华微藻的抑制机理研究。是代表作4的第一作者。(代表作4,附件1.4;专利,附件7.6) | 4 | 李鑫 | 工程师 | 火箭军工程设计研究院 | 清华大学 | 对发现点4做出了贡献。开展再生水水华微藻生长特性研究,阐明了微藻在再生水中的生长动力学特征及其营养盐利用特性。建立了微藻生长动力学模型,为再生水水质控制目标确定提供了依据。是代表作2和代表作3的第一作者。(代表作2、代表作3,附件1.2、附件1.3) | 5 | 陆韻 | 研究员 | 清华大学 | 清华大学 | 对发现点1和3做出了贡献。开展了抗生素抗性菌、抗生素抗性基因和内毒素活性研究,揭示了抗生素抗性基因、内毒素等风险因子的浓度水平、风险特征与风险产生机制,为生物风险评价指标确定提供了支撑。参与了消毒过程中抗生素抗性菌丰度变化研究。是代表作6的共同作者。(代表作6,附件1.6) | 6 | 洪喻 | 教授 | 北京林业大学 | 清华大学 | 对发现点4做出了贡献。参与再生水水华微藻生长特性研究,研究了化感抑藻物质对水华微藻细胞的影响机理,发现化感物质诱导藻细胞内活性氧生成,导致藻细胞氧化损伤,启动能量依赖程序性死亡是主要抑藻机理。是代表作5的第一作者。(代表作5,附件1.5) | 7 | 赵欣 | 讲师 | 天津大学 | 清华大学 | 对发现点2做出了贡献。分离优选出可准确测定再生水细菌生长潜势的原生菌群,建立了再生水细菌生长潜势测定方法。发现混凝处理导致细菌生长潜势显著升高的现象。识别出再生水中具有细菌生长抑制效应的大分子有机组分,揭示了混凝沉淀升高细菌生长潜势的机制。是代表作1和代表作8的合作者。(代表作1、代表作8,附件1.1、附件1.8;专利,附件7.5) | 8 | 黄晶晶 | 高级工程师 | 中国能源建设集团规划设计有限公司 | 清华大学 | 对发现点1和3做出了贡献。识别出抗生素抗性菌及抗性基因等新兴风险因子,掌握了其浓度水平和风险特征。发现氯胺消毒后抗生素抗性菌丰度显著升高的现象并阐明其机制。是代表作1的合作者和代表作6的第一作者。(代表作1、代表作6,附件1.1、附件1.6) | 9 | 王丽莎 | 工程师 | 清华大学 | 清华大学 | 对发现点3做出了贡献。研究了氯胺消毒过程中消毒副产物和遗传毒性的变化规律,发现氯胺消毒可降低常规有毒副产物生成,但却导致遗传毒性显著增强,识别出影响氯胺消毒过程中遗传毒性增强的关键前体物组分及典型物质。是代表作7的第一作者。(代表作7,附件1.7) | 10 | 黄璜 | 副教授 | 中山大学 | 清华大学 | 对发现点1和3做出了贡献。参与研究内毒素等风险因子特征与产生机制,掌握了内毒素浓度水平及其在消毒过程中的变化规律,识别出影响消毒过程中内毒素活性变化的关键组分。是代表作1的合作者(著第14、15、20、26章)。(代表作1,附件1.1) |
| 论文、论著目录 | 序号 | 论文、专著名称/刊名/作者 | 1 | 《水质研究方法》 / 科学出版社 / 胡洪营; 黄晶晶; 孙艳; 吴乾元等 | 2 | Effects of different nitrogen and phosphorus concentrations on the growth, nutrient uptake, and lipid accumulation of a freshwater microalga Scenedesmus sp. / Bioresource Technology / Li, Xin; Hu, Hong-Ying; Gan, Ke; Sun, Ying-Xue | 3 | Growth and lipid accumulation properties of a freshwater microalga Scenedesmus sp under different cultivation temperature / Bioresource Technology / Li, Xin; Hu, Hong-Ying; Zhang, Yu-Ping | 4 | Isolation and characterization of a novel antialgal allelochemical from Phragmites communis / Applied and Environmental Microbiology / Li, Feng-Min; Hu Hong-Ying | 5 | Inactivation and reactivation of antibiotic-resistant bacteria by chlorination in secondary effluents of a municipal wastewater treatment plant / Water Research / Huang, Jing-Jing; Hu, Hong-Ying; Tang, Fang; Li, Yi; Lu, Sun-Qin; Lu, Yun | 6 | Effect of ammonia nitrogen and dissolved organic matter fractions on the genotoxicity of wastewater effluent during chlorine disinfection / Environmental Science & Technology / Wang, Li-Sha; Hu, Hong-Ying; Wang, Chao | 7 | Effect of chlorination on the estrogenic/antiestrogenic activities of biologically treated wastewater / Environmental Science & Technology / Wu, Qian-Yuan; Hu, Hong-Ying; Zhao, Xin; Sun, Ying-Xue | 8 | Gramine-induced growth inhibition, oxidative damage and antioxidant responses in freshwater cyanobacterium Microcystis aeruginosa / Aquatic Toxicology / Hong, Yu; Hu, Hong-Ying; Xie, Xing; Sakoda, Akiyoshi; Sagehashi, Masaki; Li, Feng-Min |
| | 自然奖 | 胡洪营,吴乾元,李锋民,李鑫,陆韻,洪喻,赵欣,黄晶晶,王丽莎,黄璜 | 清华大学,清华大学深圳研究生院 | 清华大学 |
28 | 0003-122 | 水环境中典型药物的存在规律和去除机理 项目名称 | 水环境中典型药物的存在规律和去除机理 | 推荐/提名单位/人 | 清华大学 | 主要完成单位 | 清华大学 | 项目简介 | 近十多年来,抗生素耐药性导致的环境与健康风险引起全球科学家和政府组织的高度重视。2017年3月,联合国秘书长古特雷斯宣布成立抗击抗生素耐药性跨机构协调组,欧美等西方发达国家正致力于防控抗生素等药物的环境和健康风险。我国人用和兽用药物的生产量和使用量均在全球名列前茅,但对水环境中药物排放特征不明、污染现状不清、防控技术缺乏。项目以“揭示排放特征-评估环境风险-筛选优控名录-建立吸附方法-阐明降解原理”为主线开展深入系统的应用基础研究,在水环境中典型药物的存在规律和去除机理等方面获得了一系列重要科学发现。 1. 揭示了污水处理厂对典型药物的去除性能和排放特征。率先报道了我国城市污水处理厂中典型药物的季节排放特征,发现温度是影响去除效果的重要因素,揭示了膜生物反应器工艺去除药物的相对优势。首次评价了我国污水深度处理工艺去除药物的性能,发现臭氧和反渗透工艺对药物去除有一定作用。 2. 基于筛选水平风险评估提出我国应优先控制的药物名录。首次全面分析了我国地表水中药物污染特征,采用筛选水平风险评估(SLERA)提出了我国应优先重点控制的六种药物名录(即:红霉素、罗红霉素、双氯芬酸、布洛芬、水杨酸和磺胺甲恶唑)及高风险地区。首次发现了我国典型淡水湖泊洞庭湖中药物的手性对映体特征,揭示目标手性药物呈现外消旋或弱手性选择性。 3. 建立了能高效快速吸附去除水环境中药物的新方法。应用自行研制的多级孔碳纳米管-氧化铝复合颗粒材料以及磁性超细炭材料,实现了对水中多种药物的高效快速吸附,吸附性能显著优于常用的活性炭吸附,且速度更快,分离和再生更容易,解决了水环境中低浓度药物高效吸附-富集再生降解的关键问题。 4. 提出并阐明水环境中药物电催化臭氧氧化降解原理。提出了全新的“Electro-peroxone”(EP)电催化臭氧工艺,并率先应用于水环境中典型药物的去除,使药物去除率提高40%以上、缩短时间50-75%、降低能耗10-50%,并且有效控制溴酸盐和氯代有机副产物的产生量,解决了传统臭氧和电化学氧化工艺的瓶颈问题。 项目成果丰富和深化了对我国水环境中药物的源排放特征和存在规律的科学认识,建立了有效去除水环境中药物的新方法和新原理,对我国水环境中药物的环境健康风险防控具有重要的理论意义和应用前景。 8篇代表性论文(包括4篇Water Res.和1篇Environ. Sci. Technol.)被全球63个国家的3000余名学者广泛应用,共被SCI他引841次,单篇最高SCI他引282次,其中:2篇入选ESI高被引论文,另外2篇曾入选ESI高被引论文。第一完成人为国家杰出青年基金获得者和教育部长江学者特聘教授、新兴有机污染物控制北京市重点实验室主任,多次受邀在国际学术会议做主旨报告;第一和第二完成人连续五年(2014~2018年)入选Elsevier中国高被引学者榜单,项目团队入选教育部创新团队发展计划。 | 主要完成人情况 | 排名 | 姓名 | 技术职称 | 工作单位 | 完成单位 | 本人对本项目主要学术贡献 | 1 | 余刚 | 教授 | 清华大学 | 清华大学 | 项目总负责人,主持国家863重大项目课题“环境中高关注有机化学品的污染控制技术(2013AA06A305)”、国家杰出青年基金项目“环境内分泌干扰物在污水处理过程中的污染特征(50625823)”等研究,提出了项目的主要学术思想、实施方案,并为组织实施提供学术指导。为所有四个发现点都作出了重要贡献,是代表性论文1、2、3、7的通讯作者,是代表性论文4、5、6、8的共同作者。 | 2 | 邓述波 | 教授 | 清华大学 | 清华大学 | 主持国家自然科学基金“可再生的纳米碳基复合材料吸附降解水中PPCPs的研究”(51378282),为新型吸附材料提出了设计思路,性能测试及优化方案。为发现点三作出了重要贡献,是代表性论文5、6的通讯作者,是代表性论文1、2、3、4、7、8的共同作者。 | 3 | 黄俊 | 副教授 | 清华大学 | 清华大学 | 除2010.9-2011.8期间赴美访学外,全程参与了项目研究工作。负责建立了污水、地表水、地下水等各种水样中药物污染物的固相萃取、液相色谱串联质谱分析方法,并确保了项目各部分研究内容中涉及分析检测部分的顺利完成。为发现点一、发现点二作出了基础性贡献,是所有8篇代表性论文的共同作者。 | 4 | 王斌 | 副研究员 | 清华大学 | 清华大学 | 开发了手性药物环境分析方法,对我国典型区域PPCPs污染进行了系统分析和风险评估,基于多种源解析方法解析了主要污染源。为发现点二作出了重要贡献,是代表性论文4的通讯作者,是代表性论文3、5、6、7、8的共同作者。 | 5 | 王玉珏 | 副教授 | 清华大学 | 清华大学 | 发明了electro-peroxone(EP)电催化臭氧技术,并率先将该技术应用于水环境中典型药品的降解研究,揭示了布洛芬、文拉法辛、双氯芬酸、吉非罗齐、氯钡酸等多种药品的降解机理,完成了世界上第一个E-peroxone技术降解水环境中典型药品的中试研究。为主要发现点四作出了重要贡献,是代表性论文8的通讯作者,是代表性论文4、6、7的共同作者。 | 6 | 隋倩 | 副教授 | 华东理工大学 | 清华大学 | 揭示了我国城市污水处理厂中非抗生素类药物污染物的排放特征;通过对长期运行过程中实际污水处理厂不同生物处理工艺去除性能的考察;首次开展了对我国污水深度处理工艺去除药物类污染物的性能评价。为主要发现点一作出了重要贡献,是代表性论文1、2的第一作者。 | 7 | 卜庆伟 | 副教授 | 中国矿业大学(北京) | 清华大学 | 基于风险提出了我国应优先关注的六种药物名单,识别了污染热点地区。对主要发现点二有创造性贡献,是代表性论文3的第一作者。 | 8 | 魏浩然 | 其他 | 耶鲁大学 | 清华大学 | 通过溶胶-凝胶法将碳纳米管分散于多孔氧化铝基底中,得到了机械强度高、热稳定性好、颗粒化的碳纳米管吸附材料。该材料可以高效的去除水中的药物,并可以在空气中加热至400度再生并重复使用。对主要发现点三有创造性贡献,是代表性论文5的第一作者。 | 9 | 李响 | 副研究员 | 北京理工大学 | 清华大学 | 揭示了典型药物布洛芬在新型EP电催化臭氧处理过程中的动力学、中间产物及反应机理。对主要发现点四有创造性贡献,是代表性论文7的第一作者。 |
| 论文、论著目录 | 序号 | 论文、专著名称/刊名/作者 | 1 | Seasonal Variation in the Occurrence and Removal of Pharmaceuticals and Personal Care Products in Different Biological Wastewater Treatment Processes / Environmental Science & Technology / Sui, Qian; Huang, Jun; Deng, Shubo; Chen, Weiwei; Yu, Gang | 2 | Occurrence and removal of pharmaceuticals, caffeine and DEET in wastewater treatment plants of Beijing, China / Water Research / Sui Qian; Huang, Jun; Deng, Shubo; Yu, Gang; Fan, Qing | 3 | Pharmaceuticals and personal care products in the aquatic environment in China: A review / Journal of Hazardous Materials / Bu, Qingwei ; Wang, Bin; Huang, Jun; Deng, Shubo; Yu, Gang | 4 | Characterization of pharmaceutically active compounds in Dongting Lake, China: Occurrence, chiral profiling and environmental risk / Science of The Total Environment / Ma, Ruixue; Wang, Bin; Lu, Shaoyong; Zhang, Yizhe; Yin, Lina; Huang, Jun; Deng, Shubo; Wang, Yujue; Yu, Gang | 5 | Regenerable granular carbon nanotubes/alumina hybrid adsorbents for diclofenac sodium and carbamazepine removal from aqueous solution / Water Research / Wei, Haoran; Deng, Shubo; Huang, Qian; Nie, Yao; Wang, Bin; Huang, Jun; Yu, Gang | 6 | Preparation of ultrafine magnetic biochar and activated carbon for pharmaceutical adsorption and subsequent degradation by ball milling / Journal of Hazardous Materials / Shan, Danna; Deng, Shubo; Zhao, Tianning; Wang, Bin; Wang, Yujue; Huang, Jun; Yu, Gang; Winglee, Judy; Wiesner, Mark R | 7 | Degradation of the anti-inflammatory drug ibuprofen by electro-peroxone process / Water Research / Li, Xiang; Wang, Yujue; Yuan, Shi; Li, Zhaoxin; Wang, Bin; Huang, Jun; Deng, Shubo; Yu, Gang | 8 | Removal of pharmaceuticals from secondary effluents by an electroperoxone process / Water Research / Yao, Weikun; Wang, Xiaofeng; Yang, Hongwei; Yu, Gang; Deng, Shubo; Huang, Jun; Wang, Bin; Wang, Yujue |
| | 自然奖 | 余刚,邓述波,黄俊,王斌,王玉珏,隋倩,卜庆伟,魏浩然,李响 | 清华大学 | 清华大学 |
29 | 0003-123 | 抗体亲和力成熟机制研究 项目名称 | 抗体亲和力成熟机制研究 | 推荐/提名单位/人 | 清华大学 | 主要完成单位 | 清华大学 | 项目简介 | 该项目属于细胞免疫学领域。 抗体免疫是机体抵御病原侵染重要机制。抗体由浆细胞产生,浆细胞由B细胞激活、分化而来。激活过程中,B细胞通过在被称为“生发中心(GC)”的反应中进行亲和力成熟,从而能最终分化、产生能分泌高亲和力抗体的浆细胞。理解GC反应里的亲和力成熟机制,是制造长效抗感染抗体疫苗的重要理论基础。已知B细胞抗体亲和力成熟依赖于滤泡性辅助T细胞( TFH)的辅助功能。TFH是专一于促进B细胞应答和生发中心反应的新型T细胞亚群。然而,TFH细胞在体内应答中辅助抗体亲和力成熟的生物学机制还不清楚。本项目在国家自然科学基金支持下,紧紧围绕TFH细胞必须与B细胞共定位且通过突触传递辅助信号这一决定性功能特点,深入分析TFH相关分子ICOS、SAP、CXCR5、Bcl6等分子调控T、B细胞共定位及突触性黏附作用的机制,系统探究T-B突触黏附在TFH发育中的选择作用及TFH向B细胞传递的关键辅助信号,进而对抗体亲和力成熟机制做出重要阐释,深化对体液免疫应答调控机制的理解,为诱导高效抗体疫苗奠定理论新基础。 主要发现点如下:(1) 发现ICOS-ICOSL 分子介导的TFH细胞的滤泡区迁移重要机制。在早期TFH细胞滤泡区迁移过程中, TFH上高表达的共刺激分子ICOS通过响应旁观B细胞上ICOSL信号,以共刺激非依赖方式获得持续运动能力迁移至滤泡区。首次阐释旁观B细胞在辅助TFH发育过程中的关键作用,揭示T细胞定位复杂和精密的时空动态调控。(2) 发现ICOS-ICOSL 分子介导的Tfh细胞辅助GC细胞高频突变及亲和力筛选的重要分子机制。通过双光子活体成像技术,发现生发中心中独特的T-B细胞纠缠模式,及ICOSL-CD40L介导的GC B细胞与TFH细胞间的正反馈循环,是促进生发中心亲合力成熟、筛选生发中心高亲合力B细胞的关键机制。(3) 发现SAP相关通路调控T-B淋巴细胞黏附的分子机制。揭示Ly108和SAP作为相互拮抗的分子,调控 TCR 通路核心区的信号强度,影响T 细胞与抗原递呈B 细胞和 DC 细胞的黏附进而影响生发中心反应。(4) 发现TFH细胞早期发育过程中CXCR5及Bcl6关键分子表达调控新机制。IL-6发挥上调CXCR5及Bcl6表达的重要调控作用。 项目发现TFH相关分子ICOS, SAP、CXCR5等调控T、B细胞共定位及突触黏附的作用,勾画出一幅TFH细胞早期发育、迁移定位的路径图,阐明了TFH细胞与GC B细胞相互作用,正反馈催化GC B细胞亲和力筛选成熟的机制。这些发现为解释高亲合力抗体产生机制提供了新理论,为通过操控关键分子改造体液免疫应答、制造长效高亲和力抗体疫苗研究奠定基础。 项目发表8篇代表性论文,包括两篇Nature,多篇高水平研究性论文及综述文章。代表性论文在科学引文索引(SCI-Expanded)中,他引406次,单篇最高他引157次。主要完成人祁海教授曾获国家杰出青年科学基金,国家自然科学基金委重点项目支持,入选科技部973首席科学家、长江学者、霍华德休斯医学研究所国际学者。获美国免疫学会研究者奖等重大奖项。 | 主要完成人情况 | 排名 | 姓名 | 技术职称 | 工作单位 | 完成单位 | 本人对本项目主要学术贡献 | 1 | 祁海 | 教授 | 清华大学 | 清华大学 | 在体液免疫应答调控研究中,发现了T-B黏附对TFH细胞发育、迁移及辅助生发中心反应、抗体亲和力成熟过程中的多种重要分子机制。其中包括ICOS-ICOSL 分子介导的TFH细胞的滤泡区迁移重要机制,及TFH细胞辅助GC细胞高频突变及亲和力筛选的重要分子机制,SAP相关通路调控T-B淋巴细胞黏附的分子机制。结合多项TFH向B细胞传递的关键辅助信号研究,对抗体亲和力成熟机制做出重要阐释,具有开创性理论意义和应用价值。本人为项目的主要负责人,对1,2,3,4四篇研究性论文进行理论指导、概念总结及文章撰写,作出主要贡献。对5,6,7,8综述性文章进行撰写,为所有代表性论文的通讯作者。 | 2 | 徐和平 | 研究员 | 西湖大学 | 清华大学 | 在ICOS-ICOSL分子介导的TFH细胞滤泡区迁移及调控抗体亲和力选择重要机制研究中,作为项目的主要执行者,设计与完成了主要的实验部分;分析和解读了实验数据;参与了文章的撰写与发表过程。作为第一作者和共同第一作者发表1,2两篇Nature研究性论文。 | 3 | 刘丹 | 助理研究员 | 美国加州大学旧金山分校 | 清华大学 | 在ICOS-ICOSL参与TFH调控生发中心抗体高亲和力选择的研究中,作为项目的主要执行者,设计完成主要实验,完成数据分析。参与文章撰写及发表过程,作为共同第一作者发表代表性论文2。 | 4 | 朱可可 | 助理研究员 | 美国康奈尔大学医学院 | 清华大学 | 在体液免疫应答中,发现SAP相关通路调控T-B淋巴细胞黏附的分子机制。在此子课题中承担了大部分实验设计、实验操作、数据整理以及文章发表工作,作为第一作者发表研究性论文3。 | 5 | 陈欣 | 助理研究员 | 百济神州-清华大学 | 清华大学 | 研究滤泡辅助性T细胞早期发育调控,鉴定滤泡辅助性T细胞早期发育依赖IL-6作用。承担了子课题中中大部分的实验操作、数据处理、数据整理及文章撰写工作及部分实验设计工作。作为共同第一作者及通讯作者发表研究性论文4。 | 6 | 马伟伟 | 助理研究员 | 帝国理工学院 | 清华大学 | 研究滤泡辅助性T细胞早期发育调控,鉴定滤泡辅助性T细胞早期发育依赖IL-6作用。承担了子课题中中部分的实验操作、数据处理、数据整理及文章撰写工作及部分实验设计工作。作为共同第一作者发表研究性论文4。 |
| 论文、论著目录 | 序号 | 论文、专著名称/刊名/作者 | 1 | Follicular T-helper cell recruitment governed by bystander B cells and ICOS-driven motility. /Nature/ Heping Xu, et.al., Hai Qi | 2 | T-B-cell entanglement and ICOSL-driven feed-forward regulation of germinal centre reaction. /Nature/ Dan Liu, et.al., Hai Qi | 3 | SAP-regulated T cell-APC adhesion and ligation-dependent and -independent Ly108-CD3? interactions./ Journal of Immunology/Coco Chu, et.al., Hai Qi | 4 | Phenotypic Tfh development promoted by CXCR5-controlled re-localization and IL-6 from radiation-resistant cells./Protein & Cell/Xin Chen, et.al., Hai Qi | 5 | T follicular helper cells in space-time /Nature Reviews Immunology/ Hai Qi | 6 | Spatiotemporal basis of innate and adaptive immunity in secondary lymphoid tissue./ Annual Review of Cell and Developmental Biology/ Hai Qi, et.al. | 7 | Bcl-6 controlled TFH polarization and memory: the known unknowns./ Current Opinion in Immunology/ Hai Qi, et.al. | 8 | Follicular T-helper cells: controlled localization and cellular interactions/Immunol Cell Biol. /Hai Qi et.al. |
| | 自然奖 | 祁海,徐和平,刘丹,朱可可,陈欣,马伟伟 | 清华大学 | 清华大学 |
30 | 0004-102 | 功能复合微结构的多场耦合行为 项目名称 | 功能复合微结构的多场耦合行为 | 推荐/提名单位/人 | 北京交通大学 | 主要完成单位 | 北京交通大学 | 项目简介 | 土木工程结构正在向智能化快速发展,功能梯度材料、特别是功能梯度压电材料的出现,为结构实现自感知、自监测功能并提高监测系统耐久性提供了一条新途径。在此过程中,以功能材料为基础的各种功能复合微结构(如传感器、驱动器和俘能器)应运而生,并形成了一系列基础科学问题,如功能复合微结构在一些典型荷载作用下的解析求解问题。本项目围绕功能复合微结构在多场耦合下的静力学解答、动力分析方法以及车致环境振动下的能量俘获机制等基础科学问题开展研究,取得如下重要发现: 1.较早开展功能梯度压电材料微结构多场耦合静力学行为研究,并给出系列解析解;建立了层状功能复合微结构在典型荷载作用下简便的递推解。功能梯度压电材料消除了界面应力失配,可大大提高器件耐久性,应用不断增加,但由于材料参数不是常数,它的表征、设计和分析求解极其困难。本项目给出了功能梯度压电微结构在一些典型荷载作用下的系列解析解。美国工程院院士、加拿大和印度工程院外籍院士Reddy JN以及Composite Structures主编Ferreira AJM均认为本项目对功能梯度压电材料梁的研究是系列性的;Adv. Aircr. Spacecr. Sci.杂志主编Carrera E认为本项目成果推广了压电弹性理论;还有学者认为本项目给出了功能微结构分析的通用公式、提供了求解新方法。 2.给出了一种基于状态空间和微分求积的联合求解方法,该方法克服了解析方法的局限性,可以有效求解复杂功能复合微结构多场耦合动力学行为。美国土木工程师协会和航空航天协会会士Eslami MR指出,随着功能梯度压电材料的出现,揭示该类材料和结构的动力行为非常重要,但成果甚少。本项目基于压电弹性动力学理论,在状态空间采用微分求积法,研究了功能梯度压电梁的自由振动,揭示了关键参数对结构动力特性的影响规律。项目成果被许多学者认为拓展了状态空间法的应用范围。 3.建立了俘获车致环境振动能理论分析模型,揭示了车致环境振动下的力电转化机制和影响能量输出的关键因素,为交通结构自供能监测提供新的供电方案。本项目致力于车致环境振动下俘能模型建立、影响能量输出的关键因素分析,以及揭示不同交通环境下的能量俘获机制。法国布莱兹帕斯卡大学Toussaint E认为本项目建立的数学分析模型,是道路变形能量俘获研究的典型成果;意大利巴勒莫大学可持续发展与节能实验室主任Miceli R认为近年来在能量俘获领域涌现了创新的方法与理念,就包括本项目给出的车致道路变形能俘获;美国土木工程师协会会士Papagiannakis T指出,本项目成果揭示了能量俘获的关键影响因素。 本项目共发表SCI收录论文34篇,论文被SCI期刊论文引用1018次,其中严格他引777次。8篇代表作被SCI期刊论文严格他引295次,根据Scopus和Cnki检索平台的统计严格他引总计470次。上述成果已成为众多学者开展相关课题研究的基础和检验正确性的依据。 | 主要完成人情况 | 排名 | 姓名 | 技术职称 | 工作单位 | 完成单位 | 本人对本项目主要学术贡献 | 1 | 石志飞 | 教授 | 北京交通大学 | 北京交通大学 | 率先开展了功能梯度压电微结构多场耦合问题的研究,分别于2002年和2005年独立给出功能梯度压电直梁和曲梁的解析解答,其后与合作者在多种功能复合微结构静力问题、动力问题以及俘能问题研究中取得成果,成为本项目的基础。(参见代表作1~8) | 2 | 向宏军 | 教授 | 北京交通大学 | 北京交通大学 | 基于应力函数法,给出了多层压电层合梁、多层圆筒结构、功能梯度压电梁和功能梯度圆筒结构的静力学解,这些解答严格满足边界条件与连续条件,具有非常高的精度。建立了道路能量收集理论模型,并采用复变函数法,给出了上述模型的理论解,在无阻尼的情况下还给出了显式解答。(参见代表作4, 6, 8) | 3 | 陈盈 | 副教授 | 北京工业大学 | 北京交通大学 | 基于压电弹性理论,得到了不同耦合荷载作用下梯度功能压电弹性悬臂梁的解析解答,揭示了主要参数对解答的影响规律。(参见代表作3) | 4 | 张涛涛 | 副教授 | 北京航空航天大学 | 北京交通大学 | 基于完全弹性理论,对弹性模量沿径向连续变化的梯度圆筒,给出了应力和位移的解析表达式。(参见代表作6) | 5 | 王建军 | 讲师 | 北京科技大学 | 北京交通大学 | 建立了移动分布荷载作用下道路俘能的理论分析模型,为设计道路交通用压电俘能器提供了理论基础。(参见代表作8) | 6 | 张之伟 | 其他 | 北京交通大学 | 北京交通大学 | 全面分析了速度、等效电阻和基床系数等关键参数对道路交通压电俘能器性能的影响,为设计和优化道路交通压电俘能器提供指导。(参见代表作8) |
| 论文、论著目录 | 序号 | 论文、专著名称/刊名/作者 | 1 | Static analysis for functionally graded piezoelectric actuators or sensors under a combined electro-thermal load/European Journal of Mechanics – A-Solids/Xiang Hongjun, Shi Zhifei | 2 | Bending behavior of piezoelectric curved actuator/ Smart Materials and Structures/ Shi Zhifei | 3 | Exact solutions of heterogeneous elastic hollow cylinders/Composite Structures/Shi Zhifei, Zhang Taotao, Xiang Hongjun | 4 | Free vibration of a functionally graded piezoelectric beam via state-space based differential quadrature/ Composite Structures/Li Yang, Shi Zhifei | 5 | Theoretical analysis of piezoelectric energy harvesting from traffic induced deformation of pavements/Smart Materials and Structures/Xiang Hongjun, Wang Jianjun, Shi Zhifei, Zhang Zhiwei | 6 | General solution of a density functionally gradient piezoelectric cantilever and its applications/Smart Materials and Structures/Shi Zhifei | 7 | Bending behavior of functionally gradient piezoelectric cantilever/Ferroelectrics/Liu Tingting, Shi Zhifei | 8 | Functionally graded piezoelectric cantilever beam under load/Archives of Applied Mechanics/Shi Zhifei, Chen Ying |
| | 自然奖 | 石志飞,向宏军,陈盈,张涛涛,王建军,张之伟 | 北京交通大学 | 北京交通大学 |
31 | 0005-101 | 机械装备损伤性故障定量诊断与智能识别 项目名称 | 机械装备损伤性故障定量诊断与智能识别 | 推荐/提名单位/人 | 北京市教育委员会 | 主要完成单位 | 北京工业大学,北京化工大学 | 项目简介 | 故障预测和健康管理作为“中国制造2025”和“智能制造工程实施指南(2016-2020)”关键技术,是国家重大战略需求,而定量诊断是故障预测和智能运维的基础和前提。如何揭示不同损伤程度下的损伤性故障动力学行为,如何阐明行为特征与故障损伤程度间的定量表征规律,如何构建损伤性故障定量智能诊断与识别模型,是实现装备损伤性故障定量及智能诊断亟待解决的关键科学问题。本项目针对上述科学问题,从动力学故障机理正演与信息表征反演双向展开研究,发现了损伤性故障“多冲击”动力学行为特性,提出了故障行为和信息双特征的稀疏定量诊断新方法,构建了逐次模糊智能诊断模型,实现了故障定性到定量诊断的突破。主要发现点如下:1. 从损伤性故障振动机理的内涵出发,构建了故障可扩展非线性动力学模型,发现了损伤性故障“多冲击”动力学行为特性,明晰了故障演化本质规律,建立了故障尺度与振动响应的定量化模型,为故障弱特征提取和定量诊断提供了理论支撑。被国内外知名学者评价为“在特征选择上有很大优势”、“增强了传统方法的稳定性、快速性和可控性”。2. 提出了多冲击共振效应的定量诊断新思路,构造了系列与故障演化机制相对应的多冲击特征字典,建立了“故障动力学行为和信息表征”自适应稀疏诊断新方法,实现了典型机械装备故障定量诊断。被本领域知名学者评价为“提出了自适应匹配追踪新算法”、“准确定量评估了滚动轴承缺陷尺寸”、“很好地评估了轴承定量诊断特征”。3. 构建了多特征参数与故障类型的模糊关系模型,揭示了故障特征与状态类型的不确定性属性,建立了“逐次模糊推理”多层智能识别与诊断模型,突破了诊断网络难以收敛的瓶颈问题,实现了层次化自适应智能诊断,丰富了机械故障智能诊断理论与方法。被国外知名学者评价为“可有效自动识别故障类型”、“特别适合异常检测和故障分类”、“提高了系统诊断精度”。本项目提出的理论与方法发表SCI论文34篇,Google Scholar引用902次,SCI引用512次,ESI高被引论文2篇,1篇入选中国“顶尖学术论文领跑者”,授权国家发明专利9项,获中国振动工程学会青年科技奖和茅以升北京青年科技奖,依托的国家自然科学基金项目获2016年度基金委机械学科“十优结题”。在《Mechanical Systems and Signal Processing》、《Journal of Sound and Vibration》、《Neural Computing & Applications》等本领域高水平期刊发表8篇代表论文,被来自32个国家/地区155家研究机构590多名学者,在67种国际期刊上引用,Google Scholar 被引421次,SCI被引265次、他引221次。被中国、美国、英国、加拿大等国家院士、IEEE/ASME/ INDT/IMechE等国外权威学会多位Fellow在内的国际知名学者正面引用和评价,丰富了机械设备安全服役理论和方法。研究成果应用于航天、交通、石化行业等典型机械装备,取得了良好的工程应用效果和社会效益。 | 主要完成人情况 | 排名 | 姓名 | 技术职称 | 工作单位 | 完成单位 | 本人对本项目主要学术贡献 | 1 | 崔玲丽 | 教授 | 北京工业大学 | 北京工业大学 | 作为本项目的第一完成人,是本项目的组织、设计及直接参与者,是8篇代表论文中6篇(1-6)论文的第一作者(其中4篇同时为通讯作者)。对发现点1、2做出了创新性贡献:揭示了损伤性故障动力学行为特性,发现了损伤性故障多冲击现象;提出了基于机理共振效应的故障诊断学术思想,构造了基于故障行为特性的新型多冲击特征字典,建立了“故障动力学行为和信息双特征”自适应稀疏理论新方法,实现了机械装备故障定量诊断。对发现点3做出了重要贡献:与第2完成人共同提出微弱故障特征提取方法和人工智能优化算法。 | 2 | 王华庆 | 教授 | 北京化工大学 | 北京化工大学 | 作为本项目的第2完成人,是代表性论文7、8的第一作者和通讯作者、代表论文5的通讯作者,是代表论文1、3的共同作者及其主要学术思想的共同提出者。对发现点2做出了重要贡献:与第1完成人共同构造了新型多冲击特征字典,提出自适应匹配追踪算法。对创新点3做出了创新性贡献:提出逐次推理的诊断思想,建立了层次化自适应智能网络模型,实现了设备故障的智能诊断与识别。 | 3 | 邬娜 | 其他 | 北京工业大学 | 北京工业大学 | 作为本项目的第3完成人,是代表性论文1的主要合作者,对发现点1做出了贡献:与第1、2完成人共同分析了损伤性特征,建立了冲击特征字典,改进了匹配追踪算法。 |
| 论文、论著目录 | 序号 | 论文、专著名称/刊名/作者 | 1 | Fuzzy Diagnosis Method for Rotating Machinery in Variable Rotating Speed/ IEEE SENSORS JOURNAL/ Wang Huaqing, Chen Peng | 2 | Quantitative fault analysis of roller bearings based on a novel matching pursuit method with a new step-impulse dictionary/ MECHANICAL SYSTEMS AND SIGNAL PROCESSING/ Cui Lingli,Wu Na, Ma Chunqing, Wang Huaqing | 3 | Matching pursuit of an adaptive impulse dictionary for bearing fault diagnosis/ JOURNAL OF SOUND AND VIBRATION/ Cui Lingli,Wang Jing, Lee Seungchul | 4 | Double-dictionary matching pursuit for fault extent evaluation of rolling bearing based on the Lempel-Ziv complexity/ JOURNAL OF SOUND AND VIBRATION/ Cui Lingli, Gong Xiangyang, Zhang Jianyu, Wang Huaqing | 5 | Vibration response mechanism of faulty outer race rolling element bearings for quantitative analysis/ JOURNAL OF SOUND AND VIBRATION/ Cui Lingli, Zhang Yu, Zhang Feibin, Zhang Jianyu, Lee Seungchul | 6 | Application of Composite Dictionary Multi-Atom Matching in Gear Fault Diagnosis/ SENSORS/ Cui Lingli, Kang Chenhui, Wang Huaqing, Chen Peng | 7 | Research on the meshing stiffness and vibration response of fault gears under an angle-changing crack based on the universal equation of gear profile/ MECHANISM AND MACHINE THEORY/ Cui lingli, Huang Jinfeng, Zhai Hao, Zhang Feibin | 8 | Intelligent diagnosis method for rolling element bearing faults using possibility theory and neural network/ COMPUTERS & INDUSTRIAL ENGINEERING/ Wang Huaqing, Chen Peng |
| | 自然奖 | 崔玲丽,王华庆,邬娜 | 北京工业大学,北京化工大学 | 北京市教育委员会 |
32 | 0006-101 | 飞行器结构非概率集合可靠性分析与优化设计 项目名称 | 飞行器结构非概率集合可靠性分析与优化设计 | 推荐/提名单位/人 | 北京航空航天大学 | 主要完成单位 | 北京航空航天大学 | 项目简介 | 飞行器结构分析与设计中,涉及的材料性能、结构尺寸及载荷工况的不确定性广泛存在,严重影响其安全性和服役周期。基于概率可靠性的设计理论需准确给出不确定性参数的概率分布,并高度依赖大样本统计数据。实际工程中不确定性信息极为有限,经典概率论难以适用,亟待发展一种贫信息少数据下飞行器结构的高可靠/强鲁棒设计理论。该项目针对飞行器结构完整性评估与强度优化问题,建立了综合评价不确定性影响的非概率集合可靠性理论和优化方法。自2007年起,完成人在国家自然科学基金等项目支持下历经近十年研究,取得如下发现:一、有限试验数据下飞行器结构力学特性的集合界限规律。提出了表征航空材料及飞行载荷分散性的集合量化模型,建立了大型结构静动力特征边界预示的集合演化方程,发现了严酷服役环境下飞行器结构力学行为不确定性传播的界限规律,突破了贫信息条件下不确定性源无法完备认知及其累积效应难以准确界定的瓶颈。美国ASME高级会员Muscolino教授和英国布莱顿大学环境与技术学院主任Cacciola教授评价该成果具有卓越的精度优势和应用前景。二、飞行器结构安全态势感知的非概率可靠性评定理论。在指出凸模型理论创始人Ben-Haim教授失效判据错误的基础上,创建了基于结构应力-强度集合干涉模型的非概率可靠性评价体系,阐明了飞行器结构全生命周期安全态势感知与集合可靠性度量间的关联机制,克服了概率可靠性模型对大试验样本的依赖及安全系数设定对不确定性一体估计的弊端。美国ASCE和ASME Fellow Adali教授将该理论评价为与凸模型可靠性理论奠基人Ben-Haim教授及欧洲科学院院士Elishakoff教授经典理论齐名的重要成果。三、集合可靠性约束下的飞行器结构强度综合优化设计方法。提出了飞行器结构安全精细设计的可靠性优化方法,发展了面向大变量、多学科、跨尺度等复杂力学系统的不确定性强度综合优化策略,阐明了可靠性设计优于安全系数设计的数学原理,揭示了安全系数设计的保守性根源。美国ASME和AIAA Fellow Hui教授指出:完成人将区间优化策略成功用于复合材料分散性及几何边界未确知性的合理表征中,在轻质点阵结构不确定性优化方面作出了卓越贡献。基于上述科学发现,完成人出版教材2部,授权发明专利2项。8篇代表性论著SCI总引392次,他引274次。欧美及国内多位院士、ASCE/ASME/RSSA等10余位Fellow给予了高度评价,指出完成人是国际最早在结构非概率集合可靠性方面开展系统和有效研究的杰出代表。基于上述理论成果,完成人还开发了飞行器结构不确定性分析与优化软件平台,在满足安全可靠性要求的条件下,实现了先进战斗机、高超声速飞行器等型号的有效减重。第一完成人系国家杰出青年基金获得者、洪堡学者、教育部创新团队负责人、国防基础科研先进设计技术组核心专家,多次在国际学术会议作特邀报告,具有重要国际影响力。 | 主要完成人情况 | 排名 | 姓名 | 技术职称 | 工作单位 | 完成单位 | 本人对本项目主要学术贡献 | 1 | 邱志平 | 教授 | 北京航空航天大学 | 北京航空航天大学 | 1.本项目的提出者和总负责人;2.提出了重要科学发现1-3的核心构想、完成了关键的理论推导,指导学生完成了具体计算和分析工作;3.是代表性论著1-4、6-8的作者;4.揭示了有限试验数据下飞行器结构力学特征的集合界限规律,发展了飞行器结构安全态势感知的非概率可靠性评定理论,提出了集合可靠性约束下的飞行器结构强度综合优化设计方法。 | 2 | 王晓军 | 教授 | 北京航空航天大学 | 北京航空航天大学 | 1.对重要科学发现1和2有重要贡献;2.是代表性论著3、5、8的作者;3.对结构不确定性静/动力特征的非概率传播影响规律的揭示以及基于应力-强度集合干涉模型的非概率可靠性评价理论的发展具有重要贡献。 | 3 | 王磊 | 讲师 | 北京航空航天大学 | 北京航空航天大学 | 1.对重要科学发现2有重要贡献;2.是代表性论著5、8的作者;3.对考虑材料性能退化及飞行载荷交变的动力可靠度演化机制的阐释以及多性态可靠性牵引下的结构强度优化建模逻辑的提出具有重要贡献。 |
| 论文、论著目录 | 序号 | 论文、专著名称/刊名/作者 | 1 | Hybrid reliability analysis of structures with multi-source uncertainties/Acta Mechanica/Lei Wang, Xiaojun Wang, Yong Xia | 2 | The reliability analysis of probabilistic and interval hybrid structural system/Applied Mathematical Modelling/Jun Wang, Zhiping Qiu | 3 | Free vibration analysis and optimization of composite lattice truss core sandwich beams with interval parameters/ Composite Structures/Menghui Xu, Zhiping Qiu | 4 | Probability and convexity concepts are not antagonistic / Acta Mechanica / Xiaojun Wang, Lei Wang, Isaac Elishakoff, Zhiping Qiu | 5 | The interval estimation of reliability for probabilistic and non-probabilistic hybrid structural system/Engineering Failure Analysis/Zhiping Qiu, Jun Wang | 6 | Probabilistic interval reliability of structural systems/ International Journal of Solids and Structures/Zhiping Qiu, Di Yang, Isaac Elishakoff | 7 | The static displacement and the stress analysis of structures with bounded uncertainties using the vertex solution theorem/Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering/Zhiping Qiu, Yuying Xia, Jialing Yang | 8 | Non-probabilistic interval analysis method for dynamic response analysis of nonlinear systems with uncertainty/ Journal of Sound and Vibration/Zhiping Qiu, Lihong Ma, Xiaojun Wang |
| | 自然奖 | 邱志平,王晓军,王磊 | 北京航空航天大学 | 北京航空航天大学 |
33 | 0006-102 | 网络环境下的制造服务协作理论与优化配置方法 项目名称 | 网络环境下的制造服务协作理论与优化配置方法 | 推荐/提名单位/人 | 北京航空航天大学 | 主要完成单位 | 北京航空航天大学 | 项目简介 | 以“互联网+制造/服务”形式开展网络协同智能制造是德国工业4.0、美国工业互联网、中国制造强国等国家战略共同发展目标,基于网络平台(如工业互联网)以服务的形式开展制造协作已成为必然发展趋势。在网络环境下开展制造服务协作时,因面临“协作关系与协作规律不明、协作过程数据及模型不充分、协作配置时效性差/执行率低/稳定性低”等难题,企业“不知与谁协作”也“不敢协作”,导致网络平台始终难以落地应用。针对上述科学难题,在国家自然科学基金等项目支持下,经过10余年系统探索,主要科学发现和贡献如下:1. 发现了制造服务基本协作关系,揭示了服务协作过程中遵循的“幂次定律”,建立了基于服务协作网络的协作可靠性分析理论与方法,拓展了制造服务协作研究领域。发现了9种制造服务基本协作关系,构建了基于协作关系的服务协作网络动态演化模型;证明了服务协作网络存在无标度特性,揭示了服务协作遵循“幂次定律”;提出了基于服务协作网络的协作可靠性分析理论与方法,为制造服务协作提供了落地应用急需的协作及其可靠性分析理论依据。被英国制造2050国家发展战略顾问/剑桥大学制造研究所所长Steve Evens教授等评价“开辟了一个新研究领域”。2. 发现了底层多源异构制造数据与服务功能描述信息、非功能服务质量对服务协作可靠性的影响机理,创建了一整套数据驱动的支持多阶段/多层次/多维度协作需求的服务元模型,包括服务协作多阶段急需的制造服务多维能力建模、服务化封装、搜索/匹配、QoS综合评估、故障检测/消解等多层次多维度通用基础元模型,为制造服务协作分析提供了充分有效的数据及模型支撑。被剑桥大学、牛津大学、德国弗劳恩霍夫研究所(工业4.0发起单位)、密歇根大学、普渡大学、佐治亚理工等国内外著名机构跟踪并拓展到能源、供应链等领域应用研究。3. 发现了算法并行拓扑结构、反射镜像和自适应机制对制造服务协作优化配置时效性/执行率/稳定性的影响规律和调控机理;提出了面向复杂任务的制造服务协作并行优化配置理论与方法,使配置时间缩短至毫秒级、任务执行率和稳定性显著提升。被应用于航空航天、医疗器械、能源等6个行业10多家企业,有效提高了相关企业的资源配置效率及利用率。8篇代表性论文SCI他引933次,5篇入选ESI高被引论文、1篇入选IEEE Most Cited TII 2008 Papers,最高影响因子9.256,被加拿大国家科学院、英国皇家工程院、波兰科学院、中国科学院和工程院等32位院士和IEEE/CIRP/ASME Fellow、47个国家239所院校/科研机构的研究学者正面他引1532次。依托该项目,完成人分别入选国际建模仿真学会主席、CIRP通讯会员、中国青年科技奖、科技部中青年科技创新领军人才、教育部青年长江学者、国家万人计划青年拔尖人才;担任国际期刊RCIM副主编、国际学术会议workshop chair 8次,作国际学术会议大会/特邀报告18次;出版十三五新工科智能制造专业规划教材1部、专著4部,获2018年北京市高等教育教学成果二等奖。 | 主要完成人情况 | 排名 | 姓名 | 技术职称 | 工作单位 | 完成单位 | 本人对本项目主要学术贡献 | 1 | 陶飞 | 教授 | 北京航空航天大学 | 北京航空航天大学 | 为3个重要科学发现的主要完成人,是代表性论文1-3、5-8的第一且唯一通讯作者,代表性论文4的唯一通讯作者。发现了服务基本协作关系,提出了服务协作网络概念,揭示了服务网络协作遵循“幂次定律”,建立了基于服务协作网络的协作可靠性分析理论;创建了一套数据驱动的支持多阶段/层次/维度协作需求的服务元模型;提出了面向复杂任务的制造服务协作并行优化配置理论与方法,揭示了算法并行拓扑、反射镜像和自适应机制对配置效果的影响规律和调控机理。 | 2 | 张霖 | 教授 | 北京航空航天大学 | 北京航空航天大学 | 是代表性论文 1-3、6、8 的合作作者。与第一完成人共同提出了制造服务协作网络的概念,并建立了服务协作网络动态演化模型(科学发现 1);共同提出了异构制造资源感知与接入机制及其实现方法(科学发现 2);共同提出了面向复杂任务的制造服务协作并行优化配置理论与方法(科学发现 3)。 | 3 | 程颖 | 副研究员 | 北京航空航天大学 | 北京航空航天大学 | 为第一完成人指导的博士生,是代表性论文2的第二作者、代表性论文4的第三作者、代表性论文1的第四作者。与第一完成人共同提出了基于服务协作网络及其网络统计特性的协作可靠性分析方法(科学发现1);并围绕制造服务全生命周期管理中的服务协作、调度和效用评估等环节,构建了数据驱动的服务模型及其协作需求模型(科学发现2)。 | 4 | 左颖 | 其他 | 北京航空航天大学 | 北京航空航天大学 | 为第一完成人指导的博士生,是代表性论文3的第二作者。与第一完成人共同提出了基于物联网的异构制造资源智能感知机制,并围绕异构制造资源的智能感知、接入和应用等环节,发明了相应的智能感知与接入装置(科学发现 2)。 | 5 | 赖李媛君 | 讲师 | 北京航空航天大学 | 北京航空航天大学 | 为第一完成人和第二完成人共同指导的博士生,是代表性论文8的第二作者。与第一完成人共同揭示了算法并行拓扑结构、 反射镜像和自适应机制对制造服务协作配置效果的影响规律,验证了基于上述算法特性的协作配置时效性/执行率/稳定性调控机理(科学发现 3)。 |
| 论文、论著目录 | 序号 | 论文、专著名称/刊名/作者 | 1 | FC-PACO-RM:A Parallel Method for Service Composition Optimal-Selection in Cloud Manufacturing System/IEEE Transactions on Industrial Informatics/F Tao, Y J Laili, L Xu, L Zhang | 2 | Research on manufacturing grid resource service optimal-selection and composition framework/Enterprise Information Systems/F Tao, L Zhang, K Lu, D Zhao | 3 | Study on manufacturing grid & its resource service optimal-selection system/International Journal of Advanced Manufacturing Technology/ F Tao, Y Hu, Z Zhou | 4 | CCIoT-CMfg: Cloud Computing and Internet of Things based Cloud Manufacturing Service System/IEEE Transactions on Industrial Informatics/F Tao, Y Cheng, L Xu, L Zhang, B Li | 5 | IoT-based intelligent perception and access of manufacturing resource toward cloud manufacturing/IEEE Transactions on Industrial Informatics/F Tao, Y Zuo, L Xu, L Zhang | 6 | Modelling of combinable relationship-based composition service network and theoretical proof of its scale-free characteristics/Enterprise Information Systems/F Tao, H Guo, L Zhang, Y Cheng | 7 | Big data in product lifecycle management/International Journal of Advanced Manufacturing Technology/J Li, F Tao, Y Cheng, L Zhao | 8 | Resource service composition and its optimal-selection based on particle swarm optimization in manufacturing grid system/IEEE Transactions on Industrial Informatics/F Tao, D Zhao, Y Hu, Z Zhou |
| | 自然奖 | 陶飞,张霖,程颖,左颖,赖李媛君 | 北京航空航天大学 | 北京航空航天大学 |
34 | 0006-104 | 先进半导体材料的奇异结构相变和新奇量子特性 项目名称 | 先进半导体材料的奇异结构相变和新奇量子特性 | 推荐/提名单位/人 | 北京航空航天大学 | 主要完成单位 | 北京航空航天大学,厦门大学 | 项目简介 | 该成果属于计算材料学与半导体材料交叉学科。纳米结构半导体材料尺寸小、比表面大、工作响应时间在皮纳秒级,且性能受应力和温度等外场影响,因此,原位表征工作中的结构演化、探究奇异的量子效应、实现表/界面电子结构的有效调控等是公认具有挑战性的关键科学问题和技术难题。在国家杰青等项目支持下,项目基于第一原理计算和分子动力学模拟,克服实验困难,发展了原位分析结构相变的方法,预测了半导体材料的奇异结构相变与若干新奇量子特性,提出表/界面电子-空穴对的有效分离方法,为发展高性能电子器件奠定基础。重要发现点如下:1、创立了半导体非晶结构的理论描述新方法,揭示了硫族相变材料(GST)的奇异非晶结构,提出非晶与晶相间快速可逆相变的空位/孔洞新理论,为研发高性能存算一体化的通用存储器奠定基础。该成果被霍普金斯大学马恩教授PRL和PNAS文章评价为“非晶GST的重要特征”;“这种高密度非晶GST被孙等预测”“与岩盐结构的非晶GST不同…,高压下非晶GST…,与常压下稳定的三角晶相类似”;被耶鲁大学Adv Mater实验证实“我们观察到相变存储器循环擦写中形成了纳米孔洞”;美国科学院院士杨培东Nano Lett工作用该成果“空位降低结构重排的能量势垒”解释其实验中晶体结构的稳定性。2、揭示了低维半导体材料的奇异量子效应,首次预测了超晶格拓扑绝缘体、一类新型大带隙量子自旋霍尔相和二维本征铁磁半金属,为发展超低功耗、高效率自旋电子器件提供基础。加州州立大学PRB工作强调其模型和结论与该成果完全一致;AFM综述评价“…GST超晶格在电子工程学将有广阔的前景”;宾州大学ACS Nano工作指出其“预测的局域磁矩和输运性质与司等的完全一致”;2018引文桂冠奖得主Gogotsi教授Adv Mater和Nature Rev Mater综述将该成果的大带隙量子自旋霍尔相和二维本征铁磁半金属作为先驱工作大篇幅介绍。3、发展了纳米半导体材料表/界面电子-空穴对的有效分离和能带结构的调控方法,包括构筑II型范德华异质结、表面修饰和应变工程,为设计高效率光电子器件奠定基础。王中林团队制备出该成果的II型范德华异质结“用作压电场效应晶体管门电极…”;欧洲科学院院士Astruc教授、德国催化协会主席Muhler教授的综述分别高度评价该成果“指导了MXene在光催化领域的研究”、“在CO2光转换领域具有重要意义”;Energy Environ Sci综述长篇幅介绍并强调该成果是本领域的首创工作。项目提出的理论预测和设计方案被实验证实和实现,理论模型和物理机制被用于解释实验现象和计算结果。多个创新成果处于国际领先水平,推动了先进半导体材料及器件的实验研究和理论探索。8篇代表论文含2篇PRL、1篇PNAS、1篇Nano Lett、2篇ESI高被引论文,被Nature Rev Mater, Chem Rev等82篇综述大篇幅介绍(多次引用原图),被SCI他引534,总他引644次;培养长江学者、国家杰青、国家万人领军、国家百千万人才各1人次。第一完成人为国家重点研发计划“材料基因工程”专项项目首席科学家。 | 主要完成人情况 | 排名 | 姓名 | 技术职称 | 工作单位 | 完成单位 | 本人对本项目主要学术贡献 | 1 | 孙志梅 | 教授 | 北京航空航天大学 | 北京航空航天大学 | 该项目负责人,提出了项目整体学术思想和科学问题,设计了项目的总体技术路线,指导研究工作和共同撰写研究论文。是代表性论文1、2的第一作者兼通讯作者,代表性论文3、4、5、6、7的通讯作者,代表性论文8的共同作者,是完成人3和5的导师。对该项目的所有重要科学发现都做出了创新性贡献。 | 2 | 周健 | 副教授 | 北京航空航天大学 | 北京航空航天大学 | 该项目的重要参与人,参与了项目整体规划和技术路线设计,参与指导研究工作和共同撰写研究论文,是代表性论文6的通讯作者,代表性论文1、2、3、4、5、7的共同作者,对重要科学发现点1、2、3均做出重要贡献。 | 3 | 萨百晟 | 副教授 | 福州大学 | 厦门大学 | 该项目的主要参与人,是第一完成人在厦门大学的硕博研究生(2008.9-2014.6),具体开展了超晶格拓扑绝缘体和应变工程调制半导体能带结构的研究。是代表性论文3、8的第一作者,代表性论文7的共同作者,对重要科学发现点2、3做出了贡献。 | 4 | 司晨 | 副教授 | 北京航空航天大学 | 北京航空航天大学 | 该项目的主要参与人,是第一完成人在北航的课题组成员(2014.7-至今),具体开展了二维半导体材料的磁性和量子特性研究。是代表性论文4和5的第一作者,对重要科学发现点2做出了重要贡献。 | 5 | 郭忠路 | 讲师 | 河北工业大学 | 北京航空航天大学 | 该项目的主要参与人,是第一完成人在厦门大学的硕博研究生(2010.9-2015.6)和北航的博士后(2015.7-2018.12),具体开展了二维材料表面电子-空穴对的有效分离和表面修饰调控能带结构的研究。是代表性论文6的第一作者,对重要科学发现点3做出了重要贡献。 |
| 论文、论著目录 | 序号 | 论文、专著名称/刊名/作者 | 1 | Formation of large voids in the amorphous phase-change memory Ge2Sb2Te5 alloy/ Phys. Rev. Lett./ Zhimei Sun*, Jian Zhou, Andreas Blomqvist, Borje Johansson, Rajeev Ahuja | 2 | Pressure-induced reversible amorphization and an amorphous-amorphous transition in Ge2Sb2Te5 phase-change memory material/ PNAS/ Zhimei Sun*, Jian Zhou, Yuanchun Pan, Zhitang Song, Ho-Kwang Mao*, Rajeev Ahuja | 3 | Topological insulating in GeTe/Sb2Te3 phase-change superlattice/Phys. Rev. Lett./ Baisheng Sa,Jian Zhou,Zhimei Sun*,Junji Tominaga,Rajeev Ahuja | 4 | Large-gap quantum spin Hall state in MXenes: d-band topological order in a triangular lattice/ Nano Lett./Chen Si, Kyung-Hwan Jin, Jian Zhou, Zhimei Sun*, Feng Liu | 5 | Half-metallic ferromagnetism and surface functionalization-induced metal-insulator transition in Graphene-like two-dimensional Cr2C Crystals/ACS Appl. Mater. Interfaces/ Chen Si, Jian Zhou, Zhimei Sun* | 6 | MXene: a promising photocatalyst for water splitting/ J. Mater. Chem. A/ Zhonglu Guo, Jian Zhou*, Linggang Zhu, Zhimei Sun* | 7 | Design of high-efficiency visible-light photocatalysts for water splitting: MoS2/AlN(GaN) heterostructures/ J. Phys. Chem. C/ Jiamin Liao, Baisheng Sa, Jian Zhou, Rajeev Ahuja, Zhimei Sun* | 8 | Strain engineering for phosphorene: the potential application as a photocatalyst/ J. Phys. Chem. C/ Baisheng Sa, Yan-Ling Li*, Jingshan Qi, Rajeev Ahuja, Zhimei Sun |
| | 自然奖 | 孙志梅,周健,萨百晟,司晨,郭忠路 | 北京航空航天大学,厦门大学 | 北京航空航天大学 |
35 | 0007-101 | 复杂动态系统网络化控制理论与应用 项目名称 | 复杂动态系统网络化控制理论与应用 | 推荐/提名单位/人 | 北京理工大学 | 主要完成单位 | 北京理工大学,北京化工大学 | 项目简介 | 在现代控制系统中,被控对象越来越复杂,控制系统规模也越来越大。随着计算机和网络通信技术的不断发展,信息和数据通过通信网络进行传输和交换,实现了资源共享、远程操作和控制,网络化控制系统应运而生。上世纪九十年代末,美国马里兰大学 Walsh G. C.教授在其论著“Asymptotic behavior of networked control systems”中,最早提出了网络化控制系统的概念。网络化控制系统是自动控制技术、计算机技术和通信技术互相渗透和结合的产物,通过网络实现分布在不同空间位置上控制元件(如执行器、传感器和控制器)之间的通信。但是,由于信号传输网络带宽资源有限,各网络节点需要竞争通信资源,不可避免地产生通信时滞、数据丢包、时序错乱等通信不确定性,导致动态系统的整体性能下降甚至失稳,对复杂动态系统的网络化控制问题的研究具有重要的理论意义和应用价值。本项目属于控制理论与应用领域。在国家自然科学基金等项目的资助下,项目组通过对网络化控制系统的深入研究,在网络通信不确定性抑制、网络化分布式状态估计、通信受限下遥操作系统的控制等方面取得的主要创新性成果如下:(1) 针对网络信息传输过程中所产生的通信不确定性问题,提出了基于“按需分配”的事件驱动网络通信策略,在保证系统一定控制性能的前提下,降低网络传输次数,提高了网络通信与计算效率;提出了基于通信协议的量化控制方法,实现了网络资源调度和信号量化的联合设计,减小了数据包占用的网络带宽;提出了基于状态的预测补偿控制方法,充分利用网络通信数据包传输的特点,解决了带宽受限条件下的网络化系统控制问题。(2) 针对网络化分布式状态估计与控制问题,提出了一种融合通信性能参量的无迹卡尔曼滤波方法,揭示了随机非线性系统滤波稳定性、收敛性与通信能力之间的定量关系,提高了系统状态估计精度;设计了多传感器随机噪声耦合下的最优序贯式、分布式融合方法,减小了滤波均方根误差,克服了传统滤波方法对噪声无关性的依赖;提出了基于输出反馈的分布式随机模型预测控制方法,将随机优化问题转化为便于计算机优化的二次规划问题,降低了控制器的在线计算量,提高了计算实时性。(3) 针对遥操作系统的控制应用问题,设计了辅助切换滤波自适应模糊协调控制器,解决了复杂环境下多边遥操作系统控制难题;提出了增广辅助切换滤波饱和自适应控制方法,克服了饱和控制设计时执行器输出能力使用不足的缺陷,提高了输入饱和约束下机器人操控性能。本项目得到了国家自然科学基金、教育部新世纪优秀人才计划等项目的支持,第一完成人入选第四批国家“万人计划”青年拔尖人才,第二完成人是教育部长江学者特聘教授。 8 篇代表作中: 4 篇代表作发表在国际控制领域顶级期刊 Automatica 上,其余 4 篇均发表在 IEEE 汇刊上。 8 篇代表作 SCI 他人引用 286 次,单篇最高 SCI 他引 83 次。研究成果得到了国内外同行专家和学者的高度评价,在该领域产生了较大影响。 | 主要完成人情况 | 排名 | 姓名 | 技术职称 | 工作单位 | 完成单位 | 本人对本项目主要学术贡献 | 1 | 张金会 | 研究员 | 北京理工大学 | 北京化工大学 | 代表作[1,2]的第一作者。针对网络化控制系统中带宽资源受限的问题,提出了基于事件驱动的测量数据发送策略,给出了连续及离散事件驱动采样输出环境下闭环系统最终一致有界的充分必要条件,使得系统在具有满意的控制性能的前提下充分减少了通信次数;提出了主动补偿通信不确定性的网络化控制策略,通过等效关系将通信不确定性统一转化为信号传输时滞,建立了基于状态和输出的预测控制策略,使得系统在具有通信不确定性时较好地补偿系统的控制输入,并基于切换系统的证明方法分析了此系统的稳定性,并给出了切换系统的平均驻留时间。 | 2 | 夏元清 | 教授 | 北京理工大学 | 北京理工大学 | 代表作[5,6,7,8]的通讯作者,代表作[2,4]的主要作者,是完成人1,4和5的博士生导师。针对复杂动态系统中的通信问题,开展了系统、深入的研究并取得了一些具有影响力的研究成果。给出了基于广义系统的稳定性分析与控制器设计方法,较好地补偿了网络条件下的通信不确定性;针对网络化系统中分布式状态估计与融合的问题,提出了分布式随机模型预测控制算法,为网络条件下的状态估计与控制问题提供了新的方案。 | 3 | 闫莉萍 | 副教授 | 北京理工大学 | 北京理工大学 | 代表作[4]的第一作者和通讯作者。针对多传感器随机噪声系统,提出了最优顺序式与最优分布式融合方法,减小了滤波均方根误差,克服了传统滤波方法对噪声无关性的依赖,提高了多传感器随机系统状态估计精度;建立了观测噪声之间,观测噪声与系统噪声之间耦合条件下的最优状态估计方法,拓展了经典卡尔曼滤波理论。 | 4 | 翟弟华 | 副研究员 | 北京理工大学 | 北京理工大学 | 代表作[7,8]的第一作者。针对通信受限情况下遥操作系统的控制问题,设计了一种新的切换误差滤波器,将闭环主从系统建模为一个特殊类型的切换系统,进一步提出了输入饱和约束下自适应控制器设计方法,保证了有界的位置跟踪误差和参数估计误差,拓宽了遥操作系统的应用范围。 | 5 | 戴荔 | 副研究员 | 北京理工大学 | 北京理工大学 | 代表作[6]的第一作者。针对复杂随机系统状态不可测的问题,提出了具有更好协调度的基于输出反馈的分布式随机模型预测控制算法,同时考虑了随机扰动、随机量测噪声和状态估计误差的概率信息,并设计了子系统间的协调机制,克服了分布式算法的“贪婪”行为,提高了系统的整体性能。 | 6 | 刘坤 | 研究员 | 北京理工大学 | 北京理工大学 | 代表作[3]的第一作者。针对带有循环调度、通信时滞、动态量化的网络化闭环控制系统,设计了依赖于网络通信时滞和循环调度协议的量化器参数调节算法,并利用 LMI 方法给出了缩放参数的相关条件,使得闭环系统在量化器的量化范围条件下达到指数稳定。 | 7 | 李丽 | 副教授 | 燕山大学 | 北京理工大学 | 代表作[5]的第一作者。提出融入通信性能参量的无迹卡尔曼滤波设计方法,揭示了非线性滤波随机稳定性、收敛性与通信能力极限之间的关系,给出了保证期望误差协方差收敛的通信性能参量下界,突破了信息不完整条件下非线性系统状态估计难题。 |
| 论文、论著目录 | 序号 | 论文、专著名称/刊名/作者 | 1 | Adaptive fuzzy control of multilateral asymmetric teleoperation for coordinated multiple mobile manipulators/IEEE Transactions on Fuzzy Systems/翟弟华,夏元清 | 2 | Adaptive control for teleoperation system with varying time delays and input saturation constraints/IEEE Transactions on Industrial Electronics/翟弟华,夏元清 | 3 | Design and stability analysis of networked predictive control systems/IEEE Transactions on Control Systems Technology/张金会,夏元清,石碰 | 4 | Quantized control under round-robin communication protocol/IEEE Transactions on Industrial Electronics/刘坤,E. Fridman, K. Johansson, 夏元清 | 5 | Optimal sequential and distributed fusion for state estimation in cross-correlated noise/Automatica/闫莉萍,李晓榕,夏元清,付梦印 | 6 | Stochastic stability of the unscented Kalman filter with intermittent observations/Automatica/李丽,夏元清 | 7 | Event-driven observer-based output feedback control for linear systems/Automatica/张金会,冯刚 | 8 | Cooperative distributed stochastic MPC for systems with state estimation and coupled probabilistic constraints/Automatica/戴荔,夏元清,高瑜隆,B.Kouvaritakis, M. Cannon |
| | 自然奖 | 张金会,夏元清,闫莉萍,翟弟华,戴荔,刘坤,李丽 | 北京理工大学,北京化工大学 | 北京理工大学 |
36 | 0007-103 | 偏微分系统控制的Riesz基方法 项目名称 | 偏微分系统控制的Riesz基方法 | 推荐/提名单位/人 | 北京理工大学 | 主要完成单位 | 北京理工大学,中国科学院数学与系统科学研究院 | 项目简介 | 本项目所属领域为控制论。过去三十年来,弹性系统的振动控制由于大型空间结构和高速机械手的推动, 始终为分布参数系统恰当的数学模型并因此成为控制论最为活跃的研究课题之一。工程领域相信:振动问题的一切性质理应由振动频谱唯一决定,可是当系统加入反馈控制后,系统算子不在是反自伴的无穷维算子,在数学上缺乏相应的理论保证闭环系统的性质可由振动频谱唯一决定,由此导致偏微分系统控制中最为困难的问题:谱确定增长条件是否成立。 本项目建立了偏微分系统控制的Riesz基方法,彻底地解决了这一关键性基础科学问题,实现了无穷维系统的有穷维化和数字化,把过去许多同类型研究成果转化为Riesz基方法的推论,开创了分布参数系统研究的新方向。 科学发现一:首次提出在偏微分系统的边界控制中使用不基于无源性原理的非同位控制设计思想,取得了实验成功,并运用算子积分半群理论证明了系统的指数稳定性,用发展的Riesz基方法证明了系统的Riesz基性质。研究表明这一方法对高频谱的抑制更为有效,克服了无穷维振动系统控制中长期困扰的“溢出”问题。这一开创性的工作得到了国际同行的高度赞扬,被国际同行称为“非标准边界控制设计”,成为一个新的具有挑战性的研究课题。 科学发现二:建立了偏微分系统控制分析的Riesz基理论。第一次抛开过去二十年来无穷维振动系统分析中用能量乘子法和频域法仅得出系统指数稳定的方法,运用发展的Riesz基方法,将稳定性的结果推进到系统的Riesz基生成,由此第一次解决了振动系统分析中具有挑战性的理论问题:谱确定增长条件,推论出系统的指数稳定性。使得Riesz基方法成为无穷维振动系统分析的基本方法。 科学发现三:开辟了耦合偏微分系统的动态反馈控制。把以单一结构为基本的研究对象推广到复杂的耦合偏微分系统系统。提出了用最少的控制和测量已达到耦合系统控制目的的边界弱连接控制方案,其中主导的子系统是其它子系统的控制器,而其它的子系统则和主导的子系统通过边界的弱耦合连接。借助于Riesz基理论,彻底地搞清楚了包括系统稳定性和正则性在内的此类反馈控制的工作原理。本项目8篇论文主要发表在《IEEE Transactions on Automatic Control》、《Automatica》、《SIAM Journal on Control and Optimization》、《Systems & Control Letters》。8篇论文SCI他引336次,单篇最高SCI他引70次。项目完成人王军民入选教育部新世纪优秀人才支持计划,郭宝珠获得国家杰出青年科学基金,入选百千万人才工程国家级人选,和获得南非科学院院士称号。2019年3月在国际Springer控制理论主要系列丛书“Communications and Control Engineering”出版学术专著《Control of Wave and Beam PDEs: The Riesz Basis Approach》,共596页。研究成果多次被邀在国际会议和中国控制会议做大会报告,得到众多国际IEEE/IFAC Fellow,科学院院士等控制论学者和在数学家大会做45分钟报告的应用数学家的引用和高度评价。 | 主要完成人情况 | 排名 | 姓名 | 技术职称 | 工作单位 | 完成单位 | 本人对本项目主要学术贡献 | 1 | 王军民 | 教授 | 北京理工大学 | 北京理工大学 | 对重要科学发现(一)、(二)、(三)做出了创造性贡献:发展了Green函数分析法用于具有非标准边界的非耗散系统的完整性证明,给出了一般二阶无穷维控制系统的Riesz基判定定理,建立了偏微分系统控制的动态反馈设计和分析,并因此解决了一系列偏微分系统控制中带有本质困难的问题,证明这类无穷维系统有Riesz基和谱确定增长性质。 | 2 | 郭宝珠 | 研究员 | 中国科学院数学与系统科学研究院 | 中国科学院数学与系统科学研究院 | 对重要科学发现(一)、(二)、(三)做出了创造性贡献:首次提出了在振动系统边界控制中使用高阶非同位甚至是完全非同位的设计方法;建立了分析振动控制系统动态行为的重要的Riesz基方法并因此解决了一系列振动控制中带本质困难的问题,使这类无穷维系统有穷维化。 |
| 论文、论著目录 | 序号 | 论文、专著名称/刊名/作者 | 1 | On the C0-semigroup generation and exponential stability resulting from a shear force feedback on a rotating beam/ Systems & Control Letters/郭宝珠,王军民,S.P. Yung | 2 | Riesz basis approach to the stabilization of a flexible beam with a tip mass/ SIAM Journal on Control and Optimization/郭宝珠 | 3 | Riesz basis property and exponential stability of controlled Euler-Bernoulli beam equations with variable coefficients/ SIAM Journal on Control and Optimization /郭宝珠 | 4 | Sliding mode control to stabilization of cascaded heat PDE-ODE systems subject to boundary control matched disturbance/ Automatica/王军民,J.Liu,B. Ren and J.Chen | 5 | Stabilization and Gevrey regularity of a Schrodinger equation in boundary feedback with a heat equation/IEEE Transactions on Automatic Control/王军民,B. Ren, M.Krstic | 6 | Boundary feedback stabilization of a three-layer sandwich beam: Riesz basis approach/ ESAIM: Control Optimisation and Calculus of Variations/王军民, 郭宝珠, B. Chentouf | 7 | The stabilization of a one-dimensional wave equation by boundary feedback with noncollocated observation/IEEE Transactions on Automatic Control/郭宝珠,C.Z. Xu | 8 | Wave equation stabilization by delays equal to even multiples of the wave propagation time/SIAM Journal on Control and Optimization/王军民,郭宝珠, M.Krstic |
| | 自然奖 | 王军民,郭宝珠 | 北京理工大学,中国科学院数学与系统科学研究院 | 北京理工大学 |
37 | 0007-104 | 格值模糊拟阵理论的研究及其应用 项目名称 | 格值模糊拟阵理论的研究及其应用 | 推荐/提名单位/人 | 北京理工大学 | 主要完成单位 | 北京理工大学 | 项目简介 | 拟阵在几何、拓扑学、组合优化、网络理论和编码理论上都有很多应用,为组合优化问题和设计多项式算法提高了强有力的工具。而组合优化已应用到诸如航船运输路线的计划、铁路运输的开行方案、货物装箱方案等。对拟阵中一些理论问题的研究已成为组合优化研究的重要课题。应用的主要方案是网络上的最优化问题,如最短路问题、最大(小)支撑树问题、最优边无关集问题、最小截集问题等等。在许多科学与技术研究中,其涉及的问题常常是不确定的和模糊的,如工程中的决策、投资中的收益、列车运行的速度和到达时刻等都有不确定性,处理这种不确定性优化问题在理论上是非常重要的,应用上也是迫切需要的。基于上述背景,团队首次提出了M-模糊化拟阵、(L,M)-模糊拟阵以及(L,M)-模糊凸空间等理论,并部分应用到实际应用中,取得了很好的效果。科学发现点一:首次提出M-模糊化拟阵和(L,M)-模糊拟阵的概念,建立了M-模糊化拟阵和(L,M)-模糊拟阵的基本框架,给出诸多刻画公理,讨论了空间性质以及M-模糊化拟阵的关系。作为模糊化拟阵的应用,证明了模糊贪心算法工作的充要条件是模糊集恰好是一个模糊化拟阵,从而解决了一类重要的模糊优化问题。受此问题启发,又研究了人工蜂群和数据包络分析及其模糊化等相关算法。科学发现点二:基于凸优化背景,原创地提出M-模糊化凸空间与(L,M)-凸空间的概念,引入M-模糊化凸包算子、M-模糊化限制凸包算子和M-模糊化区间算子等理论工具。从几何角度,研究了L-凸空间的JHC性质和计数性质。用公理化的方法,给出了L-凸空间的若干等价刻画。以范畴为工具,建立了L-凸空间范畴的子范畴理论,将范畴论方法应用到了模糊凸结构的理论中。科学发现点三:建立了模糊拓扑学中的点试度量理论与收敛理论。1977年,刘应明院士提出了一种理想的模糊点的邻近构造。为了反映模糊点的这种邻近构造,史福贵引入了模糊点式度量、模糊点式一致结构和模糊点式邻近结构的概念,建立了它们之间以及它们与L-拓扑之间的关系,研究了L-拓扑空间的点式度量化问题和点式一致化问题,推广了Alexandroff–Urysohn度量化定理。通过拟阵和凸结构的模糊化研究发现,在理论上它们可以应用于模糊图、模糊向量空间、模糊拓扑、模糊泛代数、模糊偏序集、模糊格论等其他数学和计算机科学分支的研究中,为这些分支的研究提供了新思路和新方法。在实际应用上,团队也尝试用几种模糊算法解决诸如高速铁路列车的开行方案等问题,其模拟结果也很理想。本项目 8 篇代表性论文主要发表在《Fuzzy Sets and Systems》、《Iranian Journal of Fuzzy Systems》、《Journal of Intelligent and Fuzzy Systems》。 8 篇论文SCI他引133次,单篇最高他引32次,1篇 ESI高被引论文。本团队的工作引起国内外同行的广泛关注,已有越来越多的国内外学者投入到这些领域的研究中,使得其成为模糊数学的一些重要的研究方向。引文中均指出史福贵是首次提出模糊化拟阵和模糊凸空间工作的学者。 | 主要完成人情况 | 排名 | 姓名 | 技术职称 | 工作单位 | 完成单位 | 本人对本项目主要学术贡献 | 1 | 史福贵 | 教授 | 北京理工大学 | 北京理工大学 | 在2009年首次引入M-模糊化拟阵和(L,M)-模糊化拟阵的概念(代表性论文1,2《A New Approach to the Fuzzification of Matroids》,《(L,M)-fuzzy matroids》)。这是模糊拟阵领域的开创性和原创性工作。与候选人修振宇又开创性的引入M-模糊化凸结构的概念 (代表性论文3《A New Approach to the Fuzzification of Convex Structures》),开辟了M-模糊化凸结构(M-模糊化凸空间)的一个新领域。 | 2 | 庞斌 | 副研究员 | 北京理工大学 | 北京理工大学 | 引入了(强化的)(L,M)-fuzzy收敛结构,从范畴的角度研究了其笛卡尔闭性,并建立了(强化的)(L,M)-fuzzy 收敛结构与(满层的)(L,M)-fuzzy 拓扑之间的范畴关系;研究了(L,M)-fuzzy收敛结构的紧度理论,成功刻画了(L,M)-fuzzy伪度量空间,(L,M)-fuzzy 拟一致空间和(L,M)-fuzzy 拓扑空间的紧度(代表性论文6,7);从拓扑学的角度,给出了L-凸结构的多种等价刻画,为模糊凸结构的研究提供了一个全新的视角(代表性论文8)。这些研究内容都极大地丰富和完善了(L,M)-fuzzy拓扑学和模糊凸空间理论。 | 3 | 修振宇 | 副教授 | 成都信息工程大学 | 北京理工大学 | 从一个全新的角度提出了一种对凸空间模糊处理方法,即,引入了M-模糊化凸空间的概念,建立了M-模糊化凸空间的基本理论框架,尤其是建立了M-模糊化凸空间的凸包算子公理体系,这一公理体系是M-模糊化凸空间理论研究的重要工具,为M-模糊化凸空间理论的后续研究奠定了理论基础(代表性论文4?《A new approach to the fuzzification of convex structures》)。该论文评审专家对我们的工作给予了高度评价,“这一工作首次将一种新的模糊化方法应用到凸性理论中,为模糊凸空间理论的研究提出了一种新的思路”。 | 4 | 李二强 | 讲师 | 河南科技大学 | 北京理工大学 | 基于M-模糊化凸包算子,进一步给出了M-模糊化限制凸包算子的概念及其等价刻画。证明了M-模糊化凸结构与M-模糊化限制凸包算子之间存在一一对应关系。作为应用,用它刻画了M-模糊化凸保持映射、凸到凸映射、M-模糊化凸结构的截集等。另外,可借助M-模糊化限制凸包算子由M-模糊拟序自然诱导出一类M-模糊化凸结构。(代表性论文5《The Restricted Hull Operator of M-fuzzifying Convex Structures》)。 |
| 论文、论著目录 | 序号 | 论文、专著名称/刊名/作者 | 1 | A New Approach to the Fuzzification of Matroids/Fuzzy Sets and Systems/ Fu-Gui Shi | 2 | (L, M)-fuzzy Matroids/ Fuzzy Sets and Systems/Fu-Gui Shi | 3 | Characterizations and Applications of M-fuzzifying Matroids/Journal of Intelligent and Fuzzy Systems/Fu-Gui Shi, Lang Wang | 4 | A New Approach to the Fuzzification of Convex Structures/Journal of applied Mathematics/Fu-Gui Shi,Zhen-Yu Xiu | 5 | The Restricted Hull Operator of M-fuzzifying Convex Structures/Journal of Intelligent and Fuzzy Systems/Fu-Gui Shi, Er-Qiang Li | 6 | Degrees of compactness in (L, M)-fuzzy Convergence Spaces and Its Applications/ Fuzzy Sets and Systems/Bin Pang | 7 | On (L, M)-fuzzy Convergence Spaces/ Fuzzy Sets and Systems/Bin Pang | 8 | Characterizations of L-convex spaces /Iranian Journal of Fuzzy Systems /Bin Pang, Yi Zhao |
| | 自然奖 | 史福贵,庞斌,修振宇,李二强 | 北京理工大学 | 北京理工大学 |
38 | 0008-101 | 固体氧化物燃料电池全陶瓷阳极的结构调控与性能改进 项目名称 | 固体氧化物燃料电池全陶瓷阳极的结构调控与性能改进 | 推荐/提名单位/人 | 北京科技大学 | 主要完成单位 | 北京科技大学 | 项目简介 | 固体氧化物燃料电池(SOFCs)是一种高效清洁的发电方式。它在大型发电站、分布式发电站、家庭热-电系统、军用供电系统以及电动汽车等领域具有广阔的应用前景。SOFC电堆结构复杂,在高温和复杂气氛下长期运行时,Ni/YSZ(氧化钇稳定氧化锆)阳极材料中Ni颗粒易烧结团聚、三相界长度减少,使用碳氢燃料时,Ni金属颗粒还存在碳沉积、硫中毒等问题,严重影响SOFC的工作稳定性。使用全陶瓷阳极是解决上述问题的重要途径之一。但陶瓷阳极普遍存在催化活性差、离子电子电导率低等问题,限制了SOFCs的输出功率。该项目面向国家清洁能源发展的重大战略需求,在国家自然科学基金的资助下,针对单钙钛矿SrTiO3及双钙钛矿Sr2MgMoO6两类代表性全陶瓷阳极材料体系,从电极材料综合性能表现中提炼出科学问题,系统研究了材料本征特性与电极电学以及电化学性能的关联性,在材料缺陷形成机制、离子/电子传输机理、催化活性调控等方面取得重要成果和科学发现,为新型陶瓷阳极材料的突破性发展奠定了理论基础。主要科学发现包括:1,揭示了影响钙钛矿陶瓷阳极材料离子电导率的关键因素,提出改善其氧离子电导率的有效措施,并通过实验予以验证。2,发展了调控钙钛矿陶瓷阳极催化活性的新方法,揭示了钙钛矿陶瓷阳极晶格缺陷及表面纳米颗粒原位析出对材料催化活性改善的协同作用机制。3,揭示了钙钛矿陶瓷阳极材料中电子传输的机理,发展了陶瓷阳极电子电导率高效调控技术。该项目发表SCI论文28篇,授权发明专利9项,受邀在国内外学术会议上做大会/邀请报告20余次。其中8篇代表性论文他引总数465次,被SCI期刊论文正面他引334次,他引论文源自Chem. Soc. Rev.,Energy Environ. Sci.,Prog. Mater. Sci.,Adv. Energy Mater.等著名权威期刊。相关研究成果获得本领域同行的认可,并在多篇综述类文章中被重点评述和引用。加拿大工程院院士Jing-Li Luo教授、爱丁堡皇家学会会士John T. S. Irvine教授、英国英国皇家化学会会士Shanwen Tao教授、美国工程院院士R. J. Gorte教授、美国西北大学材料学著名Scott A. Barnett教授、加拿大工程院院士Jiujun Zhang教授、欧盟科学院院士Meilin Liu教授、欧盟科学院院士Zongping Shao教授、英国燃料电池公司Ceres Power创始人、国际固态离子学会欧洲理事、英国帝国理工学院John Kilner教授等著名学者,对项目组研究成果进行了广泛引用和正面评价。 | 主要完成人情况 | 排名 | 姓名 | 技术职称 | 工作单位 | 完成单位 | 本人对本项目主要学术贡献 | 1 | 赵海雷 | 教授 | 北京科技大学 | 北京科技大学 | 项目负责人,总体设计者。提出学术思想,指导和设计理论研究框架,主持分析和总结研究结果。对科学发现点1-3做出了创造性贡献,是第1-8篇代表性论文的通讯作者。 | 2 | 李雪 | 副高级 | 深圳光启集团 | 北京科技大学 | 项目执行人。是科学发现点1、3的主要研究者,是第1、2、3、4、8篇代表性论文的第一作者。主要学术贡献:结合第一性原理计算,通过A或B位不同元素掺杂改善SrTiO3材料的电子电导率、离子电导率和催化性能,揭示掺杂元素的作用机制。建立离子电导率的测试方法。 | 3 | 杜志鸿 | 讲师 | 北京科技大学 | 北京科技大学 | 项目执行人。是科学发现点2、3的主要研究者,是第5篇代表性论文的第一作者,第6、7篇代表性论文的共同作者。主要学术贡献:1.通过A、B位掺杂调控双钙钛矿阳极电子电导率、离子电导率以及电化学催化活性。2.通过双钙钛矿陶瓷阳极表面纳米金属颗粒的原位析出改善陶瓷阳极催化活性并解析其作用机理。 | 4 | 谢志翔 | 副教授 | 景德镇陶瓷大学 | 北京科技大学 | 项目执行人。是科学发现点2、3的主要研究者,是第5、6篇代表性论文的第一作者。主要学术贡献:通过A、B位掺杂调控双钙钛矿阳极电子电导率、离子电导率以及电化学催化活性,建立材料结构与性能的关系。 | 5 | 高峰 | 其他 | 国防专利审查中心 | 北京科技大学 | 项目执行人。是科学发现点1、3的主要研究者,是第1、3、8篇代表性论文的共同作者。主要学术贡献:通过A或B位不同元素掺杂改善SrTiO3阳极材料的电子电导率、离子电导率和催化性能,揭示掺杂元素的作用机制。 |
| 论文、论著目录 | 序号 | 论文、专著名称/刊名/作者 | 1 | Synthesis and electrical properties of Al-doped Sr2MgMoO6-δ as an anode material for solid oxide fuel cells / International Journal of Hydrogen Energy / Zhixiang Xie, Hailei Zhao, Ting Chen, Xiong Zhou and Zhihong Du | 2 | Synthesis and properties of Y-doped SrTiO3 as an anode material for SOFCs / Journal of Power Sources / Xue Li, Hailei Zhao, Wei Shen, Feng Gao, Xianliang Huang, Yue Li and Zhiming Zhu | 3 | High-Performance Anode Material Sr2FeMo0.65Ni0.35O6-δ with In Situ Exsolved Nanoparticle Catalyst / ACS Nano / Zhihong Du, Hailei Zhao, Sha Yi, Qing Xia, Yue Gong, Yang Zhang, Xing Cheng, Yan Li, Lin Gu and Konrad ?wierczek | 4 | Electrical conduction behavior of La, Co co-doped SrTiO3 perovskite as anode material for solid oxide fuel cells / International Journal of Hydrogen Energy / Xue Li, Hailei Zhao, Nansheng Xu, Xiong Zhou, Cuijuan Zhang and Ning Chen | 5 | Synthesis and electrical properties of Co-doped Y0.08Sr0.92TiO3-δ as a potential SOFC anode / Solid State Ionics / Xue Li, Hailei Zhao, Feng Gao, Zhiming Zhu, Ning Chen and Wei Shen | 6 | Electrical conductivity and structural stability of La-doped SrTiO3 with A-site deficiency as anode materials for solid oxide fuel cells / International Journal of Hydrogen Energy / Xue Li, Hailei Zhao, Xiong Zhou, Nansheng Xu, Zhixiang Xie and Ning Chen | 7 | La and Sc co-doped SrTiO3 as novel anode materials for solid oxide fuel cells / Electrochemistry Communications / Xue Li, Hailei Zhao, Feng Gao, Ning Chen and Nansheng Xu | 8 | Effects of Co Doping on the Electrochemical Performance of Double Perovskite Oxide Sr2MgMoO6-δ as an Anode Material for Solid Oxide Fuel Cells / The Journal of Physical Chemistry C / Zhixiang Xie, Hailei Zhao, Zhihong Du, Ting Chen, Ning Chen, Xiaotong Liu and Stephen J. Skinner |
| | 自然奖 | 赵海雷,李雪,杜志鸿,谢志翔,高峰 | 北京科技大学 | 北京科技大学 |
39 | 0008-103 | 交换子研究 项目名称 | 交换子研究 | 推荐/提名单位/人 | 北京科技大学 | 主要完成单位 | 北京科技大学,北京师范大学 | 项目简介 | 本项目属于基础数学调和分析研究领域。从二十世纪五十年代初,A. P. Calder?n(Wolf奖得主、美国科学院院士)和A. Zygmund(美国国家科学奖章获得者)建立奇异积分算子理论以来,以C-Z奇异积分算子为核心的各类积分算子的研究一直是现代调和分析领域中最为活跃的课题。自2001年起,在国家自然科学基金重点项目、面上项目、教育部博士点基金以及教育部新世纪优秀人才支持计划等多个项目的资助下,本项目以奇异积分算子交换子为主要研究对象,围绕有界性刻画、紧性刻画、粗糙核、变量核等方面进行了一系列原创性研究。主要科学发现如下:1. 得到了分数阶微分交换子特征刻画以及交换子在Morrey空间的特征刻画。创新点在于:将80年代M. Murray提出的一维分数阶微分交换子突破到高维,彻底刻画了分数阶微分交换子的有界性;建立了在Lp空间和Morrey空间背景下的一套线性算子交换子及次线性算子交换子的有界性和紧性的特征刻画理论,这填补了多年来次线性算子交换子有界性特征刻画所遗留的空白,也开启了Morrey空间背景下交换子紧性特征刻画新的研究方向。2. 研究了一类粗糙变量核积分算子交换子的有界性并证明了其最佳核函数尺度指标结果。创新点在于:首次建立了高维粗糙变量核积分算子交换子有界性并获得了最优结果,本质推广了Calder?n(Wolf奖得主)和Zygmund的工作;并建立了一套处理粗糙变量核交换子有界性的理论,该理论还进一步应用于包括变量核极大奇异积分交换子在内的多种粗糙变量核积分算子交换子的有界性研究。3. 研究了粗糙核积分算子交换子。创新点在于:在研究方法上创新性的将Bony分解和Littlewood-Paley分解的优点加以推广,从而最大程度降低了核函数的尺度指标,系统地发展了一套粗糙核线性交换子理论,实质性地改进了美国著名数学家R. Coifman(美国国家科学院院士),R.Rocherberg和G.Weiss的工作;这些结果的建立所获得的一些证明技巧和方法可应用于相应的偏微分方程解的正则性研究。本项目从2001年至今,共发表SCI论文42篇, 总SCI他引172次, 8篇代表论文SCI他引 50次,单篇最高SCI他引 19 次。研究成果得到了多位国际著名专家的高度评价,如美国Kentucky大学教授D.R. Adams、美国佐治亚理工学院教授M. T. Lacey(美国数学会会士,Salem奖获得者)、美国Kansas大学杰出教授R. H. Torres(美国数学会会士)教授、美国乔治城大学Der-Chen Chang教授等。项目组成员在该项目完成期间共主持并完成国家自然科学基金重点项目1项, 面上项目3项,青年基金1项,教育部新世纪优秀人才支持计划1项和教育部博士点基金1项。本项目完成人中有1人入选教育部新世纪优秀人才支持计划并获2009年全国优秀博士学位论文提名论文奖。 | 主要完成人情况 | 排名 | 姓名 | 技术职称 | 工作单位 | 完成单位 | 本人对本项目主要学术贡献 | 1 | 陈艳萍 | 教授 | 北京科技大学 | 北京科技大学 | 项目负责人,提出本项目的关键学术思想、技术路线的研究,在奇异积分算子交换子的有界性和紧性刻画以及变量核积分交换子方面取得了创新性成果,对发现点1-3做出了创造性贡献。代表性论文1,2的第一作者、通讯作者,代表性论文3-6,8的第一作者。在该项研究中的工作量占本人工作量的80%。 | 2 | 丁勇 | 教授 | 北京师范大学 | 北京师范大学 | 项目主要参加者,参与本项目的关键学术思想、技术路线的研究,在变量核积分交换子以及奇异积分算子交换子的有界性和紧性刻画方面取出了创新性成果,对发现点1-3做出了创造性贡献。代表性论文3-8的通讯作者,代表性论文7的第一作者。在该项研究中的工作量占本人工作量的70%。 |
| 论文、论著目录 | 序号 | 论文、专著名称/刊名/作者 | 1 | Compactness of commutators of Riesz Potential on Morrey Spaces/ Potential Anal./Chen, Y.P.; Ding, Y.; Wang, X.X. | 2 | Commutators with fractional differentiation and new characterizations of BMO-Sobolev spaces/Anal. PDE/Chen,Y.P.; Ding,Y.; Hong,G.X. | 3 | L-p bounds for the commutators of singular integrals and maximal singular integrals with rough kernels/Trans.Amer.Math.Soc./ Chen, Y.P.; Ding, Y. | 4 | L-2 boundedness for commutator of rough singular integral with variable kernel/ Rev.Mat.Iberoam./Chen, Y.P.; Ding, Y. | 5 | L-2 boundedness for maximal commutators with rough variable kernels/Rev.Mat.Iberoam./Chen, Y.P.; Ding, Y.; Li, R. | 6 | Compactness of commutators for singular integrals on Morrey spaces/Canad. J. Math./Chen, Y.P.; Ding, Y.; Wang, X.X. | 7 | Weak estimates for commutators of fractional integral operators/Sci. China Ser. A/Ding, Y.;Lu, S.Z.; Zhang, P. | 8 | Commutators of Littlewood-Paley operators/ Sci. China Ser.A/Chen, Y.P.;Ding, Y. |
| | 自然奖 | 陈艳萍,丁勇 | 北京科技大学,北京师范大学 | 北京科技大学 |
40 | 0008-104 | 特殊介质内传热传质与热特性研究 项目名称 | 特殊介质内传热传质与热特性研究 | 推荐/提名单位/人 | 北京科技大学 | 主要完成单位 | 北京科技大学,华北电力大学,华侨大学 | 项目简介 | 对于特殊介质内复杂传热传质现象的认识存在诸多挑战,一是,针对非牛顿流体,对其热质输运本征关系尚缺乏统一的认识和理论,导致热质输运行为上的差异等诸多基本科学问题无法从根本上解决。二是,针对具有纳米特征的固体介质,其纳米尺度的热质传输的数学描述已经超出宏观理论范围,其微观传热机理与材料设计和制备的关联,一直是此类材料发展的软肋。本项目在此领域经过十几年的研究,取得了如下主要成果:(一)发现了非牛顿流体热质输运的流变协同机制。基于粘弹性流体的时空延迟特性以及热量输运的波粒二象性,重构了具有延迟特性的傅立叶本构方程,以及传热、传质和渗流的分数阶本构方程;基于幂律流体剪切流变特性,重构了广义扩散梯度幂律本构方程;基于纳米颗粒流变协同,构建了表观热导率表达式。据此,建立了相应的流动、传热/传质方程,不仅为正确理解此类非牛顿流体的流动与传热传质特性奠定了基础,而且还为进一步研究类似流动与传热传质现象提供了方法。本领域国际著名专家、挪威“阿格德尔科学与文学院”院士Ioan Pop对本项目的工作(代表性论文4等)给予高度评价,认为本项目的研究取得了引人瞩目的成就(Remarkably)。(二)提出纳米孔结构空载——获得超级绝热材料和纳米孔结构负载——获得超级导热材料的研发思路,构建了骨架材料纳米孔结构及其负载填充复合材料的热输运模型,揭示了纳米孔结构空载/负载热效应机理,不仅为超级绝热材料和超级导热材料的研发奠定了理论基础,而且为新型能源材料(例如储能/储热材料)的研发提供了较为普适的方法。国际高分子物理领域享有盛誉的北美热分析学会(NATAS)、美国物理学会(APS)、流变学学会(SOR)委员, 美国塑料工程师协会国际奖获得者(该协会最高荣誉奖)S.L. Simon教授,称赞本项目的工作“利用纳米多孔材料提升储能效率有贡献”。(三)研发了准稳态超低热导率测试方法等三种测试方法,厘清了纳米流体颗粒在重力沉降和布朗运动加持下的传质规律,揭示了纤维绝热材料的各向异性特性,特别是实现了高温低气压超低热导率测试,不仅验证了理论模型的正确性,同时为超级绝热材料积累了大量热物性数据。香港理工大学教授、《Journal Energy and Buildings》杂志编委Jian-lei Niu在他们研究中认同和肯定了本项目的温度在300-970 K和压力在0.045 Pa-1atm的硅气凝胶及复合绝热材料的热导率以及红外光谱特性和辐射热导率数据。本项目代表性论文8篇,SCI他引644次,总他引711次,单篇SCI他引最高158次。共发表SCI论文165篇,SCI他引2416次,10篇论文入ESI高被引论文,其中5篇入选热点论文;获得发明专利4项;出版专著3部(科学出版社 2013,2019;Elesivier 出版社2017);在国际学术会议做邀请报告9次。项目的部分工作在军委科技委973的资助下,为国防XXX项目奠定了理论基础,并提供了大量的基础数据。 | 主要完成人情况 | 排名 | 姓名 | 技术职称 | 工作单位 | 完成单位 | 本人对本项目主要学术贡献 | 1 | 张欣欣 | 教授 | 北京科技大学 | 北京科技大学 | 项目总负责人,负责整个项目的研究思路、研究内容、方案的制订与实施,对本项目的3项重要科学发现均做出了重要贡献。 是代表性论文1-8的合作完成者。针对非牛顿流体的本征数学描述和纳米材料的热质传递机制两个关键科学问题,以分析现象-探索机制-建立模型为研究主线,进行了系统全面和自主创新的研究。包括:建立粘弹性流体、幂律流体、纳米流体的本构方程,提出了纳米超级绝热材料、超级导热材料、相变复合材料的设计思路与热输运模型,研发了纳米流体激光散斑实验和材料热物性测试的方法。是本项目3部出版专著的合作者,4项发明专利中3项专利的合作者。近五年在国内外重要学术会议上做大会(特邀)报告3次,并担任国际、国内学术会议主席4次。 | 2 | 郑连存 | 教授 | 北京科技大学 | 北京科技大学 | 项目第二完成人,对本项目的第1、3项科学发现均做出了重要贡献,主要从事非牛顿流体和纳米流体的研究,是代表性论文1-4和代表性论文7的第一作者或通讯作者。主持各类复杂流体传递问题的建模与分析讨论,建立并研究了一系列粘弹性流体、幂律流体和纳米流体的本构方程,对非牛顿流体的本征机理和传热传质特性进行了深入探索和全面研究,自主设计了纳米流体激光散斑实验的设计方案,是专著《非线性偏微分方程近代分析方法》和《Modeling and Analysis of Modern Fluid Problems》的第一作者。 共发表与本项目有关的SCI论文一百余篇,他引1900余次,9篇论文如ESI高被引论文,其中5篇曾进入热点论文。 | 3 | 冯妍卉 | 教授 | 北京科技大学 | 北京科技大学 | 项目第三完成人,为重要科学发现2和3做出突出贡献。完成了纳米碳管超级导热结构与有序介孔复合相变材料的热设计、计算与制备,是代表性论文5的通讯作者。发表相关SCI论文46篇。获发明专利2项。专著《介孔复合材料的相变及热输运特性》的第一作者。本项目成果的支撑下获国家自然科学基金优秀青年基金、教育部新世纪优秀人才,亚洲热物性会议青年学者奖等。近五年受邀国际、国内学术会议特邀报告6次。 | 4 | 于帆 | 教授 | 北京科技大学 | 北京科技大学 | 项目第四完成人,对本项目的第2和第3项科学发现做出了重要贡献,主要从事多孔复合隔热材料微观传热单元体结构与等效热导率模型的理论分析以及热物性非稳态测试方法的实验设计,负责高温低气压超低热导率测试系统原理样机的研制工作,是代表性论文6的合作完成者。 | 5 | 李博通 | 副教授 | 北京科技大学 | 北京科技大学 | 项目第五完成人,对本项目的第3项科学发现做出了重要贡献,主要从事非牛顿流体和纳米流体的研究,特别负责了非牛顿流体和纳米流体的实验建模与分析讨论, 是代表性论文7的第二作者,完成了激光散斑法的实验测量与数值模拟过程。以第一作者或通讯作者身份发表SCI收录论文25篇。 | 6 | 魏高升 | 教授 | 华北电力大学 | 华北电力大学 | 项目第六完成人,对本项目的第2和第3项科学发现做出了重要贡献,主要从事微纳尺度传热机理及热物性测量方法研究,发表SCI收录论文32篇,授权发明专利10项。是代表性论文6和8的第一作者和通讯作者,完成了纳米孔超级绝热材料的传热模型构建及高温低气压超低热导率测量方法的研究。 | 7 | 刘亚轻 | 讲师 | 北京信息科技大学 | 北京科技大学 | 项目第七完成人,对本项目的第1项科学发现做出了重要贡献,主要从事分数阶非牛顿流体的研究,参与各类复杂流体传递问题的建模与分析讨论, 是代表性论文2的第二作者。对达西定律成功进行了改进,研究工作得到了俄罗斯两位院士的高度认可。目前发表SCI收录论文14篇。 | 8 | 刘育松 | 研究员 | 北京科技大学 | 北京科技大学 | 项目的第八完成人,对本项目的第2和第3项重要科学发现做出了贡献,研究了纳米孔超级绝热材料的热导率理论模型,并通过二氧化硅气凝胶超级绝热材料制备和实验检测,提出纳米孔超级绝热材料热设计的理论和方法,是代表性论文6、8的重要合作者。 | 9 | 林炎海 | 副教授 | 华侨大学 | 华侨大学 | 项目第九完成人,对本项目的第1项科学发现做出了重要贡献,主要从事非牛顿流体和纳米流体的研究,参与非牛顿流体和纳米流体的建模与分析讨论, 是代表性论文3 的第一作者,深入揭示了热传输对拟塑性基纳米流体非稳态绕流拉伸薄膜的影响。发表SCI论文18篇。 | 10 | 冯黛丽 | 讲师 | 北京科技大学 | 北京科技大学 | 项目的第十完成人,为第2项科学发现做出重要贡献。从事纳米碳管缺陷结构与有序介孔复合相变材料的研究。参与了纳米碳管缺陷结构与有序介孔复合相变材料的设计、计算与制备,是代表性论文 5的第一作者。发表论文 17 篇。专著《介孔复合材料的相变及热输运特性》的第二作者。受邀国际、国内会议报告3次。 |
| 论文、论著目录 | 序号 | 论文、专著名称/刊名/作者 | 1 | Coupled flow and heat transfer in viscoelastic fluid with Cattaneo-Christov heat flux model / Applied Mathematics Letters / Shihao Han, Liancun Zheng, Chunrui Li, Xinxin Zhang | 2 | Slip effects on MHD flow of a generalized Oldroyd-B fluid with fractional derivative / Nonlinear Analysis. RWA / Liancun Zheng, Yaqing Liu, Xinxin Zhang | 3 | MHD pseudo-plastic nanofluid unsteady flow and heat transfer in a finite thin film over stretching surface with internal heat generation / International Journal of Heat and Mass Transfer / Yanhai Lin, Liancun Zheng, Xinxin Zhang, Lianxi Ma, Goong Chen | 4 | MHD flow and radiation heat transfer of nanofluids in porous media with variable surface heat flux and chemical reaction / Applied Mathematical Modelling / Chaoli Zhang, Liancun Zheng, Xinxin Zhang, Goong Chen | 5 | Effects of doping, Stone-Wales and vacancy defects on thermal conductivity of single-wall carbon nanotubes / Chinese Physics B / Daili Feng, Yanhui Feng, Yang Chen, Wei Li, Xinxin Zhang | 6 | Thermal conductivities study on silica aerogel and its composite insulation materials / International Journal of Heat and Mass Transfer / Gaosheng Wei, Yusong Liu, Xinxin Zhang, Fan Yu, Xiaoze Du | 7 | Sedimentation and precipitation of nanoparticles in power-law fluids / Microfluidics and nanofluidics / Liancun Zheng, Botong Li, Ping Lin, Xinxin Zhang, Chaoli Zhang, Bin Zhao, Tongtong Wang | 8 | Radiative heat transfer study on silica aerogel and its composite insulation materials / Journal of Non-Crystalline Solids / Gaosheng Wei, Yusong Liu, Xinxin Zhang, Xiaoze Du |
| | 自然奖 | 张欣欣,郑连存,冯妍卉,于帆,李博通,魏高升,刘亚轻,刘育松,林炎海,冯黛丽 | 北京科技大学,华北电力大学,华侨大学 | 北京科技大学 |
41 | 0008-106 | 蓝藻肝毒素生物降解途径与分子机理研究 项目名称 | 蓝藻肝毒素生物降解途径与分子机理研究 | 推荐/提名单位/人 | 北京科技大学 | 主要完成单位 | 北京科技大学 | 项目简介 | 本申报奖属于环境化学和水污染防治工程领域,主要集中于肝毒素的生物降解途径与分子机理的研究。随着全球气候变暖和水体富营养化加重,蓝藻水华污染呈现迅猛的增加趋势,其最重要危害是产生并释放由微囊藻毒素(Microcystins, MCs)和节球藻毒素(Nodularins, NODs)组成的肝毒素(Hepatotoxin),因此对人们的用水安全构成了威胁,如何高效去除肝毒素是人们亟待解决的科研难题。经过近20年的持续努力与探索,特别在近10年来成功筛选出高效生物降解肝毒素的鞘氨醇单胞菌USTB-05株基础上,对其降解基因和酶催化肝毒素的途径与分子机理进行了系统深入的研究,取得了如下研究成果:1.在国内率先成功筛选出了具备高效生物降解肝毒素的微生物菌种,通过16S rDNA分子鉴定为鞘氨醇单胞菌USTB-05株,其生物降解肝毒素的速率远高于国内外其它任何微生物菌种生物降解肝毒素的速率,是目前发现的最高效生物降解去除肝毒素的微生物菌株,授权了一项国家发明专利。2.采用现代分子生物学手段,分别成功克隆和表达出了具备连续酶催化降解肝毒素活性的重组酶。第1个降解基因大小1008 bp,表达约36 kDa的蛋白,其功能是首先切断环肽肝毒素连接精氨酸和Adda的肽键,将环状多肽转化为线性多肽。第2个降解基因大小1626 bp,表达约60 kDa的蛋白,其功能是进一步切断线性MCs中连接精氨酸或亮氨酸与丙氨酸的肽键,将线性7肽降解为线性4肽。第3个降解基因大小1587 bp,表达约59 kDa的蛋白,其功能是进一步切断线性肝毒素中连接Adda与谷氨酸的肽键,生成Adda作为产物。3.深入研究了鞘氨醇单胞菌USTB-05粗酶催化降解NOD的途径,识别出2个代谢产物,证明鞘氨醇单胞菌USTB-05对微囊藻毒素MCs和节球藻毒素NODs均具有很强的生物降解能力。4.在采用鞘氨醇单胞菌USTB-05粗酶催化降解MC-YR降解产物过程中,首次发现有酪氨酸的产生,使MCs生物降解途径的研究又向前推进了一步。本申报奖已经发表研究论文10多篇,从中遴选出的8篇代表性论文,发表在Chemosphere、Toxins、 PloS One 和中国环境科学等国内外知名期刊,被引总次数171次,其中SCI他引93次,总他引149次。2016年该项目负责人闫海教授获中关村高端领军人才。 | 主要完成人情况 | 排名 | 姓名 | 技术职称 | 工作单位 | 完成单位 | 本人对本项目主要学术贡献 | 1 | 闫海 | 教授 | 北京科技大学 | 北京科技大学 | 项目负责人,负责项目工作的设计、实施、指导、数据分析、成果总结及论文撰写。对项目所有的重要科学发现均做出了创造性贡献,是代表性论文1-8的通讯作者及本项目授权发明专利的发明人(第1位)。支撑材料为附件1-8,21。 | 2 | 张海洋 | 副教授 | 北京科技大学 | 北京科技大学 | 负责节微囊藻毒素MCs和球藻毒素NODs降解途径的分子机理推测、实验指导和论文撰写,对重要科学发现3有创造性贡献,是代表性论文3的第6作者。支撑材料为附件3。 | 3 | 许倩倩 | 工程师 | 北京科技大学 | 北京科技大学 | 负责鞘氨醇单胞菌USTB-05的培养、粗酶提取和毒素降解的高效液相色谱测定。对重要科学发现2和3有创造性贡献,是代表性论文2的第三作者,代表性论文3和6的第七作者,代表性论文7的第六作者。支撑材料为附件2,3,6,7。 | 4 | 尹春华 | 副教授 | 北京科技大学 | 北京科技大学 | 负责微囊藻毒素MCs和节球藻毒素NODs降解动力学的高校液相色谱测定。对重要科学发现2有创造性贡献,是代表性论文2,6,8的第五作者,代表性论文3和7的第四作者。支撑材料为附件2-3,6-8。 | 5 | 刘晓璐 | 副教授 | 北京科技大学 | 北京科技大学 | 负责鞘氨醇单胞菌USTB-05的培养和蓝藻肝毒素的提取提纯。对重要科学发现2有创造性贡献,是代表性论文2,5,8的第六作者,代表性论文3的第五作者,代表性论文6的第四作者,代表性论文7的第三作者。支撑材料为附件2-3,5-8。 | 6 | 王华生 | 副教授 | 江西理工大学 | 北京科技大学 | 负责基因工程菌的构建和重组酶对微囊藻毒素的降解。对重要科学发现1和2有创造性贡献,是代表性论文1的第五作者,代表性论文2和5的第二作者,代表性论文3的第9作者,代表性论文6和7的第一作者,代表性论文8的第四作者。支撑材料见为附件1-3,5-8。 | 7 | 王俊峰 | 副教授 | 江西理工大学 | 北京科技大学 | 负责鞘氨醇单胞菌USTB-05的筛选、鉴定和第一步毒素降解基因的克隆和表达。对重要科学发现1和2有创造性贡献,是代表性论文1的第二作者,代表性论文4的第一作者,代表性论文5的第三作者,本项目授权发明专利的发明人(第3位)。支撑材料见附件1,4,5,21。 | 8 | 冯楠 | 其他 | 北京优乐复生科技有限责任公司 | 北京科技大学 | 负责节球藻毒素NOD-R降解动力学的高效液相色测定和降解产物的质谱定性分析。对重要科学发现3有创造性贡献,是代表性论文3的共同第一作者(第1位),支撑材料为附件3。 | 9 | 徐慧敏 | 其他 | 北京大北农科技集团股份有限公司 | 北京科技大学 | 负责鞘氨醇单胞菌USTB-05在细胞水平和酶水平对微囊藻毒素MC-YR的降解及产物识别,发现有酪氨酸产生。对重要科学发现2和4有创造性贡献,是代表性论文2和8的第一作者。支撑材料为附件2和8。 | 10 | 杨凡 | 其他 | 中国农业科学院饲料研究所 | 北京科技大学 | 负责节球藻毒素NOD-R菌降解和酶降解的特性研究及降解途径的推测。对重要科学发现3有创造性贡献,是代表性论文3的共同第一作者(第2位),支撑材料为附件3。 |
| 论文、论著目录 | 序号 | 论文、专著名称/刊名/作者 | 1 | Characterization of the Second and Third Steps in the Enzymatic Pathway for Microcystin-RR Biodegradation by Sphingopyxis sp. USTB-05/Annals of Microbiology/Wang, HS; Yan, H; Ma, S; Liu, XL; Yin, CH; Wang, H; Xu, QQ; Lv, L | 2 | First Step in the Biodegradation of Microcystins by Sphingopyxis sp. USTB-05/Advanced Materials Research/Wang, HS; Yan, H; Liu, XL; Yin, CH; Lv, L; Xu, QQ | 3 | Biodegradation of Microcystins by Sphingopyxis sp. USTB-05/China Environmental Science/Xu, HM; Yan, H; Ma, S; Wang, HS; Yin, CH; Liu XL | 4 | Characterization of the First Step Involved in Enzymatic Pathway for Microcystin-RR Biodegraded by Sphingopyxis sp. USTB-05/Chemosphere/Yan, H; Wang, JF; Chen, J; Wei, W; Wang, HS; Wang, H | 5 | Pathway for Biodegrading Microcystin-YR by Sphingopyxis sp. USTB-05/PloS One/Xu, HM; Wang, HS; Xu, QQ; Lv, L; Yin, CH;Liu, XL; Du, HW; Yan, H | 6 | Pathway for Biodegrading Nodularin (NOD) by Sphingopyxis sp. USTB-05/Toxins/Feng, N; Yang, F ; Yan, H; Yin, CH; Liu, XL; Zhang, HY; Xu, QQ; Lv, L; Wang, HS | 7 | Biodegradation of Microcystin-RR by a New Isolated Sphingopyxis sp. USTB-05/Chinese Journal of Chemical Engineering/Wang, JF; Wu, PF; Chen, J; Yan, H | 8 | Cloning and Expression of the First Gene for Biodegrading Microcystin LR by Sphingopyxis sp. USTB-05/Journal of Environmental Sciences/Yan, H; Wang, HS; Wang, JF; Yin, CH; Ma, S; Liu, XL; Yin, XY |
| | 自然奖 | 闫海,张海洋,许倩倩,尹春华,刘晓璐,王华生,王俊峰,冯楠,徐慧敏,杨凡 | 北京科技大学 | 北京科技大学 |
42 | 0008-110 | 电极化储能复合电介质材料结构性能联调的基础理论与方法 项目名称 | 电极化储能复合电介质材料结构性能联调的基础理论与方法 | 推荐/提名单位/人 | 北京科技大学 | 主要完成单位 | 北京科技大学,北京化工大学,清华大学 | 项目简介 | 本项目属于材料学功能复合材料应用基础研究领域。高储能薄膜电容器是支撑重大科学研究计划和脉冲功率武器的关键,成为“卡脖子”技术。发展高储能薄膜电容器的核心是高性能电介质材料,制约储能密度提高关键问题是介电常数和击穿场强解耦调控以及薄膜精细结构控制,已成为国际研究热点和挑战性难题。本项目经过十余年研究,发展了具有解耦提升介电常数和击穿场强的典型储能电介质材料,建立了电极化储能复合电介质结构与性能联调的理论与方法, 项目对储能复合电介质领域做出了开拓性贡献。主要发现点如下:1.建立了纳尺度碳系填料构建高介电常数复合电介质普适体系的理论框架。国际上率先发展了纳尺度碳系填料构建高介电常数复合电介质体系,发现了通过诱导游弋电子在界面区有效聚集是获得巨介电效应物理本质;揭示了应力作用下复合电介质介电特性演变规律,提出了构建纳尺度碳填料复合电介质体系高介电效应理论框架及三相复合电介质新方法,实现了介电参数协同调控。成果被《Materials Today》以“Nanotubes help boost polymer dielectrics”为题进行“Research News”专题报道:“发明了一种显著提高聚合物介电常数的新策略”。2.提出了界面区极化交换耦合作用调控复合电介质介电性能的理论与方法。通过多层级结构调控无机填料与聚合物界面效应,基于多尺度设计制备了具有特征结构的介电特性可调储能复合电介质,揭示了界面区极化交换耦合作用有效调控储能复合电介质介电性能的理论与方法,对复合电介质研究具有重要参考价值。发表在《Adv. Mater.》论文被美国南卡罗来纳大学H. C. Loye教授的综述论文“图文结合”重点评述。3.建立了全有机储能复合电介质材料介电性能解耦协同调控的理论与策略。揭示了橡胶介电相调控高储能全有机复合电介质物理机制,建立了三明治叠层结构解耦调控介电常数与击穿场强的理论与方法,提出了改善导电聚合物与介电聚合物交互区相互作用提高储能密度的策略,有力推动了全有机复合电介质的研究。发表在《Science China Materials》综述论文评价:“提供了一种有效制备高储能电容器有机薄膜的方法”。本项目具有原创性强、难度大等特点,成果在国内外产生重要影响,薄膜已被厦门法拉电子用于储能电容器研制。在Elsevier出版了该领域首部专著《Dielectric Polymer Materials for High-Density Energy Storage》,在《Prog. Mater. Sci.》、《Adv. Mater.》、《Appl. Phys. Lett.》(33篇)等发表SCI论文130余篇,ESI高被引论文5篇/H指数52。8篇代表作在SCI刊物他引1775次,授权专利15项,成果被《Materials Today》、美国西北大学T.J. Marks教授(美国三院院士)等在著名刊物进行专题报道或重点评述。期间1人获中科院院士、1人获国家杰青、1人获国家优青、1人获北京高校青年英才。发起并担任国际期刊《IET Nanodielectrics》主编,担任中国复合材料学会介电高分子复合材料及应用专委会主任等,连续5年入选Elsevier数据库材料领域中国高被引学者。 | 主要完成人情况 | 排名 | 姓名 | 技术职称 | 工作单位 | 完成单位 | 本人对本项目主要学术贡献 | 1 | 党智敏 | 教授 | 清华大学 | 北京科技大学 | 是本项目负责人和主要完成人,自2002年起系统开展了储能复合电介质应用基础研究,是全部8篇代表作的通讯作者,代表作1、4、5、6第一作者,本项目全部学术思想的主要提出者。其贡献主要包括:(1)建立纳尺度碳系填料/聚合物复合电介质介电性能调控理论与策略;(2)建立界面区极化交换耦合作用调控复合电介质介电性能理论与方法;(3)提出全有机储能复合电介质材料介电性能解耦协同调控理论;(4)在储能复合电介质结构性能调控方面发表SCI论文130篇,英文专著1部,研究生查俊伟获国家优青资助。国际期刊《IET Nanodielectrics》发起者兼主编,连续5年入选Elsevier数据库材料领域“中国高被引学者”。 | 2 | 查俊伟 | 教授 | 北京科技大学 | 北京科技大学 | 自2005年在北京化工大学硕博连读开始本项目的研究,是代表作2、3、4、6、7、8的主要完成人,是代表作7的共同通讯作者,对发现点1、2、3做出了主要贡献,包括: (1)建立了三相复合电介质材料结构与性能的调控理论;(2)提出了基于边界层电容结构填料显著改善聚合物复合电介质介电特性的方法;(3)建立了利用橡胶相调控全有机复合电介质击穿场强的理论与方法。2016年获国家优青基金资助。 | 3 | 王东瑞 | 教授 | 北京科技大学 | 北京科技大学 | 自2011年清华大学博士后出站后参加本项目的研究。是代表作2和3的主要学术思想提出者与完成人。对发现点1做出了主要贡献,包括:(1)发展了基于逾渗效应利用二维石墨烯调控复合电介质介电性能的理论;(2)揭示了(钛酸钡-石墨烯)/聚合物三相复合电介质材料结构与性能的依赖关系。 | 4 | 郑明胜 | 讲师 | 清华大学 | 北京科技大学 | 自2014年在北京科技大学攻读博士学位论文起参加本项目的研究。是代表作7的主要学术思想提出者与完成人。对发现点3做出了主要贡献,包括:(1)建立了利用橡胶相调控全有机复合电介质击穿场强的理论与方法;(2)开展了全有机储能复合电介质薄膜规模化制备精细结构的控制研究。 | 5 | 杨万泰 | 教授 | 北京化工大学 | 北京化工大学 | 自2007年起部分参加本项目的研究,给本项目的材料设计与制备方法提出有益的建议。是代表作6的主要学术思想提出者。对发现点2做出了主要贡献,包括:(1)建立了利用原位聚合工艺制备耐高温储能复合电介质薄膜的理论与方法;(2) 建立了基于边界层电容结构填料调控聚合物复合电介质介电特性的理论方法。项目完成期间于2017年入选中国科学院院士。 |
| 论文、论著目录 | 序号 | 论文、专著名称/刊名/作者 | 1 | Giant dielectric permittivities in functionalized carbon-nanotube/electroactive-polymer nanocomposites/ Advanced Materials/Zhi-Min Dang, Lan Wang, Yi Yin, Qing Zhang, Qing-Quan Lei | 2 | Improved dielectric properties of nanocomposites based on poly(vinylidene fluoride) and poly(vinyl alcohol)-functionalized graphene/ACS Applied Materials & Interfaces/Dongrui Wang, Yaru Bao, Jun-Wei Zha, Jun Zhao, Zhi-Min Dang, Guo-Hua Hu | 3 | Functionalized Graphene-BaTiO3/Ferroelectric Polymer Nanodielectric Composites with Excellent Dielectric Properties for Power Energy Storage in High-performance Capacitors/Journal of Materials Chemistry A/Dongrui Wang, Tao Zhou, Jun-Wei Zha, Jun Zhao, Chang-Yong Shi, Zhi-Min Dang | 4 | Fundamentals, processes and applications of high-permittivity polymer-matrix composites/Progress in Materials Science/Zhi-Min Dang, Jin-Kai Yuan, Jun-Wei Zha, Tao Zhou, Sheng-Tao Li, Guo-Hua Hu | 5 | Fabrication and Dielectric Characterization of Advanced BaTiO3/polyimide nanocomposite films/Advanced Functional Materials/Zhi-Min Dang*, You-Qin Lin, Hai-Ping Xu, Chang-Yong Shi, Sheng-Tao Li, Jinbo Bai | 6 | Advanced Calcium Copper Titanate/Polyimide hybrid films with high dielectric permittivity/Advanced Materials/Zhi-Min Dang*, Tao Zhou, Sheng-Hong Yao, Jin-Kai Yuan, Jun-Wei Zha, Hong-Tao Song, Jian-Ying Li, Qiang Chen, Wan-Tai Yang, Jinbo Bai | 7 | Enhanced breakdown strength of poly(vinylidene fluoride) utilizing rubber nanoparticles for energy storage application/Applied Physics Letters/Ming-Sheng Zheng, Jun-Wei Zha*, Yu Yang, Peng Han, Chao-He Hu, Zhi-Min Dang* | 8 | Fabrication and dielectric properties of advanced high permittivity polyaniline/poly(vinylidene fluoride) nanohybrid films with high energy storage density/Journal of Materials Chemistry/Jin-Kai Yuan, Zhi-Min Dang*, Sheng-Hong Yao, Jun-Wei Zha, Tao Zhou, Sheng-Tao Li, Jinbo Bai |
| | 自然奖 | 党智敏,查俊伟,王东瑞,郑明胜,杨万泰 | 北京科技大学,北京化工大学,清华大学 | 北京科技大学 |
43 | 0008-112 | 功能复合材料的微观“尺度-结构”耦合及其性能极限提升 项目名称 | 功能复合材料的微观“尺度-结构”耦合及其性能极限提升 | 推荐/提名单位/人 | 北京科技大学 | 主要完成单位 | 北京科技大学,清华大学,华北电力大学,浙江理工大学 | 项目简介 | 本项目属于无机非金属基复合材料领域。多尺度、多层次结构设计和功能协同是实现高性能新材料创制的重要途径。但是,如何在微观尺度内调控“成分-界面-结构”三者相互作用优化关键性能仍是一个重大挑战。本项目以发展微观“尺度-结构”耦合新方法提升材料性能极限为目标,在国家自然科学基金、863计划等项目支持下,历经十余年的研究,建立了微观体系下跨尺度、多维度构筑复合材料的新思路,发展了从原子到微纳米尺度设计材料结构与表/界面的新方法,获得了系列战略必争领域的高性能材料。主要发现点和科学价值如下:(1)构筑原子尺度主-助催化基元点阵,提升活性位点的本征活性建立了限域锚定活性中心及定向落位功能基元构筑原子尺度主-助催化基元点阵的新方法,实现了金属主催化活性中心和功能助催化结构基元的原子级交错式分布,提升了对分子氧的活化能力、底物的去质子化效率及电荷转移速率,解决了醇类氧化反应需要外加碱等长期困扰工业界绿色生产的瓶颈问题,达到了相关报道的最优催化水平,为系列大宗化工原料和中间体的安全环保型生产提供了有效方案。(2)构筑纳米尺度异质界面,调控载流子迁移及能量传递过程建立了自发氧化还原法、基元自驱动诱导法等原位构筑纳米尺度异质界面的新思路,阐明了异质结构基元间的识别机制与组装规律,获得了结构致密、排列均匀的纳米异质界面,强化了界面间载流子迁移和能量传输能力,解决了界面上电子还原与空穴氧化难以优势兼顾的关键问题,在环境净化领域比常规材料性能提高3个数量级。(3)构筑微米尺度的交互式网络空间结构,提升电子/离子的传输速率提出了跨维度组装微米尺度交互式多级网络空间结构的新思路,发展了高性能三维互穿电荷传输网络的构筑新方法,揭示了储能-导电耦合功能网络结构中电荷的传输机制,提升了储能材料的电子/离子传输速率和首圈库伦效率,获得了系列具有快充特征的无粘结剂储能材料。最先实现了单电极快充90%容量仅需6分钟,电极寿命相比同期国内外报道提升了2-3倍,现已率先开发出秒级、毫秒级快充储能技术。8篇代表性论文总他引766次,SCI他引593次,单篇最高SCI他引132次,获国家发明专利授权22项。研究成果得到了美国、英国、日本和中国等20余名院士的积极评价。全球顶尖化学家Prof. O. M. Yaghi,Janssen-Cilag奖获得者Prof. H. Garcia等专家在Chem. Soc. Rev., J. Am. Chem. Soc.等国际顶级期刊上正面引用或评述:如“创新性构筑了无机材料的跨维度三维互穿结构”、“相比已报道催化材料具有最优催化性能”、“这是一项对未来产生广泛影响的研究”。Nanotechweb等科技平台对复合材料的设计理念及构筑方法做了专题报道。项目完成人多次担任ICSS,ATPC等国际会议的联合主席或组委会副主席。科学通报、Top. Curr. Chem.等期刊邀请项目完成人撰写复合材料研究的综述。培养教育部长江学者1名,国家百千万人才1名,新世纪优秀人才2名。 | 主要完成人情况 | 排名 | 姓名 | 技术职称 | 工作单位 | 完成单位 | 本人对本项目主要学术贡献 | 1 | 王戈 | 教授 | 北京科技大学 | 北京科技大学 | 项目总负责人。提出了本项目的核心思路,制定了项目的研究内容和方案,全面指导了相关研究工作。对本项目的重要科学发现1和2均做出了重要贡献,主要贡献包括:提出了构筑原子尺度主-助催化基元点阵提升催化材料本征活性的新思路,建立了多孔催化材料活性中心限域锚定功能基元定向落位的新方法,开发了系列活性中心和功能基元交错式分布的新型催化材料,突破了以分子氧为氧源的醇类氧化体系催化效率低及需要外加碱性添加剂的限制,部分催化材料已完成中试,为推进系列大宗化工原料和中间体的安全环保型生产模式提供了有效方案。是代表性论文1、2、3、6的通讯作者。 | 2 | 贾希来 | 副教授 | 北京科技大学 | 清华大学 | 对本项目的重要科学发现3作出了重要贡献,主要贡献包括:提出了跨维度组装微米尺度交互式多级网络空间结构的新思路,发展了高性能三维互穿电荷传输网络的构筑新方法,揭示了储能-导电双功能网络结构中电荷的传输机制,提升了储能材料的电子/离子传输效率,获得了系列具有快充特征的无粘结剂储能材料。是代表性论文7和8的共同第一作者。 | 3 | 赵桂霞 | 教授 | 华北电力大学 | 华北电力大学 | 对本项目的重要科学发现2作出了重要贡献,主要贡献包括:基于氧化石墨烯和金属氧化物构建了储能材料,研究了储能材料的电化学性能及其构效关系,阐明了异质结构中基元界面识别与组装作用规律。是代表性论文4和5的第一作者。 | 4 | 董文钧 | 教授 | 北京科技大学 | 浙江理工大学 | 对本项目的重要科学发现2作出了重要贡献,主要贡献包括:基于金属-氧化物复合材料的组装制备及催化性能研究,提出了高能强制成核、低温诱导生长制备高稳定性异质结构的新思路,实现了高稳定性金属-氧化物异质结构的绿色合成及金属纳米粒子基元的可控分布,解决了高温热解法存在的异相单独成核、表面活性剂辅助法存在的高污染等典型问题。是代表性论文6的共同通讯作者。 | 5 | 黄秀兵 | 讲师 | 北京科技大学 | 华北电力大学 | 对本项目的重要科学发现2作出了重要贡献,主要贡献包括:基于氧化石墨烯和金属氧化物构建了储能材料,研究了储能材料的电化学性能及其构效关系,阐明了异质结构中基元界面识别与组装作用规律。是代表性论文5的合作作者。 |
| 论文、论著目录 | 序号 | 论文、专著名称/刊名/作者 | 1 | A general post-synthetic modification approach of amino-tagged metal-organic frameworks to access efficient catalysts for the Knoevenagel condensation reaction/J. Mater. Chem. A./Yi Luan, Yue Qi, Hongyi Gao, Radoelizo S. Andriamitantsoa, Nannan Zheng, Ge Wang* | 2 | Nanoscaled copper metal-organic framework (MOF) based on carboxylate ligands as an efficient heterogeneous catalyst for aerobic epoxidation of olefins and oxidation of benzylic and allylic alcohols/Chem. Eur. J./Yue Qi, Yi Luan, Jie Yu, Xiong Peng, Ge Wang* | 3 | Synthesis of an amino-functionalized metal-organic framework at a nanoscale level for gold nanoparticle deposition and catalysis/ J. Mater. Chem. A/Yi Luan, Yue Qi, Hongyi Gao, Nannan Zheng, Ge Wang* | 4 | Synthesizing MnO2 nanosheets from graphene oxide templates for high performance pseudosupercapacitors/Chem. Sci./Guixia Zhao, Jiaxing Li, Lang Jiang, Huanli Dong, Xiangke Wang*, Wenping Hu* | 5 | Synthesis and lithium-storage properties of MnO/reduced graphene oxide composites derived from graphene oxide plus the transformation of Mn(VI) to Mn(II) by the reducing power of graphene oxide/J. Mater. Chem. A/Guixia Zhao,Xiubing Huang,Xiangke Wang*,Paul Connor,Jiaxing Li,Shouwei Zhang, John T. S. Irvine* | 6 | Heteronanostructure of Ag particle on titanate nanowire membrane with enhanced photocatalytic properties and bactericidal activities/J. Hazard. Mater./Lu Shang, Bingjie Li, Wenjun Dong*, Benyong Chen, Chaorong Li, Weihua Tang, Ge Wang*,, Jian Wu, Yibin Ying* | 7 | High-performance flexible lithiumion electrodes based on robust network architecture/Energy Environ. Sci./Xilai Jia?, Zheng Chen?, Arnold Suwarnasarn, Lynn Rice, Xiaolei Wang, Hiesang Sohn, Qiang Zhang, Benjamin M. Wu, Fei Wei*, Yunfeng Lu* | 8 | Direct growth of flexible LiMn2O4/CNT lithium-ion cathodes/Chem. Commun./ Xilai Jia?, Chunzhu Yan?, Zheng Chen, Ranran Wang, Qiang Zhang, Lin Guo*, Fei Wei*, Yunfeng Lu* |
| | 自然奖 | 王戈,贾希来,赵桂霞,董文钧,黄秀兵 | 北京科技大学,清华大学,华北电力大学,浙江理工大学 | 北京科技大学 |
44 | 0013-101 | 面向5G移动通信的极化码理论 项目名称 | 面向5G移动通信的极化码理论 | 推荐/提名单位/人 | 北京邮电大学 | 主要完成单位 | 北京邮电大学 | 项目简介 | 极化码是第一种达到信道容量的纠错编码,但其原始编码方案并不适用第五代(5G)移动通信系统需求。本项目主要面向5G移动通信系统,建立了高性能的极化码编译码算法理论以及极化码有限码长构造理论,推动了5G极化码标准化工作。取得主要科学发现如下:发现点1:提出高性能极化码编译码算法理论体系,超越4G Turbo/LDPC码性能。针对5G高可靠信道编码需求,项目完成人先后提出了串行抵消列表译码(SCL)算法、串行抵消堆栈译码(SCS)算法、串行抵消混合译码(SCH)算法、低复杂度球译码(SD)算法。特别是本项目提出了CRC-Polar级联编码结构,进一步设计了高性能的CRC辅助的SCS/SCL译码(CA-SCS/SCL)算法,这一原创性编译码方案的性能一举超越了4G Turbo/LDPC码,被3GPP标准提案广泛引用,推动极化码成为5G差错控制编码标准。发现点2:提出极化码有限码长构造理论,促进其在5G移动通信中的应用。为了满足5G移动通信码长码率灵活变化的需求,本项目提出了极化码等均匀(QUP)凿孔的速率适配方案,可以针对任意码长进行编码,进一步提出高效率的极化编码HARQ机制,使得极化码可以应用于链路自适应传输。这些实用化构造的系统方法,弥补了极化码原始设计的局限,扩展了极化码的适用范围,成为5G信道编码标准的基本方案。本项目在包括IEEE Transactions on Communications、IEEE Communications Magazine等顶级IEEE期刊在内的主流SCI检索期刊上发表学术论文24篇,在IEEE ICC、WCNC等旗舰学术会议发表EI检索论文44篇,SCI核心数据库的他引总数为265次,Web of Science数据库的他引总数为516次,Google Scholar数据库中总引用次数1046次。其中,八篇代表性论文,SCI核心数据库收录的他引总数为220次,Web of Science数据库收录的他引总数为435次,单篇论文他引最高114次,Google Scholar数据库中总引用次数833次。本项目成果得到美国普林斯顿大学Vincent Poor教授(美国科学院与工程院院士、IEEE Fellow)、明尼苏达大学Keshab Parhi教授(IEEE Fellow)、加州大学圣地亚哥分校Alexander Vardy教授(IEEE Fellow)、加州大学戴维斯分校丁峙教授(IEEE Fellow)、加州理工学院喷气动力实验室Dariush Divsalar教授(IEEE Life Fellow)、加拿大McGill大学Warren J. Gross教授等国际著名学者的赞誉,被评价为“提出的SCL与SCS译码算法,相比原始的SC与BP译码算法,能够显著提升极化码译码性能”,“提出的SCH算法,是创新的混合译码方案,能够得到复杂度与性能的较好折中”,“提出的QUP凿孔算法,能够反映凿孔极化码的最小汉明距离优势”,“提出的IR-HARQ机制可以逼近仙农信道容量极限”等。项目第一完成人曾于2016年应邀在IEEE VTC国际学术会议做专题报告。本项目获得授权发明专利11项,在5G移动通信标准制定中,超过50%的提案应用了这些成果,成为5G极化码标准的主要方案。 | 主要完成人情况 | 排名 | 姓名 | 技术职称 | 工作单位 | 完成单位 | 本人对本项目主要学术贡献 | 1 | 牛凯 | 教授 | 北京邮电大学 | 北京邮电大学 | 负责高性能译码算法以及极化码有限码长构造方案研究,对两个科学发现均做出创造性贡献,具体表现在:提出了极化码SCL、SCS等高性能译码算法,以及CRC-Polar级联编码与CA-SCS/SCL译码算法,这些工作增强了极化码有限码长译码性能,构成了极化码在5G系统中应用的关键一环;设计了等均匀(QUP)凿孔的速率适配方案,突破了极化码编码的码长限制,并进一步应用于增量冗余的混合重传(IR-HARQ)机制,成为目前主流的5G链路自适应传输方案。是代表性论文1~8的作者。 | 2 | 陈凯 | 高级工程师 | 高通无线通信技术(中国)有限公司 | 北京邮电大学 | 负责极化码关键算法的设计与实现,对两个科学发现均有贡献,具体表现在:提出了极化码CA-SCS/SCL、SCH高性能译码算法,设计了增量冗余混合重传(IR-HARQ)机制。是代表性论文1~8的作者。 | 3 | 林家儒 | 教授 | 北京邮电大学 | 北京邮电大学 | 负责极化码关键算法的理论设计,对两个科学发现均有贡献,具体表现在:提出了极化码SCH高性能译码算法,设计了增量冗余混合重传(IR-HARQ)机制。是代表性论文2~4、6~8的作者。 | 4 | 张启图 | 教授 | 香港城市大学(退休) | 北京邮电大学 | 负责高性能极化码译码算法的理论设计,对第一个科学发现有创新性贡献,具体表现在:提出了SCL高性能译码算法,对极化码高性能译码算法体系进行理论分析与概括总结。是代表性论文3的作者。 |
| 论文、论著目录 | 序号 | 论文、专著名称/刊名/作者 | 1 | “CRC-Aided Decoding of Polar Codes”/IEEE Communications Letters/牛凯、陈凯 | 2 | “List successive cancellation decoding of polar codes”/Electronics Letters/陈凯、牛凯、林家儒 | 3 | “Polar codes: Primary concepts and practical decoding algorithms”/IEEE Communications Magazine/牛凯、陈凯、林家儒、张启图 | 4 | “Improved Successive Cancellation Decoding of Polar Codes”/IEEE Transactions on Communications/陈凯、牛凯、林家儒 | 5 | “Stack decoding of polar codes”/Electronics Letters/牛凯、陈凯 | 6 | “Low-Complexity Sphere Decoding of Polar Codes Based on Optimum Path Metric”/IEEE Communications Letters/牛凯、陈凯、林家儒 | 7 | “A Hybrid ARQ Scheme Based on Polar Codes”/IEEE Communications Letters/陈凯、牛凯、林家儒 | 8 | “Beyond turbo codes: Rate-compatible punctured polar codes”/IEEE International Conference on Communications (ICC)/牛凯、陈凯、林家儒 |
| | 自然奖 | 牛凯,陈凯,林家儒,张启图 | 北京邮电大学 | 北京邮电大学 |
45 | 0015-101 | microRNA结构与功能的智能预测方法 项目名称 | microRNA结构与功能的智能预测方法 | 推荐/提名单位/人 | 北京市教育委员会 | 主要完成单位 | 北京建筑大学,哈尔滨工业大学 | 项目简介 | 本项目属于计算机应用的交叉学科——计算生物学与生物信息学研究领域。miRNA 是一类可以调控基因表达的重要生物分子,它与多种癌症相关,有望成为癌症制药新靶点。而miRNA的计算分析有助于指导分子实验、节省生物实验成本。相关研究是具有挑战性的研究难题,也具有重要理论意义和实用价值。本项目在miRNA 结构与功能的生物信息学预测方法方面做了一系列基础性的重要工作,包括miRNA 基因识别、结构分析及功能预测,突破了多项计算预测瓶颈,所取得的主要成果如下:(1)研发了以树存储结构代替字符串存储的快速多序列比对算法。序列比对是结构与功能预测的基础,通过新型并行化平台加速,突破了多序列比对的计算瓶颈,为miRNA以及其它基因的序列分析提供支持。(2)提出了基于结构特征和样本学习的miRNA计算识别方法。揭示了miRNA识别问题中高质量反例集的重要性,研发了miRNA挖掘系统mirnaDetect,在家蚕、甲藻、穇子等多物种中发现了全新的miRNA基因,且被权威数据库miRBase承认和收录。依据植物miRNA的结构特性,提出了植物miRNA的识别和结构分析方法。并应用于大豆的分子标志物识别和分子育种方面。相关成果得到了国家自然科学基金重点项目验收专家组的高度认可。(3)提出miRNA功能相似性定量计算方法。依据miRNA和靶标的结合程度、靶标之间的相互作用和功能语义标注重合程度,定义了全新的miRNA功能相似性计算公式,并应用于大豆的miRNA和基因互作网络中。该工作为miRNA的精准功能预测提供了探索并奠定了基础。 本项目8篇代表作发表在生物信息学领域重要期刊Bioinformatics(5篇),IEEE/ACM Transactions on Computational Biology and Bioinformatics和Briefings in Bioinformatics各1篇、以及中国计算机学会CCF A类列表重要期刊IEEE Transactions on Knowledge and Data Engineering。被Nature Communications (IF=12.353)、Nucleic Acids Research (IF=11.561)等国际重要SCI收录学术期刊他引377次,3篇代表作入选ESI高被引论文。项目第一完成人是国家自然科学基金重点项目负责人,2006年入选黑龙江省杰出青年科学基金获得者,2015年获得宝钢优秀教师奖,2017年任北京市重点实验室主任;项目团队入选2018年北京市属高校高水平教师队伍建设支持计划创新团队。该项目培养的博士生中有4位获“国家奖学金”。 | 主要完成人情况 | 排名 | 姓名 | 技术职称 | 工作单位 | 完成单位 | 本人对本项目主要学术贡献 | 1 | 郭茂祖 | 教授 | 北京建筑大学 | 北京建筑大学 | 作为项目第一完成人,是本项目总负责人,提出了miRNA的功能相似度定量计算方法,提出了针对植物的miRNA结构和功能预测算法,对多序列比对工作提出了指导意见,是代表作3,4,6,7的通讯作者,是代表作5的主要作者。 | 2 | 邹权 | 教授 | 电子科技大学 | 哈尔滨工业大学 | 作为项目的第二完成人,对microRNA的数据收集、生物解释做出了贡献。提出了优化反例集降低miRNA挖掘假阳性的策略;提出了树存储加并行化解决多序列比对的方法。是代表作1,2,5的通讯作者。 | 3 | 周小平 | 副教授 | 北京建筑大学 | 北京建筑大学 | 作为项目的第三完成人,参与了本项目的数据分析,为本项目的大数据和人工智能算法做出贡献,提出了生物序列大规模数据处理的解决方案,是代表作8的第一作者。 | 4 | 王春宇 | 副教授 | 哈尔滨工业大学 | 哈尔滨工业大学 | 作为项目的第四完成人,对本项目的系统实现和开发做出了贡献。对miRNA的网络构建和miRNA相似性计算做出了贡献。是代表作6和7的作者。 | 5 | 刘扬 | 副教授 | 哈尔滨工业大学 | 哈尔滨工业大学 | 作为项目的第五完成人,对本项目中提出的机器学习和智能算法做出了贡献,参与了设计miRNA功能相似性的计算方法。是代表作7的作者。 | 6 | 汪国华 | 教授 | 哈尔滨工业大学 | 哈尔滨工业大学 | 作为项目的第六完成人,对本项目中microRNA的功能解析提供了建议,指导了miRNA多序列比对算法的设计和实现。是代表作5的通讯作者。 |
| 论文、论著目录 | 序号 | 论文、专著名称/刊名/作者 | 1 | Improved and Promising Identification of Human MicroRNAs by Incorporating a High-quality Negative Set.IEEE/ACM Transactions on Computational Biology and Bioinformatics.Leyi Wei, Minghong Liao, Yue Gao, Rongrong Ji, Zengyou He, Quan Zou | 2 | Survey of MapReduce Frame Operation in Bioinformatics.Briefings in Bioinformatics.Quan Zou, Xubin Li, Wenrui Jiang, Ziyu Lin, Guilin Li, Ke Chen | 3 | Simple sequence-based kernels do not predict protein-protein interactions.Bioinformatics. Jiantao Yu, Maozu Guo,Needham, C. J., Yangchao Huang, Lu Cai,Westhead, D. R. | 4 | PlantMiRNAPred: efficient classification of real and pseudo plant pre-miRNAs. Bioinformatics.Ping Xuan,Maozu Guo,Xiaoyan Liu,Yangchao Huang,Wenbin Li, Yufei Huang | 5 | HAlign: Fast multiple similar DNA/RNA sequence alignment based on the centre star strategy.Bioinformatics. Quan Zou, Qinghua Hu, Maozu Guo, Guohua Wang. | 6 | Measuring gene functional similarity based on group-wise comparison of GO terms. Bioinformatics. Zhixia Teng, Maozu Guo, Xiaoyan Liu, Qiguo Dai, Chunyun Wang, Ping Xuan | 7 | Inferring the soybean (Glycine max) microRNA functional network based on target gene network.Bioinformatics.Yungang Xu, Maozu Guo,Xiaoyan Liu, Chunyu Wang, Yang Liu | 8 | Cross-Platform Identification of Anonymous Identical Users in Multiple Social Media Networks. IEEE Transactions on Knowledge and Data Engineering.Xiaoping Zhou, Xun Liang, Haiyan Zhang, Yuefeng Ma |
| | 自然奖 | 郭茂祖,邹权,周小平,王春宇,刘扬,汪国华 | 北京建筑大学,哈尔滨工业大学 | 北京市教育委员会 |
46 | 0018-102 | 旱区灌溉水转化过程定量表征与优化调配方法 项目名称 | 旱区灌溉水转化过程定量表征与优化调配方法 | 推荐/提名单位/人 | 中国农业大学 | 主要完成单位 | 中国农业大学,扬州大学 | 项目简介 | 灌溉水转化过程定量表征与优化调控方法是灌区水资源高效利用的基础。然而,目前对灌溉水转化过程认识主要集中于农田尺度,灌溉水调配多基于确定性静态调配理论与方法而开展,无法满足变化环境下灌区水资源高效利用调配的需要。在国家自然科学基金重大研究计划项目、优秀青年基金等项目的资助下,经历十余年,以认识旱区多尺度灌溉水转化过程为主线,以揭示灌溉蒸发频繁交替条件下灌溉水转化机制、量化灌区尺度灌溉水转化过程、发展基于水转化过程的灌溉水不确定性优化调配理论与方法为目标,对旱区灌溉水转化过程定量与优化调配开展了系统研究,取得了如下创新成果:(1)针对旱区农田灌溉-蒸发频繁交替的特点,发展了层状土壤考虑禁锢气体影响的灌溉水入渗模型,提出了农田作物生长条件下潜水非稳态蒸发计算方法,解决了旱区灌溉水转化过程定量表征的关键问题,揭示了节水条件下灌溉水-土壤水-地下水转化机制,为农田灌溉水利用效率提升提供了理论基础。(2)将灌溉水转化模拟由农田扩展到灌区尺度,建立了考虑作物气孔对土壤水分响应的灌溉水生产力过程模型,提出了复杂种植区土壤水与地下水时空高效耦合模拟技术,发展了灌区基于供耗排多过程的水转化与农业水生产力模型,实现了复杂种植条件下灌区水转化与农业水生产力的精细量化表达。(3)针对灌溉水调配不确定性及受水转化过程影响突出的特点,提出了变化环境下旱区耗水及来水预测与评估方法,发展了考虑水转化过程的灌溉水不确定性调配理论与方法,实现了多源多汇不确定性灌区用水的科学调配,为旱区农业水资源高效利用提供了依据。有关灌溉入渗模拟的研究成果被美国土木工程学会会刊《Journal of Hydrologic Engineering》评为年度最佳论文,国际著名土壤学家Ravindra V. Kale认为该成果是近年灌溉水转化所取得的代表性成果。成果得到了国际著名地下水专家、美国工程院院士Anderson M.P. 教授、国际灌排委员会前副主席,葡萄牙里斯本大学Luis S. Pereira教授、中国科学院傅伯杰院士等正面引用评价。研究成果被国际著名水文学家,澳大利亚Amin Zarch教授用于评估全球干旱演变规律研究中。研究成果应用于华北地区、西北内陆河流域、引黄灌区,阐明了灌溉水转化规律,优化获得了农田-灌区-流域尺度灌溉水资源调配方案,目前正应用于全国农业用水动态评价中。项目第一完成人被国际学术期刊《Sustainability》评选为全球12位研究农业可持续用水的代表性学者之一。该项目共发表论文102篇,其中SCI收录85篇。8篇代表性论文均发表于该领域国际重要期刊,其中1篇论文为ESI前1%高被引论文。8篇代表性论文被引用621次,其中SCI严格他引321次。项目培养国家杰出青年科学基金获得者1人、国家优秀青年基金获得者1人;教育部长江学者奖励计划特聘教授1人、青年学者1人;教育部新世纪优秀人才4人。项目组成员分别担任国际农业工程学会水土专业委员会名誉主席、中国农业工程学会农业水土专委会主任、秘书长。 | 主要完成人情况 | 排名 | 姓名 | 技术职称 | 工作单位 | 完成单位 | 本人对本项目主要学术贡献 | 1 | 霍再林 | 教授 | 中国农业大学 | 中国农业大学 | 本人是项目具体组织及技术负责人,(1)提出了农田作物生长条件下潜水非稳态蒸发计算方法,揭示了节水条件下灌溉水-土壤水-地下水转化机制;(2)发展了灌区基于供耗排多过程的水转化与农业水生产力模型;(3)提出了变化环境下旱区耗水及来水预测与评估方法。本人对主要发现点1、2、3做出了主要贡献。代表性论文1、2、6、7。 | 2 | 徐旭 | 副教授 | 中国农业大学 | 中国农业大学 | 本人作为项目主要完成了,(1)提出了复杂种植区土壤水与地下水时空高效耦合模拟技术;(2)发展了灌区基于供耗排多过程的水转化与农业水生产力模型。本人对主要发现点2做出了主要贡献。代表性论文3、4、5。 | 3 | 冯绍元 | 教授 | 扬州大学 | 扬州大学 | 本人作为项目主要完成人,(1)发展了层状土壤考虑禁锢气体影响的灌溉水入渗模型;(2)提出了农田作物生长条件下潜水非稳态蒸发计算方法;(3)提出了变化环境下旱区耗水及来水预测与评估方法。本人对主要发现点1、3做出了主要贡献,代表性论文1、2、6、7。 | 4 | 黄冠华 | 教授 | 中国农业大学 | 中国农业大学 | 本人作为项目主要完成人,(1)提出了复杂种植区土壤水与地下水时空高效耦合模拟技术;(2)发展了灌区基于供耗排多过程的水转化与农业水生产力模型;(3)提出了变化环境下旱区耗水及来水预测与评估方法。本人对主要发现点1、2、3做出了主要贡献,代表性论文2、3、4、5、6。 | 5 | 郭萍 | 教授 | 中国农业大学 | 中国农业大学 | 本人作为项目主要完成人,(1)发展了考虑水转化过程的灌溉水不确定性调配理论与方法,实现了多源多汇不确定性灌区用水的科学调配;(2)提出了农田作物生长条件下潜水非稳态蒸发计算方法;本人对主要发现点1和3做出了主要贡献,代表性论文8。 | 6 | 黄权中 | 教授 | 中国农业大学 | 中国农业大学 | 本人作为项目主要完成人,合作提出了复杂种植区土壤水与地下水时空高效耦合模拟技术。本人对主要发现点2做出了主要贡献,代表性论文4。 | 7 | 毛晓敏 | 教授 | 中国农业大学 | 中国农业大学 | 本人作为项目主要完成人,合作发展了层状土壤入渗模型,建立了考虑作物气孔对土壤水分响应的灌溉水生产力过程模型。本人对主要发现点2做出了主要贡献,代表性论文2。 |
| 论文、论著目录 | 序号 | 论文、专著名称/刊名/作者 | 1 | Uncertainty and sensitivity assessments of an agricultural-hydrological model (RZWQM2) using the GLUE method /Journal of Hydrology/Mei Sun、Xiaolin Zhang、Zailin Huo、Shaoyuan Feng、Guanhua Huang、Xiaomin Mao | 2 | Using MODFLOW and GIS to assess changes in groundwater dynamics in response to water saving measures in irrigation districts of the upper Yellow River basin/Water Resources Management/Xu Xu、Guanhua Huang、Zhongyi Qu、Luis S. Pereira | 3 | Integration of SWAP and MODFLOW-2000 for modeling groundwater dynamics in shallow water table areas/Journal of Hydrology/ Xu Xu、Guanhua Huang、Hongbin Zhan、Zhongyi Qu、Quanzhong Huang | 4 | Effect of climate change on reference evapotranspiration and aridity index in arid region of China/Journal of Hydrology/Zailin Huo、Xiaoqin Dai、Shaoyuan Feng、Shaozhong Kang、Guanhua Huang | 5 | Assessing the groundwater dynamics and impacts of water saving in the Hetao Irrigation District, Yellow River basin/Agricultural Water Management/ Xu Xu、Guanhua Huang、Zhongyi Qu、Luis S. Pereira | 6 | Effect of climate changes and water-related human activities on annual stream flows of the Shiyang river basin in arid northwest China/Hydrological Processes/Zailin Huo、Shaoyuan Feng、Shaozhong Kang、Wangcheng Li、Shaojun Chen | 7 | A coupled fuzy random two-stage programming model for crop area optimization-a case study of the middle Heihe River Basin, China/Agricultural Water Management/Mo Li、Ping Guo | 8 | Modeling water infiltration in a large layered soil column with a modified Green–Ampt model and HYDRUS-1D/Computers and Electronics in Agriculture/Ying Ma、Shaoyuan Feng、Dongyuan Su、Guangyao Gao、Zailin Huo |
| | 自然奖 | 霍再林,徐旭,冯绍元,黄冠华,郭萍,黄权中,毛晓敏 | 中国农业大学,扬州大学 | 中国农业大学 |
47 | 0018-103 | 植物病害流行学理论创新与实践 项目名称 | 植物病害流行学理论创新与实践 | 推荐/提名单位/人 | 中国农业大学 | 主要完成单位 | 中国农业大学 | 项目简介 | 本项目属农业领域“有害生物监测预警”的基础研究内容。在国家自然科学基金等支持下,在曾士迈院士创立的植物病害流行学理论基础上,围绕我国主要作物病害小麦条锈病发生流行和监测预警开展了深入探索,取得了一批原创性成果,有力地推动了植物病害流行学学科理论向国际前沿和国家重大需求双向发展,提升了我国植物病害流行学的国际影响力,主要科学发现有:1、创立了植物病害分子流行学新学科。将现代分子生物学技术引入植物病害流行学,提出了植物病害分子流行学新概念、研发了新技术。提出了分子病情指数、分子寄生适合度、优势小种抑制学说,揭示了小麦条锈病在区域间远程传播流行的分子机制。研发了远程传播中菌源基地“亲子鉴定”新技术和病害早期分子检测新方法,汇集出版了《Introduction to Molecular Epidemiology of Plant Diseases》专著,在国内率先开设了植物病害分子流行学研究生课程,并带动浙江大学等30多所高校陆续开设了相关课程。2、首次实现了小麦条锈病气候区划和遥感监测。将3S技术(全球定位系统GPS、遥感技术RS和地理信息系统GIS)引入植物病害流行学,运用GPS和GIS,首次对我国小麦条锈病越冬、越夏和流行危害区进行了科学区划,发现北京大兴-河北徐水-山西阳泉-山西介休-陕西延长-甘肃庆阳-甘肃平凉-甘肃甘谷-四川松潘-四川马尔康一线以东和以南冬麦区为条锈病菌越冬区,西藏、青海、甘肃、四川、陕西、云南和贵州部分地区组成主要越夏区,为小麦条锈病的分区治理提供了重要科学依据;发现了蓝边460~510nm和红边650~695nm、925~1075nm三个波长范围为小麦条锈病遥感监测特征光谱区,由此构建了近地(2米)、高空(50米)和卫星(350~1500千米)遥感监测模型,成功实现了小麦条锈病的遥感监测,为保障我国粮食安全提供了重要科技支撑。3、开发了植物病害远程诊断、监测预警及手机拍照自动识别病虫系统。将物联网、人工智能(AI)等现代信息技术引入植物病害流行学,率先开发了设施病害远程诊断和监测预警系统,实现了设施病虫发生实况的远程实时、同步传输和专家远程诊断,使农户“足不出户”即可获得植保专家远程诊断和防治指导,应用实践证明效益显著。采用人工智能(AI)技术,开发了“植保家”手机APP,手机拍照自动识别病虫种类并掌握防治方法,解决了长期困扰广大农民“求医问药难”问题,上线1年用户近10万。发表研究论文123篇(其中SCI论文31篇),累计他引1593次。8篇代表性论(著)文他引1123次(其中被SCI论著他引105次);出版中英文教材、专著2部,主编的《植病流行学》被评为北京市精品教材,印刷6次,发行量32000册;授权发明专利4项,转让1项;制订行业标准1项;软件著作权4项;开发手机APP平台1个;获中国植物保护学会科技奖一等奖1项。项目完成人担任第11届国际植物病害流行学大会主席。 | 主要完成人情况 | 排名 | 姓名 | 技术职称 | 工作单位 | 完成单位 | 本人对本项目主要学术贡献 | 1 | 马占鸿 | 教授 | 中国农业大学 | 中国农业大学 | 项目主持人。负责项目总体设计与组织实施。对创新点1、2、3有实质性贡献。本项目占本人工作量的90%。主编了《植病流行学》和《Introduction to Molecular Epidemiology of Plant Diseases>》教材(附件1、2),提出了植物病害分子流行学新概念,研发了分子病情指数和分子寄生适合度田间测定方法;开展了我国小麦条锈病菌源越冬越夏区划,对小麦条锈病早期分子检测和遥感监测技术体系及植物病害流行学理论和方法的创新做出了突出贡献。获发明专利4项(附件21、22、23、24),实用新型专利1项;主持制定行业标准1项(附件25);软件著作权4项(附件26、27、28,1项教学软著未附)发表论文116篇,其中SCI 31篇(附件17)。培养硕士、博士研究生56名。 | 2 | 王海光 | 副教授 | 中国农业大学 | 中国农业大学 | 项目第二完成人。参与项目总体设计和组织实施,对创新点1、2、3有实质性贡献。本项目占本人工作量的90%。研究了小麦条锈病远程传播规律(附件3),开展了遥感监测技术研究,构建了植物病害远程诊断和监测预警技术体系(附件26),对小麦条锈病遥感监测以及小麦条锈菌群体遗传结构、分子检测方法做出了创新性工作。获授权发明专利3项(附件21、23、24)、发表论文38篇,其中SCI/EI 21篇(附件17),主译著作1部,副主编著作1部(附件1),参编著作1部。 | 3 | 吴波明 | 教授 | 中国农业大学 | 中国农业大学 | 项目第三完成人,参与项目总体设计和组织实施。对创新点1、2、3有实质性贡献。本项目占本人工作量的80%。指导研发了小麦条锈病病原菌基因组DNA多重置换扩增 (MDA)新方法(见附件6),协助完成了植物病虫害自动拍照识别系统,对植物病害分子流行学的创立和小麦条锈病遗传多样性研究做出了创新性工作。获发明专利1项(附件23),发表研究论文23篇,其中SCI/EI 17篇(见附件17)。 |
| 论文、论著目录 | 序号 | 论文、专著名称/刊名/作者 | 1 | 植病流行学,科学出版社,马占鸿 | 2 | Introduction to Molecular Epidemiology of Plant Diseases,中国农业大学出版社,Luo yong, Ma Zhonghua,Ma Zhanhong. | 3 | Long-distance spore transport of wheat stripe rust pathogen from Sichuan, Yunnan, and Guizhou in southwestern China. Plant Dis. Wang, HG, Yang, XB, and Ma, ZH. | 4 | Analysis of population structure of Puccinia striiformis in Yunnan Province of China by using AFLP. Eur J Plant Pathol. Liu XF,Huang C,Sun ZY,Liang JM,Luo Y,Ma ZH。 | 5 | Field Distribution of Wheat Stripe Rust Latent Infection Using Real-Time PCR. Plant Dis. Yan, JH, Luo, Y, Chen, TT, Huang, C, and Ma, ZH. | 6 | Multiple displacement amplification of whole genomic DNA from urediospores of Puccinia striiformis f. sp. tritici. Curr Genet. Zhang R,Ma ZH,Wu BM. | 7 | Population Genetic Structure and the Migration of Puccinia striiformis f. sp. tritici Between the Gansu and Sichuan Basin Populations of China. Phytopathology. Junmin Liang, Xiufeng Liu, Yong Li, Qiong Wan, Zhanhong Ma, and Yong Luo. | 8 | Canopy Spectral Characterization of Wheat Stripe Rust in Latent Period. Journal of Spectroscopy. Qi Liu, Yilin Gu, Shuhe Wang, Cuicui Wang, and Zhanhong Ma. |
| | 自然奖 | 马占鸿,王海光,吴波明 | 中国农业大学 | 中国农业大学 |
48 | 0018-105 | 气候变化对我国粮食作物生产的影响与适应机制 项目名称 | 气候变化对我国粮食作物生产的影响与适应机制 | 推荐/提名单位/人 | 中国农业大学 | 主要完成单位 | 中国农业大学,中国科学院大气物理研究所,中国农业科学院农业资源与农业区划研究所 | 项目简介 | 科学认识和正确理解气候变化对农业生产影响,提出针对性适应及减缓对策,是我国农业可持续发展道路中需要重点加以解决的科学问题之一。国内外很多学者围绕气候变化和粮食作物生产开展了大量研究,取得了显著进展,但在科学机理机制解析、系统综合分析等方面还存在不足。项目研究团队在国家973计划、国家自然科学基金和公益性行业(农业)科研专项等项目资助下,围绕气候变化与我国粮食作物生产之间关系,以“农学机理-影响评估-适应途径”为主线,经过近10年攻关,科学阐明了气候-作物-管理交互作用机理,定量揭示了气候变化对我国粮食作物生产的影响机制,系统提出了我国粮食作物生产应对气候变化的适应机制,取得了以下主要科学发现。 1、科学阐明了气候-作物-管理交互作用的机理,为准确开展气候变化影响评估和适应途径分析提供了科学基础。研究发现,农业气候要素在不同区域、不同粮食作物、同一作物不同生长阶段存在显著的不对称性变化。作物品种、播期和灌溉等对减缓气候变化负效应具有显著作用,实证了品种、播期和灌溉对气候变化影响负效应减缓程度,补充了我国粮食作物对气候变化适应的新认识,为粮食作物生产应对未来气候变化和极端气候事件的有效途径提供了科学依据。 2、科学揭示了气候变化对粮食作物生产的影响程度和过程,为区域作物生产适应气候变化提供了方向参考。基于气候、地理、遥感多源数据集,运用农业气候学理论、作物机理模型、遥感和GIS等方法,构建了气候变化背景下我国多熟种植制度区划方法,完成了气候变化背景下最新多熟种植界限区划图。发现气候变暖导致粮食作物种植北界北移西扩,温度升高作物花前和花后生育阶段同步缩短,且花后阶段缩短明显;气候变化造成不同区域小麦、玉米和水稻产量总体降低。 3、科学量化了粮食作物产量提升潜力,明确了我国粮食作物生产应对气候变化的适应机制。气候变化背景下,水稻、小麦和玉米三大粮食作物产量潜力存在时空差异,除气候影响外,技术因素是作物产量提升关键影响因素,为未来适应气候变化与促进粮食作物高产稳产提供了主攻方向。品种改良和技术措施优化是粮食作物适应气候变化的关键途径,未来品种选育重点是高光效、抗旱抗热性强小麦、玉米和水稻品种,尤其是生殖生长期长,花后干物质积累多的品种选育。 本项目在《Global Change Biology》等国际重要期刊发表研究论文46篇,其中SCI收录论文24篇,总被引1636次(Google Scholar统计),并被《Science》、《Nature Climatic Change》等国际顶级期刊文章引用;8篇代表性论文总他引546次,SCI他引406次,单篇最高SCI他引138次。项目有关气候变化对种植制度影响研究是对上个世纪80年代《中国种植制度气候区划》的最新拓展和发展;成果论文先后被IPCC第五次评估报告、中国第三次气候变化评估报告等引用,并纳入联合国粮食及农业组织(FAO)“气候变化与全球粮食安全”评估报告,显著提升了我国气候变化农业影响领域的学术水平和国际地位。 | 主要完成人情况 | 排名 | 姓名 | 技术职称 | 工作单位 | 完成单位 | 本人对本项目主要学术贡献 | 1 | 杨晓光 | 教授 | 中国农业大学 | 中国农业大学 | 主持本项目的研究,提出本项目研究的总体思路和方案,组织本项目实施、数据的整理和论文的撰写,对本项目的完成起到了关键作用;揭示了气候-作物-管理互作机制,发现了气候变化对小麦、玉米和水稻影响机理差异性,以及适应性机制,对本项目发现1、2和3均做出创造性贡献;是代表性论文1、2、3、6、8的通讯作者,代表性论文的4和7合作作者。 | 2 | 刘志娟 | 副教授 | 中国农业大学 | 中国农业大学 | 对本项目发现点1、2和3均做出创造性贡献,科学揭示了气候变化对粮食作物生产的影响程度和过程,为区域作物生产适应气候变化提供了方向参考。运用农业气候学理论、作物模型和GIS等方法,构建了气候变化背景下我国多熟种植制度区划方法,完成了气候变化背景下最新多熟种植界限区划图。科学揭示气候变暖温度升高,东北玉米生育阶段缩短和产量降低程度;科学定量了玉米实际产量实现光温潜在产量的空间差异。是代表性论文2和8的主要合作者。 | 3 | 张天一 | 副研究员 | 中国科学院大气物理研究所 | 中国科学院大气物理研究所 | 对本项目发现点1、2和3均做出创造性贡献,科学阐明了气候-作物-管理交互作用机理,研究发现作物品种、播期和灌溉等对减缓气候变化负效应具有显著作用,提出气候-水稻-互作响应机制;科学揭示气候变暖温度升高,水稻生育阶段缩短和产量降低程度;科学定量了水稻实际产量实现光温潜在产量的空间差异,以及各区域的影响因素。是代表性论文4、5和7的通讯作者,代表性论文3的第一作者。 | 4 | 杨鹏 | 研究员 | 中国农业科学院农业资源与农业区划研究所 | 中国农业科学院农业资源与农业区划研究所 | 对本项目发现点2做出创造性贡献,科学揭示了气候变化对粮食作物生产的影响程度和过程,为区域作物生产适应气候变化提供了方向参考。基于气候、地理、遥感多源数据集,运用农业气候学理论、作物模型、遥感和GIS技术等方法,构建了气候变化背景下我国多熟种植制度区划方法,完成了气候变化背景下最新多熟种植界限区划图。是代表性论文2的主要合作作者。 | 5 | 陈阜 | 教授 | 中国农业大学 | 中国农业大学 | 对本项目发现2做出了创造性贡献,科学揭示了气候变化对粮食作物生产的影响程度和过程,为区域作物生产适应气候变化提供了方向参考。基于气候、地理、遥感多源数据集,运用农业气候学理论、作物模型、遥感和GIS技术等方法,构建了气候变化背景下我国多熟种植制度区划方法,完成了气候变化背景下最新多熟种植界限区划图。是代表性论文2的共同第一作者。 | 6 | 吴文斌 | 研究员 | 中国农业科学院农业资源与农业区划研究所 | 中国农业科学院农业资源与农业区划研究所 | 对本项目发现点2做出创造性贡献,科学揭示了气候变化对粮食作物生产的影响程度和过程,为区域作物生产适应气候变化提供了方向参考。基于气候、地理、遥感多源数据集,运用农业气候学理论、作物模型、遥感和GIS技术等方法,构建了气候变化背景下我国多熟种植制度区划方法,完成了气候变化背景下最新多熟种植界限区划图。是代表性论文2的主要合作作者。 | 7 | 王靖 | 副教授 | 中国农业大学 | 中国农业大学 | 对本项目发现3做出了创造性贡献,科学揭示了“两晚”栽培技术对冬小麦-夏玉米种植体系增产效应。是代表性论文6的第一作者和共同通讯作者。 | 8 | 刘园 | 副研究员 | 中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所 | 中国农业大学 | 对本项目发现2做出了创造性贡献,揭示了品种更替对华北地区冬小麦-夏玉米产量提升的贡献。是代表性论文1的第一作者。 |
| 论文、论著目录 | 序号 | 论文、专著名称/刊名/作者 | 1 | Contributions of climatic and crop varietal changes to crop production in the North China Plain, since 1980s/Global Change Biology/Liu Y, Wang EL, Yang XG, Wang J | 2 | Potential benefits of climate change for crop productivity in China/Agricultural and Forest Meteorology/Yang XG, Chen F, Lin XM, Liu ZJ, Zhang HL, Zhao J, Li KN, Ye Q, Li Y, Lv S, Yang P, Wu WB, Li ZG, Lal R, Tang HJ | 3 | Climatic and technological ceilings for Chinese rice stagnation based on yield gaps and yield trend pattern analysis/Global Change Biology/Zhang TY, Yang XG, Wang HS, Li Y, Ye Q | 4 | Climate warming over the past three decades has shortened rice growth duration in China and cultivar shifts have further accelerated the process for late rice/Global Change Biology/Zhang TY, Huang Y, Yang XG | 5 | Responses of rice yields to recent climate change in China: An empirical assessment based on long-term observations at different spatial scales (1981-2005)/Agricultural and Forest Meteorology/Zhang TY, Zhu J, Wassmann R | 6 | Correlation changes between rice yields in North and Northwest China and ENSO from 1960 to 2004/Agricultural and Forest Meteorology/Zhang TY, Zhu J, Yang XG, Zhang XY | 7 | Yield gap simulations using ten maize cultivars commonly planted in Northeast China during the past five decades/Agricultural and Forest Meteorology/Lv S, Yang XG, Lin XM, Liu ZJ, Zhao J, Li KN, Mu CY, Chen XC, Chen FJ, Mi GH | 8 | Increased yield potential of wheat-maize cropping system in the North China Plain by climate change adaptation/Climatic Change/Wang J, Wang EL, Yang XG, Zhang FS, Yin H |
| | 自然奖 | 杨晓光,刘志娟,张天一,杨鹏,陈阜,吴文斌,王靖,刘园 | 中国农业大学,中国科学院大气物理研究所,中国农业科学院农业资源与农业区划研究所 | 中国农业大学 |
49 | 0020-101 | 木聚糖类半纤维素分离纯化及高值化利用研究 项目名称 | 木聚糖类半纤维素分离纯化及高值化利用研究 | 推荐/提名单位/人 | 北京林业大学 | 主要完成单位 | 北京林业大学,西北农林科技大学 | 项目简介 | 本项目属于轻工技术与工程领域,以国家对资源可持续利用的重大需求为导向,围绕木质纤维原料中木聚糖类半纤维素高效分离纯化及高值化转化过程中的关键科学问题开展系统研究。本项目在研究细胞壁中木聚糖类半纤维素的分布规律与变化趋势以及组分键合机制的基础上,深入阐明木聚糖类半纤维素的解离、纯化与解聚机理,系统开展高效低成本木聚糖分离纯化研究,开辟了水热、生物酶等绿色生物炼制技术制备低聚木糖新途径;根据其构效关系,引领性地构建了一系列性能良好的木聚糖基功能性薄膜和水凝胶新型材料。该项目的研究为我国轻工领域木聚糖类半纤维素的转化与利用提供了理论依据和技术支撑。主要发现点如下:1. 解译了木质纤维细胞壁中木聚糖类半纤维素分布与变化规律;创立了梯度水热/有机弱碱、水热-稀碱耦合的非破坏性木聚糖分离方法,开辟了经济可行的生物炼制-制浆新途径;率先建立了非溶剂沉淀分级纯化木聚糖体系,发现了木聚糖类半纤维素在该体系下的结构、性质分级规律,揭示其纯化机理,为工业化大规模制备结构与性质均一的半纤维素提供了理论支撑。2. 揭示了木聚糖类半纤维素水热和生物解聚机理。采用新型原位分析法揭示了水热处理过程中木聚糖的溶出规律,率先阐明了该处理过程中乙酰基的脱落规律及保留乙酰基的分布点;率先提出了木聚糖类半纤维素的四种水热降解反应机理,即裂解、副反应(氧化、降解、异构/重排、自内酯)、糖大分子片段的脱氧/氧化自内酯化、少量的重聚,并在该机理的指导下,提出了温和条件下微波辅助加热制备低聚木糖新方法。同时,发现了毕赤酵母菌产木聚糖酶酶解制备不同聚合度低聚木糖的组分含量变化规律。该系列木聚糖解聚机理的揭示与低聚木糖制备技术的建立,为轻工领域中木聚糖水热转化为能源和化学品提供了理论依据。3. 实现了木聚糖类半纤维素功能材料的高值化利用。在以上木聚糖类半纤维素高效提取分离纯化研究基础上,根据木聚糖分子构效关系,针对生物质基薄膜制备过程中普遍使用塑化剂的问题,率先合成了羧甲基木聚糖接枝聚环氧丙烷,开创了无塑化剂添加的木聚糖膜材料制备新技术。引领性地将木聚糖类半纤维素与纳米技术相结合,制备出高抗菌性、高强度与高韧性的木聚糖/蒙脱土、木聚糖/蒙脱土/壳聚糖和木聚糖/蒙脱土/(还原)氧化石墨烯薄膜;开创性地通过冷冻/解冻、接枝共聚、交联聚合和互穿网络等方法合成一系列木聚糖类智能水凝胶材料,并揭示了其制备机理。该系列材料的制备为绿色高值化利用木聚糖类半纤维素提供了理论依据与技术支撑。项目共发表SCI收录论文51篇,其中SCI一区论文20篇,SCI论文被他人引用1535次。获授权中国发明专利3件,受邀参编英文专著3部。研究工作受到国内外相关领域学者的广泛关注,带动了国内外20余个团队跟进研究。项目完成人中1人获青年长江学者,1人获中组部青年拔尖人才,1人入选北京市科技新星,2人入选教育部新世纪优秀人才,2人入选北京市青年英才,2人获林业青年科技奖。 | 主要完成人情况 | 排名 | 姓名 | 技术职称 | 工作单位 | 完成单位 | 本人对本项目主要学术贡献 | 1 | 彭锋 | 教授 | 北京林业大学 | 北京林业大学 | 项目总体负责及总体实验设计完成。对重要科学发现第一点作出了以下贡献:首次阐明了不同年龄慈竹、杨木主要组分在细胞壁中的分布规律,揭示了半纤维素随着植物年龄增加其结构的变化趋势;构建了基于水热-稀碱耦合的分离体系;建立了非溶剂沉淀分级纯化木聚糖的方法体系。对重要科学发现第三点作出了以下贡献:揭示了木聚糖结构与性质、功能间的构效关系,制备出了一系列木聚糖衍生物;制备出木聚糖基膜和凝胶材料。从事该项研究占本人同期工作量的80%。(主要代表性论文是第1、2、3、4、7、8篇)。 | 2 | 马明国 | 教授 | 北京林业大学 | 北京林业大学 | 基于水热预处理的半纤维素分离与结构表征。对重要科学发现第一点做出了以下贡献:将水热预处理及有机弱碱处理相结合,创新性提出了半纤维素提取分离的新思路,通过利用有机弱碱缓释与水热预处理的协同作用,制备了具有多支链结构、高分子量、高Uro/Xyl比的水溶性半纤维素,揭示了在水热环境下有机弱碱缓释过程与协同作用机理,丰富了半纤维素提取分离新途径。从事该项研究占本人同期工作量的80%。(主要代表性论文是第1篇)。 | 3 | 李明飞 | 教授 | 北京林业大学 | 北京林业大学 | 木聚糖快速降解脱除研究。对重要科学发现第二点做出了以下贡献:以挥发性无机酸为催化剂,采用微波辅助快速加热,实现了竹材中半纤维素组分的有效分离,揭示了酸溶液在半纤维素与纤维素分离中的加速降解作用。成果为木质纤维素中半纤维素的快速分离提供了方法,同时为木质纤维素热解降解研究提供了理论依据。从事该项研究占本人同期工作量的80%。(主要代表性论文是第5篇)。 | 4 | 边静 | 副教授 | 北京林业大学 | 北京林业大学 | 木质纤维细胞壁中木聚糖类半纤维素分布与变化规律及木聚糖类半纤维素的降解研究。对重要科学发现第一点作出了以下贡献:利用共聚焦拉曼显微光谱技术首次阐明了杨木在生长过程中多糖组分在细胞壁中的分布规律。对重要科学发现第二点做出了以下贡献:采用新型原位分析法揭示了水热处理过程中木聚糖的溶出规律,率先阐明了该处理过程中乙酰基的脱落规律及保留乙酰基的分布位点。提出了温和条件下微波辅助加热制备低聚木糖新方法。从事该项研究占本人同期工作量的80%。(主要代表性论文是第2、4、5、8篇)。 | 5 | 彭湃 | 副教授 | 西北农林科技大学 | 西北农林科技大学 | 木聚糖的纯化、降解及膜材料的制备研究对重要科学发现第一点作出了以下贡献:提出了乙醇分级纯化方法,对重要科学发现第二点作出了以下贡献:揭示了木聚糖水热降解机理;第一次合成了羧甲基木聚糖接枝聚环氧丙烷,开创了无塑化剂添加的木聚糖膜材料制备新技术。对重要科学发现第三点作出了以下贡献:第一次合成了羧甲基木聚糖接枝聚环氧丙烷,开创了无塑化剂添加的木聚糖膜材料制备新技术。(主要代表性论文是第2、3、4、6篇)。 | 6 | 陈阁谷 | 其他 | 北京林业大学 | 北京林业大学 | 木聚糖基膜材料的制备及性能研究。采用有机无机插层法制备出力学性能、抗菌性、阻燃性、阻氧性和阻湿性良好的木聚糖基膜材料,并阐明其机理。从事该项研究占本人同期工作量的80%。(主要代表性论文是第7篇)。 |
| 论文、论著目录 | 序号 | 论文、专著名称/刊名/作者 | 1 | Studies on the starch and hemicelluloses fractionated by graded ethanol precipitation from bamboo Phyllostachys bambusoides f. shouzhu Yi/Journal of Agricultural and Food Chemistry/Peng P, Peng F, Bian J, Xu F, Sun RC | 2 | Fractional purification and bioconversion of hemicelluloses/Biotechnology Advances/Peng F, Peng P, Xu F, Sun RC | 3 | Structural features and antioxidant activity of xylooligosaccharides enzymatically produced from sugarcane bagasse/Bioresource Technology/Bian J, Peng F, Peng XP, Peng P, Xu F, Sun RC | 4 | Wet torrefaction of bamboo in hydrochloric acid solution by microwave heating/ACS Sustainable Chemistry & Engineering/Li MF, Shen Y, Sun JK, Bian J, Chen CZ, Sun RC | 5 | Isolation and characterization of hemicelluloses extracted by hydrothermal pretreatment/Bioresource Technology/Ma MG, Jia N, Zhu JF, Li SM, Peng F, Sun RC | 6 | Synthesis and characterization of carboxymethyl xylan-g-poly(propylene oxide) and its application in films/Carbohydrate Polymers/Peng P, Zhai MZ, She D, Gao YF | 7 | High strength hemicellulose-based nanocomposite film for food packaging applications/ACS Sustainable Chemistry & Engineering/Chen GG, Qi XM, Guan Y, Peng F, Yao CL, Sun RC | 8 | Nanoreinforced hemicellulose-based hydrogels prepared by freeze-thaw treatment/Cellulose/Guan Y, Zhang B, Bian J, Peng F, Sun RC |
| | 自然奖 | 彭锋,马明国,李明飞,边静,彭湃,陈阁谷 | 北京林业大学,西北农林科技大学 | 北京林业大学 |
50 | 0020-102 | 草坪草生物特征及抗逆分子机制的研究 项目名称 | 草坪草生物特征及抗逆分子机制的研究 | 推荐/提名单位/人 | 北京林业大学 | 主要完成单位 | 北京林业大学,中国科学院武汉植物园 | 项目简介 | 在国家高技术研究发展计划(863 计划)、国家自然科学基金委面上项目、十一五科技支撑计划、国家林业局?948项目等项目支持下,项目组成员以‘草坪草生物特征与抗逆分子机制’为核心研究目标,多方法、多层次研究草坪草在非生物胁迫下的调控机制以及抗逆相关的基因功能,利用转录组测序与反向遗传学相结合的方法,对结缕草、黑麦草、狗牙根、匍匐翦股颖等草坪草在盐胁迫、温度胁迫等外源胁迫条件下的分子响应机制及关键调控基因功能进行了较为系统和深入的研究,取得了如下重要发现:(1) 通过反向遗传学的方法研究草坪草抗逆相关基因的功能。以结缕草(Zoysia japonica)中基因ZjSGR匍匐翦股颖基因AsHSP17为例。在拟南芥中过表达ZjSGR导致快速黄化表型;AsHSP17可能作为一种分子伴侣,通过调控光合作用和ABA信号途径降低了植物对环境胁迫的响应能力。(2) 通过转录组学和生理学方法研究草坪草在盐胁迫条件下的调节机制。通过研究结缕草在正常生理及盐胁迫下的基因的表达情况,结合生物信息学的办法,研究结缕草在盐胁迫下的分子调控网络,目前成功得到了ERF1、SOD、CCS 这三个基因的序列全长及转基因株系;对两个草地早熟禾品种施加了外源SPD后进行氯化钠处理,以此研究盐胁迫条件下亚精胺(SPD)对它们抗氧化代谢和基因表达量的影响。(3) 首次验证了外源性褪黑素在草坪草对非生物胁迫响应中的保护作用。实验通过施加外源褪黑素提高了狗牙根的盐、干旱和冷胁迫的抗性。此外,外源性褪黑素通过激活多种抗氧化剂,缓解了活性氧(ROS)积累和非生物胁迫诱导的细胞损伤。(4) 通过代谢组学和生理学方法研究草坪草抵御干旱和涝害的分子机制,并提出应对策略。发现不同的狗牙根材料对干旱胁迫的抗性存在明显的差异。比较分析了多个与抗旱性相关的生理指标,发现电导率和丙二醛的含量可以作为评判狗牙根抗旱性的指标。在此基础上鉴定了在敏感品种Yukon和抗性品种Tifgreen中差异表达的蛋白,发现这些蛋白的主要功能涉及到光合作用、糖酵解、氮代谢和活性氧代谢。比较分析了狗牙根对不同胁迫采取的应答措施。该项目始自2006年,历时10余年。经过项目组成员长期的努力,取得丰硕的实验成果:收集草坪草种质资源5 000余份,建立了结缕草和黑麦草的高效再生、转化体系,构建出一些草坪草在干旱、低温、盐胁迫下的调控网络。研究成果详细阐释了部分草坪草生物特征及其抗逆分子调控机制,具有重大意义。 | 主要完成人情况 | 排名 | 姓名 | 技术职称 | 工作单位 | 完成单位 | 本人对本项目主要学术贡献 | 1 | 韩烈保 | 教授 | 北京林业大学 | 北京林业大学 | 该项目的设计者、领导者和研究工作的具体指导者,负责本项目研究方向和主要研究内容的整体把握与调整。对该项目《重要科学发现》中所列的第1、2和第3项发现均做出了创造性贡献,是代表性论文1、2、3和4的通讯作者。该项研究中的工作量占本人工作量的80%。曾获奖项:2005年度国家科技进步二等奖,排名第一;2005年度四川省科技进步一等奖,排名第一;2004年度北京市科技进步一等奖,排名第一;2009年度天津市科技进步二等奖,排名第一;2006年第九届“中国青年科技奖”;2005年第八届“中国林业青年科技奖”。 | 2 | 产祝龙 | 教授 | 华中农业大学 | 中国科学院武汉植物研究院 | 参与了本项目部分研究,主要学术贡献:发现了外源多胺和褪黑素处理可以显著提高狗牙根对干旱和盐胁迫的抗性,解析了多胺及褪黑素参与植物非生物胁迫抗性的分子机理。通过组学分析鉴定了受干旱和盐胁迫的基因及代谢产物,构建了狗牙根应答不同非生物胁迫环境的转录组和蛋白质组数据库。开展此项目的工作量占本人工作量的50%,第6、7代表论文通讯作者。 | 3 | 晁跃辉 | 讲师 | 北京林业大学 | 北京林业大学 | 项目主要参与人。从结缕草(Zoysia japonica)中分离出滞绿基因ZjSGR。通过分析得出ZjSGR可以由黑暗,ABA和MeJA诱导。其表达水平在自然衰老叶片中上调,但SA处理会抑制其表达。分析转基因植株表型得出ZjSGR的过表达加速了拟南芥叶绿素的降解。 第2代表论文通讯作者。第5代表论文参与作者。 | 4 | 施海涛 | 教授 | 海南大学 | 中国科学院武汉植物园 | 参与了本项目部分研究,主要学术贡献:通过多组学分析鉴定了一系列受干旱和温度胁迫的基因及代谢产物,构建了狗牙根应答不同非生物胁迫环境的转录组和蛋白质组数据库。开展此项目的工作量占本人工作量的50%,是第6、7篇代表性论文的第一作者和第8篇代表性论文的参与作者。 第6、7代表论文的第一作者。第8代表论文参与作者。 | 5 | 许立新 | 副教授 | 北京林业大学 | 北京林业大学 | 项目主要完成人,研究C3植物的耐旱机理,通过研究干旱胁迫对草地早熟禾主要光合作用元件和光合关键酶的影响,探讨草地早熟禾的耐旱机理。通过对干旱胁迫下草地早熟禾不同耐旱品种光合速率、光合酶关键酶活性和基因表达的检测,发现能够保持较高的光合速率是草地早熟禾耐旱性的重要表型,和这一表型相关的关键酶是GAPDH酶,尤其是在极度干旱情况下,GAPDH酶活性尤为重要。Rubisco, GAPDH 和Rubisco 活化酶在草地早熟禾干旱后的复水恢复过程中,发挥重要作用。 第2、3代表论文参与作者。 | 6 | 梁小红 | 其他 | 北京林业大学 | 浙江大学 | 项目主要参与人,结合前期转录组测序数据,筛选了11个盐胁迫关键基因,包括AP2/ERF家族的8个成员、SOD合成酶基因和CCS分子伴侣基因及NAC家族的1个基因;在ZjSGR基因过表达得到转基因植株的基础上,对RNA测序分析表明,ZjSGR可以通过调节激素信号转导和大量衰老和环境胁迫相关基因的表达,在衰老和叶绿素降解中起多重作用。 | 7 | 尹淑霞 | 教授 | 北京林业大学 | 北京林业大学 | 项目主要参与人,通过转录组测序的方法,研究结缕草在正常生理及盐胁迫下的基因的表达情况。共获得了32 848个日本结缕草的基因序列。结合生物信息学的办法,研究结缕草在盐胁迫下的分子调控网络,并预测了1 455个盐胁迫相关基因。筛选了11个关键基因,包括AP2/ERF家族的8个成员、SOD合成酶基因和CCS分子伴侣基因及NAC家族的1个基因。目前成功得到了ERF1、SOD、CCS这三个基因的序列全长及转基因的株系。对第2项科学发现有重要贡献。 第3、5代表论文通讯作者。 |
| 论文、论著目录 | 序号 | 论文、专著名称/刊名/作者 | 1 | AsHSP17, a creeping bentgrass small heat shock protein modulates plant photosynthesis and ABA-dependent and independent signalling to attenuate plant response to abiotic stress/PLANT CELL AND ENVIRONMENT/ Sun, Xinbo ; Sun, Chunyu; Li, ZG Li, Zhigang ; Hu, Qian ; Han, Liebao; Luo, Hong | 2 | Functional and RNA-Sequencing Analysis Revealed Expression of a Novel Stay-Green Gene from Zoysia japonica (ZjSGR) Caused Chlorophyll Degradation and Accelerated Senescence in Arabidopsis/FRONTIERS IN PLANT SCIENCE/Teng, Ke; Chang, Zhihui; Li, Xiao; Sun, Xinbo; Liang, Xiaohong; Xu, Lixin; Chao, Yuehui; Han, Liebao | 3 | De novo assembly of the Japanese lawngrass (Zoysia japonica Steud.) root transcriptome and identificationof candidate unigenes related to early responses undersalt stress/ Frontiers in Plant Science/ Qi Xie, Jun Niu,Xilin Xu, Lixin Xu, Yinbing Zhang, Bo Fan, Xiaohong Liang, Lijuan Zhang, Shuxia Yin & Liebao Han | 4 | Protective effect of spermidine on salt stress induced oxidative damage in two Kentucky bluegrass (Poa pratensis L.) cultivars/ECOTOXICOLOGY AND ENVIRONMENTAL SAFETY/ Puyang Xuehua, An Mengying, Han Liebao, Zhang Xunzhong | 5 | De Novo Transcriptome Analysis for Kentucky Bluegrass Dwarf Mutants Induced by Space Mutation/PLOS ONE/Lu Gan; Rong Di; Yuehui Chao; Liebao Han; Xingwu Chen; Chao Wu; Shuxia Yin | 6 | Comparative physiological and proteomic analyses reveal the actions of melatonin in the reduction ofoxidative stress in Bermuda grass (Cynodon dactylon(L). Pers.)/JOURNAL OF PINEAL RESEARCH/Shi,Haitao;Wang Xin;Tan Dun-Xian;Reiter RusselJ.;Chan, Zhulong | 7 | Comparative physiological, metabolomic, and transcriptomic analyses reveal mechanisms of improvedabiotic stress resistance in bermudagrass [Cynodon dactylon (L). Pers.] by exogenous melatonin/JOURNAL OF EXPERIMENT AL BOTANY/Shi, Haitao;Jiang, Chuan;Ye, Tiantian;Tan, Dun-Xian;Reiter, Russel J.;Zhang, Heng;Liu,Renyi;Chan, Zhulong | 8 | Contrasting Changes Caused by Drought and Submergence Stresses in Bermudagrass (Cynodon dactylon) /FRONTIERS IN PLANT SCIENCE/Ye Tiantian; Shi Haitao; Wang Yanping; Chan Zhulong |
| | 自然奖 | 韩烈保,产祝龙,晁跃辉,施海涛,许立新,梁小红,尹淑霞 | 北京林业大学,中国科学院武汉植物园 | 北京林业大学 |
51 | 0020-103 | 中国多孔菌科真菌的多样性、系统学与资源研究 项目名称 | 中国多孔菌科真菌的多样性、系统学与资源研究 | 推荐/提名单位/人 | 北京林业大学 | 主要完成单位 | 北京林业大学 | 项目简介 | 该项目所属领域:真菌学。真菌是地球上多样性最为丰富的生物类群之一,还有大量物种有待发现;多孔菌科是大型真菌的重要类群,引起木材白色腐朽,在森林生态系统的物质循环中起着关键的分解还原作用;该科真菌是重要的生物资源,很多种类是药用或工业用真菌,还有些是林木病原菌,引起森林病害,具有重要的经济价值。项目组对中国森林生态系统中多孔菌科真菌的多样性、系统学与资源挖掘开展了深入研究,取得的创新性成果如下:明确了中国多孔菌科真菌的多样性与地理分布:系统开展了中国不同森林生态系统中多孔菌科真菌的多样性与资源调查,明确了中国多孔菌科真菌的物种多样性,揭示了该科真菌的生态习性和分布规律,发现中国多孔菌科真菌41属218种,使我国多孔菌科真菌物种资源位居世界第一;收集保藏了多孔菌科真菌的标本、菌种和基因资源,建立了多孔菌科真菌资源信息库,为森林生态系统中大型真菌的资源保护与开发利用提供了科学数据。建立了中国多孔菌科真菌新的分类系统:首次利用多基因片段开展了多孔菌科的系统发育研究,发表多孔菌科真菌新属7个、新种54个、新组合种20个、以及大量的中国新记录属和新记录种,并对多孔菌科的多个重要类群如多年卧孔菌属、大孔菌属、异薄孔菌属等进行了专属研究,提出了新的分类标准,解决了多孔菌科分类中存在的问题,确定了适合的形态分类特征和分子标记,建立了多孔菌科新的分类系统,使我国对多孔菌科真菌的系统学研究跃居世界领先水平。分析了多孔菌科真菌资源的产酶活性与降解功能:对多孔菌科真菌的产酶活性进行了系统研究,筛选出了多株高效稳定且对多种染料有脱色能力的菌株,分离纯化到了耐碱抗金属和抗热耐贮存的高效漆酶,提出了提高真菌漆酶稳定性及使用效率的新方法,揭示了白腐真菌对染料脱色的生物降解及吸附机制,为染料的生物降解处理提供了新的菌种来源和技术方法;筛选出了能够高效降解木质纤维素的菌株,提出了真菌协同水热或FeCl3的两步预处理木质纤维素方法,可显著提升酶水解效率,降低预处理成本并减少环境污染,发现了真菌协同碱预处理比协同酸预处理能发挥更大效应,为白腐真菌预处理木质纤维素制备生物乙醇的应用提供了一定的理论依据和技术支撑。本项目发表论文68篇,其中SCI论文46篇;8篇代表性论文SCI他引212次,得到了国内外同行的广泛关注和高度评价。第一完成人获国家优秀青年基金、中国青年科技奖、亚洲菌物学会亚洲青年菌物学家奖、中国菌物学会戴芳澜优秀青年奖、教育部新世纪优秀人才支持计划等,担任3个SCI期刊《Frontiers in Microbiology》Associate Editor、《MycoKeys》Editor、《Forest Ecosystems》Editor,以及《菌物学报》等4个中文期刊的编委,同时担任多个国内外学术组织的理事或委员,推动了我国多孔菌科真菌多样性与资源的研究。 | 主要完成人情况 | 排名 | 姓名 | 技术职称 | 工作单位 | 完成单位 | 本人对本项目主要学术贡献 | 1 | 崔宝凯 | 教授 | 北京林业大学 | 北京林业大学 | 项目总负责人,投入工作量占本人工作量的80%。是代表性论文1、2、3、4、5、6、7、8的作者;参与了多孔菌科真菌的野外资源调查与标本采集;对多孔菌科以及该科中多年卧孔菌属、异薄孔菌属、大孔菌属、多孔菌属、多孢孔菌属、全缘孔菌属和栓孔菌属等重要类群的多样性、分类学与系统亲缘关系进行了深入研究,发现并描述多孔菌科真菌新属新种多个;并开展了多孔菌科白腐真菌的产酶活性与利用研究。 | 2 | 司静 | 讲师 | 北京林业大学 | 北京林业大学 | 项目完成人,投入工作量占本人工作量的80%。是代表性论文3、5的作者;参与了多孔菌科真菌的野外资源调查与标本采集;筛选出3株产酶高效菌株并开展了多孔菌科白腐真菌的产酶活性与染料脱色利用研究;以第一完成人申请发明专利5件。 | 3 | 戴玉成 | 教授 | 北京林业大学 | 北京林业大学 | 项目完成人,投入工作量占本人工作量的50%。是代表性论文1、2、4的作者;参与了多孔菌科真菌的野外资源调查与标本采集;对多孔菌科中多年卧孔菌属、异薄孔菌属和栓孔菌属等重要类群的多样性、分类学与系统亲缘关系进行了深入研究,发现并描述多孔菌科真菌新属新种多个;并开展了多孔菌科白腐真菌的产酶活性与利用研究。 | 4 | 李海蛟 | 副研究员 | 中国疾病预防控制中心职业卫生与中毒控制所 | 北京林业大学 | 项目完成人,投入工作量占本人工作量的80%。是代表性论文2、6的作者;参与了多孔菌科真菌的野外资源调查与标本采集;对多孔菌科中异薄孔菌属、大孔菌属和栓孔菌属等重要类群的多样性、分类学与系统亲缘关系进行了深入研究,发现并描述多孔菌科真菌新属新种多个。 | 5 | 赵长林 | 副教授 | 西南林业大学 | 北京林业大学 | 项目完成人,投入工作量占本人工作量的60%。是代表性论文1、7的作者;参与了多孔菌科真菌的野外资源调查与标本采集;对多孔菌科中多年卧孔菌属、多孢孔菌属等重要类群的多样性、分类学与系统亲缘关系进行了深入研究,发现并描述多孔菌科真菌新属新种多个。 |
| 论文、论著目录 | 序号 | 论文、专著名称/刊名/作者 | 1 | Taxonomy and multi-gene phylogeny of Datronia (Polyporales, Basidiomycota) / Persoonia / 李海蛟;崔宝凯;戴玉成 | 2 | Purification, biochemical characterization and dye decolorization capacity of an alkali-resistant and metal-tolerant laccase from Trametes pubescens / Bioresource Technology / 司静;彭锋;崔宝凯 | 3 | Combination of biological pretreatment with liquid hot water pretreatment to enhance enzymatic hydrolysis of Populus tomentosa / Bioresource Technology / 王伟;袁同琦;王堃;崔宝凯;戴玉成 | 4 | Immobilization of laccase onto chitosan beads to enhance its capability to degrade synthetic dyes / International Biodeterioration & Biodegradation / 郑飞;崔宝凯;吴雪君;孟歌;刘红霞;司静 | 5 | Taxonomy and phylogeny of the genus Megasporoporia and its related genera / Mycologia / 李海蛟;崔宝凯 | 6 | Morphological and molecular identification of four new resupinate species of Perenniporia (Polyporales) from southern China / Mycologia / 赵长林;崔宝凯 | 7 | Fungal treatment followed by FeCl3 treatment to enhance enzymatic hydrolysis of poplar wood for high sugar yields / Biotechnology Letters / 王伟;袁同琦;崔宝凯 | 8 | New species and phylogeny of Perenniporia based on morphological and molecular characters / Fungal Diversity / 赵长林;崔宝凯;戴玉成 |
| | 自然奖 | 崔宝凯,司静,戴玉成,李海蛟,赵长林 | 北京林业大学 | 北京林业大学 |
52 | 0021-101 | 整体整合生理学医学新理论体系 项目名称 | 整体整合生理学医学新理论体系 | 推荐/提名单位/人 | 北京协和医学院 | 主要完成单位 | 北京协和医学院 | 项目简介 | 整体整合理论体系的基本概念是在整体论指导下,将医学各领域最先进的理论知识和临床各专科最有效的实践经验及科学技术分别加以有机整理与整合,并根据社会?环境?心理的现实进行调整,使之成为更加符合人体健康和疾病防治所需的新的医学体系;并更加适宜于为人们的健康管理?疾病预防?诊断治疗和功能康复提供更好的服务。与传统系统生理学中单独讨论各个生理学系统调控机制的静态和线性相关分析不同,整体整合生理学医学理论体系同时考虑了时间、空间、非线性和动态变化与平衡等方面的因素对呼吸调控机制、血液循环调控机制的影响,血液循环在呼吸调控中的决定性作用、神经在呼吸和循环调控中的调控模式及呼吸循环代谢等所有系统联合一体化自主调控机制进行革命性的重新解释。生命活动以呼吸为表征,以血液循环为基础,以组织细胞代谢为前提,以细胞线粒体内能量物质代谢为各种生命活动提供能量供应为代谢之核心。呼吸循环代谢主轴在神经体液系统调控下,在消化、吸收、泌尿、排泄、皮肤等各系统配合协助之下,通过与外环境不断进行物质交换共同完成整体功能活动状态并使之趋向于平衡,而永远未能达到真正平衡的功能状态。它首次一次性解释了生理学生命科学领域一直无法解释机制的诸多核心科学问题:1. 胎儿为什么不呼吸?2. 新生儿为何呼吸?3. 出生后呼吸如何吸-呼相互切换机制?4. 呼吸调控环路的血液循环解剖结构?5. 左心室功能如何调控呼吸?6. 呼吸频率、强弱和稳态维持机制?7. 心衰发生陈施呼吸异常机制?8. 出生后心脏血管结构如何改变?9.呼吸对血液循环的影响?10. 循环指标变异性原始原因?11. 运动血流再分布机制?…是以人为本的整合医学和慢病防治康养一体化健康有效管理的理论基础。新理论对心脑血管代谢肿瘤等慢性疾病发生机制新解:我国慢病爆发和慢病不能治愈,而西医治疗指南的对症治疗为核心的本质是治标不治本,令其缺陷尽显。以新理论解释慢病多高症及慢性肿瘤发生的核心机制是人体整体对某个、些局部、相对或者绝对的该物质“需供不平衡”的代偿所致;其本质核心还是人体某个/些器官组织细胞(各个细胞之间的不平衡-整体分配不均)的血液、氧气和各种能量与营养物质需供关系长期处于“缺”为特征的需供不平衡所致。治疗对指标异常不宜单独过度抑制,而应顺势时空诱导人体功能的自然转归;亲自初试数十例疗效惊人。 | 主要完成人情况 | 排名 | 姓名 | 技术职称 | 工作单位 | 完成单位 | 本人对本项目主要学术贡献 | 1 | 孙兴国 | 正高级 | 北京协和医学院 | 北京协和医学院 | 独创《整体整合生理学》新理论体系:它是综合了时间和空间因素,对正常人体系统生理学的所有系统功能进行统一分析,探讨其整体一体化调控的机制,探索生命、疾病和健康的基础学科。在对正常人体生理学所有功能系统的整体一体化调控机制进行时空探索基础之上,对各种疾病,特别是慢病,发生的多系统整体整合病理生理学机制进行探讨,分析探讨慢病引起血糖脂压尿酸及体重等指标异常的整体机制。新理论指导下安全有效心肺运动试验全面而广泛的临床应用。因创立整体整合生理学医学新理论体系、心肺运动试验在中国的推广及国际上的贡献和用于个体化精准心脏康复、慢病有效诊疗及健康有效管理的实施而被推荐为2019年中国工程院院士候选人。 |
| 论文、论著目录 | 序号 | 论文、专著名称/刊名/作者 | 1 | 整体整合生理学医学新理论体系概论Ⅰ:呼吸调控新视野/中国应用生理学杂志/孙兴国 | 2 | 整体整合生理学医学新理论体系概论Ⅱ:循环调控新视野/中国应用生理学杂志/孙兴国 | 3 | 整体整合生理学医学新理论体系概论Ⅲ:呼吸循环代谢一体化调控环路中神经体液作用模式/中国应用生理学杂志/孙兴国 | 4 | 服务于人的生命科学和医学工作者必须坚持整体观/中国应用生理学杂志/孙兴国 | 5 | 建立正常人肺血管容量的无创精确测量方法的初步报告/中国应用生理学杂志/孙兴国,Songshou Mao,Matthew J.Budoff,William W.Stringer,程显声 | 6 | 生命整体调控新理论体系与心肺运动试验/医学与哲学(A)/孙兴国 | 7 | 心衰患者动脉血气波浪式变化及其幅度降低的初步实验证据/中国应用生理学杂志/姚优修,孙兴国等 | 8 | 从心肺运动的应用价值看医学整体整合的需求/医学与哲学(A)/谭晓越,孙兴国. |
| | 自然奖 | 孙兴国 | 北京协和医学院 | 北京协和医学院 |
53 | 0021-102 | 右心室起源恶性心律失常治疗策略的创新与突破 项目名称 | 右心室起源恶性心律失常治疗策略的创新与突破 | 推荐/提名单位/人 | 北京协和医学院 | 主要完成单位 | 北京协和医学院 | 项目简介 | 本项目属于临床医学内科学(心血管病学)领域,受到科技部国家科技攻关计划和国家科技支撑计划基金的资助,主要成果:1.完成了目前世界最大系列的致心律失常性右室心肌病室速消融的病例,在国际上率先提出致心律失常性右室心肌病室速的“片状消融”策略,显著提高了致心律失常性右室心肌病室速导管消融的成功率。相关研究成果被国际权威专家共识所引用(2009年EHRA/HRS室性心律失常导管消融专家共识)。2.国际首创对Brugada综合征室速/室颤实施导管消融手术,为Brugada综合征患者的猝死防治开辟了新的途径,相关研究成果被国际权威指南所引用(2017年AHA/ACC/HRS室性心律失常猝死预防和管理指南)。3.在国际上首次对肺动脉瓣狭窄外科术后室速的机制和导管消融策略进行了系列报道。4.系统鉴定了国人致心律失常性右室心肌病的致病基因和特异性遗传标记,建立了我国致心律失常性右室心肌病的遗传学资料库,目前为国内最大系列。相关研究成果被国际权威专家共识所引用(2019年HRS致心律失常性心肌病专家共识)。5.在国际上较早地系统总结了致心律失常性右室心肌病中心房病变、合并心内血栓的发生率和特征,为致心律失常性右室心肌病的优化管理和进一步研究奠定了基础。在心血管病领域发表通讯作者和第一作者SCI论文8篇,总影响因子24.4,总他引次数165次,其中SCI他引近80次。研究成果写入国际权威专家共识/指南(2009年EHRA/HRS室性心律失常导管消融专家共识、2017年AHA/ACC/HRS室性心律失常猝死预防和管理指南和2019年HRS致心律失常性心肌病专家共识),为室性心律失常和猝死的防治提供了新的策略和思路。部分研究成果如Brugada综合征室速/室颤的消融、致心律失常性右室心肌病室速的消融已在世界范围内推广应用。 | 主要完成人情况 | 排名 | 姓名 | 技术职称 | 工作单位 | 完成单位 | 本人对本项目主要学术贡献 | 1 | 姚焰 | 教授 | 北京协和医学院 | 北京协和医学院 | 参与本项目的整体设计,为本项目中所有学术思想的创建者,提出了该研究的总体设计方案,负责本系列研究的总体实施、数据收集与整理、论文撰写、理论创新等,为本题呈报的所有论文的通讯作者,对上述5项成果均做出了突出贡献。 | 2 | 郑黎晖 | 副高级 | 北京协和医学院 | 北京协和医学院 | 参与该项目的整体设计,协助研究思想的构建及理论创新,参与并协调研究实施,在致心律失常性右室心肌病(ARVC)病例入选、室性心律失常标测极消融、术后随访工作中承担了相当的工作,特别是ARVC室速的术中标测以及术后患者的随访、术后处理工作中做出较多工作,为增加室速消融成功率,改善远期预后做出一定贡献。其中对第1、3、4、5项成果做出了突出贡献。 | 3 | 吴灵敏 | 中级 | 北京协和医学院 | 北京协和医学院 | 协助研究思想构建,参与研究具体实施,数据收集和整理,为本题呈报代表性论文5、6、7的第一作者,论文8的署名作者,对第3、5项成果做出了突出贡献。 | 4 | 丁立刚 | 副高级 | 北京协和医学院 | 北京协和医学院 | 项目学术思想提出者之一,负责研究人群的入选及血液样本的采集与检测,参数ARVC消融策略的具体实施及后续随访工作,为本题呈报代表性论文5、7、8的署名作者,对第1、5创新点做出了突出贡献。 | 5 | 陈刚 | 副高级 | 北京协和医学院 | 北京协和医学院 | 项目学术思想提出者之一,参与“肺动脉狭窄外科术后室速消融”及“ARVC心房病变特征相关研究”的实施,并负责研究数据的收集和整理,为本题呈报代表性论文5、7、8的署名作者,对本研究第5项成果做出了突出贡献 | 6 | 牛国栋 | 正高级 | 北京协和医学院 | 北京协和医学院 | 项目学术思想提出者之一,参与“肺动脉狭窄外科术后室速消融”的具体实施,并负责研究数据的收集和整理,为本题呈报代表性论文8的署名作者,对本研究第5项成果做出了突出贡献 | 7 | 樊晓寒 | 教授 | 北京协和医学院 | 北京协和医学院 | 参与研究具体实施,完成研究数据收集和整理,协助基因数据的分析,为本题呈报代表性论文3、4、5的署名作者,对本研究第4、5项成果做出了突出贡献。 |
| 论文、论著目录 | 序号 | 论文、专著名称/刊名/作者 | 1 | Intracardiac thrombosis in patients with arrhythmogenic right ventricular cardiomyopathy/J Cardiovasc Electrophysiol/Wu L, Yao Y, Chen G, Fan X, Zheng L, Ding L, Zhang S. | 2 | Fast rate (≥ 250 beats/min) right ventricular burst stimulation is useful for ventricular tachycardia induction in arrhythmogenic right ventricular cardiomyopathy/J Geriatr Cardiol/Wu LM, Bao JR, Yao Y, Hou BB, Zheng LH, Zhang S | 3 | Atrial Remodeling and Atrial Tachyarrhythmias in Arrhythmogenic Right Ventricular Cardiomyopathy/Am J Cardiol/Wu L, Guo J, Zheng L, Chen G, Ding L, Qiao Y, Sun W, Yao Y, Zhang S | 4 | Catheter ablation for ventricular tachycardia following surgical treatment of pulmonary stenosis with intact ventricular septum/Europace/Hou B, Zheng L, Niu G, Wu L, Qiao Y, Sun W, Ding L, Chen G, Zhang S, Liew R, Yao Y. | 5 | Radiofrequency Ablation of the Ventricular Tachycardia with Arrhythmogenic Right Ventricular Cardiomyopathy Using Non‐contact Mapping/Pacing Clin Electrophysiol/Yao Y, Zhang S, He DS, Zhang K, Hua W, Chu J, Pu J, Chen K, Wang F, Chen X. | 6 | Endocardial mapping and catheter ablation for ventricular fibrillation prevention in Brugada syndrome/J Cardiovasc Electrophysiol/Sunsaneewitayakul B, Yao Y, Thamaree S, Zhang S. | 7 | Correlation of ventricular arrhythmias with genotype in arrhythmogenic right ventricular cardiomyopathy/Circ Cardiovasc Genet/Bao J, Wang J, Yao Y, Wang Y, Fan X, Sun K, He DS, Marcus FI, Zhang S, Hui R, Song L. | 8 | Screening of pathogenic genes in Chinese patients with arrhythmogenic right ventricular cardiomyopathy/Chin Med J (Engl)/Bao JR, Wang JZ, Yao Y, Wang YL, Fan XH, Sun K, Zhang S, Hui RT, Song L |
| | 自然奖 | 姚焰,郑黎晖,吴灵敏,丁立刚,陈刚,牛国栋,樊晓寒 | 北京协和医学院 | 北京协和医学院 |
54 | 0022-101 | 磷酸鞘胺醇信号轴参与肝脏损伤及肝纤维化的分子机制研究 项目名称 | 磷酸鞘胺醇信号轴参与肝脏损伤及肝纤维化的分子机制研究 | 推荐/提名单位/人 | 北京市教育委员会 | 主要完成单位 | 首都医科大学 | 项目简介 | 肝脏是维持机体生命活动最重要脏器之一,肝脏的血液来自肝动脉和门静脉,后者占其血液供应的75%。这一解剖学特点是保证肝脏消除经消化道进入体内的有害物质所必需的,同时也使肝脏成为最易受到来自消化道毒物攻击的器官。据WHO统计,肝脏损伤-纤维化-硬化-衰竭是消化系统疾病(除癌症外)最常见的死亡原因。目前尚无有效的抗肝纤维化药物,因此,深入研究肝损伤及纤维化的发生机制、寻找新的治疗靶点是国家重大需求。研究发现,来自消化道不同的致损伤因素导致肝脏受损最明显的生物学特点是,无论致损伤因素为何,只要肝脏受损达一定程度,就会引起肝纤维化,最终可发展为肝硬化、肝衰竭。这一特点强烈提示,在肝损伤及纤维化这一病理过程中,一定存在着一个共同机制。肝纤维化主要与肌成纤维细胞,以及其来源细胞-肝星状细胞和骨髓间充质细胞(BMSC)的功能密切相关。磷酸鞘胺醇(S1P)是一具有生物活性的鞘脂,在肿瘤发生和免疫调节等方面起重要作用。本项目组长期关注肝损伤及纤维化时,S1P信号轴对上述靶细胞的作用机制,取得了一系列原创性的重要科学发现:1.S1P与肝损伤及纤维化密切相关首次发现不同致肝损伤因素导致的肝损伤均会出现受损肝组织S1P表达上调,且无种属特异性。而抑制S1P表达则阻断肝纤维化。提示S1P有望成为新的诊断肝纤维化的生物标志物。2.S1P上调的分子机制首次证实受损肝组织中S1P升高的原因是其合成限速酶-鞘胺醇激酶1的表达上调、活性增强。同时阐述了此过程的分子机理和转录后调控机制,为后续研究奠定了基础。3.S1P参与肝损伤及纤维化的生物学基础(1)首次报道S1P信号轴参与肝脏病人或小鼠模型的与肝纤维化伴行的血管新生。阻断S1P信号轴,可抑制与肝纤维化伴行的血管新生,同时抑制肝纤维化生成。为防治肝损伤及纤维化提供了新策略。(2)首次发现受损肝组织中升高的S1P具有招募BMSC的功能,BMSC迁移至受损肝脏后参与肝纤维化。该过程具有普遍性。同时阐述了该过程的分子机理和转录后调控机制。更值得注意的是,我们首次证实肌成纤维细胞有BMSC这一重要来源,提示在BMSC应用于治疗肝硬化等疾病时应考虑其促进纤维化发生的潜能,具有重要的临床意义。(3)围绕BMSC转化为肌成纤维细胞过程,首次阐述了S1P信号轴的作用机制,并甄别出该机制在病人和小鼠模型中的差异。即S1P通过inside-out方式参与小鼠BMSC转化;而人BMSC转化则通过胞内新生成的S1P直接在胞内发挥作用。提示应慎重并合理使用从动物模型获得的数据。(4)首次证实S1P促进肝星状细胞迁移和活化。同时发现S1P信号轴在该过程中的自反馈调控机制,丰富了S1P信号轴在肝纤维化中的作用机理。本项目8篇代表性论文均为同一课题组在国内完成,包括J Hepatol等国际著名期刊,Google Scholar 总他引291次,SCI他引204次,被Nat Med,Nat Rev Drug Discov等顶级期刊或权威书籍引用,获得多位国际著名专家的高度评价。本研究兼具创新性、系统性等特色,为学科发展和人才培养做出了重要贡献。 | 主要完成人情况 | 排名 | 姓名 | 技术职称 | 工作单位 | 完成单位 | 本人对本项目主要学术贡献 | 1 | 李丽英 | 教授 | 首都医科大学 | 首都医科大学 | 是本项目的负责人,负责项目的总体设计,指导所有实验以及实验结果的总结和分析,负责论文的撰写和修改;对本项目所有重要科学发现均做出主要贡献,在8篇代表性论文中,均是唯一通讯作者;是支撑本项目的基金的负责人。 | 2 | 杨乐 | 副教授 | 首都医科大学 | 首都医科大学 | 参加实验,参与结果的分析和总结以及文章的撰写。是代表性论文1和4的第一或共同第一作者,对本项目重要科学发现1、2和3做出主要贡献。 | 3 | 常娜 | 副教授 | 首都医科大学 | 首都医科大学 | 参加实验,参与结果的分析和总结以及文章的撰写。是代表性论文5、6和7的第一或共同第一作者,对本项目重要科学发现2和3做出主要贡献,是支撑本项目的国家自然科学基金青年基金的负责人。 | 4 | 李长勇 | 副教授 | 武汉大学 | 首都医科大学 | 参加实验,参与结果的分析和总结以及文章的撰写。是代表性论文2和3的第一或共同第一作者,对本项目重要科学发现1、2和3做出主要贡献。 | 5 | 修磊 | 讲师 | 首都医科大学 | 首都医科大学 | 参加实验,参与结果的分析和总结以及文章的撰写。是代表性论文5的共同第一作者,对本项目重要科学发现3做出主要贡献。 | 6 | 杨琳 | 副高级 | 首都医科大学 | 首都医科大学 | 参加实验,参与结果的分析和总结。是代表性论文1-8的作者,对本项目所有重要科学发现均做出贡献。 |
| 论文、论著目录 | 序号 | 论文、专著名称/刊名/作者 | 1 | Sphingosine Kinase/Sphingosine 1-Phosphate (S1P)/S1P Receptor Axis is Involved in Liver Fibrosis-Associated Angiogenesis. / J Hepatol / Yang L, Yue S, Yang L, Liu X, Han Z, Zhang Y, Li L | 2 | Sphingosine 1-phosphate (S1P)/S1P receptors are involved in human liver fibrosis by action on hepatic myofibroblasts motility (Erratum in: J Hepatol. 2012 Mar;56(3):749.). / J Hepatol / Li C, Zheng S, You H, Liu X, Lin M, Yang L, Li L | 3 | Involvement of Sphingosine 1-Phosphate (S1P)/S1P3 Signaling in Cholestasis-Induced Liver Fibrosis. / Am J Pathol / Li C, Jiang X, Yang L,Liu X, Yue S, Li L | 4 | Bone Marrow-Derived Mesenchymal Stem Cells Differentiate to Hepatic Myofibroblasts by Transforming Growth Factor-β1 via Sphingosine Kinase/Sphingosine 1-Phosphate (S1P)/S1P Receptors Axis. / Am J Pathol / Yang L, Chang N, Liu X, Han Z, Zhu T, Li C, Yang L, Li L | 5 | Intracellular Sphingosine 1-Phosphate Contributes to Collagen Expression of Hepatic Myofibroblasts in Human Liver Fibrosis Independent of Its Receptors. / Am J Pathol / Xiu L, Chang N, Yang L, Liu X, Yang L, Ge J, Li L | 6 | HuR mediates motility of human bone marrow-derived mesenchymal stem cells triggered by sphingosine 1-phosphate in liver fibrosis. / J Mol Med (Berl) / Chang N, Ge J, Xiu L, Zhao Z, Duan X, Tian L, Xie J, Yang L, Li L | 7 | Essential Roles of RNA-binding Protein HuR in Activation of Hepatic Stellate Cells Induced by Transforming Growth Factor-β1. / Sci Rep / Ge J, Chang N, Zhao Z, Tian L, Duan X, Yang L, Li L | 8 | Essential roles of sphingosine 1-phosphate receptor type 1 and 3 in human hepatic stellate cells motility and activation. / J Cell Physiol / Liu X, Yue S, Li C, Yang L, You H, Li L |
| | 自然奖 | 李丽英,杨乐,常娜,李长勇,修磊,杨琳 | 首都医科大学 | 北京市教育委员会 |
55 | 0024-101 | 光/电功能传感界面的构筑、性能研究与检测应用 项目名称 | 光/电功能传感界面的构筑、性能研究与检测应用 | 推荐/提名单位/人 | 北京师范大学 | 主要完成单位 | 北京师范大学 | 项目简介 | 构建能进行有效识别的功能性传感界面,揭示传感机制,实现对生物或环境体系目标物的准确检测,是涉及多学科的交叉热点和研究前沿。其中,基于界面(包括纳米探针界面)分子的简单作用机制并直接快速的响应方式是新型传感界面发展的关键,也是挑战。为此,该项目以构建作用机制简单,可控且易于功能化的光电传感界面(包括纳米探针传感界面)为核心,探索传感界面与分子/离子的弱相互作用,借助于理性设计与精准控制,获得了性能独特,且具有重要应用前景的传感界面。取得的重要科学发现包括:(一)依据发卡型DNA(Hairpin DNA)的结构特征,首次利用Hairpin DNA在电极上有序组装膜密度可控的DNA分子膜,解决了DNA有序组装和膜密度可控不能同时兼顾的难题。通过与目标DNA链在位杂化并与金属离子或蛋白质的有效键合,实现了对所有可能单碱基错配的电化学检测,解决了单一错配碱基检测的局限;通过调整DNA的碱基组成和碱基序列,利用DNA构型转化引起电化学信号的改变,对目标物的检测由单碱基错配过渡到重金属离子,拓宽了构建多功能电化学传感界面的方法,为DNA传感界面的纵深发展奠定了理论和实验基础。(二)针对常规生物传感器结构复杂且依赖设备检出的局限,本项目以开发构造简单的阵列式比色传感界面为突破口,借助催化显影反应,构造了几种结构简单、使用便捷的塑料基可视化DNA及抗体芯片。将适配体功能单元、探针构型变化及基片位阻效应融合于传感界面,首次创建了具有一步响应特征的“发夹式”可视化DNA芯片,实现了对不同靶标(DNA、蛋白质以及重金属离子)的高灵敏可视化检测。进一步创造性地开发出“多通道”比色生物芯片,实现了依据信号颜色及色泽深浅来判断靶标的种类及其含量的特别效果,为传感界面的功能化设计及实用化开辟了新的思路。(三)在上述传感界面的基础上,本项目尝试开发纳米探针传感界面。基于此,设计合成了高量子产率,生物兼容,光热稳定的荧光石墨烯量子点,通过调控石墨烯量子点本征碳骨架结构和表面官能团活性,选择性地识别细胞(包括肿瘤干细胞)中的离子, 细胞pH微环境和温度效应,开创了石墨烯量子点纳米传感界面用于干细胞成像,癌症诊断以及载药治疗领域的新局面。 本项目在国内外权威期刊总计发表SCI论文 99 篇,研究成果赢得了国内外同行的高度关注。根据科技部查新工作站 L18 检索(Web of Science TM)结果,所遴选 8 篇代表性论文总他引559 次,SCI 他引529次,单篇代表性论文SCI他引170次。授权发明专利6项,其中1项已转让。基于该项目基础性,系统性和原创性的研究工作,引起了化学/环境/生物领域国内外同行的广泛关注,受邀在Accounts of Chemical Research和Analytical Methods期刊上分别攥写题目为“Reading Disc-Based Bioassays with Standard Computer Drives”和“Graphene Quantum Dots as Smart Probes for Biosensing”的综述文章。 | 主要完成人情况 | 排名 | 姓名 | 技术职称 | 工作单位 | 完成单位 | 本人对本项目主要学术贡献 | 1 | 李晓宏 | 教授 | 北京师范大学 | 北京师范大学 | 项目负责人,是代表作1,2,3和4的通讯联系人,代表作5,6,7和8的合作作者,负责项目的总体设计和实施.在本项目中,利用发卡型DNA构建有序组装和密度可控的DNA单分子膜,解决了DNA有序组装和膜密度可控不能同时兼顾的问题,借力于DNA碱基组成和碱基序列的变化,拓宽了构建多功能电化学传感界面的方法,为DNA传感界面的纵深发展奠定了理论基础和实验依据。参与研制塑料基阵列芯片和光盘检测读出系统,实现了对不同靶标物的单色和双色可视化检测,为传感界面的功能化设计及实用化开辟了新思路;参与开发了基于石墨烯量子点的纳米传感界面,选择性地识别肿瘤干细胞中的离子,pH微环境和温度效应,开创了该纳米传感界面在细胞成像领域应用的新局面。 | 2 | 范楼珍 | 教授 | 北京师范大学 | 北京师范大学 | 作为项目主要完成人,是代表作6,7和8的通讯作者,旨在发展多功能纳米传感界面,用于细胞或活体体系中目标物的检测和跟踪。基于此,合成了高量子产率、生物兼容、光热稳定的荧光石墨烯量子点。通过调控量子点本征碳骨架结构和表面官能团活性(纳米界面功能化),选择性地识别干细胞(包括肿瘤干细胞)中的离子,pH微环境和温度效应,开创了石墨烯量子点多功能传感界面应用于干细胞成像,癌症诊断和载药治疗领域的新局面。 | 3 | 李运超 | 教授 | 北京师范大学 | 北京师范大学 | 项目主要完成人,是代表作5的通讯作者。在本项目中,以开发构造简单的阵列式比色传感界面为突破口,借助催化显影反应,构造了传感结构简单,使用便捷的塑料基可视化DNA芯片及抗体芯片;特别是将适配体功能单元,探针构型变化及基片位阻效应融合于传感界面,首次创建了具有一步响应特征的,多通道的“发夹式”单色和双色可视化芯片,解决了常规传感器结构复杂且依赖检出设备的局限,为传感界面的功能化设计及实用化开辟了新思路。 | 4 | 方德彩 | 教授 | 北京师范大学 | 北京师范大学 | 作为主要完成人,是代表作6和7的完成人。在本项目中,结合实验结果,通过理论计算,解析荧光石墨烯量子点本征结构功能化和表面功能化的特征结构,以及与目标物的作用机制,为构建表面功能化的石墨烯量子点(功能纳米界面)提供理论指导,为合理设计和精准合成高性能的石墨烯量子点提供技术支撑,也是荧光石墨烯量子点在生物和环境检测领域深入应用的关键技术。 |
| 论文、论著目录 | 序号 | 论文、专著名称/刊名/作者 | 1 | Multicolor fluorescent graphene quantum dots colorimetrically responsive to all-pH and a wide temperature range/NANOSCALE/Yuan, Fanglong; Ding, Ling; Li, Yunchao; et al | 2 | Unlabeled hairpin-DNA probe for the detection of single-nucleotide mismatches by electrochemical impedance spectroscopy/ANALYTICAL CHEMISTRY/Wang, Ying; Li, Congjuan; Li, Xiaohong; et al | 3 | Unlabeled Hairpin DNA probe for Electrochemical Detection of Single-Nucleotide Mismatches Based on MutS-DNA Interactions/ANALYTICAL CHEMISTRY/Gong, He; Zhong, Tianying; Gao, Lan; et al | 4 | Pb2+ induced DNA conformational switch from hairpin to G-quadruplex:electrochemical detection of Pb2+/ANALYTICAL CHEMISTRY/Lin, Zhenzhen; Li, Xiaohong; Kraatz, Heinz-Bernhard | 5 | Impedimetric Immobilized DNA-Based Sensor for Simultaneous Detection of Pb2+,Ag+,and Hg2+/ANALYST/Lin, Zhenzhen; Chen, Yue; Li, Xiaohong; et al | 6 | DNA Molecular Beacon-Based Plastic Biochip: A Versatile and Sensitive Scanometric Detection Platform/ACS APPLIED MATERIALS & INTERFACES/Shi, Xiaoli; Wen, Jing; Li, Yunchao; et al | 7 | Surrounding media sensitive photoluminescence of boron-doped graphene quantum dots for highly fluorescent dyed crystals,chemical sensing and bioimaging/CARBON/Fan, Zetan; Li, Yunchao; Li, Xiaohong; et al | 8 | Rhodamine-Functionalized Graphene Quantum Dots for detection of Fe3+ in Cancer Stem Cells/ACS APPLIED MATERIALS & INTERFACES/Guo, Ruihua; Zhou, Shixin; Li, Yunchao; et al |
| | 自然奖 | 李晓宏,范楼珍,李运超,方德彩 | 北京师范大学 | 北京师范大学 |
56 | 0024-102 | 关于带移民分枝过程的研究 项目名称 | 关于带移民分枝过程的研究 | 推荐/提名单位/人 | 北京师范大学 | 主要完成单位 | 北京师范大学,南开大学,中国人民大学 | 项目简介 | 连续状态分枝过程是大规模复杂系统随机演化的数学模型,测度值分枝过程是其无穷维形式,带移民分枝过程描述开放群体的演化,考虑了外部作用的影响,有更广泛的适用性。本项目在理论、工具和应用层面上研究了带移民分枝过程领域的关键性问题,项目的重要科学发现分为三个方面:(1) 发现了斜卷积方程,提出了“斜卷积半群”的概念,给出了随机移民结构的数学表达,证明了斜卷积半群与无穷可分概率进入率的1-1对应,并通过一个Levy-Khintchine型公式给出了后者的完整表示,在此基础上发展了测度值移民过程的系统理论,揭示了很多前所未知的移民结构和现象。将斜卷积半群方法应用于OU型过程和仿射马氏过程等相关领域的研究,导致了关键性问题的解决。被国际同行认为发展了基于斜卷积半群的“一套理论”(a theory),代表性专著被称为测度值分枝过程领域今后发展的“极好的平台和参考”(serve excellently as a platform and reference),基于斜卷积半群的理论被认为是专著的“独有特色”(peculiar feature)和“创新”(novelty)。(2)建立了多个连续状态带移民分枝过程的随机方程,给出了过程轨道的直接构造方法,并构造了相应的随机测度流。研究了由无穷维时空噪声驱动的非负随机过程的随机积分方程,证明了其强解的存在唯一性和比较性质。建立了由测度值轨道空间上的普瓦松噪声驱动的随机积分方程,构造了具有相依移民的测度值分枝过程。这些方程被认为是相关研究的“有力的工具”(strong tool, powerful tools),国际知名学者在专著中将项目建立的一个方程命名为“Dawson-Li随机微分方程”(Dawson-Li SDE),用整章篇幅进行了讨论。(3) 通过随机微分方程的强解构造了稳定CIR模型,证明了模型的强Feller性、强混合性和指数遍历性。证明了其参数估计量的中心极限定理,得到了估计量到准确值的收敛速度,为模型的应用奠定了理论基础。关于强Feller性的证明方法被国际同行称为“优美的耦合方法”(elegant coupling argument)。第1完成人2012年当选为数理统计学会会士(IMS Fellow, 美国),该学会给出的当选理由是“对测度值分枝马氏过程理论突出的和原创性的贡献;在中国卓越的职业服务”(outstanding and original contributions; excellence in service to the profession)。应邀在国际学术会议上作报告90余次,其中包括国际Bernoulli学会主办的系列国际会议“Conference on Stochastic Processes and Their Applications”第31届会议(法国巴黎, 2006年7月)上的1小时大会邀请报告。现任专著丛书《De Gruyter Studies in Mathematics》等编委、研究刊物《Stochastic Processes and Their Applications》等编委。本项目8篇部代表性论著被他人引用264次,其中SCI他引229次,单篇最高SCI他引99次。 | 主要完成人情况 | 排名 | 姓名 | 技术职称 | 工作单位 | 完成单位 | 本人对本项目主要学术贡献 | 1 | 李增沪 | 教授 | 北京师范大学 | 北京师范大学 | 李增沪为项目研究的设计者和实施的组织者,对所有代表性论著均做出了实质性贡献,对三方面重要科学发现的具体实质性贡献如下:(1)斜卷积方程的发现和“斜卷积半群”概念的提出;斜卷积半群在移民过程、广义Mehler 半群和OU型过程中的应用;非正则OU型过程轨道的构造;斜卷积半群在仿射过程中的应用和一阶矩条件下正则性问题的解决。(2)连续状态分枝过程的随机方程的建立;非负随机过程的随机方程及其强解的存在唯一性和比较性质的证明;鞅问题方法和随机测度流的构造;由Levy噪声驱动的随机方程的非负解的存在唯一性。(3)稳定CIR模型的构造、参数的统计估计、强Feller性、强混合性和指数遍历性的证明。 | 2 | 马春华 | 副教授 | 南开大学 | 南开大学 | 马春华为代表性论文[8]的通讯作者,该论文是项目重要科学发现(3)的主要载体。论文利用马氏耦合证明了稳定CIR模型的强Feller性、强混合性和指数遍历性,在此基础上给出了稳定CIR模型主要参数的统计估计,并证明了估计量的的极限定理,从而得到了其渐进收敛速度。在该项研究中,马春华对稳定CIR模型参数的最小二乘估计量的确立、估计量的极限定理的证明、若干相关随机点过程的极限性质的证明做出了实质性贡献。 | 3 | 傅宗飞 | 副教授 | 中国人民大学 | 中国人民大学 | 傅宗飞为代表性论文[7]的第1作者。该论文是项目重要科学发现(2)的载体之一,也是重要科学发现(3)的主要基础。论文研究了Levy噪声过程驱动的随机微分方程的非负解与一类鞅问题的等价关系,得到了强解的存在唯一性,利用强解给出了包括稳定CIR模型在内的非负随机过程的构造。在该项研究中,傅宗飞在解的矩估计、存在唯一性的证明和非负随机过程的构造中做出了实质性贡献。 |
| 论文、论著目录 | 序号 | 论文、专著名称/刊名/作者 | 1 | Measure-Valued Branching Markov Processes / Springer / Z.Li | 2 | Immigration structures associated with Dawson-Watanabe superprocesses / Stochastic Processes and their Applications / Z.Li | 3 | Path-valued branching processes and nonlocal branching superprocesses / The Annals of Probability / Z.Li | 4 | Skew convolution semigroups and affine Markov processes / The Annals of Probability / D.Dawson; Z.Li | 5 | Stochastic equations, flows and measure-valued processes / The Annals of Probability / D.Dawson; Z.Li | 6 | Construction of immigration superprocesses with dependent spatial motion from one-dimensional excursions / Probability Theory and Related Fields / D.Dawson; Z.Li | 7 | Stochastic equations of non-negative processes with jumps / Stochastic Processes and their Applications / Z.Fu; Z.Li | 8 | Asymptotic properties of estimators in a stable Cox-Ingersoll-Ross model / Stochastic Processes and their Applications / Z.Li; C.Ma |
| | 自然奖 | 李增沪,马春华,傅宗飞 | 北京师范大学,南开大学,中国人民大学 | 北京师范大学 |
57 | 0024-104 | 发展和应用先进数值方法与有限尺寸标度理论研究晶格模型的相变 项目名称 | 发展和应用先进数值方法与有限尺寸标度理论研究晶格模型的相变 | 推荐/提名单位/人 | 北京师范大学 | 主要完成单位 | 北京师范大学 | 项目简介 | 相变与临界现象在自然界普遍存在,也是人们发现和制备新型材料的重要渠道。对相变的研究已从热相变拓展到量子相变。晶格模型从微观角度出发,按照统计物理基本原理描述相变,对其研究是认识相变的重要方式。解析求解是获得相变性质的重要途径,然而能够严格求解的模型不多;场论方法虽然离开具体的模型,但可以从低能角度解析地提供模型相变的特征。数值方法可以直接获得模型的相变性质,验证解析计算的结论,与严格解和场论方法等解析方法相互促进,弥补彼此的不足,在晶格模型相变的研究中占据了重要地位。然而数值方法面临诸如临界慢化、指数墙之类的困难,因此发展并应用先进的数值方法非常重要。另外,将有限尺寸的数值结果外推到热力学极限,需要有限尺寸标度理论,其在新奇量子相变问题中也面临新的挑战。本项目通过发展和应用先进的数值方法与有限尺寸标度理论,对多种晶格模型的相变进行了深入研究,取得了一批具有国际领先水平的成果,主要内容如下:(一)发展新的数值方法,提出新的有限尺寸标度理论,研究新奇量子相变与发现新奇量子相(1)超越传统的朗道范式的解禁闭相变机制是近年来研究热点,其核心是具有分数量子数的准粒子的禁闭与解禁闭。然而,大量的研究发现实现该机制的晶格模型都存在“标度违背”困难,这引发了很大的学术争议。我们的论文【代表作1】采用先进的基于价键基矢的量子投影蒙特卡洛模拟直接观察到分数激发粒子的解禁闭行为,这是对解禁闭理论的直接支持。更为重要的是,我们发展了一个新的两尺度有限尺寸标度理论,并在数值上证实这一理论,从而彻底解决了“标度违背”问题。(2)我们利用先进的量子蒙特卡洛方法,模拟了二维无序玻色-哈巴德模型,发现了反常的不可压缩量子玻璃态这一新奇量子态【代表作3】。(二)发展键传播方法并成功应用于开放边界伊辛模型和浸润相变的研究(1)我们用有边界场的伊辛模型研究浸润相变。当提高边界上自旋耦合时,过去的数值模拟与相变标度理论的预期矛盾。我们通过严格解析解表明标度理论是对的,并发现了通常的数值模拟无法到达的临界温区【代表作2】。(2)利用键传播算法,我们在国际上第一个解决了完全开放边界的二维伊辛模型的计算,高精度地计算了大尺寸开边界条件的二维伊辛模型的自由能。利用有限尺寸标度,我们证实了共形场理论给出的完全开放边界效应,并发现理论中没有的发散项【代表作6】。(三)发展先进的数值转移矩阵方法探索新的相变以及精确确定相变的性质 在精确数值结果的支撑下,我们得到了三临界O(n)模型普适性质的解析表达【代表作4】。我们还发现了蜂巢晶格上O(n)模型在分量数大于2时会发生相变,并确定了该相变的普适类,这是对过去理论的突破【代表作5】。我们还以国际上最高精度确定了硬核格气的相变点【代表作7】以及一系列复杂晶格上Potts模型的相变性质【代表作8】。代表作包括1篇Science, 4篇Phys.Rev.Lett.,3篇Phys.Rev.E.,已被SCI他引114次。 | 主要完成人情况 | 排名 | 姓名 | 技术职称 | 工作单位 | 完成单位 | 本人对本项目主要学术贡献 | 1 | 郭文安 | 教授 | 北京师范大学 | 北京师范大学 | 项目负责人。代表性论文1、3的共同通讯作者,代表性论文4、5、7的第一作者,代表性论文6、8的通讯作者。郭文安提出(或共同提出)相关论文的研究设想,完成(或参与完成)了相关算法与理论的发展、实际计算与论文写作。 | 2 | 邵慧 | 讲师 | 北京师范大学 | 北京师范大学 | 本项目中“发展新的数值方法,提出新的有限尺寸标度理论研究新奇量子相变及发现新奇量子相”部分主要完成人之一,代表性论文1的第一作者。在该项工作中,邵慧发展了新的模拟算法,完成了实际模拟工作,发现了奇异的标度性质。其发展的畴壁标度行为模拟方法对研究工作的完成至关重要。 | 3 | 吴新天 | 副教授 | 北京师范大学 | 北京师范大学 | 本项目中“发展键传播方法并成功应用于开放边界Ising模型和浸润相变的研究”部分的主要完成人。代表性论文2,6的第一作者。吴新天实现并发展了开放边界上Ising模型的键传播算法,提出相关的研究设想,并首次将该算法应用到问题的研究中,完成了主要的数值计算、理论分析和论文写作。 | 4 | 丁成祥 | 副教授 | 安徽工业大学 | 北京师范大学 | 本项目中“发展先进的数值转移矩阵方法探索新的相变以及精确确定相变的性质”部分的主要完成人,代表性论文8的第一作者。在该项工作中,丁成祥创造了高效而巧妙的转移矩阵构建方法,使得复杂晶格上的高精度转移矩阵计算得以完成。 | 5 | 王艳成 | 讲师 | 中国矿业大学 | 北京师范大学 | 本项目中“发展新的数值方法,提出新的有限尺寸标度理论研究新奇量子相变与发现新奇量子相”部分主要完成人之一,代表性论文3的第一作者。在该项工作中,王艳成发展了非常精致的模拟算法和创新的数据分析方法,完成了实际模拟工作。 |
| 论文、论著目录 | 序号 | 论文、专著名称/刊名/作者 | 1 | Phase Transition in the n>2 Honeycomb O(n) Model/Physics Review Letters/郭文安,H.W.J.Blote,伍法岳 | 2 | Finite-size behavior of the critical Ising model on a rectangle with free boundaries/Physics Review E/吴新天,N.Izmailian,郭文安 | 3 | Finite-size analysis of the hard-square lattice gas/Physics Review E/郭文安,H.W.J.Blote | 4 | Critical frontier of the Potts and percolation models on triangular-type and kagome-type lattices. II. Numerical analysis/Physics Review E/丁成祥,付喆,郭文安,伍法岳 | 5 | Quantum criticality with two length scales/Science/邵慧,郭文安,A.W.Sandvik | 6 | Apparent First-Order Wetting and Anomalous Scaling in the Two-Dimensional Ising Model/Physics Review Letters/吴新天,D.Abraham, J.Indekeu | 7 | Anomalous Quantum Glass of Bosons in a Random Potential in Two Dimensions/Physics Review Letters/王艳成,郭文安,A.W.Sandvik | 8 | Exact Characterization of O(n) Tricriticality in Two Dimensions/Physics Review Letters/郭文安,B.Nienhuis, H.W.J.Blote |
| | 自然奖 | 郭文安,邵慧,吴新天,丁成祥,王艳成 | 北京师范大学 | 北京师范大学 |
58 | 0024-107 | 复杂系统重构、预测和调控理论与方法 项目名称 | 复杂系统重构、预测和调控理论与方法 | 推荐/提名单位/人 | 北京师范大学 | 主要完成单位 | 北京师范大学 | 项目简介 | 自然和人类社会由各种远离平衡态的开放复杂系统构成,其整体大于部分之和等特性超越了还原论的适用范围,对各领域学者提出了艰巨的挑战。该项目充分发挥学科交叉优势,融合了统计物理、系统科学、信息科学、神经科学和行为经济学中的前沿理论方法,建立了同时解决复杂系统反问题和正问题的重构、预测和调控的一般性理论框架,克服了还原论的局限,解决了认知神经和行为科学领域中与记忆相关的若干复杂系统前沿问题,推动了物理与其它学科的交叉,揭示了复杂系统的本质特征和动力学机理。主要科学发现如下:(1)在复杂系统重构方面,提出了基于压缩感知理论,通过少量数据重构复杂系统的一般性方法,其数据量需求远低于奈奎斯特频率的采样方式,克服了传统方法的大量数据需求和极高的求解复杂度,实现了对系统动力学和结构的准确重构,为从数据出发解决复杂系统的反问题提供了方法和理论基础。KPZ 方程和争当少数者博弈的提出者Y C Zhang教授评价:“建立了复杂系统重构的普适框架”、“是理解和管理群体动力学的基础”,“解决了艰巨的挑战”;IEEE Fellow X F Wang教授评价:“建立了基于压缩感知理论的新颖框架”,“解决了基本问题”,“开辟了新的途径”。(2)将复杂系统重构方法应用于认知神经科学和行为领域,研究了视觉工作记忆的神经机制,提出了调和长期争论的“插槽假设”和“资源分配假设”的神经网络模型;提出了有限记忆容量促进亲社会行为的群体演化模型;揭示了有限记忆驱动社会空间网络演化的内在机理。该系列研究自下而上解决了从神经基础到群体行为建模和预测的正问题,得到J Neurosci期刊专文评述:“模型令人印象深刻”,“推动了领域的进步”;欧洲科学院院士M Perc教授评价:课题组发现了“引人注目的多策略非单调共存显现”,“非常有价值”,“对于公共合作非常重要”。(3)在预测的基础上,提出了基于相互作用结构和强度的复杂网络系统严格调控定理,克服了结构控制理论的缺陷,拓展了经典控制理论;提出最小结构微扰法,实现了任意复杂网络系统的最优控制。无标度网络的发现者,玻尔兹曼奖获得者A-L Barabasi教授在其发表于Rev Mod Phys文章中用4页、3张图和1张表格详细介绍了课题组提出的严格调控理论;在其发表于Nat Phys等文章中采用了课题组的特征值几何重数定理,作为其研究的基础。8篇代表性论文发表于物理权威期刊Phys Rev Lett、Phys Rev X,综合类权威期刊Nature Commun和神经科学权威期刊J Neurosci等,SCI他引631次,总他引792次;得到美国、欧洲、德国科学院院士等学者的广泛引用和正面评价。第一完成人连续五年入选Elsevier物理与天文领域中国高被引科学家、主持国家自然科学基金重点项目、获得教育部自然科学一等奖、入选青年千人计划;一位完成人为国务院学位委员会系统科学学科评议组召集人。以项目完成人为骨干的系统科学学科为全国唯一的系统科学重点学科,并入选教育部“双一流”建设学科。 | 主要完成人情况 | 排名 | 姓名 | 技术职称 | 工作单位 | 完成单位 | 本人对本项目主要学术贡献 | 1 | 王文旭 | 教授 | 北京师范大学 | 北京师范大学 | 5篇代表作的通讯作者,2篇代表作的第一作者,对三个科学发现点均做出了重要贡献,主要负责复杂系统重构、建模和控制。内容包括:提出基于压缩感知理论重构复杂系统相互作用结构和动力学方程的一般方法;提出了有限记忆容量建模群体亲社会行为的动力学演化模型;提出了调控复杂网络系统动力学的严格调控理论和基于最小结构微扰实现全局最优控制的优化方法。出版专著1部。[见附件:代表性论文1、2、3、5、7、8,专著证明] | 2 | 狄增如 | 教授 | 北京师范大学 | 北京师范大学 | 代表作6的通讯作者,代表作1、3、7的作者之一,是本项目团队的核心组织者之一,对三个科学发现点均有贡献,负责项目中的复杂网络重构和结构演化研究。[见附件:代表性论文1、3、6、7] | 3 | 王大辉 | 教授 | 北京师范大学 | 北京师范大学 | 代表作4的通讯作者,对第二个科学发现点做出了重要贡献。内容包括:建立了刻画视觉工作记忆的神经网络模型,揭示了工作记忆神经编码机制,调和了心理学和认知神经科学领域中的关于工作记忆的两种矛盾的假说。[见附件:代表性论文4] | 4 | 樊瑛 | 教授 | 北京师范大学 | 北京师范大学 | 代表作1的作者之一,并且参与其他2篇代表作的研究,是本项目团队的核心组织者之一,对第一个科学发现点做出贡献。主要负责项目中的复杂系统建模和重构。[见附件:代表性论文1] | 5 | 胡延庆 | 副教授 | 中山大学 | 北京师范大学 | 代表作6的第一作者,对第二个科学发现点做出重要贡献。内容包括:提出有限记忆资源下,社交多样性驱动的社会结构优化模型,揭示了社会网络上的信息可导航性和空间网络标度率的内在机理。[见附件:代表性论文6] | 6 | 袁正中 | 副教授 | 闽南师范大学 | 北京师范大学 | 代表作7的第一作者,对第三个科学发现点做出贡献。主要负责复杂网络严格调控定理的证明和关键节点鉴别算法等。[见附件:代表性论文7] | 7 | 沈哲思 | 助理研究员 | 中国科学院文献情报中心 | 北京师范大学 | 代表作1的第一作者,代表作3的第二作者,对第一个科学发现点做出贡献。主要负责通过二元数据重构传播网络、传播动力学和溯源。[见附件:代表性论文1、3] | 8 | 韩晓 | 中级 | University of California | 北京师范大学 | 代表作3的第一作者,对第一个科学发现点做出重要贡献;主要负责复杂系统的重构理论与方法,提出了基于压缩感知理论重构复杂系统的一般方法。[见附件:代表性论文3] | 9 | 魏子强 | 中级 | Janlie Research Campus, HHMI | 北京师范大学 | 代表作4的第一作者,对第二个科学发现点做出重要贡献。内容包括:研究了刻画视觉工作记忆的神经网络模型,通过计算机仿真揭示了工作记忆神经编码机制。[见附件:代表性论文4] |
| 论文、论著目录 | 序号 | 论文、专著名称/刊名/作者 | 1 | Reconstructing propagation networks with natural diversity and identifying hidden sources/ Nature Communications/ Shen Z., Wang W.-X., Fan Y., Di Z., Lai Y.-C. | 2 | Network reconstruction based on evolutionary-game data via compressive sensing/ Physical Review X/ Wang W.-X., Lai Y.-C., Grebogi C., Ye J. | 3 | Robust reconstruction of complex networks from sparse data/ Physical Review Letters/ Han X., Shen Z., Wang W.-X., Di Z. | 4 | From distributed resources to limited slots in multiple-item working memory: a spiking network model with normalization/ Journal of Neuroscience/ Wei Z., Wang X.-J., Wang D.-H. | 5 | Memory-based snowdrift game on networks/ Physical Review E/ Wang W.-X., Ren J., Chen G., Wang B.-H. | 6 | Possible origin of efficient navigation in small worlds/ Physical Review Letters/ Hu Y., Wang Y., Li D., Havlin S., Di Z. | 7 | Exact controllability of complex networks/ Nature Communications/ Yuan Z., Zhao C., Di Z., Wang W.-X., Lai Y.-C. | 8 | Optimizing controllability of complex networks by minimum structural perturbations/ Physical Review E/ Wang W.-X., Ni X., Lai Y.-C, Grebogi C. |
| | 自然奖 | 王文旭,狄增如,王大辉,樊瑛,胡延庆,袁正中,沈哲思,韩晓,魏子强 | 北京师范大学 | 北京师范大学 |
59 | 0024-110 | 有效学习的认知神经机制 项目名称 | 有效学习的认知神经机制 | 推荐/提名单位/人 | 北京师范大学 | 主要完成单位 | 北京师范大学,北京大学 | 项目简介 | 大脑具有各种各样的学习能力,使得个体能够不断获取新的知识和技能,这一能力关系到个体的生存和发展。什么样的学习方式最有效?有效学习对应什么样的大脑活动规律和加工机制?不同类型的学习是否共享底层的规律和机制?如何才能使学习的效果发生迁移(即举一反三)?阐明这些认知神经科学的前沿问题不仅有助于我们深入理解大脑这一高度智能化的复杂系统,而且对于提高人的学习能力至关重要。本系列研究成果正是以此为切入点,在科技部973项目(2014CB846100)、国家自然科学基金重点项目(31130025、31230030)和杰出青年科学基金(31125014)等项目的支持下,通过团队成员之间的互补合作,结合人的心理物理测量、功能磁共振成像、脑电事件相关电位、经颅磁直流电刺激以及清醒猴电生理记录等多种研究手段,从有效学习的神经激活模式、高级和低级脑区在学习中的协同作用、学习的特异性和迁移性机理等方面,深入系统地揭示了有效学习的规律和机制,取得了3个方面的重要发现。(1)在全脑和脑区层面发现,额顶叶皮层介导的神经激活模式一致性是有效学习的关键机制。以正常人为受试者,通过描记与输入信息编码和存储相关的脑区活动,我们发现神经活动模式在多次重复学习记忆中的一致性程度高低与学习效果的好坏直接相关。这种神经激活模式的一致性同时表现在时间和空间上,并且受到额顶高级脑区的调控。干预前额叶的活动可以提高相关脑区活动的一致性并提高记忆的效果。(2)在神经元层面发现,神经元集群激活模式的优化是有效学习编码的底层机制。以猕猴为动物模型,我们发现在对输入信息进行编码的过程中,反复训练可以改变神经元集群的时空反应模式,导致任务相关的信号逐渐增强、无关的信号被去除。这种神经元集群反应模式的优化程度与学习效果密切相关,并且低级皮层激活模式的优化依赖于高级皮层的反馈调控。(3)在学习的迁移性方面发现,学习效果的迁移依赖于高级和低级脑区的协同加工。通过创新性的心理物理实验范式,我们发现简单的视觉学习与高级的认知概念学习具有共享的规律和机制,而且通过特定的训练范式来促进自上而下的认知调控信号与自下而上的输入信号之间的相互作用,可以使学习的效果迁移到没有训练过的条件。这些从不同角度和层面开展的系列研究工作取得了高度一致的结果,表明不同类型的有效学习都是通过促进相关脑区之间的交互作用来优化神经激活模式,从而优化大脑对任务相关信息的抽提、编码、存储和读取等过程,而且通过行为或神经活动的干预可以促进有利于学习产生和迁移的神经活动模式。本项目的8篇代表性论文发表在Nature Neuroscience、Neuron、Current Biology、eLife、Cerebral Cortex、Journal of Neuroscience、NeuroImage等期刊上,其中一些成果得到了国际同行的专文评价,项目完成人还受Trends in Cognitive Sciences和Annual Review of Vision Science等综述期刊的邀请,就这些重要发现撰写了综述。 | 主要完成人情况 | 排名 | 姓名 | 技术职称 | 工作单位 | 完成单位 | 本人对本项目主要学术贡献 | 1 | 李武 | 教授 | 北京师范大学 | 北京师范大学 | 以清醒猕猴为动物模型,采用微电极阵列记录,本人领导的研究组发现,在视觉学习过程中视皮层神经元集群会产生特定的激活模式:编码任务相关信息的神经元其激活强度随训练而增强,而对无关信号反应的神经元逐渐被抑制。这种神经元集群编码的优化程度与学习效果密切相关(重要科学发现2,代表性论文3,通讯作者)。此外,低级皮层激活模式的优化依赖于高级皮层的反馈调控;前馈和反馈的协同作用使得输入信号中携带更多与任务相关的信息(重要科学发现2,代表性论文4,通讯作者)。这些研究从神经元层面上揭示了有效学习的机制。本人还与余聪和宋艳课题组合作,揭示了学习迁移性的规律(重要科学发现3,代表性论文5,7)。 | 2 | 薛贵 | 教授 | 北京师范大学 | 北京师范大学 | 基于人类被试,通过结合功能磁共振成像(fMRI)和脑电事件相关电位(ERP),本人领导的课题组发现,在陈述性学习任务中,记忆效果的好坏取决于相关脑区在重复学习过程中激活模式的时空一致性高低,并且这种激活模式一致性程度受到额顶皮层的调控(重要科学发现1,代表性论文1,第一及通讯作者)。我们还发现,利用经颅直流电刺激(tDCS)的方法对额顶皮层进行干预可以提高其它相关脑区激活模式的一致性,并同时提高学习记忆的效果(重要科学发现1,代表性论文2,通讯作者)。这些研究给出了有效学习的普适机制,可以为发展无损干预的方法来提高学习记忆的效果提供理论指导。 | 3 | 余聪 | 教授 | 北京大学 | 北京大学 | 通过创新性的研究理念和心理物理实验范式,本人对知觉学习的一些基本理论问题和重要现象进行了一系列的研究。在本项目中,和李武教授合作的研究证明知觉学习可以在不同物理刺激之间完全迁移,其机理不仅仅是发生在人类认知加工的低级感觉阶段,而是涉及一个非常高级的概念学习过程(重要科学发现3,代表性论文5,并列通讯作者)。本人的课题组还证明知觉学习的特异性不是学习(训练)导致的,而是未训练条件的刺激不足,这样高级的规则学习和未训练条件的感觉输入之间缺少功能连接,导致学习产生特异性(重要科学发现3,代表性论文6,通讯作者)。 这些研究结果挑战了知觉学习的主流理论并在相当程度上影响了整个知觉学习领域的发展态势。 | 4 | 宋艳 | 教授 | 北京师范大学 | 北京师范大学 | 本人领导的课题组通过在受试者进行视觉任务学习过程中,记录脑电事件相关电位,发现学习的效果与参与反馈调控以及执行功能控制的前额叶电活动强度(anterior P160–350成分)高度相关。这一结果证明了前额叶的反馈调控即使在简单的感知觉任务学习中也是至关重要的,而且高级认知脑区的调控功能在学习过程中也发生变化(重要科学发现3,代表性论文7,通讯作者)。 | 5 | 阎崟 | 讲师 | 北京师范大学 | 北京师范大学 | 本人参与了李武课题组的研究,发表了成果Perceptual training continuously refines neuronal population codes in primary visual cortex(重要科学发现2,代表性论文3,并列第一作者)和Incremental integration of global contours through interplay between visual cortical areas(重要科学发现2,代表性论文4,并列第一作者);此外,作为第三作者还参与了成果Modulation of neuronal responses by exogenous attention in macaque primary visual cortex的工作(重要科学发现3,代表性论文8,第三作者)。 | 6 | 张俊云 | 副教授 | 北京大学 | 北京大学 | 本人作为共同第一作者参与了成果Perceptual learning at a conceptual level的工作(重要科学发现3,代表性论文5),作为第二作者参与了成果Bottom-up and top-down influences at untrained conditions determine perceptual learning specificity and transfer的工作(重要科学发现3,代表性论文6)。 | 7 | 王蕊 | 助理研究员 | 中国科学院心理研究所 | 北京师范大学 | 本人作为第一作者参与了成果Perceptual learning at a conceptual level的工作(重要科学发现3,代表性论文5)。 |
| 论文、论著目录 | 序号 | 论文、专著名称/刊名/作者 | 1 | Complementary Role of Frontoparietal Activity and Cortical Pattern Similarity in Successful Episodic Memory Encoding/Cerebral Cortex/Xue, G., Q. Dong, C. S. Chen, Z. L. Lu, J. A. Mumford and R. A. Poldrack | 2 | Spatiotemporal Neural Pattern Similarity Supports Episodic Memory/Current Biology/ Lu, Y., C. M. Wang, C. S. Chen and G. Xue | 3 | Perceptual training continuously refines neuronal population codes in primary visual cortex/Nature Neuroscience/ Yan, Y., M. J. Rasch, M. Chen, X. Xiang, M. Huang, S. Wu and W. Li | 4 | Incremental integration of global contours through interplay between visual cortical areas/Neuron/ Chen, M., Y. Yan, X. Gong, C. D. Gilbert, H. Liang and W. Li | 5 | Perceptual Learning at a Conceptual Level/Journal of Neuroscience/ Wang, R., J. Wang, J.-Y. Zhang, X.-Y. Xie, Y.-X. Yang, S.-H. Luo, C. Yu and W. Li | 6 | Bottom-up and top-down influences at untrained conditions determine perceptual learning specificity and transfer/eLife/ Xiong, Y.-Z., J.-Y. Zhang and C. Yu | 7 | Predicting perceptual learning from higher-order cortical processing/Neuroimage/Wang, F., J. Huang, Y. Lv, X. Ma, B. Yang, E. Wang, B. Du, W. Li and Y. Song | 8 | Modulation of neuronal responses by exogenous attention in macaque primary visual cortex/Journal of Neuroscience/ Wang, F., M. Chen, Y. Yan, L. Zhaoping and W. Li |
| | 自然奖 | 李武,薛贵,余聪,宋艳,阎崟,张俊云,王蕊 | 北京师范大学,北京大学 | 北京师范大学 |
60 | 0024-112 | 具有独特微观结构和优异力学性能水凝胶的制备新方法 项目名称 | 具有独特微观结构和优异力学性能水凝胶的制备新方法 | 推荐/提名单位/人 | 北京师范大学 | 主要完成单位 | 北京师范大学 | 项目简介 | 该项目属于化学科学中高分子化学与物理的功能高分子研究领域。水凝胶是一类典型的软、湿材料。但是,普通的合成高分子凝胶的力学性能通常极差,这极大地限制了其在人工肌肉、软机械、致动器、组织工程和柔性电子器件等方面的应用。近年来关于高机械强度水凝胶的研究已成为一个热点。制备具有优异力学性能水凝胶的核心和重要挑战是如何设计、制备独特的微观(交联)结构并赋予其有效的能量分散机制。为此,该项目开发了多种创新性强、简便、通用的制备具有新颖微观结构凝胶的方法,所得凝胶的多项力学性能指标处于领先水平。研究成果为高机械强度水凝胶的设计、制备和应用提供了理论与技术基础。主要科学发现点包括:1) 开发了基于多官能度引发和交联中心(PFICC)制备高机械强度凝胶的方法。以过氧化的大分子微球和氧化石墨烯等作为PFICC,制备了大分子微球复合(MMC)凝胶和氧化石墨烯(GO)纳米复合凝胶等具有非常优异力学性能的水凝胶。美国科学院院士哈佛大学锁志刚教授等在Nature发表的文章以及日本北海道大学龚剑萍教授在其发表在Nat. Mater.的文章中引用的几种典型高强度凝胶中就包括了MMC凝胶,龚剑萍教授还说“MMC凝胶受到了更多的关注”,法国Creton教授说“这一策略已被应用和广泛地研究”。美国国家工程院和医学科学院院士Nicolas A. Peppas等对GO复合凝胶的制备方法、性能等作了详细介绍。2) 开发了完全依赖聚合物之间强的、类似化学交联的协同氢键作用制备高强度水凝胶的方法。所得水凝胶表现出高的拉伸强度(1.20 MPa)和极高的伸长率(高达4200%)。还制备了一种基于强、弱氢键物理交联的形状记忆凝胶。Sastry等在Chem. Rev.的文章和刘文广教授等在Prog. Polym. Sci.的综述文章都对这些工作进行了详细介绍。3) 对海蜇中胶层的微观结构和性能进行了研究,在海蜇中引入合成凝胶,得到了具有优异力学性能的复合凝胶。Schmidt等评价说“这一概念及其结果可能产生关于微观结构对高强水凝胶设计的影响方面的新知识。”采用定向冷冻-解冻法和自己开发的定向冷冻辐射聚合(交联)法和定向冷冻氧化还原引发聚合法,制备了多种在微观结构和力学性能、溶胀性能等方面均表现出显著的各向异性的仿生高强度水凝胶。4) 开发了离子转移印花(ITP)技术制备了具有复杂和可控变形的水凝胶及多种制备具有环境响应性和其他功能性的高强度凝胶的方法。该项目在Adv. Mater.,Adv. Funct. Mater.,ACS Nano,ACS Appl. Mater. Interfaces, Macromolecules等期刊上发表SCI论文32篇。8篇代表性论文SCI他引784次,被Nature,Nat. Mater.,Prog. Polym. Sci., Chem. Soc. Rev.等权威期刊重点评述并高度评价。为“Handbook of Biomimetics and Bioinspiration”一书撰写“Jellyfish Inspired Hybrid Hydrogels”一章。授权专利5项。多次应邀在国际、国内学术会议上做大会报告和邀请报告。 | 主要完成人情况 | 排名 | 姓名 | 技术职称 | 工作单位 | 完成单位 | 本人对本项目主要学术贡献 | 1 | 汪辉亮 | 教授 | 北京师范大学 | 北京师范大学 | 项目负责人,提出本项目所涉及的所有研究成果的关键学术思想和主要实验方案,负责组织和指导研究,参与了部分实验,撰写或修改定稿了所有的论文和专利文书,对所有发现点1到4都做出了创造性贡献,是8篇代表性论文的通讯作者。 | 2 | 贺昌城 | 副教授 | 北京师范大学 | 北京师范大学 | 项目重要参与人,参与水凝胶材料的结构设计与合成制备的配方与工艺设计,指导部分研究生进行凝胶材料制备及结构表征与性能测试,参与研究论文的撰写与修改等。对代表性论文2、3、4、7有重要贡献。 | 3 | 黄庭 | 高级工程师 | 中国石油化工股份有限公司北京化工研究院 | 北京师范大学 | 制备了具有均匀微观结构和优异力学性能的大分子微球复合(MMC)凝胶。对发现点1做出了实质性贡献。代表性论文1的第一作者。 | 4 | 刘佳奇 | 讲师 | 首都师范大学 | 北京师范大学 | 通过辐射化学方法实现了石墨烯(GO)的过氧化,并利用过氧化石墨烯为引发和交联中心,制备了高机械强度的GO纳米复合水凝胶,并发现了这种凝胶的自愈性能。对发现点1做出了实质性贡献。代表性论文2、3的第一作者。 | 5 | 张林 | 其他 | 营口理工学院 | 北京师范大学 | 采用自制定向冷冻装置通过定向冷冻-解冻方法制备了具有规则取向孔洞结构的聚乙烯醇(PVA)水凝胶。对发现点3做出了实质性贡献。代表性论文7的第一作者。 | 6 | 陈亚男 | 其他 | 北京师范大学 | 北京师范大学 | 利用强弱两种氢键作用,用聚乙烯醇(PVA)和单宁酸(TA)制备了一种具有优异力学性能和形状记忆行为的高强度凝胶。还以海蜇凝胶作为基底制备具有催化活性的金属或者金属氧化物纳米粒子复合凝胶。对发现点2、3有重要贡献。代表性论文5的第一作者。 |
| 论文、论著目录 | 序号 | 论文、专著名称/刊名/作者 | 1 | A novel hydrogel with high mechanical strength: A macromolecular microsphere composite hydrogel. Advanced Materials. Huang, T.; Xu, H.; Jiao, K.; Zhu, L.; Brown, H. R.; Wang, H. | 2 | Synthesis of Graphene Peroxide and Its Application in Fabricating Super Extensible and Highly Resilient Nanocomposite Hydrogels. Acs Nano. Liu, J.; Chen, C.; He, C.; Zhao, L.; Yang, X.; Wang, H. | 3 | Self-Healing in Tough Graphene Oxide Composite Hydrogels. Macromolecular Rapid Communications. Liu, J.; Song, G.; He, C.; Wang, H. | 4 | Facile Fabrication of Tough Hydrogels Physically Cross-Linked by Strong Cooperative Hydrogen Bonding. Macromolecules. Song, G.; Zhang, L.; He, C.; Fang, D.-C.; Whitten, P. G.; Wang, H. | 5 | Poly(vinyl alcohol)-Tannic Acid Hydrogels with Excellent Mechanical Properties and Shape Memory Behaviors. Acs Applied Materials & Interfaces, Chen, Y.-N.; Peng, L.; Liu, T.; Wang, Y.; Shi, S.; Wang, H. | 6 | Jellyfish gel and its hybrid hydrogels with high mechanical strength. Soft Matter. Wang, X.; Wang, H.; Brown, H. R. | 7 | Anisotropic tough poly(vinyl alcohol) hydrogels. Soft Matter, Zhang, L.; Zhao, J.; Zhu, J.; He, C.; Wang, H. | 8 | Tough Hydrogels with Programmable and Complex Shape Deformations by Ion Dip-Dyeing and Transfer Printing. Advanced Functional Materials, Peng, X.; Li, Y.; Zhang, Q.; Shang, C.; Bai, Q.-W.; Wang, H. |
| | 自然奖 | 汪辉亮,贺昌城,黄庭,刘佳奇,张林,陈亚男 | 北京师范大学 | 北京师范大学 |
61 | 0025-101 | 齐性空间的整点 项目名称 | 齐性空间的整点 | 推荐/提名单位/人 | 北京市教育委员会 | 主要完成单位 | 首都师范大学 | 项目简介 | 丢番图方程问题伴随着数论漫长历史的发展,成为推动现代数学研究的动力之一。从著名的希尔伯特23个问题中的第10和11个问题,Wiles解决著名的Fermat猜想,到千禧年七大问题中的BSD猜想都说明了该领域在数学中的核心地位。本项目研究由代数群的齐性空间定义的丢番图方程。主要的研究工具为代数数论(特别是类域论),代数群算术性质,etale上同调以及代数几何等内容。以下是本项目取得的主要科学成就:将Brauer-Manin障碍引入研究代数簇的整点问题。并证明对于非紧的单连通,半单代数群的齐性空间的整点存在性完全由Brauer-Manin障碍确定。这一结论将许多关于整点存在的零散结论统一起来。作为一项应用,彻底解决了虚二次域的三平方和问题。该项成果引发了一系列关于Brauer-Manin障碍下强逼近理论的研究。例如,Kresch教授(瑞士苏黎士大学)与 Tschinkel教授(美国纽约大学科朗研究院,ICM invited speaker)给出整点的Brauer-Manin障碍进一步的例子,Poonen教授(美国麻省理工学院,美国艺术与科学研究院会员,ICM invited speaker)关于丢番图集的工作,Borovoi教授(以色列特拉维夫大学,ICM invited speaker)与Demarche(法国巴黎6大学)对于一般齐性空间的Brauer-Manin障碍的强逼近理论的推广。Akhtari(美国俄勒冈大学)与Bhargava教授(美国普林斯顿大学,Fields奖获得者,美国国家科学院院士)在他们的论文中指出了这项工作。美国数学会评论写到:这项技术首次应用于整点的局部-整体原则的研究(this technique is applied to the study of local-global principles for integral points for the first time)。Wittenberg(法国巴黎11大学)为美国数学会出版的Proceedings of Symposia in Pure Mathematics撰写的综述文章中指出:这是整点方向基础性工作(a foundational work)。这项工作也被诸多国际重要学术杂志,如Ann. Sci. éc. Norm. Super.; J. Reine Angew. Math.;Amer.J.Math.; Proc. Lond. Math. Soc.; Compos. Math.; Comment. Math. Helv.; Forum Math.; J. Lond. Math. Soc.; Ann. Inst. Fourier; Israel J. Math.; Math. Proc. Cambridge Philos. Soc.; Math. Res. Lett.; J. Algebraic Geom.; Algebra Number Theory等多次引用。更进一步,将纤维化方法应用于证明代数簇关于Brauer-Manin障碍的强逼近理论。对于纤维为正交群的齐性空间(二次型)的情形做了更深入的研究。特别对于每一个有理点的纤维都不满足强逼近这种全新的现象,通过加入算术迷向和约化理论这些新工具建立Brauer-Manin障碍的强逼近理论。这项工作被数学顶级刊物Annals of Mathematics所引用。给定的丢番图方程,如何明确的决定出Brauer-Manin障碍,给出方程有解的可以简单验证的初等条件?我们对由数域扩张的范数定义出的丢番图方程做了系统的研究,给出了决定Brauer-Manin障碍的方法,并应用于数域的二平方和问题。这项工作被Proc. Lond. Math. Soc.等国际重要学术杂志引用。 | 主要完成人情况 | 排名 | 姓名 | 技术职称 | 工作单位 | 完成单位 | 本人对本项目主要学术贡献 | 1 | 徐飞 | 教授 | 首都师范大学 | 首都师范大学 | 将Brauer-Manin障碍的想法应用到研究整数解的问题,并证明对于非紧的单连通,半单代数群并具有联通稳定子的齐性空间,它的整点存在性完全由Brauer-Manin障碍确定。将许多关于整点存在的零散结果都统一这个理论中。彻底解决的虚二次域的三平方和问题。建立了含二次特征标的权公式,并由此得出spinor genus的权公式。证明了某些二次纤维化空间Brauer-Manin障碍下的强逼近定理。给出秩大于2的整二次型由spinor genus表示的有效判别法。建立了特征2的二次型的spinor genus理论。对由数域扩张的范数定义出的丢番图方程,构造出了有限多个能够判定这种丢番图方程是否有整数解的Brauer群中的元素。 |
| 论文、论著目录 | 序号 | 论文、专著名称/刊名/作者 | 1 | Brauer-Manin obstruction for integral points of homogeneous spaces and reprensentation by integral quadratic forms/ Compositio Mathematica/ Colliot-Thelene,徐飞 | 2 | Representation masses of spinor genera/ Duke Mathematical Journal/ 徐飞 | 3 | Strong approximation for certain quadratic fibrations with compact fibers/ Advances in Mathematics/ 徐飞 | 4 | On reprensentations of spinor genera II/ Mathematische Annalen/ 徐飞 | 5 | Spinor genera in characteristic 2/ Memoirs of the American Mathematical Society/ 王源华,徐飞 | 6 | Integral points for multi-norm tori/ Proceedings of the London Mathematical Society/ 魏达盛,徐飞 | 7 | On representations of spinor genera/Compositio Mathematica/ 陈伟侨,徐飞 | 8 | Strong approximation for the total space of certain quadratic fibrations/ Acta Arithmetica/ Colliot-Thelene, 徐飞 |
| | 自然奖 | 徐飞 | 首都师范大学 | 北京市教育委员会 |
62 | 0048-102 | 配用电“信息-能量”协同调控理论与方法 项目名称 | 配用电“信息-能量”协同调控理论与方法 | 推荐/提名单位/人 | 华北电力大学 | 主要完成单位 | 华北电力大学,上海交通大学,南方电网科学研究院有限责任公司 | 项目简介 | 配用电系统的优化调控是近年来电力系统研究的热点方向,针对含分布式电源、电动汽车、可控负荷、储能等对象的配用电单元,研究优化调控的基础理论与方法,对促进可再生能源消纳、提升用电效用具有重要的作用。国内外学者已针对各类配用电单元的调控问题开展了广泛研究,在能量优化调控上产生了丰富的理论成果。但从信息物理系统的视角,配用电系统可分解为两套并行且交互耦合的信息、能量子系统,二者内部都存在调控问题,二者之间又相互影响。因此,本项目针对配用电“信息-能量”协同调控理论和方法开展研究,并取得了一系列的原创性成果,重要科学发现有: 1.建立了配用电“信息-能量”协同调控的交互影响分析框架。 引入数据驱动的思路,建立了“信息-能量”协同调控的交互影响分析框架,提出了信息可用性对配用电单元能量调控的影响分析方法,提出了能量可用性对配用电信息传输调控的影响分析方法,揭示了配用电系统多个运行环节的“信息-能量”交互影响规律,为协同调控方法与信息安全机制研究奠定理论基础。 2.提出了配用电“信息-能量”协同调控的在线优化方法 从在线优化的视角,将“信息-能量”交互影响规律融入到建模过程中,提出了计及信息可用性和计算资源约束的在线能量优化方法,提出了计及能量可用性和计算资源约束的信息调控优化方法,解决了计算资源约束瓶颈下不确定性优化建模求解的难点问题,在有限的时间和计算资源下获得相对最优的折衷解。 3.构建了配用电“信息-能量”协同调控的信息安全机制 引入软件定义网络的思路,构建了适用于配用电“信息-能量”协同调控的信息安全机制,提出了适用于大规模嵌入式终端设备的密钥管理方法,提出了适用于配用电物联网的可定义安全互联方法,掌握了多主体、异构信息通信网络下的基础密钥管理和可定义安全互联关键技术,为智能配用电系统的应用提供了安全保障。 研究成果丰富并发展了智能配用电系统的运行控制理论与方法。共发表SCI论文42篇,授权发明专利12项,8篇发表在国际期刊/会议上的代表性论文被SCI他引430次,其中6篇论文入选ESI或SCOPUS前1%高被引论文,1篇论文入选 Renewable Energy Global Innovations网站评出的Key Scientific Article亮点报道(全球相关领域0.1%论文入选)。基于上述理论成果,项目第一完成人刘念当选IEEE 电力与能源学会影响因子最高的2本国际期刊编委(IEEE Transactions on Smart Grid和IEEE Transactions on Sustainable Energy);主要完成人周振宇获IET Premium Award(是英国工程技术协会IET对过去两年内在相关领域作出突出贡献的最高奖励);主要完成人伍军牵头成立了物联网安全控制领域IEEE P21451-1-5标准工作组,是我国主导的物联网领域首个IEEE国际标准;主要完成人张建华牵头编制了微电网控制运行领域的首个国际标准IEC TS 62898-2 Microgrids-Part 2: Guidelines for Operation。 | 主要完成人情况 | 排名 | 姓名 | 技术职称 | 工作单位 | 完成单位 | 本人对本项目主要学术贡献 | 1 | 刘念 | 教授 | 华北电力大学 | 华北电力大学 | 项目负责人。对科学发现 1、2、3均有突出贡献,主要包括:1.建立了“信息-能量”协同调控的交互影响分析框架,提出了信息可用性对配用电单元能量调控的影响分析方法;2.从在线优化的视角,将“信息-能量”交互影响规律融入到建模过程中,提出了计及信息可用性和计算资源约束的在线能量优化方法;3.提出了适用于大规模嵌入式终端设备的密钥管理方法。代表性论文1、4、5、7的第一作者及通信作者。 | 2 | 周振宇 | 教授 | 华北电力大学 | 华北电力大学 | 对项目的科学发现点1、2做出了创造性贡献,主要包括:1.建立了“信息-能量”协同调控的交互影响分析框架,提出了能量可用性对配用电信息传输调控的影响分析方法;2.将“信息-能量”交互影响规律融入到建模过程中,提出了计及能量可用性和计算资源约束的信息调控优化方法。是代表性论文2、3、6的第一作者。 | 3 | 伍军 | 副研究员 | 上海交通大学 | 上海交通大学 | 对项目的主要发现点2、3做出了创造性贡献,主要包括:1.提出了适用于配用电物联网的可定义安全互联方法。2.共同提出了计及能量可用性和计算资源约束的信息调控优化方法。代表性论文3、8的通信作者,代表性论文2的主要作者。 | 4 | 张建华 | 教授 | 华北电力大学 | 华北电力大学 | 对科学发现1、2有突出贡献,主要包括:1.共同提出了信息可用性对配用电单元能量调控的影响分析方法;2.共同提出了计及信息可用性和计算资源约束的在线能量优化方法。代表性论文1、4、5、7的主要作者。 | 5 | 李鹏 | 教授级高工 | 南方电网科学研究院有限责任公司 | 南方电网科学研究院有限责任公司 | 对科学发现2有突出贡献,共同提出了计及信息可用性和计算资源约束的在线能量优化方法。代表性论文4的主要作者。 | 6 | 陈奇芳 | 讲师 | 北京交通大学 | 华北电力大学 | 对科学发现2有突出贡献,共同提出了计及信息可用性和计算资源约束的在线能量优化方法。代表性论文4、5的主要作者。 | 7 | 雷金勇 | 教授级高工 | 南方电网科学研究院有限责任公司 | 南方电网科学研究院有限责任公司 | 对科学发现2有突出贡献,共同提出了计及信息可用性和计算资源约束的在线能量优化方法。代表性论文4的主要作者。 |
| 论文、论著目录 | 序号 | 论文、专著名称/刊名/作者 | 1 | Energy-Efficient Resource Allocation for D2D Communications Underlaying Cloud-RAN-Based LTE-A Networks/ IEEE Internet of Things Journal/ Zhenyu Zhou, Mianxiong Dong, Kaoru Ota, Guojun Wang, and Laurence T. Yang | 2 | A Key Management Scheme for Secure Communications of Advanced Metering Infrastructure in Smart Grid/ IEEE Transactions on Industrial Electronics/ Nian Liu, Jinshan Chen, Lin Zhu, Jianhua Zhang and Yan He | 3 | Proposed Security Mechanism for XMPP-Based Communicationsof ISO/IEC/IEEE 21451 Sensor Networks/ IEEE Sensors Journal/ Longhua Guo, Jun Wu, Zhengmin Xia, Jianhua Li | 4 | Distributed Interference-Aware Energy-Efficient Resource Allocation for Device-to-Device Communications Underlaying Cellular Networks/ IEEE Global Communications Conference/ Zhenyu Zhou, Mianxiong Dong, Kaoru Ota, Jun Wu, and Takuro Sato | 5 | A Heuristic Operation Strategy for Commercial Building Microgrids Containing EVs and PV System/ IEEE Transactions on Industrial Electronics/ Nian Liu, Qifang Chen, Jie Liu, Xinyi Lu, Peng Li, Jinyong Lei and Jianhua Zhang | 6 | A Charging Strategy for PV-Based Battery Switch Stations Considering Service Availability and Self-Consumption of PV Energy/ IEEE Transactions on Industrial Electronics/ Nian Liu, Qifang Chen, Xinyi Lu, Jie Liu, Jianhua Zhang | 7 | A Hybrid Forecasting Model with Parameter Optimization for Short-Term Load Forecasting of Micro-Grids/ Applied Energy/ Nian Liu, Qingfeng Tang, Jianhua Zhang, Wei Fan and Jie Liu | 8 | Energy Efficiency and Spectral Efficiency Tradeoff in Device-to-Device (D2D) Communications/ IEEE Wireless Communications Letters/ Zhenyu Zhou, Mianxiong Dong, Kaoru Ota, Jun Wu, and Takuro Sato |
| | 自然奖 | 刘念,周振宇,伍军,张建华,李鹏,陈奇芳,雷金勇 | 华北电力大学,上海交通大学,南方电网科学研究院有限责任公司 | 华北电力大学 |
63 | 0051-101 | 大型风机叶片新型复合材料力学性能研究 项目名称 | 大型风机叶片新型复合材料力学性能研究 | 推荐/提名单位/人 | 中国矿业大学(北京) | 主要完成单位 | 中国矿业大学(北京),天津商业大学 | 项目简介 | 本项目属于可再生能源科学、材料科学与固体力学的交叉领域。风能作为一种洁净的可再生能源越来越受到人们的重视,风力发电机大型化是下一代风机的发展方向。风机叶片是大型风机最关键的部件之一,叶片结构和材料决定风机的性能。本项目开展了大型风机叶片新型复合材料的力学行为研究,发展了相应的分析研究手段。在科技部国际合作项目、国家自然科学基金委等的支持下,经过近10年的攻关,取得了一系列原创性成果。 研究手段及主要研究内容:在该项目的执行中,综合利用了SEM下的原位实验研究、有限元数值模拟方法和理论分析等技术。(1)实验研究方面:在SEM下原位进行了不同类型复合材料(碳纳米管二次增强的碳纤维增强复合材料、玻璃纤维增强复合材料)在不同类型(压缩、拉伸和三点弯曲)载荷下的损伤演化过程,分析了其损伤机理。(2)数值模拟方面:发展了多种损伤模型,模拟了纤维增强复合材料从微细观损伤累积到宏观破坏的全过程,对影响纳米颗粒增强复合材料和单向纤维增强复合材料弹性性能的影响因素进行了研究。(3)理论分析方面:开发了一种可用于评价GFRP复合材料弹性刚度矩阵的函数分析方法,提出了纤维增强复合材料分数阶蠕变模型。 研究结果和主要发现点:(1)碳纳米管(CNT)作为碳纤维增强复合材料的二次增强相,可提高复合材料强度与韧性。施胶剂中CNT含量越高,增强效果越好。基体中少量CNT与施胶剂中CNT交互作用,复合材料力学性能最优。分层裂纹是碳纤维复合材料层间剪切强度的主要控制因素,分层裂纹源于碳纤维脱粘,沿纤维界面扩展。(2)纳米颗粒增强复合材料的界面性能、颗粒大小、颗粒形状、颗粒取向、颗粒体积百分比等因素对复合材料的弹性力学性能均具有影响。颗粒的团聚将减小纳米颗粒对复合材料刚度的增强作用。(3)纤维增强复合材料的弹性模量依赖于纤维的方向角,随纤维方位角的减小呈先急剧减小后略有增加的U型趋势,在40°-60°时达到最低值。(4)当纤维方向与加载方向之间的角度从0°到45°之后,复合材料的抗压强度急剧下降,然后略微增加。在纤维和加载方向之间的角度比较小时,纤维的屈曲和扭结是玻璃纤维失效的主要机制。随着纤维与施加载荷之间的角度增加,玻璃纤维的破坏主要受剪切裂纹控制。(5)复合材料中不同损伤部位之间的损伤竞争结果显示:纤维首先断裂,然后界面层失效,进而引起基体的破坏。纤维断裂之后,界面层中的损伤会迅速发展。(6)如果自修复复合材料内部出现了裂纹,靠近胶囊的裂纹往往易于扩展,更容易使胶囊中的修复物质流出对材料中的损伤进行修复。 同行引用及评价:8篇代表性论著被SCI收录8篇,被SCI他引238次。在国际会议作特邀报告3次,主办了2012“风能应用材料国际学术研讨会”。形成了大型风机叶片新型复合材料力学行为,尤其不同类型载荷作用下的损伤演化机理和演化过程的深入而系统的研究成果,可为我国下一代超大风机叶片复合材料设计及评价提供重要支持。 | 主要完成人情况 | 排名 | 姓名 | 技术职称 | 工作单位 | 完成单位 | 本人对本项目主要学术贡献 | 1 | 周宏伟 | 教授 | 中国矿业大学(北京) | 中国矿业大学(北京) | 主要负责本项目的总体规划及实验研究、理论分析,主要学术贡献包括:(1)提出了本项目研究思路,并全面负责研究计划实施;(2)系统总结了该领域国内外研究进展;(3)完成了碳纳米管(CNT)二次增强的碳纤维增强复合材料损伤演化过程和损伤机理的实验研究;(4)完成了SEM原位离轴加载下玻璃纤维增强复合材料的损伤形成和演变的微观机理研究;(5)完成了单向纤维增强复合材料在三点弯曲载荷下损伤演化过程的原位SEM实验研究。 | 2 | 王怀文 | 教授 | 天津商业大学 | 天津商业大学 | 主要负责本项目的数值模拟部分研究,主要学术贡献包括:(1)开发了可用于自动化生成纳米颗粒增强复合材料三维单胞模型的软件,研究了多种因素对纳米颗粒增强复合材料弹性性能的影响;(2)通过理论分析、有限元数值模拟,系统研究了纤维取向对单向GFRP杨氏模量的影响;(3)完成了单向纤维增强复合材料在拉伸载荷下损伤演化全过程的数值模拟;(4)进行了微胶囊自修复复合材料损伤演化过程的数值模拟。 | 3 | 彭瑞东 | 教授 | 中国矿业大学(北京) | 中国矿业大学(北京) | 参与了本项目的数值模拟部分工作,主要学术贡献包括:开发了自动化生成纳米颗粒增强复合材料二维单胞模型的软件包。利用生成的模型,采用有效界面理论对纳米颗粒增强复合材料的界面性能、颗粒大小、颗粒形状、颗粒体积百分比、颗粒分布等因素对材料弹性力学性能的影响进行了定量研究。 | 4 | 计宏伟 | 教授 | 天津商业大学 | 天津商业大学 | 参与了本项目的数值模拟部分研究,主要学术贡献包括:(1)参与了微胶囊自修复复合材料的损伤演化过程数值模拟;(2)参与了纤维增强复合材料损伤数值模拟的有限元建模工作。 | 5 | 易海洋 | 讲师 | 中国矿业大学(北京) | 中国矿业大学(北京) | 参与了本项目的实验研究部分工作,主要学术贡献包括:(1)参与完成了项目中纤维展布方向角、碳纳米管分布位置与含量对纤维增强复合材料层间剪切性能影响的实验设计与分析;(2)分析了纤维展布方向角对复合材料抗压强度的影响规律和细观破坏机理。 |
| 论文、论著目录 | 序号 | 论文、专著名称/刊名/作者 | 1 | Nanoreinforced polymer composites: 3D FEM modeling with effective interface concept. / Composites Science and Technology. / Wang H.W., Zhou H.W., Peng R.D, et al. | 2 | Modeling of nano-reinforced polymer composites: Microstructure effect on Young's modulus. / Computational Materials Science. / Peng R.D., Zhou H.W., Wang H.W.,et al | 3 | Analysis of effect of fiber orientation on Young's modulus for unidirectional fiber reinforced composites./ Composites Part B-Engineering. / Wang H.W.,Zhou H.W., Gui L.L.,et al | 4 | Compressive damage mechanism of GFRP composites under off-axis loading: Experimental and numerical investigations. / Composites Part B-Engineering. / Zhou H.W.,Yi H.Y., Gui L.L., et al. | 5 | Application of extended finite element method in damage progress simulation of fiber reinforced composites. / Materials and Design. / Wang H.W., Zhou H.W., Ji H.W., et al. | 6 | SEM in situ laboratory investigations on damage growth in GFRP composite under three-point bending tests. / Chinese Science Bulletin / Zhou H.W., Mishnaevsky Jr L, Brondsted P, et al. | 7 | Carbon fiber/carbon nanotube reinforced hierarchical composites: Effect of CNT distribution on shearing strength / Composites Part B-Engineering / Zhou H.W., Leon Mishnaevsky Jr., Yi H.Y., et al | 8 | Damage Properties Simulations of Self-Healing Composites. / Journal of Nanoscience and Nanotechnology. / Chen C., Ji H.W., Wang H.W. |
| | 自然奖 | 周宏伟,王怀文,彭瑞东,计宏伟,易海洋 | 中国矿业大学(北京),天津商业大学 | 中国矿业大学(北京) |
64 | 0051-103 | 西部典型褐煤提质转化共性关键基础理论研究 项目名称 | 西部典型褐煤提质转化共性关键基础理论研究 | 推荐/提名单位/人 | 中国矿业大学(北京) | 主要完成单位 | 中国矿业大学(北京) | 项目简介 | 本成果属于能源化学科学技术领域,是国家科技支撑计划、国家自然科学基金等课题资助的研究内容。 褐煤约占我国煤炭资源储量的75%,并且主要分布在西部地区。褐煤通常水分高、灰分高,长途运输性差,利用效率较低。针对我国褐煤利用的重大需求,研究褐煤水分脱除和转化机理,阐明分子结构和反应性特征,解决提质过程的共性关键问题,对我国西部褐煤的高效洁净利用和地区的社会经济发展具有战略意义。 目前,褐煤提质研究多集中在工艺方面,而对脱水过程中涉及的含氧官能团的作用以及煤炭表面结构的基础研究明显不足。褐煤的反应性主要取决于有机质官能团结构的解离,从分子水平认识褐煤中弱键合结构的特征以及解离规律是关键。由于褐煤结构的复杂性、多样性和不均一性,精细的全结构分析一直是本领域的难点。现有认识仅局限于宏观和静态层面,难以支撑对转化过程的全面理解。西部褐煤普遍富含碱和碱土金属等活性矿物质,在热转化过程中碱金属催化自由基反应一直是研究热点;另一方面,碱金属在高温下析出极易形成灰污结渣。因此,亟待对高活性碱性矿物质的赋存形态、催化反应机理,尤其是对灰污结渣评判方法和理论进行研究和完善。 针对上述问题,本项目系统研究了我国西部典型褐煤的官能团特点、表面性质、矿物质组成、以及分子结构和转化过程的键合解离机制。揭示了褐煤有机组分含氧官能团特征,建立了褐煤含氧官能团与含水量的关系模型,为褐煤的大规模利用奠定了理论基础。解析了典型褐煤组分的化学结构及在不同转化过程中的演化规律。阐明了褐煤分子键合结构在温度场中解离的交互作用及中间产物演化的“动态”历程和挥发物反应规律。构建了以官能团分布和键合结构为特征表达的褐煤热转化模型,为开发先进的褐煤转化技术以及产物定向调控等提供了理论依据。获得了碱及碱土金属在典型褐煤中的形态变化及对煤热解-气化转化特性的影响。深化了褐煤中活性矿物质特性认知,分阶段地考察了碱金属和碱土金属在热转化过程中迁移扩散及沉积机理,获得了低温共熔物对煤灰熔融性和结渣性的影响规律,优化了褐煤结渣特性预测模型。构建了高活性提质褐煤/半焦温和转化理论框架,揭示了褐煤具有高反应活性的化学本质,优化了反应动力学模型。建立了原料预处理过程中性质变化与反应之间的联系。研究成果被广泛应用指导褐煤热解-气化转化新工艺的开发和优化。 项目执行期间,在能源燃料领域主流学术期刊发表SCI论文43篇,EI论文56篇,总被引频次2303次。8篇代表性论文在SCI、CSCD等数据库中被引用208次(他引182次)。授权发明专利8项,国际发明专利1项,实用新型专利6项。做国际会议特邀报告3次;作为会议执行主席,主办了2017年度国际煤科学与技术会议(ICCS&T)。培养毕业博士/硕士生60余名。成果得到了国内外同行的关注和认可,并应用于褐煤提质转化工程实践。 | 主要完成人情况 | 排名 | 姓名 | 技术职称 | 工作单位 | 完成单位 | 本人对本项目主要学术贡献 | 1 | 王永刚 | 教授 | 中国矿业大学(北京) | 中国矿业大学(北京) | 项目负责人,负责本项目的总体设计、理论建模、数值模拟和实验室试验研究。主要贡献包括:①系统研究了褐煤高水含量的化学本质,获得了褐煤中孔隙结构和含氧官能团特性;②阐明了褐煤分子键合结构在温度场中解离的交互作用及中间物演化的“动态”历程和挥发物反应规律;③系统研究了低温共熔物对煤灰熔融性和结渣特性的影响规律,优化了褐煤矿物质结渣特性模型;④揭示了褐煤具有高反应活性的化学本质,优化了反应动力学模型。获得了原料矿物质、水分、粒度等对转化效果的影响规律,建立了原料预处理过程中性质变化与反应之间的联系。对发现点(一)、(二)、(三)和(四)做出贡献。 | 2 | 林雄超 | 副教授 | 中国矿业大学(北京) | 中国矿业大学(北京) | 项目骨干,负责本项目的具体实施和实验研究。主要贡献包括:①揭示了褐煤有机组分含氧官能团特征,建立并优化了褐煤含氧官能团与含水量的关系模型和褐煤脱水模型;②提出了以官能团分布和键合结构为特征表达的褐煤热转化模型,建立了显微结构和分子结构相结合的表征方法;③系统获得了碱及碱土金属在褐煤中的赋存形态;阐明了不同密度分选组分中碱及碱土金属的分布及对煤热解及气化转化特性的影响;分阶段地考察了碱金属和碱土金属在热解、气化和灰化过程中易挥发性物质迁移扩散及含碱矿物质沉积机理;④对“热”焦的原位气化和冷焦的非原位气化进行了对比研究。对发现点(一)、(二)、(三)和(四)做出贡献。 | 3 | 许德平 | 教授 | 中国矿业大学(北京) | 中国矿业大学(北京) | 项目骨干,负责本项目的具体实施和实验研究。主要贡献包括:①研究了我国西部典型褐煤的官能团特点、表面性质、矿物质组成、以及分子结构和转化过程的键合解离机制;②解析了典型杂原子组分的化学结构、结合形式和相关结构在不同转化过程中的演化规律;③揭示了褐煤具有高反应活性的化学本质,优化了反应动力学模型。对发现点(一)和(四)做出贡献。 | 4 | 张海永 | 讲师 | 中国矿业大学(北京) | 中国矿业大学(北京) | 项目骨干,负责本项目的实验研究。主要贡献包括:①以热解半焦作为催化剂载体,对煤热解/气化产生的焦油进行原位重整;②对典型褐煤受热过程中的宏观结构、分子官能团和产物分布特征进行了系统分析;③考察了半焦对褐煤热转化过程中焦油重整的作用,建立了原料预处理过程中性质变化与气化反应之间的联系。对发现点(二)和(四)做出贡献。 | 5 | 王彩红 | 工程师 | 中国矿业大学(北京) | 中国矿业大学(北京) | 项目骨干,负责本项目的分析方法的建立和实验室试验研究。主要贡献包括:①建立了化学和仪器分析相结合的方法,解决了非活性氧测定的难题,实现了对低阶煤中含氧官能团的赋存状态的再认识;②对典型褐煤受热过程中的宏观结构、分子官能团和产物分布特征进行了系统分析,结合对褐煤显微组分中弱键合结构的化学模型模拟计算,建立了显微结构和分子结构相结合的表征方法;③建立了准确、实用、简便的煤灰结渣性判据模型,研究了低温共熔物与煤灰结渣性的关系,获得了硅铝和/铁钙对煤灰结渣难易的影响,提出了新的煤灰结渣判据。对发现点(一)、(二)和(三)做出贡献。 | 6 | 王芳 | 助理研究员 | 中国矿业大学(北京) | 中国矿业大学(北京) | 项目骨干,负责本项目的具体实施和实验研究。主要贡献包括:①研究了我国西部典型褐煤的官能团特点、表面性质、矿物质组成以及分子结构和转化过程的键合解离机制;②揭示了褐煤具有高反应活性的化学本质,优化了反应动力学模型。对发现点(一)和(四)做出贡献。 |
| 论文、论著目录 | 序号 | 论文、专著名称/刊名/作者 | 1 | Tar reforming using char as catalyst during pyrolysis and gasification of Shengli brown coal/Journal of Analytical and Applied Pyrolysis/Wang Fangjie; Zhang Shu; Chen Zongding; Liu Chen; Wang Yonggang | 2 | Insights into the functional group transformation of a Chinese brown coal during slow pyrolysis by combining various experiments/Fuel/Lin Xiongchao; Wang Caihong; Ideta Keiko; Miyawaki Jin; Nishiyama Yusuke; Wang Yonggang; Yoon Seongho; Mochida Isao | 3 | Impacts of Inherent O-Containing Functional Groups on the Surface Properties of Shengli Lignite/ Energy&Fuels/Wang Yonggang; Zhou Jianlin; Bai Lei; Chen Yanju; Zhang Shu; Lin Xiongchao | 4 | Characterization of coal char gasification with steam in a micro-fluidized bed reaction analyzer/Fuel Processing Technology/Wang Fang; Zeng Xi; Wang Yonggang; Yu Jian; Xu Guangwen | 5 | In Situ Catalyzing Gas Conversion Using Char as a Catalyst/Support during Brown Coal Gasification/ Energy&Fuels/Wang Yonggang; Sun Jialiang; Zhang Haiyong; Chen Zongding; Lin Xiongchao; Zhang Shu; Gong Weibo; Fan Maohong | 6 | Variations in char structure and reactivity due to the pyrolysis and in-situ gasification using Shengli brown coal/Journal of Analytical and Applied Pyrolysis/Xu Xiuqiang; Wang Yonggang; Chen Zongding; Chen Xujun; Zhang Haiyong; Bai Lei; Shu Zhang | 7 | Effect of steam concentration on char reactivity and structure in the presence/absence of oxygen using Shengli brown coal/Fuel Processing Technology/WangYonggang; Chen Xujun; Yang Sasha; He Xin; Chen Zongding; Zhang Shu | 8 | 升温速率对胜利褐煤热解过程中N迁移转化的影响/燃料化学学报/张书; 白艳萍; 米亮; 郑盼盼; 陈绪军; 许德平; 王永刚 |
| | 自然奖 | 王永刚,林雄超,许德平,张海永,王彩红,王芳 | 中国矿业大学(北京) | 中国矿业大学(北京) |
65 | 0053-101 | 干旱-半干旱盆地高砷地下水的分布和形成机理 项目名称 | 干旱-半干旱盆地高砷地下水的分布和形成机理 | 推荐/提名单位/人 | 中国地质大学(北京) | 主要完成单位 | 中国地质大学(北京),中国地质大学(武汉) | 项目简介 | 砷是一种致癌物。近年来,世界许多国家和地区发现地质成因高砷地下水。长期饮用高砷地下水可导致慢性砷中毒,甚至引发肺癌、膀胱癌等内脏癌症,数亿人深受其害。要解决高砷地下水的危害,首先必须对其成因进行研究。高砷地下水的成因研究,自上世纪90年代以来,已经成为水文地质学领域内最重要与最活跃的研究方向之一。 前人主要围绕地下水富砷的地下水化学特征、地下水动力学条件、水文地球化学过程、有机碳来源等方面开展了大量的研究工作,对高砷地下水的形成机理进行了广泛而深入的探讨,有人认为高砷地下水是由天然过程所导致的(铁氧化物矿物的还原、竞争吸附等),也有人认为高砷地下水的形成是由人为活动激发的(农业活动污染物的输入、过量抽水、含砷硫化物矿物氧化等)。产生这些争议的关键科学问题在于,对控制砷分布的关键水文生物地球化学过程、含水层中砷释放的机制等并不清楚,直接限制了全面理解地下水系统砷富集的成因。本项目以揭示高砷地下水成因模式和控制机制为最终科学目标,采用水文地质学、水文地球化学、同位素地球化学、微生物分子生物学等多学科交叉结合的研究方法,通过十多年的努力,取得了以下创新性成果: (1)揭示了典型水文地质单元高砷地下水的分布演化规律,提出了地表水文和地下水胶体效应叠加于水文地质条件之上,是地下水砷分布的重要控制因素,发现了铁氧化物矿物的还原、硫酸根的还原、Fe(II)/As再吸附、黄铁矿-菱铁矿沉淀是控制地下水砷分布的重要过程。 (2)从水文地球化学和微生物学相结合的角度,系统探究了指示铁氧化物矿物微生物还原的高砷地下水系统铁同位素分馏特征,揭示了地下水系统砷释放的生物地球化学过程,阐释了含水系统中铁氧化物和吸附态砷的微生物还原机制。 (3)定量描述了含铁矿物形成和转变对砷的吸附机理,发现内层络合的砷‐铁配位方式是关键吸附模式,揭示了与砷配位的铁原子数越多砷吸附量越大的微观机理,为认识地下水系统砷的迁移转化和归宿提供了关键性的微观证据。 上述成果共在国内外期刊上发表论文115篇,其中在Environ Sci Technol、Geochim Cosmochim Acta、Chem Geol等期刊发表SCI论文66篇,SCI他引1317次;8篇代表性论文被SCI总引660次,他引480次,1篇入选ESI最近十年地球科学领域高被引(Top 1%)。1人担任国际SCI期刊Journal of Hydrology主编和Applied Geochemistry副主编。在后续的研究过程中,1人获国家杰出青年科学基金和国家"万人计划"科技创新领军人才。上述成果为提升中国科学家在高砷地下水的生物地球化学过程、形成模式和控制机制等研究领域的国际影响和地位做出了实质性贡献。 | 主要完成人情况 | 排名 | 姓名 | 技术职称 | 工作单位 | 完成单位 | 本人对本项目主要学术贡献 | 1 | 郭华明 | 教授 | 中国地质大学(北京) | 中国地质大学(北京) | 成果依托项目的负责人与成果主要完成人,成果形成过程中的研究方法与技术路线设计人,负责统筹协调研究当中的各项工作。完成人揭示了典型水文地质单元高砷地下水的分布演化规律,提出了水文地质条件、地表水文和地下水胶体是地下水砷分布的重要控制因素,发现控制地下水砷分布的重要过程;揭示了地下水系统砷释放的生物地球化学过程,阐释了含水系统中铁氧化物和吸附态砷的微生物还原机制;定量描述了含铁矿物形成和转变对砷的吸附机理,发现内层络合砷‐铁配位方式是关键吸附模式,揭示了与砷配位的铁原子数越多砷吸附量越大的微观机理。完成人对本成果技术创造性贡献对应“三、重要科学发现”所列第1、2、3项科技创新,由代表性论文1-8支持。 | 2 | 王焰新 | 教授 | 中国地质大学(武汉) | 中国地质大学(武汉) | 成果依托项目的主要完成人,参与成果形成过程中研究方法设计人,参与协调研究中的室内实验、测试等工作。完成人研究了典型水文地质单元高砷地下水的分布演化规律,提出了地表水文和地下水胶体效应叠加于水文地质条件之上,是地下水砷分布的重要控制因素。完成人对本成果技术创造性贡献对应“三、重要科学发现”所列第1项科技创新,由代表性论文6支持。 | 3 | 王广才 | 教授 | 中国地质大学(北京) | 中国地质大学(北京) | 成果依托项目的主要完成人,参与成果形成过程中技术路线设计人,参与协调研究当中的野外调查、样品采集等工作。完成人揭示了典型水文地质单元高砷地下水的分布演化规律,发现控制地下水砷分布的重要过程;完成人对本成果技术创造性贡献对应“三、重要科学发现”所列第1项科技创新,由代表性论文8支持。 | 4 | 沈照理 | 教授 | 中国地质大学(北京) | 中国地质大学(北京) | 成果依托项目的主要完成人,参与成果形成过程中技术路线设计人。完成人参与研究了典型水文地质单元高砷地下水的分布演化规律,揭示了地下水系统砷释放的生物地球化学过程。完成人对本成果技术创造性贡献对应“三、重要科学发现”所列第1项科技创新,由代表性论文3、8所支持。 |
| 论文、论著目录 | 序号 | 论文、专著名称/刊名/作者 | 1 | Pathways of coupled arsenic and iron cycling in high arsenic groundwater of the Hetao basin, Inner Mongolia, China: An iron isotope approach/ Geochimica et Cosmochimica Acta/ Guo Huaming; Liu Chen; Lu Hai; Wanty R.B.; Wang Jun; Zhou Yinzhu | 2 | Enhancement of arsenic adsorption during mineral transformation from siderite to goethite: Mechanism and application/ Environmental Science & Technology/ Guo Huaming; Ren Yan; Liu Qiong; Zhao Kai; Li Yuan | 3 | Groundwater geochemistry and its implications for arsenic mobilization in shallow aquifers of the Hetao Basin, Inner Mongolia/Science of the Total Environment/ Guo Huaming; Yang Suzhen; Tang Xiaohui; Li Yuan; Shen Zhaoli | 4 | Removal of arsenic from aqueous solution by natural siderite and hematite/ Applied Geochemistry/ Guo Huaming; Stuben D.; Berner Z. | 5 | Adsorption of arsenic(III) and arsenic(V) from groundwater using natural siderite as the adsorbent/ Journal of Colloid and Interface Science/ Guo Huaming; Stuben D.; Berner Z. | 6 | Geochemical characteristics of shallow groundwater in Datong Basin, northwestern China/ Journal of Geochemical Exploration/ Guo Huaming; Wang Yanxin | 7 | A review of high arsenic groundwater in Mainland and Taiwan, China: Distribution, characteristics and geochemical processes/ Applied Geochemistry/ Guo Huaming; Wen Dongguang; Liu Zeyun; Jia Yongfeng; Guo Qi | 8 | Geochemical controls on arsenic and rare earth elements approximately along agroundwater flow path in the shallow aquifer of the Hetao Basin, Inner Mongolia/ Chemical Geology/ Guo Huaming; Zhang Bo; Wang Guangcai; Shen Zhaoli |
| | 自然奖 | 郭华明,王焰新,王广才,沈照理 | 中国地质大学(北京),中国地质大学(武汉) | 中国地质大学(北京) |
66 | 0053-102 | 含油气细粒沉积岩形成机理及应用 项目名称 | 含油气细粒沉积岩形成机理及应用 | 推荐/提名单位/人 | 中国地质大学(北京) | 主要完成单位 | 中国地质大学(北京),中国石油大学(华东),山东科技大学 | 项目简介 | 细粒沉积岩分布广泛,约占沉积岩的2/3,但由于粒度小、观察难度大以及受超微观实验条件的限制,细粒物质的沉积、成岩作用是沉积学界,乃至于地质学界研究薄弱领域。随着全球范围内页岩油气勘探开发如火如荼地展开,细粒沉积岩的成因受到前所未有的高度关注。尤其是,我国页岩气可采资源量超过22万亿方,居世界第一(自然资源部,2018),页岩油可采资源量43亿吨,居世界第三(美国能源署,2015),是我国重要的油气接替资源和保障国家能源安全的重要组成部分。与此同时,国外海相含油气细粒沉积岩的成因模式既不适用于我国海相高生物硅含油气细粒沉积岩,也不能解释我国东部陆相高钙含油气细粒沉积岩的成因机理,因此全面建立含油气细粒沉积岩形成理论,进而服务于页岩油气勘探开发就显得尤为重要。在国家科技重大专项十一五、十二五课题、国家自然科学基金的持续支持下,研究团队进行了十余年的室内实验、沉积观测、油田生产实践,系统建立了含油气细粒沉积岩形成理论,为我国页岩油气勘探突破提供了重要理论支撑。主要科学发现包括:① 首次提出了含油气细粒沉积岩概念和分类方案,突破了国外仅限于细粒陆源碎屑岩的局限;② 发现了微生物控制含油气细粒沉积岩形成与演化,揭示了含油气细粒沉积动力学的多样性;③ 建立了海相高硅细粒沉积岩上升洋流成因机制与模式,发现了海相含油气细粒沉积岩新类型;④ 建立了湖相富碳酸盐含油气细粒沉积岩“陆源—内源”耦合作用成因模式,揭示了湖相页岩油生储分布规律。本成果共发表论文63 篇,其中SCI 论文28 篇、EI 论文19篇,授权/申请发明专利15项,软件著作权4项,出版专著3 部。4篇论文累计6次入选领跑者 F5000—中国精品科技期刊顶尖学术论文,2 篇获得中国石油学会优秀论文奖。论文他引总次数1806次,8篇代表作他引519次,其中SCI他引185次。细粒沉积学是新兴分支学科,8篇代表性论著集中发表于2012-2016年,引用次数在国内外同行居于前列。在研究过程中,1人受聘为国家能源专家咨询委员会委员、入选教育部油气沉积地质创新团队首席科学家、入选新世纪百千万人才工程国家级人选,1人入选泰山学者青年专家计划。项目第一完成人受邀为客座主编出版5期相关中英文专刊(Interpretation, 2018;Journal of Earth Science, 2017;石油学报,2015;地学前缘,2012;石油与天然气地质,2010),组织并召集国际层序地层学研讨会1次,召集并主持国际沉积学大会分会场等国内外学术会议5次。该成果建立了含油气细粒沉积学的理论和方法体系,成为沉积学研究热点和前沿,引领了沉积学的发展,拓展了页岩油气勘探开发领域。上述成果为四川盆地、渤海湾盆地等海陆相页岩油气的勘探重大突破提供了重要理论指导。包括中国科学院院士贾承造和邹才能教授、沙特阿美石油公司首席科学家Hayton Shaun、前英国地调局局长Gluyas Jon教授、前国际湖泊地质协会主席Elizabeth Gierlowski教授等在内的国内外知名学者广泛引用和高度评价了本成果。 | 主要完成人情况 | 排名 | 姓名 | 技术职称 | 工作单位 | 完成单位 | 本人对本项目主要学术贡献 | 1 | 姜在兴 | 教授 | 中国地质大学(北京) | 中国地质大学(北京) | 姜在兴是本项目的总负责人,8篇代表性论文中2篇论文的第一作者和其他6篇论文的第二作者,提出了本项目的总体学术思想和研究方案,是重要科学现象、特性、规律、理论的主要发现者与阐明者,系统研究了中国主要盆地含油气细粒沉积岩成因机制与演化,建立了含油气细粒沉积岩形成理论。培训油田页岩油气勘探人才2000余人/次,负责推动了细粒沉积岩形成理论指导我国页岩油气勘探实践。 | 2 | 张建国 | 讲师 | 中国地质大学(北京) | 中国地质大学(北京) | 张建国对“重要科学发现”栏中所列第二、四科学发现做出了创造性贡献。对于第二重要科学发现“发现了微生物控制含油气细粒沉积岩形成与演化”,揭示了微生物是驱动方解石沉淀关键要素,提出有机质的热成熟生油气作用控制亮晶方解石形成(代表性论文7)。在第四重要科学发现“湖相富碳酸盐含油气细粒沉积岩“陆源—内源”耦合作用成因模式”中,建立了陆源作用、内源作用共同作用下的湖相富碳酸盐细粒沉积岩混合沉积模式(代表性论文8)。 | 3 | 梁超 | 讲师 | 中国石油大学(华东) | 中国石油大学(华东) | 梁超对重要科学发现一、二、三有贡献:对重要科学发现一的贡献是界定了含油气细粒沉积岩相关术语和使用规范(代表性论文1);对重要科学发现二的贡献是发现了微生物控制了海相高硅细粒沉积岩的形成(代表性论文4);对重要科学发现三的贡献是提出了海相高硅细粒沉积岩上升洋流成因机制与模式,揭示了多种过程控制下的海相页岩沉积模式,为页岩油气勘探寻找有利储层提供了新思路(代表性论文2、4、6)。 | 4 | 韩超 | 讲师 | 山东科技大学 | 山东科技大学 | 韩超将“重要科学发现”栏中所列第一、三运用到四川盆地五峰组-龙马溪组页岩气储层评价中,发现岩相对页岩气储层含气性、物性及脆性特征具有重要控制作用,受上升流影响的富有机质硅质页岩为页岩气储层“甜点”(代表性论文5)。 |
| 论文、论著目录 | 序号 | 论文、专著名称/刊名/作者 | 1 | The lithofacies and reservoir characteristics of the Upper Ordovician and Lower Silurian black shale in the Southern Sichuan Basin and its periphery, China/Marine and Petroleum Geology/Chao Han, Zaixing Jiang, Mei Han, et al. | 2 | The shale characteristics and shale gas exploration prospects of the Lower Silurian Longmaxi shale, Sichuan Basin, South China/Journal of Natural Gas Science and Engineering/Chao Liang, Zaixing Jiang, Chunming Zhang, et al. | 3 | Oil generation induces sparry calcite formation in the lacustrine mudrock, Eocene of east China/Marine and Petroleum Geology/Jianguo Zhang, Zaixing Jiang, Xiaolong Jiang, et al. | 4 | Lacustrine massive mudrock in the Eocene Jiyang Depression, Bohai Bay Basin, China: Nature, origin and significance/Marine and Petroleum Geology/Jianguo Zhang, Zaixing Jiang, Chao Liang, et al. | 5 | 含油气细粒沉积岩研究的几个问题/石油学报/姜在兴,梁超,吴靖,等 | 6 | 四川盆地五峰组—龙马溪组页岩岩相及储集空间特征/石油勘探与开发/梁超,姜在兴,杨镱婷,等 | 7 | Source-controlled carbonates in a small Eocene half-graben lake basin (Shulu Sag) in central Hebei Province, North China/Sedimentology/Zaixing Jiang, Daizhao Chen, Longwei Qiu, et al. | 8 | Deep-water depositional mechanisms and significance for unconventional hydrocarbon exploration: A case study from the lower Silurian Longmaxi shale in the southeastern Sichuan Basin/AAPG Bulletin/Chao Liang, Zaixing Jiang, Yingchang Cao, et al. |
| | 自然奖 | 姜在兴,张建国,梁超,韩超 | 中国地质大学(北京),中国石油大学(华东),山东科技大学 | 中国地质大学(北京) |
67 | 0053-103 | 海水-地下水相互作用及其环境效应 项目名称 | 海水-地下水相互作用及其环境效应 | 推荐/提名单位/人 | 中国地质大学(北京) | 主要完成单位 | 中国地质大学(北京),长江水利委员会长江科学院 | 项目简介 | 滨海含水层处于水陆交界带的中心,是海水、地下水、各种海源物质和陆源物质汇集并相互作用的场所。海水-地下水相互作用不但复杂而且及其重要,其复杂性表现在众多非线性因素共同作用,其重要性表现在海滩漏油污染的治理修复、湿地植被生长空间分布和地下水排泄携带的陆源物质输运。本项目针对海水-地下水相互作用及其环境效应这一重大科学问题,从机理到应用进行了多学科交叉、多技术手段融合研究,取得了一系列重要成果,概括如下:1.克服众多非线性复杂因素影响,成功模拟了阿拉斯加威廉王子湾砾石型海滩海水与地下水的相互作用过程,发现并解释了海滩漏油滞留地段地下水的低溶解氧现象,揭示了地下水动态水化学变化规律和漏油在砾石型海滩长期滞留的机理,解决了一个长期未解之谜。该成果发表在Nat Geosci上,同时作为封底整版介绍,并被Nature新闻和英国New Scientist杂志报道,得到Nature和Environ Sci Technol等广泛正面引用。2.在海水-地下水水量与物质交换的评估研究中,提出了一种以镭氡盐等为示踪剂定量评估大尺度海底地下水和地下淡水排泄量的新方法,且成功应用到我国莱州湾,发现莱州湾地下淡水排泄量与黄河年均入海通量相当,改变了对地下淡水排泄量的传统认识,对莱州湾及其他类似海湾的水资源与环境管理具有重要意义。该成果受到J Geophys Res和Limnol Oceanogr等广泛正面引用。3.论证了潮间带湿地的沉积物结构特征和适量淡水供给是海滩红树生长的重要因素,揭示了滨海地下水动力过程对于近岸地区生态和生物多样性的重要性。在含水层地下水动态机理研究中,通过解析方法量化了潜水荷载作用下承压含水层中水头变化,同时利用数值模型模拟了渗透系数、各向异性比和海底坡度等对地下水盐度分布和排泄量的影响。该成果受到Sci Total Environ和Water Resour Res等广泛正面引用。4.发明设计了一种原位测定海潮环境下潮间带沉积物垂向渗透系数的装置,提出了可以在野外实验现场直接计算该参数值的简单可靠的方法-有限微元法,并以莱州湾一泥质潮滩为例,在获取沉积物渗透系数的基础上,提出了一种考虑渗出面和咸淡水密度差异影响下海水-地下水交换量的评估方法。该成果在滨海沉积物渗透系数测量上取得重大技术进步,具有重要理论与现实意义,被国际同行在野外工作中所采用,受到Int Biodeter Biodegr和ASCE等广泛正面引用。本项目共发表论文54篇,其中SCI论文 34 篇,大部分发表在本领域的Top期刊,其中8篇代表作发表在Nat Geosci、Water Resour Res、Hydrol Earth Syst Sci等水文地质学领域的顶级期刊上,累计他引159次,最高单篇他引89次。在研究过程中,1 人获国家杰出青年科学基金。上述成果为提升我国在海岸带地下水领域的国际影响和地位做出了实质性贡献。 | 主要完成人情况 | 排名 | 姓名 | 技术职称 | 工作单位 | 完成单位 | 本人对本项目主要学术贡献 | 1 | 李海龙 | 教授 | 中国地质大学(北京) | 中国地质大学(北京) | 本人为第一篇文章的第一作者,第一篇文章总共有两位作者,第二作者为通讯作者。正如在文章的“作者贡献”(Author Contributions)中所申明的那样,本人和通讯作者对文章所做的工作的贡献一样多(All authors contributed equally to this work)。具体包括项目申报、野外和室内外实验工作方案的设计和实施,相关数据的数值模拟和分析以及文章的构思和写作。本人为其他7篇(第二到第八篇)文章的通讯作者,是每篇文章中的创新性构思的提出者,在这些文章所涉及的具体工作中负责项目申报、野外和室内外实验工作方案的设计,指导第一作者开展相关数据的数值模拟和数据分析、文章的构思、写作、修改等。 | 2 | 王学静 | 副研究员 | 南方科技大学 | 中国地质大学(北京) | 提出了以海水盐度为淡水示踪剂,结合镭同位素对海底地下水和地下淡水排泄量进行定量评估的一种实用新方法,并成功应用在具有6000多平方公里的莱州湾,是海岸带水文地质学研究领域中取得的一个重要进展。发明设计了一种原位测定海潮环境下潮间带沉积物垂向渗透系数的 “变径竖管” 装置,并提出了用有限微元法来计算这一参数值的简易数据分析算法,为潮间带水文地质工作者的野外调查工作提供了简单可靠的方法。解析研究了潜水荷载作用下下覆承压含水层中水头波动变化,模拟了海水密度对水头的影响。对重要科学发现2、3和4做出了实质性贡献,是代表性论文2、6、8的第一作者,代表性论文4的共同通讯作者,代表性论文7的主要参与者之一。 | 3 | 夏玉强 | 高级工程师 | 湖北省洪湖市人民政府 | 长江水利委员会长江科学院 | 是代表性论文3的第一作者,对推荐书《重要科学发现》中所列第1项发现做出了实质性贡献。通过剖面对比、现场监测和数值模拟综合研究论证了淡水补给是影响潮间带红树生存的水文地质学关键因素之一,定量发现了表层低渗透性淤泥层和底层高渗透性砂质层的海滩含水层结构对海水-地下水循环过程及SGD的影响,为解决滨海地区生态和生物多样性问题提供了理论支撑和实证案例。 | 4 | 马倩 | 中级 | 天津大学 | 中国地质大学(北京) | 是代表性论文7的第一作者,代表性论文2的主要参与者之一,对推荐书《重要科学发现》中所列第2、4项发现做出了实质性贡献。基于野外观测的地下水水头、温度和盐度数据,提出了一种考虑渗出面和咸淡水密度差异影响下潮滩海水-地下水交换量的评估方法,并在中国莱州湾某潮滩进行应用研究,为定量研究平缓海滩海水-地下水相互作用提供了快速简便的评估方法与实证案例。 | 5 | 曲文静 | 讲师 | 河北地质大学 | 中国地质大学(北京) | 利用数值模拟程序MARUN研究了渗透系数、各向异性比、纵横向弥散度之比和海底坡度对滨海潜水含水层中盐度分布和海底地下水排泄量的影响。是代表性论文5的第一作者,代表性论文2的主要参与者之一,对推荐书《重要科学发现》中所列第2、3项发现做出了实质性贡献。 | 6 | 肖凯 | 助理研究员 | 南方科技大学 | 中国地质大学(北京) | 是代表性论文4的主要参与者之一,对推荐书《重要科学发现》中所列第2项发现做出了一定贡献。 | 7 | 张艳 | 其他 | 中国地质大学(北京) | 中国地质大学(北京) | 利用天然氡同位素(Rn-222)作为示踪剂,建立质量平衡模型,评估了莱州湾SGD的在海潮周期内的连续变化。论证了SGD携带化学物质入海的重要性,为海岸带生态环境治理提供有益借鉴,由代表性论文4支持。是代表性论文4的第一作者,对推荐书《重要科学发现》中所列第2项发现做出了实质性贡献。 |
| 论文、论著目录 | 序号 | 论文、专著名称/刊名/作者 | 1 | Long-term persistence of oil from the Exxon Valdez spill in two-layer beaches/Nature Geoscience/Hailong Li and Michel C. Boufadel | 2 | Submarine fresh groundwater discharge into Laizhou Bay comparable to the Yellow River flux/Science Report/Xuejing Wang, Hailong Li, Jiu Jimmy Jiao, D. A. Barry, Ling Li, Xin Luo, Chaoyue Wang, Li Wan, Xusheng Wang, Xiaowei Jiang, Qian Ma, Wenjing Qu | 3 | A combined field and modeling study of groundwater flow in a tidal marsh/Hydrology and Earth System Sciences/Yuqiang Xia and Hailong Li | 4 | Estimation of submarine groundwater discharge and associated nutrient fluxes in eastern Laizhou Bay, China using Rn-222/Journal of Hydrology/Yan Zhang, Hailong Li, Xuejing Wang, Chunmiao Zheng, Chaoyue Wang, Kai Xiao, Li Wan, Xusheng Wang, Xiaowei Jiang, Huaming Guo | 5 | Numerical simulations of steady-state salinity distribution and submarine groundwater discharges in homogeneous anisotropic coastal aquifers/Advances in Water Resources/Wenjing Qu, Hailong Li, Li Wan, Xusheng Wang, Xiaowei Jiang | 6 | Loading effect of water table variation and density effect on tidal head fluctuations in a coastal aquifer system/Water Resources Research/Xuejing Wang, Hailong Li, Li Wan, Futian Liu, Xiaowei Jiang | 7 | Estimation of seawater–groundwater exchange rate: case study in a tidal flat with a large-scale seepage face (Laizhou Bay, China)/Hydrogeology Journal/Qian Ma, Hailong Li, Xuejing Wang, Chaoyue Wang, Li Wan, Xusheng Wang, Xiaowei Jiang | 8 | Measuring in-situ vertical hydraulic conductivity in tidal environments/Advances in Water Resources/Xuejing Wang, Hailong Li, Jinzhi Yang, Li Wan, Xusheng Wang, Xiaowei Jiang, Huaming Guo |
| | 自然奖 | 李海龙,王学静,夏玉强,马倩,曲文静,肖凯,张艳 | 中国地质大学(北京),长江水利委员会长江科学院 | 中国地质大学(北京) |
68 | 0093-101 | 复杂试验设计的理论与构造 项目名称 | 复杂试验设计的理论与构造 | 推荐/提名单位/人 | 南开大学 | 主要完成单位 | 南开大学,东北师范大学 | 项目简介 | 向社会公开、接受社会监督的主要内容,应包含项目主要研究内容、发现点、科学价值、同行引用及评价等内容。要求不超过1200个汉字。1. 研究内容统计试验设计是有效获取数据的重要手段之一。本项目的主要研究内容为统计学中复杂试验设计的理论、构造与分析。本项目依托教育部新世纪优秀人才支持计划、教育部博士点基金和多项国家自然科学基金项目,在复杂传统试验的最优理论与设计构造、现代计算机试验的设计构造与分析、多精度及定性定量因子试验的设计与建模三方面开展了系统性研究。2. 主要发现点(1). 复杂传统试验的最优理论与设计构造。复杂传统试验设计由于受试验的随机性、时效性、材料差异性、因子多样性等诸多因素的影响和限制,如何合理安排这类试验一直是国际试验设计领域的重要研究课题。我们发展了多种复杂情形因子筛选设计的一系列最优性理论、构造方法及数据分析技术,特别是给出了多种最优准则之间的紧密联系,并提出了最优设计的多种结构性构造方法。(2). 现代计算机试验的设计构造与分析。近三十多年来,现代计算机试验由于其能够节省研究费用和加快研究进程的优点而倍受关注,国际上常采用拉丁超立方体设计来进行计算机试验。我们系统给出了计算机试验中具有正交性、均匀性等优良性质的各类拉丁超立方体设计的构造和分析方法,特别是有效解决了二阶正交拉丁超立方体设计的构造问题。(3). 多精度及定性定量因子试验的设计与建模。在某些科学试验,特别是现代计算机试验中,多精度试验可以有效权衡模型精度与费用之间的关系,且常存在定性定量因子共存的情形。我们提出了适用于多精度试验的嵌套设计及适用于定性定量因子试验的分片设计的多种灵活的构造方法,并给出了定性定量因子计算机试验的一种自适应建模技术。3. 科学价值建立了一套完整的适用于复杂试验设计的最优性理论、构造和分析方法,为最终利用这些成果来指导我国相关产业进行合理的试验设计与数据分析,以使得试验安排最科学、实施试验最经济、效率最高、精度最好,并由分析得出的决策最优、新产品更加完美等将起到一定的推动作用及理论和方法保证。 4. 同行引用与评价2004-2016年间,共发表SCI论文82篇(其中通讯作者/第一作者70篇),包括:2篇Ann. Statist., 2篇Biometrika, 11篇Statist. Sinica, 1篇Technometrics, 1篇J. Qual. Technol., 6篇 J. Complexity, 7篇中国科学(数学)英文版。SCI论文他引336次,其中八篇代表性论文SCI他引96次,单篇最高他引32次。八篇代表性论文得到了包括D.C. Montgomary教授(Shewhart Medal奖得主)、D. Steinberg教授(Box Medal奖得主,Technometrics前主编)、C. Koukouvinos教授(Hall Medal奖得主)、C.-S. Cheng教授(美国统计学会Fellow,台湾中研院院士,Statist. Sinica前主编)、M. Morris教授(美国统计学会Fellow,Technometrics前主编)、B. Tang教授(国际数理统计学会Fellow,Ann. Statist. 副主编)等著名学者的引用或评价。 | 主要完成人情况 | 排名 | 姓名 | 技术职称 | 工作单位 | 完成单位 | 本人对本项目主要学术贡献 | 1 | 刘民千 | 教授 | 南开大学 | 南开大学 | 本项目负责人和主要完成人之一,主要学术思想和总体方案的提出者。在研究方案构思、具体技术方法的确定等方面做了系统的研究工作。对《重要科学发现》中的第1、2、3均做出了突出贡献。代表性论文1、2、4、5、6、7的通讯作者。 | 2 | 孙法省 | 教授 | 东北师范大学 | 东北师范大学 | 本项目的主要完成人之一,在研究方法、技术理论和结果分析等方面做了全面和深入的工作。对《重要科学发现》中的第1、2、3均做出了突出贡献,代表性论文2、3、5、6、7的第一作者。 | 3 | 杨建峰 | 副教授 | 南开大学 | 南开大学 | 本项目的主要完成人之一,在研究方法、技术理论和结果分析等方面做了全面和深入工作,对《重要科学发现》中的第1、3做出了突出贡献,代表性论文8的第一作者。 | 4 | 杨金语 | 副教授 | 南开大学 | 南开大学 | 本项目的主要完成人之一,在研究方法、技术理论和结果分析等方面做了全面和深入的工作,对《重要科学发现》中的第2、3做出了突出贡献,代表性论文4的第一作者。 |
| 论文、论著目录 | 序号 | 论文、专著名称/刊名/作者 | 1 | Construction of orthogonal Latin hypercube designs/ Biometrika/Sun, Fasheng; Liu, Min-Qian; Lin, Dennis K. J. | 2 | Construction of orthogonal and nearly orthogonal Latin hypercube designs from orthogonal designs/Statistica Sinica/Yang, Jinyu; Liu, Min-Qian | 3 | Construction of orthogonal Latin hypercube designs with flexible run sizes/Journal of Statistical Planning and Inference/Sun, Fasheng; Liu, Min-Qian; Lin, Dennis K. J. | 4 | Construction of column-orthogonal designs for computer experiments/Science China-Mathematics/Sun FaSheng; Pang Fang; Liu MinQian | 5 | On the construction of nested space-filling designs/Annals of Statistics/Sun, Fasheng; Liu, Min-Qian; Qian, Peter Z. G. | 6 | Construction of sliced orthogonal Latin hypercube designs/Statistica Sinica/Yang, Jian-Feng; Lin, C. Devon; Qian, Peter Z. G., Lin, Dennis K. J. | 7 | On construction of optimal mixed-level supersaturated designs/Annals of Statistics/Sun, Fasheng; Lin, Dennis K. J.; Liu, Min-Qian | 8 | Connections among different criteria for asymmetrical fractional factorial designs/Statistica Sinica/Liu, Min-Qian; Fang, Kai-Tai; Hickernell, Fred J. |
| | 自然奖 | 刘民千,孙法省,杨建峰,杨金语 | 南开大学,东北师范大学 | 南开大学 |
69 | 0094-104 | 面向复杂决策的协同进化计算与数据挖掘理论及方法研究 项目名称 | 面向复杂决策的协同进化计算与数据挖掘理论及方法研究 | 推荐/提名单位/人 | 天津大学 | 主要完成单位 | 天津大学 | 项目简介 | 随着互联网、大数据、云计算等新一代信息技术的普遍应用,企业管理决策面临着更大的不确定性和潜在风险。如何更好地利用数据资源和智能技术提升企业管理组织效能、防控重大市场风险,已成为新时代企业管理创新的焦点问题,也是传统管理决策理论与方法面临的重大挑战。本项目围绕管理科学与电子商务、进化计算与商务智能、信息管理与决策支持等交叉学科领域,针对复杂管理决策中协同进化机理分析与数据挖掘高效算法设计等热点难点问题,提出了新理论新方法。主要发现点有:① 协同进化计算理论与保持群体多样性的协同算法设计。提出了群体多样性准则和基于群体迭代策略保持群体多样性的算法框架。设计了基于粒子群算法的协同进化小生境算法,解决了求解多模态函数优化问题时不能同时获得多个极值解的遗传漂移问题。提出了多种群协同进化集成算法,在处理大规模数据复杂分类问题时性能优越。② 协同进化神经网络学习模型及算法。设计了基于神经元的子空间学习模型,实现了样本空间分布复杂情形下不同特征子集选择。提出了带有特征选择的双种群神经网络算法,有效降低特征维数并简化网络结构,改善由数据分布不均导致的分类精度下降等问题。③ 面向复杂商务数据的协同学习与挖掘方法。提出了基于多目标协同进化的特征选择算法,提高了所选特征子集的质量,获得较好的分类性能。提出了基于混合进化算法的模糊分类器学习算法,实现了局部调整和全局优化的有效结合,提高了算法效率和分类器性能。④ 信息系统协同进化情境下的不确定决策。构建了能适应多重不确定环境的安全风险评估模型,解决了与环境协同进化情景下的信息系统风险评估问题。提出了动态环境下的信息系统安全风险分析模型,为安全风险传播管理中的风险评估准确性偏低和最优控制问题提供了有效的解决方案。本项目共发表期刊论文32篇,国际会议论文47篇,8篇代表性论文均为SCI/SSCI Q1期刊论文。8篇代表性论文SCI/SSCI他引175次,Google Scholar他引375次,包括相关领域中外科学院/工程院院士、IEEE/ACM顶级期刊主编等引用。在科学出版社出版著作2部。上述工作开拓和补充了进化计算与数据挖掘理论体系,已应用于电子商务、信息管理、决策支持等领域的复杂优化问题求解。例如本项目理论成果已用于研发金融机构借贷行为预测算法,在试点企业运营系统中正式应用,显著改进了原有贷款批准预测系统的综合效能(准确率提高了30%),为企业运营收入连续增长起到了关键作用。IEEE院士Roberto Battiti在计算机领域顶级期刊IEEE T Neur Net Lear的论文将代表性论文1列为优化算法训练神经网络的代表成果之一。计算机领域顶级期刊IEEE T EVOLUT COMPUT副主编Carlos A. Coello Coello将代表性论文2列为利用优化算法进行特征选择的代表成果之一。加拿大工程院院士、首席科学家奖获得者Zhang Dan在自动控制领域顶级期刊IEEE T Ind Electron的论文认为代表性论文7的成果有效证明了协同进化算法和神经网络结合的可信性和有效性。 | 主要完成人情况 | 排名 | 姓名 | 技术职称 | 工作单位 | 完成单位 | 本人对本项目主要学术贡献 | 1 | 李敏强 | 教授 | 天津大学 | 天津大学 | 系本项目总负责人,项目四个发现点的主要贡献者。主要学术贡献:1)研究了协同进化算法的协同进化过程的动力学行为和性质,提出并论证了协同进化算法设计的群体多样性准则及实现协同进化过程的三个目标,从本质上深刻揭示了协同进化过程的原理和行为特征,建立了协同进化算法有效性的理论基础,补充和丰富了进化算法理论体系。2)设计了协同进化过程中的群体迭代策略,可以更好地控制进化过程的遗传漂移现象,并提出了保持多层次群体多样性的协同进化算法框架。系8篇代表性论文的通讯作者,及论文4、8的第一作者,占本人工作量85%。 | 2 | 田津 | 副教授 | 天津大学 | 天津大学 | 系本项目主要完成人,项目第一和第二发现点的主要贡献者。重点研究了基于协同进化的神经网络学习算法及应用研究,提出了带有特征选择的双种群径向基函数神经网络算法、多种群协同进化神经网络集成算法、基于子空间的神经网络分类模型等。系8篇代表性论文中的论文1、5、7的第一作者,占本人工作量90%。 | 3 | 冯楠 | 教授 | 天津大学 | 天津大学 | 系本项目主要完成人,第二和第四发现点的主要贡献者。重点研究了信息系统的进化过程和安全不确定性决策,重新定义证据理论中的基本概率赋值函数,构建了能够适应多重不确定环境的NIS安全风险评估模型。为解决准确度量安全风险传播路径及其发生概率,提出了一个信息系统安全风险分析模型。系8篇代表性论文中的论文3、6的第一作者,论文1的共同作者,占本人工作量80%。 | 4 | 陈富赞 | 教授 | 天津大学 | 天津大学 | 系本项目主要完成人,第三和第四发现点的主要贡献者。主要研究了复杂高维数据的数据挖掘和属性约减问题,参与提出了带有特征选择的双种群径向基函数神经网络算法,及面向有效降低特征空间的维数并简化网络结构的协同进化算法。提出了面向大规模文本数据聚类和挖掘的特征选择和模型构建方法。系8篇代表性论文中的论文1、5、7的共同作者,占本人工作量70%。 | 5 | 王志春 | 副教授 | 北京师范大学 | 天津大学 | 系本项目主要完成人,第三个发现点的主要贡献者。定义了特征相关度与特征冗余度,提出了基于互信息的特征冗余度计算方法,并设计了相应的多目标协同进化求解算法。采用全新的小生境技术,提出了基于混合进化算法的模糊分类器学习算法,通过单次运行进化算法获得模糊分类器所需的全部规则。系8篇代表性论文中的论文2的第一作者,论文8的共同作者和主要贡献者,占本人工作量90%。 |
| 论文、论著目录 | 序号 | 论文、专著名称/刊名/作者 | 1 | A multi-objective evolutionary algorithm for feature selection based on mutual information with a new redundancy measure/Information Sciences/Zhichun Wang, Minqiang Li, and Juanzi Li | 2 | Learning subspace-based RBFNN using coevolutionary algorithm for complex classification tasks/IEEE Transactions on Neural Networks and Learning Systems/Jin Tian, Minqiang Li, Fuzan Chen, Nan Feng | 3 | A security risk analysis model for information systems: Causal relationships of risk factors and vulnerability propagation analysis/Information Sciences/ Nan Feng, Harry Jiannan Wang, Minqiang Li | 4 | A hybrid niching PSO enhanced with recombination-replacement crowding strategy for multimodal function optimization/Applied Soft Computing/ Minqiang Li, Dan Lin, Jisong Kou | 5 | Coevolutionary learning of neural network ensemble for complex classification tasks/Pattern Recognition/Jin Tian, Minqiang Li, Fuzan Chen, Jisong Kou | 6 | An information systems security risk assessment model under uncertain environment/Applied Soft Computing/ Nan Feng, Minqiang Li | 7 | Dual-population based coevolutionary algorithm for designing RBFNN with feature selection/Expert Systems with Applications/Jin Tian, Minqiang Li, Fuzan Chen | 8 | A hybrid coevolutionary algorithm for designing fuzzy classifiers/Information Sciences/Minqiang Li, Zhichun Wang |
| | 自然奖 | 李敏强,田津,冯楠,陈富赞,王志春 | 天津大学 | 天津大学 |
70 | 0094-106 | 基于混合气活性与浓度分层的内燃机燃烧理论和方法研究 项目名称 | 基于混合气活性与浓度分层的内燃机燃烧理论和方法研究 | 推荐/提名单位/人 | 天津大学 | 主要完成单位 | 天津大学 | 项目简介 | 内燃机广泛应用于国民经济建设和国防安全各个领域,消耗我国石油总量的60%,贡献城市大气50%以上污染物排放,提高热效率和降低排放是内燃机发展的方向。近年来以均质压燃为代表的新一代内燃机燃烧理论可实现更高热效率、超低 NOx 和碳烟排放,被认为是可替代传统燃烧过程的新型燃烧方式。但其发展面临两个瓶颈:燃烧反应速率控制困难和运行工况范围狭窄,如何实现全工况范围可控的高效清洁燃烧是内燃机燃烧研究的科学难题。在国家基金项目持续支持下,历时 10年,创新提出了基于混合气活性与浓度分层的高效清洁燃烧控制理论和方法,主要发现点如下:1. 揭示了分层低温燃烧化学反应机理,构建了分层燃烧动力学及柴油-丁醇PAH动力学机理,突破了分层燃烧动力学模型无法预测缸内扩散火焰的难题,发现浓度分层控制是低温燃烧过程控制的有效途径。新加坡国立大学 Maghbouli认为提出的分层燃烧动力学模型预测精度优于国际其他模型并很好适用于分层条件下的模拟;国际燃烧顶级期刊Proc. Combust. Inst.前主编 Dryer认为提出了国际首个可用于实际内燃机喷雾燃烧多维数值模拟的正丁醇简化动力学模型。2. 阐明了燃料活性对分层燃烧过程的作用机理,发现低活性燃料较长的滞燃期有利于降低碳烟排放,低活性燃料更适合低温燃烧。德国科学院院士Kohse-Hoeinghaus认为阐明了2,5 二甲基呋喃降低碳烟的机理是更低十六烷值(低活性)的作用;SAE会士美国伊利诺伊大学Lee认为发现通过燃料特性控制提高了发动机热效率。3. 提出了基于混合气活性与浓度分层控制实现内燃机高效清洁燃烧运行的新方法,揭示活性和浓度分层对低温燃烧耦合作用机理,发现通过混合气活性和浓度分层控制可以有效拓展发动机高效清洁运行工况范围。完成了多缸机样机开发,NOx和颗粒排放满足欧VI法规条件下,燃油经济性提高了 5%。芬兰阿尔托大学 Sarjovaara认为提出的燃烧控制新方法非常好,获得了高效超低碳烟和 NOx 排放,只需采用适当氧化催化器即可满足欧 VI 排放限值;新加坡国立大学Yang多次引用本项目研究认为在燃烧控制中,柴油早喷时混合气的活性起主要作用,晚喷时浓度分层起主要作用,第二次晚喷策略是向高负荷拓展的有效途径。 本项目在能源、燃烧领域顶级刊物发表的8篇代表作,被来自 49 个国家的1353名国内外同行SCI他引544次,单篇最高他引151次,ESI高被引论文4篇,他引作者中包括美国、德国、中国、爱尔兰院士7人,国际知名期刊主编、副主编以及国际重要学会会士40人。与企业合作完成了基于该创新原理的工程样机开发,实现了新型燃烧原理创新向先进燃烧技术实施的有效转化。 | 主要完成人情况 | 排名 | 姓名 | 技术职称 | 工作单位 | 完成单位 | 本人对本项目主要学术贡献 | 1 | 尧命发 | 教授 | 天津大学 | 天津大学 | 本项目第一完成人,对发现点1,2,3作出了创造性贡献。创新提出了基于混合气活性与浓度分层控制实现内燃机高效清洁燃烧燃烧模式设计的学术思想,提出了分层动力学模型,发现分层对燃烧控制的作用;揭示燃料活性对分层燃烧作用机理,发现低活性燃料可将分层燃烧向大负荷工况拓展;提出了基于混合气活性与浓度分层控制实现内燃机高效清洁燃烧运行的新方法,发现混合气活性与分层对燃烧的作用机理。是 8 篇代表性论文作者之一,其中代表性论文 1、3、6、7、8 的第一作者或通讯作者。 | 2 | 王浒 | 副教授 | 天津大学 | 天津大学 | 本项目第二完成人,对发现点1,2作出了创造性贡献。揭示了分层燃烧化学反应机理,构建了基础燃料简化动力学模型和正庚烷-正丁醇-PAH 简化动力学机理,探明了正丁醇含氧燃料对混合、燃烧和 PAH/碳烟的影响规律;阐明了燃料活性对分层燃烧过程的作用机理。是 2 篇代表性论文作者之一,其中代表性论文 2 的第一作者和通讯作者。 | 3 | 刘海峰 | 副教授 | 天津大学 | 天津大学 | 本项目第三完成人,对发现点2,3作出了创造性贡献。发现分层燃烧方式下的自燃着火与燃油喷射策略密切相关;发现低活性燃料较长的滞燃期有利于降低碳烟排放,更适合大负荷工况;创新提出了柴油加入低活性含氧燃料降低大负荷分层燃烧碳烟的新方法。是 3 篇代表性论文作者之一,其中代表性论文 5 的第一作者。 | 4 | 郑尊清 | 副研究员 | 天津大学 | 天津大学 | 本项目第四完成人,对发现点2,3作出了创造性贡献。发现喷射两种不同活性燃料可以有效拓展高效清洁运行工况范围;高活性燃料喷射策略实现缸内混合气活性和浓度分层,早喷提高混合气活性,晚喷实现浓度分层触发燃烧,并完成了多缸机样机开发。是 6 篇代表性论文作者之一,其中代表性论文 4、5 的通讯作者。 |
| 论文、论著目录 | 序号 | 论文、专著名称/刊名/作者 | 1 | Study on the controlling strategies of homogeneous charge compression ignition combustion with fuel of dimethyl ether and methanol / FUEL / Yao, Mingfa; Chen, Zheng; Zheng, Zunqing; Zhang, Bo; Xing Yuan | 2 | Charge stratification to control HCCI: Experiments and CFD modeling with n-heptane as fuel / FUEL / Zheng, Zhaolei; Yao, Mingfa | 3 | Development of an n-heptane-n-butanol-PAH mechanism and its application for combustion and soot prediction / COMBUSTION AND FLAME / Wang, Hu; Reitz, Rolf Deneys; Yao, Mingfa; Yang, Binbin; Jiao, Qi; Qiu, Lu | 4 | Experimental study of n-butanol additive and multi-injection on HD diesel engine performance and emissions / FUEL / Yao, Mingfa; Wang, Hu; Zheng, Zunqing; Yue, Yan | 5 | Experimental study on combustion and emission characteristics of a diesel engine fueled with 2,5-dimethylfuran-diesel, n-butanol-diesel and gasoline-diesel blends / ENERGY / Chen, Guisheng; Shen, Yinggang; Zhang, Quanchang; Yao, Mingfa; Zheng, Zunqing; Liu, Haifeng | 6 | Effects of n-butanol, 2-butanol, and methyl octynoate addition to diesel fuel on combustion and emissions over a wide range of exhaust gas recirculation (EGR) rates / APPLIED ENERGY / Liu, Haifeng; Li, Shanju; Zheng, Zunqing; Xu, Jia; Yao, Mingfa | 7 | Experimental investigation of the effects of diesel injection strategy on gasoline/diesel dual-fuel combustion / APPLIED ENERGY / Ma, Shuaiying; Zheng, Zunqing; Liu, Haifeng; Zhang, Quanchang; Yao, Mingfa | 8 | Experimental and numerical study on different dual-fuel combustion modes fuelled with gasoline and diesel / APPLIED ENERGY / Yang, Binbin; Yao, Mingfa; Cheng, Wai K. Li, Yu; Zheng, Zunqing; Li, Shanju |
| | 自然奖 | 尧命发,王浒,刘海峰,郑尊清 | 天津大学 | 天津大学 |
71 | 0155-101 | 表体相缺陷材料调控合成及其诱导光催化活性增强机制 项目名称 | 表体相缺陷材料调控合成及其诱导光催化活性增强机制 | 推荐/提名单位/人 | 河北省教育厅 | 主要完成单位 | 河北科技大学 | 项目简介 | 本项目属于无机非金属材料与光催化学科的交叉领域。 光催化技术可在温和条件下实现环境净化和清洁能源生产,低成本光催化材料的合成与规模化生产技术的开发是其工业化应用的前提。溶液燃烧合成是一种简便快捷的材料合成技术,但燃烧过程中加入的水分不断蒸发降低了材料组成与形貌结构的稳定性。针对以上问题,本项目围绕地壳储量丰富的镁、铝等元素氧化物的设计与合成、结构调控与光催化活性增强开展了系统的研究,形成了本项目的研究特色。主要发现点如下: 1.发现了绝缘体材料体相中无定形态可诱导其半导体化的现象,赋予了传统绝缘体如MgAl2O4、Al2O3等以光催化活性,明确了无定形材料键长变长是导致其禁带宽度变窄的原因,提出了催化剂自身兼具晶体与无定形结构的混晶的概念;基于此开发了系列高比表面、富体相缺陷的铝基光催化材料,为绝缘体材料的改性和其在光催化领域中的应用开拓了新途径。 2.基于无定形材料无晶格常数的特点提出了其在异质结构建中的晶格匹配作用,合成了多种无定形Al2O3基异质结材料,拓宽了无定形材料在光催化领域中的应用,为设计更加高效的异质结材料提供了思路;确定了无定形Al2O3的能带位置,为Al2O3基异质结材料的构建合成和光生载流子迁移过程的研究提供了理论基础。 3.在燃烧法合成体相缺陷材料的基础上创建了离子液体自燃烧法合成表相缺陷的方法,提出了在燃烧过程中设计还原气氛一步构建表面氧空位的思想,明确了表面氧空位对于阴、阳离子染料的吸附机制。并利用离子液体前驱体液相均匀混合的特点原位构建了系列异质结材料,改善了传统异质结合成过程繁琐、组分间接触面积小的问题,实现了高效异质结的一步构筑。 本项目设计合成了MgAl2O4、Al2O3等镁铝基光催化材料,实现了其结构调控,阐明了基于表相及体相不同位置缺陷诱导增强光催化活性的机制,并提出了原位构建表面缺陷及一步合成异质结材料的离子液体自燃烧合成思路,为高效光催化剂的合成提供了可工业化的途径。8篇代表性论文中1篇入选2015年度中国百篇最具影响国际学术论文,3篇入选ESI 1%高被引论文,1篇论文入选“‘Editor’s Choice’ online collection celebrating the fantastic research on nanomaterials for catalysis published in Nanoscale.”。8篇论文共被SCI他引459次,被Chem. Rev., J. Am. Chem. Soc., Chem. Soc. Rev.,Nano Lett.等期刊正面评述与引用。项目第一完成人入选国务院政府特殊津贴专家、教育部新世纪优秀人才、河北省省管优秀专家、河北省三三三人才工程一层次人选、河北省杰青等;授权发明专利4项;指导4名学生获得河北省优秀硕士论文。 | 主要完成人情况 | 排名 | 姓名 | 技术职称 | 工作单位 | 完成单位 | 本人对本项目主要学术贡献 | 1 | 李发堂 | 教授 | 河北科技大学 | 河北科技大学 | 作为项目负责人提出了项目学术思想,组织了项目实施,指导了实验研究,主持或参与撰写了全部代表性论文,对发现点1-3均做出了创造性贡献,是8篇代表性论文的通讯作者或共同通讯作者。 | 2 | 王晓静 | 教授 | 河北科技大学 | 河北科技大学 | 验证了无定形TiO2晶格匹配的学术思想,发现了Bi系材料表面氧空位形成的新思路,参与研究了无定形Al2O3及铋系光催化剂的实验工作,对发现点1-3均有重要贡献,是代表性论文4、7的第一作者、代表性论文1-3、6、8的共同作者。 | 3 | 郝影娟 | 副教授 | 河北科技大学 | 河北科技大学 | 参与了实验研究及论文撰写,讨论了离子液体自燃烧合成的机理与影响因素,对发现点1-3均有贡献,是代表性论文1-3、5-8的共同作者。 | 4 | 赵地顺 | 教授 | 河北科技大学 | 河北科技大学 | 指导提出了配位离子液体的概念,参与讨论了离子液体自燃烧的学术思想,对发现点1-3均有贡献,是代表性论文1-3、5、6的共同作者。 | 5 | 赵君 | 副教授 | 河北科技大学 | 河北科技大学 | 参与了实验研究及论文撰写,讨论了影响光催化剂活性的因素及机制,对发现点1-3均有贡献,是代表性论文4、6、7的共同作者。 |
| 论文、论著目录 | 序号 | 论文、专著名称/刊名/作者 | 1 | Enhanced visible-light photocatalytic activity of active Al2O3/g-C3N4 heterojunctions synthesized via surface hydroxyl ModificationEnhanced visible-light photocatalytic activity of active Al2O3/g-C3N4 heterojunctions synthesized via surface hydroxyl Modification/JOURNAL OF HAZARDOUS MATERIALS/Li, Fa-tang; Zhao, Ye; Wang, Qing; Wang, Xiao-jing; Hao, Ying-juan; Liu, Rui-hong; Zhao, Dishun | 2 | Ionic liquid self-combustion synthesis of BiOBr/Bi24O31Br10 heterojunctions with exceptional visible-light photocatalytic performances/NANOSCALE/Li, Fa-tang; Wang, Qing; Ran, Jingrun; Hao, Ying-juan; Wang, Xiao-jing; Zhao, Dishun; Qiao, Shi Zhang | 3 | In-situ one-step synthesis of novel BiOCl/Bi24O31Cl10 heterojunctions via self-combustion of ionic liquid with enhanced visible-light photocatalytic activities/APPLIED CATALYSIS B-ENVIRONMENTAL/Li, Fa-tang; Wang, Qing; Wang, Xiao-jing; Li, Bo; Hao, Ying-juan; Liu, Rui-hong; Zhao, Di-shun | 4 | Construction of amorphous TiO2/BiOBr heterojunctions via facets coupling for enhanced photocatalytic activity/JOURNAL OF HAZARDOUS MATERIALS/Wang, Xiao-jing; Yang, Wen-yan; Li, Fa-tang; Zhao, Jun; Liu, Rui-hong; Liu, Shuang-jun; Li, Bo | 5 | Solution combustion synthesis and visible light-induced photocatalytic activity of mixed amorphous and crystalline MgAl2O4 nanopowders/CHEMICAL ENGINEERING JOURNAL/Li, Fa-tang; Zhao, Ye; Liu, Ying; Hao, Ying-juan; Liu, Rui-hong; Zhao, Di-shun | 6 | Structure modification function of g-C3N4 for Al2O3 in the in situ hydrothermal process for enhanced photocatalytic activity/CHEMISTRY-A EUROPEAN JOURNAL/Li, Fa-tang; Liu, Shao-jia; Xue, Ya-bin; Wang, Xiao-jing; Hao, Ying-juan; Zhao, Jun; Liu, Rui-hong; Zhao, Dishun | 7 | A chelation strategy for in-situ constructing surface oxygen vacancy on {001} facets exposed BiOBr nanosheets/SCIENTIFIC REPORTS/Wang, Xiao-jing; Zhao, Ying; Li, Fa-tang; Dou, Li-jun; Li, Yu-pei; Zhao, Jun; Hao, Ying-juan | 8 | One-step construction of {001} facet-exposed BiOCl hybridized with Al2O3 for enhanced molecular oxygen activation/CATALYSIS SCIENCE & TECHNOLOGY/Li, Fa-tang; Li, Yi-lei; Chai, Mei-juan; Li, Bo; Hao, Ying-juan; Wang, Xiao-jing;Liu, Rui-hong |
| | 自然奖 | 李发堂,王晓静,郝影娟,赵地顺,赵君 | 河北科技大学 | 河北省教育厅 |
72 | 0274-103 | 水-热耦合作用的煤层气开采基础研究 项目名称 | 水-热耦合作用的煤层气开采基础研究 | 推荐/提名单位/人 | 山西省教育厅 | 主要完成单位 | 太原理工大学 | 项目简介 | 煤矿瓦斯灾害是威胁煤矿安全生产的重大煤矿灾害之一。在煤矿开采过程中,瓦斯抽采是防治瓦斯灾害最为有效的方法。但大量的瓦斯事故表明,以瓦斯抽采预防瓦斯灾害是极其有限的。通常认为压力是影响煤吸附甲烷的重要条件,只要降低吸附压力,甚至采用负压进行抽采,就可以达到有效抽采煤层中瓦斯的作用。但实践表明:煤从地下几百米的工作面运输到地面的煤仓的过程中,一直伴随着瓦斯的溢出。显然,降低压力并不能使瓦斯迅速释放。自进入工业化社会,开始大规模煤矿开采以来,控制煤矿巷道中的瓦斯浓度,保障煤矿安全生产一直是煤矿科技工作者重要的研究课题。1916年美国物理化学家欧文朗格缪尔提出了著名的朗格缪尔等温吸附方程,奠定了煤吸附甲烷理论研究的基础。人们从煤的组分及其孔隙结构、煤分子与甲烷分子相互作用、煤体骨架与甲烷气体孔隙压力的相互作用等方面展开研究,但仍然无法破解低渗透煤层的瓦斯抽采难题。本课题组经过多年的研究发现,温度是影响煤吸附甲烷的重要条件。煤吸附甲烷是放热过程,反之解吸是吸热过程。因此,煤中的甲烷解吸时是需要热量的。当煤体温度升高时,煤的吸附能力下降,瓦斯解吸量增加。自2009年,太原理工大学课题组在“国家自然科学基金”、“山西省基础研究计划”的持续资助下,展开了详细的理论研究,提出注热强化煤层气开采的方法。本项目依托国家自然基金、山西省自然科学基金,采用理论分析和试验验证的研究方法,基于煤与瓦斯吸附的能量守恒原理,形成了高温及含水条件下煤层气吸附解吸理论,主要创新成果如下:(1)研制了常温-300℃的高温高压等温吸附试验装置,通过实验揭示了常温至270℃条件下煤吸附/解吸甲烷的规律;研制了大煤样的绝热吸附试验装置,利用φ100mm×150mm的大煤样试验,揭示了煤吸附/解吸甲烷过程中煤体温度的变化规律,测定了煤吸附/解吸甲烷过程中变形能与热能;研制了在线CT扫描的煤吸附/解吸甲烷试验装置,分析了煤吸附/解吸甲烷过程中的细观结构变化及孔隙率变化规律。(2)创建了CT扫描与SEM相结合的煤表面细观结构研究方法,发现了吸附甲烷后煤体内部结构同时存在膨胀与挤压两种变形的物理现象,揭示了煤吸附甲烷的细观结构变形机理。(3)基于统计热力学的相关理论和能量守恒定律,得到煤与甲烷两能态吸附模型和吸附势方程。(4)通过大煤样的高温吸附/解吸试验,揭示了水制约煤中瓦斯解吸的规律,发现了注水压力与水进入煤体孔隙的临界孔隙尺度;获得了高温加速含水煤层瓦斯解吸的数学关系式。(5)基于理论与实验的研究发现,发明了注热强化煤层气开采的成套技术与装备。本项目出版专著1部,发表学术论文30篇,被SCI收录15篇,EI收录10篇,研究成果被国内外学者广泛引用,共计他引600余次。其中8篇代表性论文被SCI他引42次,他引合计219次。以本项目发现的物理规律和理论为基础,授权注热开采煤层气的发明专利10项,项目整体处于国际领先水平。 | 主要完成人情况 | 排名 | 姓名 | 技术职称 | 工作单位 | 完成单位 | 本人对本项目主要学术贡献 | 1 | 冯增朝 | 教授 | 太原理工大学 | 太原理工大学 | 项目总负责人。确定了煤吸附甲烷的能量变化理论研究的总体研究思路,设计实验方案和技术路线,组织项目实施,设计了项目研究所需要的大型实验装置。 代表性论著4、5的第一作者,代表性论著2、3、4、5、6、7、8的通讯作者。 | 2 | 赵东 | 副教授 | 太原理工大学 | 太原理工大学 | 通过大煤样的高温吸附、注水、定压解吸、定容解吸,揭示了水制约煤中瓦斯解吸的规律,发现了注水压力与水进入煤体孔隙的临界孔隙尺度;获得了高温加速含水煤层瓦斯解吸的数学关系式,试验得到了封闭的吸附体系中吸附压力与温度之间的关系。 代表性论著1、2、7、8的第一作者,代表性论著1的通讯作者。 | 3 | 周动 | 讲师 | 太原理工大学 | 太原理工大学 | 提出了CT扫描与SEM相结合的煤表面细观结构研究方法,发现了吸附甲烷后煤体内部结构同时存在膨胀与挤压两种变形的物理现象,揭示了煤吸附甲烷孔隙结构变化规律,煤吸附/解吸甲烷的细观变形机理及黏土矿物质对煤吸附/解吸甲烷变形的影响。 代表性论著6的第一作者。 | 4 | 刘志祥 | 讲师 | 太原理工大学 | 太原理工大学 | 基于统计热力学的相关理论,开展了煤体对瓦斯吸附热的理论研究,系统地阐述了吸附热产生的微观机理。 代表性论著3的第一作者。 | 5 | 蔡婷婷 | 讲师 | 太原理工大学 | 太原理工大学 | 进行了项目研究的相关细观特征研究及表征。 代表作4的第二作者。 |
| 论文、论著目录 | 序号 | 论文、专著名称/刊名/作者 | 1 | Laboratory Experiment on Coalbed-Methane Desorption Influenced by Water Injection and Temperature/ Journal of Canadian Petroleum Technology/ Zhao, D.et al | 2 | Experiments of Methane Adsorption on Raw Coal at 30-270 degrees C/Energy Sources Part A/Zhao D.et al | 3 | Heat and deformation effects of coal during adsorption and desorption of carbon dioxide/ Journal of Natural Gas Science and Engineering/Liu Z.X.et al | 4 | Temperature and deformation changes in anthracite coal after methane adsorption /Fuel/Feng Z.C.et al | 5 | Study on microstructural changes of coal after methane adsorption/ Journal of Natural Gas Science and Engineering/Feng Z.C.et al | 6 | Uniformity of temperature variation in coal during methane adsorption/Journal of Natural Gas Science and Engineering/Zhou D.et al | 7 | 高压注水对煤体瓦斯解吸特性影响的试验研究/岩石力学与工程学报/赵东,冯增朝,赵阳升 | 8 | 结合孔隙结构分析注水对煤体瓦斯解吸的影响/岩石力学与工程学报/赵东,赵阳升,冯增朝 |
| | 自然奖 | 冯增朝,赵东,周动,刘志祥,蔡婷婷 | 太原理工大学 | 山西省教育厅 |
73 | 0275-101 | 城市绿地结构与环境调节功能研究 项目名称 | 城市绿地结构与环境调节功能研究 | 推荐/提名单位/人 | 山西省教育厅 | 主要完成单位 | 山西农业大学 | 项目简介 | 绿地是城市最重要的生态基础设施。面对我国不断攀高的城市人口和绿地规模增长潜力有限的现实,深入研究城市生态系统的格局、过程和功能,对宜居健康城市建设具有重要价值。城市绿地的结构、组成、位置以及空间形态显著影响绿地的生态过程。在景观密度一定的条件下,通过合理布置景观单元的结构 (如比例和组合) ,可以实现生态服务价值的最大化。基于这一认识,学科带头人蔺银鼎教授以科学的认知和独特的视野确定了围绕与城市居民生活和健康关系密切且影响深远的城市绿地降温增湿功能和滞尘减污功能进行科研攻关。在2项国家自然科学基金项目和3项省级项目等的支持下,项目组自2002年起围绕既定方向,持续开展城市绿地结构与格局优化、城市绿地与物种多样性、生态服务价值的定量化评价等领域的研究。主要研究结论:(1)植物的生命活动产生空间综合生态效应场,以绿地为中心向非绿地空间系统梯度渗透。城市绿地与周围非绿地之间存在一定强度的热力环流,上午和午后距离绿地越近气温越低,并随高度的增加绿地的冷源效应减弱。在水平和垂直方向上,绿地面积、绿量与绿地降温增湿效应均显著正相关,与绿地周长面积比显著负相关。(2)道路绿化带纵向布置上的间隔宽度会影响道路的微气候条件,进而对机动车道的污染物水平扩散产生影响,即存在“微峡谷”效应。道路绿地对污染物的净化效果随气象条件的变化发生改变。SO2主要受风速和气温的影响,而 NOx主要受地表面温度的影响,NH3主要受气温的影响,TSP主要受空气湿度的影响,PM10主要受气温和气压的影响。道路绿化隔离带植物配置模式的设计必须首先确定目标污染物,对于氮氧化物、碳氢化合物等气态污染物,应以低矮植物为主;而颗粒污染物的净化则应以复层结构为宜。对于减少道路颗粒性污染物向非机动车道的扩散而言,疏透度和高度是最重要的结构因子,最佳组合水平分别是:疏透度20%、高度350cm、宽度250 cm。(3)城市绿地植物群落结构和绿地面积对土壤碳固持功能具有显著影响,通过人为控制林分结构、改变管理措施、优化调整绿地面积及形状指数等,可以实现土壤碳排放的降低,从而提高绿地的固碳潜力。(4)以城市绿地的滞尘、固碳释氧、消减噪音、涵养水源、调节小气候、保育土壤6项生态系统服务为研究对象,明确不同的植物功能性状与生态系统服务之间的关系,构建基于生态系统服务功能理论的树种选择决策模型,实现城市绿地生态系统服务的多样化和生态系统服务的定向优化。项目取得了丰富的研究成果,发表论文23篇,其中SCI 2篇,国家级13篇,专著1部,教材2部,培养博士生2名,硕士生15名。研究论文受到同行持续关注,引用率高,最高它引146次;引文影响力高,SCI论文均被2区论文引用。研究成果为国内同类研究提供了良好的范例、积累了丰富而翔实的基础数据、丰富了相关领域的科学认知,带动了国内风景园林和城市生态学科绿地服务功能与生态过程研究的发展。 | 主要完成人情况 | 排名 | 姓名 | 技术职称 | 工作单位 | 完成单位 | 本人对本项目主要学术贡献 | 1 | 武小钢 | 教授 | 山西农业大学 | 山西农业大学 | 在项目组织实施中负责编制技术路线,制定试验实施方案,组织项目实施。对不同类型城市绿地的平面几何形态与降温增湿效应、道路绿地的植物配置模式与大气污染物减滞 效益等提出了有意义的结论;揭示了城市绿地植物群落结构和绿地形态对土壤碳固持功能的影响。 | 2 | 杨秀云 | 教授 | 山西农业大学 | 山西农业大学 | 在项目组织实施中负责园林植物群落特征、配置模式的基础数据收集,实验室相关指标测试与分析、数据。提出了城市绿地树种选择的功能多样性原则,构建基于生态系统服务功能理论的树种选择决策模型。 | 3 | 蔺银鼎 | 教授 | 山西农业大学 | 山西农业大学 | 在项目总体实施中负责项目科学问题的凝练和总体研究框架的确定。提出了“生态场”的概念和理论模型,对城市典型植物群落的温湿度生态场特征进行了刻画,对影响城市绿地降温增湿效应和大气颗粒物扩散的绿地植物配置结构进行了分析。 | 4 | 郝兴宇 | 教授 | 山西农业大学 | 山西农业大学 | 从气象学角度,考察城市绿地温湿度三维空间分布规律、城市街道微气象条件对大气污染物扩散的影响及机理等。探讨了气象条件对城市道路绿化带空气净化效果的影响,首次对城市道路绿化带的“微峡谷效应”进行了观测研究。 | 5 | 乔琼 | 讲师 | 山西农业大学 | 山西农业大学 | 负责城市绿地空间数据挖掘、实验室相关指标测试与分析。通过收集整理,筛选出26种在植物景观设计中与生态系统服务相关的包括植物形态特征、生理特征以及美学特征的数据集,基于Gower指数计算物种之间功能差异度。 | 6 | 王娟 | 讲师 | 山西农业大学 | 山西农业大学 | 城市绿地降温增湿实验项目的现场组织、试验数据整理与分析。研究了不同类型城市绿地生态场的水平和垂直结构特征,得出了绿地降温增湿效益与绿地面积和几何形态间的关系。 |
| 论文、论著目录 | 序号 | 论文、专著名称/刊名/作者 | 1 | Elevated soil CO2 efflux at the boundaries between impervious surfaces and urban greenspaces./Atmospheric Environment./Xiaogang Wu, Dan Hu, Shengli Ma, Xia Zhang, Zhen Guo, Kevin Gaston. | 2 | Seasonal spatial pattern of soil respiration in a temperate urban forest in Beijing./Urban Forestry & Urban Greening./Wu Xiaogang,Yuan Jiajia, Ma Shengli, Feng Shuxiang, Zhang Xia, Hu Dan. | 3 | 城市道路隔离带绿化模式对人行道空气质量的影响评价./环境科学学报./武小钢,蔺银鼎 | 4 | 长治城市湿地公园滨岸区植物群落特征及其与土壤环境的关系./生态学报./武小钢,杨秀云,边俊,朱烨,曹晔 | 5 | 城市机动车道颗粒污染物扩散对绿化隔离带空间结构的响应./ 生态学报./蔺银鼎,武小钢,郝兴宇,韩翀 | 6 | 城市绿地降温增湿效应与其结构特征相关性研究./中国生态农业学报./武小钢; 蔺银鼎; 闫海冰; 郝兴宇 | 7 | 城市不同绿地垂直热力效应比较./生态学报/郝兴宇,蔺银鼎,武小钢,王娟,梁峰,梁娟 | 8 | 城市绿地空间结构对绿地生态场的的影响./生态学报./蔺银鼎,韩学孟,武小钢,郝兴宇,王娟,梁锋,梁娟,王志红 |
| | 自然奖 | 武小钢,杨秀云,蔺银鼎,郝兴宇,乔琼,王娟 | 山西农业大学 | 山西省教育厅 |
74 | 0276-101 | 喉鳞癌转录组差异网络构建与关键生物学功能调控机制研究 项目名称 | 喉鳞癌转录组差异网络构建与关键生物学功能调控机制研究 | 推荐/提名单位/人 | 山西省教育厅 | 主要完成单位 | 山西医科大学 | 项目简介 | 喉鳞癌居上呼吸道恶性肿瘤第二位,在包括山西省在内的我国北方地区高发。罹患喉鳞癌可致患者呼吸、发音、吞咽等生理功能严重受损。外科手术及放化疗是目前喉鳞癌主要治疗手段,但近30年来生存率并未明显提升。易侵袭转移及放化疗抵抗是喉鳞癌术后复发及预后不良的主要原因,更是进一步提升患者生存率与生存质量的关键瓶颈问题。 本项目在喉鳞癌转录组差异网络构建与关键生物学功能与调控机制研究方面取得了原创性成果,对喉鳞癌侵袭转移及放化疗抵抗多耐药机制作出重要理论贡献,对该病临床防治有重大意义。本项目主要原创性贡献如下: 1.国际上率先建立转移及非转移喉鳞癌差异性转录调控网络(miRNA-mRNA-lncRNA)。发现转移喉鳞癌中差异表达基因网络显著不同于非转移喉鳞癌,其差异性转录调控网络功能主要富集于细胞有丝分裂、DNA复制、细胞周期调控及上皮恶性间质转化(EMT)等信号通路;而非转移喉鳞癌主要富集于细胞黏附、ECM-受体相互作用等信号通路。提出转录网络功能失衡是喉鳞癌侵袭转移的重要分子生物学基础。 2.首次从转录组角度研究差异基因调控网络中关键节点基因对喉鳞癌侵袭转移、多耐药等恶性生物学行为分子调控机制。发现以miRNA为调控核心,与靶向编码基因组成重要“信号轴”,通过细胞骨架形成调控、上皮恶性间质转化、自噬调节、肿瘤干细胞干性维持等重要分子生物学功能,广泛参与喉鳞癌细胞恶性表型调控,同时发现多个miRNA及靶基因是喉鳞癌靶向治疗与预后评价的重要分子标记。 3.发现影响喉鳞癌肿瘤免疫耐受的关键分子MMP-9。喉癌组织中高水平的MMP9促进免疫效应细胞Treg数量增加,进而抑制肿瘤特异性CD8+ T细胞,导致机体抗癌能力下降。揭示抗肿瘤细胞的免疫效应细胞发生功能障碍是肿瘤的另一病理特征,表明降低肿瘤特异性免疫耐受或重塑免疫效应细胞肿瘤抑制功能有望抑制肿瘤生长。 依托项目共计发表SCI论文10篇,其中8篇代表性学术论文,他引总频次94次。8篇代表性SCI论文受到来自15个国家公开出版的SCI期刊引用与评价,特别是受到自然出版集团下国际著名免疫学期刊Cell Mol Immunol的引用。原创性成果获国家授权专利5项。 | 主要完成人情况 | 排名 | 姓名 | 技术职称 | 工作单位 | 完成单位 | 本人对本项目主要学术贡献 | 1 | 王斌全 | 教授 | 山西医科大学 | 山西医科大学 | 是本项目研究思路的提出者、实验设计以及结果统计分析的主要指导者。主要学术贡献包括标本收集、标本分组、标本质控以及患者的病理资料收集与术后随访,差异基因生物信息学分析后的典型重要分子通路的筛选指导、差异基因细胞分子生物学功能的检测指导,喉癌体内裸鼠移植瘤的技术指导等。是代表性论文1-8的通讯作者,专利主要撰写及发明人。 | 2 | 高伟 | 副教授 | 山西医科大学 | 山西医科大学 | 主要技术贡献包括样本RNA提取、芯片检测、芯片数据的生物信息学分析、功能聚类以及GO与KEGG分析,双荧光报告载体构建以及互作检测、差异基因体外细胞功能检测、分子生物学检测以及数据的统计学分析。是代表论文2和7第一作者、代表论文1和3并列第一作者、代表论文4和8第三作者、代表论文5第四作者,专利主要撰写及发明人。 | 3 | 吴勇延 | 副教授 | 山西医科大学 | 山西医科大学 | 负责高通量表达谱芯片数据分析,构建喉鳞癌中miRNA、lncRNA和mRNA表达差异网络。在喉鳞癌转录组特征性图谱建立中分析差异表达基因参与的生物过程及信号通路,为筛选关键结点基因提供重要数据支撑。是代表性论文1第四作者、代表性论文2第七作者。 | 4 | 皇甫辉 | 正高级 | 山西医科大学 | 山西医科大学 | 负责临床喉鳞癌冰冻组织样品分离及石蜡样品制备,样品RNA和蛋白提取,患者随访数据收集整理,为项目提供样品和临床病理参数信息保障。是代表性论文3和4第五作者、代表性论文5和7第六作者。 | 5 | 温树信 | 教授 | 山西医科大学 | 山西医科大学 | 为喉鳞癌进展与预后关键分子的临床相关性分析提供技术指导。为喉鳞癌临床样本收集与保存提供技术指导,负责喉鳞癌患者术后随访及数据录入、整理与分析。是代表性论文1第三作者、代表性论文2和3第四作者、代表性论文4第六作者、代表性论文5和7第五作者,专利主要撰写及发明人。 | 6 | 张春明 | 副教授 | 山西医科大学 | 山西医科大学 | 负责喉鳞癌样品RNA提取条件优化、转录组芯片样品制备。参与芯片数据分析、转录组差异调控网络构建、关键差异基因功能及机制研究。是代表性论文1第一作者、代表性论文2和7并列第一作者、代表性论文3和5第三作者、代表性论文4第四作者、代表性论文8第二作者,专利主要撰写及发明人。 |
| 论文、论著目录 | 序号 | 论文、专著名称/刊名/作者 | 1 | Potential key molecular correlations in laryngeal squamous cell carcinoma revealed by integrated analysis of mRNA, miRNA and lncRNA microarray profiles/Neoplasma/Zhang C, Gao W, Wen S, Wu Y, Fu R, Zhao D, Chen X, Wang B | 2 | Potential biomarkers and their regulatory relationships in laryngeal squamous cell carcinoma with lymph node metastasis revealed by integrating mRNA, microRNA and long non-coding RNA profiles/Int J Clin Exp Pathol/Wei Gao, Chunming Zhang, Teng Ma, Shuxin Wen, Rong Fu, Dan Zhao, Yongyan Wu, Binquan Wang | 3 | Hsa-miR-301a-3p Acts as an Oncogene in Laryngeal Squamous Cell Carcinoma via Target Regulation of Smad4/Journal Of Cancer/Yan Lu, Wei Gao, Chunming Zhang, Shuxin Wen, Hui Huangfu, Jian Kang, Binquan Wang | 4 | MicroRNA-106b regulates the tumor suppressor RUNX3 in laryngeal carcinoma cells/FEBS Letters/Xu Y, Wang K, Gao W, Zhang C, Huang F, Wen S, Wang B | 5 | Primary Laryngeal Cancer-derived miR-193b Induces Interleukin-10-expression Monocytes/Cancer Investigation/Zhang Sen, Guo Yuntong, Zhang Chunming, Gao Wei, Wen Shuxin, Huangfu Hui, Wang Binquan | 6 | Overexpression of MicroRNA-30b Improves Adenovirus-Mediated p53 Cancer Gene Therapy for Laryngeal Carcinoma/Int J Mol Sci/Liang Li, Bingquan Wang | 7 | Fascin-1, Ezrin and Paxillin Contribute to the Malignant Progression and Are Predictors of Clinical Prognosis in Laryngeal Squamous Cell Carcinoma/Plos One/Wei Gao, Chunming Zhang, Yan Feng, Ganggang Chen, Shuxin Wen, Hui Huangfu, Binquan Wang | 8 | Cancer-derived matrix metalloproteinase-9 contributesto tumor tolerance/J Cancer Res Clin Oncol/Bin-Quan Wang, Chun-Ming Zhang, Wei Gao, Xu-Feng Wang, Hai-Li Zhang, Ping-Chang Yang |
| | 自然奖 | 王斌全,高伟,吴勇延,皇甫辉,温树信,张春明 | 山西医科大学 | 山西省教育厅 |
75 | 0278-101 | 分子识别和荧光信号放大策略研究 项目名称 | 分子识别和荧光信号放大策略研究 | 推荐/提名单位/人 | 山西省教育厅 | 主要完成单位 | 山西师范大学 | 项目简介 | 该项目属于分析化学中的分子光谱学研究领域,本项目采用超分子包合作用及包合竞争机制、温度辅助的离子液体分散液相微萃取技术等策略实现了对某些无荧光或弱荧光药物或其它类似物的分子光谱的增敏与改善,为临床上药物检测和药代动力学研究或环境监测等领域的研究提供了更加灵敏的分析新方法。该项目发表SCI收录论文30篇,他人引用300多次,主要研究内容为:1、以葫芦[7]脲(CB[7])和三种异喹啉类生物碱分子黄连碱(COP)、小檗碱(BER)、巴马汀(PAL)形成的包合物(CB[7]-COP, CB[7]-BER和 CB[7]-PAL)为荧光探针,实现无荧光或弱荧光药物分子或其它类似物的灵敏的荧光分析方法检测。盐酸拉贝洛尔,盐酸地布卡因,金刚烷胺,金刚烷乙胺、替丁类药物、苯丙氨酸等这类药物分子和其它类似物质例如百草枯、杀螟丹等本身没有荧光或荧光较弱,加入葫芦[7]脲主体分子溶液中,荧光强度也没有明显的改善,但是将这类物质分子分别加入强荧光的CB[7]-COP, CB[7]-BER和 CB[7]-PAL包合物体系中,发现荧光强度减小,且荧光强度的变化值随着药物分子浓度的增加而增大,据此建立了一系列的无荧光或弱荧光药物分子及类似物分子的灵敏的荧光分光光度法。进一步通过紫外可见吸收光谱、核磁共振光谱、等温量热滴定、理论计算等手段深入研究了其作用机理,发现导致荧光强度显著变化的原因归结于上述药物分子和CB[7]存在更强的包合作用,和异喹啉类生物碱分子发生了竞争包合。研究成果先后在《Talanta》、《Analyst》、《Spectrochim. Acta A》等国际权威杂志上发表。该研究为无荧光或弱荧光药物分子或类似性质物质通过荧光探针实现高灵敏荧光检测提出了一个新的思路,同时为传感器的研制奠定基础。 2、以室温离子液体为萃取剂和溶剂,实现四种异喹啉类生物碱(盐酸黄连碱(COP),盐酸血根碱(SA),盐酸小檗碱(BER),药根碱(Jatrorrhizine))的高灵敏的荧光分光光度法检测。本项目采用温度辅助的离子液体分散液相微萃取技术研究了六种离子液体分别对每种异喹啉类生物碱的萃取条件,结果表明在离子液体[C8MIM][PF6]作用下,盐酸黄连碱(COP)、盐酸血根碱(SA)、盐酸小檗碱(BER)、药根碱(JAT)萃取率最高,荧光增敏程度最大,检测限达到 0.089 ng.ml-1, 高于目前的任何一种分析方法。该研究成果提供了一种环境友好、选择性好、灵敏度高的荧光分析方法的新策略,在临床上具有重要的现实意义。3、本课题组常银霞老师对课题组近年来的研究工作做了系统总结基础上,由原子能出版社出版了《葫芦脲在分析化学中的应用》一书,全面论述了葫芦脲在分析化学中的应用,内容包括葫芦脲在药物分析、色谱分析、食品和环境样品分析、电化学分析、分子开关、生物传感等方面的应用,作者在参考国内外最新文献资料的基础上,将自身和课题组研究成果有机地融入书中,形成了一个内容丰富、层次分明、逻辑性强并具有自己特色的完整体系。 | 主要完成人情况 | 排名 | 姓名 | 技术职称 | 工作单位 | 完成单位 | 本人对本项目主要学术贡献 | 1 | 李常风 | 教授 | 长治医学院 | 山西师范大学 | 全面负责本项目的组织实施工作。在前期研究工作基础上,提出以葫芦[7]脲和三种异喹啉类生物碱形成的包合物为荧光探针,对另外一些和葫芦脲有强相互作用但荧光信号没有明显变化的无荧光或弱荧光药物进行作用,结合荧光光谱信号检测,实现了高灵敏荧光分析方法检测,并对作用机理进行深入研究,完成实验方案设计,实验实施,论文撰写等工作。出版了《天然药物的化学成分及其研究开发新探》一书。 | 2 | 常银霞 | 教授 | 山西中医药大学 | 山西师范大学 | 建立了葫芦脲均相传感器测定H2组胺受体西咪替丁、尼扎替丁、雷尼替丁的方法,首次建立了无荧光西咪替丁、尼扎替丁、雷尼替丁药物的荧光测定法。此法可以用于这三种药物的生物样品测定,灵敏度比一般的光谱法高两个数量级。在均相荧光传感器的基础上,申请了国家自然科学基金青年科学基金项目(批准号81402895),项目名称:葫芦脲薄膜荧光传感器的研究及在药物分析中的应用。成功研制了葫芦脲薄膜传感器用于多种异喹啉生物碱的测定。独自完成了《葫芦脲在分析化学中的应用》一书,(中国原子能出版社)。 | 3 | 吴昊 | 副教授 | 山西师范大学 | 山西师范大学 | 采用温度辅助的离子液体分散液相微萃取技术,研究了六种室温离子液体分别对四种异喹啉类生物碱溶液的萃取率,发现萃取率都在98.0%-99.0%之间,对萃取液进行荧光测定,发现在离子液体[C8MIM][PF6]存在下,小檗碱、巴马汀、药根碱、黄连碱四种异喹啉类药物的荧光增敏程度最大,其检测限为0.089-0.124 ng.mL-1,与测定这类药物的已发表的文献方法相比,灵敏度有显著的提高(见灵敏度比较表)。进一步对血样和尿样中药物含量进行加标回收测定,结果令人满意。 | 4 | 杜黎明 | 教授 | 山西师范大学 | 山西师范大学 | 负责该项目的执行,提出了基于葫芦脲为主体的异喹啉类生物碱的包合物的荧光光谱性质研究的设想,发现了异喹啉类药物包合物的荧光新体系,承担该项目相关研究工作的组织实施,提出实验方案设计,完成论文撰写和修改工作。 | 5 | 王广泉 | 副教授 | 内蒙古大学 | 山西师范大学 | 实施了以葫芦[7]脲和异喹啉类生物碱为荧光探针,对金刚烷胺类药物的作用实验,并在作用机理研究上进行了深入研究,承担了该论文的实验方案设计,实验操作,论文撰写等工作。 | 6 | 要飞虎 | 中级 | 太原师范学院附属中学 | 山西师范大学 | 首次使用荧光探针CB[7]/COP对百草枯进行荧光分析方法研究,并通过核磁共振谱/密度泛函理论对其作用机理进行研究。 | 7 | 靳旭 | 讲师 | 山西农业大学 | 山西师范大学 | 通过荧光分光光度法研究了无荧光杀虫剂杀螟丹对葫芦脲[7]-巴马汀包合物的荧光猝灭作用。葫芦[7]脲-盐酸巴马汀为荧光探针,测得在0.009–2.4μg mL-1浓度范围内农药杀螟丹存在较好的线性相关关系,最低检测限为0.0029 μg mL-1。这种方法可成功应用于粮食和蔬菜中杀螟丹残留的定量分析,回收率为87.4-103%。并探讨了作用机理。从实验和理论上研究了葫芦脲与农药客体分子的相互作用,从而建立了不能用传统荧光方法测定的无荧光农药的荧光测定新方法。 | 8 | 李燕 | 其他 | 无 | 山西师范大学 | 以葫芦【7】脲和三种异喹啉生物碱形成包合物为荧光探针,实现了盐酸地布卡因的灵敏的荧光分析检测。对临床上药代动力学研究具有重要的指导意义。 |
| 论文、论著目录 | 序号 | 论文、专著名称/刊名/作者 | 1 | Determination of L-phenylalanine by cucurbit[7]uril sensitized fluorescence quenching method/Chinese Chemical Letters/ Chang Feng Li , Li Ming Du *, Hao Wu , Ying Xia Chang | 2 | Determination of ranitidine, nizatidine, and cimetidine by a sensitive fluorescent probe/Analyst/ Ying Xia Chang , Yue Qin Qiu, Li Ming Du*, Chang Feng Li, Min Guo. | 3 | Determination of amantadine and rimantadine using a sensitive fluorescent probe / Spectrochimica Acta Part A / Guang-Quan Wang, Yan-Fang Qin , Li-Ming Du *, Jun-Fei Li , Xu Jing , Yin-Xia Chang , Hao Wu | 4 | Ionic liquid sensitized fluorescence determination of four isoquinoline alkaloids /Talanta/ Hao Wu, Li-bing Zhang, Li-ming Du* | 5 | Determination of paraquat in water samples using a sensitive fluorescent probe titration method/Journal of Environmental Sciences /Feihu Yao, Hailong Liu, Guangquan Wang, Liming Du?, Xiaofen Yin, Yunlong Fu | 6 | Determination of Pesticide Residue Cartap Using a Sensitive Fluorescent Probe/ Journal of Integrative Agriculture/JING Xu, DU Li-ming*, WU Hao, WU Wen-ying and CHANG Yin-xia | 7 | Supramolecular interaction of labetalol withcucurbit[7]uril for its sensitive fluorescencedetection/Analyst /Changfeng Li, Jianxia Feng and Huangxian Ju* | 8 | A competitive strategy based on cucurbit[7]uril supramolecular interaction for simple and sensitive detection of dibucaine/ Talanta/ Yan Li, Chang-Feng Li*, Li-Ming Du*, Jian-Xia Feng, Hai-LongLiu, Yun-Long Fu |
| | 自然奖 | 李常风,常银霞,吴昊,杜黎明,王广泉,要飞虎,靳旭,李燕 | 山西师范大学 | 山西省教育厅 |
76 | 0279-101 | 非线性极大极小问题的算法设计与理论分析 项目名称 | 非线性极大极小问题的算法设计与理论分析 | 推荐/提名单位/人 | 山西省教育厅 | 主要完成单位 | 太原师范学院,玉林师范学院 | 项目简介 | 非线性极大极小(简称minimax)问题是一类非常重要的优化问题。它与近年来发展迅速的最优化分支--鲁棒优化、随机规划等具有密切的联系,其最优解是很多决策问题寻求最优决策方案的基础。本项目属于数学领域运筹与控制论分支的最优化(数学规划)研究方向,具有重要的科学意义和广泛的应用背景。 Minimax问题本质上一类特殊的非光滑优化问题。这种特性决定了求解光滑优化问题的算法不再适用。若直接求解其转化的等价光滑优化问题,则会失去原问题的很多已有特性。信頼域方法和序列二次规划(SQP)方法基于其优良的理论特性与数值效果,成为研究和设计约束优化算法的经典而重要的技术,是运筹与控制论领域的前沿应用基础研究课题。本项目以1 个国家自然科学基金和 1个山西省自然科学基金项目为依托,针对Minimax问题,发现和设计了一系列高效稳定的信頼域类算法、SQP算法和序列二次约束二次规划(SQCQP)算法(统称SQP 类算法),分析了算法的重要理论特征,进行了大量数值试验,验证了算法的有效性。 发现与创新一:发现和建立了Minimax问题新型的光滑逼近子问题模型及其求解器。 构建适当的光滑逼近子问题模型以及子问题的快速求解器是设计光滑和非光滑优化问题高效稳定算法的关键技术和难点,具有基础性地位和主导作用。本项目基于Minimax问题本身的特殊结构,发现和建立了恰当的光滑逼近模型,构造了新型的信赖域、模松弛、二次约束二次规划(QCQP)等子问题及其算法,产生理论性质好且计算量小的试探步或主搜索方向;并利用二次校正等技术产生克服Maratos效应的高阶修正步或修正方向。 发现与创新二: 发现和设计了求解Minimax问题的一系列高效稳定的新型算法 本项目以创新点一为基础,克服因具有多目标函数而引起的非光滑性的难点,发现和设计了若干新型效益函数和线搜索技术;融合信頼域方法、线搜索方法、强次可行方向法、模松弛技术、积极集识别技术、SQP技术、SQCQP技术等,克服了单一算法构造技术的缺陷,设计了一系列高效、稳定的新型算法,以保证算法优越的理论特质与良好的数值效果。 发现与创新三:论证了新算法的全局收敛性和收敛速度等重要理论特性。 论证算法收敛性和收敛速度是数学视角下不可或缺的重要工作,既具挑战性也是研究的难点。本项目基于精湛数学理论分析技巧,在温和或弱条件下,论证所有成果良好的理论特征。 科学价值:一是为Minimax 问题的算法研究贡献了一系列新的设计思想和方法,弱化或克服了传统的困难条件;二是丰富和扩展了信頼域和SQP类算法的设计思想,推动学科方向发展;三是为实际应用提供了丰富有效的数学方法。 论文发表与引评:项目8 篇代表性论文发表在AOR、JOTA、NA等国际权威刊物,二区4 篇,三区4 篇。被国内外重要高校或国家重点实验室的著名专家,包括中美德法新加坡等近20 个国家的200 余人次正面引评65 次,SCI 他引40 次。 | 主要完成人情况 | 排名 | 姓名 | 技术职称 | 工作单位 | 完成单位 | 本人对本项目主要学术贡献 | 1 | 王福胜 | 教授 | 太原师范学院 | 太原师范学院 | 王福胜是本项目的策划、组织和实施者,负责大部分核心思想的提出、算法的创建及理论分析。参与了全部8 篇代表性论文的核心工作,是其中7 篇的第一作者。对提名书“重要科学发现”中3 项科学发现均做出了创造性贡献。 | 2 | 简金宝 | 教授 | 广西民族大学 | 玉林师范学院 | 简金宝是代表性论文 5 的第一作者及通讯作者,以及代表性论文 6 和 8的第二作者。 对发现与创新点一、二和三都做出重要贡献。 |
| 论文、论著目录 | 序号 | 论文、专著名称/刊名/作者 | 1 | Nonmonotone algorithm for minimax optimization problems, Applied Mathematics and Computation,Fusheng Wang, Yanping Wang | 2 | A hybrid algorithm for linearly constrained minimax Problems, Annals of Operations Research,Fusheng Wang | 3 | An adaptive nonmonotone trust-region method with curvilinear search for minimax problem, Applied Mathematics and Computation, Fusheng Wang, Chuanlong Wang | 4 | Simple sequential quadratically constrained quadratic programming feasible algorithm with active identification sets for constrained minimax problems, Journal of Optimization Theory and Applications,Jinbao Jian, Xingde Mo, Lijuan Qiu, Suming Yang, Fusheng Wang | 5 | A model-hybrid approach for unconstrained optimization problems, Numerical Algorithms,Fusheng Wang,, Jinbao Jian, Chuanlong Wang | 6 | A new trust-region algorithm for finite minimax problem, Journal of Computational Mathematics,Fusheng Wang,, Chuanlong Wang, Li Wang | 7 | A new nonmonotone line-search SQP algorithm for unconstrained minimax problem, Numerical Functional Analysis and Optimization,Fusheng Wang, Jinbao Jian | 8 | A hybrid algorithm for nonlinear minimax problems, Annals of Operations Research, Fusheng Wang, Kecun Zhang |
| | 自然奖 | 王福胜,简金宝 | 太原师范学院,玉林师范学院 | 山西省教育厅 |
77 | 0285-101 | 温带山地型景区旅游开发对植被影响的生态过程研究 项目名称 | 温带山地型景区旅游开发对植被影响的生态过程研究 | 推荐/提名单位/人 | 山西省教育厅 | 主要完成单位 | 山西财经大学 | 项目简介 | (一)主要研究内容:本项目以芦芽山自然保护区和五台山风景名胜区为例,研究旅游开发对植被影响的生态过程。主要内容有:第一,基于多学科集成的理论与方法,构建了一套衡量旅游对植被影响的评价体系,筛选了最佳的计量方法,为计量旅游对植被的影响提供了一个理论标准。第二,利用数量生态学方法,研究了旅游干扰下不同植被景观的类型特征及其空间格局,实现了植被景观与地理因子之间生态过程的数量表达。第三,从多角度研究了旅游作用下种群和群落的生态特征,揭示了它们对旅游干扰响应的生态机制。第四,构建了一种衡量种群对旅游干扰生态响应的测算方法。第五,建立了旅游开发对植被影响的生态过程的模式。(二)发现点:1、构建了一套由4个层次、27项具体指标构成的、衡量旅游对植被影响的评价指标体系。2、运用双向指示种分析法、除趋势对应分析法、典范对应分析法、除趋势典范对应分析法,实现了植被景观与旅游因子、地理因子相互间的空间格局和生态过程的数量表达。3、建立了旅游开发干扰下植被景观生态特征值及其生态过程的预测模型,为预测植被景观特征和生态过程提供了理论依据。4、基于生态位理论,创造性提出生态响应速率测算方法,揭示了典型植被类型区对旅游开发的生态响应机制。5、揭示了旅游干扰作用下植物群落的演替规律和物种多样性的变化趋势。(三)科学价值:1、在理论上,基于多学科集成的理论与方法,构建了一套衡量旅游对植被影响的评价体系(包括其指标的涵义和计量),为计量旅游对植被的影响提供了一个理论标准和数学模型;基于生态位宽度和重叠的相关理论,构建了一种衡量种群对旅游干扰生态响应的测算方法,为定量刻画不同种群生态响应的速率提供了一种理论标准;建立了旅游开发对植被影响的生态过程的模式,为定量地预测旅游影响下植被景观特征和生态过程提供了理论模式。2、在方法上,创新性地构建了双向指示种分析和除趋势对应分析方法,为快速识别和预警植被生态风险提供了有效的方法,有效地实现了植被景观与各种地理因子之间生态过程的数量表达;利用数量生态学方法,从多层面、多角度详细刻画和研究了旅游活动作用下种群和群落的生态特征,有效地揭示了它们对旅游干扰响应的生态机制。3、在技术应用上,结合多种理论和实际研究,提出了生态旅游的调控对策,对于指导景区的环境管理具有重要的应用价值。(四)同行引用及评价据国家图书馆检索报告显示,截止2019年5月,8篇代表性论著在CNKI-CCD数据库中共被引用91次,其中他引次数为84次。本研究成果获得同行和景区的积极评价,山西大学王孟本教授、解静芳教授认为该研究将在推动学科发展、指导景区生态恢复和生态管理等方面发挥积极作用。五台山风景名胜区和芦芽山自然保护区也充分肯定了本研究的学术价值和应用价值,并已将本研究成果应用于景区的生态管理实践中。综上,本研究在学术界和业界获得了一定的认可。 | 主要完成人情况 | 排名 | 姓名 | 技术职称 | 工作单位 | 完成单位 | 本人对本项目主要学术贡献 | 1 | 程占红 | 教授 | 山西财经大学 | 山西财经大学 | 作为项目的负责人,全面统筹负责研究项目的开展,对项目的6项重要科学发现都做出了突出贡献。在支持项目重要发现的8篇代表性论著中,是第一、第二篇著作的作者,是第三到第五篇代表性论文的第二作者,是第六到第八篇代表性论文的第一作者。 | 2 | 牛莉芹 | 副教授 | 山西财经大学 | 山西财经大学 | 是项目主要参与者,对项目六项重要发现做出了重要贡献,在支持重要发现的八篇代表性论著中,是第三到第五篇论文的第一作者、第六到第八篇的第二作者。 |
| 论文、论著目录 | 序号 | 论文、专著名称/刊名/作者 | 1 | 生态旅游的生态效应及其管理研究/中国财政经济出版社/程占红 | 2 | 生态旅游与植被:芦芽山自然保护区/中国环境科学出版社/程占红 | 3 | 五台山森林群落中物种多样性对旅游干扰的生态响应/水土保持研究/牛莉芹,程占红 | 4 | 五台山旅游对植被影响测量方法的比较/水土保持研究/牛莉芹,程占红 | 5 | 五台山旅游活动对山地草甸β多样性的影响/干旱区研究/牛莉芹,程占红 | 6 | 芦芽山旅游干扰下不同植被景观区物种多样性的比较/干旱区资源与环境/程占红,牛莉芹 | 7 | 五台山南台旅游活动对山地草甸优势种群格局的影响/生态学报/程占红,牛莉芹 | 8 | 五台山南台山地草甸种群对旅游干扰响应的识别/应用与环境生物学报/程占红,牛莉芹 |
| | 自然奖 | 程占红,牛莉芹 | 山西财经大学 | 山西省教育厅 |
78 | 0356-101 | 基于核酸适配体的生物纳米传感器研究 项目名称 | 基于核酸适配体的生物纳米传感器研究 | 推荐/提名单位/人 | 内蒙古自治区教育厅 | 主要完成单位 | 内蒙古师范大学 | 项目简介 | 作为一种功能化核酸(FNAs),核酸适配体常常能够弥补抗体的不足或与抗体互补,被广泛应用于新型生物成像的研制中。微纳米材料具有生物相容性好、化学稳定性强等许多优良的特性,使其在生物分析领域展现了新的应用潜力。在本论文中,我们致力于利用微纳米材料的放大和增强功能,将适配体用作靶向探针或用作修饰基底,围绕新型高灵敏的癌细胞生物成像的开发,开展了一系列系统的研究工作。具体包括以下几个部分:1.利用AS1411来设计对癌细胞的原位免标记荧光成像方法。我们用多功能抗癌适配体(AS1411)和它的荧光配体(PPIX)结合的同时也能特异性结合癌细胞表面的核仁素。2. 利用新型四极子保护的银纳米簇来设计癌细胞荧光成像平台。我们设计了水相中合成四极子保护的银纳米簇的方法并且应用到生物成像中。AS1411保护的银纳米簇的量子产率是6.79%。3. 我们设计了FITC标记的四极子探针检测汞离子。该方法比较于以前报道的汞离子检测方法,有简单、高灵敏性和选择性的优点。在钾离子存在下,FITC-AS1411双聚折叠成四极子结构。再加入汞离子时,跟四极子上的T碱基结合形成T-Hg2+-T复合物。这复合物不但不破坏四极子构象,而且使FITC和“GGG”之间的距离拉近,引起PIET现象,导致荧光淬灭。在生理条件的pH下,该传感器可以检测湖水中的汞离子浓度。该方法的检测线可以达到0.2nM。该方法简单,灵敏度高,检测限低,选择性高,适合现场环境水评估,如湖泊污染的有毒汞的检测等等。4. 利用NAANPs作为纳米药物设计癌细胞的成像和PDT治疗。我们将NMM作为光灵敏剂,首次报道了利用AS1411作为保护剂合成的NAANPs纳米粒子的新方法。首先,通过混合柠檬酸保护的金纳米粒子和SH-AS1411得到AS1411保护的金纳米粒子。接着在K+存在下,AS1411保护金纳米粒子表面的AS1411形成四极子结合NMM,得到NAANPs纳米粒子。5. 以DNA保护的水溶性近红外 (NIR) 荧光银纳米簇的设计和制备,可用于同时靶向癌症成像、增强光照疗法(PTT)和光动力疗法(PDT)。由于光敏剂之间的协同效应和NIR银纳米簇的制备。AS1411是携带银纳米簇,与DNA支架制备并保留其有效负载光敏剂的二级结构。AS1411核酸适配体能跟核仁素蛋白高亲和力的结合,使荧光银纳米簇的制备提供机会给他们的应用在细胞成像和核染色。与此同时,原卟啉(PPIX)也可以被AS1411负载的多功能纳米复合物(MF-NACs),可用于光照射下,癌症治疗。更有趣的、增强的光动力效率对结肠癌细胞协同作用的基础上实现了PDT, PPIX和光照疗法的近红外荧光探针。 | 主要完成人情况 | 排名 | 姓名 | 技术职称 | 工作单位 | 完成单位 | 本人对本项目主要学术贡献 | 1 | 爱军 | 副教授 | 内蒙古师范大学 | 内蒙古师范大学 | 在本项目中,我致力于利用微纳米材料的放大和增强功能,将适配体用作靶向探针或用作修饰基底,围绕新型高灵敏的癌细胞生物成像的开发,开展了一系列系统的研究工作。得到结果例如:以DNA保护的水溶性近红外 (NIR) 荧光银纳米簇的设计和制备,可用于同时靶向癌症成像、增强光照疗法(PTT)和光动力疗法(PDT)。由于光敏剂之间的协同效应和NIR银纳米簇的制备。AS1411是携带银纳米簇,与DNA支架制备并保留其有效负载光敏剂的二级结构。AS1411核酸适配体能跟核仁素蛋白高亲和力的结合,使荧光银纳米簇的制备提供机会给他们的应用在细胞成像和核染色。与此同时,原卟啉(PPIX)也可以被AS1411负载的多功能纳米复合物(MF-NACs),可用于光照射下,癌症治疗。 |
| 论文、论著目录 | 序号 | 论文、专著名称/刊名/作者 | 1 | 基于核酸适配体的生物传感器研究/专著/爱军,嘎鲁 | 2 | Multifunctional near-infrared fluorescent nanoclusters for simultaneous targeted cancer imaging and photodynamic therapy,Sensors and Actuators B: Chemical;Jun Ai, Jing Li, Lu Ga, Guohong Yun, Li Xu, Erkang Wang* | 3 | Multifunctional AS1411-functionalized fluorescent gold nanoparticles for targeted cancer cell imaging and efficient photodynamic therapy. Talanta ;13. Jun Ai, Yuanhong Xu, Baohua Lou, Dan Li, Erkang Wang* | 4 | DNA G-quadruplex-templated formation of the fluorescent silver nanocluster and its application to bioimaging. Talanta ;14. Jun Ai, Weiwei Guo, Bingling Li, Tao Li, Dan Li, Erkang Wang* | 5 | In situ labeling and imaging of cellular protein via a bi-functional anticancer aptamer and its fluorescent ligand. Analytica Chimica Acta;15. Jun Ai, Tao Li, Bingling Li, Yuanhong Xu, Dan Li, Zuojia Liu, Erkang Wang* | 6 | Folic Acid as Delivery Vehicles: Targeting Folate Conjugated Fluorescent Nanoparticles to Tumors Imaging. Talanta;16. Jun Ai, Yuanhong Xu, Dan Li, Zuojia Liu, Erkang Wang* | 7 | G-quadruplex/protoporphyrin IX-functionalized silver nanoconjugates for targeted cancer cell photodynamic therapy, RSC Adv.,11. Jun Ai, Jing Li, Lu Ga, Guohong Yun, Li Xu, Erkang Wang* | 8 | Highly selective detection of mercury (II) using a G?rich oligonucleotide?based fluorescence quenching method, J. IRAN. CHEM. SOC.12. Jun Ai*, Lu Ga, Guohong Yun* |
| | 自然奖 | 爱军 | 内蒙古师范大学 | 内蒙古自治区教育厅 |
79 | 0404-101 | 微纳功能材料的导向设计及其在环境领域中的应用研究 项目名称 | 微纳功能材料的导向设计及其在环境领域中的应用研究 | 推荐/提名单位/人 | 辽宁省教育厅 | 主要完成单位 | 辽宁大学 | 项目简介 | 本项目属于环境科学与技术领域,与分离化学、能源环境化学学科密切相关。项目涉及的关键问题包括:1.如何开发构筑新型、高效、可循环利用、高催化活性的环境友好功能材料,实现对环境污染物绿色催化降解,明晰降解机理。2.如何设计构建对环境目标物有超强锁定作用的绿色功能材料,实现在复杂环境介质对污染物/稀贵金属的快速浓缩、提取、去除及高灵敏的检测,探究吸附机制,建立快速高灵敏的检测和去除新方法。3.如何构建新能源环境友好材料及设计开发新型绿色电解液等科学问题开展研究工作。我们以绿色合成和清洁应用为理念,以材料的功能化为导向,设计出新型环境功能化材料,解决污染物降解难、去除难、灵敏检测难、化石燃料枯竭等瓶颈问题。主要科学发现如下: (1) 以高催化活性、高效吸收微波能/高效利用可见光为功能导向,围绕微纳结构形态多功能化开展调控合成研究,成功构筑了3D分级多孔过渡金属基、3D多孔碳基微波吸波剂/Z型异制结光催化剂,微波诱导/可见光驱动催化降解有机污染物,提出微波/可见光降解污染物的新机制、新观点、新证据,为开发高效绿色降解环境污染物提供创新性技术途径和理论依据。 (2) 通过对材料功能基元的结构优化、调控和裁剪,构建多种新型的维度、尺寸和形貌可调控的三维分级多孔双混合金属基和新型碳基功能材料,在电催化传感、微固相萃取-HPLC高灵敏检测、污染物去出等方面具展现出特殊的性能。建立了在复杂环境介质中快速浓缩、提取、分离污染物固相萃取新技术及快速检测环境残余物高效液相色谱/电化学新方法,探明功能材料吸附/电催化活性机制,为及时了解污染情况、预报污染趋势、评价治理效果提供技术支撑。 (3) 以环境中重金属离子、稀贵金属、相关放射性元素有效去除和提取为导向,构筑微纳结构生物质吸附材料/氧化物吸附材料,赋予高度选择性识别能力,实现对它们选择性去除、分离回收,及反应堆中铀裂变产物的放射性元素锝的治理。揭示材料表面/界面吸附机制,微纳结构生物质材料的创制为分离稀贵金属的应用提供理论依据,为生物质废弃物资源的有效利用提供新的途径。 (4) 通过结构纳米化、高导电相修饰、构筑多相界面等途径,成功开发了系列基于Li4Ti5O12的高性能新型负极材料。构筑的新型纳米结构大幅提升了Li4Ti5O12的可逆容量及高倍率性能,用于新能源汽车用锂离子动力电池负极材料,均展示出独特的表面储锂能力和优异的动力性能;开发环境友好型硼酸钠盐作为新型电池电解液,实现能源与环境的协调发展。 本项目获得国家自然科学基金15项,省部级科学基金18项。获辽宁省科学技术奖励(自然科学奖)二等奖1项,辽宁省技术发明奖二等奖1项,辽宁省自然科学学术成果奖38项,发表高水平SCI论文230余篇,申报专利63项,授权26项。论文被国内外同行在Chem. Rev., Adv. Energy Mater., Appl. Catal. B-Environ., Small等国际著名期刊正面引用,8篇代表论文被SCI他引288次,1篇为ESI高被引论文。研究成果彰显出重要的国际影响力。 | 主要完成人情况 | 排名 | 姓名 | 技术职称 | 工作单位 | 完成单位 | 本人对本项目主要学术贡献 | 1 | 张蕾 | 教授 | 辽宁大学 | 辽宁大学 | 课题负责人,总览技术方案。对本项目第一、二项、三项重要科学发现做出创新性贡献。以材料的功能化为导向,设计出一批结构、维数、尺寸、形貌等可调的具有高催化活性、高富集功能的新型环境功能材料,实现对环境污染物绿色的催化降解/去除及稀散金属的富集,明晰降解/吸附机理。提出环境污染物降解/吸附的新观点、新理念、新证据,从微观层面诠释催化剂降解污染物的路径和机理/揭示新型吸附材料与目标物界面键合机制;残留污染物痕量分析技术难度高,构筑电化学活性探针/3D新型固相萃取剂,建立了在复杂环境介质中快速检测环境残余物的电化学/高效液相色谱新方法。代表性论文[1,3,4,5]的通讯作者。 | 2 | 熊英 | 教授 | 辽宁大学 | 辽宁大学 | 对本项目第三项重要科学发现做出了创造性的贡献:以环境中低含量稀贵金属高效提取及相关放射性元素有效去除为导向,构筑微纳结构的生物质吸附材料,充分利用生物质废弃物中的不同有效成分和空间结构,将生物质资源与化学合成方法有机结合,赋予生物质吸附剂高度选择性识别能力,通过揭示其组分、结构与其稀有金属吸附机制的内在规律性,实现稀贵金属的选择性提取与分离回收,及反应堆中铀裂变产物的放射性元素锝Tc的治理。是代表性论文[7]的主要作者。 | 3 | 宋溪明 | 教授 | 辽宁大学 | 辽宁大学 | 对本项目第四项重要科学发现做出创新性贡献。负责新型材料的合成及形成机制研究。对本项目第四项重要科学发现做出创造性贡献:创建具有独特的表面储锂能力和优异反应动力学特征的新型介孔纳米片结构的无模板合成方法,阐明了导向剂在材料纳米结构形成过程中的作用机制。代表性论文[2,6]的通讯作者。 | 4 | 葛春华 | 教授 | 辽宁大学 | 辽宁大学 | 对本项目第四项重要科学发现做出创新性贡献通。过一种简便易行的固态反应策略,合成了系列新型的有机配体掺杂双(草酸)硼酸钠复合物,简称:钠硼盐。所得到的新型钠硼盐在不同的有机溶剂中均具有良好的溶解性,便于提高钠离子电池的热稳定性和离子导电性。由于上述钠硼盐具有环保性、廉价、高热稳定性和离子导电性等优点,符合市售电池对电解质的要求,因此这些钠硼盐具有作为钠离子电池的新型电解质的巨大潜力,为新型储能装置的应用开辟了新的机遇。代表性论文[8]的主要作者。 | 5 | 葛昊 | 副教授 | 辽宁大学 | 辽宁大学 | 对本项目第四项重要科学发现做出创新性贡献。负责研究材料的电化学行为及改性机制。对本项目第四项重要科学发现做出创造性贡献:通过结构纳米化、引入高导电相、构建多相界面等途径,揭示了电极材料表面储锂能力的增强机制,探索了提高电极材料功率密度和能量密度的新方法。代表性论文[2,6]的主要作者。 | 6 | 刘雪岩 | 讲师 | 辽宁大学 | 辽宁大学 | 对本项目中第一、二项重要科学发现做出了重要贡献。围绕材料催化活性为导向,可控合成尖晶石型过渡金属氧化物及石墨碳封装的过渡金属纳米粒子作为吸波材料,构筑了微波增强的催化降解有机污染物体系,探究了材料的形貌、尺寸及组成对催化活性的影响,揭示了微波诱导催化降解有机污染物的路径和可能的机理;以构建功能化磁性吸附剂为目标,可控合成了磁性铁氧体及其碳基复合材料,用于环境水体中农残、药残等有机污染物的高效去除及快速检测。是代表性论文[1]的第一作者,[3, 5]的主要作者。 |
| 论文、论著目录 | 序号 | 论文、专著名称/刊名/作者 | 1 | Unique mesoporous spinel Li4Ti5O12 nanosheets as anode materials for lithium-ion batteries,Journal of Power Sources,Hao Ge, Li Chen, Wei Yuan, Yu Zhang, Qingzhen Fan, Hannah Osgood, Daniel Matera, Ximing Song*, Gang Wu | 2 | Synthesis of novel organic-ligand-doped sodium bis(oxalate)-borate complexes with tailored thermal stability and enhanced ion conductivity for sodium ion batteries, Journal of Power Sources, Chunhua Ge, Lixia Wang, Lili Xue, Zhongshuai Wu, Hehe Li, Zailin Gong, Xiangdong Zhang* | 3 | Superior performance of 3D Co-Ni bimetallic oxides for catalytic degradation of organic dye: Investigation on the effect of catalyst morphology and catalytic mechanism, Applied Catalysis B: Environmental, Xueyan Liu, Dan Xu, Danfeng Zhang, Guozhen Zhang, Lei Zhang* | 4 | Advanced mesoporous spinel Li4Ti5O12/rGO composites with increased surface lithium storage capability for high-power lithium-ion batteries, ACS Applied Materials and Interfaces, Hao Ge, Tingting Hao, Hannah Osgood, Bing Zhang, Li Chen, Luxia Cui, Ximing Song* | 5 | The investigation of synergistic and competitive interaction between dye congo red and methyl blue on magnetic MnFe2O4, Chemical Engineering Journal, Lijun Yang, Yunyu Zhang, Xueyan Liu, Xiaoqing Jiang, Zhenzhen Zhang, Tingting Zhang, Lei Zhang* | 6 | Studies on the capability and behavior of adsorption of thallium on nano-Al2O3, Journal of Hazardous Materials, Lei Zhang*, Ting Huang, Min Zhang, Xingjia Guo, Zhu Yuan | 7 | Investigation on the degradation of brilliant green induced oxidation by NiFe2O4 under microwave irradiation, Chemical Engineering Journal, Lei Zhang*, Xueyan Liu, Xingjia Guo, Mingming Su, Tianci Xu, Xiaoyan Song | 8 | A new approach for rhenium(VII) recovery by using modified brown algae Laminaria japonica adsorbent, Bioresource Technology, Ying Xiong*, Jia Xu, Weijun Shan, Zhenning Lou, Dawei Fang, Shuliang Zang, Guangxi Han |
| | 自然奖 | 张蕾,熊英,宋溪明,葛春华,葛昊,刘雪岩 | 辽宁大学 | 辽宁省教育厅 |
80 | 0405-101 | 高维复杂数据的几何计算理论与方法 项目名称 | 高维复杂数据的几何计算理论与方法 | 推荐/提名单位/人 | 大连理工大学 | 主要完成单位 | 大连理工大学 | 项目简介 | 随着数据采集与传输技术的飞速发展,高清图像、视频等媒体数据及高精度点云等图形数据大量涌现,已有理论与方法难以对具有高维、非结构化和海量等特点的媒体与图形数据进行有效分析、处理与认知。如何发现高维海量数据在复杂变化下保持不变的内蕴几何结构和有效表示、挖掘内嵌于高维数据的低维本质结构、并实现高效计算,是长期困扰计算数学及信息科学领域的核心难题。针对以上核心难题,项目组在多项国家自然科学基金重点/面上项目支持下,从几何的视角出发并结合数据驱动的思想,利用代数/微分几何、偏微分方程等工具,异于传统思路提出了刻画复杂数据内蕴性质与本质结构的系列理论,并设计了一系列突破传统优化计算瓶颈的几何驱动高效计算方法,为建立和发展高维媒体与图形数据智能处理的基础理论与计算方法做出创造性贡献。主要发现点为:1.发现并证明了经典代数几何中全新射影不变量—特征数,为几何不变量“家族”增添新成员,建立了刻画高维复杂数据的内蕴几何表示基本理论,突破传统不变量难以描述复杂数据几何特性的局限。揭示了特定客观对象的本质几何约束,提出了一系列针对复杂几何形变的特征数构造方法,解决了多视角目标检测、匹配和处理的关键难题。以高文、樊邦奎院士等组成的专家鉴定组评价“所提出的射影不变量理论达到国际领先水平”。该发现在图像处理、生物医学等领域的应用成果得到加拿大工程院院士Konstantinos N. Plataniotis 教授、美国国家医学院院士Kerry J. Ressler教授等多位知名专家的正面评价与引用。2.阐明了利用几何偏微分方程(PDE)刻画高维复杂数据本质结构的有效性。发现了基于蒙日-安培方程的高维几何数据结构化表示,首次建立最优传输体参数化模型,为解决“神圣网格”问题奠定理论基础;提出了可学习几何PDE框架,实现数据驱动的PDE全自动设计,突破传统PDE设计困难、可扩展性差、难以刻画复杂任务等核心难题。SIAM JIS期刊编委Thomas Pock教授在CVPR 2015论文中指出本项目提出的可学习几何PDE是“the sole (唯一) previous work in this direction”。3.发现了内蕴几何结构在优化计算中的本质作用,构建高维复杂数据的固定秩低维几何表示模型,提出一系列几何驱动的高效优化算法,实现低秩矩阵计算复杂度从经典算法O(n^6)降为理论最低O(n)的突破。在典型高维视觉优化任务中比当前最快算法快30-100倍。该发现被瑞典皇家科学院院士Michael J. Black教授等多位国际知名专家正面评价并应用于解决多种图像处理任务中计算复杂度过高的瓶颈问题。鉴定专家组认定“高维低秩矩阵高效优化算法达到国际领先水平”。本项目8篇代表性论文SCI他引165次,总SCI他引747次,WOS他引1030次。连续获得多媒体领域旗舰会议ICME 2014、ICME 2015最佳学生论文奖,入选图像处理领域重要会议ICIP 2013 TOP 4.5%和ICIP 2015 TOP 10%。项目成果被数十位发达国家院士和我国两院院士、IEEE/ACM Fellow等知名学者大篇幅正面引用和采用。 | 主要完成人情况 | 排名 | 姓名 | 技术职称 | 工作单位 | 完成单位 | 本人对本项目主要学术贡献 | 1 | 罗钟铉 | 教授 | 大连理工大学 | 大连理工大学 | (1)发现并证明了经典代数几何中全新射影不变量—特征数及一系列针对复杂几何形变的特征数构造方法,解决了多视角目标检测和匹配的关键难题。发现点1,代表性论著1,4,5。(2)提出几何偏微分方程边界条件学习方法,发现点2。 | 2 | 樊鑫 | 教授 | 大连理工大学 | 大连理工大学 | 利用新的射影不变量——特征数,首次发现了特定对象(人脸)关键点更丰富的共有内在几何属性,发现了特定对象(人脸)高/低分辨率图像共有的特征结构。发现点1,代表性论著4,5,8。 | 3 | 刘日升 | 副教授 | 大连理工大学 | 大连理工大学 | (1)提出可学习几何偏微分方程框架,发现点2,代表性论著2。(2)提出几何驱动高效低秩矩阵优化算法,发现点3,代表性论著3,7。 | 4 | 雷娜 | 教授 | 大连理工大学 | 大连理工大学 | 提出Monge-Ampere方程的几何解法,给出了曲面、体的目标测度可控的参数化方法,发现点2,代表性论著6。 | 5 | 苏志勋 | 教授 | 大连理工大学 | 大连理工大学 | (1)可学习偏微分方程,发现点2,代表性论著2。(2)提出结构化约束低秩优化模型,发现点3,代表性论著3,7。 | 6 | 贾棋 | 副教授 | 大连理工大学 | 大连理工大学 | 提出并证明基于空间任意几何形状的特征数构造方法,发现点1,代表性论著4。 |
| 论文、论著目录 | 序号 | 论文、专著名称/刊名/作者 | 1 | Super-resolution of human face image using canonical correlation analysis / Pattern Recognition / Hua Huang, Huiting He, Xin Fan, Junping Zhang | 2 | 计算几何——曲面表示理论及其应用/科学出版社/ 罗钟铉,孟兆良,刘成明 | 3 | Learning PDEs for image restoration via optimal control/ECCV/ Risheng Liu, Zhochen Lin, Wei Zhang, Zhixun Su | 4 | Structure-constrained low-rank representation/ IEEE Transaction on Neural Networks and Learning Systems/ Kewei Tang, Risheng Liu, Zhixun Su, Jie Zhang | 5 | Hierarchical projective invariant contexts for shape recognition/ Pattern Recognition/ Qi Jia, Xin Fan, Yu Liu, Haojie Li, Zhongxuan Luo, He Guo | 6 | Fiducial facial point extraction using a novel projective invariant/ IEEE Transaction on Image Processing/ Xin Fan, Hao Wang, Zhongxuan Luo, Yuntao Li, Wenyu Hu, Daiyun Luo | 7 | Measure controllable volumetric mesh parameterization / Computer-Aided Design/ Kehua Su, Wei Chen, Na Lei, Li Cui, Jian Jiang, Xianfeng David Gu | 8 | Fixed-rank representation for unsupervised visual learning/ CVPR/ Risheng Liu, Zhouchen Lin, De La Torre, Fernando, Zhixun Su |
| | 自然奖 | 罗钟铉,樊鑫,刘日升,雷娜,苏志勋,贾棋 | 大连理工大学 | 大连理工大学 |
81 | 0405-103 | 镁合金及其与异质材料焊接接头强韧化机理与方法 项目名称 | 镁合金及其与异质材料焊接接头强韧化机理与方法 | 推荐/提名单位/人 | 大连理工大学 | 主要完成单位 | 大连理工大学 | 项目简介 | 镁合金是实际应用中最轻的金属结构材料,以其密度低、比强度高、导热性好、减振性好、可回收等完全符合《中国制造2025》绿色制造的特点,被誉为工业绿色材料、国家战略新兴材料。但镁合金焊接的低动载性能、高污染(低熔沸点、高蒸汽压、大焊接烟尘)及镁/铝、镁/钢等异质材料低焊接性能成为制约镁合金结构绿色制造的关键技术瓶颈之一,其核心科学问题是镁合金焊接接头组织、焊接材料成分及镁合金与异质材料焊接界面的调控机制。针对上述问题,大连理工大学作为国内最早布局开展相关研究的单位之一,在7项国家自然科学基金及国家863计划、国家科技支撑计划、国家科技重大专项等项目支持下,本项目团队在镁合金及其与异质材料焊接接头强韧化机理研究方面获得了重要成果,发展了拥有我国自主知识产权和原创性的一系列焊接新方法,有力推动了焊接学科的发展,取得的主要发现点如下:1)镁合金焊接热源与性能方面:国际上首次提出基于高能量密度电弧热源调控的镁合金强韧化焊接机理和技术,被评价为“一项重要原创性焊接技术”;结合团簇结构模型提出了高沸点镁合金成分设计思想,攻克了镁合金焊接高污染难题;镁合金焊接疲劳性能优于母材,焊接烟尘降低70%。2)镁/铝焊接界面设计与性能方面:揭示了基于软质固溶体调控的界面结构弥散强化机理,阐明了基于中间层抑制反应、界面结构协同增强的镁/铝异质金属激光胶焊复合强韧化机制,镁/铝焊接性能达到镁合金母材的90%以上。3)镁/钢焊接界面形成与性能方面:首次建立了无反应难固溶镁/钢焊接界面“纳米Fe基固溶体+纳米金属化合物基固溶体”连接模型,揭示了“双纳米固溶体”晶格畸变实现由半共格向共格跨越的镁/钢连接接头强韧化机理,镁/钢焊接接头拉伸性能提升到镁合金的90%以上(国内外报道最高)。发表SCI论文122篇,SCI他引1732次。8篇代表性论文被SCI他引262次,在Web of science、Scopus和CNKI数据库中被他人总引用715次。研究成果得到加拿大工程院院士D.L.Chen教授、美国工程院院士S.J.Hu教授、美国焊接学会会士DebRoy教授、日本激光加工学会理事长Katayama教授、美国机械工程师学会会士Kovacevic教授、美国材料信息学会会士Y.Zhou教授、先进焊接与连接国家重点实验室主任冯吉才教授等著名学者的引用和积极评价。发表国际第一篇镁合金激光电弧复合焊接论文,刘黎明发表的关于“镁、焊接”的文献数量国际上排名第一(Scopus数据库统计),并作为主编撰写了国际首部镁合金焊接专著《Welding and Joining of Magnesium Alloys》,被评价为“在镁合金焊接技术上具有不可替代的权威性”,显著提升了我国镁合金焊接的国际影响力。项目3项成果通过技术鉴定,其中2项国际首创。培养全国百篇优博提名1名、上银优秀机械博士论文2篇。项目组入选焊接领域唯一教育部创新团队并获滚动支持。相关成果获授权发明专利21项(美国发明专利1项),其核心技术显示出重要实际应用价值,为实现节能环保的镁合金绿色制造提供了新的解决思路及途径。 | 主要完成人情况 | 排名 | 姓名 | 技术职称 | 工作单位 | 完成单位 | 本人对本项目主要学术贡献 | 1 | 刘黎明 | 教授 | 大连理工大学 | 哈尔滨工业大学 | 为本项目科学发现1-3做出重要贡献。提出了基于高能量密度电弧热源调控的镁合金强韧化焊接机理和技术,提出了高沸点低飞溅镁合金焊接材料成分设计思想,提出了基于软质第二相调控的界面结构弥散强化机理,提出了高界面反应温度与合金化元素相结合的无反应难固溶镁/钢异质材料界面设计新思路,实现镁/钢焊接对接焊接头拉伸强度提升到镁合金90%以上。旁证材料见代表性专著及论文:1、2、3、4、5、6、7、8。 | 2 | 宋刚 | 副教授 | 大连理工大学 | 大连理工大学 | 为本项目科学发现1做出重要贡献,阐明了基于电弧热源调控的高能量密度缓变能量梯度热源调控机制,揭示了新型激光诱导电弧热源作用下镁合金高速焊接焊缝晶粒细化热影响区减小的顺应性焊接机理,镁合金焊接接头拉伸性能及疲劳性能均达到与母材90%以上。旁证材料见代表性论文3。 | 3 | 张兆栋 | 副教授 | 大连理工大学 | 大连理工大学 | 为本项目科学发现1做出重要贡献,阐明了基于团簇结构的镁合金焊接材料沸点提高机理,揭示了高沸点镁合金焊接材料对同质及异质镁合金焊接组织和性能的影响规律,实现了镁合金宽参数窗口下的低烧损低飞溅高性能焊接。旁证材料见代表性论文8。 | 4 | 王红阳 | 副教授 | 大连理工大学 | 大连理工大学 | 为本项目科学发现2做出重要贡献,阐明了基于高能束胶焊技术的镁合金与铝合金焊接熔池流动与热量精确控制机制,揭示了胶层逸出控制镁合金与铝合金焊接界面多元反应过程的机理,将中间层抑制镁/铝元素反应机制、界面结构协同增强机理及连接结构设计方法有机融合,提出了镁/铝异种金属高能束胶复合连接技术,使镁/铝异种金属连接接头性能达到镁合金拉伸性能的90%以上。旁证材料见代表性论文7。 | 5 | 任大鑫 | 讲师 | 大连理工大学 | 大连理工大学 | 为本项目科学发现2做出重要贡献,阐明了阐明了镁合金与铝合金焊接界面软质固溶体颗粒弥散于金属间化合物基体上的复相结构及其强韧化效应,揭示了过渡层成分设计及瞬间液相强制冷却调控连接界面复相组织结构的机制,提出了镁合金与铝合金过渡层瞬间液相强制冷却接头高性能连接理论和方法,搭接接头强度达到镁合金剪切强度的90%以上。旁证材料见代表性论文2。 |
| 论文、论著目录 | 序号 | 论文、专著名称/刊名/作者 | 1 | Welding and Joining of Magnesium Alloys/ Woodhead Published /Liu, Liming | 2 | A Review of Dissimilar Welding Techniques for Magnesium Alloys to Aluminum Alloys/ MATERIALS/ Liu, Liming; Ren, Daxin; Liu, Fei | 3 | Infrared temperature measurement and interference analysis of magnesium alloys in hybrid laser-TIG welding process/MATERIALS SCIENCE AND ENGINEERING A/ Huang, Ruisheng; Liu, Liming; Song, Gang | 4 | Strengthening effect of nickel and copper interlayers on hybrid laser-TIG welded joints between magnesium alloy and mild steel/MATERIALS & DESIGN/ Liu, Liming; Qi, Xiaodong | 5 | Effect of interlayer composition on the microstructure and strength of diffusion bonded Mg/Al joint/ MATERIALS & DESIGN/ Liu, Liming; Zhao, Limin; Xu, Rongzheng | 6 | Interactions between laser and arc plasma during laser-arc hybrid welding of magnesium alloy/ OPTICS AND LASERS IN ENGINEERING/ Liu, Liming; Chen, Minghua | 7 | The characterization investigation of laser-arc-adhesive hybrid welding of Mg to Al joint using Ni interlayer/ MATERIALS & DESIGN/Wang, Hongyang; Liu, Liming; Liu, Fei | 8 | Gas tungsten arc welding of magnesium alloy using activated flux-coated wire/ SCRIPTA MATERIALIA/ Liu, Liming; Cai, Donghong; Zhang, Zhaodong |
| | 自然奖 | 刘黎明,宋刚,张兆栋,王红阳,任大鑫 | 大连理工大学 | 大连理工大学 |
82 | 0405-104 | 海岸和近海环境中溢油输运的理论及模拟方法 项目名称 | 海岸和近海环境中溢油输运的理论及模拟方法 | 推荐/提名单位/人 | 大连理工大学 | 主要完成单位 | 大连理工大学,大连大学 | 项目简介 | 该项目属水利工程学科。油污染已成为最大并最具威胁的海洋污染,正威胁着海洋生态环境和人类生存质量,已引起极大关注。国家高度重视油污染防治,迫切需要寻求科学的理论和方法来指导。科学地预报海岸和近海环境中溢油输运过程及归宿是油污染治理的理论基础,直接影响到治理效果。而已有溢油输运预报理论,主要以水流为环境动力要素,与海岸和近海溢油输运的真实波、流环境不符;且波、流影响下溢油迁移转化的机制尚不清晰,直接影响到溢油输运预报的精度与可靠性。针对海岸和近海溢油输运预报的这一前沿问题,该项目在国家杰出青年科学基金项目(批准号:50125924)、国家自然科学基金重点项目(批准号:50839001)等项目资助下,深入系统的研究了海岸和近海溢油输运的水流、波浪等复杂环境动力要素及波流环境中溢油输移、扩展、蒸发、溶解、乳化、生物降解、光氧化等输运过程。阐明了海岸和近海波流环境中溢油迁移转化的重要机制,提出了海岸和近海环境中溢油输运的理论及模拟方法,显著提高了溢油输运预报的精度与可靠性。项目研究取得的重要科学发现如下:(1)建立了海岸和近海溢油输运环境中水流运动理论及模拟方法。提出了比经典模型更先进的两相湍流双流体模型;综合考虑风、浪、潮、温盐、径流等影响,提出了双向耦合高效水流模拟模型,解决了以往模型耦合计算效率低的缺陷。(2)建立了海岸和近海溢油输运环境中波浪运动理论及模拟方法。阐明了水深、地形、岸界、水流对不同尺度波浪传播变形的影响机制,提出了不同水域波浪传播的高效模拟模型,解决了已有模型对复杂水域适应差、计算效率低的缺陷。(3)建立了海岸和近海环境中溢油迁移转化理论及模拟方法。阐释了海岸和近海环境中波流作用下溢油的输运机理,提出了考虑因素全面、功能先进的海岸和近海溢油迁移转化的精细模拟模型,显著提高了溢油输运预报的精度与可靠性。项目研究成果形成了系统的海岸和近海环境中溢油输运理论及模拟方法,不仅可用于海岸和近海油污染预报,也可推广用于波、流环境中其它物质输运的模拟分析。已成功用于渤海溢油、大连湾溢油输运的模拟分析。提高了油污染预报的精度和效率,揭示了海岸和近海环境污染的内在机理,促进和推动了相关学科的发展,显示了良好的社会环境效益和科学价值。项目研究成果被SCI正面他引1126次。其中8篇代表性论文均发表在该领域主流期刊上,被SCI正面他引312次,被Web of Science核心合集(WOS)和中国科学引文数据库(CSCD)正面他引393次(见附件:检索报告)。受到包括美国科学院院士B.T. Draine、美国工程院院士C.C. Mei、美国工程院院士Philip L-F. Liu、中国科学院院士王光谦、中国工程院院士王超、中国工程院院士杨志峰等在内的同行专家公认。 | 主要完成人情况 | 排名 | 姓名 | 技术职称 | 工作单位 | 完成单位 | 本人对本项目主要学术贡献 | 1 | 沈永明 | 教授 | 大连理工大学 | 大连理工大学 | 对本推荐书“三、重要科学发现”中的重要科学发现1、2、3做出了贡献。建立了比经典模型更先进的两相湍流双流体模型,模拟阐释了溢油分层运动机制;建立了海岸和近海不同水域波浪运动模拟模型;提出了考虑因素全面、功能先进的海岸和近海溢油迁移转化模拟模型。代表性论文1、2、3、4、5、6、8的作者。 | 2 | 李长平 | 教授 | 东莞理工学院 | 大连大学 | 对本推荐书“三、重要科学发现”中的重要科学发现3做出了贡献。针对海上溢油行为状态和物理化学变化过程复杂,以及海岸和近海环境多变、溢油状态对其流动性影响较大等关键问题,提出并构建了实验室模拟与现场勘察取样分析相结合的研究方法,为项目溢油不同组分迁移转化研究提供了有力的实验支持和基础资料。代表性论文7的作者。 | 3 | 汪守东 | 高级工程师 | 交通运输部规划研究院 | 大连理工大学 | 对本推荐书“三、重要科学发现”中的重要科学发现3做出了贡献。模拟分析了海岸和近海环境中风、潮流、波浪和油浓度等对溢油油团运动的影响过程;模拟分析了油的重力、表面张力、惯性阻力和粘性力等对溢油扩展运动的影响过程;阐释了波流作用下表层油膜和水中悬浮油珠的输运机制。代表性论文1、2的作者。 | 4 | 王金华 | 高级工程师 | 水利部交通运输部国家能源局南京水利科学研究院 | 大连理工大学 | 对本推荐书“三、重要科学发现”中的重要科学发现1、2、3做出了贡献。提出了海岸和近海风、波浪、径流、潮流、温盐、降雨蒸发等因素影响下水流运动的模拟方法;提出了近海水深、地形、岸界、水流等因素影响下波浪运动的模拟方法;阐释了波、流对溢油输运的影响机制。代表性论文3、4、5、6、8的作者。 | 5 | 唐军 | 副教授 | 大连理工大学 | 大连理工大学 | 对本推荐书“三、重要科学发现”中的重要科学发现2、3做出了贡献。提出了海岸和近海波浪运动的高效数值模拟方法,模拟分析了海岸和近海水深、地形、岸界等影响下波浪要素的分布特性,为分析海岸和近海溢油输运的波浪动力场提供了基础数据;分析了波浪要素对溢油输运的影响特性。代表性论文1的作者。 |
| 论文、论著目录 | 序号 | 论文、专著名称/刊名/作者 | 1 | Modeling oil spills transportation in seas based on unstructured grid, finite-volume, wave-ocean model/《Ocean Modelling》/ Jinhua Wang, Yongming Shen | 2 | Seasonal circulation and influence factors of the Bohai Sea: a numerical study based on Lagrangian particle tracking method/《Ocean Dynamics》/ Jinhua Wang, Yongming Shen, Yakun Guo | 3 | Development of an integrated model system to simulate transport and fate of oil spills in seas /《Science China- Technological Sciences》/ Jinhua Wang, Yongming Shen | 4 | Development and validation of a three-dimensional, wave-current coupled model on unstructured meshes/《Science China-Physics Mechanics & Astronomy》/Jinhua Wang, Yongming Shen | 5 | Extraction desulfurization process of fuels with ammonium-based deep eutectic solvents/《Green Chemistry》/ Changping Li, Dan Li, Shuangshuang Zou, Zhuo Zou, Jingmei Yin, Ailing Wang, Yingna Cui, Zhilong Yao, Qi Zhao | 6 | On the development and verification of a parametric parallel unstructured-grid finite-volume wind wave model for coupling with ocean circulation models/《Environmental Modelling & Software》/ Jinhua Wang, Yongming Shen | 7 | Three-dimensional numerical simulation for transport of oil spills in seas /《Ocean Engineering》/ Shou-Dong Wang, Yong-Ming Shen, Ya-Kun Guo, Jun Tang | 8 | Two-dimensional numerical simulation for transport and fate of oil spills in seas /《Ocean Engineering》/ S.D. Wang, Y.M. Shen, Y.H. Zheng |
| | 自然奖 | 沈永明,李长平,汪守东,王金华,唐军 | 大连理工大学,大连大学 | 大连理工大学 |
83 | 0405-105 | 鲁棒视觉跟踪理论及方法 项目名称 | 鲁棒视觉跟踪理论及方法 | 推荐/提名单位/人 | 大连理工大学 | 主要完成单位 | 大连理工大学 | 项目简介 | 视觉跟踪是指在无类别先验信息、复杂现实环境条件下对图像序列中的运动目标进行持续跟踪,获得运动目标的运动参数,从而进行智能处理与分析。视觉跟踪是当前计算机视觉及图像视频处理领域研究的难点及热点问题。待跟踪目标中存在的旋转、姿态、形变、模糊等内在变化和光照、遮挡、背景杂乱等外在变化使得视觉跟踪问题极具挑战。如何鲁棒建模待跟踪目标的外观信息以应对上述变化是解决视觉跟踪问题的关键。在国家自然科学基金等项目资助下,项目组历时近六年攻关,从鲁棒目标外观建模角度入手,构建了面向视觉跟踪问题的稀疏表示理论模型及方法、时空结构化描述理论模型及方法和深度神经网络模型及方法。项目主要发现及贡献如下:1.稀疏视觉跟踪:针对如何有效挖掘待跟踪目标在外观表达和时序推理时的稀疏特性,从粒子滤波和稀疏表示理论出发,提出最小软阈值均方回归理论模型、反向稀疏表示框架及协同稀疏表示模型,解决了如何建模视觉跟踪过程中待跟踪目标内在蕴含和不断变化的稀疏结构特征这一实际难题,相关工作发表在计算机视觉顶级会议CVPR和顶级期刊IEEE TIP上,累计SCI他引271次,WOS他引371次,ESI高被引论文1篇。2.结构化视觉跟踪:针对待跟踪目标外观在跟踪过程中不可避免地出现时间和空间上结构性变化这一实际难题,从目标空间信息描述和图结构理论模型角度出发,提出了目标的超像素结构表达、连续异常噪声模型及时空隐变量结构化模型,为有效建模目标外观时空结构化信息指明方向。相关工作发表在计算机视觉顶级会议CVPR和顶级期刊IEEE TIP上,累计SCI他引161次,WOS他引233次,ESI高被引论文1篇。3.深度视觉跟踪:针对目标跟踪中如何有效利用深度特征并减少过拟合这一重要问题,通过对卷积神经网络特征和训练方法进行深入研究与分析,提出了基于全卷积神经网络和基于序列化训练卷积神经网络的视觉跟踪算法,为利用深度学习理论指导设计具体跟踪算法指明方向,解决了如何在跟踪过程中合理利用深度视觉特征及如何有效在线训练深度神经网络的实际难题。相关工作发表在计算机视觉顶级会议ICCV和CVPR上,累计SCI他引183次,WOS他引324次。项目8篇代表性论文均发表在计算机学会推荐A类期刊和会议上,SCI他引615次,WOS他引928次,最高单篇SCI他引135次,2篇ESI高被引论文。项目研究成果获得包含中、美、加、法、英、印、澳等十余位IEEE Fellow、AAAI Fellow、IAPR Fellow在内的国内外诸多知名学者高度关注及评价。第一完成人因在视觉跟踪等领域的突出研究成果,获得国家杰出青年基金资助,获得科技部中青年创新领军人才称号,并受邀担任本领域顶级期刊IEEE Transactions on Cybernetics和IEEE Transactions on Circuits and Systems for Video Technology编委。综上所述,本项目是一项主要由我国学者完成的系统性研究成果,该研究工作对视觉跟踪问题进行了深入地探索和研究。相关代表性成果达到国际领先水平,对国内外相关领域的发展起到了推动作用。 | 主要完成人情况 | 排名 | 姓名 | 技术职称 | 工作单位 | 完成单位 | 本人对本项目主要学术贡献 | 1 | 卢湖川 | 教授 | 大连理工大学 | 大连理工大学 | 项目主要负责人,负责整个项目的研究方案,研究目标和研究内容的制定与组织实施。完成稀疏视觉跟踪[重要科学发现 1,代表性论文 2,3,7],结构化视觉跟踪[重要科学发现 2,代表性论文 4,6,8]以及深度视觉跟踪[重要科学发现 3,代表性论文 1,5]。因在视觉目标跟踪等领域的突出研究成果,获得国家杰出青年基金资助,获得科技部中青年创新领军人才称号,并受邀担任本领域顶级期刊IEEE Transactions on Cybernetics和IEEE Transactions on Circuits and Systems for Video Technology编委。 | 2 | 王栋 | 副教授 | 大连理工大学 | 大连理工大学 | 提出最小软阈阈值均方回归理论,反向稀疏表示过程和概率连续异常噪声模型。对稀疏视觉跟踪[重要科学发现 1,代表性论文3,7],结构化视觉跟踪[重要科学发现 2,代表性论文6,8]部分模型及算法有贡献。 | 3 | 王立君 | 其他 | 大连理工大学 | 大连理工大学 | 提出了基于全卷积神经网络和基于序列化训练卷积神经网络的视觉跟踪算法,对深度视觉跟踪模型及算法[重要科学发现 3,代表性论文 1,5]有贡献。 |
| 论文、论著目录 | 序号 | 论文、专著名称/刊名/作者 | 1 | Visual Tracking with Fully Convolutional Networks/IEEE International Conference on Computer Vision (ICCV)/Lijun Wang, Wanli Ouyang, Xiaogang Wang, Huchuan Lu | 2 | Robust Object Tracking via Sparse Collaborative Appearance Model/IEEE Transactions on Image Processing/Wei Zhong, Huchuan Lu, Ming-Hsuan Yang | 3 | Least Soft-thresold Squares Tracking/IEEE Conference on Computer Vision and Pattern Recognition (CVPR)/Dong Wang, Huchuan Lu, Ming-Hsuan Yang | 4 | Robust Superpixel Tracking/IEEE Transactions on Image Processing/Fan Yang, Huchuan Lu, Ming-Hsuan Yang | 5 | STCT: Sequentially Training Convolutional Networks for Visual Tracking/IEEE Conference on Computer Vision and Pattern Recognition (CVPR)/Lijun Wang, Wanli Ouyang, Xiaogang Wang, Huchuan Lu | 6 | Visual Tracking via Probability Continuous Outlier Model/IEEE Conference on Computer Vision and Pattern Recognition (CVPR)/Dong Wang, Huchuan Lu | 7 | Inverse Sparse Tracker with a Locally Weighted Distance Metric/IEEE Transactions on Image Processing/Dong Wang, Huchuan Lu, Ziyang Xiao, Ming-Hsuan Yang | 8 | Occlusion-Aware Fragment-Based Tracking with Spatial-Temporal Consistency/IEEE Transactions on Image Processing/Chong Sun, Dong Wang, Huchuan Lu |
| | 自然奖 | 卢湖川,王栋,王立君 | 大连理工大学 | 大连理工大学 |
84 | 0405-106 | 模拟植物生长优化算法的原创理论与应用 项目名称 | 模拟植物生长优化算法的原创理论与应用 | 推荐/提名单位/人 | 大连理工大学 | 主要完成单位 | 大连理工大学 | 项目简介 | 智能算法是目前解决优化问题的主流算法,其核心理论是借鉴自然、生物种群或个体对环境的自适应模式,建立随机性、正反馈性、协同性等能够跳出优化问题局部最小点的动力模型。经过半个多世纪的发展,智能算法逐步形成了进化类、群体智能类以及神经类为代表的几大算法体系,解决了大量传统方法所无法解决的优化问题,对科学发展产生了深远的影响。但是,随着理论和应用的不断深入,智能算法的瓶颈问题凸显出来:智能算法对各自参数的确定(如:变异概率、交叉概率、修正系数、种群规模、惯性权值、加速因子、启发因子等)均缺乏理论依据,主要靠使用者的个人经验,这个问题严重影响了智能算法的理论发展和应用效果。为突破这一难题,项目申请人李彤原创性地提出了一种“无参数智能优化算法”——模拟植物生长算法(Plant Growth Simulation Algorithm,PGSA)。由于PGSA特有的“无参数”设计首次回避了其他智能算法普遍存在的参数确定难题,因此被国内外学者在不同学科领域广泛应用,形成智能算法的一个全新发展方向。主要科学发现如下:1. 理论创新:首次将植物向光性机理作为智能算法启发源以植物向光性理论为启发准则,将优化问题的解空间当做植物的生长环境,通过生长信息和分枝模式构造出依赖优化环境不断演化的人工植物生长动力系统,建立跳出局部最优解并迅速求出全局最优解的遍历搜索机制及智能算法体系。2. 方法创新:建立PGSA标准流程和源代码许多启发式算法的具体实现方法都是针对不同类别优化问题相对独立提出的。PGSA作为元启发式算法,其“无参数”设计是采用通用启发式策略,通过建立标准算法流程和源代码,可广泛应用到不同领域的各类优化问题。3. 应用创新:PGSA对经典问题的求解利用PGSA解决经典难题(斯坦纳最小树问题、二层规划问题、整数规划问题、丢番图方程、网络化多方博弈问题等)的结果表明,PGSA具有计算精度高、收敛速度快、解的稳定性好等优势。PGSA原创研究的8篇代表作他引次数527次,中国、美国、俄罗斯、意大利、爱尔兰、印度、土耳其、韩国等十余个国家的学者应用PGSA解决了物流、电力、水利、军事、计算机、金融、核工业、机械、建筑、医疗、工业工程等领域的各类优化问题,PGSA的一些应用研究发表在人工智能顶级会议“AAAI Conference on Artificial Intelligence”以及《IEEE?Transactions on Power Systems》、《Journal of Network and Computer Applications》等Top期刊上;Springer最近出版的两部智能算法学术专著(G. Rozenberg,2015和A.Brabazon,2018)都将植物启发式算法单独列为一章,并明确提出:“植物生长过程可以被认为是一种对环境的探索,通过寻找最优结构,植物能够有效地获取资源。中国学者李彤等根据这种思想提出了PGSA,这个原创工作引发了大批的后续研究和算法应用”。 | 主要完成人情况 | 排名 | 姓名 | 技术职称 | 工作单位 | 完成单位 | 本人对本项目主要学术贡献 | 1 | 李彤 | 教授 | 大连理工大学 | 大连理工大学 | 本人是全部8篇代表性论文的第一作者和通讯作者,主要学术贡献如下:1. 理论创新:建立“无参数智能优化算法”理论新体系——模拟植物生长算法(PGSA);2. 方法创新:设计模拟植物生长算法标准流程和源代码;3. 应用创新:利用模拟植物生长算法解决经典难题(斯坦纳最小树问题、线性二层规划问题、非线性二层规划问题、整数规划问题、丢番图方程、网络化多方博弈问题等)。 |
| 论文、论著目录 | 序号 | 论文、专著名称/刊名/作者 | 1 | 求解整数规划的一种仿生类全局优化算法—模拟植物生长算法[J]/系统工程理论与实践/李彤,王春峰等 | 2 | 模拟植物生长算法在设施选址问题中的应用[J]/系统工程理论与实践/李彤,王众托 | 3 | 模拟植物生长算法与知识创新的几点思考[J]/管理科学学报/李彤,王众托 | 4 | 大型城市地下物流系统优化的模拟植物生长算法[J]/系统工程理论与实践/李彤,王众托 | 5 | 求解非线性二层规划问题的模拟植物生长算法[J]/中国管理科学/李彤,陈畴镛 | 6 | 求解二层规划问题的模拟植物生长算法[J]/运筹与管理/李彤,陈畴镛,宿伟玲 | 7 | 《模拟植物生长算法原理及应用》[M]/北京:科学出版社/李彤著 | 8 | A global optimization bionics algorithm for solving integer programming-plant growth simulation algorithm/International Conference on Management Science & Engineering/T Li, et al. |
| | 自然奖 | 李彤 | 大连理工大学 | 大连理工大学 |
85 | 0405-107 | 耐高温杂萘联苯聚合物的设计合成及其功能膜研究 项目名称 | 耐高温杂萘联苯聚合物的设计合成及其功能膜研究 | 推荐/提名单位/人 | 大连理工大学 | 主要完成单位 | 大连理工大学 | 项目简介 | 本项目属于材料与化学工程交叉领域,膜分离技术由于具有高效、节能、环保等优点,成为解决当代人类所面临的水资源、能源、环境问题和传统产业技术升级的重要手段,得到快速发展。膜材料是膜技术的核心之一,也决定了功能膜的性能,如何设计高性能膜材料,并将膜材料转化为高性能功能膜,是具有挑战性的研究难题,也具有重要理论意义和实用价值。本项目从含氮杂环聚合物的分子结构设计出发,设计新型高分子膜材料,研究膜结构与性能调控机制,所取得的主要成果如下:1、提出了耐高温、化学稳定性优良的杂萘联苯聚合物膜材料的设计及改性方法。基于含氮杂环类双酚单体,设计合成了耐高温、可溶解杂萘联苯型聚合物膜材料;通过共聚后改性方法,解决了定量引入功能基团的难题,实现了含卤甲基杂萘联苯聚芳醚的卤甲基含量调控。2、提出利用阴离子交换膜固定电荷的Donnan排斥效应来阻止钒离子渗透的思路,基于含卤甲基杂萘联苯聚芳醚膜材料,创制了钒电池用季铵化杂萘联苯聚芳醚阴离子交换膜,研究了阴离子交换膜的结构对膜性能影响规律,解决了不能同时提高钒电池用隔膜传导性和阻钒性的难题,提高了隔膜的阻钒性和钒电池库伦效率。3、基于耐高温可溶解杂萘联苯聚芳醚膜材料,研究了杂萘联苯聚芳醚膜材料的成膜机制,构建了耐高温高效分离膜的结构调控方法,研制了耐热温度达到80℃的聚哌嗪酰胺/杂萘联苯聚芳醚复合膜和耐热温度达到90℃的磺化杂萘联苯聚芳醚复合膜,并提高了复合膜的耐氧化性能,解决了传统复合膜不耐高温、不耐氧化的难题。本项目8篇代表性论文发表在Journal of Materials Chemistry A(2篇)、Journal of Membrane Science (2篇)、Desalination(1篇)等材料及化工领域高水平期刊,被Energy Environ. Sci. (IF 30.067)、Prog. Polym. Sci. (IF 24.558)、Angew. Chem. Int. Ed (IF 12.102)、Adv. Func. Mater. (IF 13.325)等国际重要SCI收录学术期刊他引322次。项目第一完成人是“十三五”国家重点研发计划项目负责人,2018年获得中国石油和化学工业联合会青年科技突出贡献奖,入选辽宁省“兴辽英才计划”创新领军人才;项目团队入选2017年首批“全国高校黄大年式教师团队”和2018年科技部“耐高温高性能工程塑料”创新团队。 | 主要完成人情况 | 排名 | 姓名 | 技术职称 | 工作单位 | 完成单位 | 本人对本项目主要学术贡献 | 1 | 张守海 | 教授 | 大连理工大学 | 大连理工大学 | 对本项目发现点1、2、3做出了贡献,是代表性论文1、2、3的第一作者、代表性论文4、5的共同通讯作者及代表性论文6的作者。发现了新型杂萘联苯聚芳醚合成及其膜材料功能化改性方法,提出了利用阴离子交换膜固定电荷的Donnan排斥效应抑制钒离子渗透的思路,创制了钒电池用高性能杂萘联苯聚芳醚离子交换膜,构建了耐高温高效分离膜的结构调控方法。 | 2 | 蹇锡高 | 教授 | 大连理工大学 | 大连理工大学 | 对本项目发现点1、2、3做出了贡献,是代表性论文1、2、3、6、8的通讯作者及代表性论文4、5的共同通讯作者,是代表性论文7的作者。发现了新型耐高温杂萘联苯型聚合物的设计合成及改性方法,构建了耐高温高效分离膜结构与性能调控方法,创制了钒电池用高性能杂萘联苯聚芳醚阴离子交换膜。 | 3 | 刘程 | 副教授 | 大连理工大学 | 大连理工大学 | 对本项目发现点1做出了贡献,是代表性论文7的通讯作者,是代表性论文8的作者。在含氮杂环单体结构设计合成、杂萘联苯型聚合物膜材料设计及合成方法、杂萘联苯型聚合物结构与性能关系研究方面做出了较大贡献。 | 4 | 王锦艳 | 教授 | 大连理工大学 | 大连理工大学 | 对本项目发现点1做出了贡献,是代表性论文7、8的作者。在杂萘联苯型聚合物设计合成、结构与性能关系以及膜材料改性研究方面做出了贡献。 | 5 | 韩润林 | 讲师 | 大连理工大学 | 大连理工大学 | 对本项目发现点3做出了贡献,是代表性论文4、5的作者。在杂萘联苯聚合物耐高温高效分离膜制备、复合膜结构调控方法以及复合膜结构与性能关系的研究方面做出了贡献。 |
| 论文、论著目录 | 序号 | 论文、专著名称/刊名/作者 | 1 | Anion exchange membranes from brominated poly(aryl ether ketone) containing 3,5-dimethyl phthalazinone moieties for vanadium redox flow batteries / JOURNAL OF MATERIALS CHEMISTRY A / Shouhai Zhang; Bengui Zhang; Guangfang Zhao; Xigao Jian | 2 | Poly(phthalazinone ether ketone ketone) anion exchange membranes with pyridinium as ion exchange groups for vanadium redox flow battery applications/ JOURNAL OF MATERIALS CHEMISTRY A / Shouhai Zhang; Bengui Zhang; Dongbo Xing; Xigao Jian | 3 | Preparation and properties of novel sulfonated copoly (phthalazinone biphenyl ether sulfone) composite nanofiltration membrane / DESALINATION / Shanshan Guan; Shouhai Zhang; Runlin Han; Bengui Zhang; Xigao Jian | 4 | Preparation and performance of novel thermally stable polyamide/PPENK composite nanofiltration membranes / APPLIED SURFACE SCIENCE / Lijie Hu; Shouhai Zhang; Runlin Han; Xigao Jian | 5 | Preparation of chloromethylated/quaternized poly(phthalazinone ether ketone) anion exchange membrane materials for vanadium redox flow battery applications / JOURNAL OF MEMBRANE SCIENCE / Shouhai Zhang; Chunxiang Yin; Dongbo Xing; Daling Yang; Xigao Jian | 6 | Preparation and characterization of polypiperazine amide/PPESK hollow fiber composite nanofiltration membrane / JOURNAL OF MEMBRANE SCIENCE / Fajie Yang; Shouhai Zhang; Daling Yang; Xigao Jian | 7 | Phthalazinone structure -based covalent triazine frameworks and their gas adsorption and separation properties / RSC ADVANCES / Kuanyu Yuan; Cheng Liu; Jianhua Han; Guipeng Yu; Jinyan Wang; Hongmin Duan; Zhonggang Wang; Xigao Jian | 8 | Soluble and curable poly(phthalazinone ether amide)s with terminal cyano groups and their crosslinking to heat resistant resin / POLYMER / Guipeng Yu; Jinyan Wang; Cheng Liu; Encheng Lin; Xigao Jian |
| | 自然奖 | 张守海,蹇锡高,刘程,王锦艳,韩润林 | 大连理工大学 | 大连理工大学 |
86 | 0406-101 | 镍基单晶合金蠕变行为的取向依赖性及影响因素 项目名称 | 镍基单晶合金蠕变行为的取向依赖性及影响因素 | 推荐/提名单位/人 | 辽宁省教育厅 | 主要完成单位 | 沈阳工业大学,中国航发北京航空材料研究院 | 项目简介 | 镍基单晶合金是制备先进航空发动机关键部件涡轮叶片的重要结构材料,其发展状况是衡量国家航空工业制造能力与材料科学技术水平的重要标志。 在国家自然科学基金(“镍基单晶合金的强化与变形特征对持久性能的影响”,项目编号:50571070)资助下,设计并制备出一种4.5%Re/3%Ru镍基单晶合金,其在1100℃/137MPa条件下的持久寿命达到321h,在1070℃和1040℃/160MPa下的持久寿命分别达到264h和725h,与国际第四代单晶镍基合金(含6%Re/3%Ru)的持久寿命相当,但成本降低四分之一;同时开展了“镍基单晶合金蠕变行为的取向依赖性及相关理论”的研究工作。主要研究内容如下:1.制备出一种4.5%Re/3%Ru单晶合金,其持久性能达到第四代镍基单晶合金的国际水平;研究了Re/Ru对单晶合金高温蠕变机制及形成K-W锁的影响。2.研究不同取向单晶合金在蠕变期间的组织演化规律、晶体取向对单晶合金蠕变行为及变形机制的影响。3.研究横向预压缩对不同取向镍基单晶合金蠕变行为的影响,研究了预压缩处理大幅度提高[011]取向单晶合金中温/高温蠕变性能的作用机理。4.研究元素Re对单晶合金高温服役及蠕变期间析出TCP相形态演化及蠕变性能的影响;研究了层片状TCP相发生球形化转变的机理及影响因素。在“镍基单晶合金蠕变行为的取向依赖性及相关理论”的研究中,获批国家发明专利3项,实用新型专利1项;先后发表与“研究内容”相关的论文75篇。其中:被《SCI》收录62篇,《EI》收录75篇;被《SCI》数据库引用论文45篇,共引用421次;《CNKI》收录65篇,他引272次,他引总次数693次;8篇代表论文《SCI》数据库共引用275次,他引227篇次,《SCI》单篇最高引用67次。主要研究成果如下:1.确定出:不同取向合金蠕变抗力依次降低的顺序为:[001]?[111]?[011];首次确定出:蠕变期间[011]取向合金中γ'相分别沿[001]取向和(100)面转变成纤维状筏形组织,仅开动4个滑移系,位错运动阻力小,是该合金具有较弱蠕变抗力的主要原因。2.首次提出:[011]取向合金沿(100)面进行高温压应力处理,使γ'相沿[100]取向形成稳定的纤维状组织,可大幅度提高该合金的中温/高温蠕变性能。3.设计并制备出一种4.5%Re/3%Ru镍基单晶合金,其蠕变性能达到国际第四代单晶合金的水平。4. 首次确定出:含4.5%Re/3%Ru单晶合金在1085oC蠕变期间,超位错可由{111}面交滑移至{100}面形成K-W锁,可抑制位错的滑移和交滑移,是使合金具有良好高温蠕变抗力的原因之一。5.发现:元素Re可使合金析出的TCP相在蠕变期间发生球形化转变,仅较小程度降低含Re合金的高温蠕变性能。 | 主要完成人情况 | 排名 | 姓名 | 技术职称 | 工作单位 | 完成单位 | 本人对本项目主要学术贡献 | 1 | 田素贵 | 教授 | 沈阳工业大学 | 沈阳工业大学 | 设计并制备出一种4.5%Re/3%Ru单晶镍基合金,其蠕变性能达到第四代单晶合金的国际水平;确定出4.5%Re/3%Ru单晶合金在1085oC蠕变期间,超位错可由{111}面交滑移至{100}面形成K-W锁;确定出[011]取向合金沿(100)进行高温压应力处理,使γ'相形成纤维状组织,可大幅度提高合金的中/高温蠕变性能;确定出含Re单晶合金中的TCP相在高温时效及蠕变期间可发生球化转变,仅较小程度降低合金的蠕变性能。代表论文1、2、3和5的第一作者,本人投入的工作量占个人总工作量的60%。 | 2 | 于慧臣 | 研究员 | 中国航发北京航空材料研究院 | 中国航发北京航空材料研究院 | 对不同取向单晶镍基合金样坯进行三维空间取向的测定,并进行不同取向单晶镍基合金在不同条件下的的蠕变性能测定与分析;确定出不同取向合金蠕变抗力依次降低的顺序为:[001]>[111]>[011];进行不同取向单晶镍基合金的蠕变损伤机理分析。为代表论文4的第一作者,本人投入的工作量占个人总工作量的50%。 | 3 | 刘丽荣 | 教授 | 沈阳工业大学 | 沈阳工业大学 | 提出单晶镍基合金在高温热暴露期间的组织演化特征及规律;首次提出Ti使Mo、Cr、Re等难熔元素更多地向基体分配;提出析出的M6C和M23C6有利于延长合金蠕变的第二阶段,提高合金的蠕变寿命;提出Ru的加入使Re、W和Mo等难熔元素更多地向γ'相分配,可抑制TCP相析出。为代表论文6、7、8的第一作者,本人投入的工作量占个人总工作量的50%。 | 4 | 苏勇 | 副教授 | 沈阳化工大学 | 沈阳工业大学 | 确定出拉/压蠕变期间,[011]取向合金中γ'相分别沿[001]取向和(100)面转变成纤维和筛网状筏形组织;确定出:[011]取向合金蠕变期间仅激活四个滑移系,形变硬化作用小,是具有较低蠕变性能的主要原因;确定出[011]取向合金沿(100)进行高温预先压应力处理,γ'相沿[100]取向形成稳定的纤维状组织,可大幅度提高合金的中/高温蠕变性能。代表论文1和4的第二作者,本人投入的工作量占个人总工作量的40%。 | 5 | 张姝 | 讲师 | 沈阳化工大学 | 沈阳工业大学 | 确定出不同取向单晶镍基合金在高温蠕变期间的组织演化规律;采用有限元方法计算出不同取向单晶合金在高温蠕变期间的应力分布规律;采用有限元方法计算出不同取向单晶合金中立方γ'相的主应力分量与施加应力的依赖关系;构建出蠕变前/后不同取向单晶合金中γ'相在空间的分布规律,对不同取向单晶合金进行蠕变机理分析。代表论文3的第二作者,本人投入的工作量占个人总工作量的40%。 | 6 | 李影 | 高级工程师 | 中国航发北京航空材料研究院 | 中国航发北京航空材料研究院 | 测试并分析了不同取向单晶镍基合金蠕变性能;测定并分析了不同取向单晶镍基合金样坯三维空间取向;分析并表征了不同取向单晶合金的蠕变损伤机理。代表论文4的第五作者,本人投入的工作量占个人总工作量的40%。 | 7 | 田宁 | 副教授 | 贵州工程应用技术学院 | 沈阳工业大学 | 对不同取向单晶镍基合金进行蠕变性能测试;构建不同取向单晶合金蠕变前后,γ'相在空间的存在方式;对[011]取向合金沿(100)进行高温预先压应力处理,并对有/无预压缩处理[011]取向合金进行蠕变性能测试,研究预压缩处理对合金中/高温蠕变性能的影响;对不同取向单晶合金不同条件蠕变断裂后,进行位错组态的衍衬分析,提出蠕变期间的变形机制。代表论文4的第三作者,本人投入的工作量占个人总工作量的40%。 |
| 论文、论著目录 | 序号 | 论文、专著名称/刊名/作者 | 1 | Creep Behavior of A Single Crystal Nickel-Based Superalloy Containing 4.2% Re / Mater. & Design / Tian SG | 2 | Microstructure evolution and analysis of a [011] orientation single crystal nickel-based superalloy during tensile creep, Metall. Mater. Trans., A./ Tian SG | 3 | Microstructure evolution and creep behavior of a [111] oriented single crystal Ni-based alloy during tensile creep / Mater. Sci. Eng. A,/ Yu HC | 4 | Influence of element Re on lattice misfit and stress rupture properties of single crystal nickel-based superalloys / Mater. Sci. Eng.A / Tian SG | 5 | Formation of carbides and their effects on stress rupture of a Ni-base single crystal superalloy / Mater. Sci. Eng. A,/ Liu LR | 6 | Effect of carbon addition on the creep properties in a Ni-based single crystal superalloy / Mater. Sci. Eng. A / Liu LR | 7 | Effect of carbon additions on the microstructure in a Ni-base single crystal superalloy / Mater. Lett., / Liu LR | 8 | Influence of TCP phase and its morphology on creep properties of single crystal nickel-based superalloys / Mater. Sci. Eng. A./ Tian SG |
| | 自然奖 | 田素贵,于慧臣,刘丽荣,苏勇,张姝,李影,田宁 | 沈阳工业大学,中国航发北京航空材料研究院 | 辽宁省教育厅 |
87 | 0409-101 | 层状金属复合材料制备理论与技术研究 项目名称 | 层状金属复合材料制备理论与技术研究 | 推荐/提名单位/人 | 东北大学 | 主要完成单位 | 东北大学 | 项目简介 | 本项目属于金属基复合材料学科领域。层状金属复合材料可兼具各组元优异的理化特性,在结构功能一体化材料设计研发方面具有突出优势,是航天、汽车、核能等战略领域新材料的重点研发方向,并被国家自然科学基金委列为“十三五”优先发展领域。开发设计多尺度、多层次、高综合性能层状金属复合材料急需解决攻克材料的制备与加工、强韧化机理以及尺度与界面效应等关键科学问题。依托教育部材料先进制备技术工程研究中心,以实现不锈钢、钢、铝、铜、钛等金属及合金材料的复合化及功能化为目标,在3项国家自然科学基金及“863”计划等项目资助下,祖国胤教授与姚广春教授紧密合作,协同创新,经过10余年的系统性研究,在层状金属复合材料先进制备技术、复合界面精细结构表征及复合材料组织—性能控制等方面获得了以下创新性成果:(1)以界面设计为导向的先进复合技术:为促进界面结合,提升界面强度,实现界面设计,提出了瞬间液相轧制复合及高频电流在线加热的复合思想,在非真空复合工况下实现了不锈钢/碳钢、碳钢/铝等双金属在低压力、小变形条件下的良好复合。在学科交叉的探索中将轧制复合与粉末冶金有机结合,开发出了具有界面冶金结合特征的泡沫铝夹心结构材料短流程制备技术。成功实现了600℃以下低温可控发泡,阐明了发泡动力学等关键科学问题。(2)以界面演化为重点的精细结构表征:从再结晶动力学角度阐明了钛/铜爆炸复合界面绝热剪切带内亚晶的形成机制,建立了其与成波行为的联系。明确了具有完整晶格结构与共晶界面的纳米晶是其获得较高复合强度的主要因素。利用同步辐射技术实现了对泡沫金属粉末冶金发泡过程中泡孔结构及面板/芯层界面演化过程的动态描述,揭示了粉末冶金发泡机理及界面结合机制。(3)以界面优化为手段的使役性能调控:明确了异步轧制工艺制备的铜/铝复合薄带界面结合强度与金属间化合物层相组成及厚度间的定量关系,发现异步轧制及短时高热流密度热处理可有效抑制脆性金属间化合物层生长的动力学过程。提出并发展了从变形带的产生与扩展、孔/膜水平孔的变形模式等多尺度研究泡沫金属及其夹心机构缓冲吸能过程的研究方法,阐明了损伤机理。本项目为多种先进层状金属复合材料的工程化制备提供了直接的理论支撑与技术原型。泡沫铝夹心结构材料已完成工程化中试试验,“运输用大尺寸泡沫铝夹心板材料”项目获国际发明类最高奖—世界知识产权组织(WIPO)发明人奖等3项奖励。基于高热流密度的铜/铝复合薄带精细化热处理工艺也已得到工程化应用。项目出版学术专著2部;发表论文被SCI收录68篇,8篇代表性论著的SCI他引篇次为181次,单篇最高他引51次。代表性论著被Acta Materialia、Scripta Materialia等材料科学领域权威期刊发表的论文多篇次引用。谢建新院士、黄庆学院士等复合材料专家对项目成果给予了积极正面的评价。项目培养博士生15人,硕士生28人,获辽宁省优秀硕士学位论文奖2项。获授权国家发明专利18项,实用新型专利6项。 | 主要完成人情况 | 排名 | 姓名 | 技术职称 | 工作单位 | 完成单位 | 本人对本项目主要学术贡献 | 1 | 祖国胤 | 教授 | 东北大学 | 东北大学 | 对本项目的全部科学发现点均做出了创造性贡献。提出了本项目全部科学发现点的主要学术思想,制定了项目总体研究方案,组织了项目实施,完成了研究生培养,撰写了学术论著。是本项目代表性论著1-6,8(附件编号1-6,8)的作者,代表性论著1-6的通讯作者,代表性论著1、6的第一作者,指导博士研究生李小兵(本项目第3完成人)撰写了代表性论著2-5。本项目的工作时间占本人同期工作总量的80%。 | 2 | 穆永亮 | 副教授 | 东北大学 | 东北大学 | 对科学发现点3做出了创造性贡献,参与了科学发现点1、2的部分研究工作。是代表性论著7、8(附件编号7、8)的第一作者和通讯作者,代表性论著2、6(附件编号2、6)的共同作者。系统阐明了闭孔泡沫铝材料在压缩条件下的变形模式和能量耗散机制,研究了各向异性等影响闭孔泡沫铝能量吸收能力的因素,分析了泡沫铝夹心结构的弯曲性能及损伤机理。在铜/铝复合板界面精细组织结构表征与界面设计、泡沫铝夹心结构材料短流程工艺路线等方面也提出了创新性思路。本项目的工作时间占本人同期工作总量的80%。 | 3 | 李小兵 | 讲师 | 江苏科技大学 | 东北大学 | 对科学发现点2、3做出了创造性贡献,参与了科学发现点1的部分研究工作。在第1完成人的指导下,结合博士学位论文工作开展了铜/铝复合材料的界面精细结构表征,分析了界面金属间化合物的生长行为,明确了界面结合强度与金属间化合物层相组成及厚度间的定量关系,探讨了复合材料力学性能与组织、结构间的相关性。是代表性论著2-5(附件编号2-5)的第一作者,代表性论著1、6(附件编号1、6)的共同作者。本项目的工作时间占本人同期工作总量的90%。 | 4 | 姚广春 | 教授 | 东北大学 | 东北大学 | 本项目的学术顾问。对科学发现点1、3做出了创造性贡献。与项目第一完成人共同提出了具有界面冶金结合特征的泡沫铝夹心结构材料短流程制备技术路线,指导开展了以使役条件为导向的泡沫金属及其夹心结构材料的缓冲吸能性能研究。担任代表性论著1(附件编号1)的主审,是代表性论著6、7、8(附件编号6、7、8)的共同作者。本项目的工作时间占本人同期工作总量的50%。 |
| 论文、论著目录 | 序号 | 论文、专著名称/刊名/作者 | 1 | Interface strengthening of laminated composite produced by asymmetrical roll bonding/Materials Science and EngineeringA/Xiaobing Li,Guoyin Zu,Ping Wang | 2 | Effect of strain rate on tensile performance of Al/Cu/Al laminated composites produced by asymmetrical roll bonding/Materials Science and Engineering A/Xiaobing Li,Guoyin Zu,PingWang | 3 | Microstructural development and its effects on mechanical properties of Al/Cu laminated cmposite/Transactions of Nonferrous Metals Society of China/Xiao-bing LI,Guo-yin ZU,Ping WANG | 4 | Static three-point bending behavior of aluminum foam sandwich/Journal of Alloys and Compounds/Guoyin Zu,Binna Song,Zhaoyang Zhong,Xiaobing Li,Yongliang Mu,Guangchun Yao | 5 | Effect of cell shape anisotropy on the compressive behavior of closed-cell aluminum foams/Materials & Design/Mu Yongliang,Yao Guangchun,Luo Hongjie | 6 | Deformation mechanisms of closed-cell aluminum foam in compression/Scripta Materialia/Yongliang Mu,Guangchun Yao,Lisi Liang,Hongjie Luo,Guoyin Zu | 7 | 层状金属复合材料制备理论与技术/东北大学出版社/祖国胤,李小兵,王虎年 | 8 | Interfacial microstructure and mechanical properties of Cu/Al clad sheet fabricated by asymmetrical roll bonding and annealing/Materials Science and Engineering A/Xiabobing Li,Guoyin Zu,Mingming Ding,Yongliang Mu,Ping Wang |
| | 自然奖 | 祖国胤,穆永亮,李小兵,姚广春 | 东北大学 | 东北大学 |
88 | 0409-106 | 人工肌肉型致动器理论与应用 项目名称 | 人工肌肉型致动器理论与应用 | 推荐/提名单位/人 | 东北大学 | 主要完成单位 | 东北大学 | 项目简介 | 本研究针对机器人领域中紧凑型和轻量化新型致动器的需求,在国家863计划项目(项目编号2015AA042302、2008AA04Z305)、国家自然科学基金面上项目(项目编号60675050和51075066)和沈阳市人才开发专项资金(2010010403)等项目资助下完成,提出了基于离子聚合物金属复合材料(IPMC)、磁致伸缩致动器和压电陶瓷(PZT)等人工肌肉致动器的建模、驱动、控制与制备改性的系统理论和应用。通过针对磁滞和蠕变(又叫后松弛)现象的非线性特性建模、微弱信号处理、刚柔软耦合建模和非线性控制理论的研究,解决了由于智能材料IPMC、磁致伸缩致动器和压电陶瓷(PZT)强非线性带来的难以精确控制的难题,对推动基于智能材料的人工肌肉型致动器在微操作机器人、末端执行器和仿生机器人等领域的应用和发展起到重大作用。该研究成果与国内外相关成果相比,具有在线实时建模、控制精度高、适用环境广的优势,得到了国内外同行专家的认可,该研究成果受到国际同行广泛关注(包括: Automatica期刊副主编、美国密歇根州立大学Xiaobo Tan教授、新加坡南洋理工大学Vahid Hassani教授等)。其中,该项目主要研究内容和科学发现如下。 1.针对人工肌肉型致动器的磁滞和蠕变特性,首次提出了Prandtl-Ishlinskii(PI)磁滞模型与广义蠕变模型相结合的磁滞蠕变特性建模方法,开发了离子聚合物金属复合材料(IPMC)、压电陶瓷和磁致伸缩器等人工肌肉致动器在线实时建模平台,并获批了国家发明专利;针对IPMC人工肌肉型致动器的迟滞蠕变特性,开发了自适应逆控制、离散自适应类滑模位置控制方法,控制精度显著提升。 2、针对IPMC致动器在力操作中的非对称磁滞与蠕变特性,首次提出了基于磁滞与广义蠕变混合模型的自适应力控制方法,无需改变控制系统参数,适用于不同形状和尺寸的IPMC致动器,应用于微操作机器人的夹持器等领域。 3、针对磁致伸缩器、压电陶瓷的非对称迟滞特性,提出了基于逆乘法矩阵的建模与逆补偿控制方法,得到逆补偿误差的解析表达式,保证了位置闭环系统的全局稳定性,通过原子力显微镜(AFM)纳米操作机器人实验验证了上述方法的有效性。 4.开发了IPMC改性与制备的标准化工艺,利用自主开发的在线测试系统建立了IPMC性能数据库,其有效性在基于IPMC致动器的仿生鱼系统得到验证。 以上研究成果已经在IEEE Transactions on Automation Science and Engineering和Smart Materials and Structures等国内外知名期刊及会议上发表论文90余篇,SCI收录40余篇。8篇代表性论文被国内外学者他引165次,SCI他引65次,授权发明专利6项,实用新型专利3项。相关成果已在微型机器人和微纳操作领域受到广泛关注。上述成果将有助于形状记忆合金和气动人工肌肉等其它人工肌肉型智能材料的建模、驱动、控制及其应用的推广。 | 主要完成人情况 | 排名 | 姓名 | 技术职称 | 工作单位 | 完成单位 | 本人对本项目主要学术贡献 | 1 | 郝丽娜 | 教授 | 东北大学 | 东北大学 | 本项目的主要完成人,是第2-第8篇代表性论文的第一作者或通讯作者。对科学发现点1-4做出了重要贡献,即针对人工肌肉型致动器的磁滞蠕变特性,首次提出采用基于Prandtl-Ishlinskii磁滞模型与广义蠕变模型相结合的建模方法;提出了具有自适应功能的周期性输出反馈控制方法,实现精密运动的位置控制;首次提出了基于时变磁滞与广义蠕变模型混合模型的自适应逆控制器,实现精密运动的力控制;形成IPMC改性与制备工艺和数据库。发表的学术论文成果在微操作机器人及智能机器人控制等领域得到广泛应用。 | 2 | 李智 | 教授 | 东北大学 | 东北大学 | 本项目的主要完成人,是第1-第4篇代表性论文的作者。对科学发现点1-3做出了重要贡献,即针对人工肌肉型致动器的磁滞蠕变特性,首次提出采用基于Prandtl-Ishlinskii磁滞模型与广义蠕变模型相结合的建模方法;提出了具有自适应功能的周期性输出反馈控制方法,实现精密运动的位置控制;首次提出了基于时变磁滞与广义蠕变模型混合模型的自适应逆控制器,实现精密运动的力控制。发表的学术论文成果在人工肌肉型致动器的非线性控制等领域得到应用。 | 3 | 陈文林 | 讲师 | 东北大学 | 东北大学 | 本项目的主要完成人,是第4篇代表性论文的作者,对科学发现点1做出了重要贡献,针对人工肌肉型致动器存在的时变磁滞与蠕变特性,完成了IPMC致动器在精密定位操作中的位置控制。发表的学术论文成果在微操作机器人精密控制方面得到应用。 | 4 | 孙智涌 | 副研究员 | 东北大学 | 东北大学 | 本项目的主要完成人,是第3-第7篇代表性论文的作者。对科学发现点1-3做出了重要贡献,即针对人工肌肉型致动器的磁滞蠕变特性,首次提出了将基于Prandtl-Ishlinskii(PI)磁滞模型与广义蠕变模型相结合的磁滞蠕变特性建模方法;针对人工肌肉型致动器具有的蠕变特性,研究并提出自适应积分周期输出反馈(AIPOF)控制方法。发表的学术论文成果在基于IPMC和压电陶瓷的人工肌肉致动器及AFM等精密微操作领域得到应用。 | 5 | 陈洋 | 其他 | 东北大学 | 东北大学 | 本项目的主要完成人,是第5和第6篇代表性论文的作者。对科学发现点2做出了重要贡献,即针对人工肌肉型致动器具有的蠕变特性,提出具有自适应功能的控制方法。发表的学术论文成果在基于IPMC人工肌肉致动器及机器人控制方面得到应用。 |
| 论文、论著目录 | 序号 | 论文、专著名称/刊名/作者 | 1 | Compensation of hysteresis nonlinearity in magnetostrictive actuators with inverse multiplicative structure for Preisach model/ IEEE Transactions on Automation Science and engineering/ Li, Z., Su, C. Y., & Chai, T | 2 | Modeling and adaptive inverse control of hysteresis and creep in ionic polymer-metal composite actuators/ Smart Materials and Structures/ Hao, Lina, and Zhi Li | 3 | A novel adaptive force control method for IPMC manipulation/ Smart materials and structures/ Hao, Lina, Zhiyong Sun, Zhi Li, Yunquan Su, and Jianchao Gao. | 4 | A novel discrete adaptive sliding-mode-like control method for ionic polymer–metal composite manipulators/ Smart Materials and Structures/ Sun, Zhiyong, Lina Hao, Wenlin Chen, Zhi Li, and Liqun Liu | 5 | The sliding mode control for different shapes and dimensions of IPMC on resisting its creep characteristics/ Smart Materials and Structures/ Hao, Lina, Yang Chen, and Zhiyong Sun | 6 | Active disturbance rejection control for output force creep characteristics of ionic polymer metal composites/ Smart materials and structures/ Xiong, Yan, Yang Chen, Zhiyong Sun, Lina Hao, and Jie Dong | 7 | Compensating asymmetric hysteresis for nanorobot motion control / In Robotics and Automation (ICRA), 2015 IEEE International Conference on / Zhiyong Sun ; Bo Song ; Ning Xi ; Ruiguo Yang ; Lina Hao ; Liangliang Chen | 8 | 基于IPMC驱动器的小型遥控机器鱼的研制/东北大学学报(自然科学版)/ 郝丽娜, 徐夙,刘斌. |
| | 自然奖 | 郝丽娜,李智,陈文林,孙智涌,陈洋 | 东北大学 | 东北大学 |
89 | 0409-107 | 矿业安全用气体传感器作用机制基础理论研究 项目名称 | 矿业安全用气体传感器作用机制基础理论研究 | 推荐/提名单位/人 | 东北大学 | 主要完成单位 | 东北大学 | 项目简介 | 在矿产资源的开发利用过程中,为了有效防治有毒有害气体的产生、泄漏及危害,采用气体传感器对其进行快速、准确、便携的检测非常必要。气体传感器最关键、最核心的部分就是气敏材料的研究与改进,它直接关系到检测效果的好坏,对提高矿山及矿井安全生产,实现我国矿业资源的健康发展具有重要意义。然而,半导体氧化物气敏材料的制备参数和结构特性对其气敏性能的影响规律及作用机制尚不完全清晰,良好灵敏度均要求在200℃以上的工作温度也导致高能耗和集成复杂性。为了解决这些问题,本项目从纳米材料的结构工艺和性能设计等方面入手,利用纳米气敏材料具有较大的比表面积和表面活性等特点,开展了新型低温高选择性气体传感器的开发及作用机理的基础理论研究。通过该项目研究,获得了如下创新成果:1、建立了纳米气敏材料的制备参数与结构特性之间的关系模型。揭示了纳米薄膜的微观结构与制备条件的关联性,提出利用物理吸附等温线法分析纳米薄膜的表面积及孔径分布,并利用膜密度结合孔径分布来分析薄膜的孔隙度,加强和深化了对纳米薄膜多孔化的认识;研究了具有单晶化及贵金属掺杂的纳米气敏材料的微观结构,阐明了所获纳米气敏材料优异的结构性能和物理化学性能,实现了对不同结构和形貌纳米气敏材料的生长机理模拟和过程推演。上述研究工作提出和改善了纳米气敏材料结构和特性的新方式方法,阐明了这些制备方法的原理和优越性,对比同类型矿业安全用气敏材料具有更加优越的性能。2、创建了基于薄膜多孔化、材料单晶化和贵金属掺杂以提高纳米半导体氧化物气体传感器性能的调控机制方法。提出了决定气体灵敏度的主要薄膜结构因素为膜密度,揭示了多孔化薄膜在低工作温度下获得的高灵敏度是肖特基势垒限制传输(Schottky-barrier-limited transport)对温度依存特性的结果;揭示了贵金属掺杂所产生的化学效应和电子效应不仅有效提高气体传感器的灵敏度,还可以明显降低获得灵敏度峰值的工作温度;依据气体响应特性结果及检测手段的分析,进一步阐明了氧化物半导体气体传感器的反应调控机制。研究结果为开发新型具有低工作温度、高灵敏度、低生产成本等优点的矿业安全用气体传感器奠定了理论及实验基础。3、开展了基于目的导向的纳米半导体氧化物气敏特性的机理研究。针对目前矿业安全用气体传感器存在的工作温度高、气体选择性差、便携性差等不足,提出利用多孔化薄膜所产生的“肖特基势垒限制传输效应”对温度的依存特性和单晶化纳米材料所产生的“电子耗尽层”或“空穴积累层”特性,以实现显著降低气体传感器工作温度的目的;通过贵金属掺杂或异质结构建,提出利用贵金属掺杂所产生的“化学效应”和“电子效应”以及异质结构建所产生的“费米能级电荷转移效应”,以实现明显改善气体传感器对待检测目标气体选择性识别的目的;通过基于纳米结构的新型半导体氧化物气敏材料的气敏元件开发,利用纳米材料优越的尺寸效应和性能优势,以实现缩小气体传感器尺寸的目的。 | 主要完成人情况 | 排名 | 姓名 | 技术职称 | 工作单位 | 完成单位 | 本人对本项目主要学术贡献 | 1 | 沈岩柏 | 教授 | 东北大学 | 东北大学 | 对发现点1-3 做出了突出贡献。提出通过薄膜多孔化、材料单晶化和贵金属掺杂手段制备高灵敏度和选择性气敏材料的方法,克服了目前气体传感器存在的工作温度要求高、气体选择性差和携带不便等局限性;揭示了多孔化薄膜在低工作温度下获得的高灵敏度是肖特基势垒限制传输对温度依存特性的结果;揭示了贵金属掺杂所产生的化学和电子效应不仅可以提高气体传感器的灵敏度,还可以明显降低获得灵敏度峰值的工作温度。是代表性论文1-8 的作者。 | 2 | 魏德洲 | 教授 | 东北大学 | 东北大学 | 对发现点2和3均做出了突出贡献。提出了在薄膜多孔化和材料单晶化过程中,通过控制和优化制备条件,建立有利于获得高孔隙率和高比表面积的氧化物半导体材料的方法;揭示了提高气体传感器综合性能“3S”,即灵敏性(Sensitivity)、选择性(Selectivity)和稳定性(Stability)的电子导电机理,建立了通过电子耗尽层理论解释气敏反应机理的方法。是代表性论文4 、5和7 的作者。 | 3 | 韩聪 | 讲师 | 东北大学 | 东北大学 | 对发现点1和2均做出了突出贡献。揭示了具有单晶化纳米气敏材料的微观结构与气敏特性之间的关联性,结合先进的检测手段对其进行系统分析;提出单晶化纳米气敏材料的高长径比和比表面积可以显著提高气敏材料的灵敏度,并有助于其在低工作温度下获得高气敏特性;提出气体响应机理主要是依靠被检测气体与材料表面的吸附氧离子发生的表面反应,并依靠电阻变化来实现检测目的,同时对气敏反应机理进行了模拟。是代表性论文2、5和6的作者。 | 4 | 刘文刚 | 教授 | 东北大学 | 东北大学 | 对发现点2做出了突出贡献。揭示了通过添加表面活性剂可以制备出具有分级多孔的氧化物半导体气敏材料,且可呈现出n 型或p 型半导体特性,通过分析气敏特性与被检测气体之间的反应机制研究,揭示了n 型半导体的电子密度和p 型半导体的空穴密度是影响气敏特性的关键因素,同时对气敏反应机理进行了模拟。是代表性论文6 和7 的作者。 | 5 | 高淑玲 | 副教授 | 东北大学 | 东北大学 | 对发现点3做出了突出贡献。揭示了电荷耗尽层宽度ds和表面势垒高度ΔΦs与吸附氧离子浓度Qs和半导体材料中掺杂的施主原子的浓度的关联性;提出通过将纳米氧化物半导体薄膜多孔化、材料单晶化来增加纳米材料的比表面积和表面活性,以贵金属掺杂所产生的化学和电子效应改善纳米氧化物半导体在低温条件下对被检测气体的灵敏性和选择性,进一步完善气敏反应机理体系。是代表性论文7和8的作者。 | 6 | 崔宝玉 | 讲师 | 东北大学 | 东北大学 | 对发现点3做出了突出贡献。揭示了电荷耗尽层宽度ds和表面势垒高度ΔΦs与吸附氧离子浓度Qs和半导体材料中掺杂的施主原子的浓度的关联性;提出通过将纳米氧化物半导体薄膜多孔化、材料单晶化来增加纳米材料的比表面积和表面活性,以贵金属掺杂所产生的化学和电子效应改善纳米氧化物半导体在低温条件下对被检测气体的灵敏性和选择性,进一步完善气敏反应机理体系。是代表性论文7和8的作者。 |
| 论文、论著目录 | 序号 | 论文、专著名称/刊名/作者 | 1 | Nitrogen dioxide sensing using tungsten oxide microspheres with hierarchical nanorod-assembled architectures by a complexing surfactant-mediated hydrothermal route/Journal of Materials Chemistry A/Y.B. Shen, W. Wang, X.X. Chen, B.Q. Zhang, D.Z. Wei, S.L. Gao, B.Y.Cui | 2 | Highly sensitive hydrogen sensors based on SnO2 nanomaterials with different morphologies/International Journal of Hydrogen Energy/Y.B. Shen, W. Wang, A.F. Fan, D.Z. Wei, W.G. Liu, C. Han, Y.S. Shen, D. Meng, X.G. San | 3 | Complexing surfactants-mediated hydrothermal synthesis of WO3 microspheres for gas sensing applications/Materials Letters/Y.B. Shen, X.X. Chen, W. Wei, Y. Gong, S.H. Chen, J.T. Liu, D.Z. Wei, D. Meng, X.G. San | 4 | Microstructure and enhanced H2S sensing properties of Pt-loadedWO3 thin films/Sensors and Actuators B:Chemical/Y.B. Shen, B.Q. Zhang, X.M. Cao, D.Z. Wei, J.W. Ma, L.J. Jia, S.L. Gao, B.Y. Cui, Y.C. Jin | 5 | Ethanol sensing properties of TeO2 thin films prepared by non-hydrolytic sol-gel process/Sensors and Actuators B:Chemical/Y.B. Shen, X.X. Yan, S.K. Zhao, X.X. Chen, D.Z. Wei, S.L. Gao, C. Han, D. Meng | 6 | Synthesis of SnO2 nanorods and application to H2 sensor/Journal of Alloys and Compounds/Y.B. Shen, X.M. Cao, B.Q. Zhang, D.Z. Wei, J.W. Ma, W.G. Liu, C. Han, Y.T. Shen | 7 | Highly sensitive and selective room temperature alcohol gas sensors based on TeO2 nanowires/Journal of Alloys and Compounds/Y.B. Shen, S.K. Zhao, J.W. Ma, X.X. Chen, W. Wang, D.Z. Wei, S.L. Gao, W.G. Liu, C. Han, B.Y. Cui | 8 | A low-temperature n-propanol gas sensor based on TeO2 nanowires as the sensing layer/Royal Society of Chemistry Advances/Y.B. Shen, A.F. Fan, D.W. Wei, S.L. Gao, W.G. Liu, C. Han, B.Y. Cui |
| | 自然奖 | 沈岩柏,魏德洲,韩聪,刘文刚,高淑玲,崔宝玉 | 东北大学 | 东北大学 |
90 | 0409-108 | 高性能颗粒及粉体的成形、动力学及机理 项目名称 | 高性能颗粒及粉体的成形、动力学及机理 | 推荐/提名单位/人 | 东北大学 | 主要完成单位 | 东北大学 | 项目简介 | 在国家自然基金等的资助下,本项目主要面向多尺度颗粒材料及粉体在宏观及微观领域的相互作用机理(如堆积及成形致密化)展开系统深入研究。针对现有颗粒及粉体在外部能量作用下堆积密度低、密度分布不均匀、各向异性结构构建困难、成形致密化动力学及机理方面研究的不足,提出了颗粒及粉体成形致密化过程中各种无定形态及晶态致密堆积结构数值及物理生成的新方法、新工艺及新机理,采用宏观尺度有限元法(FEM)、粒子尺度离散元法(DEM)及多粒子有限元法(MPFEM)解决了颗粒及粉体成形致密化领域高性能堆积结构获得困难及致密化动力学与机理方面的难题,对粉末冶金、颗粒复合材料等领域的研究和发展起到推动作用,所从事项目在计算机数值研究多尺度颗粒行为高性能颗粒及粉体成形致密化方面具有很大优势,受到国内外同行专家的高度评价,研究成果被广泛关注及引用。主要研究内容和科学发现包括:1、振动条件下颗粒堆积由无序向有序转变(结晶)的动力学及机理采用基于分子动力学的DEM方法,结合3D振动数值实现颗粒堆积由无序向有序的转变,即颗粒的结晶,对不同晶态结构的宏观及微观性能进行表征,并对结晶的动力学及机理进行分析,提出颗粒结晶过程中的两种生长机制,研究结果为研究各种晶体的结晶打下坚实的基础,同时为研究未来高性能各向异性颗粒材料制备的理论创造条件。2、振动条件下获得颗粒最密随机堆积结构(无定形态)的工艺优化及致密化机理使用DEM动力学仿真数值实现粒子在1D振动条件下随机松排向密排的转变,获得孔隙分布均匀的颗粒最密随机堆积结构(无定形态),实现了工艺优化及致密化机理的分析。研究结果为研究最密无定形结构的形成及机理提供一个有效切入点,为未来无论是粉末冶金还是各向同性颗粒复合材料的制备提供理论依据。3、振压条件下粉体成形的物理研究采用自主研发的具有自主知识产权的设备物理实现不同粉体在振动及加压条件下的成形致密化,并对致密结构的宏观及微观性能进行表征,形成制备高性能粉末坯的新技术,为未来制备高性能粉末压坯提供参照。项目在Powder Technology, Computer Physics Communications 和 Particuology等高水平期刊发表SCI论文多篇,单篇最高影响因子3.748。附件中给出的8篇代表作论文在Wed of Science核心合集中共被引用134篇次,其中SCI他引57篇次。培养硕士20余名,博士3名,博士后1名。项目完成人安希忠教授2016年获得中国颗粒学会科技进步二等奖。安希忠教授还分别担任全国材料新技术发展研究会常务理事、中国微米纳米技术学会理事、中国颗粒学会青年理事、辽宁颗粒学会理事等职;多个中英文期刊编委。 | 主要完成人情况 | 排名 | 姓名 | 技术职称 | 工作单位 | 完成单位 | 本人对本项目主要学术贡献 | 1 | 安希忠 | 教授 | 东北大学 | 东北大学 | 充实了粉末冶金工艺优化及致密化理论,揭示了颗粒堆积由无序向有序的转变机理,开发了震动条件下颗粒堆积的物理实验平台并发展了数值模拟方法。1. 采用离散元法结合3D机械振动数值实现颗粒堆积由无序向有序的转变,对不同晶态结构的宏观及微观性能进行表征,并对结晶的动力学及机理进行分析,提出两种晶体生长机制。2. 使用DEM动力学仿真数值实现1D振动条件下粒子堆积由随机松排向密排的转变,获得粒子最密随机堆积结构(无定形态),完成工艺优化及致密化机理的分析。3. 采用自主研发的设备物理实现不同粉体在振动及加压条件下的成形致密化,并对致密结构的宏观及微观性能进行表征,形成制备高性能粉末坯的新技术。支撑材料请见附件论文1-8。 |
| 论文、论著目录 | 序号 | 论文、专著名称/刊名/作者 | 1 | DEM study of crystallization of monosized spheres under mechanical vibrations/Computer Physics Communications/ Xizhong An, Runyu Yang, Kejun Dong, Aibing Yu | 2 | Experimental study of the packing of mono-sized spheres subjected to one-dimensional vibration/Powder Technology/Xizhong An, Changxing Li, Runyu Yang, Ruiping Zou, Aibing Yu | 3 | Experimental study on the packing of uniform spheres under three-dimensional vibration/Powder Technology/Changxing Li, Xizhong An, Runyu Yang, Ruiping Zou, Aibing Yu | 4 | Experiments on densifying packing of equal spheres by two-dimensional vibration/Particuology/Xizhong An, Changxing Li | 5 | Cold compaction of copper powders under mechanical vibration and uniaxial compression/Metallurgical and Materials Transactions A/Xizhong An, Zhitao Xing, Chengchang Jia | 6 | Finite element modeling on the compaction of copper powder under different conditions/ Metallurgical and Materials Transactions A/Xizhong An, Yilei Zhang, Yuxi Zhang, Shuo Yang | 7 | Multi-particle FEM modeling on microscopic behavior of 2D particle compaction/Applied Physics A/Yuxi Zhang, Xizhong An, Yilei Zhang | 8 | Evolution of Voronoi/Delaunay characterized micro structure with transition from loose to dense sphere packing/Chinese Physics Letters/Xizhong An |
| | 自然奖 | 安希忠 | 东北大学 | 东北大学 |
91 | 0409-110 | 神经动力系统的稳定性及同步控制基础理论 项目名称 | 神经动力系统的稳定性及同步控制基础理论 | 推荐/提名单位/人 | 东北大学 | 主要完成单位 | 东北大学,大连交通大学 | 项目简介 | 人工智能作为一门新的交叉技术科学,是21世纪科技发展的一大主流方向。借助人工智能新技术实现智能自动化,将为新时代的经济发展提供一种新的能量,缔造一种新的动力。神经网络作为人工智能研究的前沿技术,已在深度学习和宽度学习等求解优化问题策略方面得到深入研究。但作为模拟大脑信息处理过程的神经网络,在包括计算、存储、记忆以及分析和控制等相互作用关系方面,仍存在很多内在机理没有得到阐述,如学习算法的收敛性和稳定性等问题,进而制约了神经智能潜力的挖掘和利用。本项目在多项国家自然科学基金等资助下,针对神经动力系统的稳定性、同步性及其机理展开深入研究,解决了多向时滞和快变时滞等稳定性分析难题,揭示了内在稳定性分析和外在万能逼近性之间的映照关系、发现了稳定性和同步性之间的相对稳定性本质,形成了基于状态空间表示下的神经动力系统的稳定性及同步控制基础理论。主要贡献如下:1、针对用于神经优化计算的一类Hopfield型神经动力系统稳定性问题,提出了二次划分方法,解决了由于传输信道产生的时滞分布特性以及快变时滞特性等难以进行稳定性分析的难题,揭示了神经动力系统的内在稳定性和神经动力系统的万能逼近性之间的映照关系,建立了能够处理多种系统结构和多向传输时滞的稳定性分析系列方法。2、针对用于模式存储的一类Cohen-Grossberg神经动力系统稳定性问题,提出了放大函数依赖的状态转移矩阵分析方法和能量函数构造方法,解决了稳定性分析中放大函数与反应扩散项以及传输时滞项等系统特性之间的耦合问题,开启了设计状态反馈控制实现长短期信息存储的调控研究模式,形成了考虑神经元激励/抑制生物特性的基于状态空间理论的系列稳定性分析和综合方法。3、针对用于感知和记忆的耦合神经动力系统同步性问题,提出了一种模依赖的含有多重积分项的增广能量函数分析方法,解决了不对称耦合连接和异构时滞下难以建立同步性判据的难题,揭示了稳定性和同步性之间的相对稳定性本质,构建了智能自动化的稳定性理论基础。8篇代表性论文分别发表在IEEE Transactions 三个国际学术期刊上,SCI他引430次,其中2篇入选高被引论文。引用者包括5位国际神经网络先驱奖获得者、15位各国科学院院士或工程院院士和25位IEEE Fellow,如神经网络先驱奖 (2000)获得者Leon Ong Chua教授、国际神经网络学会Gabor Award (2008)获得者Frank L. Lewis教授等。第一完成人是2009年全国百篇优秀博士学位论文提名奖获得者,2010年教育部新世纪优秀人才,2018年度中国自动化学会优秀博士论文导师奖。第三完成人是IEEE Fellow, IEEE 自适应动态规划与增强学习技术委员会的创始副主席和主席,汤森路透高被引科学家。第四完成人是2018年中国自动化学会优秀博士论文奖获得者。核心成果用在了新能源发电系统,形成科技发明授权专利3项,项目的研究成果推动了人工智能、智能自动化以及相关学科的发展。 | 主要完成人情况 | 排名 | 姓名 | 技术职称 | 工作单位 | 完成单位 | 本人对本项目主要学术贡献 | 1 | 王占山 | 教授 | 东北大学 | 东北大学 | 对科学发现点1、2和3都做出了突出贡献。具体贡献为,在发现点1中,提出了二次划分方法,解决了多向分布时滞和快变时滞的分析难题,分析了稳定性和网络逼近性之间的关系;在发现点2中,提出了新型的放大函数增长条件和状态转移矩阵分析方法,解决了放大函数与反应扩散效应之间的耦合问题;在发现点3中,发现了稳定性和同步性分析中的相对稳定性原理。证明材料为代表性论文1-8(附件1-附件8)。 | 2 | 郑成德 | 教授 | 大连交通大学 | 大连交通大学 | 对科学发现点1和2都做出了突出贡献。具体贡献为,在发现点1中,提出了一种均匀分割法来划分时滞区间,深入分析了时滞对神经动力系统稳定性的影响,建立了分离形式的稳定判据;在发现点2中,构造了一种含有模依赖混合时滞和放大函数信息的能量函数,提出了一种无记忆状态反馈同步控制器的设计方法。证明材料为代表性论文2和6(附件2和附件6)。 | 3 | 张化光 | 教授 | 东北大学 | 东北大学 | 对科学发现点1、2和3都做出了突出贡献。具体贡献为,在发现点1中,提出了处理多向分布时滞的技术分析方法;在发现点2中,提出了放大函数依赖的能量函数构造方法;在发现点3中,提出了基于克罗内克乘积运算和含模依赖的多重积分项的增广能量函数分析方法。证明材料为代表性论文1-8(附件1-附件8)。 | 4 | 刘磊 | 副教授 | 辽宁工业大学 | 东北大学 | 对科学发现点1做出了主要贡献。具体贡献为,在发现点1中,分析了时滞区间划分方法本质,建立了稳定性内在分析和神经网络外在逼近性之间的映照关系。证明材料为代表性论文3(附件3)。 | 5 | 王军义 | 副教授 | 东北大学 | 东北大学 | 对科学发现点3做出了主要贡献。具体贡献为,在发现点3中,提出了基于克罗内克乘积运算的增广能量函数分析方法。证明材料为代表性论文8(附件8)。 |
| 论文、论著目录 | 序号 | 论文、专著名称/刊名/作者 | 1 | LMI-based approach for global asymptotic stability analysis of recurrent neural networks with various delays and structures/ IEEE Transactions on Neural Networks/ Zhanshan Wang, Huaguang Zhang, Bin Jiang | 2 | Improved robust stability criteria for delayed cellular neural networks via the LMI approach/ IEEE Transactions on Circuits and Systems II: Express Briefs/ Cheng-De Zheng, Huaguang Zhang, Zhanshan Wang | 3 | Stability criteria for recurrent neural networks with time-varying delay based on secondary delay partitioning method/ Transactions on Neural Networks and Learning Systems/ Zhanshan Wang, Lei Liu, Qi-He Shan, Huaguang Zhang | 4 | Robust stability of Cohen–Grossberg neural networks via state transmission matrix/IEEE Transactions on Neural Networks/ Zhanshan Wang, Huaguang Zhang, Wen Yu | 5 | An LMI approach to stability analysis of reaction–diffusion Cohen–Grossberg neural networks concerning Dirichlet boundary conditions and distributed delays/ IEEE Transactions on Systems Man and Cybernetics Part B-Cybernetics/ Zhanshan Wang, Huaguang Zhang, Ping Li | 6 | On stabilization of stochastic Cohen-Grossberg neural networks with mode-dependent mixed time-delays and Markovian switching/ IEEE Transactions on Neural Networks and Learning Systems/ Cheng-De Zheng, Qi-He Shan, Huaguang Zhang, Zhanshan Wang | 7 | A comprehensive review of stability analysis of continuous-time recurrent neural networks/ IEEE Transactions on Neural Networks and Learning Systems/ Zhang Huaguang, Wang Zhanshan, Liu Derong | 8 | Mode-dependent stochastic synchronization for Markovian coupled neural networks with time-varying mode-delays/IEEE Transactions on NeuralNetworks and Learning Systems/ Huaguang Zhang, Junyi Wang, Zhanshan Wang, Hongjing Liang |
| | 自然奖 | 王占山,郑成德,张化光,刘磊,王军义 | 东北大学,大连交通大学 | 东北大学 |
92 | 0415-101 | 船舶运动简捷鲁棒控制 项目名称 | 船舶运动简捷鲁棒控制 | 推荐/提名单位/人 | 大连海事大学 | 主要完成单位 | 大连海事大学 | 项目简介 | 随着经济高速发展,全球能源短缺问题日益突出,世界各国越来越关注海洋能源开发。为此,党的十八大报告将“提高海洋资源开发能力,发展海洋经济”纳入我国建设海洋强国的战略目标中。船舶,作为海洋运输的重要运载平台,加强对其研究刻不容缓。而船舶运动控制系统作为智能船舶的重要组成部分之一,开展对其研究也就显得尤为重要。近年来,控制理论全面繁荣为船舶运动控制系统的设计提供了诸多先进控制算法。与之形成鲜明对比,如此多的研究成果并未真正推进船舶控制工程中技术应用创新。其原因主要包括:理论研究缺少工程背景的考虑;工程人员难以掌握高深理论算法;工程实际中执行伺服系统难以与高深理论算法相匹配。最终导致船舶运动控制领域存在极度“信息不对称”问题。围绕上述背景,课题组先后获得国家自然科学基金等重要科研项目资助,开展了船舶运动简捷鲁棒控制研究,并自主研发了智能船舶虚拟现实远程交互与控制测试平台,为面向工程实际的船舶运动控制理论研究奠定了重要基础支撑,推动了绿色船舶智能航行系统理论的发展。该项目取得的重要科学发现主要包括以下3个方面:1. 针对H∞鲁棒控制理论设计过程繁琐、难以应用于工程实际的问题,建立构造闭环传递函数的4个体系参数(最大奇异值、带宽频率、关门斜率、闭环频谱峰值),提出“闭环增益成形”这一工程性算法,保证不确定海洋环境下闭环控制系统鲁棒性能的同时,简化求解过程,易于工程应用和实现;2. 针对大型油船存在不稳定、大惯性、长时滞等操纵特点,建立了适应不稳定极点配置的均衡Padé逼近模型,在国际上率先提出了基于镜像映射理论的不稳定船舶简捷鲁棒控制器设计方法,成功解决了传统设计方法难以适用于不稳定过程控制器设计这一科学难题;3. 针对船舶运动存在模型不确定、执行机构配置约束、不可积分约束等问题,提出一种面向路径跟踪任务和算法计算负载需求的非线性简捷鲁棒控制方法,并通过构造低频学习增益关联系数以镇定外界干扰和模型摄动的影响。该算法从根源上解决了非线性控制中的复杂度爆炸、维数灾难、计算负载大等问题,具有形式简捷、易于工程应用的优点。目前,研究团队发表以“闭环增益成形算法”为检索词的学术论文70余篇,含SCI期刊论文21篇,单篇SCI最高引用次数为46,研究成果由点到线、由线到面、由面到体,形成一套完整的基础理论体系。根据《中国期刊高被引指数分析》,项目第一完成人在水路运输领域被引次数连续7年排前3名(附件30),所撰写论文“基于Lyapunov稳定性的船舶航向保持非线性控制”成功入选领跑者5000中国精品科技期刊顶尖学术论文(附件30)。论文“基于非线性反馈的水翼艇纵向运动鲁棒控制”获中国航海科技期刊论文一等奖(附件30)。同时出版相关学术著作6部,部分著作已成为船舶运动控制研究领域的经典书籍。研究成果得到国际同行广泛关注和高度评价,对船舶工程行业产生积极的科学效应和社会影响。 | 主要完成人情况 | 排名 | 姓名 | 技术职称 | 工作单位 | 完成单位 | 本人对本项目主要学术贡献 | 1 | 张显库 | 教授 | 大连海事大学 | 大连海事大学 | 张显库是第1-8代表性论文专著的作者,提出闭环增益成形算法并将其应用于SISO系统、不稳定系统、离散系统、大惯性系统、MIMO系统、非方阵系统、非线性系统;围绕控制领域“信息不对称”问题,建立船舶运动简捷鲁棒控制理论体系、张氏模型,研究不稳定系统鲁棒控制器设计的镜像映射方法等重要成果及算法。 | 2 | 张国庆 | 副教授 | 大连海事大学 | 大连海事大学 | 张国庆是第5-8代表性论文的作者,主要攻关船舶运动简捷非线性鲁棒控制研究。以船舶路径跟踪控制任务为背景,在简捷控制的框架下,提出一类适用于控制工程需求的简捷鲁棒神经网络自适应控制算法(对应重要科学发现创新点四,支撑材料为代表性论著成果6、7、8),与张显库教授合作利用Nyquist曲线针对不稳定闭环系统进行频域稳定性分析,为重要科学发现中的创新点三提供重要支撑。 | 3 | 关巍 | 副教授 | 大连海事大学 | 大连海事大学 | 关巍是第8代表性论文的作者,同时参与第1和3代表性著作的编写,主要攻关信息不对称理论下的船舶运动简捷鲁棒控制研究,并进行船舶航向保持、船舶减摇、舵鳍联合控制等船舶实际工程控制问题的方法论研究(对应重要科学发现中的创新点一和创新点二),现主要从事将闭环增益成形理论向智能船舶和无人船舶领域的应用和产业化工作,特别是基于闭环增益成形算法的无人船舵鳍联合系统已取得非常好的应用。 |
| 论文、论著目录 | 序号 | 论文、专著名称/刊名/作者 | 1 | 船舶运动简捷鲁棒控制./北京:科学出版社./ 张显库. | 2 | 船舶运动控制./ 北京:国防工业出版社./ 张显库 | 3 | 控制系统建模与数字仿真(第2版)./ 大连:大连海事大学出版./ 张显库. | 4 | Simplification of H-infinity Mixed Sensitivity Algorithm and its Application. / Automatic Control and Computer Sciences./ Zhang, XK and Jia, XL | 5 | Adaptive neural path-following control for underactuated ships in fields of marine practice. / Ocean Engineering. / Zhang, GQ and Zhang, XK. | 6 | Concise Robust Adaptive Path-Following Control of Underactuated ShipsUsing DSC and MLP. / IEEE Journal of Oceanic Engineering. / Zhang, GQ and Zhang, XK | 7 | Multi-innovation Auto-constructed Least Squares Identification for 4 DOF Ship ManoeuvringModeling with Full-scale Trial Data. / ISA Transactions. / Zhang, GQZhang, XK and Pang, HS. | 8 | Stability Analysis and Design of Integrating Unstable Delay Processes Using the Mirror-mapping Technique. / Journal of Process Control. / Zhang, GQ, Zhang, XK and Guan, W. |
| | 自然奖 | 张显库,张国庆,关巍 | 大连海事大学 | 大连海事大学 |
93 | 0418-101 | 非线性动态系统的智能自适应反步递推控制设计及分析 项目名称 | 非线性动态系统的智能自适应反步递推控制设计及分析 | 推荐/提名单位/人 | 辽宁省教育厅 | 主要完成单位 | 辽宁工业大学 | 项目简介 | 许多工程领域中的实际系统,如:航空航天系统,机器人以及交通系统,都存在着非线性性、不确定性、多变量性、强耦合性以及随机性等综合特征,很难对其建立精确数学模型,给传统的控制器设计和分析带来了极大挑战,迫切需要发展新的控制理论和方法。由于模糊逻辑系统和神经网络具有对非线性函数或未知动态良好的逼近、学习和信息处理能力,因此,基于模糊逻辑系统和神经网络理论发展的智能自适应控制已成为处理不确定非线性系统控制设计的有效理论和方法。正如国际著名自动控制理论专家Karl J. Astrom 在文[Automatica, 50(1), 3-43, 2014]中指出,智能自适应控制仍是未来理论与应用研究的一个重要分支,已成为解决不确定非线性系统控制设计的有效理论和方法。该成果重点围绕不确定非线性系统的智能自适应控制器设计、稳定性、收敛性和鲁棒性等关键核心理论问题,在国家自然科学基金系列项目的支持下,经过十年的系统研究,分别提出了智能自适应反步递推控制、智能自适应反步递推鲁棒控制和智能自适应反步递推优化控制设计方法,建立了相应闭环系统的稳定性以及收敛性等理论判据,形成了非线性系统的智能自适应反步递推控制理论体系。主要研究内容及创新点如下:1.针对状态不可测的不确定严格反馈非线性系统,建立了状态观测器-智能自适应反步递推输出反馈控制一体化设计体系,提出了具有学习功能的智能状态观测器设计,给出了基于观测器的智能自适应反步递推输出反馈控制设计方法,提出了控制系统稳定性和收敛性等理论判据,在状态观测器和控制器设计不满足“分离原理”的条件下,解决了智能输出反馈控制设计及稳定性等关键科学问题。2.针对具有输入死区、未建模动态、执行器故障的不确定严格反馈非线性系统,分别建立了死区逆分解方法、模糊小增益定理和故障建模方法,提出了智能自适应反步递推鲁棒输出反馈控制设计方法,给出了控制系统稳定性、收敛性和鲁棒性的理论判据。揭示了输入死区、未建模动态、执行器故障与控制系统稳定性之间的内在联系。3. 针对不确定严格反馈非线性系统,建立了执行-评价体系的智能自适应强化学习优化控制设计方法,给出了系统收敛性以及最优化理论判据,揭示了系统中执行-评价网络拓扑结构与系统稳定性的内在联系,解决了不确定非线性系统的哈密顿-雅可比-贝尔曼(HJB)方程无法直接求得解析解的科学难题。8篇代表性论文分别发表在国际控制领域顶级期刊 IEEE 系列汇刊上,全部入选ESI前1%高被引论文,2篇论文分别获得国际智能控制权威期刊 IEEE Trans. Fuzzy Systems和IEEE Trans. Systems, Man and Cybernetics“杰出论文奖”和“最佳论文奖”,3篇论文获得中国百篇最具影响国际学术论文,SCI严格他引1389次,Google他引1770次。得到50余位国内外院士,IEEE Fellow,教育部长江学者、国家杰出青年基金获得者的引用和高度评价。前三位完成人分别入选Clarivate Analytics高被引科学家名录。第二、三完成人获国家优秀青年基金资助。 | 主要完成人情况 | 排名 | 姓名 | 技术职称 | 工作单位 | 完成单位 | 本人对本项目主要学术贡献 | 1 | 佟绍成 | 教授 | 辽宁工业大学 | 辽宁工业大学 | 是代表性论文[1,2,3,5,6]的第一作者和[4,7,8]的主要作者。投入该项研究的工作量占本人工作量的80%。主要贡献为:1) 在发现点1中,首次提出了不确定非线性系统的状态观测器与智能自适应反步递推控制器设计方法,给出了控制系统稳定性和收敛性的理论判据;2) 在发现点2中,提出了含有未知死区、未建模动态以及执行器故障的不确定非线性系统的鲁棒智能自适应反步递推控制方法,建立了模糊闭环系统稳定性、收敛性和鲁棒性的理论判据;3) 在发现点3中,与刘艳军教授合作提出了基于执行-评价体系的智能自适应强化学习优化控制方法,给出了系统收敛性以及最优化理论判据。 | 2 | 刘艳军 | 教授 | 辽宁工业大学 | 辽宁工业大学 | 是代表性论文[4,7,8]的第一作者。主要贡献为:1) 在发现点2中,与佟绍成教授合作,提出了含有未知死区的不确定非线性系统的鲁棒智能自适应反步递推控制方法,建立了闭环系统稳定性、收敛性和鲁棒性的理论判据;2) 在发现点3中,与佟绍成教授合作提出了基于执行-评价体系的自适应强化学习优化控制方法,给出了系统收敛性以及最优化理论判据。 | 3 | 李永明 | 教授 | 辽宁工业大学 | 辽宁工业大学 | 是代表性论文[1,2,3,5,6,7]的主要作者。主要贡献为:1) 在发现点1中,与佟绍成教授合作,研究了非线性系统的模糊自适应反步递推输出反馈控制设计及模糊闭环系统稳定性的证明问题;与佟绍成教授合作,研究了非线性系统的模糊自适应动态面输出反馈控制设计方法及模糊闭环系统的稳定性证明问题。2) 在发现点2中,与佟绍成教授合作,研究了带有未知死区、未建模动态和执行器故的非线性系统的死区逆补偿的设计方法、未建模动态抑制方法和执行器故障补偿方法以及模糊自适应反步递推输出反馈控制设计方案。 | 4 | 隋帅 | 讲师 | 辽宁工业大学 | 辽宁工业大学 | 是代表性论文[1]的主要作者。主要贡献为:在发现点1中,与佟绍成教授和李永明教授合作,研究了非线性系统的模糊自适应指定性能输出反馈控制设计方法及模糊闭环系统的稳定性证明问题。 | 5 | 唐丽 | 讲师 | 辽宁工业大学 | 辽宁工业大学 | 是代表性论文[8]的主要作者。主要贡献为:在发现点3中,与佟绍成教授和刘艳军教授合作,研究了不确定非线性系统的自适应增强学习设计及闭环系统的最优跟踪问题,提出了减少学习参数的自适应强化学习跟踪控制优化方法。 |
| 论文、论著目录 | 序号 | 论文、专著名称/刊名/作者 | 1 | Fuzzy adaptive output feedback control of MIMO nonlinear systems with partial tracking errors constrained/IEEE Transactions on Fuzzy Systems/Shaocheng Tong, Shuai Sui, Yongming Li | 2 | Observed-based adaptive fuzzy decentralized tracking control for switched uncertain nonlinear large-scale systems with dead zones/IEEE Transactions on Systems, Man, and Cybernetics: Systems/Shaocheng Tong, Lili Zhang, Yongming Li | 3 | Observer-based adaptive fuzzy backstepping dynamic surface control for a class of MIMO nonlinear systems/IEEE Transactions on Systems, Man and Cybernetics, Part B/Shaocheng Tong, Yongming Li, Gang Feng and Tieshan Li | 4 | Adaptive NN tracking control of uncertain nonlinear discrete-time systems with nonaffine dead-zone input/IEEE Transactions on Cybernetics/Yanjun Liu, Shaocheng Tong | 5 | Fuzzy adaptive actuator failure compensation control of uncertain stochastic nonlinear systems with unmodeled dynamics/IEEE Transactions on Fuzzy Systems/ Shaocheng Tong, Tong Wang, Yongming Li | 6 | Observer-based adaptive decentralized fuzzy fault-tolerant control of nonlinear large-scale systems with actuator failures/IEEE Transactions on Fuzzy Systems/Shaocheng Tong, Baoyu Huo, Yongming Li | 7 | Fuzzy approximation-based adaptive backstepping optimal control for a class of nonlinear discrete-time systems with dead-zone/IEEE Transactions on Fuzzy Systems/Yanjun Liu, Ying Gao, Shaocheng Tong, Yongming Li | 8 | Reinforcement learning design-based adaptive tracking control with less learning parameters for nonlinear discrete-time MIMO systems/IEEE Transactions on Neural Networks and Learning Systems/Yanjun Liu, Li Tang, Shaocheng Tong, C. L. P. Chen, Dongjuan Li |
| | 自然奖 | 佟绍成,刘艳军,李永明,隋帅,唐丽 | 辽宁工业大学 | 辽宁省教育厅 |
94 | 0427-102 | 语言信息处理及其不确定性推理方法 项目名称 | 语言信息处理及其不确定性推理方法 | 推荐/提名单位/人 | 辽宁省教育厅 | 主要完成单位 | 辽宁师范大学,西华大学 | 项目简介 | 人工智能是通过模拟人类智能来解决问题的,人类的生活环境中充满了模糊性,人类的思维也具有模糊性。人类在处理模糊信息时具有两个显著特点:用自然语言描述不确定性;在不确定性的环境中进行推理。要想使机器具有智能,就必须使机器具有能够模拟人类思维的能力,而人类在语言信息处理过程中更多地体现在对语言值信息的不确定性推理上。本项目基于语言真值格蕴涵代数与语言真值直觉模糊逻辑系统,同时处理“两个层次”(对象本身和对于对象的处理过程)、“两种类型”(模糊性和不可比较性)的不确定性,尤其是既可处理可比信息又可处理不可比信息,对于信息处理更灵活更全面,使具有语言值的知识表示与推理方式能够更接近于人类智能。借鉴直觉模糊逻辑的思想去处理语言值信息,可同时处理具有正反两方面证据的语言值信息,构造了一种不同于传统模型的能同时处理不同信息的新层次模型。此模型能更有效地减少信息损失,使语言值的处理结果更加合理。重要创新成果如下:(1)构建能够表达模糊性和不可比性的语言真值直觉模糊代数。分析了语言真值直觉模糊格的三角代数结构及特点,得到了语言真值直觉模糊对的特殊性质及其适用于逻辑运算和推理的特性;并进一步得到∨-不可约元集上的蕴涵算子的性质。建立了具有语言值可信度因子的知识表示和知识推理模型。(2)在格值逻辑系统的框架下建立一种既能同时处理可比的和不可比的信息,又能同时处理命题的支持证据和反对证据的自动推理系统。基于语言真值直觉模糊格构建了具有可靠性和完备性的语言真值直觉模糊逻辑系统,提出了语言真值命题逻辑中推理规则集的表示理论与方法,讨论了其可满足问题,在格值逻辑系统中建立有效的、合理的、基于归结的自动推理模型,设计用于处理模糊语言值信息的不确定性推理的有效算法和程序。(3)研究了语言真值直觉模糊犹豫度、相容度、不相容度及其相关性质,分别提出真值限定和基于真值支持度的语言真值直觉模糊推理方法。通过语言值表示不确定性知识的可信度,提出语言真值直觉模糊格的分层推理算法,并建立人因工程分析模型。分析语言值直觉模糊聚合算子,将语言真值直觉模糊推理方法应用于模式识别和决策分析等问题中。本项目在数据处理过程中也考虑了信息缺失和模糊性的问题,更加符合人类的思维习惯,为更能体现人类推理判断的智能系统构建提供了新的理论和方法。所研究的基于语言值直觉模糊格的代数逻辑性质,具有丰富的语言值运算,对语言值智能处理的研究给出了借鉴作用;具有可靠性和完备性的语言值格值逻辑系统为智能信息处理中的语言值知识表示提供了有效的、严密的逻辑基础;基于语言值的灵活而高效的归结自动推理算法,为具有语言值信息的定理机器证明、问题求解、机器学习等热点问题给出了新的思路。其创新成果已得到国内外同行的认可,并被广泛引用。该成果为人工智能领域提供了一种语言值自动推理的理论和方法,具有理论意义和实际应用价值,将带来良好的社会和经济效益。 | 主要完成人情况 | 排名 | 姓名 | 技术职称 | 工作单位 | 完成单位 | 本人对本项目主要学术贡献 | 1 | 邹丽 | 教授 | 辽宁师范大学 | 辽宁师范大学 | 该项目基于语言真值直觉模糊代数,对语言真值直觉模糊逻辑的归结自动推理和基于语言值的不确定性推理方法进行研究,目前已完成了预定研究计划并取得以下主要成果:(1)分析了语言真值直觉模糊格的代数结构及其与逻辑相关的特殊性质;(2)基于语言真值直觉模糊格构建了语言真值直觉模糊逻辑系统,提出了具有可靠性和完备性的(α, β)-归结原理;(3)建立了具有语言值可信度因子的知识表示和知识推理模型,提出了语言真值直觉模糊推理方法;(4)结合语言值直觉模糊聚合算子,将语言值不确定性推理方法应用于模式识别和决策分析等问题中。 | 2 | 刘新 | 副教授 | 辽宁师范大学 | 辽宁师范大学 | 该项目基于语言真值格蕴涵代数和直觉模糊集,对直觉模糊命题逻辑与具有语言真值的评价问题进行研究,主要成果如下: (1)在直觉模糊命题逻辑系统中,提出 (α, β)-不可满足性,得到具有可靠性和完备性的 (α, β)-有序线性归结。(2)聚合不同标准的语言真值,提出标准语言真值(SLTV)集,并给出四种转换模型:点对点模型,模糊集对点模型,点对模糊集模型和模糊集对模糊集模型。(3)分析语言真值直觉模糊格和其他逻辑代数之间的关系。定义逻辑算子,证实语言真值直觉模糊格是剩余格。 | 3 | 裴峥 | 教授 | 西华大学 | 西华大学 | 该项目基于语言真值直觉模糊格与语言真值逻辑,对不确定环境下的模糊语言值进行分析,目前已完成了预定研究计划并取得以下主要成果: (1)获得了语言真值直觉模糊格的∨-不可约元集及其上的蕴涵算子的性质,更好地解决在信息处理系统中由语言真值表示的正、反两方面证据。(2)构建语言真值格值逻辑系统,提出语言真值推理决策方法。(3)在具有可比和不可比的模糊语言值的环境下,建立了基于格值逻辑的风险分析模型。(4)针对语言值权重和专家权重,提出处理语言权重的新方法-语言值有序加权平均算子,并给出优化模式获得语言值聚合过程中的权重信息。 |
| 论文、论著目录 | 序号 | 论文、专著名称/刊名/作者 | 1 | Linguistic truth-valued intuitionistic fuzzy reasoning with applications in human factors engineering/Information sciences/Li Zou, Xin Wen, Yingxin Wang. | 2 | Formal concept analysis based on the topology for attributes of a formal context/ Information Sciences/ Zheng Pei, Da Ruan, Dan Meng, Zhicai Liu. | 3 | A linguistic aggregation operator with three kinds of weights for nuclear safeguards evaluation/Knowledge-Based Systems/Zheng Pei, Da Ruan, Jun Liu, Yang Xu. | 4 | Implication operators on the set of ∨ -irreducible element in the linguistic truth-valued intuitionistic fuzzy lattice/International journal of machine learning & cybernetics/Li Zou , Xin Liu , Zheng Pei , Degen Huang. | 5 | A uniform approach of linguistic truth values in sensor evaluation/Fuzzy optimization & decision making/Li Zou ,Xin Liu , Zhengjiang Wu, Yang Xu. | 6 | Linguistic-valued approximate reasoning with lattice ordered linguistic-valued credibility/International journal of computational intelligence systems/Li Zou, Yunxia Zhang, Xin Liu. | 7 | Extracting association rules based on intuitionistic fuzzy sets/International journal of innovative computing information & control/ Zheng Pei, Xin Liu, Li Zou | 8 | On an algebra of linguistic truth-valued intuitionistic lattice-valued logic/Journal of intelligent & Fuzzy systems/Li Zou, Peng Shi, Zheng Pei, Yang Xu. |
| | 自然奖 | 邹丽,刘新,裴峥 | 辽宁师范大学,西华大学 | 辽宁省教育厅 |
95 | 0444-101 | 低维材料光电性能调控及应用 项目名称 | 低维材料光电性能调控及应用 | 推荐/提名单位/人 | 大连民族大学 | 主要完成单位 | 大连民族大学 | 项目简介 | 本项目属于材料科学和凝聚态物理的交叉领域。以实现低维无机纳米材料的功能化为目标,根据材料学和物理学基本理论,设计与构筑具有独特低维纳米结构特性的功能材料,发展了多种低维无机纳米材料制备的新方法。通过对纳米功能材料结构、组分、尺度等优化设计及组装,成功实现了在光学显示、器件传感、检测技术等领域的功能化,在国民经济、发光显示及环境友好工业化生产诸多领域均具有广阔应用前景和重要战略意义。主要创新性科学发现如下:1. 利用氧化物基质材料中高阶非辐射激发态能量传递过程,有效解决了荧光衰减几率大的缺点,将稀土离子的上转换发光增强4个数量级,发光效率达到实际应用水平,并将其应用于荧光成像与温度传感。(Adv. Mater. 24,1987-1993,2012,单篇论文SCI他引369次,连续7年入选ESI高被引论文)。2、提出了“二维异质结光催化材料”的概念,并率先利用简单的超声处理实现了二维半导体异质结构纳米片的可控合成,获得了较大的异质组分界面的接触面积,从而大幅促进了体系内光生载流子的界面转移过程,显著提高了光催化污染物处理性能,为发展新型双二维纳米异质结构光催化剂提供新方法。3、设计并可控合成了系列多元分级异质结构光催化复合材料,实现了对材料“内部能带”和“外部结构”的“内-外”协同敏化,显著提高了光催化污染物降解和太阳能燃料转换性能。同时,揭示了该类复合材料体系载流子生产、分离、转移等动力学过程的基本规律,为新型高性能光催化材料的开发与利用提供了新思路。4.实现了发光材料从纳米尺度到宏观规模的可控组装,获得了系列柔性荧光纤维薄膜光学传感材料。设计并制备了具有表面自清洁功能的柔性超疏水荧光薄膜传感材料,不仅解决了传统荧光传感器在液相生物分子检测中回收再利用问题,同时也开创了一种廉价的单液滴生物分子检测的新技术,为纳米荧光材料在生物医学领的应用提供了新思路。5. 成功将荧光强度比技术应用于稀土掺杂材料,制备出基于稀土元素的光学高温传感器件组元。在大温度区间,低泵浦功率条件下,实现了基于稀土掺杂材料的光学传感器组元,其灵敏度和分辨率的相关参数均为国际领先水平。系列工作发表SCI论文6篇,累计被引用300余次。其中发表在Applied Physics Letters的论文被美国物理协会评选为当月热点文章。项目集中在这一方向获得授权发明专利5件,在相关领域国际顶级刊物Adv. Mater.、Light : Sci & App.、J. Mater. Chem.、App. Phy. Lett.等上发表SCI论文150余篇,其中8篇代表论文共被他引1212次,SCI他引1199次,3篇论文入选高引文章;在国际会议上做大会特邀报告和主题报告20余次;研究工作多次被国际顶级学术期刊Nature Nanotech.、Chem. Soc. Rev.、Chem. Rev.、JACS、Adv. Mater.等正面引用,在国际学术界产生了重要影响。 | 主要完成人情况 | 排名 | 姓名 | 技术职称 | 工作单位 | 完成单位 | 本人对本项目主要学术贡献 | 1 | 董斌 | 教授 | 大连民族大学 | 大连民族大学 | 项目总负责人,负责项目的技术设计及执行方案,是支撑项目的国家973前期研究专项,国家自然科学基金等项目的主持人。对本项目的第一、第二和第三项科学发现做出了重要贡献,是代表论文[1,6,8]的第一作者,[1,2,3,4,7,8]的通讯作者。 | 2 | 张振翼 | 教授 | 大连民族大学 | 大连民族大学 | 对本项目的第二和第三项重要科学发现做出了重要贡献,是代表论文[2、3、4、5]的主要作者。 | 3 | 曹保胜 | 教授 | 大连民族大学 | 大连民族大学 | 对本项目的第一和第三项重要科学发现做出了重要贡献,是代表论文[1、7]的主要作者。 | 4 | 刘奎朝 | 工程师 | 大连民族大学 | 大连民族大学 | 对本项目的第二和第三项重要科学发现做出了重要贡献,是代表论文[2、4]的主要作者。 | 5 | 黄金斗 | 副教授 | 大连民族大学 | 大连民族大学 | 对本项目的第二和第三项重要科学发现做出了重要贡献,是代表论文[2、3]的主要作者。 |
| 论文、论著目录 | 序号 | 论文、专著名称/刊名/作者 | 1 | Optical temperature sensing behavior of enhanced green upconversion emissions from Er-Mo:Yb2Ti2O7 nanophosphor/Sensors and Actuators B-Chemical/曹保胜,何洋洋,冯志庆,刘雅苏,董斌 | 2 | Optical thermometry through infrared excited green up-conversion emissions in Er3+-Yb3+ codoped Al2O3/ Applied Physics Letters /董斌,刘东平,王兴军,杨涛,苗收谋,李成仁 | 3 | Temperature sensing and in-vivo-imaging by molybdenum sensitised visible upconversion luminescence of rare-earth oxides /Advanced Materials./董斌,曹保胜,何洋洋,刘庄,李志鹏,冯志庆 | 4 | Au/Pt Nanoparticle-Decorated TiO2 Nanofibers with Plasmon-Enhanced Photocatalytic Activities for Solar-to-Fuel Conversion/ Journal of Physical Chemistry C/张振翼,王峥,曹少文,薛灿 | 5 | Substrate, wavelength and time dependent plasmon assisted surface catalysis reaction of 4-nitrobenzenethiol dimerizing to p,p'-dimercaptoazobenzene on Au, Ag and Cu films/Langmuir/董斌,方蔚瑞,陈小伟,徐红星,孙萌涛 | 6 | Multichannel-improved charge-carrier dynamics in well-designed hetero-nanostructural plasmonic photocatalysts toward highly efficient solar-to-fuels conversion/Advanced Materials./ 张振翼,黄金斗,刘奎朝,董斌 | 7 | Ultrathin hexagonal SnS2 nanosheets coupled with g-C3N4 nanosheets as 2D/2D heterojunction photocatalysts toward high photocatalytic activity/ Applied Catalysis B-Environmental /张振翼,黄金斗,张明义,袁玲,董斌 | 8 | A flexible and superhydrophobic upconversion-luminescence membrane as an ultrasensitive fluorescence sensor for single droplet detection/ Light:Science & Applications/刘奎朝,张振翼,单崇新,冯志庆,李佳苏,宋春蕾,包亚男,齐小辉,董斌 |
| | 自然奖 | 董斌,张振翼,曹保胜,刘奎朝,黄金斗 | 大连民族大学 | 大连民族大学 |
96 | 0444-102 | 新型阳离子类脂及其基因递送 项目名称 | 新型阳离子类脂及其基因递送 | 推荐/提名单位/人 | 大连民族大学 | 主要完成单位 | 大连民族大学 | 项目简介 | 基因治疗做为一种最具潜力的治疗方法,对癌症等疾病的治愈显示出了广阔的前景,而获得高效低毒基因转运载体是实现基因治疗的关键环节,阳离子类脂作为最有希望实现癌症基因治疗的转运载体之一,还存在生物降解性差和毒性作用机制不明等关键科学难题,严重阻碍了其临床应用。科学设计阳离子类脂结构,获得具有良好基因转运效率和安全性的阳离子类脂基因载体,阐明其毒性机制将极大促进癌症基因治疗的发展。据此,该项目提出了阳离子类脂基因载体设计的新思路,创建了新型阳离子类脂的合成技术平台,制备了系列氨基甲酸酯型阳离子类脂,其中肽类脂介导双基因抑制肿瘤效果显著,阐明了其基因摄入和释放机制以及毒性作用机制。取得的重要科学发现如下: 1、提出了阳离子类脂基因载体设计的新思路。该项目提出了将有利于电荷离域的头部,通过氨基甲酸酯键等环境响应型连接键与双长碳链尾部连接的阳离子类脂基因载体设计思路。利用该设计思路可使阳离子类脂分子获得合适的柔性与刚性平衡,实现高基因转运效果和低毒性的统一,为新型基因载体的开发奠定了良好基础。美国三院院士Langer等20余个课题组借鉴该思路,设计出了lipidoid等基因载体,实现了低剂量基因治疗肿瘤的效果。2、构建了一种肿瘤微环境响应型氨基甲酸酯阳离子类脂。根据科学发现点1创建了一种新型氨基甲酸酯阳离子类脂的合成技术平台,创新性地将肽通过氨基甲酸酯键结合到类脂结构上,从化学结构上解决了阳离子类脂转运效率和毒性之间不能兼顾的矛盾。四川大学余孝其和美国爱荷华州立大学Rice等10余个课题组认为该类阳离子类脂具有较高的科学价值及应用前景,在此基础上获得了氨基甲酸酯连接的大环多胺类阳离子类脂等基因载体。3、实现了基于类脂介导基因的肿瘤抑制策略。阐明了科学发现2中构建的肿瘤微环境响应型氨基甲酸酯阳离子类脂介导基因转运的构效关系,实现了阳离子肽类脂介导双基因的肿瘤抑制策略,揭示了阳离子肽类脂的毒性作用机制,为治疗死亡率很高的肺腺癌开辟了一条新路。基因治疗领域知名专家Aicart等近10个课题组认为该项目取得了令人满意的基因治疗效果。该项目在Journal of Controlled Release等专业权威杂志上发表的8篇代表性论文,总被他引1528次,SCI他引1507次。有高被引论文2篇,SCI他引分别为1026次和284次。研究成果被Nature Reviews Drug Discovery, Nature, Nature Materials, Chemical Reviews, JACS等权威期刊引用和评述。在国内外学术会议上受邀做报告16次,受邀编写外文专著1部。通过Scifinder和Web of Science等数据库检索,有包括Langer和Lynn等近50个课题组通过参考该项目文献,借鉴该设计思路,获得了多个环境响应型基因载体,现在已经成为阳离子类脂发展的主流之一,为推动肿瘤治疗发展发挥了重要作用。 | 主要完成人情况 | 排名 | 姓名 | 技术职称 | 工作单位 | 完成单位 | 本人对本项目主要学术贡献 | 1 | 张树彪 | 教授 | 大连民族大学 | 大连民族大学 | 明确了阳离子类脂基因载体设计的新思路,从头部、连接键和疏水尾部三个结构入手,创建了一种氨基甲酸酯阳离子类脂的新型合成技术平台,以该技术平台合成了一系列新型氨基甲酸酯类阳离子类脂并用于基因转运,实现了基于该阳离子类脂介导基因的肿瘤抑制策略,为进一步构建新型阳离子类脂和转运机制的深入研究提供了理论参考。与罗氏公司合作研究,总经费32.8万美元,体现了本项目的重要科学价值和社会经济意义。为本项目的第1项、第2项和第3项科学发现点提供了主要思想,见代表性论文1-8和附件22,25-30。 | 2 | 赵轶男 | 高级工程师 | 大连民族大学 | 大连民族大学 | 利用重要科学发现2中的合成氨基甲酸酯类化合物的技术平台,制备了一系列以赖氨酸肽或鸟氨酸肽为阳离子类脂头部,双长碳链为疏水尾部,氨基甲酸酯键为连接键的肽型氨基甲酸酯阳离子类脂。肽头部能通过其独特的枝状结构整合压缩基因进入细胞,肿瘤微环境(酸)响应性的氨基甲酸酯键能确保有效释放其所携带的基因,同时肽自身的生物相容性和生物降解性又确保了其具有较低的细胞毒性。构建的阳离子肽类脂介导双基因抑制肿瘤效果显著,研究为本项目第3项科学发现点提供了重要依据,发表代表性论文3篇,见代表性论文6-8,附件21-23。 | 3 | 支德福 | 讲师 | 大连民族大学 | 大连民族大学 | 攻克了氨基甲酸酯类化合物合成的关键技术难点,创建了一种绿色、安全、高效的氨基甲酸酯型阳离子类脂合成技术平台,并通过该技术平台制备出以季铵盐为头部,长碳链为疏水尾链,氨基甲酸酯键为连接键的类脂,为肿瘤微环境响应型氨基甲酸酯阳离子类脂的设计与合成提供了一定的理论依据,为本项目第2项科学发现点提供了重要依据。发表代表性论文1篇,授权中国发明专利1项,美国发明专利1项,见代表性论文3,附件23和24。 | 4 | 崔韶晖 | 副教授 | 大连民族大学 | 大连民族大学 | 建立了体外毒性评价方法,通过培养多种人肿瘤细胞系,准确地评价了本项目制备的一系列氨基甲酸酯阳离子类脂的细胞毒性,建立了常规的、高通量的评价该类材料细胞毒性的快速、准确方法。对阳离子类脂的细胞毒性进行了明确的阐述,指出阳离子类脂的三部分结构都会对毒性产生影响,对阐明阳离子肽类脂体内毒性作用机制做出贡献。其工作为第1和3项科学发现点提供了重要支撑,见代表性论文1和5,附件22,26和28。 | 5 | 陈会英 | 工程师 | 大连民族大学 | 大连民族大学 | 项目完成人为合成技术平台做了大量合成条件改进工作,通过合成新型氨基甲酸酯阳离子类脂验证了该技术平台的成熟性和稳定性,在后续工作中获得了一系列以氨基甲酸酯为连接键的化合物,特点为具有良好的生物相容性和低的细胞毒性。证实了氨基甲酸酯类化合物作为基因载体能够运载基因进入肿瘤细胞并高效表达,研究为本项目第2项科学发现点提供了重要依据,见代表性论文6和8,附件24,25和29。 | 6 | 王冰 | 副教授 | 大连民族大学 | 大连民族大学 | 建立了体外转运的评价方法,准确地评价了本项目提出的一系列类脂的转运效率,建立了常规的评价该类材料转运效率的方法。并对氨基甲酸酯型阳离子类脂的构效关系进行研究,为进一步构建新型阳离子类脂开拓了思路及理论指导。主要学术贡献为本项目第3项科学发现点提供了明确的佐证。在本研究基础上,获得国家发明专利1项,发表论文5篇,见代表性论文2和4,附件27-30。 |
| 论文、论著目录 | 序号 | 论文、专著名称/刊名/作者 | 1 | Toxicity of cationic lipids and cationic polymers in gene delivery/Journal of Controlled Release/Hongtao Lv, Shubiao Zhang, Bing Wang, Shaohui Cui, Jie Yan. | 2 | Cationic lipids and polymers mediated vectors for delivery of siRNA/Journal of Controlled Release/Shubiao Zhang, Budiao Zhao, Huiming Jiang, Bing Wang, Baichao Ma. | 3 | Synthesis and biological activity of carbamate-linked cationic lipids for gene delivery in vitro/ Bioorganic & Medicinal Chemistry Letters/Defu Zhi, Shubiao Zhang, Farooq Qureshi, Yinan Zhao, Shaohui Cui, Bing Wang, Huiying Chen,Yinhuan Wang, Defeng Zhao | 4 | Carbamate-linked cationic lipids with different hydrocarbon chains for gene delivery./Colloids & Surfaces B Biointerfaces/Jia Shi, Shijun Yu, Jie Zhu, Defu Zhi, Yinan Zhao, Shaohui Cui, Shuabiao Zhang | 5 | Novel gemini cationic lipids with carbamate groups for gene delivery/Journal of Materials Chemistry B/Yinan Zhao, Faroop Qureshi, Shubiao Zhang, Shaohui Cui, Bing Wang, Huiying Chen, Hongtao Lv, Shufen Zhang, Leaf Huang. | 6 | Tri-peptide cationic lipids for gene delivery/Journal of Materials Chemistry B/Yinan zhao, Shubiao Zhang, Yuan Zhang, Shaohui Cui, Huiying Chen, Defu Zhi, Yuhong Zhen, Shufen zhang, Leaf Huang. | 7 | Sucrose ester based cationic liposomes as effective non-viral gene vectors for gene delivery/ Colloids & Surfaces B Biointerfaces/Yinan Zhao, Jie Zhu, Hengjun Zhou, Xin Guo, Tian Tian, Shaohui Cui, Yuhong Zhen, Shubiao Zhang, Yuhong Xu. | 8 | Cationic compounds used in lipoplexes and polyplexes for gene delivery/ Journal of Controlled Release/Shubiao Zhang, Yingmei Xu, Bing Wang, Weihong Qiao, Dongliang Liu, Zongshi Li |
| | 自然奖 | 张树彪,赵轶男,支德福,崔韶晖,陈会英,王冰 | 大连民族大学 | 大连民族大学 |
97 | 0519-102 | 地球物理场仿真、分离、成像与反演中的若干新方法和新技术 项目名称 | 地球物理场仿真、分离、成像与反演中的若干新方法和新技术 | 推荐/提名单位/人 | 吉林大学 | 主要完成单位 | 吉林大学 | 项目简介 | 地球物理场的仿真、分离、成像与反演等均为地球物理中的经典问题,已有多年的研究历史并取得了长足的进展。尽管如此,目前仍有许多前沿问题没有得到彻底解决,例如复杂山地探区的地震波场和直流电场的高精度快速仿真(模拟)问题、双复杂(复杂地表和复杂介质)条件下的地震波场分解、分离、处理、加工和改造问题、岩石物理驱动下的流体识别问题以及反射地震数据的高保真快速反向外推问题,等等。随着深地和深海探测的快速发展以及油气和固体矿产勘探向复杂山地和深海的延伸,这些问题对相应科学和技术发展的制约日益彰显,已成为必须要加以解决的瓶颈性问题。在2005年到2016年间,项目主要完成人对上述问题进行了系统的研究,提出了:①一套针对复杂山地探区的地球物理场仿真方法,主要是地震波场和直流电场的高精度快速数值仿真方法,包括不等距有限差分法、贴体网格法和射线追踪法,等等;②一种基于SPGL1算法的逆谱分解法;③一种基于P-SV波弹性阻抗的弱各向异性和各向同性介质中的流体识别法;④一种基于脊波的噪声消减方法;⑤一种基于波场外推的反Q滤波法。为了得到上述成果,项目组主要研究了下列问题:①不规则复杂边界(起伏地表和起伏界面统称为不规则复杂边界)附近的高保真有限差分格式;②复杂介质中矢量地震波数值仿真的有限差分法;③复杂山地条件下的快速射线追踪;④时频域反射地震信号与噪声分离技术;⑤基于弹性波阻抗的流体识别问题;⑥复杂地震数据的波谱分解问题,等等。在对上述问题的研究过程中有下列7点科学发现:(1)不等距网格与贴体网格的计算精度不相上下,因此不等距有限差分法是一种解决不规则复杂边界下微分方程数值分析问题的有效方法;(代表性论文1和3)(2)线性插值结合窄带技术是解决带有不规则复杂边界模型中射线追踪问题的有效途径;(代表性论文1和6)(3)先计算走时后计算射线是一种比较切合实际的复杂介质射线追踪方案;(代表性论文1和6)(4)高阶交错网格可以有效地处理单斜介质中的多方位地震波数值仿真问题;(代表性论文8)(5)基于脊波的随机噪声消减问题可以转变成为一个反问题,即L1范数下的线性优化问题;(代表性论文4)(6)在层状介质假设下,利用波场外推技术可以得到稳定的反Q滤波算法;(代表性论文7)(7)各向异性模型下的流体识别精度要远高于各向同性假设下的流体识别精度。(代表性论文5)上述发现的科学价值在于:①丰富和发展了带不规则复杂边界模型中的微分方程数值分析方法,为进一步研究地球物理场理论提供了基础;②丰富和发展了反射地震噪声消减理论,为反射地震资料处理和改造提供了新工具;③丰富和发展了流体识别技术,为油气储层预测提供了新技术;④丰富和发展了裂隙各向异性介质中地震波数值模拟方法,为研究复杂介质中的地震波传播理论提供了新手段。上述成果在国内外产生了很大影响,被广泛引用。部分成果受到了中海油等企业的关注并进行了工业应用试验。 | 主要完成人情况 | 排名 | 姓名 | 技术职称 | 工作单位 | 完成单位 | 本人对本项目主要学术贡献 | 1 | 孙建国 | 教授 | 吉林大学 | 吉林大学 | 对“重要科学发现”中数值仿真部分的(1)-(3)有重要贡献。是代表性论文“1”、“3”和“6”的通讯作者。具体的学术贡献为:①对国内外研究现状进行综合分析和整理,提出项目的总体思路和技术路线;②引入计算流体力学中的最新进展,提出利用贴体正交网格及不等距有限差分等非常规方法处理起伏地表所带来的问题,为复杂边界条件下基于有限差分的微分方程数值分析提供了新途径;③提出利用插值法计算起伏界面(地表)附近地球物理场的基本思想和技术路线,为导数类地表边界条件的数值实现提供了新途径;④提出将线性插值与窄带技术相结合计算射线路径的计算方案和算法流程,为射线路径快速计算提供了新的技术路线。 | 2 | 韩立国 | 教授 | 吉林大学 | 吉林大学 | 对“重要科学发现”中反射地震信号处理部分的(2)和流体识别部分的(1)有重要贡献。是代表性论文“2”、“5”和“7”的通讯作者。具体的学术贡献为:①提出高分辨率谱分解方法的基本思想和技术路线,为海洋地震数据处理提供了新方法;②提出时频域反Q滤波和稀疏反演方法,该方法已应用于海洋地震数据处理,得到了良好的处理效果;③提出基于P-SV弹性波阻抗的各向异性流体识别方法的基本思想和技术路线,为油气储层反演提供了新途径。 | 3 | 王德利 | 教授 | 吉林大学 | 吉林大学 | 对“重要科学发现”中“数值仿真”部分的(4)和反射地震信号处理部分的(1)有重要贡献。是代表性论文“4”的通讯作者以及代表性论文“8”的第一作者。具体的学术贡献为:①推导了裂隙型单斜各向异性介质弹性系数的计算方法并进行了多方位地面三分量记录模拟,揭示了地震波在裂隙型单斜各向异性介质中的传播的规律;②针对地震数据处理中的信噪分离问题,研究了基于稀疏变换的阈值迭代法高保真去噪技术,在分离掉噪声的同时,得到高保真的有效信息。 | 4 | 孙章庆 | 副教授 | 吉林大学 | 吉林大学 | 对“重要科学发现”中“数值仿真”部分的(1)-(3)有重要贡献。是代表性论文“1”和“6”的第一作者。具体的学术贡献为:① 建立了一套针对复杂山地条件的射线追踪算法;②将线性插值与窄带技术结合在一起,有效地解决带起伏地表和起伏内边界模型中的射线追踪问题;③实现了基于走时的射线射线路径计算方法。 | 5 | 韩复兴 | 副教授 | 吉林大学 | 吉林大学 | 对“重要科学发现”中“数值仿真”部分的(2)和(3)有贡献。是代表性论文“6”的合作者。具体的学术贡献为:①在实现非网格节点导数的计算过程中引入二维三次卷积插值算法提高射线追踪的计算精度;②采用波前构建法射线追踪对线性插值法和窄带技术进行对比验证。 |
| 论文、论著目录 | 序号 | 论文、专著名称/刊名/作者 | 1 | 复杂山地随机介质GMM-ULTI法射线追踪/地球物理学报/孙章庆,孙建国,岳玉波,齐鹏,黄兴国 | 2 | Inverse spectral decomposition with the SPGL1 algorithm/Journal of Geophysics and Engineering/Han, Li (韩利);Han, Liguo (韩立国);Li, Zhao (李钊) | 3 | 2维和2.5维起伏地表直流电法有限差分数值模拟/地球物理学报/张东良,孙建国,孙章庆 | 4 | An iterative curvelet thresholding algorithm for seismic random noise attenuation/Applied Geophysics/Wang De-Li(王德利),Tong Zhong-Fei (仝中飞),Tang Chen (唐晨),Zhu Heng (朱恒) | 5 | P-SV wave elastic impedance and fluid identification factor in weakly an isotropic media/Applied Geophysics/Cui Jie 崔杰),Han Liguo (韩立国),Liu Qian-Kun (刘乾坤),Zhang Xianwen (张显文), Han Li (韩利) | 6 | 复杂地表条件下基于线性插值和窄带技术的地震波走时计算/地球物理学报/孙章庆,孙建国,韩复兴 | 7 | 裂隙型单斜介质中多方位地面三分量记录模拟/地球物理学报/王德利,何樵登,韩立国 | 8 | An inverse Q-filter algorithm based on stable wavefield continuation/Applied Geophysics/Zhang Xianwen (张显文),Han Liguo (韩立国),Zhang Fengjiao (张凤蛟), Shan Gangyi (单刚义) |
| | 自然奖 | 孙建国,韩立国,王德利,孙章庆,韩复兴 | 吉林大学 | 吉林大学 |
98 | 0519-106 | 神经营养素在雄性生殖中的调控作用 项目名称 | 神经营养素在雄性生殖中的调控作用 | 推荐/提名单位/人 | 吉林大学 | 主要完成单位 | 吉林大学 | 项目简介 | 在畜牧业中,雄性动物不育或生殖能力降低的现象非常普遍,如在一个非选择性的育种群体中,20%以上公牛(奶牛或肉牛)的生殖力存在严重问题。因此,探索家畜精子发生机理对预防和治疗公畜不育,充分利用种公畜繁殖潜力,降低养殖成本具有重要的科学意义。以前理论认为成熟的精子是高度分化的终端细胞,它的细胞核严重浓缩,因此精子中不存在基因的转录和翻译活动,即精子中不存在mRNA。随着检测手段的提高,精子中各种 RNAs,如miRNAs、tRNAs等被发现。同时发现这些RNAs与精子质量、受精能力之间具有紧密关系。这些发现为研究精子发生机理和雄性不育开辟了新途径。神经营养素(Neurotrophins)是属于生长因子类中的一个蛋白家族,包括神经生长因子(NGF)、脑源性神经营养因子(BDNF)、神经营养素-3(NT-3)、神经营养素-4(NT-4)。Neurotrophins功能的发挥主要是通过与其特异性受体结合来完成的,主要包括高亲和性的酪蛋白激酶受体(TrkA、TrkB、TrkC)和低亲和性的受体(LNGFR)p75。鉴于Neurotrophins在哺乳动物生殖中的重要作用和精子中mRNA的重要功能,项目以牛和人的成熟精子为研究对象,系统研究了Neurotrophins及其受体在牛精子中的表达和它们对精子生理功能的影响。主要原创性成果包括:1.通过研究 BDNF、NGF、NT-4及其受体在牛成熟精子中的表达,证实了成熟精子中也存在mRNAs,提出了精子中可能存在微弱的基因转录和翻译活动来维持精子功能的理论。2.发现了Neurotrophins不同成员分别位于精子的不同部位,同时发现Neurotrophins对精子分泌胰岛素和瘦素、精子活率、线粒体活性、凋亡、钙离子水平和顶体反应具有显著影响。进而提出,可以开发基于精子蛋白进行精子体外保存的新方法。3.发现了BDNF、NGF、Trk A在不育男性和正常男性精子、精浆中的表达水平具有明显差异,提出精子中mRNAs水平或精子表面蛋白分布状态可以作为判定精液品质的分子标记或治疗雄性动物不育分子靶标的理论。4.通过BDNF 基因 G196A和C270T 位点在不育男性和正常男性群体中的多态性研究。 证实了G196A和C270T两位点突变不是造成BDNF在精子及精浆中异常表达的原因,为从其他角度解析Neurotrophins影响雄性生殖奠定了基础。通过研究提出了成熟精子中也存在基因的转录产物mRNAs,并且这些mRNAs可以作为精液品质分子标记的新理论。同时,发现了Neurotrophins在精子功能调控中的新作用,提出了基于精子蛋白进行精子体外高效保存的新方法,并且研究成果为精液品质检测和治疗雄性动物和人类男性不育提供了分子标记和潜在靶标。相关结果在Biology of Reproduction、Reproduction 等领域重要杂志发表。研究结果被所在领域重要杂志如 PNAS、Human Reproduction Update、Developmental Cell 等引用。部分成果已被写入杨利国等主编的《动物繁殖学》教材。主要完成人受邀在第十一届世界畜产大会和第三届中日韩动物生殖大会中进行本成果汇报。同时,部分成果获得吉林省自然科学学术成果二等奖。 | 主要完成人情况 | 排名 | 姓名 | 技术职称 | 工作单位 | 完成单位 | 本人对本项目主要学术贡献 | 1 | 周虚 | 教授 | 吉林大学 | 吉林大学 | 完成人总体规划和开展了“Neurotrophins对精子功能调节”项目,系统探讨了Neurotrophins及其受体在牛精子中的表达和它们对精子生理功能(活力、线粒体活性、顶体反应、获能等)的影响,同时结合临床,探索了Neurotrophins与男性不育之间的关系。提出了 Neurotrophins 调节精子功能的新理论。具体为重要发现内容第1.1和1.2部分(代表性论文1、2、3、4、5、6、7、8)。 | 2 | 李纯锦 | 教授 | 吉林大学 | 吉林大学 | 完成了BDNF、NGF、NT-4在精子中的表达及功能研究。BDNF/TrkB、NGF/TrkA可以显著影响精子胰岛素和瘦素分泌。BDNF/TrkB 能影响精子活率、线粒体活性、凋亡和精子内钙离子浓度。NGF/TrkA 能影响精子活率和凋亡。具体为重要发现内容第1.1和1.2中的(1)部分(代表性论文1、2、3、4、5、7、8)。 | 3 | 郑连文 | 教授 | 吉林大学 | 吉林大学 | 研究了BDNF、NGF与男性精液品质之间的关系。BDNF和TrkA的mRNA在弱精少精男性精子中的含量显著低于正常生育男性精子中的含量;弱精少精男性精浆中 BDNF 浓度显著低于弱精和正常生育男性中的浓度。具体为重要发现内容第1.2中的(1)部分(代表性论文5、6)。 | 4 | 陈璐 | 副教授 | 吉林大学 | 吉林大学 | 研究了BDNF多态性与男性不育之间的关系,发现不育男性和正常男性中BDNF基因的G196A和C270T基因型分布均符合 Hardy–Weinberg 平衡规律。不育男性与正常男性中BDNF基因G196A和C270T基因型频率和等位基因频率差异不显著。具体为重要发现内容第1.2中的(2)部分(代表性论文8)。 | 5 | 赵云 | 高级工程师 | 吉林大学 | 吉林大学 | 完成NT-4/TrkB对精子功能的调控作用,发现NT-4/TrkB能调控精子线粒体活性。具体为重要发现内容第1.1中的(3)部分(代表性论文7、8)。 | 6 | 饶家辉 | 教授 | 吉林大学 | 吉林大学 | 研究了BDNF与男性精液品质之间的关系。发现弱精少精男性精浆中BDNF浓度显著低于弱精和正常生育男性中的浓度。具体为重要发现内容第1.2中的(1)部分(代表性论文7、8)。 |
| 论文、论著目录 | 序号 | 论文、专著名称/刊名/作者 | 1 | MicroRNA-16 Modulates Melatonin-Induced Cell Growth in the Mouse-Derived Spermatogonia Cell Line GC-1 spg Cells by Targeting Ccnd1/Biology of Reproduction/Chunjin Li, Shuxiong chen, Hongjiao Li, Lu Chen,Yun Zhao, Yanwen Jiang, Zhuo Liu, Yating Liu, Shan Gao, Fengge Wang, Jiaxin Yu, Haotian Wang, Jiahui Rao, Xu Zhou | 2 | Detection of nerve growth factor (NGF) and its specific receptor (TrkA) in ejaculated bovine sperm, and the effects of NGF on sperm function/Theriogenology/Chunjin Li, Yongfeng Sun, Kangle Yi, Yonghe Ma, Yanling Sun, Wei Zhang, Xu Zhou | 3 | Expression of brain-derived neurotrophic factor in mature spermatozoa from fertile and infertile men/Clin Chim Acta/Lianwen Zheng, Chunjin Li, Yongfeng Sun, Zhuo Liu, Xu Zhou | 4 | Absence of nerve growth factor and comparison of tyrosine kinase receptor A levels in maturespermatozoa from oligoasthenozoospermic, asthenozoospermic and fertile men/Clin Chim Acta/Chunjin Li, Lianwen Zheng, Chunqiang Wang, Xu Zhou | 5 | The potential roles of neurotrophins in male reproduction/Reproduction/Chunjin Li, Xu Zhou | 6 | Sperm proteome and reproductive technologies in mammals/Animal Reproduction Science/Chunjin Li, Dong Wang, Xu Zhou | 7 | Gene transcripts in spermatozoa: markers of male infertility/Clin Chim Acta/Chunjin Li, Xu Zhou | 8 | The expression and putative role of brain-derived neurotrophic factor and its receptor in bovine sperm/Theriogenology/Chunjin Li, Chengjiao Li, Xiaoling Zhu, Chunqiang Wang, Zhuo Liu, Wanhong Li, Chen Lu, Xu Zhou |
| | 自然奖 | 周虚,李纯锦,郑连文,陈璐,赵云,饶家辉 | 吉林大学 | 吉林大学 |
99 | 0519-107 | 中药成分抗产胆固醇依赖型溶细胞毒素病原菌感染的作用机制及靶点 项目名称 | 中药成分抗产胆固醇依赖型溶细胞毒素病原菌感染的作用机制及靶点 | 推荐/提名单位/人 | 吉林大学 | 主要完成单位 | 吉林大学 | 项目简介 | 中(兽)药是我国传统文化以及中华文明的重要组成部分,自古以来为保障我国人和动物的健康发挥着重要的作用。随着现代科学技术的发展,现代医学已经起到主导作用,而中(兽)药尚因机制不清楚,作用不精准而面临着重大的挑战。因此,借助现代科学技术手段阐明中(兽)药的作用机制,挖掘有效的天然活性药物,对充分发挥中(兽)药的应用价值意义重大。清热解毒类中药是中(兽)药的重要组成部分。本项目针对中(兽)药抗细菌感染方面开展研究,以肺炎链球菌和单増李斯特菌重要致病因子-胆固醇依赖型溶细胞毒素(CDCs)为靶标,获得了如下重要的科学发现:1.发现多种中药活性成分(漆黄素、β-谷甾醇、叶黄素、毛蕊花糖苷和芹菜素等)可直接结合于CDCs,阻断CDCs在宿主细胞膜上聚集成孔,使其失去裂解细胞的能力;进一步在小鼠细菌感染模型上发现天然化合物对细菌感染和炎性反应具有有效的治疗和缓解作用;从而阐明了中(兽)药活性成分中和细菌毒素是其抗细菌感染的重要作用机制,也为清热类中药作用机制提供了现代医学证据。2.中(兽)药活性成分作用于细菌毒力因子使其失活,调控机体炎性信号通路,使细菌本身对机体免疫系统敏感性提高,有利于吞噬溶酶体等将病原菌裂解清除,揭示了中(兽)药成分抗细菌感染作用是通过药物与机体自身的免疫功能互作完成的。3.中(兽)药成分使细菌失去致病力和在机体内的增殖能力,使得抗生素更容易杀灭细菌,为中西医结合抗细菌感染提供重要依据。4.与传统的以抑菌或杀菌为新药研发考察模式不同,本项目发现中(兽)药以细菌毒力因子为靶标,且呈现良好的抗细菌感染作用,为中(兽)药新药研发提供新的模式。自2009年03月至2016年12月,本项目申请国家发明专利6项,获授权专利3项;发表SCI论文8篇,其中在领域内知名期刊Journal of Infectious Diseases上发表的关于漆黄素抗李斯特杆菌感染机制被杂志选为封面文章,并受到葡萄牙Sandra Sousa教授做了题为“Old War, New Battle, New Fighters!”的同行评价(J Infect Dis. 2015 May 1;211(9):1361-3),认为本项目研究开启了中(兽)药及其活性成分抗病原菌感染的新模式。 | 主要完成人情况 | 排名 | 姓名 | 技术职称 | 工作单位 | 完成单位 | 本人对本项目主要学术贡献 | 1 | 邓旭明 | 教授 | 吉林大学 | 吉林大学 | 本项目研究思想的提出和总体负责,是本项目8篇代表性论文的通讯作者。申请人长期从事中药成分抗畜禽重要病原菌感染作用机制的研究,针对人畜细菌感染性疾病,申请人开创性地提出了中药成分可通过抗毒力策略而发挥对抗耐药菌感染,筛选到了多个有开发价值的先导化合物和候选药物,对减少畜禽抗生素使用及食品安全具有重要意义。 | 2 | 王建锋 | 副教授 | 吉林大学 | 吉林大学 | 完成天然化合物对单增李斯特菌感染作用及机制研究,筛选出多种通过不同机制抑制李斯特溶血素的天然化合物,并阐明了漆黄素等天然化合物通过抑制单增李斯特菌溶血素寡聚作用抑制其毒性的机制。完成人为代表性论文1和4的第一作者,代表性论文2、3和6的第二作者,代表性论文5的通讯作者,对科学发现1,2和3均有贡献。 | 3 | 牛效迪 | 教授 | 吉林大学 | 吉林大学 | 完成人对单增李斯特菌溶血素和肺炎链球菌溶血素与天然化合物互作的空间构象等进行了系列研究。在分子水平通过分子对接和同源模构建等现代化学生物学技术阐明了天然化合物抑制溶血素的机制,完成人为代表性论文2、3和4的通讯作者。对科学发现1,2和3均有贡献。 | 4 | 李洪恩 | 初级 | 吉林大学 | 吉林大学 | 完成人通过对中药活性成分抗肺炎链球菌感染的研究,筛选出多种通过不同机制抑制肺炎链球菌溶血素活性的天然化合物,阐明了β-谷甾醇通过抑制肺炎链球菌溶血素实现抗感染作用。完成人为代表性论文3的第一作者,代表性论文2的第二作者。对科学发现1,2和3均有贡献。 | 5 | 赵小然 | 讲师 | 吉林大学 | 吉林大学 | 完成人在中药抗肺炎链球菌感染机制方面进行了研究,发现毛蕊花糖苷通过降低肺炎链球菌溶血素的寡聚实现抗感染作用。完成人为代表性论文2的第一作者,代表性论文3的并列第一作者。对科学发现1和3均有贡献。 | 6 | 宋盟 | 助理研究员 | 吉林大学 | 吉林大学 | 完成人研究发现芹菜素通过抑制肺炎链球菌溶血素的溶细胞活性来保护小鼠免受肺炎链球菌的侵袭,并阐明了芹菜素抗肺炎链球菌溶血素的作用机制。完成人为代表性论文5的第一作者,代表性论文3的第四作者。对科学发现1和3均有贡献。 | 7 | 柳博文 | 其他 | 吉林大学 | 吉林大学 | 完成人研究发现叶黄素对单增李斯特菌感染试验动物具有良好的保护效果,通过抑制李斯特菌溶血素寡聚作用实现抑制其毒性作用。完成人为代表性论文6的第一作者,代表性论文2的第五作者。对科学发现1和3均有贡献。 | 8 | 李莉 | 研究员 | 吉林大学 | 吉林大学 | 完成人发现叶黄素通过抑制单增李斯特菌溶血素的作用和芹菜素通过抑制肺炎链球菌溶血素的溶细胞活性来保护小鼠免受李斯特菌和肺炎链球菌的侵袭,完成人为代表性论文6的通讯作者,代表性论文5的并列第一作者。对科学发现1和3均有贡献。 | 9 | 冯海华 | 教授 | 吉林大学 | 吉林大学 | 完成人研究发现中药单体化合物甘草查尔酮A可抑制由脂多糖诱导的炎症反应,为抗细菌感染研究新策略奠定基础,完成人为代表性论文7的并列通讯作者。对科学发现1有贡献。 | 10 | 邓彦宏 | 讲师 | 吉林大学 | 吉林大学 | 完成人研究发现中药单体化合物栀子甙可保护哮喘模型试验动物呼吸系统的炎症反应和过度反应,为抗细菌感染研究新策略奠定了研究基础,完成人为代表性论文8的第一作者。对科学发现1有贡献。 | 11 | 初晓 | 讲师 | 吉林大学 | 吉林大学 | 完成人研究发现中药单体化合物甘草查尔酮A可抑制由脂多糖诱导的炎症反应,为抗细菌感染研究新策略奠定基础,完成人为代表性论文7的第一作者。对科学发现1有贡献。 | 12 | 慈鑫鑫 | 讲师 | 吉林大学 | 吉林大学 | 完成人研究发现中药单体化合物甘草查尔酮A可抑制由脂多糖诱导的炎症反应,为抗细菌感染研究新策略奠定基础,完成人为代表性论文7的并列第一作者。 对科学发现1有贡献。 |
| 论文、论著目录 | 序号 | 论文、专著名称/刊名/作者 | 1 | Fisetin inhibits Listeria monocytogenes virulence by interfering with the oligomerization of listeriolysin O/Journal of Infectious Diseases/Wang J, Qiu J, Tan W, Zhang Y, Wang H, Zhou X, Liu S, Feng H, Li W, Niu X, Deng X | 2 | Verbascoside Alleviates Pneumococcal Pneumonia by Reducing Pneumolysin Oligomers/ Molecular Pharmacology/Zhao X, Li H, Wang J, Guo Y, Liu B, Deng X, Niu X | 3 | β-sitosterol interacts with pneumolysin to prevent Streptococcus pneumoniae infection/Scientific Reports/Li H, Zhao X, Wang J, Dong Y, Meng S, Li R, Niu X, Deng X | 4 | Novel inhibitor discovery and the conformational analysis of inhibitors of listeriolysin O via protein-ligand modeling/Scientific Reports/Wang J, Zhou X, Liu S, Li G, Zhang B, Deng X, Niu X | 5 | Apigenin protects mice from pneumococcal pneumonia by inhibiting the cytolytic activity of pneumolysin/Fitoterapia/Song M, Li L, Li M, Cha Y, Deng X, Wang J | 6 | Inhibition of listeriolysin O oligomerization by lutein prevents Listeria monocytogenes infection/Fitoterapia/Liu B, Teng Z, Wang J, Lu G, Deng X, Li L | 7 | Licochalcone a inhibits lipopolysaccharide-induced inflammatory response in vitro and in vivo/Journal of Agricultural and Food Chemistry/Chu X, Ci X, Wei M, Yang X, Cao Q, Guan M, Li H, Deng Y, Feng H, Deng X | 8 | Geniposide inhibits airway inflammation and hyperresponsiveness in a mouse model of asthma/International Immunopharmacology/Deng Y, Guan M, Xie X, Yang X, Xiang H, Li H, Zou L, Wei J, Wang D, Deng X |
| | 自然奖 | 邓旭明,王建锋,牛效迪,李洪恩,赵小然,宋盟,柳博文,李莉,冯海华,邓彦宏,初晓,慈鑫鑫 | 吉林大学 | 吉林大学 |
100 | 0526-103 | 调节糖脂代紊乱的人参皂苷类成分高效制备分离及其作用机制 项目名称 | 调节糖脂代紊乱的人参皂苷类成分高效制备分离及其作用机制 | 推荐/提名单位/人 | 吉林省教育厅 | 主要完成单位 | 吉林农业大学 | 项目简介 | 本项目组主要针对人参中皂苷类成分的高效快速制备分离与药理作用评价进行了较为系统和卓有成效的研究工作。主要包括:建立了2种人参皂苷的高效提取制备工艺和1种高效酶转化制备稀有皂苷Compound K(CK)的方法;通过系统植物化学分离,首次发现了3种丙二酰人参皂苷;通过建立肥胖/糖尿病动物模型和细胞模型,较为系统了揭示了人参皂苷具有“糖脂肥”同调的药理学作用,初步解释了《神农本草经》记述人参“久服轻身延年”的现代科学内涵;通过建立2型糖尿病体内和体外动物模型,揭示了稀有皂苷CK主要通过调控AMPK/PEPCK/G-6-Pase糖异生信号通路纠正糖脂代谢紊乱的分子机制。具体研究内容与科学发现如下: 1、创新性的提出以离子液体为负载溶剂,同时结合超声波辅助技术提取人参中的人参皂苷类成分,明确了技术工艺参数;其次,以绿色、节能、高效、环保的高压脉冲电场提取人参皂苷类成分,提取时间大幅度减少,提取效率明显增加,为现代化的人参皂苷的分离制备提供新的理论参考;通过传统植物化学手段,分离鉴定了3种新的丙二酰人参皂苷;以上述制备获得二醇型人参皂苷和单体皂苷,利用蜗牛酶转化制备稀有皂苷CK,并确定了适于工业化生产的工艺参数。 2、首次发现丙二酰人参皂苷的抗糖尿病活性;建立髙脂饮食动物模型,观察人参总皂苷和二醇型人参皂苷的抗肥胖作用,证实其主要通过抑制胰脂肪酶活性而发挥减肥作用;通过建立2型糖尿病动物体内模型和细胞模型,揭示了CK主要通过调控AMPK/PEPCK/G-6-Pase糖异生信号通路纠正糖脂代谢紊乱。通过上述研究,项目组先后发表SCI检索论文17篇,累计IF=48.857,总被引用382次,他引327次。包括被国际著名权威期刊《Chemical Reviews》(IF=52.613)引用3次,《Natural ProductReports》(IF=11.406)引用3次,《Biotechnology Advances》(IF=11.452)引用1次,《NaturalProduct Reports》(IF=11.406)引用4次,《Medicinal Research Reviews》(IF=8.29)引用4次,《Obesity Reviews》(IF=8.483)引用3次、《Green Chemistry》(IF=8.586)引用2次。 | 主要完成人情况 | 排名 | 姓名 | 技术职称 | 工作单位 | 完成单位 | 本人对本项目主要学术贡献 | 1 | 李伟 | 教授 | 吉林农业大学 | 吉林农业大学 | 为项目总设计及实施,针对本项目的前期研究以及本项目的具体内容帮助较大,对本项目的第一、三、四项科学发现做出了重要贡献,是代表性论文及核心论文1,2,3,4,6的第一作者或主要作者。 | 2 | 刘志 | 副教授 | 吉林农业大学 | 吉林农业大学 | 负责本项目的实施和实验具体操作、论文撰写修改等工作,对于人参皂苷成分的分离,尤其是丙二酰基人参皂苷转化方面研究较为深入,对皂苷类成分制备分离及其抗糖尿病作用经验丰富,对第一、三项科学发现均有创造性贡献,是第6论文的第一作者 | 3 | 刘文丛 | 教授 | 吉林农业大学 | 吉林农业大学 | 负责本项目药理实验模型的建立及探究实验,对本项目的第二、四项科学发现作出创造性贡献,是代表性论文7的第一作者. | 4 | 郑毅男 | 教授 | 吉林农业大学 | 吉林农业大学 | 负责本项目人参皂苷类成分的药理学作用,以及本项目前期研究及机能学实验,对第二、三、四项科学发现有创造性贡献,是第1,2,6,7,8论文的通讯作者或主要作者. | 5 | 陈立 | 教授 | 吉林大学 | 吉林大学 | 负责本项目的糖脂代谢调控机制的研究工作,对于糖脂代谢调控等药理学方法的建立,具有突出贡献,对本项目的第四项科学发现作出了创造性贡献,是代表性专著1,2,3的通讯作者。 | 6 | 林红梅 | 副教授 | 吉林农业大学 | 吉林大学 | 负责本项目人参皂苷类成分的提取分离及工艺优化,对本项目的第一项科学发现作出了创造性贡献,是代表性论文5的第一作者. |
| 论文、论著目录 | 序号 | 论文、专著名称/刊名/作者 | 1 | Hypoglycemic effect of protopanaxadiol-type ginsenosides and compound K on Type 2Diabetes mice induced by High-Fat Diet combining with Streptozotocin via suppression ofhepatic gluconeogenesis/Fitoterapia/Li, W; Zhang, M; Gu, J; Meng, ZJ; Zhao, LC; Zheng, YN; Chen, L;Yang, GL | 2 | Snailase Preparation of Ginsenoside M1 from Protopanaxadiol-Type Ginsenoside and TheirProtective Effects Against CCl4-Induced Chronic Hepatotoxicity in Mice/Molecules/ Li, W;Zhang,M;Zheng,Y N; Li,J; Wang,Y P; Wang,Y J; Gu,J;Jin,Y;Wang,H;Chen,L | 3 | Ginsenoside Compound K suppresses the hepatic gluconeogenesis via activating adenosine-5'monophosphate kinase:A study in vitro and in vivo/Life sciences/Wei,S N;Li,W;Yu,Y;Yao,F;A,LX;Lan,XX;Guan,FY;Zhang,M;Chen,L | 4 | Bioconversion of ginsenoside Rd to ginsenoside M1 by snailase hydrolysis and itsenhancement effect on insulin secretion in vitro/ Pharmazie/ Li,W;Wang,Z;Gu,J;Chen,L;Hou,W;Jin,YP;Wang,YP | 5 | Aqueous ionic liquid based ultrasonic assisted extraction of eight ginsenosides from ginsengroot/ Ultrasonics sonochemistry/ Lin, HM; Zhang, YG; Han,M;Yang,LM | 6 | Antidiabetic effects of malonyl ginsenosides from Panax ginseng on type 2 diabetic ratsinduced by high-fat diet and streptozotocin/ Journal of ethnopharmacology/ Liu, Z; Li, W;Li, X; Zhang, M; Chen, L; Zheng, YN; Sun, GZ; Ruan, CC | 7 | Saponins (Ginsenosides) from stems and leaves of Panax quinquefolium prevented high-fatdiet-induced obesity in mice/ Phytomedicine/ Liu, WC; Zheng, Y; Han, L; Wang, H; Saito, M;Ling, M; Kimura, Y; Feng, Y | 8 | Anti-Obesity effects of protopanaxdiol types of Ginsenosides isolated from the leaves ofAmerican ginseng (Panax quinquefolius L.) in mice fed with a high-fat diet/ Fitoterapia/ Liu,R; Zhang, JZ; Liu, WC; Kimura, Y; Zheng, YN |
| | 自然奖 | 李伟,刘志,刘文丛,郑毅男,陈立,林红梅 | 吉林农业大学 | 吉林省教育厅 |
101 | 0528-101 | 偏微分方程支配系统的控制理论 项目名称 | 偏微分方程支配系统的控制理论 | 推荐/提名单位/人 | 东北师范大学 | 主要完成单位 | 东北师范大学 | 项目简介 | 本项目属数学控制论学科领域。这一学科的许多标志性成果在数学上具有重要意义,如最优控制与偏微分方程的粘性解理论,随机控制与倒向随机微分方程等。偏微分方程的能控性和观测问题是控制结构理论的基本问题。2010年国际数学家大会的一个邀请综述报告(引文1)指出,非线性系统的结构理论“quite difficult”(非常困难),而随机系统“very little is known”(已知结果很少)。本项目研究非线性偏微分方程和随机偏微分方程结构理论中一些重要但悬而未决的问题。主要科学发现如下:1.建立了强耦合二阶椭圆组的最大值原理。对耦合系数大小、方程个数和空间维数均无限制。前人在该经典问题中,主要讨论二阶导数未耦合或弱耦合情形。普林斯顿大学Benziger教授等在重要物理期刊Phys. Rev. E(引文3)评价:“maximum principles for strongly coupled systems are difficult(困难的)…[15]but which would find an application here(找到应用)”。2.提出了一套在古典解框架下研究拟线性抛物系统能控性的新方法。建立了一类(退化)拟线性抛物系统在控制和状态都具约束时的能控性。国际数学家大会的一个综述报告(引文1)指出带约束的能控性问题“more realizable”(更有意义),但其研究“unexpectly difficult”(非常困难)。第一完成人在这方面的工作获得了中国控制会议“关肇直奖”(该奖项被誉为中国控制界的最高青年奖)。曾任数学控制论顶级期刊SIAM J. Control Optim.编委的Cannarsa教授等在专著(引文2)评价:“interesting example”(有趣的例子)。现任SIAM J. Control Optim.编委的吕琦教授在引文4评价:“quite useful”(非常有用)。3.发现了随机耦合抛物系统能控性的新现象。与确定性系统不同,能控性关于系数的小扰动不抗干扰;确定性问题常用的加权能量估计法不再适用。提出了建立随机Carleman估计的新方法。这一方法可降低系数的正则性要求,适用于更广泛控制问题的研究,是现有的两种重要方法之一。Math. Rev.(MR3176317)公开评价:“quite interesting and suprising(非常有趣和令人吃惊)…a new phenomenon(新现象)”。Math. Rev.(MR3264225)公开评价:“This extra term restricts the applications…this obstacle is eliminated(去除了障碍)”。4.通过推导新的Carleman估计,解决了几类发展方程的系统辨识问题。该成果被反问题领域领军人物之一Klibanov教授的综述文章(引文6)引用。Math. Rev.(MR2542571)公开评价:“an interesting inverse problem”(有趣的反问题)。反问题顶级期刊Inverse Problems上的文章(引文5)评价:“first introduced”(首次引入)。项目主要成果发表在重要国际数学期刊J. Funct. Anal.、J. Differential Equations、SIAM J. Control Optim.和ESAIM Control Optim. Calc. Var.。第一完成人担任期刊Math. Control Relat. Fields编委,入选国家万人计划青年拔尖人才计划和教育部新世纪优秀人才支持计划。第三完成人入选国家万人计划教学名师。 | 主要完成人情况 | 排名 | 姓名 | 技术职称 | 工作单位 | 完成单位 | 本人对本项目主要学术贡献 | 1 | 柳絮 | 教授 | 东北师范大学 | 东北师范大学 | 在发现点1中,证明了强耦合二阶线性椭圆组的最大值原理。在发现点2中,提出了古典解框架下研究拟线性抛物方程能控性的方法。证明了拟线性抛物方程不灵敏控制的存在性。建立了退化牛顿渗流方程在控制和状态都具约束时的近似能控性。在发现点3中,建立了耦合随机抛物系统在单个控制下的能控性。给出了能控性关于系数小扰动不抗干扰的反例,发现了与确定性问题不同的现象。提出了建立随机Carleman估计的对偶方法。项目第一完成人是代表性论著[1],[2],[3],[4],[5],[6]的第一作者和通讯作者。 | 2 | 袁岗华 | 教授 | 东北师范大学 | 东北师范大学 | 在发现点4中,建立了Schr?dinger方程和抛物方程几类新的Carleman估计,研究了相应分布参数系统的系统辨识问题。项目第二完成人是代表性论著[7],[8]的第一作者和通讯作者。 | 3 | 高夯 | 教授 | 东北师范大学 | 东北师范大学 | 在发现点2中,研究了退化牛顿渗流方程的近似能控性。证明了当控制施加在局部区域时,系统短时间不能控的结果。项目第三完成人是代表性论著[4]的作者。 |
| 论文、论著目录 | 序号 | 论文、专著名称/刊名/作者 | 1 | Controllability of some coupled stochastic parabolic systems with fractional order spatial differential operators by one control in the drift/SIAM Journal on Control and Optimization/Liu Xu | 2 | Insensitizing controls for a class of quasilinear parabolic equations/Journal of Differential Equations/Liu Xu | 3 | Global Carleman estimate for stochastic parabolic equations, and its application/ESAIM: Control Optimisation and Calculus of Variations/Liu Xu | 4 | Controllability of a class of Newtonian filtration equations with control and state constraints/SIAM Journal on Control and Optimization/Liu Xu and Gao Hang | 5 | The weak maximum principle for a class of strongly coupled elliptic differential systems/Journal of Functional Analysis/Liu Xu and Zhang Xu | 6 | On the local controllability of a class of multidimensional quasilinear parabolic equations/ Comptes Rendus Mathematique/Liu Xu and Zhang Xu | 7 | Lipschitz stability in the determination of the principal part of a parabolic equation/ESAIM: Control Optimisation and Calculus of Variations/Yuan Ganghua and Yamamoto Masahiro | 8 | Carleman estimates for the Schr?dinger equation and applications to an inverse problem and an observability inequality/Chinese Annals of Mathematics, Series B/ Yuan Ganghua and Yamamoto Masahiro |
| | 自然奖 | 柳絮,袁岗华,高夯 | 东北师范大学 | 东北师范大学 |
102 | 0528-103 | 东北地区主要禾本科植物植硅体对环境变化的响应机制 项目名称 | 东北地区主要禾本科植物植硅体对环境变化的响应机制 | 推荐/提名单位/人 | 东北师范大学 | 主要完成单位 | 东北师范大学 | 项目简介 | 中国东北地区位于亚欧大陆与太平洋板块的过渡区,深受东亚季风的影响,生态环境脆弱而敏感,是全球气候变化研究的理想场所。植硅体作为植物细胞的忠实记录者,目前被广泛的应用到古气候、考古、植物分类等研究领域。由于数量较大的禾本科植物中含有形态多样且丰富的植硅体,因而其成为探讨植硅体对全球变化响应的重点关注对象。本项目利用东北地区广泛分布的、经常作为建群种的禾本科植物,如:羊草、芦苇等,通过引入形态参数、正交实验、模拟实验等方法,在禾本科植物分类、主要禾本科植物对环境因子变化的响应等方面取得了创新性的成果,为中时间尺度的温度演化趋势预测和验证植硅体作为气候研究代用指标的科学性提供了坚实理论依据和一手实验数据。主要科学发现如下: 1、开创性地利用植硅体分析技术将东北地区常见12种禾本科植物区分到了亚科乃至种的水平。选取长白山区12种禾本科植物并提取叶片中的植硅体,通过测量12种禾本科植物共有植硅体类型的6种形态参数,根据非参数检验和判别分析方法,将12种禾本科植物区分至亚科乃至种的水平,为植硅体分析在古环境重建、考古等领域的应用提供了理论参考。(代表性论文4) 2、建立了东北地区温度梯度、湿度梯度与不同生境下芦苇植硅体的响应模式。根据东北地区自然环境特点,选择不同温度梯度、湿度梯度和生境下的样点,研究芦苇植硅体对不同环境因子的响应模式,发现年平均温度和年平均降水是影响芦苇植硅体浓度和大小的主要环境因子,并进一步探讨了不同芦苇植硅体类型的不同参数与气候指标的响应关系。基于此研究,筛选得到对气候敏感的芦苇植硅体类型,为全球气候变化、生态保护和生态修复提供帮助。(代表性论文1、2、3、6、8) 3、探寻东北地区主要的禾本科植物对不同CO2浓度的响应模式。选取松嫩草原两种主要禾本科植物,羊草和芦苇,通过人工模拟CO2浓度倍增条件,发现在CO2浓度倍增处理后,两种禾本科植物在植硅体浓度和大小方面有着明显的分异,即呈现出不同的响应模式,并依据两类植物的生理机制差异作出合理的解释。为全球变化背景下东北地区生态环境演变及修复提供帮助。(代表性论文5) 4、创新性地研究了羊草植硅体对不同土壤PH值的响应模式,提出羊草耐受最大PH值范围。在土地盐碱化严重的松嫩草原设置五个不同土壤PH值梯度样点,提取每个样点中羊草叶片植硅体,通过测量主要植硅体类型的浓度和形态参数,基于统计学原理找出羊草植硅体随土壤PH值变化的响应模式,提出羊草群落对土壤PH值的最大耐受范围,为松嫩草原及同类地区生态修复提供实验基础和理论依据。(代表性论文7) 本项目已在核心期刊发表学术论文24篇,其中SCI检索论文10篇,8篇代表性论文被他引26次(被SCI检索论文引用17次)。基于本项目研究,将“基于植硅体的一种快速湿地健康状况诊断方法”科技成果应用到湿地健康诊断中。(附件26、27) | 主要完成人情况 | 排名 | 姓名 | 技术职称 | 工作单位 | 完成单位 | 本人对本项目主要学术贡献 | 1 | 介冬梅 | 教授 | 东北师范大学 | 东北师范大学 | 本人作为该项目发起人、带头人及执行人,是所有代表性论文的通讯作者。主要的科学发现贡献在于:首先,开创性的利用植硅体分析技术将东北地区常见12种禾本科植物区分到了亚科乃至种的水平。其次,建立了东北地区温度梯度、湿度梯度与不同生境下芦苇植硅体的响应模式。同时,探寻东北地区主要的禾本科植物对不同CO2浓度的响应模式。最后,创新性的研究了羊草植硅体对不同土壤PH值的响应模式,提出羊草耐受最大PH值范围。 | 2 | 刘利丹 | 讲师 | 湖南师范大学 | 东北师范大学 | 本人作为第1、2、3、6、8代表性论文的第一作者,研究了东北地区主要禾本科植物芦苇中主要类型植硅体的含量、浓度、大小等及其对不同环境因子(温度、降水、土壤理化性质等)的响应,并利用正交实验等手段定量分析了不同环境因子对芦苇中主要类型植硅体的含量、大小和形状的影响,找出了影响芦苇主要植硅体类型的主要环境因子,明确了不同植硅体类型的环境指示意义。上述研究不仅有利于正确理解植物中植硅体的形成机制,而且有助于正确解译沉积物中的植硅体组合及提高植硅体-古植被、古气候重建精度。 | 3 | 刘洪妍 | 讲师 | 安阳师范学院 | 东北师范大学 | 本人为第4篇代表性论文的第一作者,做出的创造性贡献在于选取长白山区12种禾本科植物并提取叶片中的植硅体,测量了哑铃型、棒型、尖型、齿型等植硅体的6种形态参数,利用非参数检验和判别分析方法,准确的将12种禾本科植物在亚科乃至种的水平进行区分,为植硅体分析在古环境重建、考古学等领域的应用提供了理论参考。 | 4 | 李楠楠 | 其他 | 东北师范大学 | 东北师范大学 | 本人是第5篇代表作的作者,该文对推荐书《重要科学发现》中所列第3项具有重要的贡献。本人的科学贡献在于深入探讨了芦苇的生理、生活特性对模拟气候变化的响应。该研究以芦苇为研究对象,以植硅体分析为主要研究方法,探讨了模拟CO2浓度升高对芦苇植硅体形态组合以及大小的影响。研究发现,模拟CO2浓度升高减少了鞍型植硅体和硅化气孔的含量,并减小了植硅体的大小。该研究初步评估了CO2浓度升高对植物生理特性的影响,为进一步开展全球气候变化对于植被系统的影响以及植被对未来全球变化的响应研究提供了新的研究思路。 |
| 论文、论著目录 | 序号 | 论文、专著名称/刊名/作者 | 1 | Assessing the importance of environmental factors to phytoliths of Phragmites communis in north-eastern China. Ecological Indicators. Liu Lidan, Jie Dongmei*, Liu Hongyan, Gao Guizai, Gao Zhuo, Li Dehui, Li Nannan, Guo Jixun, Qiao Zhihe. | 2 | Response of phytoliths in Phragmites australis to environmental factors in northeast China.Ecological Engineering. Liu Lidan, Jie Dongmei*, Liu Hongyan, Gao Guizai, Gao Zhuo, Li Dehui, Li Nannan, Qiao Zhihe, Guo Jixun. | 3 | An orthogonal experimental study of phytolith size of Phragmites communis in northeast China. Boreas. Liu Lidan, Jie Dongmei*, Liu Hongyan, Gao Zhuo, Gao Guizai, Li Nannan, Guo Jixun,Qiao Zhihe. | 4 | The shape factors of phytoliths in selected plants from the Changbai Mountains and their implications. Review of Palaeobotany and Palynology. Liu Hongyan, Jie Dongmei*, Liu Lidan, Li Nannan, Wang Ting, Qiao Zhihe. | 5 | Response of phytoliths in Phragmites communis to elevated CO2 concentration in Songnen Grassland, China. Quaternary International. Li Nannan, Jie Dongmei*, Ge Yong, Guo Jixun, Liu Hongyan, Liu Lidan, Qiao Zhihe. | 6 | Response of phytoliths in Phragmites communis to humidity in NE China. Quaternary International. Liu Lidan, Jie Dongmei*, Liu Hongyan, Li Nannan, Guo Jixun. | 7 | Characteristics of phytoliths in Leymus chinensis from different habitats on the Songnen Plain in Northeast China and their environmental implications. Science China: Earth Sciences. Jie DongMei*, Liu Zhaoyang Shi Lianxuan, Liu Hongmei, Ge Yong. | 8 | Spatial and temporal distribution differences among phytoliths of Phragmites communis in Northeast China. Silicon. Liu Lidan, Jie Dongmei*, Liu Hongyan, Lu Meijiao, Guo Zhuo, Gao Guizai, Li Dehui, Guo Jixun, Qiao Zhihe. |
| | 自然奖 | 介冬梅,刘利丹,刘洪妍,李楠楠 | 东北师范大学 | 东北师范大学 |
103 | 0582-101 | 不确定图数据挖掘 项目名称 | 不确定图数据挖掘 | 推荐/提名单位/人 | 哈尔滨工业大学 | 主要完成单位 | 哈尔滨工业大学 | 项目简介 | 图数据适用于表示数据对象间错综复杂的联系,被广泛用于存储社交网络、生物网络、知识图谱等数据。由于数据采集技术的固有局限性、不及时的数据更新、数据集成、数据隐私保护等原因,图数据中普遍存在不确定性。忽视或不正确地处理不确定性会降低图数据挖掘结果的质量。本项目在国际上率先研究了不确定图数据挖掘的模型、理论与方法,开辟了不确定图数据挖掘研究新领域,引领了该领域的研究,取得了4项重要科学发现:1. 发现了图数据不确定性的存在,提出了基于可能世界的不确定图数据模型及不确定图计算问题的期望语义和概率语义,为不确定图数据挖掘奠定了模型基础。数据挖掘领域奠基人Charu C. Aggarwal博士(ACM/IEEE会士)评价该不确定图数据模型“用统一的方式解决了具体应用领域中图数据不确定性的表示问题,是一种易用的框架”。数据挖掘领域奠基人Philip S. Yu教授(ACM/IEEE会士)用该不确定图模型来表示人脑网络。2. 首次在期望语义和概率语义下提出了不确定图数据频繁子图模式挖掘的计算复杂性理论结果和高效挖掘算法,在国际上最早解决了该问题。德国汉诺威大学L3S研究中心在重要国际会议EDBT上发表论文评价本项目“在国际上最早解决了不确定图频繁子图模式挖掘问题”,所提出的算法是“当时最好的算法”。数据挖掘领域奠基人Jiawei Han教授(ACM/IEEE会士)在他主编的《Frequent Pattern Mining》一书中大篇幅介绍了本项目在不确定图频繁子图模式挖掘领域的研究成果。3. 提出了多种适用于不同应用需求的不确定图稠密子图概念,给出了不确定图稠密子图挖掘问题的计算复杂性理论结果和高效挖掘算法,为提高不确定图上社团发现、功能模块发现的结果质量开辟了新途径。美国加州大学圣芭芭拉分校Ambuj Singh教授在顶级国际会议VLDB上发表论文评价本项目提出的不确定图极大团挖掘算法“能够返回评分最高的小型聚类,有很多实际应用”。4. 提出了不确定图上顶点结构上下文的低阶相似性度量和高阶相似性度量,提出了顶点相似性计算的复杂性理论结果和快速计算算法,并揭示了不确定图上随机游走与确定图上随机游走的差异,为不确定图数据挖掘提供了可靠性更高的数据分析工具。该科学发现启发了国际上后续研究工作:香港大学Reynold Cheng教授在重要国际会议CIKM上发表的论文中采用了本项目提出的期望Jaccard相似性度量和近似计算的理论结果,扩展了本项目提出的算法,并将其作为比较基准。8篇代表性论文他引总数160次,SCI他引总数102次;单篇论文最高他引50次,最高SCI他引34次。数据挖掘领域奠基人Jiawei Han、Philip S. Yu、Charu C. Aggarwal和数十位权威专家引用并正面评价了本项目的研究成果。在本项目引领下,20余所国际知名大学和研究机构相继开展了不确定图数据管理与挖掘研究,采用并发展了本项目的研究成果。本项目第一完成人的博士学位论文《非确定图数据的挖掘算法研究》被评为2012年中国计算机学会优秀博士学位论文、2013年全国优秀博士学位论文提名论文。 | 主要完成人情况 | 排名 | 姓名 | 技术职称 | 工作单位 | 完成单位 | 本人对本项目主要学术贡献 | 1 | 邹兆年 | 副教授 | 哈尔滨工业大学 | 哈尔滨工业大学 | 邹兆年是本项目的负责人,对推荐书“重要科学发现”中所列的全部科学发现做出了创造性贡献,是代表性论文1-8的作者。 | 2 | 李建中 | 教授 | 哈尔滨工业大学 | 哈尔滨工业大学 | 李建中是本项目的主要完成人,对推荐书“重要科学发现”中所列的全部科学发现做出了创造性贡献,是代表性论文1-8的作者。 | 3 | 朱鎔 | 其他 | 阿里巴巴(中国)有限公司余杭分公司 | 哈尔滨工业大学 | 朱鎔是本项目的主要完成人,对推荐书“重要科学发现”中所列的科学发现3和4做出了创造性贡献,是代表性论文6和7的作者。 | 4 | 高宏 | 教授 | 哈尔滨工业大学 | 哈尔滨工业大学 | 高宏是本项目的主要完成人,对推荐书“重要科学发现”中所列的科学发现1、2、3做出了创造性贡献,是代表性论文1-5的作者。 |
| 论文、论著目录 | 序号 | 论文、专著名称/刊名/作者 | 1 | Mining Frequent Subgraph Patterns from Uncertain Graph Data/IEEE Transactions on Knowledge and Data Engineering/Zhaonian Zou, Jianzhong Li, Hong Gao, Shuo Zhang | 2 | Mining Frequent Subgraphs over Uncertain Graph Databases under Probabilistic Semantics/VLDB Journal/Jianzhong Li, Zhaonian Zou, Hong Gao | 3 | Discovering Frequent Subgraphs over Uncertain Graph Databases under Probabilistic Semantics/KDD/Zhaonian Zou, Hong Gao, Jianzhong Li | 4 | Frequent Subgraph Pattern Mining on Uncertain Graph Data/CIKM/Zhaonian Zou, Jianzhong Li, Hong Gao, Shuo Zhang | 5 | Finding Top-k Maximal Cliques in an Uncertain Graph/ICDE/Zhaonian Zou, Jianzhong Li, Hong Gao, Shuo Zhang | 6 | SimRank Computation on Uncertain Graphs/ICDE/Rong Zhu, Zhaonian Zou, Jianzhong Li | 7 | Top-k Reliability Search on Uncertain Graphs/ICDM/Rong Zhu, Zhaonian Zou, Jianzhong Li | 8 | Structural-Context Similarities for Uncertain Graphs/ICDM/Zhaonian Zou, Jianzhong Li |
| | 自然奖 | 邹兆年,李建中,朱鎔,高宏 | 哈尔滨工业大学 | 哈尔滨工业大学 |
104 | 0582-102 | 大跨桥梁风效应的涡动力学机理与控制 项目名称 | 大跨桥梁风效应的涡动力学机理与控制 | 推荐/提名单位/人 | 哈尔滨工业大学 | 主要完成单位 | 哈尔滨工业大学,北京科技大学 | 项目简介 | 我国大跨桥梁数量世界第一,缆索承重桥梁是大跨度桥梁最主要的桥型,该类桥梁柔性大、阻尼小,是风敏感与风控制结构,易产生多类复杂风效应,甚至导致桥梁破坏倒塌,严重威胁桥梁安服役全与寿命。桥梁风效应本质上是由钝体绕流产生的流动分离和旋涡运动诱发,因此研究桥梁风效应涡动力学机理具有重要的意义。但大跨度桥梁因气动外形复杂、所处位置风场不均匀和三维流固耦合效应,其风效应涡动力行为和机理极其复杂,是桥梁风工程领域长期面临的难题。针对主梁和拉索两类缆索承重桥梁生命线构件,本项目在国内外率先揭示了主梁和拉索风效应复杂涡动力行为及机理,提出了基于涡动力学的风效应控制方法,形成了桥梁风效应涡动力学及其控制理论。重要科学发现如下:1. 大跨桥梁主梁风效应涡动力学行为与机理。发现了分离式双箱梁绕流场间隙旋涡模式突变、间隙旋涡形变、多场旋涡共存和相互干扰等独特的涡动力行为,得到了箱梁间流态突变的临界间隙比;揭示了分离式双箱梁涡激振动萌生、稳定、消失全过程绕流场旋涡形成、时空演化、相互作用以及旋涡与桥梁振动间的能量传输规律,发现间隙处振动致旋涡是诱发分离式双箱梁大幅涡振的机理。2. 大跨桥梁斜拉索风效应涡动力学行为与机理。针对斜拉索风雨振,发明了斜拉索水线超声检测技术,揭示了水线几何特征和运动规律,发现了风雨激振水线运动与拉索振动低频同频锁定机理;监测到超长斜拉索高阶多模态涡激振动,揭示了剪切流场诱发斜拉索尾流旋涡脱落频率轴向非一致性与梯阶锁定特征,提出了斜拉索多模态涡激振动参与模态预测方法;揭示了风、风雨等长期服役荷载下斜拉索腐蚀和力学性能演化规律,提出斜拉索全寿命承载力评价方法。3. 基于涡动力学的大跨桥梁风效应流动控制原理和方法。提出了分离式双箱梁涡激振动间隙扰动流动控制方法,揭示了扰动消除空隙旋涡的控制原理;提出了斜拉索风效应绕流场的主/被动吸吹气流动控制方法,揭示了其抑制斜拉索尾流旋涡交替脱落的非对称模式、降低斜拉索平均阻力和脉动升力、进而减小斜拉索风效应的原理。上述成果共发表学术论文60余篇,其中SCI论文17篇,8篇代表性论文发表在风工程权威期刊和国内土木工程一级期刊上、SCI他引138次、他引211次,获国家发明专利4项。成果得到了中国工程院院士陈政清教授、国际桥协主席葛耀君教授、国际风工程学会Davenport奖和ASCE Scanlan 奖获得者徐幼麟教授 、ASCE和IABSE会士Hernandez教授、意大利博洛尼亚大学校长Ubertini教授等国内外著名学者的引用和高度评价。中国公路学会评价(聂建国院士为评价委员会主任)斜拉索风雨振水线与旋涡脱落的耦合作用机理、分离式双箱梁涡激振动机理等方面的研究成果达到国际领先水平。项目成果应用于杭州湾大桥、金塘大桥等重大工程。项目成员担任国际结构控制与监测学会理事长、中国振动工程学会结构抗振控制与健康监测专业委员会主任委员,中国公路学会桥梁和结构工程分会副理事长和理事。 | 主要完成人情况 | 排名 | 姓名 | 技术职称 | 工作单位 | 完成单位 | 本人对本项目主要学术贡献 | 1 | 李惠 | 教授 | 哈尔滨工业大学 | 哈尔滨工业大学 | 对本项目重要科学发现1-3均作出了重要贡献,且是第二至第五、第八完成人的博士生导师:(1)与第二、第三、第六、第八完成人合作研究了大跨桥梁分离式双箱梁涡激振动涡动力学行为特征与机理,并合作提出了基于间隙扰动的分离式双箱梁涡激振动的控制方法;(2)与第二、第六、第八完成人合作研究了大跨桥梁拉索风雨激振与多模态涡激振动特性与机理,并与第二、第五、第七完成人合作提出了桥梁结构主被动吸吹气流动控制方法,与第四完成人提出了拉索风致疲劳承载力评定方法;(4)是所有代表性论文的作者,且是代表性论文1-5的通讯作者。 | 2 | 陈文礼 | 教授 | 哈尔滨工业大学 | 哈尔滨工业大学 | 对本项目重要科学发现1-3均作出了重要贡献:(1)与第一完成人合作研究了间隙间距对分离式双箱梁绕流场的影响规律;(2)与第一、第六完成人合作发明了斜拉索水线超声检测技术、揭示了风雨激振机理;并与第一、第八完成人合作揭示了剪切流下斜拉索多模态涡激振动特征与机理;(3)与第一、第三、第六完成人一起合作提出了基于涡动力学的分离式双箱梁涡激振动的间隙扰动控制方法;并与第一、第五、第七完成人合作提出了桥梁结构主被动吸吹气流动控制方法;(4)是代表性论文1,3-5,7,8的作者,且是代表性论文7,8的通讯作者。 | 3 | 赖马树金 | 副教授 | 哈尔滨工业大学 | 哈尔滨工业大学 | 对本项目重要科学发现1,3均作出了重要贡献:(1)与第一、第二、第六、第八完成人合作揭示了大跨桥梁分离式双箱梁绕流场及涡激振动涡动力学行为特征与机理;(2)与第一、第二、第六完成人合作提出了基于涡动力学的分离式双箱梁涡激振动的间隙扰动控制方法,取得了很好的控制效果;(3)是代表性论文1,2的作者。 | 4 | 兰成明 | 副教授 | 北京科技大学 | 北京科技大学 | 对本项目重要科学发现2作出了重要贡献:(1)与第一完成人合作发现了拉索风致疲劳与腐蚀导致其强度降低的两个重要因素,并提出了拉索风致疲劳承载力评定方法;(2)是代表性论文6的通讯作者。 | 5 | 高东来 | 其他 | 哈尔滨工业大学 | 哈尔滨工业大学 | 对本项目重要科学发现3作出了重要贡献:(1)与第一、第二完成人合作,提出了被动吸吹气流动控制方法,解决了该项研究中的实验技术难题,准确获取绕流场信息,并以此进行了数据分析,合作研究得到了被动吸吹气流动方法对斜拉索绕流场和气动力的控制规律;(2)是代表作8的作者。 | 6 | 李凤臣 | 教授 | 中山大学 | 哈尔滨工业大学 | 对本项目重要科学发现1,2均作出了重要贡献:(1)与前三、第八完成人一起合作揭示了大跨桥梁分离式双箱梁涡激振动涡动力学行为特征与机理,并提出合作提出了基于涡动力学的分离式双箱梁涡激振动的间隙扰动控制方法;(2)与第一、第二完成人合作发明了斜拉索水线超声检测技术、揭示了风雨激振水线运动与拉索振动同频锁定机理;(3)是代表性论文1,4的作者。 | 7 | 辛大波 | 教授 | 东北林业大学 | 哈尔滨工业大学 | 对本项目重要科学发现2作出了重要贡献:(1)与第一、第二完成人合作提出了桥梁结构主动吹气流动控制方法,解决了该项研究中的实验技术难题,并以此进行了数据分析,合作研究得到了主动吹气流动方法对斜拉索涡激振动及其气动力的控制规律;(2)是代表性论文7的作者。 | 8 | 张强强 | 教授 | 兰州大学 | 哈尔滨工业大学 | 对本项目重要科学发现1,2均作出了重要贡献:(1)与第一、第三完成人一起合作揭示了大跨桥梁分离式双箱梁涡激振动涡动力学行为特征与机理;并与第一、第二完成人合作揭示了剪切流下斜拉索尾流旋涡脱落频率展向的非一致性与台阶式锁定特征,解决了研究中实验技术和现场测量难题,并以此进行了数据分析,合作揭示了多模态涡激振动机理和分离式双箱梁绕流场涡动力学特征;(2)是代表性论文1,5作者。 |
| 论文、论著目录 | 序号 | 论文、专著名称/刊名/作者 | 1 | Investigation and control of vortex-induced vibration of twin box girders/ Journal of Fluids and Structures/ Shujin Laima, HuiLi, WenliChen, Fengchen Li | 2 | Field monitoring and validation of vortex-induced vibrations of a long-span suspension bridge/ Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics/ Hui Li, Shujin Laima, Qiangqiang Zhang, NaLi, Zhiqiang Liu | 3 | An Experimental Study on the Unsteady Vortices and Turbulent Flow Structures around Twin-Box-Girder Bridge Deck Models with Different Gap Ratios, Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics/Wen-Li Chen, Hui Li, Hui Hu | 4 | An ultrasonic transmission thickness measurement system for study of water rivulets characteristics of stay cables suffering from wind-rain-induced vibration/Sensors & Actuators A: Physical/Feng-Chen Li, Wen-Li Chen, Hui Li, Rui Zhang | 5 | An experimental investigation on vortex induced vibration of a flexible inclined cable under a shear flow/Journal of Fluids and Structures/Wen-Li Chen, Qiang-Qiang Zhang, Hui Li, Hui Hu | 6 | 平行钢丝拉索承载力评定/土 木 工 程 学 报/兰成明,李 惠,鞠 杨 | 7 | Suppression of vortex-induced vibration of a circular cylinder using suction-based flow control, Journal of Fluids and Structures/Wen-Li Chen, Da-Bo Xin, Feng Xu, Hui Li, Jin-Ping Ou, Hui Hu | 8 | Passive jet control of flow around a circular cylinder/ Experiments in Fluids/ Wen-Li Chen, Dong-Lai Gao, Wen-Yong Yuan, Hui Li, Hui Hu |
| | 自然奖 | 李惠,陈文礼,赖马树金,兰成明,高东来,李凤臣,辛大波,张强强 | 哈尔滨工业大学,北京科技大学 | 哈尔滨工业大学 |
105 | 0585-101 | 染料掺杂液晶可调谐激光器的发射特性研究 项目名称 | 染料掺杂液晶可调谐激光器的发射特性研究 | 推荐/提名单位/人 | 黑龙江省教育厅 | 主要完成单位 | 黑龙江科技大学 | 项目简介 | 1.主要研究内容 1.1 理论与实验分析液晶分子经光控PI取向后可以引起较大的光学各向异性,因此对于染料掺杂液晶填充有PI取向膜毛细管、空心光子晶体光纤等微结构光学器件,可以通过温度、电压、角度的改变进行DFB调谐。 1.2研究染料掺杂液晶填充毛细管激光发射特性,分析在毛细管侧面接收不同角度的激光发射兼具DFB和WGMs,由于DFB和WGMs均垂直于毛细管壁向外,因此提高了激光发射强度。 1.3 探讨向列相液晶中非对称动态相位光栅产生的微观物理机制,揭示向列相液晶中基于取向光折变效应,非对称动态相位光栅的衍射规律以及空间电荷场的动力学演化过程。2.发现点 2.1研究染料掺杂液晶填充液晶盒的可调谐激光DFB发射特性。对随温度、入射角度、电压等外界条件的DFB激光可调谐特性进行实验研究;对掺杂银纳米颗粒以降低激光发射阈值,提高斜率效率。 2.2研究染料掺杂液晶填充毛细管及微滴可调谐激光WGMs和RL模式发光特性。分别对染料掺杂液晶填充PI光控取向毛细管发射阈值,以及随温度、电压以及光照时间等条件的变化规律进行实验及理论分析。 2.3研究染料掺杂液晶分别填充空心光纤和空心光子晶体光纤荧光光源的发光特性。实验及理论分析利用不同浓度染料控制荧光输出功率,研究温度对染料掺杂液晶填充两种光纤的荧光半高宽、光强放大倍数及中心波长的影响,并研究其温度、电压以及光照时间调谐特性。3.第三方评价结论 本项目的发表相关研究论文(著)8篇,其中SCI检索4篇;EI检索3篇。研究结果发表在Acta Physica Sinica、.Chinese physics B,并被Chinese physics B;Acta Photonica Sinica;Chinese Journal of Liquid Crystals and Displays;Acta Optica Sinica等国内外期刊的论文引用30次,可看出我们的研究成果已被国际上普遍认可。与本项目主要发现点有关的论文(著)共发表8篇,其中SCI收录4篇,EI收录2篇;他引总次数30次,其中SCI收录4篇,EI收录2篇;他引总次数30次,其中SCI他引次数11次,EI他引次数19次。4.授权专利情况 本项目获得授权专利4项,其中发明专利2项,实用新型专利2项。 | 主要完成人情况 | 排名 | 姓名 | 技术职称 | 工作单位 | 完成单位 | 本人对本项目主要学术贡献 | 1 | 尹向宝 | 副教授 | 黑龙江科技大学 | 黑龙江科技大学 | 本项目的项目主持人,负责项目的主要方案设计和技术路线等。是代表作①、②的第一作者;是重要科学发现点1、2的主要贡献者;是染料掺杂胆甾相液晶可调谐激光器的发射特性研究,2018年黑龙江省高等学校科学技术,二等奖的第一主持者。参与本项目工作量占本人总工作量的90%。 | 2 | 任常愚 | 教授 | 黑龙江科技大学 | 黑龙江科技大学 | 本项目创造性贡献:是代表性论文⑤、⑦的第一作者,是本项目性能测试与分析的主要贡献者;是重要科学发现点4的主要贡献者;是向列相液晶光折变全息光栅高衍射效率的基础研究,2013年哈尔滨市科学技术奖,三等奖的第一主持者。参与本项目工作量占本人总工作量的80%。 | 3 | 刘永军 | 副教授 | 哈尔滨工程大学 | 黑龙江科技大学 | 本项目创造性贡献:是代表性论文③、④、⑥的第一作者,是本项目机理分析、计算模型建立的主要贡献者;是重要科学发现点3的主要贡献者。参与本项目工作量占本人总工作量的70%。 |
| 论文、论著目录 | 序号 | 论文、专著名称/刊名/作者 | 1 | 染料掺杂液晶可调谐激光器研究与应用/哈尔滨工业大学出版社/尹向宝 | 2 | The effect of incident angle of pumping light to Cholesteric Liquid Crystal/ICOM2013/Xiangbao Yin,Yongjun,gli Zhang | 3 | 向列相液晶染料可调谐激光器的研究/物理学报/刘永军,孙伟民,刘晓颀,姚丽双,鲁兴海,宣丽 | 4 | 胆甾相液晶激光器的调谐特性研究/物理学报/刘永军,王斐儒, 孙伟民,刘晓颀,张伶莉 | 5 | Asymmetric dynamic phase holographic grating in nematic liquid crystal/Chin. Phys. B./Chang-Yu Ren, Hong-Xin Shi, Yan-Bao Ai, Xiang-Bao Yin, Hong-Wei Ding | 6 | 液晶器件相位调制特性研究/光子学报/刘永军,连佳胡立发,李大禹, 鲁兴海,宣丽 | 7 | C60掺杂向列相液晶薄膜的激光诱导自衍射现象研究/光学学报/任常愚,孙秀冬,刘正君,裴延波 | 8 | 大变焦范围电调谐液晶变焦透镜的研究/物理学报/尹向宝, 刘永军, 张伶莉, 吕月兰, 霍泊帆, 孙伟民 |
| | 自然奖 | 尹向宝,任常愚,刘永军 | 黑龙江科技大学 | 黑龙江省教育厅 |
106 | 0590-101 | 兴安落叶松林碳汇与功能化学成分提升机理研究 项目名称 | 兴安落叶松林碳汇与功能化学成分提升机理研究 | 推荐/提名单位/人 | 东北林业大学 | 主要完成单位 | 东北林业大学 | 项目简介 | 兴安落叶松广泛分布于北半球中高纬度地带,是寒温带天然分布最广的树种,也是东北地区最主要的造林树种之一。作为世界最大造林国家,森林碳汇已成为我国国际气候谈判的筹码,而天然林保护工程全面禁伐的实施使得非传统林木资源的高效利用成为林区发展的新动能。本项目以兴安落叶松林为对象,长期定位、野外普查、室内控制与模型模拟相结合,系统研究了碳汇功能评价、功能化学成分分离方法及其功能提升机制机理。包括: 1.阐明了兴安落叶松林生态系统碳汇功能,揭示了土壤固碳重要性与潜力风险 率先多方法揭示了兴安落叶松林生态系统碳交换总量每年114-300g m-2,明确碳汇年、季特征,参数化生态系统水平光合与呼吸模型,量化年呼吸量和年光合量总量变化范围并找出限制因子。长期固定与年代序列样地法揭示了土壤碳增汇功能,相当林分碳汇39%,土壤表层碳累积明显,深层固碳潜力大;从30多个土壤指标系统揭示了落叶松林持续固碳存在的土壤酸化、碳氮比失衡、土壤磷显著消耗等风险。 2.创建了兴安落叶松及林下植物化学成分分离新方法,阐明了功能提升的机制机理 以落叶松为原料,开发出基于离子液体、大孔树脂、超声、超临界萃取及微粉化为核心的阿拉伯半乳聚糖、二氢槲皮素、原花青素、莽草酸的绿色分离新方法。以林下植物资源为原料,创建了五味子精油-木脂素多组分绿色协同分离新方法、偃松匀浆-超声-酶促核仁油绿色清洁分离新方法和笃斯越桔叶精油-绿原酸-金丝桃苷多成分微波促进蒸馏双提新方法。阐明了多种化学成分抗氧化功能的提升机制,发现了Nrf2依赖通路;采用超临界CO2反溶剂制备新方法,揭示了粒度减小-表面积增大-水溶性提高-生物利用度增强的大分子植物化学成分功能提升机理。 3.明确了我国未来气候变化特征,阐明了碳汇响应机制与活性成分定向培育调控途径 明确了东北地区气候变化特征为温度升高冬季高于夏天、夜晚高于白天、昼夜温差减小;辐射减少趋势缓解,降雨量变化不显著。发现了北部地区树木径向生长加速明显,而南部早、晚材趋异响应明显的特征。首次报道了树干呼吸午休现象并阐明水分亏缺调控机制,发现了异养呼吸温度敏感性显著低于自养呼吸,揭示了光合碳固定对光照、水分亏缺影响阈值范围。解析了皆伐、疏伐管理提升碳汇途径与微生物学机制,提出了环境调控-定向培育-增值功能化学产物的定量方法,系统阐明了落叶松林气候响应特征与管理提升潜力。 本成果共出版英文专著1部、发表150篇论文,包括Glob Change Biol、Anal Chim Acta、Forest Ecol Mange等知名期刊SCI论文53篇,SCI总他引1635次,CNKI总引3564次。8篇代表作包括ESI领域被引前3%5篇、前1%1篇,总他引451次。成果得到了国内外知名专家的广泛认可,被Science、PNAS、Chem Revi(IF=52.6,世界第四高)、IPCC第四次和第五次评估报告等正面引用,SCI库检索本团队落叶松碳汇与成分提取发文量居世界首位,为落叶松林生态功能评价与资源高效利用奠定良好理论基础。 | 主要完成人情况 | 排名 | 姓名 | 技术职称 | 工作单位 | 完成单位 | 本人对本项目主要学术贡献 | 1 | 王文杰 | 教授 | 东北林业大学 | 东北林业大学 | 负责整个项目的实施与设计,主要贡献:阐明了落叶松林生态系统碳汇功能,揭示了土壤固碳的潜力与风险;阐明了落叶松林碳汇功能及次生代谢未来气候响应机制与管理提升机理。佐证材料:代表性论文1,2,3和专著(附件1). | 2 | 杨磊 | 教授 | 东北林业大学 | 东北林业大学 | 主要学术贡献于创新点二:以落叶松非木资源(针叶、树皮与剩余物)及林下植物资源(五味子、偃松、笃斯越桔、红豆杉等)为原料,创建了基于离子液体、大孔树脂、超声、超临界萃取为核心的有效成分(阿拉伯半乳聚糖、二氢槲皮素、原花青素、精油、核仁油、木脂素等)分离纯化技术体系;并对落叶松及林下植物化学成分的多种生物活性进行了评价,为高效利用奠定了理论基础。佐证材料:代表性论文5、6。 | 3 | 刘滨辉 | 副教授 | 东北林业大学 | 东北林业大学 | 学术贡献于创新点三:发现中国东北地区是我国过去几十年温度上升最快的地区,温度上升呈现出昼夜差异,表现为夜晚温度上升的比白天温度快;阐明温度上升速度的昼夜差异主要由于太阳辐射降低造成的,太阳辐射降低与云量无关;我国降雨量变化呈现降雨频率下降,同时极端降雨增多的特点;揭示了落叶松径向生长规律及受气候影响特征与形成机制。佐证材料:代表性论文8. | 4 | 付玉杰 | 教授 | 东北林业大学 | 东北林业大学 | 主要学术贡献于创新点二:以落叶松次生代谢产物二氢槲皮素为对象,确认了其抗氧化功能提升的Nr2F依赖途径。佐证材料:代表作4. | 5 | 赵冬梅 | 讲师 | 东北林业大学 | 东北林业大学 | 主要学术贡献于创新点二:以林下资源植物主要提取物-紫杉醇为实验材料,构建了纳米化功能提升、主动靶向性运输系统,并阐明了相较于对照的功能提升机制机理,为林下植物资源功能化学成分高值化利用奠定了理论基础。佐证材料:代表性论文7. | 6 | 王慧梅 | 教授 | 东北林业大学 | 东北林业大学 | 主要学术贡献于创新点一和三:与王文杰教授共同揭示了土壤碳截获深层土壤重要性及养分动态特征,发现了树干呼吸午休现象并阐明其形成机制。佐证材料:代表作2、3和专著附件 1. | 7 | 祖元刚 | 教授 | 东北林业大学 | 东北林业大学 | 主要学术贡献:与王文杰教授共同测定了落叶松人工林碳汇功能的年、季节变化规律,量化了落叶松林碳汇功能;与杨磊教授共同创制了相关的落叶松林相关化学活性成分分离新方法;与赵冬梅博士共同揭示了功能化学成分纳米化-靶向功能提升机制机理。佐证材料:代表作1、5、6、7和专著附件1. |
| 论文、论著目录 | 序号 | 论文、专著名称/刊名/作者 | 1 | Study on ionic liquid-based ultrasonic-assisted extraction of biphenyl cyclooctene lignans from the fruit of Schisandra chinensis Baill./Analytica Chimica Acta/Ma, C.H., Liu, T.T., Yang, L., Zu, Y.G., Wang, S.Y., and Zhang, R.R. | 2 | Extraction and chromatographic determination of shikimic acid in Chinese conifer needles with 1-benzyl-3-methylimidazolium bromide ionic liquid aqueous solutions./ Journal of Analytical Methods in Chemistry/Fengli Chen, Kexin Hou, Shuangyang Li, Yuangang Zu, Lei Yang. | 3 | Preparation, characterization, and in vitro targeted delivery of folate-decorated paclitaxel-loaded bovine serum albumin nanoparticles/International Journal of Nanomedicine/Zhao, D.M., Zhao, X.H., Zu, Y.G., Li, J.L., Zhang, Y., Jiang, R., and Zhang, Z.H. | 4 | A spatial analysis of pan evaporation trends in China, 1955-2000/Journal of Geophysical Research-Atmospheres/ Liu, B. H., M. Xu, M. Henderson, and W. G. Gong. | 5 | Temporal changes in SOM, N, P, K, and their stoichiometric ratios during reforestation in China and interactions with soil depths: Importance of deep-layer soil and management implications/Forest Ecology and Management/ Wang, W.J., Wang, H.M., and Zu, Y.G. | 6 | Stem respiration of a larch (Larix gmelini) plantation in northeast China/Intergrative J Plant Biology (Acta Botanica Sinica)/Wang, W.J., Yang, F.J., Zu, Y.G., Wang, H.M., Takagi, K., Sasa, K., and Koike, T. | 7 | Changes in soil organic carbon, nitrogen, pH and bulk density with the development of larch (Larix gmelinii) plantations in China/Global Change Biology/Wang, W.J., Qiu, L., Zu, Y.G., Su, D.X., An, J., Wang, H.Y., Zheng, G.Y., Sun, W., and Chen, X.Q. | 8 | Dihydroquercetin (DHQ) Induced HO-1 and NQO1 Expression against Oxidative Stress through the Nrf2-Dependent Antioxidant Pathway. / J Agri Food Chemistry/ Liang, L.Gao, C.Luo, M.Wang, W.Zhao, C. J.Zu, Y. G. Efferth, T.Fu, Y. J. |
| | 自然奖 | 王文杰,杨磊,刘滨辉,付玉杰,赵冬梅,王慧梅,祖元刚 | 东北林业大学 | 东北林业大学 |
107 | 0591-101 | 癌症风险非编码RNA识别的关键技术及应用 项目名称 | 癌症风险非编码RNA识别的关键技术及应用 | 推荐/提名单位/人 | 黑龙江省教育厅 | 主要完成单位 | 哈尔滨医科大学 | 项目简介 | 识别恶性肿瘤风险非编码RNA(miRNA/lncRNA)并阐明其调控机制一直是生物医学领域的重大挑战。本项目以开发恶性肿瘤风险非编码RNA识别的关键技术,并解析其在肿瘤进程中的调控机制为研究目标,发表代表性SCI论文8篇,影响因子>10分的SCI文章3篇,累计影响因子53.969,SCI他引305次,包括2篇ESI高被引论文,在以下三个研究方向获得突破:1、开发了一项关键技术系统识别癌症中具有调控活性的lncRNA-miRNA-mRNA竞争三元组。课题组在国际上首次:①定义并构建了12种癌症的全局竞争活性谱,发现lncRNA的竞争活性具有高度癌症特异性;②构建了9种癌症的特异性竞争子网及风险通路;③发现一个由五个调控子组成的功能性模块(H19、miR-17、miR-20、THBS1、MAP3K12),可以作为乳腺癌诊断风险分子标记物。2、揭示了lncRNA在恶性肿瘤中的DNA甲基化调控模式。课题组在国际上首次:①开发了一种重注释技术将Infinium DNA甲基化芯片的探针重新注释到lncRNA功能位点;②构建了20种癌症、4629个肿瘤样本和705个正常样本的DNA甲基化谱;③识别出癌症状态特异、癌症亚型特异及预后相关甲基化模式的lncRNA,可以作为潜在的癌症治疗靶点。3、系统研究了人类lncRNA上的SNP分布特征。课题组在国际上率先:①发现人类lncRNA具有较低的SNP密度,揭示风险SNP的致病机制与lncRNA功能有关;②发现lncRNA的进化保守区域上存在疾病风险SNP;③发现lncRNA上的SNP对RNA二级结构具有显著影响,疾病风险SNP可以通过改变lncRNA 的二级结构导致疾病。在技术推广和应用方面,课题组开发了多个大数据平台:LincSNP数据库是国际上第一个查询lncRNA疾病风险SNP的数据库;Lnc2Cancer是国际上最大的癌症风险lncRNA数据库;LncACTdb和miRSponge是国际上研究ceRNA的重要数据库,这些大数据平台得到了超过60个国家的10万次访问,研究成果被Nature Reviews Genetics引用5次,来自美国哈佛医学院、梅奥医学中心等国际著名机构的知名科学家高度评价了我们的成果。近十年来,李霞教授团队一直致力于恶性肿瘤风险非编码RNA的研究工作,在973项目、863项目和10余项国家自然科学基金的支持下,发表SCI论文超过200篇,影响因子>10分的SCI文章30余篇,累计影响因子>1000,他引总次数约6000次(Google Scholar),h指数42,i10指数136。在学科影响力和人才培养方面,李霞教授目前担任中国细胞生物学学会功能基因组信息学与系统生物学学会会长,该学会目前是国内规模最大、影响力最大的生物信息学专业学会。李霞教授创立的哈尔滨医科大学生物信息学院,是目前国内唯一的学院级别的生物信息学教学与研究单位,十余年来以高质量的教学水平,培养了大批优秀的生物信息学人才。李霞教授主编了国内首部生物信息学规划教材,目前已成为全国多所大学本科生物信息学专业的指定教材,也是众多科研人员必备的参考书,这是国家对高等医学人才培养中开展生物信息学教育的重视,也是对李霞教授团队在生物信息学领域教学和研究成就的肯定。 | 主要完成人情况 | 排名 | 姓名 | 技术职称 | 工作单位 | 完成单位 | 本人对本项目主要学术贡献 | 1 | 李霞 | 教授 | 哈尔滨医科大学 | 哈尔滨医科大学 | 李霞,院长,博士生导师,龙江学者特聘教授,负责项目整体设计和实施。李霞教授课题组长期从事癌症非编码RNA 相关的生物信息学和系统生物学研究,主持多项863 项目、973 项目和国家自然科学基金项目,本项目中发表代表性SCI论文8篇。主要学术贡献包括:1)建立了癌症ceRNA 研究体系;2)建立了癌症非编码RNA 的DNA 甲基化和遗传图谱;3)开发了癌症lncRNA 风险标记物识别方法;4)识别了癌症lncRNA 参与的风险通路。 | 2 | 宁尚伟 | 副教授 | 哈尔滨医科大学 | 哈尔滨医科大学 | 宁尚伟,副教授,博士、临床医学博士后,硕士生导师,担任课题组组长(PI),在本项目中负责具体实施工作,共发表代表性SCI 论文6 篇(论文1, 2, 3, 5, 6, 8)。主要学术贡献包括:1)建立了癌症lncRNA 的分子图谱数据库;2)开发了检测癌症患者风险lncSNPs 数据库;3)开发了基于多组学数据的癌症风险标记物识别算法。 | 3 | 张云鹏 | 副教授 | 哈尔滨医科大学 | 哈尔滨医科大学 | 张云鹏,副教授,担任课题组组长(PI),作为项目主要参加人,进行项目具体实施,发表代表性SCI 论文1和5,对本项目主要学术贡献:1)建立了癌症风险lncRNA 大数据平台和遗传分子图谱数据库;2)开发了检测癌症风险ceRNA 的系列方法;3)挖掘和探索可作为癌症治疗靶点的非编码RNA 调控风险通路。 | 4 | 王鹏 | 副教授 | 哈尔滨医科大学 | 哈尔滨医科大学 | 王鹏,副教授,作为项目参与人,负责项目的方法实施,发表代表性论文1和5。主要学术贡献:1)建立了癌症非编码RNA 注释数据库;2)开发了检测癌症ceRNA 的生物信息学方法;3)开发了基于芯片重注释的癌症风险lncRNA 识别方法。 | 5 | 白静 | 讲师 | 哈尔滨医科大学 | 哈尔滨医科大学 | 白静,讲师,作为项目参与人,负责项目的方法实施,发表代表性论文7。主要学术贡献:1)开发了基于多组学数据的癌症biomarker识别算法;2)挖掘癌症治疗靶点的风险通路。 | 6 | 许艳军 | 讲师 | 哈尔滨医科大学 | 哈尔滨医科大学 | 许艳军,讲师,作为项目参与人,负责项目的方法实施,发表代表性论文4。主要学术贡献:1)开发了基于甲基化数据的癌症诊断标记物识别算法;2)挖掘癌症非编码RNA 调控风险通路。 | 7 | 李峰 | 助理研究员 | 哈尔滨医科大学 | 哈尔滨医科大学 | 李峰,助理研究员,作为项目参与人员,负责项目中数据收集和算法实现,发表代表性论文6。主要学术贡献:1)建立了癌症大数据组学和资源库;2)开发了癌症患者风险lncSNPs 的诊断平台。 |
| 论文、论著目录 | 序号 | 论文、专著名称/刊名/作者 | 1 | Identification of lncRNA-associated competing triplets reveals global patterns and prognostic markers for cancer/Nucleic Acids Research/Wang Peng, Ning Shangwei, Zhang Yunpeng, Li Ronghong, Ye Jingrun, Zhao Zuxianglan, Zhi Hui, Wang Tingting, Guo Zheng, Li Xia | 2 | Lnc2Cancer: a manually curated database of experimentally supported lncRNAs associated with various human cancers/Nucleic Acids Research/Ning Shangwei, Zhang Jizhou, Wang Peng, Zhi Hui, Wang Jianjian, Liu Yue, Gao Yue, Guo Maoni, Yue Ming, Wang Lihua, Li Xia | 3 | A novel reannotation strategy for dissecting DNA methylation patterns of human long intergenic non-coding RNAs in cancers/Nucleic Acids Research/Zhi Hui, Ning Shangwei, Li Xiang, Li Yuyun, Wu Wei, Li Xia | 4 | Co-LncRNA: investigating the lncRNA combinatorial effects in GO annotations and KEGG pathways based on human RNA-Seq data/Database-The Journal of Biological Databases and Curation/Zhao Zheng, Bai Jing, Wu Aiwei, Wang Yuan, Zhang Jinwen, Wang Zishan, Li Yongsheng, Xu Juan, Li Xia | 5 | Topologically inferring risk-active pathways toward precise cancer classification by directed random walk/Bioinformatics/Liu Wei, Li Chunquan, Xu Yanjun, Yang Haixiu, Yao Qianlan, Han Junwei, Shang Desi, Zhang Chunlong, Su Fei, Li Xiaoxi, Xiao Yun, Zhang Fan, Dai Meng, Li Xia | 6 | miRSponge: a manually curated database for experimentally supported miRNA sponges and ceRNAs/Database-The Journal of Biological Databases and Curation/Wang Peng, Zhi Hui, Zhang Yunpeng, Liu Yue, Zhang Jizhou, Gao Yue, Guo Maoni, Ning Shangwei, Li Xia | 7 | A global map for dissecting phenotypic variants in human lincRNAs/European Journal of Human Genetics/Ning Shangwei), Wang Peng, Ye Jingrun, Li Xiang, Li, Ronghong, Zhao Zuxianglan, Huo Xiao, Wang Li, Li Feng, Li Xia | 8 | LincSNP: a database of linking disease-associated SNPs to human large intergenic non-coding RNAs/BMC Bioinformatics/Ning Shangwei, Zhao Zuxianglan, Ye Jingrun, Wang Peng, Zhi Hui, Li Ronghong, Wang Tingting, Li Xia |
| | 自然奖 | 李霞,宁尚伟,张云鹏,王鹏,白静,许艳军,李峰 | 哈尔滨医科大学 | 黑龙江省教育厅 |
108 | 0596-101 | 钛合金表面微弧氧化陶瓷膜层的制备及抗高温性能的研究 项目名称 | 钛合金表面微弧氧化陶瓷膜层的制备及抗高温性能的研究 | 推荐/提名单位/人 | 黑龙江省教育厅 | 主要完成单位 | 牡丹江师范学院 | 项目简介 | 微弧氧化技术具有原位生长、膜层与基体结合强度高,复杂零件易于加工的特点。通过对钛合金表面进行机械研磨(SMAT)实现了对合金表面的纳米化(SNC)及对膜层后处理封孔,最后在氩气中进行焙烧处理,使膜层进一步细化。通过有效控制火花放电实现了抑弧氧化。建立了全面的抗高温氧化评价体系,在使用温度附近来研究其抗高温氧化性能为重点,针对钛合金在抗高温过程中所存在的表面形貌腐蚀、高温氧化增重及力学性能下降等问题,在TC4表面原位制备出具有优良抗高温性能和结构的陶瓷膜层,同时对其高温氧化机制进行深入而系统的研究。利用制得的优质膜层进行了高温氧化性能测试,研究了增重量、反应速率、界面结合力、膜层厚度和时间的关系,在以往研究的基础上建立更为系统全面的评价体系,并对其高温氧化机制进行了系统全面的研究。 一般的微弧氧化反应只利用一个电极成膜,另外一个电极的电压则较低,不做反应电极。通过对微弧氧化的深入理解,提出了在两个电极上都生成陶瓷膜的新理念,并对电源进行了重新设计。目前利用两个电极进行微弧氧化反应的研究还鲜见报导。 | 主要完成人情况 | 排名 | 姓名 | 技术职称 | 工作单位 | 完成单位 | 本人对本项目主要学术贡献 | 1 | 郝国栋 | 教授 | 牡丹江师范学院 | 牡丹江师范学院 | 负责项目的总体设计,实验人员的分工,从事高温氧化机理分析等。 | 2 | 郑友进 | 教授 | 牡丹江师范学院 | 牡丹江师范学院 | 项目中材料制备及机理分析。 | 3 | 郝春丽 | 高级工程师 | 牡丹江师范学院 | 牡丹江师范学院 | 负责材料的制备,进行结构与组成表征。 | 4 | 尹龙承 | 讲师 | 牡丹江师范学院 | 牡丹江师范学院 | 材料的制备及性能研究。 | 5 | 黄海亮 | 讲师 | 牡丹江师范学院 | 牡丹江师范学院 | 膜层材料的制备及抗高温氧化测试。 |
| 论文、论著目录 | 序号 | 论文、专著名称/刊名/作者 | 1 | 双电极微弧氧化陶瓷膜层的制备/稀有金属材料与工程/郝国栋, 李春彦, 郝春丽 | 2 | 反应时间对硅酸盐体系微弧氧化陶瓷膜的影响/稀有金属材料与工程/郝国栋,张金学,郝春丽,郑友进等 | 3 | 微弧氧化陶瓷膜封孔后处理及抗高温氧化性能的研究/人工晶体学报/郝国栋,郭永良,王超宇等 | 4 | Influences of different calcinations ambience on PhaseComposition and Morphologies of Ceramic Coatingson Ti Alloy by Micro-arc Oxidation/AdvancedMaterials Research/Hao GD, Zhang NW, Yun, T | 5 | Effects of different calcination conditions on phasecomposition, morphology and element contents ofceramic coatings on Ti–6Al–4V alloy by micro-arcoxidation/Rare Metals/Hao GD, Hao XL, Zhu, ZF, etal. | 6 | Emission behaviors of Yb2O3 nanoparticles pumpedby 980 nm laser at different power densities/Optics andLaser Technology/Zheng, Youjin; Lu, Qiang; Wang,Jialiang | 7 | Evolution of nitrogen structure in N-doped diamondcrystal after high pressure and high temperatureannealing treatment/Chinese Physics B/. Zheng Y J,Huang G F, Li Z C, et al. | 8 | Properties of Composite Ceramic Coatings onTi-6Al-4V Alloy by Surface Nano-crystallization /Micro-Arc Oxidation/Advanced Materials Research/Hao GD, Guo YL, Liu G, et al |
| | 自然奖 | 郝国栋,郑友进,郝春丽,尹龙承,黄海亮 | 牡丹江师范学院 | 黑龙江省教育厅 |
109 | 0603-101 | 靶向升高的α2,3-唾液酸修饰可能成为三阴乳腺癌治疗新方法 项目名称 | 靶向升高的α2,3-唾液酸修饰可能成为三阴乳腺癌治疗新方法 | 推荐/提名单位/人 | 黑龙江省教育厅 | 主要完成单位 | 齐齐哈尔医学院 | 项目简介 | 三阴性乳腺癌(Triple-negative breast cancer,TNBC)是乳腺癌的一个主要临床类型,常发生于年轻女性,转移发生迅速,缺少靶向治疗,容易发生耐药,预后较差。目前对三阴乳腺癌抗肿瘤转移治疗不理想,迫使人们不得不重新考虑寻找新的治疗靶点。肿瘤细胞膜表面异常的糖链结构与侵袭转移关系的研究近年来备受关注。但由于糖链不是基因的直接产物,多糖结构复杂及检测技术的限制,此方面研究进展较缓慢。 本项目对α2,3-唾液酸修饰在三阴乳腺癌侵袭转移的恶性行为中所扮演的角色及分子本质进行了系统的研究,在遵循“现象-本质”规律基础上,取得了一系列的开创性成果: 1. 拓宽了糖基化修饰与肿瘤侵袭转移相关理论,创建了α2,3-唾液酸修饰与乳腺癌侵袭转移的相关理论体系。首次提出并验证了α2,3-唾液酸修饰与乳腺癌侵袭转移潜能的相关性,突破现有仅研究α2,6-唾液酸修饰的局限,拓宽了唾液酸修饰与肿瘤侵袭转移理论的知识内涵。 2. 打破了目前尚缺乏对特征性糖链功能的系统实验研究局限性。本课题组首次构建了ST3Gal介导的α2,3-唾液酸过表达和下调表达的三阴乳腺癌细胞模型,可单一调控α2,3-唾液酸水平,为后续实验研究奠定基础,建立单一唾液酸改变的细胞模型被多数专家认为是研究唾液酸修饰与肿瘤侵袭转移关系最为理想的手段之一。以此细胞模型为研究对象,证实了α2,3-唾液酸修饰是三阴乳腺癌发生侵袭转移关键分子。 3. 在众多介导细胞与细胞外基质黏附的重要分子中,有关整合素分子Integrin、E-cadherin的报道最多,但大多数忽略二者被唾液酸化修饰的体内实际情况。事实上,二者功能依赖于这种唾液酸化修饰,本研究首创将侵袭分子功能改变与唾液酸修饰相结合,开创性地研究了α2,3-唾液酸修饰所引起Integrin、E-cadherin表达及功能改变及其相关信号传导通路。我们的研究成果揭示了三阴乳腺癌侵袭转移发生的另一种新机制,具有重大意义。 4. 本课题中以α2,3-唾液酸为靶点筛选出的狼毒大戟活性成分试验,是验证唾液酸对其侵袭转移的调控作用可靠性唯一途径。研究狼毒大戟的靶向治疗,突破其有效剂量与中毒剂量接近所引起毒性反应的局限。证实了狼毒大戟活性成分没食子酸乙酯以α2,3-唾液酸为靶向的治疗,可有效抑制三阴乳腺癌的恶性侵袭行为,为“靶”临床应用提供基础实验研究。研究成果影响力和实用性强。本项目的成果累计被引用60次,其中ACCOUNTS OF CHEMICAL RESEARCH杂志影响因子20.268。针对三阴乳腺癌抗转移治疗的难点问题,鉴于三阴乳腺癌细胞表面α2,3-唾液酸修饰增高这一事实,开创性的开展糖链系统性功能研究,提出“靶向升高的唾液酸修饰可能成为三阴乳腺癌治疗新方法”这一理论,为三阴乳腺癌抗转移治疗提供新的思路和实验基础,具有极大的现实意义。 | 主要完成人情况 | 排名 | 姓名 | 技术职称 | 工作单位 | 完成单位 | 本人对本项目主要学术贡献 | 1 | 崔红霞 | 教授 | 齐齐哈尔医学院 | 齐齐哈尔医学院 | 崔红霞教授是该奖项依托的三个项目负责人,是本项目的第一完成人,是总体学术思想和研究方案的提出者,也是支持本项目科研基金的主要负责人,她领导科研小组开展实验和理论研究,并撰写论文。对建立α2,3-唾液酸修饰与肿瘤侵袭转移相关性的有关理论,揭示α2,3-唾液酸水平与三阴乳腺癌侵袭转移之间的变化规律,提出了靶向升高的α2,3-唾液酸修饰可能成为三阴乳腺癌治疗的新方法均做出了创造性贡献。她参与本项目8篇代表性论文的工作,并是7篇文章的第一作者或通讯作者。 | 2 | 刘吉成 | 教授 | 齐齐哈尔医学院 | 齐齐哈尔医学院 | 刘吉成教授是本项目的第二完成人,对崔红霞教授提出的α2,3-唾液酸修饰与肿瘤侵袭转移相关性的有关理论给出一定的指导意见,揭示了狼毒大戟根中活性成分没食子酸乙酯对乳腺癌治疗的分子本质。本项目的8篇代表性论文里,他是5篇文章的通讯作者。 | 3 | 王明 | 助教 | 齐齐哈尔医学院 | 齐齐哈尔医学院 | 王明硕士是本项目的第三完成人,是本项目实验室工作的主要完成人,组织管理课题开展及协调各成员课题实施,辅助负责人进行项目管理,使项目顺利结题。本项目的8篇代表性论文里,她是1篇文章的第一作者,并参与完成另外3篇文章工作。 | 4 | 苑家鑫 | 讲师 | 齐齐哈尔医学院 | 齐齐哈尔医学院 | 苑家鑫硕士是本项目的第四完成人,是本项目实验室工作的次要完成人,参与评价唾液酸靶向的有效性研究,负责相关技术方法的提炼和总结。本项目的8篇代表性论文里,他是1篇文章的第一作者,并参与完成另外2篇文章工作。 |
| 论文、论著目录 | 序号 | 论文、专著名称/刊名/作者 | 1 | Differential expression of α2,3-sialic acid structures of breast cancer association with metastatic potential/ ONCOLOGY REPORTS/HONGXIA CUI,YU LIN, LILINGYUE, XUEMEI ZHAO and JICHENGLIU. | 2 | ST3Gal III modulates breast cancer cell adhesion and invasion by altering the expression of invasion-related molecules/ONCOLOGY REPORTS/HongXia Cui,Honglan Wang,Yuchun Wang,Juan Song,Hua Tian,Chunhui Xia,Yetong Shen. | 3 | Ethyl gallate suppresses proliferation and invasion in human breast cancer cells via Akt-NF-κB signaling/ ONCOLOGY REPORTS/HONGXIA CUI, JIAXIN YUAN, XIAOHUI DU, MING WANG, LILING YUE and JICHENG LIU. | 4 | Ethyl Gallate Inhibits Invasive Behavior of Breast Cancer by Changing Cell Surface α2,3-sialic acids/International Conference on Medicine and Biopharmaceuticals/Jia-Xin Yuan, Ming Wang, Xue-Mei Zhao, Qi Zhang, and Hong-Xia Cui | 5 | 没食子酸乙酯对人乳腺癌MDB-MB-231细胞侵袭能力的影响及其机制研究/药学学报/崔红霞, 王明, 苑家鑫, 刘吉成. | 6 | 过表达外源ST3Gal I增加MCF-7细胞与胞外基质粘附和侵袭能力/中国生物化学与分子生物学报/崔红霞, 岳丽玲, 刘吉成. | 7 | 沉默ST3Gal III抑制MDA-MB-231细胞黏附和侵袭能力/中国生物化学与分子生物学报/崔红霞, 王宏兰, 王玉春, 宋娟, 田华, 夏春辉, 沈业彤. | 8 | 荧光素酶基因标记乳腺癌细胞系鉴定/医学研究杂志/王明, 崔红霞荧光素酶基因标记乳腺癌细胞系鉴定/医学研究杂志/王明, 崔红霞, 刘吉成. |
| | 自然奖 | 崔红霞,刘吉成,王明,苑家鑫 | 齐齐哈尔医学院 | 黑龙江省教育厅 |
110 | 0662-101 | 高活性纳米二氧化钛光催化材料 项目名称 | 高活性纳米二氧化钛光催化材料 | 推荐/提名单位/人 | 复旦大学 | 主要完成单位 | 复旦大学 | 项目简介 | 项目研究成果属于新材料、光催化、太阳能利用交叉领域。利用太阳能的光催化技术具有解决能源危机与环境污染的潜力,高活性光催化材料的研制是当前国际能源、环境和材料领域的研究热点和前沿。拓展TiO2的可见光吸收、提高其光催化活性是TiO2光催化领域的难点。项目组深入研究TiO2光催化材料的量子效率低的关键科学问题,在国家863课题以及国家自然科学基金项目的资助下,围绕石墨烯/TiO2复合材料提高光催化制氢活性, C、N元素掺杂以及共掺杂纳米TiO2提高可见光吸收以及光电催化活性,新型氧化物光催化剂的制备方法等方面取得了国际公认的创新性研究成果,形成了自己的研究特色。主要发现点如下:1. 首次提出了利用石墨烯修饰TiO2提高其光催化制氢活性的新策略,揭示了石墨烯提高光催化制氢活性的反应机制,引入适量的石墨烯能够促进光生载流子的分离,提高光催化制氢效率。2. 首创利用TiC、TiN、TiCN可控制备原位C、N元素掺杂以及 C、N共掺杂TiO2的多种新方法,提高了TiO2材料的可见光吸收和光分解水的活性。3. 发明了一种全新的氧化物的制备方法,基于有机物前驱体可以燃烧的特性一步制备微球形氧化物包括TiO2,Nb2O5,Ta2O5以及金属元素掺杂的半导体氧化物例如Fe、Mn掺杂的TiO2以及Pt或其他氧化物如SiO2修饰的TiO2等新材料,2017年获上海市优秀发明选拔赛金奖。4. 提出了利用金属Pt纳米粒子、石墨烯氧化物、碳(硅)量子点等修饰TiO2纳米管电极提高光电化学分解水活性的新思路,拓展了TiO2复合薄膜电极的光吸收以及光生载流子的分离,提高了可见光分解水效率。该研究成果8篇代表性研究论文总被他引1110次,单篇最高他引663次,代表论文中2篇入选ESI高被引论文,项目负责人多次受邀在学术会议作邀请报告,获授权国家发明专利16项。研究成果获得国内外著名科学家的高度评价,如韩国科学院院士、EST副主编、浦项科技大学Wonyong Choi教授,中国科学院院士李灿研究员,中国科学院院士邹志刚教授和中国工程院院士付贤智教授等。新加坡南洋理工太阳能燃料实验室Say Chye Joachim Loo与 Can Xue教授和英国帝国理工大学James Barber教授(Energy Environ. Sci., 2014, 7, 3934-3951)认为本项目报道了石墨烯修饰TiO2的第一个实例并引发了相关的研究工作。国家纳米科学中心宫建茹研究员(Adv. Mater., 2013, 25, 3820-3839)认为本项目发表了国际上石墨烯修饰TiO2提高光催化制氢最早的研究论文(无机化学学报, 2009, 25, 1903-1907)。研究论文受到众多国际著名权威期刊如《Chem. Rev.》、《Chem. Soc. Rev.》、《Energy & Environ. Sci.》、《Adv. Mater.》、《Angew. Chem. Int. Ed.》、《J. Am. Chem. Soc.》等期刊多次大段引用与正面评价。 | 主要完成人情况 | 排名 | 姓名 | 技术职称 | 工作单位 | 完成单位 | 本人对本项目主要学术贡献 | 1 | 崔晓莉 | 教授 | 复旦大学 | 复旦大学 | 项目负责人,是第2位主要完成人的博士导师。提出了本项目的研究思路与构想,整体把握研究动态,负责组织、指导课题的研究工作和论文的撰写,是8篇代表论文的单一通讯作者。 | 2 | 张晓艳 | 副研究员 | 中国科学院上海光学精密机械研究所 | 复旦大学 | 通过溶胶-凝胶方法、水热方法合成了石墨烯/TiO2复合材料,研究了火焰辅助热解方法制备嵌碳TiO2微球,并研究了它们的光催化制氢特性与机理,撰写研究论文,是代表论文1, 3 ,6,8的第一作者。 | 3 | 江志裕 | 教授 | 复旦大学 | 复旦大学 | 项目组主要成员,是第一完成人的博士后合作导师,参与材料的设计与研究论文的修改与机理分析,是代表论文3,6的合作作者之一。 | 4 | 章壮健 | 教授 | 复旦大学 | 复旦大学 | 项目组主要成员,是第一完成人的合作导师,参与光催化材料的设计与研究论文的修改与机理分析,是代表论文5的合作作者之一。 |
| 论文、论著目录 | 序号 | 论文、专著名称/刊名/作者 | 1 | Graphene oxide modified TiO2 nanotube arrays:Enhanced visible light photoelectrochemical properties/Nanoscale/Peng Song, Xiaoyan Zhang, Mingxuan Sun, Xiaoli Cui*, and Yuehe Lin. | 2 | A green and facile synthesis of TiO2/Graphene nanocomposites and their photocatalytic activity for hydrogen evolution, /International Journal of Hydrogen Energy/Xiaoyan Zhang, Yujun Sun, Xiaoli Cui*, Zhiyu Jiang. | 3 | A nanocomposite of carbon quantum dots and TiO2 nanotube arrays: enhancing photoelectrochemical and photocatalytic properties/RSC Advance/Mingxuan Sun, Xiaoqing Ma, Xi Chen, Yujun Sun, Xiaoli Cui*, Yuehe Lin | 4 | Nitrogen-Doped TiO2 from TiN and its Visible Light Photoelectrochemical properties/ Electrochemistry Communications/ Xiaoli Cui*, Ming Ma, Wei Zhang, Yanchao Yang, Zhuangjian Zhang | 5 | Carbon-incorporated TiO2 microspheres: Facile flame assisted hydrolysis of tetrabutyl orthotitanate and photocatalytic hydrogen production/ International Journal of Hydrogen Energy /Xiaoyan Zhang, Yujun Sun, Xiaoli Cui*, Zhiyu Jiang | 6 | A hydrothermal route for constructing reduced graphene oxide/TiO2 nanocomposites:Enhanced photocatalytic activity for hydrogen evolution/International Journal of Hydrogen Energy/ Hui Li and Xiaoli Cui* | 7 | 石墨烯/纳米TiO2的制备及其光催化制氢活性/无机化学学报/ 张晓艳, 李浩鹏,崔晓莉* | 8 | Graphene/TiO2 Nanocomposites: Synthesis, Characterization and Application in Hydrogen Evolution from Water Photocatalytic Splitting/Journal of Materials Chemistry/Xiaoyan Zhang, Haopeng Li, Xiaoli Cui* and Yuehe Lin |
| | 自然奖 | 崔晓莉,张晓艳,江志裕,章壮健 | 复旦大学 | 复旦大学 |
111 | 0662-102 | 半刚性和刚性高分子体系的成核及相变行为 项目名称 | 半刚性和刚性高分子体系的成核及相变行为 | 推荐/提名单位/人 | 复旦大学 | 主要完成单位 | 复旦大学 | 项目简介 | 很多实际运用的高分子体系中存在一定程度的链刚性。例如,为了提高材料的力学强度,通常在柔性单元中引入刚性单体与之共聚或共混刚性高分子;应用于光电器件的含共轭结构单元的嵌段高分子;生物大分子;聚电解质及DNA等都是半刚性高分子。这些材料的性能及应用与其凝聚态结构紧密相关。预测分子特征与凝聚态的生成及演化之间的构效关系是高分子理论的首要任务,是人们理解高分子材料物理性能的基础。60年代后期,自S. F. Edwards及P. G. deGennes将量子力学中的路径积分引入高分子构象描述以来,在量子场论基础上发展了高分子自洽场理论(SCFT)。经过半个世纪的发展,在根据分子结构性质预测高分子热力学平衡态相结构及转变行为方面取得了巨大成功。目前主要针对通用高分子,采用易于数学表述的高斯链模型描述柔性长链行为,但不适用于半刚性高分子。 蠕虫状链模型(worm-like chain model)最普适,它能够描述从刚性到柔性的高分子链的统计性质。然而,蠕虫状链模型由于考虑了链段的取向分布,其构象分布满足一个六维扩散方程,难以使用高斯链体系中非常有效的谱方法和实空间方法。目前的文献工作大多简化为忽略空间非均相性或减少取向自由度的情况或是对极限情况的解析分析。迄今,能考虑各种复杂参数影响的数值算法还处于起步和探索阶段。由于理论方法及求解的困难,国际上在SCFT中考虑链刚性方面的研究也只是刚刚开始。 本项目基于蠕虫状链模型发展了含有半刚性特征的各种复杂拓扑结构及特殊相互作用的高分子体系的SCFT,从而完善了高分子凝聚态预测的分子理论。创新性地提出了“用有限体积法在三维实空间求解半刚性链传播子”的解决思路,直接在三维实空间求解出含有链段取向的链传播子的扩散方程,解决了一直以来制约半刚性链自洽场理论研究的难题。由于在三维空间考虑链段的取向,可以十分方便地考虑更加复杂的液晶相结构如链段的取向与层状相的法线有一定夹角的smectic-C,这是目前文献中基于谱方法数值求解难于考虑的相结构。由于在研究方法上取得了突破,我们对半刚性高分子复杂体系的构象统计、液晶行为及相变的物理机制等方面开展了系统、持续的研究工作,研究了各向同性的微相分离相互作用以及刚性链段间的各向异性的取向相互作用之间的竞争,以及对液晶相结构及相变的影响。 这些工作的开展进一步丰富和完善了现有的高分子理论。通过发展这些理论方法及计算机模拟,阐明材料的微观结构与形态生成的关系及机理,为新材料的分子设计、自组装及性能优化提供了理论指导和科学依据。部分研究成果发表在国际重要学术杂志上,见附件的8篇代表性论文,他引共计214次。该领域专家美国工程院院士加州大学的G. H. Fredrickson教授、加拿大滑铁卢大学的陈征宇教授及美国得克萨斯大学Ganesan教授等发表论文介绍了我们的方法。主持并完成了6项国家自然科学基金面上、重大研究计划培育及教育部博士点基金项目。 | 主要完成人情况 | 排名 | 姓名 | 技术职称 | 工作单位 | 完成单位 | 本人对本项目主要学术贡献 | 1 | 唐萍 | 教授 | 复旦大学 | 复旦大学 | 提出了主要思路,代表性论文3-8的通讯作者,论文2的第1作者,论文1与项目第4完成人杨玉良为共同通讯作者。构思了以复杂链结构的主侧链液晶高分子体系为模型体系,最终目标是建立统一的高分子复杂体系的场论方法。从处理复杂高分子液晶体系的关键出发,发展了处理取向及取向相互作用的数值方案。首次实现了精确、高效的实空间数值解法,通过采用三角网格化离散的单位球面描述链段的取向,直接在3D实空间用有限体积法解出含有链段取向的链传播子的扩散方程,解决了一直以来制约半刚性链自洽场理论研究的难题。这些工作的开展进一步丰富和完善了现有的高分子理论,对于预测从柔性到刚性的高分子体系的凝聚态结构及相变行为具有重要意义。 | 2 | 杨玉良 | 教授 | 复旦大学 | 复旦大学 | 代表论文1与项目第1完成人唐萍为共同通 |
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