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  国家发展全面深刻转型进入关键期  2013年以来,我国发展进入了全面深刻的大转型新时期。国家对发展与环境之间的关系进行了重大调整,大力推进生态文明建设,大力推进国民经济的结构性调整,实现了国民经济新常态。  我国环境状况开始改善,落后产能较大幅度减少,出口竞争力提高,中国经济的国际信用等级正在提高。但现阶段出现的问题也是相当严峻的。  地区经济增长乏力,债务负担重,体制性问题突出,在发展与环境之间、经济增长与社会稳定之间、不同部门之间、不同所有制行业与企业之间,以及国内与国际之间,各种利益相互纠结,以致做出抉择往往进退两难。  “十四五”规划将是推进我国发展的全面深刻转型重任中的关键期。若能处理好各方面的关系,进入高质量发展即良性发展的道路,越过“陷阱”,我国将顺利进入现代化强国的行列。  党的十九大报告中提到国家要实践的“战略”一词共出现42处,表明国家对战略问题的重视与决心是空前的。深入实施这些战略,将高质量发展与生态环境治理一步步深入推进,是“十四五”时期最基本的任务。  关于对经济增长速度的预期  发达国家中,美国、加拿大、英国、法国、德国、瑞士、荷兰7个国家,在达到我国目前人均国内生产总值(GDP)水平之前的10余年甚至更长的时间里,发展速度都不高;在达到我国目前人均GDP水平之后的30年发展中,经济增长率都基本维持在中、低速的发展态势。  从低端产品生产、投资拉动模式转型到创新驱动发展,提高竞争力很难在高速增长中实现。因此,建议长江经济带不搞大开发,当然全国也不搞大开发,而是下决心将“开发”变为“发展”。  需要将经济增长速度调整到合理与可能的区间,对于大部分地区需要逐步缓下来,这既是高质量发展的要求,也是尊重经济规律与自然规律的要求。  但同时,要强调国家优先发展的大城市群与大城市区及其所带动的部分合作区的整体竞争力,尽快实现这些地区的转型发展,将较高的增长速度保持下去。  通过产业竞争力的提高,缓解中国在国际上遇到的地缘政治压力,缓解乃至排除国内的资源、环境、生态压力,有利于实现全国各地区较为平衡发展的长期目标。总之,这是走强国之路的要求。  全面节约资源,创建生态文明,实现可持续发展  节约资源,是中国国情基础中的基础,也是建设生态文明的源头,是中华民族子子孙孙持续生存发展的根本。  新时代的空间规划、城乡建设、国民消费、“美丽中国”“生态城市”及大量的具体政策与措施的实施,重大工程的建设,相关技术的推广应用,都要大力节约、集约利用资源,推动资源利用方式的根本转变,大幅降低能源、矿产资源以及淡水、土地等资源的消耗强度。  要通过提高资源利用效益而达到高质量增长。这是实现高质量发展的重要切入点、关键点。  要持续不断地宣传我国人均自然资源少甚至紧缺的特殊国情,加强地理国情教育。在中国,要逐步建立起资源节约型与适度消费型的社会,宣传工作与相应的基础教育需要跟上。  中国区域经济的宏观大格局具有稳定性  我国经过20多年实施区域协调发展战略,形成了现阶段较为稳定的大格局。未来较长的时期内,宏观格局不宜进行大调整。  以三大自然区与地势三大阶梯为标志的功能区为基础,进行空间发展规划与经济布局,是尊重自然规律的重要理念。  进入新时代,我国发展转变到提升竞争力阶段,工业将不仅需要增加,也需要“做减法”;对于城市发展,大规模开拓建成区的做法也不能持续。  各种类型的区域之间与区域内部的和谐及国家整体竞争力的提高,是新时代区域协调发展的重要内涵,包括6个方面:  1.城乡之间的融合协调发展,是最根本的区域协调发展目标  2.促进部分西部地区与部分革命老区的发展  3.各省、自治区、直辖市内部的区域发展不平衡问题  4.长江经济带的治理与发展  5.东北地区的全面振兴  6.造就中国经济的“枢纽区”,以及世界级的大城市群(大城市区)  上述6个方面的区域发展任务又可分为3种类型:  1.全国性的乡村振兴、城乡融合发展,这是基本实现现代化绕不开的大领域  2.基础雄厚的东北振兴与长江经济带发展,这是深化结构调整的内容,以期发挥其巨大潜力及优势  3.代表中国在国际大舞台展现竞争力、国力的大战略,带动全国经济增长的三大枢纽区,这是区域发展战略的“重中之重”  结合上述区域协调发展战略,发挥各部分、各区域的各自优势,形成全国巨大的整体优势。  并在此过程中,调整重大的生产力布局,使二者相互结合、相互支撑,各类区域都变强起来,整个国家的空间组织效能大幅提高。  这就改变了几十年来那种区域战略转移的基本思路,转变为协同发展与整体竞争力提高的思路。  城镇化、新区新城及都市圈的规划  2013年12月中央城镇化工作会议召开,中共中央总书记、国家主席、中央军委主席习近平和中共中央政治局常委、国务院总理李克强分别作了重要报告。我国开始了新型城镇化发展时期,中心是人的城镇化,标志着我国城镇化实现了重大转型。  同时,实施乡村振兴战略,使新型城镇化与乡村振兴战略二者融为一体。我认为,这实际上避免了在我国出现类似于拉丁美洲那种陷阱式的城镇化。  今后,在“都市圈”、城市群、新区新城建设中,不能搞脱离国情的“高大上”,不能搞大圈地。  在“都市圈”规划中要认真避免又搞一批新的“新城”“新区”,而要认真构建已有的新城、新区的区域性创新体系,苦练“内功”。  部分省会城市呼吁成为“国家中心城市”,以自己为主构建大“都市圈”。  2019年初,国家有关部门发出了全国“都市圈”发展的指导意见,但有些大城市做的规划还是“大开发”的规划,功能与目标过于宏大;产业发展主观臆断,不切实际;空间结构大扩张,地域开发处处皆重点;攀比之风开始盛行。  因此,建议要特别注重“尊重规律,顺势而为”。地方政府须踏踏实实地实施国家发展的全面深刻转型。  能源发展战略及其顶层设计问题  我国的能源战略如何制定与实施,现在面临严峻难题。“十二五”中期开始,我国实行了能源战略的大幅度调整。近年来,我国能源需求发生巨大变化,电力需求严重不足。  风电、光伏电领域出现大量弃风限电、弃光限电(达到40%左右,甚至50%),火电年发电小时也大幅下降到4000-5000小时。可见当时的规划已不适应当前国民经济与社会发展对电力的需求。  能源战略制定中,也应考虑地理距离带来的问题。例如,长距离输送火电、风电与光伏发电的合理性问题。而且,为保障风电与光伏发电输电的稳定,还要在电网中额外增加2—3倍的火电装机,这更导致了电网的供需失衡。  这些现状敦促我们在"十四五"时期,对国家能源战略进行适时调整,使其与我国社会经济发展的大背景相适应,充分考虑到我国国情,以国家利益为重,审视其可行性与合理性。建议核电规划重新制定时,实行总量控制乃至逐步减少的方针,“做核电强国,而不只做核电大国”。  分布式光伏发电可以着力推广,但要因地制宜,积累经验与条件,逐步扩大。此外,过去20多年,特别是近10年来,我国煤炭开采、运输、储存、加工转化以及大型火电厂建设、运行,在环境污染方面,已经实现了很大的进步,这也是“十四五”规划中能源战略重新考虑的重要基础之一。  关于基础设施规划建设  改革开放以来的每一阶段,国家在基础设施建设方面都花了“大钱”。成就辉煌,但可提升空间也不小。  要首先在我国的交通能力与规模、多种运输方式的结构、供需大格局、主要客货流方向上的能力与需求、国内运输与全球性运输,以及安全、技术、管理等方面深入调研,了解清楚我国已经达到怎样的水平,并据此制定未来发展的目标。建设交通强国,一定要以中国国情作为最基本“元素”,且在任何时候、任何阶段都应该强调经济原则。  建设科学合理的区域性一体化管理的高效综合运输体系,是我国未来长时期的重大目标。  对“十四五”规划工作的一些具体建议  新中国成立70年以来,创造了人类历史上经济发展的奇迹,我们的成果经验之一是编制好中长期规划,且规划理念和方法与时俱进。  对于“十四五”规划工作,本文提出5条具体建议:  1.明确经济增长速度的确定因素,使经济增长速度与资源环境承载力相适宜。  2.在规划工作中,不搞建设项目的“批量化生产”,改变过去在中长期规划中成批列出大项目的规划模式。  3.最上层的国家级国土空间规划重点在于指导思想与基本理念,微观上逐渐过渡到对地域空间中环境、生态、水、土的管理;在市县一级将区域规划与土地利用、城市规划、区域性的功能政策等置于一个管理系统内,提高地方政府的规划与管理权限;中层政府机构与规划机构应该逐步减少。  4.进一步改革中央与地方的关系。逐步改善有些地方以往地方政府对中央政府依赖性的单向关系,逐渐转变为相互支持与相互依赖的关系。  5.建立自然科学与社会科学交流合作的平台。  (陆大道,中国科学院院士,中国科学院地理科学与资源研究所研究员。)

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  人类历史上,有三次颠覆性的科学革命将人类文明引领到了新的历史高度,第一次是以牛顿为代表的一大批科学家推动建立的近代自然科学体系,第二次是以能量守恒与转化定律、细胞学说和进化论三大发现为代表的实验科学体系,第三次是以爱因斯坦相对论为代表的科学观重大变革。  我们不难发现,这三次科学革命的产生都和创新范式的改变密不可分。科技创新范式从通过抽象的思考、推理得出结论的思辨开始,跨越了以记录和描述自然现象为主的实验观测、利用模型归纳总结过去记录现象的理论推演,到对复杂现象进行模拟进而推演出越来越多复杂现象的计算仿真,现已开始步入探索新范式的阶段。  新的创新范式的改变可能伴随着四个典型特征:  第一是基础性,它的底层逻辑是科学问题的发现和探索,是颠覆性思想和原理的产生。日本著名物理学家寺田寅彦曾指出:“无论任何时代,阻碍科学进步的因素并非来自缺少知识的外行人,而是来自科学家自身对科学的使命和本质认识不足。因此我辈当深刻反省才能进步。”  基础研究是通往创新型强国的直通车。比如17世纪的英国,涌现出牛顿、胡克、波义耳等一大批科学家,先后创造了牛顿力学、电磁场理论、进化论等一批科学理论,推动英国成为当时的世界科技中心。早在二战时期,美国国家自然科学基金之父万尼瓦尔·布什(VannevarBush)在他牵头起草的《科学:永无止境的前沿》研究报告中明确将基础研究置于创新链的源头位置,推动形成了“基础研究—应用研究—技术开发—商业应用”的线性模式,对全球基础研究发展产生了深远影响,也成为了科技与产业创新的全链条。  第二是交叉性,学科交叉是创新思想的主要来源或方式,一些跨学科和交叉领域可能有更多的意外之喜,一旦被应用到其他领域,就会引起人类生活和社会结构的巨大变革。交叉学科以现实中重要实践问题解决为出发点,融合了不同学科的范式,构建了以“问题解决”研究为中心的研究模式,推动了以往被专业学科所忽视的领域研究。比如20世纪的标志性新兴研究学科认知科学,其主要研究的是“在认识过程中信息是如何传递的”,就是以哲学、心理学、语言学、人类学、计算机科学和神经科学六大学科为基础构成的交叉学科群。  科学上新理论、新发明的产生,新工程技术的出现,往往都是在学科的边缘或交叉点上。当不同学科、理论之间相互交叉,同时一种新技术达到成熟的时候,就有可能出现理论上的突破和技术上的创新。对20世纪的466位诺贝尔奖科学家进行统计,其中超过40%的科学家具有交叉学科背景,特别是20世纪最后25年,接近50%的获奖者具有交叉学科背景。  第三是数据性,数据是科学研究的支撑,大数据和人工智能就是能分析科学态势、把握技术走向的新科学方法,擅长在纷繁的数据中发现、建立背后的关联。人类社会也正从“马力时代”“电力时代”,演进到“算力时代”。当前,我们通常只有效使用了不到20%的数据(甚至更少),如果剩余80%数据的价值激发起来,世界会变得怎么样呢?在2011年好莱坞的电影《永无止境》中,落魄的作家库珀,服用了一种可以迅速提升智力的神奇蓝色药物。服药后,他能将世界上已经存在的海量数据(包括公司财报、电视、几十年前的报纸、互联网、小道消息等)挖掘出来、串联起来,得到普通大众对某种股票的感情倾向,通过海量信息的挖掘、分析,使一切内幕都不是内幕,使一切趋势都在眼前,在10天内他就赢得了200万美元,神奇的表现让身边的职业投资者目瞪口呆。库珀的智力提升就是通过对数据的整合理解、感知交互、学习认知,最终实现有效利用。  数据资源正在变成城市可持续发展的一个决定性资源。能否成为科技革命的策源地,一个衡量标准就是看谁拥有最好的大数据基础设施,能不能生产和占有最多、最全的数据;是否有最高、最快、最好的数据分析能力和计算能力;能不能最有效地利用与开发数据的价值算法加应用服务。  第四是生态性,科技创新越来越成为破除生态危机、产生生态红利的关键,它来自于人类、自然与科技的智慧融合和协同共生,能引发新技术、新产业、新经济的发展浪潮。比如,ITER计划(国际热核聚变实验堆)是为解决人类未来能源问题而开展的重大国际合作计划,是人类受控核聚变研究走向实用的关键一步,吸引了包括中国、欧盟、印度、日本、韩国、俄罗斯和美国等世界主要核国家和科技强国共同参与,覆盖的人口接近全球一半,投资上百亿美元。  当前,新一轮科技革命与产业变革正在孕育,世界科技创新版图趋于多极化,以往的单一科技中心模式可能会改变,全球科技创新将呈现出一种多中心的生态模式。在科技发展呈现渗透性、扩散性、颠覆性和不确定性的趋势过程中,加强对科技创新范式变革的研判是十分重要的。科学研究是在“范式转换”中不断向前迈进的,每一次科技创新范式的突破都呈现出巨大的能量和优势,不断颠覆人类的认知方式和生活方式,不断刷新我们解释世界和认识事物的观念和工具。例如,上世纪初,上海街头随处可见黄包车,但却很难见到一辆汽车;现在汽车川流不息,已经难以见到一辆黄包车了;可以预测,在未来的10~15年内,人们出行交通工具将都是自动驾驶汽车。  从科技发展规律看,二战后科技创新模式逐渐从传统的欧洲式“自由探索”模式过渡到国家为主体的“大科学工程”模式与市场为主体的“需求牵引”模式相结合的发展阶段。美国世界科技中心的形成就源于其顺应了科技创新范式变革,构建了市场经济下的网络型举国体制。20世纪中叶以来,科学技术发展中呈现出一个新的态势,即许多科技前沿研究领域的重大突破都离不开大科学装置。美国建设了世界上最先进、最大规模的大科学装置群,总数已超过50个,它们是美国成为世界科技中心的始发性动力源泉。对100多年来诺贝尔物理学奖的成果进行统计,可以发现,在1950年以前,大概只有1项成果是来自于大科学装置的;到1970年以后,如天文望远镜、科学卫星以及加速器等等,其中有超过40%是源于大科学装置;而从上世纪90年代以来,这个比例进一步升到48%。可以看出,重大科学技术突破越来越需要学科的交叉融合,越来越依赖大型科学仪器、跨学科团队的合作。  研究范式的改变必然带来创新的突破,美国科学家万尼瓦尔·布什说过:“在抵御疾病的战争中,进展所借重的发现都是源自医学中相隔甚远,甚至是意想不到的领域以及其他的基础科学。”过去20多年,基于互联网技术的虚拟世界创新引领着科技创业的浪潮。随着半导体产业的蓬勃发展,苹果、微软、谷歌、脸书等互联网公司相继诞生,创新互联网公司在硅谷遍地开花,硅谷也由此成为全球“创新”的代名词。但在今天,我们也可以看到,互联网技术及公司的发展开始出现拐点。从数学上来说,拐点就意味着速度和方向发生了变化。当前的科技创新不再局限于互联网领域,科技创新呈现两极发展态势——极大(深海、深地、深空等)、极小(微纳科技、量子科技、分子生物等),材料科学、大数据与人工智能、生命科学、绿色能源等已经成为没有天花板的黄金学科。由科学家所主导的跨学科交叉融合就体现了创新范式的突破,相信这样的由科学驱动的黄金学科和技术应用一定会走得更远!  (陈晓剑、钟琪,作者单位:中国科学技术大学长三角科技战略前沿研究中心)

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  可持续的农业、粮食和自然资源是人类生存的根本。到2050年,世界人口预计为90亿~100亿人,需要生产比现在多60%~70%的食品,而同时需要对环境产生最小甚至零负面的影响,减少温室气体排放量,减少用水量,要考虑能源的可用性和成本增加保护性耕作的应用,采用生物技术,增加有机食品产量。实现知识和信息的有效传播,减少由于信息不对称带来的资源浪费,及时地响应市场和环境变化,将是农业这一传统产业需要面临的挑战,对我国来说尤其如此。  与现代农业发展较好的国家相比,我国与其既有共性也有差异。从技术成熟度来看,在欧、美等国(地区),智能农机装备早已进入大规模应用,而我国则起步相对较晚。农业传感器的核心专利技术主要被国外占有。现有的农业物联网平台中,数据或者缺失,或者准确性差,或者难以公开共享。从商业模式来看,我国已实施的智慧农业项目大多为政府示范项目或研究项目,缺乏可持续的商业模式,未能发挥大数据的商业价值。从学术研究来看,我国智慧农业相关的期刊论文虽然数量不少,但高被引文章很少,未能形成国际影响力。从产业生态来看,国外正主动形成由农业企业、智慧农业技术创新公司、市场、农资提供方等多方构成的智慧农业生态;我国也逐渐呈现出类似趋势,正处于萌发期。从应用场景来看,国外土地相对集中,以美国为例,地广人稀,而且以平原为主,农业机械化程度高,大面积种植都是靠机械,因而农业信息化推广较易。而我国的土地较分散,过去以小规模种植为主,有些地区是丘陵山地,难以使用大机械,技术的使用需要因地制宜。  智能决策研究则基于数据和知识,同时是整体智慧农业系统的核心,提供农业智能技术直道超车的机遇。在一二三产业深度融合、数据丰富、通信方便的时代,农业智能决策已从线下转到线上、从离线转为实时,需要新的理论体系的支撑。  因此,我们需要发展面向智慧农业的平行农业智能技术。  平行农业的本质是在系统中构建一个与实际系统相对应的虚拟系统或人工系统,通过人工系统的推演、学习为实际系统的管理可控制提供支持。平行农业基于ACP(人工系统A、计算机实验C、平行执行P)的平行系统,面对难以建模、难以解析预测的复杂系统而提出。  由于农业生产受品种、种植环境、管理者经验等因素的影响,具有很强的不确定性、多样性、复杂性,传统的农业描述主要是对农业生物行为的模拟、对生产环境乃至社会环境的模拟和建模,这逐渐使得模型与真实系统之间的建模鸿沟成为一个极为严峻的问题。  农业生物行为模拟中的作物生长建模是发展最快、成绩最显著的领域,也是农事模拟的基础。这类模型大多包含了作物的光合作用、呼吸、物质分配的描述,具有较强的机理性。结合植物器官层面的物质模拟和植物形态构建,形成了作物建模的一个前沿分支:植物功能结构模型。作物的生长过程中固然存在个体间的相互竞争,而且最新的模型发展可进行植物单株水平上的光合作用、物质合成和分配的模拟,但对于农业生产来说,关注的兴趣点主要为群体行为的模拟,以及生育期和产量。模型具有参数多、复杂度高、不易应用的特点,这些特点成为其应用于农业生产的瓶颈。  农业环境的描述包括主要气象因子的描述;农业环境的模拟为农作物的描述提供输入数据。一方面是大田环境的模拟,包括各种大气模型;另一方面是温室环境模型,包括玻璃连栋温室模型以及日光温室模型。温室环境中的温湿度等环境因子相互影响,基于知识的环境模型的复杂度相当高,可用于温室的设计及对温室内能量流动的理解和教学,但用于栽培各种作物的实际温室的管理则不适宜。农事管理则包括作物种植日期、种植密度、肥料用量及方式、灌溉用量与时间确定等,以进行对农业生产的定量研究;农业经济因素的描述,包括农业再生产的投入与产出关系、市场价格的模型等,可用于指导未来的生产计划安排。  现有的大部分作物和环境模型的特征在于,在给定当前系统状态与控制条件的情况下,理论上系统下一步的状态可通过求解方程而准确地获得,从而可以精确地计算和预测系统的行为,这类系统称为牛顿系统。以施肥为例,基于环境数据和作物模型可计算何时为作物的关键生长期和具体的生长量,根据经验比例关系可进行需肥量的模拟。  基于数据的人工系统构建方法将对象视为黑箱,关注输入和产出之间的关系,而不去对生命体内部复杂的过程进行建模和模拟。在数据充分的条件下,可以通过反复训练和学习达到期望的效果,实现人工系统构建的目的。  作物的生长由基因和环境决定,在不同的环境下,尽管作物的大小和生育期会有相应的调整(称为作物的可塑性),但仍保持一定的规律。知识和数据共同驱动的模型即是根据作物生长规律的描述与统计模型相结合的思路,将描述作物动态生长过程的模型与神经网络相耦合,使得模型有很强的可塑性,而且同时可以计算多种状态变量,从而获取作物生长过程的关键信息。这种方式不仅降低了对数据的依赖性,而且弥补了传统模型对坐果、分枝等可塑性行为难以模拟和预测的不足。  未来,这类模型在农业生产上将有很大的空间,平行农业将以其智能技术推动农业生产向智慧农业迈进。  (康孟珍,作者单位:中科院自动化所)

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  今年的诺贝尔物理学奖颁给了天体物理领域,其中一位获奖者詹姆斯·皮布尔斯在宇宙学领域做出了许多开创性工作,在宇宙微波背景辐射和宇宙结构形成方面有非常大的贡献。  笔者这篇文章的主角也将在这一领域发挥它的优势。阿里原初引力波探测计划(简称阿里计划)是我国第一个地面原初引力波探测实验,将建设一台国际一流的宇宙微波背景辐射(简称CMB)偏振望远镜,在我国西藏阿里地区海拔5250米的台址上开展对原初引力波的精确测量,探索宇宙起源。  什么是原初引力波  当代宇宙学认为宇宙始于暴胀,广义相对论预言,暴胀过程中时空剧烈的膨胀将产生原初引力波,其物理本质是暴胀过程中时空本身的量子涨落。  暴胀预言的原初扰动为高斯随机场,分布于整个宇宙当中,并不局限在某个特殊的领域,因此,原初引力波是一类背景引力波。经过近137亿年的演化,它的主要频段分布在阿赫兹到飞赫兹,属于引力波家族中频率最低的一类。它完全不同于美国LIGO(激光干涉引力波天文台)实验组探测到的来自黑洞、中子星并合产生的高频引力波。  原初引力波是检验暴胀及其他候选早期宇宙论,如反弹、循环等模型,探索宇宙起源的唯一有效途径,被誉为当代宇宙学的“圣杯”。国际上,原初引力波至今未被观测到,是宇宙学一大热点前沿。  原初引力波的探测  由于原初引力波的存在,将影响光子在最后散射面上的分布,从而会在CMB上留下特殊的印记——原初B模式偏振,因此,对CMBB模式偏振的精确测量为探测原初引力波提供了有效途径。  微波实验可以通过空间卫星、高空气球及地面微波望远镜开展观测。自1965年微波背景被发现以来,已经先后有三代空间卫星给出了精确测量,气球实验于本世纪初最先提供了大尺度上对CMB功率谱的高信噪比测量,并给出平坦宇宙的测量结果。之后的普朗克卫星对温度功率谱作了更为精确的测量。  对CMB偏振的精确测量,从而探测原初引力波是该研究领域下一个重要核心科学目标。然而,在普朗克卫星之后,目前尚未有立项的空间CMB卫星项目。而地面CMB观测,以其精度高、建设周期短、成本较低,风险小等优势将成为近期研究的主要手段。  地面CMB探测实验已经给出对微波光子偏振的精确测量。现在有一些正在开展观测的CMB实验。也有一些正在建设的天文台,均分布在南半球的南极极点和智利的阿塔卡马沙漠台址。我国的阿里原初引力波探测计划的主要科学目标聚焦于原初引力波以及检验CPT对称性。  引力波探测对环境要求苛刻  地面CMB探测对台址观测环境要求苛刻,需要极高的大气透射率。大气中所含水汽是CMB偏振观测的主要噪声来源,水汽不仅吸收CMB光子,而且在CMB观测的微波频段产生大量噪声辐射。海拔高、大气干燥是对CMB观测台址的基本要求。  基于全球大气模型及气象数据分析结果显示,地球上可以开展CMB观测的台址包括南半球的南极、智利的阿塔卡马,和位于北半球的我国青藏高原以及格陵兰岛。目前,已经完成或正在运行的以探索原初引力波为主要科学目标的地面CMB偏振实验都位于南半球的南极或智利,无法覆盖北半球天区。  我国青藏高原位于冈底斯山脉西部、喜马拉雅山脉东侧背风面,冬季尤其干燥。阿里地区地域辽阔、地貌丰富,广袤的山脊为开展微波探测提供了理想的观测条件。利用NASA气象卫星数据过去几十年积累的气象数据分析发现,阿里台址在观测季(每年10月至次年3月间)大气平均水汽含量约1毫米左右,保证了开展微波波段观测所需的大气透射率,其观测条件与智利天文台相当。  从开展CMB观测方面考虑,阿里地区处于最理想的中纬度区域,充分利用地球自转,可见天区覆盖接近全天的65%,利于开展大天区扫描,并能很好地与南半球已有的观测台址互补,有助于实现由地面探测CMB的全天覆盖。基于普朗克卫星已有的高频测量结果显示,北半球天区存在大片前景辐射低的干净天区。瞄准干净天区进行深度扫描,有助于率先发现原初引力波,同时覆盖部分南天,与现有南半球实验形成有力的互补,利于不同实验间的交叉检验。  观测站建设现状及未来目标  阿里计划于2014年由中科院高能物理研究所张新民团队提出,2016年正式立项。阿里计划将充分利用青藏高原的海拔优势,建成世界上海拔最高的原初引力波观测站,打开北天地面原初引力波观测的新窗口,开展对CMB偏振的精确测量,并与南半球台址在地域上形成有利的互补,成为地面CMB探测的三大基地之一。  阿里原初引力波观测站海拔5250米,经过两年多的发展,已完成台址基础建设。  阿里计划前五年(2016—2021年)将集中于AliCMBPolarizationtelescope-1号望远镜(简称AliCPT-1)的建设、观测及相关的科学研究。  AliCPT-1将采用对微波信号极其灵敏的超导边缘相变探测器(transitionedgesensor,简称TES)。TES是当前主流的CMB望远镜探测器。随着探测器技术的发展,目前科学家们已经能够将上千个TES探测器集成在一个4到6英寸的模板上,做成探测器模块,摆放到望远镜的焦平面上,来开展对微波信号的精确测量。  目前AliCPT-2号正在规划之中,为下一个五年内的主要研究目标。同时,阿里计划将研制更大口径的CMB偏振望远镜,开展更多频段的观测,其科学目标将扩展至包括中微子质量、暗能量物理本质等宇宙学领域的研究。  (作者:李虹,系中科院高能物理研究所研究员)

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  近期,习近平总书记在郑州主持召开黄河流域生态保护和高质量发展座谈会并发表重要讲话。笔者着重就黄河流域的高质量发展谈谈如下初步认识。  黄河流域有丰富的自然资源。近年来,黄河流域在生态建设、环境治理等方面取得了突破性的进展。黄河流域与黄河所经地区的战略地位是极为重要的。然而,在实现国家发展全面深刻转型过程中,黄河所经地区面临的任务颇为艰巨。既要巩固以黄土高原治理为中心的水土资源调控成果,保护正在改善中的植被生态系统,同时还要考虑黄河下游对水资源的需求,以使上中下游利益得到兼顾。  在黄河所经省区范围内,各具特色的区域经济发展,已经取得了很大成就,而且潜力很大。但是需要明确的一点是,依靠资源优势、国家支持等原有理念,实现全面深刻转型,已经不够了,应一步一步抓好高质量发展,持之以恒地治理环境、保护生态、保障黄河安全。黄河流域经济高质量发展有如下几个方面需要考虑。  黄河所经区域是新中国成立以来我国一次能源(煤炭)与二次能源(电力)最主要的生产基地与供应基地。直到今日,其煤炭产量仍然占全国煤炭总产量的70%。这个数字大约占我国一次能源生产量的40%。今后,大力促进以煤为主的化石能源的清洁高效利用,继续加强其下游转化的技术开发与应用,是实现我国能源安全、建立可持续的能源保证的重要基础。  黄河所经地区,多种工业设备制造、特大型与重型设备制造、电气工程设备制造、信息元器件与信息设备制造、新型材料研制等,均有相当优势。但值得考虑的是,全国新区新城总体上已经“饱和”,即没有足够的经济要素特别是创新要素进入新区新城。要防止热衷于铺新摊子,特别是在战略性新兴产业、先进制造业领域,考虑到黄河流域各地的基础,在政府主管部门的指导下找准方向、确定位置,有重点、有步骤地推进。  黄河所经地区的中心城市,特别是各省会城市(自治区首府),长期以来发挥了各地区经济增长的统领作用,实现了经济高速增长、成就突出。现阶段,多数大城市仍然非常有活力,如果结构调整取得实质性进展,前景依然光明,关键是不要谋求走捷径。城市发展有其自身规律,要“尊重规律、顺势而为”,对城市发展的潜力与要素支撑作出科学判断。这些大城市在过去几十年一直不停顿地搞大开发,也留下不少问题。现在一些省会城市(自治区首府)认为自身缺乏高端制造业、高端服务业及其辐射能力,没有成为跨省域的龙头城市,甚至被省(区)内非省会城市(自治区首府)在发展活力与竞争力方面赶了上来,这些省会城市(自治区首府)觉得自身发展速度上不去,就有些急躁了。  笔者认为,各地应落实好国家发展的全面深刻转型,一步一步抓好高质量发展,治理环境、保护生态,要学习上海等大城市过去20多年来在前瞻性思想指引下逐步转型发展的经验,不再搞粗放式的大开发,促进一批省会大城市(省会级大城市)联合与其具有较密切经济社会联系的城市与区域,逐步实现一体化发展,形成区域竞争优势,推动大城市区的高质量发展。  近年来正在兴起的大规划与粗放式大开发的态势值得高度警惕,主要表现为功能与目标过于宏大、离谱;通过合并行政区,组成特大城市,做大做强;产业发展单凭主观臆断,规划建议不切实际;空间结构大扩张,地域开发处处皆重点等。长此以往,高质量发展便难以落地,转型亦无法达标。  黄河所经区域是我国传统农区,现阶段具有庞大的种植业与农区畜牧业,农业商品化生产规模日渐扩大,在国家粮食安全、优质农畜产品供应与出口生产方面具有重要的保障作用。今后转型发展在加强集约型高品质的农畜产品生产方面,潜力很大。  黄河沿线地区需要做好保护耕地资源的工作。以往二十多年优质耕地消失量很大,这是很可惜的。在黄河流域范围内,生态建设与保护、水资源的合理利用需要有一盘棋的理念。  黄河中上游地区有大面积的革命老区与民族聚居地区,要着力搞好乡村振兴,稳妥推进新型城镇化,踏踏实实提高交通、饮用水、医疗与公共卫生、教育等服务水平,改善生活环境,逐步实现公共服务均等化的目标。与此同时,要比以往更注重发展中小企业与民营企业,增加就业,发展中小城镇。  最后还需说明的是,是否具有航运之利及意义的大小,是衡量今天世界上长大河流在所在国家的经济意义的基本标准。黄河没有航运之利。  以通航与通航能力以及包括铁路、公路等客货运输能力、能源输送能力等作为“纽带功能”,以拥有金融、商贸、信息、物流等作为“龙头功能”“枢纽功能”的特大城市或大城市群(有海岸带的国家,应该具有大型综合性港口及港口城市)来衡量,可以明确得出,在我国全国经济层面上,不存在“黄河经济带”。  当然,局部河段,如宁夏内蒙古河段,有以供排水及与此有关的因素作为联系纽带而形成的较小规模经济带。黄河流域及所经区域,经济发展的基本特征是各具特色的区域经济。它们分别进入国内外市场合作区也是多方向的,无须确定一个“龙头”开展大规模的龙头城市与龙头功能建设,也无须建设不必要的沿黄“纽带性”经济工程。  (作者:陆大道,系中国科学院院士、经济地理学家)

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  “在文明发展的进程中有一点始终不变——社会要进步,人类要追求更加健康美好的生活。一个民族的发展始终是与美好的人居环境相伴随的。”在12月7日召开的中国城市百人论坛冬季论坛上,97岁高龄的中国科学院、中国工程院两院院士吴良镛又谈起了他倡导了20多年的人居科学。  美好生活离不开美好人居,人居环境质量直接关系到人民群众的满意度与获得感。在上世纪90年代,吴良镛倡导人居科学,就是认识到了应将“人”作为一切研究和实践的核心。“人居科学研究人类聚落及其环境的相互关系与发展规律,是支撑‘人民美好生活’目标实现的重要科学。”吴良镛说。  人居科学以系统性和层次性的宗旨研究人类聚落及其环境的空间结构,包括五大层次,即聚落的五个尺度——全球、区域、城市、社区、建筑,以及五大系统,即构成聚落的五个要素——自然、社会、人、居住、支撑网络。  在吴良镛看来,应以此系统和层次观来认识人居环境高质量发展的内涵与方向。  中国城市规划设计研究院相关研究表明,未来我国城乡人居环境将发生巨大变化。特大城市不断涌现,集中度不断提高;城市间和区域间的区位竞争将会加剧;乡村和生态、生物多样性保护面临巨大压力;人居的协同治理将成为重要任务。  对此,吴良镛倡导“复杂问题有限求解”的方法论,即以现实问题为导向,化错综复杂的问题为有限关键问题,明确不同层次的工作重点,寻找在相关系统的有限层次中求解的途径。  “人居环境具有多层级的特征,不同层级要抓住各自层级的关键问题。”吴良镛说。  比如,全国和区域层面,人居高质量发展面对的挑战,主要是建设用地粗放低效、特大城市人口压力与综合承载能力矛盾加剧、中小城市和小城镇基础设施水平不高、自然历史文化保护不力和城乡建设缺乏特色等问题;而地方和城乡层面,人居高质量发展的目标应侧重于构建多样性人居、促进区域凝聚力及提升区域竞争力等几个方面。  吴良镛强调,不同层级之间又要相互衔接,要研究彼此之间的传导和互相制约的关系。  以整体性方法开展融贯的综合研究是人居科学的基本研究方法。吴良镛认为,面对人居环境规划建设中的复杂问题,应以整体性方法把握好规划、建设、保护、管理的科学规律,处理好各方面关系,进一步统筹各部门力量。“以人居为纲,将各领域、各层次工作拧成一股绳。”  事实上,城乡人居环境涉及的科学问题极其广泛,而生态问题可谓是其中最为严峻、最为迫切的问题。  吴良镛建议,在城乡建设中开展人居科学指导下的城乡空间整治和优化,将生态文明建设落到实处。一方面促进人居环境相对集中,另一方面重整、修复自然环境,创造优美的“山川形胜”,使得生产空间、生活空间中有更多的绿色廊道相间,既保障生态安全,又为人居提供休闲游憩的公共空间。  他还特别强调:“及早保护城市之间宝贵的绿色地带,避免城镇化无序发展带来的国土破碎,以更高的远见与更大的魄力形成全国性绿色战略体系,实现中国人居环境的可持续发展,绘制美丽中国的精彩画卷。”

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