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  近年来,越来越多的中国科学家将自己的重要成果和代表作发表在国内优秀期刊上。借着这缕春风,在我国创办的英文科技期刊的数量和影响力也有了显著增长。未来,中国一流科技期刊的发展之路该怎么走?  9月13日,中国科学院学部“科学与技术前沿论坛”10周年回顾活动暨“新时代的科技出版”论坛在北京举行。专家们在论坛上深入讨论了新时代我国科技出版发展的现状、问题和对策。  机遇期来临  在此次论坛主题报告中,中国科学院院士、中国科学院古脊椎动物与古人类研究所研究员周忠和提到一个令人担忧的现象,中国SCI期刊发表的中国作者的论文比例呈下降趋势。“对科技出版业来说,这不是一个好现象。”他强调,“我们必须要加快发展自己的科技期刊。”  科技期刊是科技创新成果交流传播的重要载体、培养科技创新人才的重要园地,也是争夺国际科技创新话语权和知识产权的主要平台。  2018年,中央全面深化改革委员会第五次会议审议通过了《关于深化改革培育世界一流科技期刊的意见》。今年5月,中宣部、教育部、科技部印发《关于推动学术期刊繁荣发展的意见》。  与会专家相信,当前,中国的科技出版正处于发展的重要战略机遇期。  在中国科学院院士、中国科学院水生生物研究所研究员朱作言看来,必须不断了解和研讨最新的科技出版发展趋势,与时俱进地调整自身发展策略,不断丰富和优化出版技术手段,才能跟上新时代国际科技出版的步伐,为我国的科技创新和发展提供强有力的支持。  中文期刊,不应放弃  作为科研人,你愿意将研究成果投给中文科技期刊、用中文发表吗?  周忠和曾做过统计,截至2018年,在全球约2.45万种Scopus数据库收录期刊上发表的1129.45万篇论文中,用英语发表的论文最多,占93.42%,中文论文数量排第二位,占2.93%。  在专家们看来,一个国家科技交流使用的语言在一定程度上对其科技发展会有影响。“比如,以英语为母语或官方语言的国家,其科技发展具有天然便利和优势。”中国科学院院士、北京大学教授梅宏举例说。  面对国际科技交流中英语占绝对优势地位的现实,梅宏认为,有必要着力推动中文成为国际科技交流语言之一。要实现第二个百年奋斗目标——全面建成社会主义现代化强国,成为科技强国是前提之一,而作为科技强国,中文也应该成为国际科技交流语言之一。  那么,中文科技期刊如何突围?  “好的科学成果用什么文字发表不重要,中文科技期刊不应被放弃。”中国科学院院士、中国科学院数学与系统科学研究院研究员袁亚湘表示。  在周忠和看来,现阶段中英文科技期刊应承载不同功能。“英语统治科技期刊和论文的状况在短期内不会改变,面向在国际学术交流中增强影响力应当以发展英文科技期刊为‘主打’,中文科技期刊将会在科学传播、科学教育、科学政策、科学与人文学科的融合等方面发挥更大作用。”他表示。  中国科学院院士、中国科学技术大学校长包信和提出,用人工智能技术把中文论文自动翻译成英文,有望解决科技交流这一本质问题。他在论坛上介绍,由科大讯飞和《中国科学》杂志社合作开发的中英文互译工具已经在SciEngine平台试运行。  撤稿,不怕!  科研诚信是发展中国科技期刊绕不开的问题。中国科学院院士、清华大学教授朱邦芬曾用两个“史无前例”来形容中国科研诚信的现状:涉及面之广和问题严重程度史无前例、受到广泛关注史无前例。  在此次论坛主题报告中,朱邦芬说,在对一些涉嫌学术不端的案件调查处理中,国际顶级学术期刊往往牵头组织小同行认真调查研究,最终得出明确结论。而我国的“顶级调查”参与的行政机关多、级别高,参与的专家职称高,然而小同行少,调查研究的认真程度远远不及国外同行,更无科技期刊的参与。“中国科技期刊要成为世界一流,必须要有能力、有意愿去处理科研诚信问题。”他强调。  许多专家也观察到一个令人担忧的现象,中国期刊撤稿很少。专家们认为,这并不表示论文没有问题,反映出的真实情况是大家认为“撤稿让期刊不光彩”。同时,期刊编辑部处理学术不端也面临能力不足的困难。  对此,出版界已经意识到,建立鉴定学术不端行为的工作规范势在必行。“希望能够在行业内形成达成共识的指导意见,同时积累大量案例以便指导期刊的实践工作。”《中国学术期刊(光盘版)》电子杂志社有限公司副总经理肖宏提出。  与会专家一致认为,未来,中国科技期刊既要紧跟国际出版趋势,学习国际先进出版方式,更要立足新时代的中国国情,充分利用我国在体制和政策上的特色与优势,以百倍的信心和饱满的热情服务于我国科技工作者和我国科技事业的发展。  (原载于《中国科学报》2021-09-17第1版要闻)

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  9月16日,经过10天1800多海里的航行,“实验6”综合科学考察船圆满完成首航任务,顺利返回广州新洲码头。  在这10天里,“实验6”不仅完成了一系列的科考任务,还“偶遇”双台风,完成了台风过境前后,对于海洋大气、水文影响的科学观测任务。  航次首席科学家、中国科学院南海海洋研究所副所长杜岩表示,此次首航任务利用先进的船载科考设备成功捕获到南海暖涡与高频急流,并在台风前后各进行了重复断面的水文、大气和生化比对观测,为揭示粤港澳大湾区生态安全调控机理、南海西部涡旋动力演变过程与环境效应、海洋资源环境可持续发展等重大科学问题提供强化观测支持。  杜岩说,之前没有预料的事情是遇上了双台风,因此紧急做了观测任务的调整,最后不仅完成了预定的科考任务,还完成了一次台风过境前后海洋大气、水文变化的可靠任务,为应对极端海洋灾害获得了宝贵的样品和数据。  “实验6”科考船临时党支部带领全体科考队员克服第13号台风“康森”和第14号台风“灿都”对南海北部海域的影响,全航次进行了30个站位的观测和采样,包括CTD作业+采水、可视化多管采泥、浮游生物多联拖网、箱式采样、重力柱状采样等作业,获取了2395份样品;利用全海深多波束测深系统、ADCP、重力仪、海洋大气辐射干涉仪等船载探测仪器设备进行了全程连续观测,共获取469Gb科考数据。三分之一的样品在船上做了预处理,还会在岸上实验室做进一步的处理和分析。  期间,科考队在位于中沙群岛北侧海域,获取了3560米深度海底的地质泥样。泥样记录了过去3万至5万年的沉积记录,对于研究南海环流、生化、地质变化、古气候等课题都有重要的意义。  此次科考任务分为两个航段。第一航段的主要任务是对南海北部的中尺度暖涡和陆架陆坡过程进行研究。在第二航段主要目标是研究南海上层海洋对台风的响应,研究内容包括台风影响上层海洋暖涡的三维结构、高频内波和海气交换,以及影响浮游生物群落、生态过程等。  据悉,“实验6”首航获取的海洋科学考察数据将汇聚至南海海洋所“数字南海”平台,实现航次考察数据分级分类管理,持续完善南海海洋数据资源体系建设,实现数据的交互动态可视化应用,更好地服务于海洋科学研究,为全国海洋系统及涉海单位、共建高校科研人员提供数据共享。

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  近日,中科院华南植物园、海南大学、美国波士顿大学以及阿卡迪亚国家公园合作开展研究,揭示了亚热带南岭地区群落开花物候对气候变化的响应。相关成果发表于《描述生态学》。  研究人员选取具有南亚热带气候的南岭地区作为研究区域。通过获取标本馆的腊叶标本和野外的影像数据,筛选了42科76属105种常见植物在1911年至2015年的盛花期物候数据。这些物种被划分为春季(56种)、夏季(26种)、秋季(19种)及冬季(4种)开花群。该研究还划分了27个气候区,将开花物候数据匹配上相应分区的1911年至2015年每月、连续两月及连续三月的气候数据,并考虑海拔因素,基于简单线性模型和线性混合效应模型的相关性分析,揭示了亚热带地区自然群落开花物候对气候变化的响应特征。  结果表明,多数春季开花物种和冬季开花物种的物候提前,多数夏季开花物种的物候推迟,而秋季开花物种推迟和提前的物种数相当;在整体上,春季开花物候显著提前,夏季开花物候显著推迟,而秋季和冬季开花物候则没有显著变化。  进一步分析表明,南岭地区的春季开花物候的提前与当年早春温度和上一年晚夏至早秋温度显著相关,并且后者效应几乎是前者效应的两倍。晚夏至早秋温度对南亚热带地区春季物候的这种强效应显著不同于温带地区。区分温带和亚热带地区之间的物候差异,可能有助于理解未来气候变化如何影响全球物候变化格局。  该研究对鉴定温带和亚热带物候对气候变化响应之间的异同有重要作用,研究人员认为,未来有必要进一步开展亚热带地区的物候研究。  相关论文信息:https://doi.org/10.1111/ecog.05629  (原载于《中国科学报》2021-09-16第4版综合)

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  记者从中国科学技术大学获悉,该校工程科学学院张世武教授、金虎副研究员与合作者合作,基于电化学方法改变液态金属表面张力,设计出可模仿肌肉的收缩及舒张功能的液态金属人工肌肉(LMAM),并驱动仿生机器鱼游动了40分钟,为柔性驱动器在微机电系统、生物医学等领域的应用提供了全新思路。相关成果日前发表在《先进材料》上。  信天翁可以连续飞行几十天,猎豹捕猎时最快速度接近汽车在高速公路上的速度……动物特异的运动能力,很大程度上得益于他们卓越的肌肉性能。人们对研制能够模仿肌肉运动如伸缩、旋转、弯曲等的人工肌肉越来越感兴趣。  镓基液态金属兼具液体和固体的一些特性,它极易被氧化形成表面氧化膜,未被氧化时,液态金属具有目前已知液体中最大的表面张力;氧化后,液态金属的表面张力可降至接近零。科研人员利用电化学方法快速、可逆地实现这两种状态的切换,同时,通过机构设计,构造液桥,将液态金属液滴状态切换过程中的形态变化转化为驱动行程及驱动力。液态金属液滴在上下铜电极之间形成液桥,电极提供氧化电压时,液滴从近球状变成扁平泥状,液桥对上基底的作用力向下,液桥高度降低,人工肌肉“收缩”;电极提供还原电压时,液滴从扁平泥状恢复成近球状,液桥对上基底的作用力向上,液桥恢复初始高度,人工肌肉“舒张”。  研究人员通过对驱动参数优化、驱动单元的串并联提升人工肌肉的性能,并基于LMAM驱动开发了一种自主游动的单尾鳍仿生机器鱼。机器鱼仅由一节80毫安时锂电池供电,游动速度能达到10厘米/分钟,续航时间达40分钟。  该研究证实了液态金属人工肌肉在低输入电压下具备卓越的驱动性能,为未来开发基于低功率驱动器机器人系统奠定了基础。(原载于《科技日报》2021-09-1602版)

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  中国科学技术大学教授张世武、副研究员金虎联合国内外学者,提出一种基于电化学方法改变液态金属表面张力的液态金属人工肌肉,以模仿肌肉收缩及舒张功能。这种超强人工肌肉能在不同pH值的溶液中工作,最大伸展速度达每秒15毫米、最大应变达87%,且所需驱动电压极小。相关成果近日发表于《先进材料》,有望为柔性驱动器在微机电系统、生物医学等领域的应用提供全新思路。  漂泊信天翁可以连续飞行几十天不休息、猎豹最快速度能达每秒29米……自然界中动物特异的运动能力,很大程度上得益于它们卓越的肌肉性能。研制出性能出色的人工肌肉,一直是人类的梦想。  镓基液态金属兼具液体和固体的一些优良特性,且极易被氧化形成表面氧化膜。未被氧化时,其具有目前已知液体中最大的表面张力;氧化后,表面张力可降至接近0。研究组利用电化学方法快速、可逆地实现这两种状态的切换,同时通过构造液桥将液态金属液滴状态切换过程中的形态变化,转化为驱动行程及驱动力。  研究显示,这种超强液态金属人工肌肉,舒张时驱动电压仅需0.5伏,收缩时仅需4伏。在0.25赫兹电压驱动下,它能提供约20毫牛拉力、40毫牛推力,超过1毫米的驱动行程。  为验证驱动性能和应用潜力,该研究还展示了这种液态金属人工肌肉在编码显示、货物运载、可重构光学器件中的应用,并开发了一种自主游动的单尾鳍仿生机器鱼。尾鳍一端的两侧对称布置两个驱动单元,两个单元的异步收缩—舒张驱动尾鳍连续摆动,从而驱动机器鱼向前游动。机器鱼仅由一节3.7伏的锂电池供电。在2赫兹电压信号驱动下,机器鱼游动速度能达到每分钟10厘米,续航时间达40分钟。  该研究证实了基于液态金属液滴的柔性驱动器在低输入电压下具备卓越的驱动性能,为开发基于低功率驱动器的机器人系统铺平了道路。  相关论文信息:https://doi.org/10.1002/adma.202103062  (原载于《中国科学报》2021-09-16第1版要闻)

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  提起绚丽多彩的极光,人们往往会想到南北极。其实,在地球赤道上也有可能看到极光。  这种现象很多时候与地球磁场异常有关。地球有南北两个对称的磁极,还有一些鲜为人知的地磁异常区——高于或低于同纬度地区磁场强度的正异常区或负异常区。赤道极光就与地磁负异常有关。  实际上,地磁异常也是地球南北磁极倒转的一个潜在“先兆”,而地磁倒转会削弱磁层对地球系统的保护,甚至造成生物大灭绝。  南大西洋异常区(SAA)是今天地球上唯一的负地磁异常区。能否通过历史上类似的异常区,增进对地磁演化过程的理解?  在近日发表于美国《国家科学院院刊》的一项研究中,中国科学院地质与地球物理研究所(以下简称地质地球所)研究员魏勇带领的团队与英国利兹大学研究人员合作,利用一把“新钥匙”——千年古籍中记录的赤道极光,首次展示了地球内部与空间的协同演变。  “不安分”的地磁场  在地球系统46亿年的演化进程中,磁场的出现和演化,以及与其他因素的共同作用,塑造了今天生机勃勃的宜居地球。  “地磁场穿越厚达3000公里的地幔与地壳到达地表,并远远地延伸至太空中。太空中的这一部分地磁场包裹的空间即‘磁层’,在靠近太阳的一侧能达到10个地球半径(地球半径为6371公里)那么远,而在远离太阳的一侧可能达到上千个地球半径那么远。”论文第一作者、地质地球所研究员何飞向《中国科学报》解释道。  他表示,由于带电粒子遇到磁场后运动方向会发生偏转,巨大的磁层把地球包裹于其中,对地球生物圈产生了双重保护作用,既避免外来的高能带电粒子入侵,又减少大气层中的带电粒子逃逸。  地球磁场可以分为四大部分:主磁场、地壳异常磁场(也称岩石圈磁场)、外源变化场和地球内部感应磁场。这些磁场组分的物理起源和时空分布特征各不相同。现今主磁场——偶极磁场占地球磁场的97%。  在众多地球主磁场起源假说中,科学家更认同“地核发电机”假说——地心外核中处于熔融状态的金属铁的持续对流。“如果说磁流体对流过程能产生或增强磁场,那么磁扩散过程则恰好相反,它使磁场趋于均匀分布,并总是趋于衰减。这两个过程决定了偶极磁场的变化。”魏勇解释说。他是该项研究方案的设计者。  他表示,如果外地核某些区域的流动因地幔运动状态和热力学状态的改变出现异常,不足以补偿磁扩散引起的衰减,那么长时间积累下,该区域磁场强度就会明显低于其他区域,成为负地磁异常区。一旦磁层变小了,对该区域的保护作用也会随之变小。  “除了负地磁异常区,地球磁场也存在正地磁异常区。”魏勇说,目前地球磁场的3个正地磁异常区分别位于北美洲北部、西伯利亚,以及南极大陆与大洋洲之间的海洋。  而“发电机”过程的剧烈变化还可能导致全球性磁场减弱,或是磁偶极子减弱、磁多极子增强,甚至发生南北磁极的倒转。  “当南北磁极调换导致地磁保护层消失,宇宙辐射就会直接穿越到大气层里,其中就包括致命的射线。”魏勇说,此外,候鸟南飞北迁要依靠地磁场进行全球定位,不少人类的导航、卫星系统也是根据磁极判断方向,“一旦颠倒,天上飞的、地上跑的各种交通工具,就会变成‘碰碰车’,带来巨大麻烦”。  古籍中的那束光  磁场的起源和长期演化一直是地球系统科学关注的重点和难点。赤道极光为破解这一难题点亮了一束光。  “事实上,极光(aurora)的本意是曙光,与南北极并没有任何关系。”魏勇说,天空中的大气发光现象种类繁多,但空间物理学家对极光现象有明确的界定:由太空中的带电粒子轰击大气粒子而产生。  “极光是高层大气中的一种特殊发光现象。从广义来说,所有高能粒子与中性大气碰撞激发的光辐射都可称为极光。”何飞也表示,传统认为极光只发生在南北两极环绕磁轴的椭圆环带中(又称极光卵),主要取决于偶极磁场在南北两极汇聚形成的特殊漏斗状结构。  偶尔在极端空间天气事件期间,极光卵会扩展到中低纬度。不过,他表示,正常情况下,在低纬度区域,高能粒子很难跨越磁力线穿透高层大气,因此极少会观测到极光现象。  “但在负地磁异常区内,磁场强度比同纬度的其他地区至少低一半,保护作用减弱,导致更多的内辐射带高能带电粒子进入高层大气,并通过碰撞激发类似极光的发光现象。”何飞说,科学家已经在SAA异常区观测到了红色的极光。  在2020年发表于《国家科学评论》的一项研究中,中国科学院院士万卫星与魏勇、何飞等人系统总结了以SAA为代表的负地磁异常区的高能带电粒子沉降特征、粒子碰撞发光现象和历史观测研究现状,在上世纪六七十年代空间物理研究的基础上重新聚焦赤道极光研究。  由于现今地球只有一个负地磁异常区,科学家希望通过历史上的其他负地磁异常区增进对地磁演化过程的理解。通过分析基于古代航海数据建立的全球地磁模型,他们认为16世纪至18世纪期间,西太平洋地区存在明显的负地磁异常,即西太平洋地磁异常区(WPA)。有趣的是,研究发现SAA位于非洲低剪切速度地幔异常体(LLVP)的西边缘,WPA在地理上位于太平洋LLVP的西边缘。这表明WPA也可能像SAA一样,有由地幔驱动的特征。  “除了从地球内部寻找WPA的证据外,大气异常现象提供了获取WPA演化线索的另一个路径。”魏勇说,在WPA的北方,古代中国、朝鲜和日本保存了大量的历史古籍,特别是16世纪至18世纪时期的朝鲜官方资料持续且详细地记载了天气、天象等信息。其中,一种夜间大气发光现象——“有气如火光”被频繁记录。  魏勇认为,这正是由朝鲜半岛南方的负地磁场异常引起的高能粒子沉降产生的赤道极光。他带领团队对朝鲜古籍进行了系统整理,共发掘出公元1012年至1811年800年间的2013条极光记录。  这些赤道极光与WPA存在怎样的联系?它能够告诉人们关于WPA的哪些演化特征?  魏勇、何飞和中国科学院院士、地质地球所研究员朱日祥联合英国利兹大学团队,开展了赤道极光和地球发电机模拟的交叉研究工作,揭示出WPA百年时间尺度的震荡特征。研究表明,太平洋和朝鲜半岛下部的上升流可能是引起磁场震荡的关键,大约每100年发生一次,每一次之后都有下降流或其他机制来重新增强磁场。  多位审稿人对这项研究予以高度评价,认为研究结果首次清晰展示了地球内部与空间的协同演变,为今后相关区域考古磁学工作提出了新方向,也为当今SAA区域研究提供了新思路。  “作者利用古代朝鲜的历史极光记录,为地球发电机提供了一个令人兴奋的新视角。”一位审稿人说。  破译历史预测未来  科学研究表明,近几十年来,SAA的磁场还在持续减弱,范围也在不断移动和扩大,磁暴期间赤道极光越来越频繁地被观测到,一些地方甚至肉眼可见。  那么,地球是否可能再次发生磁极倒转的情况呢?“如果全球性的磁场减弱持续发展,则有可能迎来下一次地磁倒转。”何飞表示,“但这只是推测,因为历史上地磁倒转的发生并没有固定的规律,地球历史上已知的地磁倒转发生间隔不等,上一次倒转发生在78万年前。”  科学家已经通过“蛛丝马迹”发现地磁倒转和地磁异常带来的影响。  例如,美国卡耐基研究所的科学家在分析远古岩石中的磁场极性时发现,在距今10亿年至6.5亿年之间,地球出现了多个磁极,导致地球磁场混乱。而恰巧在这段时间里,地球出现了雪球事件、寒武纪灭绝事件等与生命有关的重大自然事件。他们推测,磁场的混乱可能是导致这些事件发生的原因。  近日,英国利物浦大学的研究人员对苏格兰东部古熔岩流的岩石样本进行分析后发现,在4.16亿至3.32亿年前,这些岩石中保存的地磁场强度不到今天的1/4。而科学研究表明泥盆纪—石炭纪(4.19亿~2.86亿年前)的大规模灭绝与较高的紫外线辐射有关。作者表示这说明了弱磁场对地球生命的影响。  由此可见,破译过去地磁场强度的变化具有重要意义,它可以提供数亿年来地球深部过程的变化,进一步丰富和完善地球发电机过程,并为未来地磁可能如何波动或倒转提供线索。  “我们的这项工作只是初步的,未来应加强在我国南海、东南亚地区、孟加拉湾地区的考古磁学和古地磁研究,丰富和完善公元1800年之前的地磁记录,为构建准确的WPA演化模型提供基础数据,并为预测地球磁场的未来演变提供坚实的依据。”何飞说。  相关论文信息:  https://doi.org/10.1073/pnas.2026080118  https://doi.org/10.1093/nsr/nwaa083  https://doi.org/10.1073/pnas.2017342118  (原载于《中国科学报》2021-09-16第1版要闻)

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