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不同阶段TAG合成的碳来源及主要代谢途径的活性变化  面对能源短缺和环境污染两大严峻问题,寻找可再生且对环境友好的新型能源迫在眉睫。微藻能源就被认为是一种极具前景的新能源。  微拟球藻是一种单细胞藻类,广泛分布于海水、淡水和微咸水中。其在缺氮胁迫下能大量合成油脂,这一应激反应是微藻能源的科学基础之一。  近日,中国科学院青岛生物能源与过程研究所单细胞中心与德国鲁尔大学植物生物化学系合作,针对微拟球藻,构筑了缺氮胁迫下蛋白质组动态模型,揭示了该应激过程的三个生理阶段,为油脂代谢工程提供了新的视角。该成果日前发表于《生物燃料技术》(BiotechnologyforBiofuels)。  构筑微拟球藻蛋白质组动态模型  据该成果研究人员、单细胞中心魏力博士介绍,微拟球藻能够在某些环境条件下以甘油三酯(TAG)的形式储存所固定的太阳能与二氧化碳,具有生长迅速、甘油三酯含量高、富含多不饱和脂肪酸(PUFAs)等优点。  此外,微拟球藻还具有减少二氧化碳等温室气体排放的能力,是生物燃料和生物材料的重要来源,在工业烟道气处理和绿色能源方面有着广阔的应用前景。同时,微拟球藻基因组较小且为单倍体,便于进行遗传操作。因此,微拟球藻渐成真核微藻合成生物学研究的模式生物。  工业产油微藻在缺氮胁迫下的油脂积累过程,一直受到学界与工业界的密切关注。近十年来,已有数千篇相关文献发表于国内外专业期刊,且诸多研究已取得进步。  记者了解到,单细胞中心团队已藉由过表达甘油三酯合成酶的方式实现了对微拟球藻油脂组分的定制,过表达RuBisCO提高了生物质积累。韩国科学家藉由过表达转录因子,将微拟球藻的脂质产量提高了30%~50%。美国科学家则通过降低另一种转录因子的表达使脂质产量增加了一倍。  此前,单细胞中心已在转录组和代谢物组的基础上构建了其机制模型,然而,转录组层面和代谢物组层面的实验数据存在重要差异,无法完全用基因表达到代谢调控之间的延迟解释。这是由于从转录到代谢物变化的过程中仍受到蛋白质层面的调控作用。现有的研究通常仅涉及一种调控水平,即单个基因的过表达或敲低。实际上,目前无论是微拟球藻,还是一般的含油微藻,对其蛋白质水平上的代谢网络调控机制都知之甚少。  针对这一问题,单细胞中心游武欣和魏力博士带领的中德联合研究小组,发表了微拟球藻缺氮胁迫下时间系列的蛋白质组数据,结合相对应的转录组与代谢物组数据,应用最新的统计分析方法,较为全面地揭示了细胞在缺氮胁迫下合成甘油三酯的过程特征。  研究人员发现,该过程可以分为三个阶段。第一阶段是缺氮初期。此时细胞感受到了外界环境中氮元素的缺乏,但由于细胞内还有一定量的氮储备,其代谢过程的变化不明显。第二阶段是缺氮中期。这一阶段细胞保存的氮已大致消耗完,需要通过蛋白质降解等方式来回收氨基酸中的氮,以维持细胞关键代谢过程的运转,同时光合作用与脂质代谢等过程也受到了不同程度的影响。第三阶段为缺氮后期。细胞进一步提高蛋白质降解的速率,而三羧酸循环与油脂合成的速率大幅上调,光合作用速率虽有所下降但仍在进行。  这一修正后的模型更加精确地刻画了缺氮产油过程,并进一步证明甘油三酯从头合成对油脂积累起着主导作用,而膜脂回收仅占脂质积累的一小部分。  进一步提高油脂产率  研究团队建立的新模型,不仅为定向调控微藻代谢调控网络以提升油脂产率提供了一系列新的策略与目标,也为微藻产油提高工业化产量奠定了研究基础。  魏力告诉记者,工业产油微藻已受到各国的普遍重视。就产业现状来看,目前,我国台湾地区已试运行与发电厂相结合的微藻减碳处理项目;我国新奥能源控股公司已经在内蒙古建立了一个利用微藻生产生物柴油的商业工厂。而在全球范围内,包括传统能源生产商在内的数家公司都已经建立了试验基地及中等级别的藻类养殖场来生产生物燃料,例如,加利福尼亚州的ExxonMobile、德国的E.ON等。  “而关于微拟球藻的翻译后修饰(PTM)领域研究尚是一片空白,对于微藻的PTM研究也凤毛麟角。”游武欣补充道,“我们正在开拓这一全新的研究领域,以微拟球藻为模式生物,研究真核藻类碳代谢途径上PTM的调节响应机制。这项工作有助于填补目前关于微藻PTM领域研究的空白,也为提高微拟球藻碳固定和油脂转化能力提供了新的研究方向。”  已有的微藻蛋白质修饰的研究通常采用的方法局限于特定残基上修饰的确认和功能的推测。而在已构建的蛋白质组调控模型的基础上,尝试对不同环境条件下蛋白质修饰的动态分析,将环境因子对蛋白质修饰的影响作为影响代谢调节网络的重要因素之一纳入考量,将为微藻PTM研究打开新的视角。  相关论文信息:https://doi.org/10.1186/s13068-020-01748-2.  (原载于《中国科学报》2020-07-01第3版能源化工)

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  粮食产量占全国总产量的1/4、调出粮食占全国的1/3,这是东北黑土地的贡献,它已成为保障国家粮食安全不可或缺的“功臣”。  然而,这样的“功臣”却变得不再健康。中国科学院东北地理与农业生态研究所(以下简称东北地理所)科研人员研究发现,由于重利用轻养护、掠夺式的经营管理方式,导致黑土退化加剧,使得土壤有机质处于平稳微降期的黑土,退化速率增长了10倍以上。  2016年,东北地理所“一三五”战略规划设立了“黑土农田地力提升关键技术研究与示范”重大突破项目。由此,一支拯救黑土地和提升黑土农田地力的研究团队就此形成,并源源不断地贡献着力量。  土壤有机质下降成必然趋势  黑土的形成历经上万年,其突出特征是土壤有机质含量高。但黑土被开垦为农田后,土壤有机质逐渐下降成为必然趋势。  项目首席科学家、东北地理所研究员李秀军向《中国科学报》介绍,黑土的退化一般经历土壤有机质快速下降、缓慢下降、平稳微降三个阶段。“正常利用情况下,黑土开垦150年以后,基本处于第三阶段,目前东北农田黑土大部分处于这一阶段。”  但原本处在平稳微降期的东北黑土,正走着不一样的路。  根据研究团队长期定位监测结果,黑土农田土壤腐殖质层厚度、耕层土壤有机质含量、土壤养分(氮、磷)含量减少50%以上。与此同时,农民为了追求作物高产,采取过量施用化肥来弥补土壤养分不足,导致了化肥利用率降低、土壤酸化和板结、生物多样性降低,进一步加剧了土壤退化,形成了恶性循环。  李秀军给出了几组数据:东北黑土地南部薄层黑土区,耕层土壤有机质含量已由开垦前的4%~6%下降到1.5%~3%;北部黑土区,耕层土壤有机质含量由开垦初期的8%~10%下降到3%~5%。  更为严重的是,在南部薄层黑土区和平原周边侵蚀较重黑土区,已有3%左右耕地土壤腐殖质层完全消失,出现“破皮黄”。  “黑土退化的核心是土壤物理、化学、生物结构变差,进而导致土壤养分、水分涵养能力下降,不利于作物生长。”这是研究团队通过在中国科学院海伦农业生态实验站等野外实验站和研究基地的长期定位研究以及对遍布黑土区几百个土壤剖面样品分析得出的结论。  研究发现,土壤有机质含量每下降1个百分点,作物产量降低13%~20%。长此下去,无疑会对粮食安全造成巨大威胁。  “当前还可以通过增大化肥用量来维持粮食高产稳产,但如果黑土持续退化,依靠化肥维持粮食产量将越来越困难。”李秀军表示,随着化肥用量的加大,化肥利用率也正在降低,农业生产成本增加的同时,还会引发面源污染,对江河湖泊、地下水以及区域整体生态环境将造成严重破坏。  仿照黑土形成过程是治理关键  几年来,李秀军和团队成员厘清了黑土农田生产过程中土壤物理、化学、生物变化及交互作用机制,为黑土农田地力提升奠定了理论基础。  研究发现,合理的土壤团聚结构是支撑黑土地力的关键,也是土壤物理、化学、生物交互作用的核心。李秀军表示,土壤微生物在土壤团聚过程中发挥着重要作用,微生物分泌的有机胶结物质和微生物自身的残体是土壤团聚体形成的关键要素,贡献率占79%。  “遏制黑土退化的关键是仿照黑土形成过程中有机残体的累积,也就是增加对农田的有机物料投入。”在李秀军看来,在目前农业机械化水平逐渐提高条件下,有机肥大量投入已不可能实现。因此,秸秆还田成为增加有机物料投入、解决黑土退化的唯一途径。  庆幸的是,研究团队最终发现退化黑土具有可恢复特性。  李秀军告诉《中国科学报》,通过连续实施秸秆还田16年,严重退化黑土的土壤有机碳可以从4.2g/kg增至12.1g/kg,年均增加18.8%。“按这样的速度,经过20年左右时间,黑土的土壤有机质可在目前基础上提高1倍以上,基本达到黑土有机质可恢复潜力的最好水平。”李秀军及其团队成员对此极具信心。  但秸秆还田也有多种方式,如秸秆覆盖还田、秸秆翻埋还田、秸秆过腹还田、秸秆碳化还田等。目前该团队针对前两种方式取得了关键技术上的突破,相关技术模式受到农户及推广部门的欢迎。  以秸秆覆盖还田为例,在东北地区,秸秆覆盖很容易影响春季耕作和播种。为此,团队成员、东北地理所研究员梁爱珍等在学习发达国家保护性耕作技术基础上,成功研发了适于黑土区特点的系列免耕精量播种机械,并集成构建了秸秆覆盖还田保护性耕作技术模式,该技术模式已在黑土区得到推广应用。  据梁爱珍介绍,团队已与农业机械生产企业合作,实现了免耕精量播种机械的产业化生产,相关机械被列入了国家农机补贴目录,为研究成果大面积推广应用奠定了基础。  截至目前,包括秸秆覆盖还田保护性耕作、侵蚀黑土水土保持在内的诸多技术模式已在黑龙江省、吉林省多地得到推广应用,累计推广100余万亩,增加经济收益8000多万元,为国家黑土保护工程实施提供了技术支撑。  值得一提的是,吉林省已将该项目的相关技术模式写入政府工作报告,在全省做重点推广。  除此之外,研究团队的改良型玉米、水稻高光效种植模式,肥沃耕层构建技术,机械化、规模化玉米—大豆高效轮作模式等均取得了显著效果,树立了现代农业科技示范推广的典范。  一批青年科技人员展露锋芒  黑土农田地力提升是一个系统工程,不是一朝一夕就能做到的。它既涉及土壤学中的土壤物理、土壤化学、土壤动物和微生物等学科,又涉及到作物栽培和耕作、作物生理生态以及农业机械等学科。  在这支团队中,中科院黑土区农业生态重点实验室共有25位研究员,其中10位参与到该项目中。“不同学科间的合作,主要体现在实验过程中的协作。”李秀军说。  例如,在苗带轮替休耕模式的研究过程中,作物生理生态科学家完成作物光合生理、养分生理的研究,作物栽培和耕作科学家完成作物垄距、株距、播种的研究,土壤学家完成秸秆还田方式以及秸秆在土壤中的分解转化和对土壤影响的研究,农机科学家研究新模式生产过程中的配套机械,最后大家汇总研究成果,共同讨论形成完整方案,再将方案应用、完善。  在共同研究讨论中,一批青年科技人员也慢慢成长起来。“一旦实验方案明确,年轻科技人员就成为实施的主力军,要充分激发其创新思维,并给予他们财力、人力充分自主权。”李秀军说。  在这支团队中,梁爱珍担任了“退化黑土农田保护性耕作技术研究与示范”课题负责人,并在项目执行过程中晋升为研究员;引进的李向楠博士在这项工作中发挥了重要作用,目前担任中科院黑土区农业生态重点实验室副主任,并获得了国家自然科学优秀青年基金资助。  黑土保护和黑土农田地力提升需要这些人的不懈努力。在李秀军看来,虽然经过几代科技工作者的努力,已取得众多技术成果,但某些技术在落地和农民应用过程中仍存在改进空间,需要机械配套。  “农民和农村合作组织更关心农田的产出效益如何提高,对黑土保护的意识相对淡薄。因此,在技术模式的应用过程中必须给予农民一定的补贴,否则技术模式难以落地。”李秀军说。  (原载于《中国科学报》2020-06-24第1版要闻)

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  2020年5月,中国科学院定点帮扶县之一的广西环江毛南族自治县退出贫困县序列。综合全国毛南族脱贫情况,毛南族已实现整族脱贫。习近平总书记对此作出重要指示,希望乡亲们把脱贫作为奔向更加美好新生活的新起点,再接再厉,继续奋斗,让日子越过越红火。  2020年是我国全面建成小康社会的一年。消除贫困、实现小康是中国共产党向全国人民作出的郑重承诺,是中国共产党人对世界可持续发展作出的突出贡献,充分体现了中国的大国担当,充分彰显出中国共产党领导的政治优势和社会主义制度的显著优越性。今年两会上的政府工作报告指出,去年我国农村贫困人口减少1109万,贫困发生率降至0.6%,脱贫攻坚取得决定性成就。  根据国务院扶贫办的统一部署,中科院作为国家战略科技力量,承担了4个国家级贫困县的定点扶贫任务,包括内蒙古库伦旗、广西环江县、贵州水城县和六枝特区,其中六枝特区由中国科学技术大学定点帮扶并接受国务院扶贫开发领导小组的直接考核。目前,中科院定点帮扶的4个贫困县都已经实现了脱贫摘帽。  与此同时,根据省市区地方党委政府扶贫工作的统一安排,中科院各相关分院和研究所还承担或参与承担了地方57个点的扶贫任务,包括6个县、9个乡、42个村,扶贫责任重大。自上世纪80年代中科院实施科技扶贫工作以来,经过30多年的不断探索与总结,中科院根据扶贫点特点系统地实施了“异地搬迁扶贫”“异地股份制扶贫”“技术引进扶贫”和“依托野外台站长期驻守扶贫”等发展模式,为科技扶贫促进县域经济发展开辟了新途径,作出了突出贡献。  深入学习习近平总书记重要讲话精神,夯实打赢脱贫攻坚战的思想基础。党的十九大报告明确提出,到2020年要全面建成小康社会。近期,面对新冠肺炎疫情带来的严峻挑战,习近平总书记就脱贫攻坚工作发表了一系列重要讲话,作出一系列重要部署。今年3月6日,习近平总书记在出席决战决胜脱贫攻坚座谈会时强调:“到2020年现行标准下的农村贫困人口全部脱贫,是党中央向全国人民作出的郑重承诺,必须如期实现,没有任何退路和弹性。”今年两会期间,习近平总书记在看望政协会议经济界委员时再次强调指出:“我们要努力克服新冠肺炎疫情带来的不利影响,付出更加艰辛的努力,坚决夺取脱贫攻坚战全面胜利。”习近平总书记的重要讲话向全国人民表达了中国共产党人兑现庄严政治承诺的坚强决心和必胜信念。习近平总书记的讲话犹如冲锋号,让全体扶贫战线上的干部群众在面对突如其来的疫情时、在面对最艰难的硬骨头时,能勇往直前,打好最后的攻坚战。  进一步加强评估研判,为打赢脱贫攻坚战提供有力保障。中科院定点帮扶的4个贫困县虽然已经宣布摘帽,但这只是一个新的开始。我们要清楚地认识到,全国全面实现脱贫攻坚目标还需要一定时间,其间还可能存在不确定性。同时,疫情防控进入常态化,国内经济形势严峻复杂,影响脱贫攻坚工作质量和成效的因素还比较多,容不得丝毫懈怠。习近平总书记指出:“脱贫攻坚越到最后时刻越要响鼓重锤,决不能搞急功近利、虚假政绩的东西。”我们要持续跟踪和强化对脱贫攻坚成效的评估研判,要充分考虑到脱贫攻坚所面临的复杂形势,对可能出现的风险和困难估计得再充分一点,加强对各帮扶点所在区域发展情况和发展政策的了解和把握,要按照“摘帽不摘责任、摘帽不摘政策、摘帽不摘帮扶、摘帽不摘监管”的要求,针对性采取帮扶措施,打牢脱贫根基,坚持问题导向和目标导向,多管齐下,确保脱贫攻坚工作成效,向党和人民交出一份经得起历史检验的优秀答卷。  把握科技扶贫特点,为国家战略接续推进做好前瞻谋划和积极准备。作为科技扶贫的先行者、践行者,中科院进行了大量的大胆探索和实践,在多年工作过程中总结出一系列有效模式和成功范式。环江县是典型的喀斯特地区,土地资源匮乏而贫瘠。近年来,中科院坚持“绿色生态扶贫”和“特色产业扶贫”新理念,利用退化植被近自然改造、人工植被复合利用等技术,培育了经济林果、中药材种植加工和种草养牛等科技扶贫体系,帮助农民年人均增收1600元以上,为西南生态脆弱区的精准扶贫提供了技术支撑和模式样板。“绿水青山就是金山银山”的科学论断在环江得到了充分验证。习近平总书记在3月6日决战决胜脱贫攻坚座谈会上提出:“脱贫摘帽不是终点,而是新生活、新奋斗的起点。要接续推进全面脱贫与乡村振兴有效衔接,推动减贫战略和工作体系平稳转型,统筹纳入乡村振兴战略,建立长短结合、标本兼治的体制机制。”相较于脱贫攻坚工作,乡村振兴更是一篇大文章,对科技支撑的需求更为迫切、更为广泛、更为长远。中科院将按照办院方针中关于“面向国民经济主战场”的创新发展要求,根据《乡村振兴战略规划(2018—2022年)》总体安排,系统梳理所能够提供的科技支撑,找准发力点,发挥机构改革效能,做好学科、人才和技术等各方面储备,为国家战略的接续推进发挥应有作用。  坚持科技支撑,注重“志”“智”双扶,充分激发贫困人口致富的内生动力。习近平总书记指出:“要把发展生产扶贫作为主攻方向,努力做到户户有增收项目、人人有脱贫门路。”而发展生产最离不开的就是科技。经过多年的积累,在中科院的支持下,帮扶区域发展了不少生态友好型高价值产业,未来要进一步延伸产业链,实现产业融合发展。另一方面,扶贫只能救一时之急,让贫困人口树立致富光荣的志向,打心底产生脱贫的内在动力,才是化解贫困的长远之策和根本之道。我们在开展产业扶贫的同时,还要高度重视“志”“智”双扶工作,注重培养一批综合能力强的乡村带头人,接过科技成果的“接力棒”,将科技之光发扬光大。要设法使更多年轻人愿意留在农村、建设农村,摆脱“等靠要”等传统思想的束缚,逐渐实现心理脱贫,为脱贫攻坚向乡村振兴的过渡提供人才支撑和文化引领。  弘扬科学家精神,把科研论文写在脱贫攻坚战场上。中科院参与扶贫的一线科研人员,通过多年来的扎实工作,得到了当地政府和人民的认可,为全院赢得了荣誉。同时,他们自身也在扶贫实践中得到了锤炼,人生境界进一步升华,事业也得到了进一步发展。被环江百姓亲切称为“真扶贫”的曾馥平,大学毕业分配到亚热带农业生态研究所工作之后,26年来一直践行着他的科技扶贫人生。他参与创立的环江生态站成为我国首个国家级喀斯特农业生态系统观测研究站,以及西南喀斯特区域唯一的国家野外研究试验台站;台站在探索喀斯特地区生态系统演替过程等学术研究领域也取得了重要成果,处于国际前沿位置。中科院不少像曾馥平这样经历的人,用实践诠释了中科院“创新科技、服务国家、造福人民”的科技价值观,用行动响应了习近平总书记关于“广大科技工作者要把论文写在祖国的大地上,把科技成果应用在实现现代化的伟大事业中”的号召。  当前,全国全面完成脱贫攻坚目标任务到了决胜之时,也到了最吃劲的时刻,中科院支持脱贫攻坚工作也面临着新的形势和环境。下一步,我们将进一步深入学习贯彻习近平总书记关于脱贫攻坚的重要指示精神,积极践行国家战略科技力量的责任担当,立足于培育致富的土壤、拔掉贫穷的根子,推动全院科技成果在当地落地生根,持续为脱贫地区进一步巩固脱贫成效和全力推进乡村振兴战略作出新的更大贡献。(作者系中国科学院党组书记、院长)  (原载于《中国科学报》2020-06-11第1版要闻)

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  相由心生、看脸识人,近日,一篇发表在《自然》杂志的研究为这些听起来“很玄”的词提供了科学依据。  12000多位志愿者、30000多张真实照片,研究团队利用人工智能(AI)神经网络技术,基于志愿者的静态面部图像预测其人格特征,完成了对他们开放性、外向性、宜人性、神经质与责任感大五人格的测量。研究发现,AI预测的准确率达58%,其中对责任感的预测比其他四个特质更为准确。  “面相”和个性究竟有哪些联系?越来越“智慧”的人脸识别将如何进一步影响人类的现实生活?技术背后的伦理底线又该如何“化虚为实”?为此,《中国科学报》对多位相关专家进行了采访。  脸上有太多秘密  外貌与性格,本就有千丝万缕的联系。  基因对脸蛋和性格都有影响,雌激素、雄激素等激素既会影响面部形状,也会影响个性。从后天来看,“我好不好看”等个人对自身面部特征的感知也影响着人的个性发展,“大笑”“皱眉”等习惯性的情绪表达也能塑造面部纹路与肌肉的发育特征。  “早期的人脸识别技术对图像的光照要求很高,且只能识别照片;目前跨年龄段的人脸识别已经实现,如识别儿童和儿童成年后的照片。”中科院心理研究所副研究员王甦菁介绍,“未来的人脸识别要从读脸向读心发展,根据照片、视频、微表情等,判断人的差异,再结合心理学的知识让计算机不仅能知道你是谁,还知道你在想什么。”  在王甦菁看来,该研究已能证明人脸图像中包含与人类个性相关的信息。其研究结果可以基于人脸图像分析出大五人格特征,将AI预测与志愿者们的自我报告结果进行对比,形成纠错机制,修正预测的结果,确保预测的准确性。  研究人员还归纳了一些更“接地气”的研究结果——从长相预测人的身体健康情况、人际关系、刺纹身的可能性以及收入高低。研究的逻辑是,外貌能预测人的性格,而性格越开放的人,往往收入越高。  应用何往  “人脸蕴含着无数有价值的信息。”论文的共同作者、HSE大学科研人员EvgenyOsin表示。  论文指出,AI系统将能够在客户服务、在线辅导等领域发挥重大作用。如帮助老板面试员工,甚至帮助单身人士在相亲网站上更好地选择另一半。同时,考虑到该技术的效率高、成本低,其应用潜力将被大量挖掘。  北京邮电大学信息与通信工程学院教授邓伟洪也对人脸的信息价值表示认可。除身份、表情、性别、年龄等众所周知的属性外,驾驶者的疲劳、撒谎者的微表情、自闭症儿童的表情、某些疾病患者的长相甚至是血液流动都会在脸部留下细微的痕迹。  正如2019年1月《自然—医学》所刊登的一项研究成果。该研究应用了一种深度学习算法,用以区分人类照片中与先天性和神经发育障碍有关的独特面部特征。当将这项辅助诊断方法搭载到智能手机App上,就可以通过扫描儿童的面部照片以检测儿童是否患有罕见遗传病。目前,该技术的准确率已高达91%,超过了人类医生,倘若加以持续改进和推广,就可帮助全球儿童获得更好的医疗条件。  “如何利用图像和视频去分析挖掘这些人眼都难以察觉的信息,是人脸识别的新问题。”邓伟洪告诉《中国科学报》。不仅在安防事业中应用,结合人脸识别所获得的新信息,该技术还可以支撑传统的心理和健康治疗设施的转型升级,并在新基建中落地。  伦理底线亟待化虚为实  该研究利用神经网络技术评估了包括人嘴巴宽度、厚度和眼睛高度等在内的128个人脸特征,以确保数据多样性。但即便如此,人面部特征也数量庞大,难以量化,变量多,联系复杂且难以分离。  即使不讨论深层次的“读脸”与“读心”的关系,人脸识别也还面临着若干挑战。  “虽然识别精度提升了,但光线对人脸识别的影响问题还不能完全解决。此外,双胞胎如何准确识别?不同成长阶段对面部造成影响后如何识别?如何在姿态变化较大的情况下识别?如何排除遮挡对识别造成的影响?如何克服室外远距离对识别精度的影响?”中科院自动化所模式识别国家重点实验室研究员雷震一口气指出了一连串问题。  数据是人脸识别的核心。据雷震介绍,因数据库里中青年的信息更多,机器学习训练更充分,也就导致了对中青年的面部识别准确率更高。此外,还因女性的发型、妆容等影响,易呈现男高女低的准确率差异。  因非理想场景下人脸信息收集成本较高,未来还可能需要研究在极端情况下,如在样本量极少的情况下如何完成人脸识别。据邓伟洪介绍,目前他的研究方向正是破解数据偏差条件下的人脸识别难题,用新型的深度学习算法保证不同种族、不同性别和不同地区的均衡识别率,克服文化和地区差异对人脸识别的影响等。  与此同时,因数据导致的人脸识别技术的伦理问题也日益引起人们重视。  王甦菁表示,志愿者信息使用的知情权尤为重要。雷震建议,数据交换、流通的前提是对个人信息脱敏,使关键信息互相独立,防止个人信息被滥用。应当制定相关法律法规,并将数据提取或清洗落实到责任单位。  “虽然人脸识别技术的广泛落地应用涉及到肖像权、隐私保护、种族和性别公平性等伦理问题,但大家不必过于担忧,目前可以通过技术和法律手段进行双重保障。”邓伟洪表示,目前已有面向加密照片的人脸识别新方法,新技术也可以在保护隐私的条件下进行照片处理。民法典中的人格权编草案对此也有明确要求——不得利用信息技术手段伪造等方式侵害他人的肖像权。  相关论文信息:https://doi.org/10.3886/E109082V1  (原载于《中国科学报》2020-06-04第3版信息技术)

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中煤榆林煤制烯烃工厂中国科学院大连化学物理研究所供图  在今年的政府工作报告中,“污染防治持续推进,生态环境总体改善”成为2020年能源发展的目标之一。  然而,能源与环保的相互掣肘,却让中国工程院院士、中国科学院大连化学物理研究所所长刘中民满含忧虑:“能源‘金三角’地区的宁东基地,估计已有近千万吨固废亟待处理。”  作为我国能源资源的富集地,西北地区也被称为化石能源和可再生能源的大型综合能源基地。其中,内蒙古鄂尔多斯、陕西榆林和宁夏宁东最为典型、集中,被誉为能源“金三角”。  当前,该地区社会经济得到快速发展,正进入转型升级阶段。但是,刘中民早就注意到,能源资源开发利用带来的环境及碳排放问题,正成为能源“金三角”发展的“硬约束”,区域经济发展与环境保护对立的现象日益严重。  于是,在刚刚结束的全国两会上,刘中民提出了“合理设定和管理化石能源聚集区环境容量”的建议。这也与中国工程院院士、安徽理工大学校长袁亮的想法“不谋而合”。  区域经济与环境发展“两手抓”  关于能源发展与环境保护的相互掣肘,刘中民曾做过很多调研。  他认为,能源开发的主要问题,一是总体上环境约束指标已经限制了其进一步发展;二是煤炭利用产生的固体废弃物还没有办法很好地解决。另外,环境容量指标方面也有不合理的地方,如西电东送、东部用电,指标都留在当地。而要想从根本上解决问题,还要依赖多能融合发展。  袁亮团队长期从事煤炭安全高效开采基础研究与技术攻关。近年来,他们团队长期扎根内蒙古、陕西煤炭生产一线,围绕鄂尔多斯盆地矿产资源协调开发战略、鄂尔多斯市伊金霍洛旗辖区煤矿无煤柱开采关键技术、神东矿区深部开采灾害预测与防控基础研究及关键技术等开展了系列攻关,为能源“金三角”地区高质量发展提供了技术支撑。  相似的科研方向与经历,使得袁亮对刘中民提到的能源“金三角”如何开发、固体废弃物如何综合利用等观点完全赞成。实际上,中国工程院院士谢克昌也对《中国科学报》表示,刘中民的建议,正是他们的“共识”。  长期以来,我国能源资源禀赋和消费需求呈逆向分布格局,形成了西电东送、西气东输、北煤南运的能源格局和流向。  到2018年,能源“金三角”地区以全国不到1.4%的国土面积,赋存了全国30%的煤炭资源储量、近1/8的油气当量储量;提供了全国31%的原煤、5.6%的原油和29.1%的天然气等共22.4%的化石能源;建成了全国1/4的大型煤电基地和超过1/3的现代煤化工项目;切实保障了我国能源供应安全。  化解区域经济发展与环境保护对立现象,必须两手抓,两手都要硬,这成为科研人员的共识。  “二氧化碳虽然对环境不利,但它是一个宝贵的资源,也是原材料。国外提出了CCS,即碳捕集与封存。而我们国家更加重视二氧化碳资源性利用,提出了CCUS,即碳捕集、利用与封存。”袁亮对《中国科学报》说。据透露,两会期间,袁亮提出的“尽快启动科技创新2030——‘煤炭清洁高效利用’重大项目”的议案将会尽快启动。  发展中保护保护中发展  针对煤炭区域发展与环保现状,刘中民早有自己的思考。他提出了“坚持发展中保护、保护中发展”的解决方案。  首先要正确认识和处理经济发展与环保治理二者的辩证关系。“在不突破生态保护红线的前提下,科学、合理地设定环境容量指标和考核方法,精准、有力地实施环保治理政策,避免不顾经济安全运行的‘一刀切’政策。”刘中民对记者说。  其次,建立跨行政区域的环境容量协同管理机制。当前以行政区域为界的环保治理体系已经难以应对环境污染的跨区域流动问题,亟须建立跨行政区域的区域协同管理机制。化石能源集聚地区也需建立如能源“金三角”环境容量协同管理机制,探索以市场化、行政化手段协同管理区域环境容量。  另外,刘中民还提出要充分考虑化石能源集聚地区保障全国能源供应的战略定位和能源产品外调为主的格局,对于跨区域性的碳排放控制问题,合理分配排放源地区和能源产品终端消费地区的碳排放责任。同时,要建立环境容量的分区、分类差异化评价考核机制。加快建立环境质量自动监测、动态评估和决策体系,因时、因地、因项目制定相应的环境容量管理措施。  袁亮则认为,解决该问题,应该有顶层设计。“必须承认,现在由于体制和机制的问题导致条块分割。如整个煤炭的安全精准绿色开发与清洁高效利用涉及到的相关环境、政策等问题,由于地区不同,无法统筹考虑。我也赞成在‘金三角’地区实行多种矿产资源、多种能源综合开发利用。”  袁亮建议国家要重视未来几十年我国能源价值开发利用最大化。另外,他还强调,“金三角”地区地处黄土高坡,干旱少雨,生态环境较为脆弱。在合理开发和利用能源资源的同时,更要有效地保护和改善生态环境。  把固废“还”回地下  此前,中国科学院曾组织27名专家,论证合肥综合性国家中心能源研究院研究的4个方向,其中第一个方向就是煤炭清洁高效利用,袁亮团队就负责这个方向。他认为,我国有些学者提出“去煤”的观点是片面的,因为他们对煤的了解认识并不全面。  “煤具有双重属性,一是燃料,二是原材料。很多人认为煤炭就是用来烧的,这一认识是不全面的。”袁亮说,2017年他提出了绿色煤炭资源量的新概念,通俗地讲就是好采的煤炭资源量。全国现在探明的煤炭资源量中,绿色煤炭资源量仅占总量的1/10,约有5000亿吨左右。  “5000亿吨什么概念?按照现在的开采方法和需求,我们只能采40至50年。在有限的煤炭资源开发利用中,我们不但需要把煤当作燃料燃烧,还要发挥它重要的资源作用。”袁亮强调说。  科学认识并充分发挥煤的“两重性”,我们最需要做什么?那就是煤炭的清洁高效利用。“不是把煤一烧了之直接变成电,而是要尽可能地通过科技进步来延长它的价值链。”  袁亮就此提出“全生命周期”“全产业链”的概念,即煤矿从建设、生产到最后闭坑的全生命周期,以及煤炭从开采到利用的全产业链,都要开展清洁高效利用研究。首先是煤炭的绿色开采,开采后不能破坏土壤、地下水等生态环境。另外,要大力开展低损伤无害化开采研究。同时,还要研究煤炭的清洁燃烧和高效转化,提高它的燃烧效率,实现燃烧最充分、排放最低、耗煤最低,要降到300克/千瓦时以下。  袁亮告诉记者,他们团队今年承担了国家重点研发计划项目“大型煤电化基地固废规模化利用成套技术及集成示范”中多源煤基固废协同利用与绿色充填关键技术的攻关。“这是全世界的一次重大尝试,就是研究能源‘金三角’地区宁夏宁东基地近千万吨煤基固废全产业链协同利用,通过研发固废无害化处置及绿色充填关键技术,实现固废的无害化、资源化、规模化利用,把它‘还’回地下。”  (原载于《中国科学报》2020-06-03第3版能源化工)

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  华北平原耕层普遍变浅,资源利用效率降低,小麦种植如何提质增产亟待解决。近日,旋松耕层优化小麦绿色提质增产增效技术取得了实质性成效,有望突破上述难题。  该技术由中国科学院遗传与发育生物学研究所农业资源研究中心(以下简称农业资源中心)和山东驰象机械科技有限公司联合研发。5月下旬,国家重点研发计划项目“粮丰工程”重点专项组织专家验收组,对该技术千亩示范田进行灌浆后期提前测产验收。  据介绍,为落实“藏粮于地、藏粮于技”战略,农业资源中心承担的国家重点研发计划“粮丰工程”专项“黄淮海冬小麦产量与效率层次差异形成机制与丰产增效途径”和“小麦生产系统对气候变化的响应机制及其适应性栽培途径”,于2019年至2020年在山东省德州市陵城区示范推广了冬小麦旋松—夏玉米遁耕周年耕层优化绿色提质增产增效技术2000亩。  该套创新耕作技术兼具前旋耕(25厘米)、后深松(40厘米)和后镇压多项复合功能,并且具有不打乱土层、旋耕深松土壤、打破犁底层、蓄水保墒、活化土壤营养、改良盐碱地等中低产田、建设高标准农田、减少灌溉和化肥农药施用量以及提高资源利用效率等作用。  “前面旋耕是25厘米,可以把秸秆都打进去,病虫害也就都埋下去了;其次就是深松,可以达到40厘米。这样就容易蓄水保墒,一下雨可以很快渗到土壤深层,从而减少了水分在土壤表面的蒸发,这个效果非常显著。”农业资源中心研究员张正斌向《中国科学报》介绍。  不仅如此,张正斌表示,该技术还可以扩大根深的面积、范围,也就等于扩大了养分和水分的吸收。  在现场,由山东省农业科学院研究员王法宏、山东省德州市陵城区农业农村局高级农艺师代成江等专家组成验收组,对采用该技术的山东省德州市陵城区滋镇1000亩示范田进行了灌浆后期提前测产验收。  专家组查看了示范田的长势情况,并对陵城区友帮种植专业合作社的130亩示范田进行了测产验收,其中对照田(深耕25厘米)70亩、旋松耕层优化田(40厘米)60亩,种植小麦品种为济麦60。  按照验收方案,专家组分别在上述对照田和旋松耕层优化田随机抽取6个样点进行测产。测产结果显示,旋松耕层优化田比对照田每亩增产103.6公斤,增产率24.1%。此外,旋松耕层优化田比对照田的小麦株高多5厘米,分蘖增加2个,叶片增加1个,穗大粒多粒饱粒大,衰老落黄明显延后,产量潜力明显提高。  王法宏表示,根系是最重要的,特别是小麦深层根系更是如此。“人老根先老,树老根先死”,因为小麦一抽穗,根系就开始衰老。但抽穗以后是形成产量的关键期,所以根系衰老和籽粒产量形成是同步进行的。  王法宏介绍,后期麦田管理要注意养根、护叶、保粒重,促进根系深扎,衰老就会变慢,粒重就高。“所以,我觉得这个技术很值得推广。”  测产专家认为,这项技术为我国改良中低产田到高产田、适应气候变化栽培提供了有力支撑,并为保障国家粮食安全做出重要贡献。良种良法优化配套,种植超强筋优质小麦,还可以扬华北平原强筋优质小麦之长,补干旱缺水之短,实现节水优质绿色增产增效协同发展。  目前,这项惠民技术已在全国多地示范推广。  (原载于《中国科学报》2020-06-02第3版农业科技)

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