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  从用火作为照明光源,到爱迪生发明白炽灯,再到以LED为核心器件的半导体照明走进千家万户,照明技术的发展史就是人类文明进步史的缩影。  LED半导体照明光源具有高效节能、绿色环保的显著特点,是全球颇具发展前景的高技术产业之一,也是全球高技术竞争的关键领域。  1月10日,2019年度国家科学技术奖揭晓,“高光效长寿命半导体照明关键技术与产业化”获国家科技进步奖一等奖。该项目历时十余年联合技术创新,形成具有我国自主知识产权的高光效、长寿命半导体照明成套技术,关键指标达国际领先。项目成果实现大规模产业化推广,在北京奥运会、“十城万盏”示范工程等重大工程实现示范应用。  照明产业转型升级照明产品更新换代  本世纪初,全球纷纷围绕LED研制制定发展计划。我国在2003年提出发展半导体照明计划,科技部等六部委启动“国家半导体照明工程”;2006年,半导体照明列入“国家中长期科学技术发展规划纲要”;2013年,国务院发布“发展节能环保产业的意见”,大力推动半导体照明产业化。  随着淘汰白炽灯计划实施,LED通用照明市场呈现爆发式增长,但半导体照明产品面临电光转化效率低、长期工作可靠性差、标准缺失等难题。项目主要完成人、中国科学院半导体研究所研究员李晋闽表示,该项目在国家科技计划的持续支持下,历时十余年联合技术创新,率先突破了全链条自主可控的半导体照明关键技术,实现LED芯片大规模产业化。项目成果在北京奥运会、“十城万盏”节能改造、索契冬奥会、俄罗斯世界杯等多场景开展示范应用,通过半导体照明产品大规模推广,为全球可持续发展做出贡献。  自主研制半导体照明芯片,有助于半导体照明终端产品大幅降价和大规模推广应用,带来的经济效益与节能减排效果非常显著。  “十几年前,一个照明光源一百多块钱,现在已经降到一元。从效率来说,LED光源电光转换效率是荧光灯的5倍,白炽灯的20倍。”李晋闽说,目前,我国已有近50%的传统光源被LED产品所取代,每年累计实现节电约2800亿度,相当于3个三峡水利工程的发电量,超过澳大利亚全年用电量。  LED芯片是半导体照明“金字塔的塔尖”,下游封装、模组、应用等链条因为芯片产业化打开了想象空间,形成了外延芯片与国际并跑、应用产品领跑的产业新格局,我国半导体照明成为具有重要国际竞争力的高科技领域。  产学研联合创新加速科研成果产业化  作为项目第一完成单位,中国科学院半导体研究所秉持开放做研发的理念,围绕半导体照明主流关键技术和产业界联合创新。  “基础研究和工程化、产业化是一个链条。”李晋闽介绍说,项目技术推广依托半导体照明联合创新国家重点实验室平台,通过科研单位与行业龙头企业之间密切结合,探索了从基础研究、共性关键技术突破到产业化技术推广的路径,实现了高效LED材料、芯片、封装全链条技术产业化推广与半导体照明核心器件国产化。  据悉,激光诱导光提取技术等多项外延芯片技术率先在三安光电股份有限公司进行推广与量产,通过半导体所的技术辐射,打通产业和科研之间的壁垒,不仅降低了产品成本,提升良品率,还加速形成规模化生产。  “产学研深度结合,LED是很好的案例,获奖项目是产业界和学术界合作的成果。”项目主要完成人,三安光电副董事长、总经理林科闯说,此项目是整个半导体照明产业链的技术攻关突破,所覆盖的面大且深,上中下游企业、政府、科研机构等协同创新合作是必要的,也非常重要。  据悉,三安光电在超高亮度LED外延材料结构、p-GaN的掺杂技术、芯片台面图形和电极图案、芯片的制作工艺、芯片与基底的连接等方面形成了具有自主知识产权的技术。在电极制备、台面刻蚀、衬底减薄及激光划片工艺技术上都已建立了高效低成本的成熟工艺路线。上述研发平台、硬件基础及专有技术为项目的创新做出了贡献。  林科闯表示,为适应半导体照明应用领域多样化发展,三安光电也将继续联合中科院等科研机构,向高端、新兴半导体照明领域加快拓展。  基于照明超越照明光的应用超乎想象  随着半导体照明技术与产业的发展,除在照明方面的应用,新技术与新业态也层出不穷。  李晋闽举例说,采用深紫外LED替代传统汞灯,在消毒杀菌的应用类似于白光LED替代传统光源在照明领域的应用,将形成一个巨大的新兴产业。深紫外LED可广泛应用于水净化、空气净化、生物探测、医疗等民用领域。  李晋闽认为,半导体照明具有较强的延展性,能衍生出更大的发展空间,带动更多领域做大产业规模。展望未来,半导体照明产业正在从最初的技术驱动转变为应用驱动,按需照明、智慧照明、超越照明将是半导体照明产业未来发展的重要趋势。半导体照明将在健康照明、智慧照明以及农业、医疗、通讯等超越照明的技术领域实现更为广泛的应用。  当前,LED半导体照明企业把握自身在产业链中的固有优势,积极拥抱物联网、“互联网+”、5G应用等新技术,朝着产业再定位、再出发、再发展迈进。  据林科闯介绍,三安光电重点关注高端氮化镓LED外延芯片、高端砷化镓LED外延芯片、Mini/MicroLED芯片、车用LED照明等领域。他认为,5G将推动8K显示发展,而8K将带动MiniLED/MicroLED发展。可见光和不可见光的应用场景超乎想象,与显示、智慧城市、环境监控、健康、智能农业等等的结合,将带动下一波照明产业升级。

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  党的十九届四中全会审议通过的《中共中央关于坚持和完善中国特色社会主义制度、推进国家治理体系和治理能力现代化若干重大问题的决定》(以下简称《决定》),是推动新时代国家制度和国家治理体系建设的纲领性文件。《决定》对完善科技创新体制机制进行了全面部署,为深化科技体制改革指明了方向、提供了根本遵循。我们要深入学习贯彻《决定》精神,加快推进科技创新治理体系和治理能力现代化,为建设创新型国家和世界科技强国提供更加有力的制度保障。  构建社会主义市场经济条件下关键核心技术攻关新型举国体制,是中国特色自主创新道路的本质要求  举国体制是社会主义集中力量办大事制度优势的集中体现,是我国科技创新实现历史性转变、取得历史性成就的重要法宝。构建社会主义市场经济条件下关键核心技术攻关新型举国体制,是在新的发展形势和发展要求下,坚持走中国特色自主创新道路的战略性制度安排。构建新型举国体制,要遵循科技创新规律和社会主义市场经济规律,做好顶层设计和统筹谋划,集中力量抓重大、抓尖端、抓基本,做到全国一盘棋。  国家战略科技力量是构建新型举国体制的关键载体。经过70年的发展,我国已经拥有一支高水平战略科技力量,在推动我国科技创新事业中发挥了不可替代的作用,是建设新型举国体制的核心骨干力量。当前,我国科技创新正处于加快整体跃升、实现引领发展的关键阶段,必须进一步夯实自主创新的物质技术基础,加快建设以国家实验室为引领的创新基础平台。以国家目标和战略需求为导向,瞄准国际科技前沿,集中优势科技资源,在一些重大创新领域布局一批体量更大、学科交叉融合、综合集成的国家实验室,组织具有重大引领作用的协同攻关,形成集群优势,率先实现重点突破,进而引领带动和加速提升我国的科技综合实力。  国家重大科技项目是构建新型举国体制的重要抓手。要从长远的战略需求出发,进一步聚焦目标、突出重点,部署一批体现国家战略意图、关系国家全局和长远的重大科技项目、关键核心技术攻坚任务,与已经部署的重大项目形成梯次接续的系统布局。以国家重大科技任务为牵引,以国家战略科技力量为主体,充分调动和发挥高校、企业、社会等各方面创新力量,形成开放合作、协同攻关的新格局,加快产出一批战略性技术和战略性产品,开辟新的产业发展方向和重点领域,培育一批新的经济增长点,形成支撑创新发展的先发优势,为经济社会发展提供强大动力。  中国科学院作为国家战略科技力量,将努力在国家实验室建设中起到核心、领衔作用,进一步加强优势资源整合,协同国内相关领域创新力量,加快建设成为我国最大、最具优势特色的国家实验室。进一步强化建制化优势,积极发挥在国家重大科技项目和关键核心技术攻关方面的生力军作用,加快突破一批关键核心技术,解决一批“卡脖子”短板问题。以科创中心、综合性国家科学中心为重点,与高校、地方、企业建立更加紧密的协同合作,努力在新型举国体制建设中先行先试、实践探索、走出新路子。  健全完善支持基础研究、原始创新的体制机制,是加快提升自主创新能力的重要前提  基础研究是整个科学体系的源头,是实现重大技术突破、抢占知识产权高地的基础,也是体现一个国家科技综合实力的重要标志。进入21世纪以来,各主要学科领域在理论体系、重大问题等方面取得了一系列重大进展,呈现出持续加速的态势。要抓住新一轮科技革命和产业变革的战略机遇,必须打好基础研究这一事关我国科技长远发展的根基。《决定》明确指出,加大基础研究投入,健全鼓励支持基础研究、原始创新的体制机制。  要从我国国情出发,坚持有所为有所不为,坚持“两条腿”走路。一方面,要紧紧围绕经济社会发展的重大需求,从中发现重大科学问题、解决好这些问题,以应用研究带动和提升基础研究的原创能力。另一方面,也要鼓励科学家树立创新自信,瞄准前沿重大科学问题,特别是重大新兴交叉方向,开展基于好奇心驱动的自由探索,努力在原创发现、原创理论、原创方法上取得更多重大突破。  进一步明确加大基础研究投入的机制。目前,我国基础研究投入占比明显偏低,严重制约了原始创新能力的提升。要根据基础研究和原始创新的特点和规律,加大中央财政对基础研究长期持续稳定的支持力度。强化竞争择优,不搞大水漫灌,重点支持创新能力强的科研机构和优秀科技人才,重点建设一批具有先进水平的跨学科创新基础平台和设施,重点布局一批重大前沿交叉项目。同时,也要积极探索多元化的投入机制,鼓励和引导企业、社会重视和加强对基础研究的投入和支持。  中国科学院作为我国基础研究的中坚力量,将紧紧围绕机构、项目、人才三条主线,统筹布局,积极探索基础研究政策特区建设。深入贯彻落实习近平总书记提出的“打造原始创新策源地”的要求,稳定支持一批高水平的卓越创新中心,加快建设一批国际一流科研机构。部署实施基础前沿科学研究计划和一批“从0到1”的原始创新项目,严格遴选优秀项目试行“5年+5年”支持模式,加快形成一批具有引领作用的重大创新方向。遴选支持一批有潜质的优秀青年人才,瞄准科技前沿,甘坐冷板凳,力争未来一个时期产出一批达到国际重要奖项水平的重大原创成果。  建立以企业为主体的技术创新体系,是推动经济高质量发展的关键要素  强化科技创新对现代化经济体系的战略支撑作用,关键是要建立以企业为主体、市场为导向、产学研深度融合的技术创新体系。《决定》强调,要支持大中小企业和各类主体融通创新,创新促进科技成果转化机制,积极发展新动能,强化标准引领,提升产业基础能力和产业链现代化水平。  建立以企业为主体的技术创新体系,就是要让企业在技术创新决策、研发投入、科研组织实施、成果转化评价等各个环节发挥主体作用,鼓励和支持企业建立研发机构、加大研发投入,参与和主导国家重大科技项目,变“要我创新”为“我要创新”。强化标准的引领作用,推动企业发展以技术、标准、质量、品牌、服务为核心的竞争新优势。进一步明确科研院所、高校等支持企业提升产业创新能力的政策体系,创新成果转移转化机制,打通科技成果到市场需求的“最后一公里”。  建立以企业为主体的技术创新体系,必须正确处理好政府与市场的关系。充分发挥好市场在资源配置中的决定性作用,营造有助于公平竞争的创新环境,让企业真正形成依靠创新提升能力、加速发展的内生动力。充分发挥好政府的战略规划、政策供给和统筹协调作用,加强金融财税政策引导和激励,加强知识产权保护,加大侵权惩罚力度,为企业开展创新、加大投入、提升核心竞争力解除后顾之忧。  服务国民经济主战场是国家科研机构的一项重要职责。中国科学院将全方位加强与地方、企业的科技合作,以促进科技成果转移转化专项行动和“科技服务网络计划”为抓手,进一步优化知识产权运营和成果转化管理,部署一批能落地、见实效的科技项目,转化推广一批具有产业应用前景的科技成果,全面开放各类科技资源、科技平台,积极支持和推进“双创”工作,为产业转型升级和企业科技需求提供更多高质量的科技供给。  健全完善科技人才发展机制、科技管理体制和政策体系,是科技创新协调有序、充满活力的必要保障  当前,我国科技体制改革已进入攻坚阶段,加快科技创新治理体系建设尤为迫切。《决定》强调,要弘扬科学精神和工匠精神,完善科技人才发现、培养、激励机制,健全符合科研规律的科技管理体制和政策体系,改进科技评价体系,健全科技伦理治理体制,进一步指明了科技创新治理体系建设的目标方向和重点任务。  人才是第一资源。只有健全完善人才发现、培养、激励机制,才能不断凝聚培养造就一支高水平科技创新队伍。要进一步加大改革力度,统筹考虑人才政策、人才计划和体制改革的有机衔接,紧密结合国家各类重大任务、重大布局、重大平台建设,不拘一格选拔有潜力的优秀青年人才,把他们放到关键岗位上锻炼,加快培养造就新一代科技领军人才和拔尖人才。以需求为导向,积极探索创新人才培养模式,打破门户之见和固有利益格局,推动人才培养链与产业链、创新链有机衔接,促进科教融合,进一步优化人才结构、提升培养质量。树立正确的人才评价导向,赋予科研人员更大的创新自主权,坚决摒弃只看数量、帽子,不看能力贡献的倾向,做到好中选优、优中选强,促进各类人才良性竞争、有序流动。  加快构建良好的创新生态。要大力弘扬老一辈科学家报国为民、艰苦奋斗的爱国情怀和高尚情操,引导广大科研人员树立正确的价值观,多讲奉献、担当、实干,不浮夸、不浮躁、不盲目攀比。建立导向明确、正向激励的科技管理体制和政策体系,营造安心致研的良好创新环境,努力解决科研人员的后顾之忧。加强科学精神涵养和科研诚信教育,严把学术质量关,严把学风道德关,加强科技伦理制度建设,让科学精神和科研诚信真正内化为科研人员的行为准则和精神追求。加强对科研诚信、科技伦理和学术不端等行为的监督和查处,对违背科研诚信的行为要坚持无禁区、全覆盖、零容忍、严肃查处,对相关责任人在晋升使用、表彰奖励、参与项目等方面做到“一票否决”。  (作者:白春礼,中国科学院院长,党组书记;原载于2020年1月6日《学习时报》头条)

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  能源是人类社会生存和发展的三大支柱之一,是我国现代化的基础和动力。我国已成为世界上最大的能源生产国和消费国,但长期以来,“富煤、贫油、少气”的资源禀赋特点,使得我国能源供应安全压力增大、能源资源约束日益加剧、生态环境问题突出。  加快构建清洁、高效、安全、可持续的能源新体系,对我国抢占新一轮能源革命战略制高点、保障国家长远利益至关重要。  近日,在“中国科学院大连化学物理研究所发展战略研讨会暨七十周年所庆纪念大会”上,近百位能源化工领域专家学者和企业界代表聚焦变革性能源科技创新与产业发展,为能源新体系建设出谋划策。  化石能源清洁 高效利用是关键  “尽管非化石能源总量有明显增加,但在未来一段时期内,以煤炭为主的化石资源仍然是主体资源。”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说。  来自国家统计局的数据可证实这一论断。2018年,全年能源消费总量46.4亿吨标准煤,比上年增长3.3%。煤炭消费量占能源消费总量的59%;天然气、水电、核电、风电等清洁能源消费量占能源消费总量的22.1%,可再生能源发电装机量达到7.28亿千瓦,同比增长12%。此外,原油对外依存度从2010年的53.8%迅速飙升到2018年的71%,天然气也提升至43.9%。  然而,这种以化石能源为主的能源消费结构带来诸多弊病。  一方面,石油、天然气资源对国外进口依赖程度高,严重威胁我国能源供应安全;另一方面,大规模化石能源开发利用排放了大量二氧化硫、氮氧化物、烟尘等污染物,导致生态环境恶化,大范围、高强度的雾霾天气倒逼能源转型。此外,高碳化石能源的消耗还导致大量二氧化碳等温室气体的排放,减排压力巨大。  在当前形势下,煤炭资源仍十分重要,推动以煤炭为代表的化石能源高效清洁利用,实现绿色低碳发展是能源转型的关键。  煤化工清洁利用主要分两方面,且已经形成了一批核心技术,目前,正处于完成工业示范并大规模推广应用的有利时期。一方面,通过高效转化,实现化学品生产。比如,发展以煤为原料的现代煤化工,通过气化、液化、新型焦化等途径制取油品和替代石油制取大宗化学品,刘中民团队在煤炭经甲醇制烯烃以及煤基乙醇技术上取得多项创新成果并实现产业化。  就在9月15日,中国科学院院士、大连化物所研究员包信和团队与陕西延长石油(集团)有限责任公司研发的煤经合成气直接制低碳烯烃技术取得工业试验成功,为我国进一步摆脱对原油进口的依赖,实现煤炭清洁利用提供了一条全新的技术路线。  另一方面,通过煤炭燃烧和催化转化过程中的技术革新,实现煤化工的清洁燃烧。目前,我国燃煤发电净效率已突破50%,在煤电能耗、污染排放等方面的控制达到了世界领先水平。  中国科学院院士、华东师范大学终身教授何鸣元从“绿色碳科学”概念出发,提出在化石能源利用时解决好碳循环严重失衡问题。他表示,当化石能源加工利用产生二氧化碳时,可以通过化学循环或者生态循环的方式,使之又变为燃料和化学品,尽量接近碳循环平衡。  “集中排放的二氧化碳必须以工业的方式来解决,我国‘二氧化碳化工’研究正引领世界二氧化碳资源化利用的正确方向。”何鸣元说。  可再生能源成为主攻方向  当前,世界能源结构正处于从高碳到低碳以至走向无碳的过渡期。纵观全球,风能、太阳能、生物燃料等可再生能源技术研发活跃,主要发达国家和地区提出了海上风电发展战略,加速推动海上风能产业发展;深化布局光伏发电全产业链创新。此外,在纤维素乙醇、藻类生物燃料等生物能源技术领域也取得了重要进展。  如果说化石能源清洁利用是我国在能源转型过程中的“一条腿”,那么新能源和可再生能源则是其中不可忽视的“另一条腿”,它是优化我国能源结构的主攻方向。我国《能源生产和消费革命战略(2016—2030)》中指出,到2030年和2050年,非化石能源占比要达到20%和50%,实现这一目标,任重道远。  “可再生能源的发展势不可挡,也是全世界各国共同倡导和重视的方向。可再生能源逐步替代化石能源已成为必然趋势。”中国科学院院士、大连化物所研究员李灿说。  他建议,加快发展太阳燃料技术。在李灿看来,我国可再生能源资源丰富,尤其西部大部分地区光伏和风电潜力巨大。其中,西南地区可大力开发利用水电,沿海又有丰富的风电资源,这些可再生能源的区域分布正符合我国区域经济的能源需求,若将这些可再生能源部分转化为太阳燃料,既解决储能问题,又可通过智能电网合理调配可再生能源满足多元化的市场需求,将电能和化学能优化互补,大大缓解我国对国外石油(化石燃料)高度依赖的国家能源安全问题,将成为同时解决我国能源问题和环境生态问题的一种方案。  此外,氢能源和甲醇燃料也成为全球新一轮的发展热点,尤其是以燃料电池为代表作为应用工具正在多个领域进行商业化运营。  南方科技大学清洁能源研究院院长刘科表示,“抓住了氢能源的平衡,就抓住了能源的核心。”他指出,氢燃料电池的未来在液体甲醇,目前甲醇制氢的成本大大降低,已完全具备产业化条件,“全球甲醇的供应量几乎没有问题,且提供了一条从化石能源向可再生能源转化的成本最低的线路”。  不过,在燃料电池应用推广过程中,仍面临诸多挑战。我国研究机构与企业纷纷在基础、应用研究上进行布局和投入。  顶层设计构建能源新体系  能源转型要坚持化石能源与可再生能源“两条腿”齐头并进、相互补充。在刘中民看来,要实现构建清洁低碳、安全高效的能源体系的战略目标,还必须从能源系统顶层设计角度出发,以能源技术创新为引领。  “无论是煤炭、石油、天然气等化石能源,还是可再生能源和核能等新能源,其目的都是向用户提供电力、热能以及油品和化学品。它们虽目标一致,但没有‘合并同类项’,能源结构中各系统相对独立,没有形成一个完整的能源体系,整体效率不高。”刘中民说。  的确,多能融合互补是能源变革的发展趋势。有专家指出,应对世界能源变局、突破我国能源困局、开创能源新局,需要利用能源科技创新国家队的力量把分散、偶然、战术性的创新转变为系统、必然和战略性的创新,以更好更快地把我国建设成为能源强国。美国、德国等发达国家已开始探索一体化、智能化多能融合体系的架构设计。  目前,中科院大连化物所正在牵头筹建洁净能源创新研究院,推动能源领域的国家实验室建设,以期探索建立创新链、产业链、资金链、政策链相互交织、相互支撑的全链条创新体系。  “要发挥举国体制优势,打破能源领域板块壁垒,突破高效催化、低碳制氢、规模储能等一批战略核心技术,抢占能源技术战略制高点,实现化石能源与可再生能源及核能的低碳化战略融合与发展。”刘中民说。  (原载于《中国科学报》2019-09-26第1版要闻)

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  抗生素的长期滥用导致了细菌耐药性的增强与超级细菌的日益增多。世界卫生组织将细菌耐药性列为本世纪人类在健康领域面临的最大挑战之一。据统计,耐药性的细菌感染每年在全球范围内造成约70万人死亡。这其中,环境是细菌耐药性传播的重要媒介,而通过空气传播,过去很少被考虑到。  以“环境中耐药菌及耐药基因的传播与控制”为主题的第657次香山科学会议近期在北京召开,来自37所研究机构的学者们针对耐药菌和耐药基因的来源、危害等开展讨论,认为耐药菌和耐药基因对人类和环境构成严重威胁,厘清耐药菌和耐药基因的来源清单成为当务之急,可从医院、畜牧养殖、抗生素生产企业、污水厂等入手,协调优先控制致病菌的名单;重点关注选择压力条件下微生物响应,研究耐药菌和耐药基因对环境、人的健康效应以及重要耐药基因的传播机制等。  耐药菌及耐药基因成新型污染物之首   联合国环境规划署发布的《2017年前沿报告》指出,抗生素滥用已成为严重问题。预计到2030年,畜牧业抗生素使用量将增长67%,水产养殖中使用抗生素的75%会释放到周围水环境中。由于抗生素过量使用和滥用加剧,细菌耐药性也在不断进化和增强,感染人群面临更大的死亡风险。联合国环境署将耐药菌及耐药基因列为6种新型环境污染物中的第一个。  研究发现,人和牲畜会通过空气、食物和水接触更多耐药菌和耐药基因而受到感染,增加了健康及医疗上抗生素治疗失效的风险。更为严重的是,这些耐药基因有可能通过基因水平转移从环境宿主细菌转到病原菌,或从病原菌转到环境中的原生宿主细菌,使得传播更为迅速和广泛。  作为本次香山会议的牵头组织者之一、北京大学教授要茂盛告诉科技日报记者,空气传播耐药菌和耐药基因在过去是盲区,也是以前未能被证实的公共卫生和健康威胁。呼吸系统感染是细菌获得耐药基因的重要来源,约占50%的耐药基因来自呼吸系统感染的病原体。最新研究发现,呼吸系统等耐药病原体如铜绿假单胞菌、流感嗜血杆菌以及“超级细菌”耐甲氧西林金黄色葡萄球菌通过呼吸传播,加快了耐药基因在环境中扩散的步伐,对未来医疗卫生构成巨大挑战,空气是未来需要防范与控制的重要传播媒介。  全面调查它们从哪里来到哪里去   会议执行主席之一、中国工程院院士陈君石研究员强调:“对于耐药菌及耐药基因的来源,医院是一个重点,应全面调查各种类型的医院,了解使用情况及医院从病人体内分离出来的耐药菌及耐药基因,然后研究其扩展到环境的可能;另一个来源是药厂,应追踪药厂废水,以获知影响区域;家禽养殖业也是很重要的来源,应选择不同的抗生素使用情况、气候、地理环境等,来对养殖场周围环境进行评估。不同农作物的抗生素使用情况也不同,如何影响周围环境的问题也值得研究。”  华南师范大学环境研究院教授应光国的研究显示,6年前中国的抗生素使用量就高达16.2万吨,其中兽用占52%、人用占48%。  “大肠杆菌能携带多粘菌素耐药基因MCR-1,从上游种鸡场沿着鸡肉生产链条一直传播到超市,说明黏菌素作为抗菌促生长剂在家禽养殖业的大量、广泛使用,可能是导致该耐药基因广泛存在的主要原因;而碳青霉烯耐药基因blaNDM,虽然在上游种鸡场为阴性,但在鸡场的鸡、鸟、狗和苍蝇,甚至饲养员携带的大肠杆菌中阳性率极高。这些情况说明,不同耐药基因在鸡肉养殖链中具有不同传播模式。”中国工程院院士、中国农业大学教授沈建忠说。  要茂盛团队的研究还发现,在高污染、高湿大气环境中,如北京雾霾天,β-内酰胺类耐药基因blaTEM被发现是最丰富的耐药基因亚型。在晚上8点左右,与多重耐药性有关的NDM-1耐药基因在高度污染空气中,有时高达耐药基因相对总量的70%。  香港大学张彤教授说:“现在的研究是从不同角度来看耐药问题,应该构建一个采取一致行动的平台。特别是抗生素问题是个需要长期解决的难题,目前不可能放弃使用抗生素。但是人们必须意识到,滥用抗生素会导致耐药菌和耐药基因的传播,未来很可能会面临无药可用的状况,我们需要采取措施来延缓耐药发展的速度。抗生素、耐药菌以及耐药基因的来源分析和清单调查需要采用多种手段,选择典型体系进行全面调查,要全方位关注不同介质和来源,包括水土气、养殖环境和医院等;重点需要研究各种选择压力下耐药菌的响应,除了环境中常用的指示生物,也要关注致病菌;环境、医疗、畜牧养殖等领域需要协调制定优先控制名单;另外,需要利用已有的处理技术,优先控制主要污染源。”  携手找到耐药基因阻断策略   国家食品安全风险评估中心吴永宁研究员表示,我国生产的抗生素占世界的50%以上,抗生素最大的问题是研发速度赶不上耐药速度,在这个过程中,加速抗生素研究是一个重要策略。  “对于医学层面的健康和环境风险之间的连接点,必须理解环境中哪些潜在的病原菌携带了怎样的抗性基因。比如细菌携带了抗性基因,并不断繁殖,但目前还不清楚环境条件是如何影响其繁殖和传递的,以及环境中其他污染物是如何诱导抗性基因的产生和传播的。另一个巨大的挑战是,一旦这个细菌带有耐药性并繁殖了,其扩增是受什么环境条件的影响。”中科院城市环境研究所研究员朱永官说。  尽管目前已有了一些基础研究和数据,但从全球看,对环境中耐药基因的起因、来源、迁移和归宿仍未有全面和彻底的科学研究,如何进行环境健康风险评估,仍然缺乏基本框架和模型。另外,还需对控制阻断策略、实施方案等进行全局性思考和研讨,以削减并最终阻断抗生素和耐药基因的环境排放。  香港理工大学教授李向东认为,来源分析是摸家底、找重点。抗生素的效应是否被夸大,如何更有效找到途径,如何给政府提供一些决策报告,就需要把更广义范围内的健康效应找出来。对此,中国疾病预防控制中心环境所施小明研究员建议,在典型气候区域做一个系统性分析,包括污染环境、动物、人体,做一个全面系统的科学调查。  “当务之急是要了解我国的耐药菌及耐药基因污染情况究竟怎样,避免讲得过于严重,但也要实事求是,重视科学数据,加强传播机理、环境过程、生物可利用性等研究。其中,健康危害的研究是最重要的方面。”中国科学院院士、中国科学院生态环境研究中心研究员江桂斌说。与会专家学者还一致呼吁,在世界范围内,包括医疗卫生、微生物学、农业动物养殖、食品安全、流行病调查、环境保护及工程技术等不同学科领域的专家,应携起手来共同应对耐药菌和耐药基因的挑战。(原载于《科技日报》2019-09-1805版)

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  石油被称为现代工业的“血液”、但在新中国成立之初、百废待兴之时,它却成了阻碍中国经济发展的绊脚石。  身处特殊年代,中国科学院大连化学物理研究所(以下简称大连化物所)的科学家让研究方向与民族振兴同向同行,将个人志向与国家命运相融相连,把发展水煤气合成液体燃料、支持新中国石油工业的恢复作为自己光荣的使命,解决了国家的燃眉之急。  这是大连化物所紧扣时代脉搏所取得辉煌成就的一个缩影。70年,一项又一项创新成果从这里汩汩涌流,一代又一代科研人在此生生不息……  心怀大局赴使命  1953年,新中国第一个五年计划实施,随之而来的是《1956年至1967年科学技术发展远景规划》的起草、论证,它关乎国家科技发展的大计。  为此,大连化物所确定了三方面的规划内容。除了继续发展人造石油技术、提高原油加工技术,还要瞄准国民经济和国防建设所需的产品。  抗美援朝战争爆发后,国内急需炸药,甲苯作为炸药的重要原料非常短缺。研究所研制出七碳馏分脱氢环化制甲苯催化剂,并最终成功实现工业化生产,对当时的国防事业发挥了不可磨灭的作用。  1958年,“两弹一星”研制被提上日程。中国科学院原副院长张劲夫曾在他的著作《请历史记住他们——关于中国科学院与“两弹一星”的回忆》中提到,当时中科院有四个最知名的化学研究所参与其中,号称“四大家族”,当中就包括大连化物所。  上世纪60年代,国家从苏联进口的航空煤油供应中断,大连化物所迅速将加氢异构化催化剂列为攻关重点,1966年在大庆建成我国自行设计的规模最大的航空煤油厂。  1962年11月,青岛的深秋海风微凉,可它丝毫没有影响张大煜、白介夫、朱葆琳、顾以健、张存浩等人的澎湃之心。  他们参加的是一个关乎大连化物所未来的重要会议。这次青岛会议也是研究所科学目标和学科方向选择最关键的一次转折。  根据国家战略目标的转移,他们讨论、制定了建成综合性研究所的规划,确立了催化、色谱、燃烧、金属有机、化学反应动力学和物质结构等6个学科领域,以及火箭推进剂、重有机合成、技术装备三项任务。  此后,无论在基础研究还是技术创新领域,大连化物所开始多点开花。  1965年,研究所无惧国外技术的严密封锁,承担了全国工业交通技术革命重点攻关项目——合成氨原料气净化新流程三项催化剂的研制任务,短短半年内就使我国合成氨工业从20世纪40年代的水平,一跃进入世界先进水平。该成果被中央五部委联合表彰为新中国成立以来16项化工先进技术之一。  1978年,随着科学春天的到来,大连化物所第一个“微观反应动力学研究室”应运而生,并研制出我国第一台交叉分子束实验装置等重大成果,多项课题获中科院科技进步奖和国家自然科学奖。从这里走出的楼南泉、张存浩、朱清时、何国钟、沙国河、杨学明、张东辉先后当选为中科院院士。  厚积薄发促转化  世纪之交,中科院实行知识创新工程,大连化物所作为首批试点单位之一,在多年蓄势的基础之上,进入一个快速发展时期。大连化物所所长刘中民眼里的“好东西”频频闪现。  李灿在1996年回国后开展的第一个课题是启动我国紫外拉曼光谱催化表征研究。尽管历经波折,但经过两年奋战,研制成功我国第一台用于催化和材料研究的紫外共振拉曼光谱仪。由于这项技术的创新性和对催化材料表征的重要意义,它被国际权威科技媒体评述为当时研究表面催化的三项重大进展之一,并获得了中科院发明奖和国家技术发明奖二等奖、国际催化奖等。2003年,李灿成为中科院最年轻的院士之一。  同一时期,张涛团队攻克了催化剂的结构强度、低温活性、工程放大等难题,使肼水燃料催化分解技术成功用于某型飞机的应急动力系统,为飞机设计定型、打破国外封锁,作出了重要贡献。该成果在2006年获得国家技术发明奖二等奖和国家科技进步奖特等奖。  2011年,杨学明团队联合上海应用物理研究所提出的“大连相干光源—大连极紫外自由电子激光”项目,成为国家自然科学基金国家重大仪器专项第一个资助经费过亿的项目。6年后,当今世界上唯一运行在极紫外波段的自由电子激光装置——“大连光源”,发出了世界最强的极紫外自由电子激光脉冲。刘中民颇为兴奋地表示,这一为探索未知物质世界、发现新科学规律、实现技术变革而建立的前所未有的研究工具,也将成为世界级的人才高地和学术交流平台。  从“科学救国”的实践中成长起来的大连化物所,一直秉持“国家最需要什么,我们就搞什么”的文化传统。  “归根到底,最终能够解决国家发展需求的并不是科学家,而是企业家!”大连化物所党委书记王华道出了背后的根本逻辑——技术研发和成果转化的无缝对接,才是大连化物所独特的优势所在。  每一个大连化物所人都知道一个引以为傲的故事,它跨度30年,历经4代科研人。  上世纪80年代初,为了应对石油危机,保障能源战略安全,大连化物所开始部署一项煤代油的前沿研究——甲醇制烯烃。经历了失败、研究,再失败、再研究,终于在上世纪90年代中期有了一定的技术储备。  刘中民在此时接过带头人的接力棒,一路筚路蓝缕、栉风沐雨,只为改进并推动这项研究成果的工业示范及规模生产。但由于国际原油价格低廉,没有一家企业看得上这项技术。  百炼成钢的刘中民蛰伏了好几年,但从未放弃。2004年,国际油价开始回升,这项技术才真正迎来了春天。  几乎没有依靠国家资金的注入,大连化物所与新兴能源科技有限公司、洛阳工程公司合作,建成了世界上第一套万吨级甲醇制烯烃工业性试验装置,于2006年完成了工业性试验,2010年实现首次工业化生产。  现如今,甲醇制烯烃第三代技术也已经完成千吨级中试,其系列技术已经签订了25套装置的技术实施许可合同,烯烃产能达1500万吨/年,为我国创造了一个战略性新兴产业。  2014年,这项成果获得国家技术发明奖一等奖。在刘中民看来,成果转化的关键在于,“研究机构能否提供企业和社会真正用得上的技术发明”。  在以市场为导向、瞄准企业急需的核心技术方面,干气制乙苯也是一个极为出色的代表。  催化干气制乙苯技术是将炼油厂催化裂化、催化裂解等装置产生的干气中的乙烯与苯反应生成乙苯,这叫“变废为宝”。  1985年,时任大连化物所副所长的李文钊带队到抚顺石化公司考察,并提出要开发一条新的难度极大的催化干气制乙苯技术路线。  大连化物所知识产权与成果转化处处长张晨介绍,由于科研人员长期在产业化技术研发的环境中浸润,储备充足,工业化能力强。到1993年,团队就已经完成了从小试、中试到放大生产的过程,干气制乙苯工业化试验装置建成并实现一次投产成功,达到了当时的世界先进水平。  截至2019年初,这项技术在国内开工建设和投产的工业装置共23套,总规模达到200余万吨/年乙苯的生产能力,实现投资总额达120余亿元。  “如今,大连化物所与企业的协同创新、合作,已经覆盖了从基础研发的最前端,到技术商业化的各个环节。”张晨还提到,在这一发展历程中,大连化物所年专利申请量已经从2000年的114件增加到2018年的1519件。  从零开始布新局  也许是当年冲着张大煜才来到大连化物所读研的缘故,中科院院士李灿身上也有着一份异乎寻常的使命感。  作为国际催化学会理事会第一位中国科学家主席,李灿早就是国际催化领域塔尖上的人物。但在2000年,这位功成名就的科学家出人意料地放弃了传统催化研究方向,转而投身催化界的世界难题——太阳能光催化分解水制氢。对他而言,一切几乎从零开始,且长期难以得到工业界的支持。  关于这个决定,李灿是这样解释的,“过去百年历史的传统催化主要是在解决化石资源作为能源和材料的转化过程中发展繁荣起来的,今后的催化应该更关注人类社会生态环境可持续发展的问题”。  经过审慎考虑和认真调研,他坚信太阳能催化分解水制氢与未来清洁能源发展、国家战略研究方向是高度契合的。  于是他从大学基础光电物理开始,从搭建实验仪器到装置运行,从组建团队到规模逐渐扩大,从3年不发文章,到产生多项重要成果,从基础研究再到应用研究,坚持了整整18年。  这种长线研究走得太难、太远,其中的坎坷、困惑,只有李灿自己清楚。  现在,这一研究方向已经发展为世界科技热潮,而他的研究工作在国际上也由最初的“跟跑”“并行”,到了“领跑”的位置。由于在太阳能光催化这一领域作出的突出贡献,2017年,李灿被授予日本光化学学会颁发的光化学奖;2019年,获得首届亚太催化成就奖。基于太阳能科学转化的基础研究成果形成的太阳燃料合成技术,目前正在甘肃兰州进行我国第一个千吨级工业化示范工程装置试验。  无独有偶,在大连化物所,李灿不是唯一做出这种选择的人。2000年,作为中国科学院“百人计划”人才从日本回到大连化物所的张华民,最初以燃料电池为研究方向,后于2004年开发出我国第一台150千瓦城市客车用氢/空气燃料电池发动机,实现了我国大功率燃料电池发动机从无到有的突破。  然而,他也完成了一次“陌生”的转身,同样瞄准清洁能源,研究的是主流储能体系之外的全钒液流电池,以解决风能、太阳能等可再生能源发电中遇到的难题。  截至2018年,大连融科储能技术发展有限公司与大连化物所已合作实施了30余项全钒液流电池储能系统工程示范和产业化应用项目,其电解液、电堆及储能系统已出口到美国、德国和日本等国家。这是目前全球唯一掌握完整全钒液流电池储能全产业链的团队。  李灿抑或张华民的选择没有追随热点,相反,都是从当时的极冷处入手。  “大连化物所很少从事短平快的研究项目。那些出色的科研成果,至少耕耘十几载,才得以开花结果。”王华由衷地佩服这些科学家的精神风骨。  不管眼下是冷还是热,有资源也好没资源也罢,正是靠着科学家的战略思维、长远眼光,响应国家的大政方针,提前寻找新的研究点,才让研究所的发展后劲十足。  2007年,大连化物所经国家批准筹建洁净能源国家实验室,10年后,大连化物所联合中科院院内20余家能源领域优势力量,筹建中科院洁净能源创新研究院,并将可持续发展的能源研究作为主导方向。  在刘中民看来,能源领域的创新研究面临多学科交叉、风险大、时间长、技术难的特点。在新的历史发展阶段,加强学科布局和发展方向的顶层设计,集中力量、统筹规划,将是引导能源领域重大科研成果不断输出的重要保障。  (原载于《中国科学报》2019-09-17第1版要闻)

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  我1983年大学毕业后进入中国科学院大连化学物理研究所(以下简称化物所)攻读硕士、博士学位,之后留所工作至今,从单纯的科研逐步走上领导岗位。回顾自己的成长过程和研究所的发展,感慨良多。探索中前行,变革中发展,也许是我们这一代同龄人的共同感受。在此谨从个人角度,通过亲身经历的一些事或工作片段,分享自己的感悟与收获,感恩人生路上所有的遇见。  从SDTO到DMTO  1990年底,我博士毕业后正式成为化物所的职工,被分配到甲醇制烯烃(MTO)固定床中试项目实习。见证了从事这项工作的老师们的辛苦与努力,自己也对中试装置流程和操作有所熟悉,对日后的工作大有帮助。  1991年是国家“八五”科技计划启动年,蔡光宇老师牵头申报成功的“合成气制低碳烯烃”是国家“八五”重点科技攻关项目。其中,一个课题是合成气直接制烯烃,另一个课题是合成气经由二甲醚制取低碳烯烃。我作为123组副组长,配合蔡老师攻关第二个课题,新工艺代号叫做SDTO。  我承担的二甲醚制烯烃催化剂研制任务,首要工作就是确定研究的大方向。在与蔡老师讨论后,提出了不放弃ZSM-5催化剂、同时快速开展SAPO-34合成和性能研究的策略。其中比较难的是从实验室小试到中试等一系列与流化反应及流化催化剂相关的事情。  化物所早期历史上曾开展过流化反应方面的研究工作,有一批很有建树的老师,如张存浩、沙国河、何国钟等先生,但他们早就转行到别的学科了。“八五”攻关开始时,全所没有人从事这方面的研究,开展二甲醚转化流化反应和工艺及催化剂方面的研究对我自己、对全所都是一项挑战。  分子筛合成和催化剂研制的实验室工作还算顺利。为了准备中试所用催化剂,1993年夏天,蔡老师联系了抚顺石油三厂,利用该厂的分子筛工业合成装置进行SAPO-34分子筛合成放大。在实验室大量研究工作的基础上,我与何长青、常彦君三人,在工厂大概用了一个月的时间完成了3个配方的分子筛合成,从实验室2升合成釜直接放大到2立方釜,均取得了成功。据我所知,这应该是世界上首次SAPO-34分子筛的工业放大。  很快,化物所完成合成气经由二甲醚制取低碳烯烃中试的消息不胫而走。SDTO项目获得了一致好评,不仅于1995年底顺利通过了验收,还获得了1996年度中国科学院科技进步奖特等奖和国家“八五”科技攻关重点成果奖。  1995年10月份左右,在我们召开SDTO技术鉴定会之前,美国UOP公司在北京召开了甲醇制烯烃(MTO)技术发布会,宣布完成了0.5吨/天的中试试验,可直接建设工业化装置。我们深感合成气或甲醇制烯烃技术面临的将是一场激烈的国际竞争。  中试完成后的第一时间,在林励吾老师的帮助联系下,王清遐老师与我一起拜访了洛阳石化工程公司的陈俊武院士。陈院士是中国著名的催化裂化专家,设计了包括中国第一套催化裂化装置在内的众多大型工业装置,在业界德高望重。多次与陈院士交流之后,我们终于明白从中试到工业化必须要做工业性试验。  我预感到合成气制烯烃技术可能要从战略急需变成战略储备项目,技术推广及工业性试验恐怕是个持久战。于是,在不放弃技术推广的同时,我们又回头加强了基础研究和应用基础研究,补齐技术短板。之后,我们将技术推广的重点放在了甲醇制烯烃方面,并迅速与陕西省达成了合作协议,联合进行工业性试验。  工业性试验项目总投资8610万元。试验分为4个主要阶段,惰性剂流化试验阶段、投料试车阶段、条件试验阶段和考核运行阶段,甲醇累计投料时间近1100小时。除了我们自己团队所有人之外,合作各方在工业性试验现场汇聚了上百人,大家怀着参加世界首套甲醇制烯烃工业化试验的自豪感和责任感,不畏艰难,日夜奋战。DMTO工业性试验从2004年8月2日启动,至2006年8月23号通过技术鉴定,历时两年取得圆满成功。  本次工业性试验的技术不论是催化剂还是反应工艺均有别于国外同类技术,应该有一个可以注册的工艺代号。经多次讨论,最终将DMTO作为技术名称。专业层面的解释是,二甲醚或/甲醇制烯烃(dimethyletheror/andmethanoltoolefin),其中D也隐含着两种原料(double)或大连(Dalian)的意思。  从DMTO到煤制烯烃工厂  DMTO的工业化是对技术的首次实践检验,是否成功关系到中国煤制烯烃新兴战略产业能否顺利健康发展,关系到化物所的科研声誉,也与我们团队的发展和前途密切相连。2008年,DMTO专用催化剂生产工厂投产。2010年8月8日,甲醇制烯烃工业装置正式投料,当天装置负荷很快达到90%,各项技术指标达到预期,投产顺利成功。  在包头现场,我用短信向时任所长张涛报告喜讯,据说张所长临时中断正在举行的化物所战略研讨会,当场宣读,全场响起了热烈的掌声。在包头的庆祝会上,大家脸上写满了兴奋与幸福,不少同事的眼泪哗哗地流。我理解这眼泪背后的艰辛,当然也很欣慰,终于将技术的接力棒传到了中国煤制烯烃产业的起跑线上。  DMTO技术因占有世界首次工业化的先机而得到顺利推广。截至目前,DMTO系列技术已经签订了24套装置的技术实施许可合同,烯烃产能达1386万吨/年,预计可拉动上下游投资超3000亿元,新增产值1500亿元,实现新增就业约20000人。现已投产13套工业装置,烯烃(乙烯+丙烯)设计产能达716万吨/年,每年新增产值超过750亿元。DMTO技术荣获2014年度国家技术发明奖一等奖,我深知这荣耀属于合作集体;2015年,我自己也被遴选为中国工程院院士,背后是我所在团队和化物所及众多对MTO事业的支持者。为了感谢所里的支持,我们团队将DMTO技术许可收入的一部分(5000万元)上交所里,在张涛所长的支持下,成立了一亿元的“煤代油”研究基金。该基金至今仍在发挥作用。  科学与技术的进步没有止境,MTO事业仍在继续。长期的基础研究使我们对MTO反应的机理及反应体系的复杂性有了更深入、更全面的理解。为了使更多科技工作者了解实验室研究到工业化的过程,我们编著了《甲醇制烯烃》一书,尽可能地将我们的理解和经验做了公开。新一代DMTO催化剂于2018年正式投产,新一代的DMTO-III技术已经完成千吨级中试,我们具备了将其直接应用于设计建设工业化装置的能力。DMTO-III的技术经济性也将大幅度提升,达到单套装置年处理300万吨甲醇、生产115万吨乙烯和丙烯的产能,相信很快就有采用新技术的工厂建成。  从组长到室主任  1990年年底我博士毕业不久就被任命为副组长,1995年被任命为123组组长。刚做组长的两三年时间里,我和副组长孙承林配合默契,在蔡光宇、王公慰等老师的帮助下,主要解决的是“做什么”和缺经费的制约问题。  特别值得提及的是,1998年部委调整的结果之一是中石油和中石化的业务重组,为化物所与其合作创造了新的机会。时任中石油副总裁张新志多次带队到所里考察,并选定八室作为主要合作对象。张新志老师第一次参观八室时的评价对我刺激很大,他说人都很优秀,就是设备太差,似乎担心我们承担不了大的任务。  刚组建的八室确实没有什么能拿得出手的好设备,总共59台气相色谱仪,几乎全是早期上海分析仪器厂的手动103、102型,大约一半处于随用随修的状态。我与室里的几个组长商量,每组拿出50万元,又借机向时任所长邓麦村反映,从所里正式借了500万元。两次大动作,效果很明显,承担课题的能力和研究效率大大提高,时任中科院院长路甬祥考察所里时还特意安排到八室听取我们的工作汇报。他知道我们借钱买仪器、做研究的事情后,给予了很高的评价。  这些事的另一效果是,中石油将八室作为自己的研究基地,每年发函两次要求上报课题。八室各研究组互相商量,近中远结合,配合中石油“轻变重”(合成气转化)和“重变轻”(重油裂解及综合利用)发展战略,承担了大量的科研任务。研究经费逐年大幅度增加,研究组组长们定期开会讨论工作,全室以组长联席会和公共分析平台为纽带,形成了互相交流的互助合作关系。大家士气高昂,呈现出了与知识创新工程相适应的新面貌。  2003年换届后,我从室主任岗位退下,成为了所长助理,2007年升为副所长,再做室主任(兼职)已是2008年了。经历过工业性试验和工业化项目之后,我一直在思考采用什么样的方式才能发挥联合优势,既能在实验室快速突破,又能将实验室成果快速工业化。我向所里申请并得到批准以B类组群的方式建设新的12室,从基础研究、应用基础研究、过程放大到工程化进行研究组部署。每一个研究组既有相对独立的学术方向和发展空间,又能快速联合起来围绕重大项目联合攻关。经过十年的探索实践,我感觉还是比较成功的。  在不太长的时间内,我们已经发展成为整建制的研究室。我们的团队,从基础研究到工业应用、从学术界到产业界,正在发挥越来越重要的作用。而科研要务实报国,正是我们所追求的价值目标和精神支撑。  作者简介:  刘中民,1964年9月生于河南周口市,中国工程院院士。现任中国科学院大连化学物理研究所所长、中国科学院青岛生物能源与过程研究所所长、甲醇制烯烃国家工程实验室主任。  (原载于《中国科学报》2019-09-17第3版综合)

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