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    2015年度基础研究主要进展与科学基金资助成效

    日期 2016-01-26   来源:   作者:  【 】   【打印】   【关闭

    第1期
    (总477期)

      本文提要:2015年,我国基础研究整体水平持续提升,涌现出一批高质量、具有重要国际影响力的原创成果,为创新驱动发展战略实施提供了源头支撑。科学基金作为支持基础研究的主渠道,在激励原创、培育源头、涵养人才等方面发挥了显著作用,有力促进了我国源头创新能力的持续提升。

      2015年,在科学基金和国家其他科技计划协同支持下,我国基础研究整体水平再上台阶,持续积累涌现了一批创新成果,在世界科学前沿产生了重要国际影响,培育和支撑了战略高技术和战略性新兴产业发展,为创新驱动发展战略实施和经济社会持续发展提供了源头支撑。

      基础研究产出科学论文数量与质量同步攀升。2005年至2015年(截至2015年9月)我国发表国际论文158.11万篇,数量比2014年统计时增加15.4%,居世界第2位,其中标注自然科学基金资助的论文比重达62.1%;论文共被引用1287.6万次,增加24.2%,居世界第4位;平均每篇论文被引用8.14次,较上年提高7.5%。中国各学科论文在2005-2015年10年段的被引用次数处于世界前1%的高被引论文有15011篇,较上年增加22.2%,占世界份额的11.9%,提升1.5个百分点,排名世界第4位;近2年间发表且近两个月得到大量引用、被引用次数进入本学科前1‰的热点论文有383篇,占世界的14.5%,排名世界第4位;中国有19个学科论文被引用次数进入世界前10位,比上一年度增加3个学科;2014年发表在各学科最具影响力国际期刊上的论文数量为5505篇,排名世界第2位,其中标注国家自然科学基金资助的有3060篇,占55.6%

      2015年度获国家科技奖励成果中许多源于或得到过科学基金的支持。国家自然科学奖一等奖“多光子纠缠及干涉度量”曾先后得到 32项科学基金项目资助;自然科学二等奖共41项均不同程度地受到过科学基金的资助,如“生物分子识别的分析化学基础研究”先后受到57项科学基金项目的资助。王贻芳获得有“第一巨奖”之称的“基础物理学突破奖”,曾得到8项科学基金项目资助。谢毅院士获得有“女性诺贝尔科学奖”之称的“世界杰出女科学家奖”,曾持续得到11项科学基金项目资助。在科学基金持续资助和国家其他科技计划共同推动下,涌现出一批处于世界科学前沿、具有重要影响力的原创成果,为经济社会发展做出了突出的贡献。

      1.“多自由度量子隐形传态”研究成果名列2015年度国际物理学十大突破榜首。《自然》杂志以封面标题和全文的形式发表中国科技大学潘建伟、陆朝阳等在国际上首次成功实现多自由度量子体系隐形传态的研究成果。该研究打破国际学术界从1997年以来只能传输基本粒子单一自由度的局限,为发展可扩展的量子计算和量子网络技术奠定了坚实基础。国际同行认为,该成果为理解和展示量子物理中一个最深远和最令人费解的预言迈出了重要一步,可以作为未来量子网络一个强大的基本单元。

      2.独立发现外尔费米子,成果入选英国《物理世界》“2015年十大突破”。自1929年提出存在外尔费米子以来,科学家们一直没有在实验中观测到它的存在。中科院物理所方忠团队不仅预言在TaAs等材料体系中可实现两种“手性”电子的分离,并成功在TaAs晶体中发现了外尔费米子。具有“手性”外尔费米子的半金属能实现低能耗的电子传输,有望解决当前电子器件小型化和多功能化所面临的能耗问题,未来将可能在量子计算机、低能耗器件等方面有重要应用。

      3.人类原始生殖细胞表观遗传调控方面取得新进展。北京大学乔杰与汤富酬团队在世界上首次绘制人类原始生殖细胞转录组及DNA甲基化组景观图,成果以封面文章形式发表于《细胞》。这是继上一年在《自然》上首次报告人类早期胚胎发育过程中第一轮表观遗传学“编程”和“重编程”的核心特征后,该团队进一步对人类胚胎中第二轮DNA甲基化的“编程”和“重编程”过程。该研究有助于加深对人类胚胎发育过程表观遗传学调控的认识,对研究胚胎发育基因重编程、疾病的遗传或隔代遗传等具有重要意义。

      4. 揭示植物膜蛋白感受器感知低温信号机制,促进水稻耐寒性改良。中科院植物所种康团队与中国水稻研究所钱前、中科院植物所葛颂、昆明动物所王文团队合作,利用遗传学、生理学、分子生物学和进化生物学思路发现了控制水稻耐寒性数量性状座位(QTL)的基因COLD1,揭示膜蛋白COLD1作为感受器感知低温信号以及耐寒性状人工驯化的机制。成果以封面文章形式发表于《细胞》。该研究有助于超级杂交稻亲本93-11和其它籼粳稻的耐寒性改良,从而使其种植区域扩展,为粮食供应安全提供保障,具有里程碑意义。

      5. 首次发现剪接体的三维结构并阐述RNA剪接的分子结构基础。清华大学施一公团队首次解析了酵母剪接体近原子水平的高分辨率三维结构,并在此基础上详细阐述了剪接体对前体信使RNA执行剪接的工作机理。该研究首次在近原子分辨率上看到剪接体的细节,揭示它的工作基础,完善了分子生物学的中心法则,推动中国生命科学领域的快速发展。成果以两篇长文发表发表于《科学》,论文被学界认为破解了结构生物学最大难题之一,有专家认为这是近30年中国在基础生命科学领域做出的最大贡献。

      6. 系统揭示黄河泥沙减少的原因,为制定流域治理策略提供科学支撑。中国科学院生态环境研究中心傅伯杰团队利用黄土高原过去60年的降水、径流和泥沙观测数据,研究发现58%的输沙量减少是由产流能力降低引起的,其次是产沙能力(30%)和降水(12%)。随着坝库等工程措施拦沙能力的逐渐下降,在黄土高原维持一个可持续的植被生态系统对有效保持土壤和控制黄河输沙量反弹具有更加重要的作用。剧烈的水沙减少对黄河三角洲产生显著影响,黄河水沙管理需要从黄土高原小流域综合治理转向全流域整体协调。该成果发表于《自然-地球科学》。

      7. 聚合物太阳电池材料研究取得显著进展。华南理工大学曹镛和吴宏滨团队在聚合物太阳电池电极界面引入极性共轭聚合物薄层,有效增强器件的开路电压以及整体性能,在国际上首次公开报道能量转换效率达到8%以上的器件。在2015年将器件的能量转换效率提高到10.6%。该研究的相关论文在2005-2015年十年段我国被引用次数最高的10篇论文中排名第二,在物理学科高被引论文中排名第一。该研究显著推动了聚合物太阳电池的发展,在国内外学术界和产业界引起强烈反响和高度关注。

      8. 电网雷击防护关键技术与应用达到国际领先水平。雷电是联合国公布的十大自然灾害之一,也是造成电网故障的首要因素。国家电网公司陈维江团队在雷击放电理论、防护关键技术和工程应用方面取得重大突破,所提出的雷击风险精确评估模型,由国际大电网委员会向所有成员国推荐使用。成果应用后,国家电网公司输电系统近三年的雷击故障率与2010年相比降低50%以上,雷击故障停运率仅为每百公里年0.015次,处于世界最优水平;在京-沪高铁供电系统应用后,雷击故障从2011年的214次下降到2014年的47次,降幅达78%。

      9. 新型超低功耗器件技术为我国自主知识产权的超低功耗集成电路技术发展奠定重要基础。北京大学黄如团队长期致力于低功耗器件及关键技术研究,近年来在国际上率先提出肖特基-隧穿动态混合控制新型工作机理和T型栅/梳状栅肖特基-隧穿晶体管等理论方法。该团队研制出的梳状栅杂质分凝隧穿晶体管的亚阈摆幅是硅基晶体管国际报道最低值,器件综合性能为同期国际报道同类器件最高。隧穿器件技术转移到中芯国际公司,并在生产线上推进研发。

      10.埃博拉病毒研究领域取得系列突破性成果。国家自然科学基金委员会针对埃博拉疫情的相关基础科学问题进行快速反应与紧急部署,启动“埃博拉应急研究”重大项目,围绕病原学、病原与宿主相互作用、免疫病理和抗病毒机制等多个方面进行研究,取得了系列重大成果,相关论文发表于《自然》、《柳叶刀》等期刊,引起国际社会普遍关注。这对提升我国科学家国际地位,促进该领域基础研究与临床应用,有效预防埃博拉病毒在我国出现和蔓延,推进我国公共卫生应急体系建设,发挥了积极的作用。




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