#浙氪新闻#【湖州籍院士沈树忠科研成果入选年度“中国十大科技进展”】近日，由湖州籍中科院院士沈树忠团队主导完成的科研成果同时入选2020年度“中国科学十大进展”“中国十大科技进展新闻”和“中国高等学校十大科技进展”。
沈树忠院士团队创建国际大型数据库，自主研发人工智能算法，利用“天河二号”超算取得突破，获得了全球第一条高精度的古生代3亿多年的海洋生物多样性演化曲线，时间分辨率较国际同类研究提高400多倍。
新曲线精准刻画出地球生物多样性演变过程中的多次重大生物灭绝、复苏和辐射事件，揭示了当时生物多样性变化与大气CO2含量以及全球性气候剧变的协同关系。该研究将推动整个演化古生物学研究的变革。（图片来源：中国科学院学部）
沈树忠院士团队创建国际大型数据库，自主研发人工智能算法，利用“天河二号”超算取得突破，获得了全球第一条高精度的古生代3亿多年的海洋生物多样性演化曲线，时间分辨率较国际同类研究提高400多倍。
新曲线精准刻画出地球生物多样性演变过程中的多次重大生物灭绝、复苏和辐射事件，揭示了当时生物多样性变化与大气CO2含量以及全球性气候剧变的协同关系。该研究将推动整个演化古生物学研究的变革。（图片来源：中国科学院学部）
#快看！2020年度中国科学十大进展发布#
2月27日，科技部高技术研究发展中心（基础研究管理中心）发布了2020年度中国科学十大进展：我国科学家积极应对新冠肺炎疫情取得突出进展、嫦娥五号首次实现月面自动采样返回、“奋斗者”号创造中国载人深潜新纪录、揭示人类遗传物质传递的关键步骤、研发出具有超高压电性能的透明铁电单晶、2020珠峰高程测定、古基因组揭示近万年来中国人群的演化与迁徙历史、大数据刻画出迄今最高精度的地球3亿年生物多样性演变历史、深度解析多器官衰老的标记物和干预靶标、实验观测到化学反应中的量子干涉现象等10项重大科学进展入选。
1. 我国科学家积极应对新冠肺炎疫情取得突出进展
面对突如其来的新冠肺炎疫情，我国科学家在中央应对疫情工作领导小组和国务院联防联控机制统筹下，团结协作，争分夺秒，取得了一系列突出进展，为打赢疫情防控阻击战提供了重要的科学支撑。
新型冠状病毒灭活疫苗
2. 嫦娥五号首次实现月面自动采样返回
11月24日，嫦娥五号探测器在海南文昌航天发射场发射，由长征五号运载火箭直接送入地月转移轨道；此后，探测器经历地月转移、近月制动、环月飞行、月面着陆、月面采样封装、月面起飞、月球轨道交会对接与样品转移、月地入射、月地转移和再入回收等飞行阶段，历时23天嫦娥五号返回器携带月球样品在内蒙古四子王旗预定区域安全着陆。
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嫦娥五号探测器
3. “奋斗者”号创造中国载人深潜新纪录
“奋斗者”号全海深载人潜水器研制是我国“十三五”深海关键技术与装备领域的重大攻关任务，于2016年立项启动。2020年6月，“奋斗者”号完成总装集成与水池试验。2020年7月，“奋斗者”号完成第一阶段海试，共计下潜17次，最大下潜深度4548米。2020年10月10日，“奋斗者”号启航赴马里亚纳海沟开展第二阶段海试，其间共计完成13次下潜，其中11人24人次参与了8个超过万米深度的深潜试验。11月10日8时12分，“奋斗者”号创造了10909米的中国载人深潜深度纪录。
“奋斗者”号全海深载人潜水器
4. 揭示人类遗传物质传递的关键步骤
DNA复制是人类遗传物质在细胞之间得以精确传递的基础，人们对高等生物中识别DNA复制起始位点的具体过程并不清楚，这在一定程度上也阻碍了人们对癌症发生发展机制的理解。中国科学院生物物理研究所李国红团队及其合作者揭示了一种精细的DNA复制起始位点的识别调控机制。
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DNA复制起始调控的表观遗传机制
5. 研发出具有超高压电性能的透明铁电单晶
弛豫铁电单晶[Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-PbTiO3, PMN－PT]具有优异的压电效应，已广泛应用于超声成像、声呐装备和微电子机械系统（MEMS）等领域。然而，自其发现20多年以来，压电性能就再没有新的突破，并且由于铁电畴壁的存在，导致其透光率低，无法满足当前压电器件多功能、高灵敏度的发展需求，急需新的理论和设计方法。西安交通大学徐卓教授研究团队揭示了弛豫铁电单晶高压电效应的起源，研发出了钐掺杂的PMN－PT单晶，其压电性能超过4000 pC/N，相比未掺杂单晶提高了一倍。在此基础上，利用电畴结构调控，消除了单晶中对光起散射作用的铁电畴壁，首次在PMN－PT单晶中同时获得了高压电性和高透光性，突破了长期以来二者难以共存的国际难题。
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高压电性透明铁电单晶与传统铁电单晶的对比
6. 2020珠峰高程测定
珠峰高度长期以来受到全世界关注，精确测定珠峰高度并向全世界公布，彰显国家综合实力和科技水平。2020珠峰高程测量，中国科学家团队综合运用多种现代测绘技术，实现多个重大技术创新突破，获取了历史上最高精度的珠峰高程成果。
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2020珠峰高程测量队员在峰顶竖起测量觇标
7. 古基因组揭示近万年来中国人群的演化与迁徙历史
在国际古基因组学领域，有关东亚，尤其是中国史前人群的古基因组研究非常匮乏。中国科学院古脊椎动物与古人类研究所付巧妹研究团队首次针对中国南北方史前人群展开时间跨度最大、规模性、系统性的古基因组研究，通过前沿实验方法成功获取我国南北方11个遗址25个9500-4200年前的个体和1个300年前个体的基因组，揭示中国人群自9500年以来的南北分化格局、主体连续性与迁徙融合史。
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东亚南北方不同时期人群的遗传特点变化示意图
8. 大数据刻画出迄今最高精度的地球3亿年生物多样性演变历史
生命起源与演化是世界十大科学之谜之一。地球上曾经生活过的生物99%以上已经灭绝，通过化石记录重建地球生物多样性变化历史是认识当今生物多样性现状与未来趋势的最重要途径之一。然而，地质历史时期地球生物多样性变化研究的时间分辨率低、生物分类粗，无法精确识别突发性重大生物演变事件，也不能为近代地球生态系统演变研究提供重要参考。南京大学沈树忠、樊隽轩团队联合国内外专家创建国际大型数据库，自主研发人工智能算法，利用“天河二号”超算取得突破，获得了全球第一条高精度的古生代3亿多年的海洋生物多样性演化曲线，时间分辨率较国际同类研究提高400多倍。新曲线精准刻画出地球生物多样性演变过程中的多次重大生物灭绝、复苏和辐射事件，揭示了当时生物多样性变化与大气CO2含量以及全球性气候剧变的协同关系。该研究将推动整个演化古生物学研究的变革。
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古生代海洋生物多样性曲线与重要演化事件
9. 深度解析多器官衰老的标记物和干预靶标
随着人口老龄化程度的日益加剧，深入研究衰老、科学应对人口老龄化是新时代的国家重大需求。围绕衰老的机制和干预等核心科学问题，中国科学院动物研究所刘光慧研究组、曲静研究组，中国科学院北京基因组研究所张维绮研究组，同北京大学汤富酬研究组联合攻关，利用多学科交叉的方法，在系统水平上揭示了哺乳动物多器官衰老的新型生物学标记物和可调控靶标。这些研究成果加深了人们对器官衰老异质性和复杂性的理解，为建立针对衰老及衰老相关疾病的早期预警和科学应对策略奠定了重要基础。
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卡路里限制延缓多器官衰老的系统生物学研究
10. 实验观测到化学反应中的量子干涉现象
化学反应的进程伴随着复杂的量子力学现象，但其通常难以被直接观测到，因而化学反应的本质亦难以得到透彻的理解。中国科学院大连化学物理研究所杨学明院士、张东辉院士、孙志刚和肖春雷研究团队提供了一个研究范例。他们研究发现，在H + HD→H2 + D反应中，在碰撞能量为1.9～2.2电子伏的范围内，产物H2（v'= 2，j'= 3）的后向散射呈现显著的振荡（其中v'是振动量子数，j'是转动量子数）。通过拓扑理论分析，发现该反应存在两条迥然不同的反应路径，振荡是由这两条路径之间的量子力学干涉所产生的。该研究揭示了该反应在较低能量处，量子几何相位效应仍然存在，并可以被观测到。这非常类似于众所周知的Aharonov-Bohm效应，清晰地揭示了化学反应的量子性。
2月27日，科技部高技术研究发展中心（基础研究管理中心）发布了2020年度中国科学十大进展：我国科学家积极应对新冠肺炎疫情取得突出进展、嫦娥五号首次实现月面自动采样返回、“奋斗者”号创造中国载人深潜新纪录、揭示人类遗传物质传递的关键步骤、研发出具有超高压电性能的透明铁电单晶、2020珠峰高程测定、古基因组揭示近万年来中国人群的演化与迁徙历史、大数据刻画出迄今最高精度的地球3亿年生物多样性演变历史、深度解析多器官衰老的标记物和干预靶标、实验观测到化学反应中的量子干涉现象等10项重大科学进展入选。
1. 我国科学家积极应对新冠肺炎疫情取得突出进展
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新型冠状病毒灭活疫苗
2. 嫦娥五号首次实现月面自动采样返回
11月24日，嫦娥五号探测器在海南文昌航天发射场发射，由长征五号运载火箭直接送入地月转移轨道；此后，探测器经历地月转移、近月制动、环月飞行、月面着陆、月面采样封装、月面起飞、月球轨道交会对接与样品转移、月地入射、月地转移和再入回收等飞行阶段，历时23天嫦娥五号返回器携带月球样品在内蒙古四子王旗预定区域安全着陆。
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嫦娥五号探测器
3. “奋斗者”号创造中国载人深潜新纪录
“奋斗者”号全海深载人潜水器研制是我国“十三五”深海关键技术与装备领域的重大攻关任务，于2016年立项启动。2020年6月，“奋斗者”号完成总装集成与水池试验。2020年7月，“奋斗者”号完成第一阶段海试，共计下潜17次，最大下潜深度4548米。2020年10月10日，“奋斗者”号启航赴马里亚纳海沟开展第二阶段海试，其间共计完成13次下潜，其中11人24人次参与了8个超过万米深度的深潜试验。11月10日8时12分，“奋斗者”号创造了10909米的中国载人深潜深度纪录。
“奋斗者”号全海深载人潜水器
4. 揭示人类遗传物质传递的关键步骤
DNA复制是人类遗传物质在细胞之间得以精确传递的基础，人们对高等生物中识别DNA复制起始位点的具体过程并不清楚，这在一定程度上也阻碍了人们对癌症发生发展机制的理解。中国科学院生物物理研究所李国红团队及其合作者揭示了一种精细的DNA复制起始位点的识别调控机制。
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DNA复制起始调控的表观遗传机制
5. 研发出具有超高压电性能的透明铁电单晶
弛豫铁电单晶[Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-PbTiO3, PMN－PT]具有优异的压电效应，已广泛应用于超声成像、声呐装备和微电子机械系统（MEMS）等领域。然而，自其发现20多年以来，压电性能就再没有新的突破，并且由于铁电畴壁的存在，导致其透光率低，无法满足当前压电器件多功能、高灵敏度的发展需求，急需新的理论和设计方法。西安交通大学徐卓教授研究团队揭示了弛豫铁电单晶高压电效应的起源，研发出了钐掺杂的PMN－PT单晶，其压电性能超过4000 pC/N，相比未掺杂单晶提高了一倍。在此基础上，利用电畴结构调控，消除了单晶中对光起散射作用的铁电畴壁，首次在PMN－PT单晶中同时获得了高压电性和高透光性，突破了长期以来二者难以共存的国际难题。
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高压电性透明铁电单晶与传统铁电单晶的对比
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7. 古基因组揭示近万年来中国人群的演化与迁徙历史
在国际古基因组学领域，有关东亚，尤其是中国史前人群的古基因组研究非常匮乏。中国科学院古脊椎动物与古人类研究所付巧妹研究团队首次针对中国南北方史前人群展开时间跨度最大、规模性、系统性的古基因组研究，通过前沿实验方法成功获取我国南北方11个遗址25个9500-4200年前的个体和1个300年前个体的基因组，揭示中国人群自9500年以来的南北分化格局、主体连续性与迁徙融合史。
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东亚南北方不同时期人群的遗传特点变化示意图
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生命起源与演化是世界十大科学之谜之一。地球上曾经生活过的生物99%以上已经灭绝，通过化石记录重建地球生物多样性变化历史是认识当今生物多样性现状与未来趋势的最重要途径之一。然而，地质历史时期地球生物多样性变化研究的时间分辨率低、生物分类粗，无法精确识别突发性重大生物演变事件，也不能为近代地球生态系统演变研究提供重要参考。南京大学沈树忠、樊隽轩团队联合国内外专家创建国际大型数据库，自主研发人工智能算法，利用“天河二号”超算取得突破，获得了全球第一条高精度的古生代3亿多年的海洋生物多样性演化曲线，时间分辨率较国际同类研究提高400多倍。新曲线精准刻画出地球生物多样性演变过程中的多次重大生物灭绝、复苏和辐射事件，揭示了当时生物多样性变化与大气CO2含量以及全球性气候剧变的协同关系。该研究将推动整个演化古生物学研究的变革。
图片
古生代海洋生物多样性曲线与重要演化事件
9. 深度解析多器官衰老的标记物和干预靶标
随着人口老龄化程度的日益加剧，深入研究衰老、科学应对人口老龄化是新时代的国家重大需求。围绕衰老的机制和干预等核心科学问题，中国科学院动物研究所刘光慧研究组、曲静研究组，中国科学院北京基因组研究所张维绮研究组，同北京大学汤富酬研究组联合攻关，利用多学科交叉的方法，在系统水平上揭示了哺乳动物多器官衰老的新型生物学标记物和可调控靶标。这些研究成果加深了人们对器官衰老异质性和复杂性的理解，为建立针对衰老及衰老相关疾病的早期预警和科学应对策略奠定了重要基础。
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卡路里限制延缓多器官衰老的系统生物学研究
10. 实验观测到化学反应中的量子干涉现象
化学反应的进程伴随着复杂的量子力学现象，但其通常难以被直接观测到，因而化学反应的本质亦难以得到透彻的理解。中国科学院大连化学物理研究所杨学明院士、张东辉院士、孙志刚和肖春雷研究团队提供了一个研究范例。他们研究发现，在H + HD→H2 + D反应中，在碰撞能量为1.9～2.2电子伏的范围内，产物H2（v'= 2，j'= 3）的后向散射呈现显著的振荡（其中v'是振动量子数，j'是转动量子数）。通过拓扑理论分析，发现该反应存在两条迥然不同的反应路径，振荡是由这两条路径之间的量子力学干涉所产生的。该研究揭示了该反应在较低能量处，量子几何相位效应仍然存在，并可以被观测到。这非常类似于众所周知的Aharonov-Bohm效应，清晰地揭示了化学反应的量子性。
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