学科动态
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学科知识支持服务04期
发布日期:2022-12-02    作者:楚林

  学科动态:提供领域内相关的学科发展动态。

01资源与环境工程学院
1.中科院土壤所王芳研究员团队ES&T:生物炭-细菌-植物协同可持续修复有机污染土壤

  近日,中国科学院南京土壤研究所王芳研究员团队应邀在学术期刊Environmental Science & Technology上以内封面文章发表(开放获取)题为Integrating Biochar, Bacteria, and Plants for SustainableRemediation of Soils Contaminated with Organic Pollutants的综述论文。土壤研究所蒋新研究员、中科院城市环境研究所朱永官院士、美国密歇根州立大学James M Tiedje院士、德国亚琛工业大学Andreas Schaeffer院士、美国麻省大学邢宝山教授、德国伍珀塔尔大学Jörg Rinklebe教授和韩国高丽大学Yong Sik Ok教授等为该文主要共同作者。论文得到了中科院战略性A类先导专项、国家重点研发计划和国家自然科学基金等项目的资助。

2.中科院城市环境所陈进生团队STOTEN:中国东南沿海城市大气中甲醛的污染机制及其光化学效应

  近日,中国科学院城市环境所刘涛涛博士生为第一作者、中国科学院城市环境所陈进生研究员等人为通讯作者的研究成果以《Pollution mechanisms and photochemical effects of atmosphericHCHO in a coastal city of southeast China》为题,发表于大气环境领域权威期刊《Scienceof the Total Environment》上。研究结果显示:正矩阵分解模型结果表明,二次光化学形成对HCHO的贡献最大(69%)。根据光化学模型,秋季的HCHO损失率显著高于春季(P<0.05),这表明在某些情况下,强烈的光化学条件限制了高HCHO水平。HCHO机制使ROx浓度增加了36%,O3净生成速率增加了31%,这表明减少HCHO及其前体的排放将有效缓解O3污染。因此,该研究关于HCHO的污染特征和光化学效应的探索为相对清洁地区未来的光化学污染控制提供了重要指导。

3.  青岛科技大学王发园团队:微塑料对镉污染土壤中水稻积累镉和丛枝菌根真菌群落的影响

  近日,青岛科技大学环境与安全工程学院王发园教授团队在环境领域著名学术期刊Journal of Hazardous Materials上发表了题为“Effects of microplastics on cadmium accumulation by rice and arbuscularmycorrhizal fungal communities in cadmium-contaminated soil”的研究论文,报道了传统和可生物降解微塑料可以通过改变土壤性质、养分有效性和根际菌根群落来调节水稻生长性状和镉的积累。此项研究将有助于了解微塑料和重金属复合污染对土壤生态系统的生态风险。

4.浙大俞萍锋-东华李响-莱斯PedroAlvarez团队ES&T系列成果:基于噬菌体的环境生物膜控制技术

  浙江大学环境与资源学院俞萍锋研究员团队,东华大学环境科学与工程学院李响教授研究团队和莱斯大学Pedro Alvarez院士研究团队对基于噬菌体的生物膜控制技术开展了系统深入的研究,并取得了技术突破,近期在环境领域著名期刊Environmental Science & Technology上发表了两篇文章。Pedro Alvarez院士团队和俞萍锋研究员团队,从污泥中筛选分离出高效杀灭生物膜常见菌种的多价烈性噬菌体,对M13噬菌体进行基因编辑以增强其对模式生物膜和多价烈性噬菌体的亲和力,并通过肽链亲和性构建M13噬菌体和多价烈性噬菌体的偶联复合体,该复合体在静止或低流速状态下能高效去除水管模拟装置中的模式生物膜。李响教授团队和俞萍锋研究员团队,探究了不同等离子体放电时间下内源前噬菌体的激活效率,阐明了等离子体放电作用下微生物内部氧化应激机制以及表面结构变化,揭示了内源噬菌体激活作用下细菌灭活及生物膜控制分子机制,提出了等离子体放电作用下产生的活性自由基是实现内源噬菌体激活的重要因子。

5.武汉科技大学谢世伟、中科院地化所廖鹏团队:缺氧铁电絮凝快速还原沉淀Cu(II)-EDTA中Cu

  近日,武汉科技大学谢世伟副教授和中国科学院地球化学研究所廖鹏团队联合在环境工程领域著名学术期刊Journal of Hazardous Materials上发表了题为“Anoxic iron electrocoagulation automatically modulates dissolved oxygenand pH for fast reductive decomplexation and precipitation of Cu(II)-EDTA: Thecritical role of dissolved Fe(II)”的论文。文中研究了一种能自动调节溶解氧和溶液pH值的缺氧铁电絮凝工艺,该工艺可以促进Cu(II)-EDTA的快速彻底破络。电解产生的溶解态Fe(II)先将Cu(II)-EDTA还原成Cu(I)-EDTA,再置换出Cu(I)-EDTA中的Cu(I),随着pH的增加,Cu(I)主要以Cu2O的形式在绿锈和磁铁矿表面析出。随后对含铁沉淀物进行曝气,Cu(I)离子会以游离态释放出来,使Cu得以循环利用,是一种很有前途的废水回收铜的绿色途径。

02能源与材料学院
1.科睿唯安2022年度“高被引科学家”名单发布

  2022年11月15日,科睿唯安发布了其2022年度“高被引科学家”名单。本次名单共有来自全球69个国家和地区的6938名科学家入选,总入选达7225人次,他们均发表了多篇高被引论文,这些高被引论文的被引频次在同学科、同发表年份中高居前1%。今年,科睿唯安还加强了对高被引科学家名单的定性分析,更好地剔除了学术不端行为。

  中国内地今年上榜人次数在全球国家与地区中排名第二位,入选科学家从去年的935人次(占比14.2%)上升到了今年的1169人次(占比16.2%)。

2.AI即时预测材料结构与特性

  美国加州大学圣地亚哥分校的纳米工程师开发了一种人工智能(AI)算法,可几乎即时地预测任何材料(无论是现有材料还是新材料)的结构和动态特性。此项研究成果28日发表在《自然·计算科学》杂志上。该算法被称为M3GNet,用于开发Matterverse.ai数据库,该数据库包含超过3100万种尚未合成的材料,其特性由机器学习算法预测。数据库还促进了具有卓越性能的新材料的发现,研究人员可使用其来寻找更安全、能量密度更高的可充电锂离子电池电极和电解质。材料的性质由其原子排列决定。研究人员表示,与蛋白质类似,人们需要了解材料的结构才能预测其特性。换句话说,需要的是用于材料的“阿尔法折叠”。

  鉴于此,为了构建材料的等价物,研究团队将图形神经网络与多体交互相结合,构建了一种深度学习架构,可在元素周期表的所有元素中通用、高精度地工作。

  为了训练他们的模型,该团队使用了过去十年在材料项目中收集的巨大的材料能量、力和应力数据库。M3GNet原子间势(IAP)则可预测任何原子集合中的能量和力。最终Matterverse.ai是通过对无机晶体结构数据库中的5000多个结构原型进行组合元素替换而生成的,然后使用M3GNetIAP获得平衡晶体结构,用于属性预测。在今天数据库的3100万种材料中,预计有超过100万种材料具有潜在的稳定性。团队不仅打算大大扩展材料的数量,还打算大幅扩展机器学习预测属性的数量。新成果在材料动态模拟和性能预测方面也有广泛的应用。例如,人们通常对锂离子在电池电极或电解质中的扩散速度很感兴趣。扩散越快,电池充电或放电的速度就越快。研究证明,M3GNetIAP可用于准确预测材料的锂电导率。研究人员坚信M3GNet架构是一种变革性工具,可极大地扩展对新材料化学和结构的探索能力。

3.中科院成功研发耐高压固态纳米材料

  近日,国际学术期刊《Surfacesand Interfaces》报道了中科院海洋所和中科院物理所合作,制备出七星瓢虫状银纳米颗粒的表面增强拉曼散射(SERS)基底,在模拟高压下实现10-6 M磷酸乙醇胺分子的检测,具有良好的灵敏度和耐压性,为未来深海原位检测低浓度的微生物代谢产物提供了新手段。

  由于深海环境极端复杂,深海原位探测面临巨大挑战。研究组在之前的工作中,利用自主研发的深海拉曼探针系统,成功实现了高温热液喷口流体温度、成分、矿物和上覆生物群落水的物理化学参数的原位检测。

  但是缺乏对深海原位一些大分子,特别是深海极端环境下生存的各种微生物的相关代谢产物和中间体的检测手段。同时,在国际上深海微生物细胞外代谢产物也无原位检测方法,传统的检测方法耗时久、成本高、灵敏度低。因此深海细胞外代谢产物的原位探测十分困难,面临巨大的挑战。

  研究团队利用高温退火工艺对镀银膜的石英进行热处理,成功制备类似七星瓢虫斑点样的银纳米颗粒SERS基底材料。该基底材料具有强抗氧化性,且可耐受深海高压环境,保障了2022年南海冷泉生态系统原位探测航次的成功,在满足深海原位探测需求的同时,也适用于极端工业环境的检测。

4.前沿研究:当藻类遇到人工纳米材料

  人工纳米材料的广泛应用导致其在生命周期中不可避免地释放到水环境中。作为水生生态系统的主要生产者,藻类在维持生态系统能量流、物质循环和信息传递的平衡方面发挥着至关重要的作用。因此,深入了解人工纳米材料对藻类的生物效应及其潜在机制至关重要。本文全面总结了人工纳米材料对藻类的正面和负面生物效应,并深入讨论了潜在机制。一方面,人工纳米材料可能会对藻类造成机械损伤,引发氧化应激,影响基因和代谢表达,产生光屏蔽效应,抑制藻类的光合作用和生物量累积。另一方面,合理利用人工纳米材料的生物效应,可以刺激藻类生产高价值的生物活性物质,吸附共存污染物,实现环境修复,有利于促进纳米技术的可持续发展。

  DOI:10.1007/s11783-022-1554-3

5.院士专家解码复合材料技术与装备发展:亟需推动产学研合作

  第二届复合材料技术与装备国际发展论坛暨智能制造技术与装备国际会议日前在南京召开,18位海内外院士及300余位国内外专家学者、企业代表齐聚,共同探讨复合材料技术与装备发展的新机遇和新挑战。“要加快推进我国复合材料产业智能制造发展,努力为制造强国、科技强国、质量强国建设提供更坚实的战略支撑。”工业和信息化部装备工业一司副司长汪宏指出,本次会议提供了具有国际视野的科技交流平台,对引领传统材料复合化创新研发,拓展延伸复合材料学科内涵,加快推动复合材料产学研各界的高效合作和成果转化等方面具有重要意义。

  中国工程院二局副局长张文韬表示,作为工业发达国家的战略必争领域,复合材料技术与装备已经成为国家制造业发展水平的重要体现。希望院士、专家和科技工作者以更坚定的信心、更坚毅的意志、更坚实的行动攀登科技高峰,为加快建设科技强国,实现高水平科技自立自强,推动高质量发展作出新的更大贡献。会上,江苏省先进复合材料技术与装备制造业创新中心揭牌,落地南京六合。相关单位签署了科教产教融合共建基地协议。六合区还就校地合作共建南航国际创新港的情况进行介绍和推介。据了解,创新港目前已吸引多个国内外高校、科研院所,围绕服务实体经济和先进制造业发展,通过导入智能高效的创新机构、高层次人才、产业化项目等创新资源,推动实现高端人才集聚化、研发载体规模化、产业项目集群化。

  中国工程院院士、南京航空航天大学校长单忠德表示,南航将持续深化“开放办学、开放创新、开放合作、开放共赢”的理念,以服务求支持、以贡献谋发展,不断完善以南航国际创新港为核心,以校地研究院为牵引,以校企联合创新机构、联合实验室为支撑的产学研深度融合新生态。

03智能制造与控制工程学院
1.新时代背景下机械智能制造现状与发展策略研究

  从我国现阶段机械智能制造行业的现状来看,存在着一些影响行业整体发展效率与质量的负面问题。基于此,概述了新时代背景下的机械智能制造现状,分析了机械智能制造技术的不足,提出了加大技术开发扶持力度、加强算法优化与智能控制技术的应用、积极研发核心技术产品以及注重技术产品的绿色与节约化发展等发展策略。实践证明,加大在机械智能制造方面的投入,可以有效提升我国机械智能制造整体水平,全面提升我国机械制造产品的质量。 

2.2022世界智能制造大会

  2022世界智能制造大会于11月23日至25日在江苏南京举办,本届以“数智赋能、链通未来”为主题,设置了开闭幕式、国家智能制造专家委员会年会、智能装备与机器人国际会议等专场活动及14个分论坛。为深入贯彻党的二十大关于制造强国建设、推动制造业高端化、制造化、绿色化发展的战略部署,全面落实《“十四五”智能制造发展规划》,2022世界智能制造大会将突出“高端化、国际化、专业化、体系化”的办会理念,深化“线上线下相结合”的办会模式,着力打造高端论坛、成果发布、云上展示、产业对接等活动形式为一体的世界智能制造合作与交流平台。

  

04计算机与信息工程学院
1.  人工智能,为科研注入智慧动能

  从日常生活到科学研究,如今,我国人工智能技术快速发展,数据和算力资源日益丰富。应用需求是技术进步的重要推动力,新技术往往在“用”中不断完善、成熟。为推动人工智能落地,日前,科技部等六部门联合印发了《关于加快场景创新以人工智能高水平应用促进经济高质量发展的指导意见》,着力打造若干重大场景,拓展人工智能应用,高水平科研活动便是其中之一。如今,我国人工智能技术快速发展,在数据获取、实验预测、结果分析等方面具有优势,生命科学、数学、化学、空间科学等学科研究纷纷拥抱人工智能。丰富的应用场景也反哺技术发展,推动产业智慧升级。--------------《人民日报》

  

2.433个量子比特!迄今最强超导量子计算机推出

  据英国《新科学家》网站9日报道,IBM制造出了迄今全球最大量子计算机“鱼鹰”(Osprey),其拥有433个量子比特,是该公司此前创纪录的127个量子比特计算机“鹰”的3倍多,是谷歌53个量子比特计算机“悬铃木”的8倍多。不过也有科学家指出,“鱼鹰”的纠错能力仍有待证明。目前国际学术界实现量子计算有多条技术路线,超导量子计算是其中最有希望的候选者之一。IBM和谷歌正是基于这一路线,其核心目标是增加“可操纵”量子比特的数量,并提升操纵的精度,最终应用于实际问题。其他设备则使用原子或光子等充当量子比特。建造“鱼鹰”面临的挑战不仅在于制造出更多量子比特,还包括更好地对其进行控制。因为量子比特会受到相邻量子比特施加的力的影响而相互干扰,导致计算机出现故障,封装到芯片上的量子比特越多,出现这种情况的可能性就越大。鉴于此,研究团队通过将芯片连接到传统电子设备上,以尽可能精确地控制“鱼鹰”内部的量子比特。此外,由于只在接近零下273摄氏度的温度下超导,“鱼鹰”必须置于一个特殊的冰箱里,而且,研究团队还必须确保量子计算机及其所有电线的温度不会升高。

  

05经济与管理学院
1.中国互联网发展报告(2022)| 2021年中国网络金融发展状况

  《中国互联网发展报告(2022)》(以下简称“《报告》”)——第24章“2021年中国网络金融发展状况”主要包括以下几方面内容,一是发展环境,主要介绍了金融科技监管和金融数据治理有关要求;二是发展现状,主要介绍了市场格局变更及发展趋势;三是金融科技,主要介绍了金融中后台基础设施建设、分布式改造、开源技术应用、金融感知能力和数据智能技术情况;四是数字货币,主要介绍了顶层设计试点示范情况;五是金融理财,主要介绍了互联网财富管理和互联网保险发展情况;六是发展趋势,主要介绍了金融与科技生态融合发展趋势展望。

  

2.区块链技术下互联网金融的风险防范

  区块链技术的应用实现了对传统金融业务模式的突破,对于促进“金融脱媒”具有重要的意义。作为一项以互联网技术为基础的新型技术,区块链技术的起步发展时间较晚,目前相关技术体系尚未完善,监管难度较大,网络安全问题较为严重,操作运行阶段伴随一定的安全隐患。对行业相关人员来说,在促进区块链技术与互联网金融发展的过程中,更需要注重风险隐患的防范,采取有效的对策防范风险,进一步促进区块链技术和互联网的融合,充分发挥互联网金融的正面效应。

  

06国际交流学院

1.推进国际中文教育标准体系建设

  国际中文教育标准体系是各类国际中文教育标准按语言教育的内在联系形成的科学有机整体。《中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035年远景目标纲要》指出,为实现“提升中华文化影响力”的目标,要构建“国际中文教育标准体系”。《教育部2022年工作要点》把“完善国际中文教育标准体系”列为语言国际合作交流工作的要点。可以看到,国际中文教育标准体系建设是我国语言文化国际传播能力提升的又一着力点。(本文系教育部中外语言交流合作中心《国际中文教育中文水平等级标准》教学资源建设一般项目“《国际中文教育中文水平等级标准》框架下语法教学微课数字资源库建设”(YHJC21YB-096)阶段性成果)

 

2.毛里求斯国际中文教育呈现新气象

  毛里求斯是“一带一路”沿线国家,华裔在毛里求斯总人口中占2.3%左右。2022年是中国与毛里求斯建交50周年。50年来,国际中文教育在毛里求斯蓬勃发展。从20世纪70年代初中文被纳入毛里求斯国民教育体系,到2016年12月毛里求斯大学孔子学院揭牌,再到2022年5月中国与毛里求斯签署《中毛教育合作谅解备忘录》,一系列举措极大地促进了毛里求斯国际中文教育的发展。(本文系教育部中外语言交流合作中心2021年国别中文教育项目“毛里求斯中文教育情况调研”阶段性成果)

  

3.国际中文教育亟须提升数据治理能力

  近年来,在国际中文教育领域,随着网络和现实边界的不断消解,数据的内涵持续丰富,其潜在价值也日益凸显。数据思维正在逐渐成为一种系统审视国际中文教育的科学视角,使国际中文教育生态发生着全面而深刻的变革。然而,目前国际中文教育界对数据的认知尚处于萌芽阶段,相关数据依然存在质量不佳、覆盖不全、使用率低、流通性差、安全风险高等问题。对此,国际中文教育迫切需要树立数据治理观念,提升数据治理能力,切实做好数据资源的开发、利用和保护等工作。(本文系教育部中外语言交流合作中心国际中文教育研究课题青年项目“基于老挝语母语者的HSK数智词典APP设计与开发研究”(21YH26D)阶段性成果)

  

07外语与文化传播学院

1.双城记——从2022年菲尔兹奖看美国的数学传统

  原载《数理人文》公众号2022年8月6日

  这几天世界华人数学家大会正在南京举行,丘先生在会议的间隙,还会抽空和同行探讨数学发展大计。美国在世界的霸权是以它强大的科技实力作保证的。数学是科技的重要基础。学习美国的长处,并最终在数学上首先赶上美国,这是丘先生一直在为之努力的。几十年来,丘先生通过创办多所数学中心,世界华人数学家大会,中学数学奖,大学数学竞赛,以及清华求真书院,已经为中国数学人才培养的系统工程打下了扎实的基础。 

  2022年菲尔兹奖的四位获奖者是:Duminil-Copin(概率论,法国),Maynard(解析数论,英国),许埈珥(组合几何,美国),Viazovska(球堆积,乌克兰)。

  数学研究领域的细分,是人类文明发展的必然。幸运的是,人为划分的学科分支并没有割断数学家之间、以及数学和物理之间的相互联系,这是数学永葆创新的根源。在2022年菲尔兹奖获奖人的工作中,我们又看到了这种紧密交织,不禁让人感叹,这是古典数学的回归。与人类的其他活动一样,数学和数学家的故事,也是一部关于传承的历史。 

  作为美国东北部新英格兰地区的中心城市,波士顿是美国精神的象征。1620年11月21日载着105位英国清教徒的五月花号在位于波士顿东南55公里的普利茅斯海湾登陆。但是直到19世纪,北美大陆上才出现真正意义上的数学家。此后两百年间,美国数学从无到有,直到发展成为当今世界头号数学强国。就像诺贝尔奖是衡量国家科技水平的硬性指标,菲尔兹奖的获奖人数也是数学强国的重要标志。在已经颁发的20届菲尔兹奖中,除了1958年,每届都有在美国工作的数学家获奖。 

  匹兹堡是美国宾夕法尼亚州仅次于费城的第二大城市,曾经是世界钢铁之都,垄断了美国一半的钢铁产量。不过烧煤炼钢也带来了严重的环境污染。从20世纪80年代起,匹兹堡关闭了几乎所有钢铁厂,向医疗和高科技产业转型。今天的匹兹堡已经是全美最宜居的城市之一,只有随处可见的已经废弃的大烟囱和阿勒格尼河上的几百座桥梁,仿佛在诉说着昔日钢铁之城的辉煌。匹兹堡转型成功的难度不亚于在美国西部大开发中创造一座新城。 

我有幸在哈佛大学和匹兹堡大学分别工作生活了四年,对波士顿和匹兹堡都很熟悉。如果说哈佛大学和麻省理工学院代表了美国的精英阶层,那么匹兹堡大学和卡内基-梅隆大学则是美国中坚力量的象征。他们一同构筑起美国强大的科技实力。标题里“双城记”的故事,就从一位与匹兹堡和波士顿都有着不解之缘的数学家开始。
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