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2017年国家科技奖获奖项目巡礼:解密立异之路
2019-07-05 22:32:24

  听!立异英豪们这么说

  ——2017年度国家科技奖获奖项目巡礼(上)

  1月8日,2017年度国家科学技能奖赏大会在北京隆重举行,两位科学家获得国家最高科学技能奖,共评选出35项国家天然科学奖、66项国家技能创造奖、170项国家科学技能进步奖。获奖的一系列严峻科学作用不断改写我国创造的高度,显示我国的立异自傲。而这些作用的缔造者们,大多几十年如一日据守科研初心,为立异型国家和国际科技强国建造倾尽汗水。科技视界版将集合他们,解密他们的立异之路,敬请重视。

  ——编 者

  国家天然科学奖一等奖获得者唐本忠

  酷爱作业就成功了一半

  立异感言:新的概念能够引领新的开展潮流、拓荒新的研讨范畴。革命性的观念能够改动咱们的思想形式,乃至改动咱们的生活方式。为鼓舞原创发现,有必要鼓舞应战精力和培育立异文明。由于科学寻求的最高境地是推翻“知识”,通过概念打破而拓荒新范畴、创造新知识。

  获奖项目:集合诱导发光

  “做科研,既要尽力‘站’上伟人的膀子,也要勇于应战威望、把伟人‘踩’在脚下。”这是中科院院士、香港科技大学讲座教授唐本忠常常对学生说的一句话。17年前,他和团队应战传统理论,在国际上初次提出了“集合诱导发光”概念,并通过辛勤耕耘拓荒了有机发光资料研讨的新方向。2018年,凭仗在“集合诱导发光”范畴的开创性奉献,唐本忠团队获得国家天然科学奖一等奖。

  “天主不会随意打电话”。“集合诱导发光”现象的发现离不开团队长时刻的研讨堆集

  简要地说,“集合诱导发光”是指分子在集合状况下发光反而比单分子状况更强的现象。在唐本忠团队发现该现象之前,科学家一向信任“集合猝灭发光”理论,即发光分子在集合状况下发光强度削弱乃至彻底消失。

  一般,有机发光资料在集合态或固态下运用,因而“集合猝灭发光”现象很大程度上约束了发光资料的运用规模。“集合猝灭发光”理论像一个魔咒,框住了人们的思想,许多科学家测验寻觅阻隔分子使发光不被猝灭的方法,但都收效有限。

  2001年,唐本忠和他的学生在试验中,意外发现了一种与“集合猝灭发光”截然相反的现象,即一类有机分子在溶液中不发光,而集合后发光显着增强。唐本忠敏锐地意识到其间或许包含着共同的含义,通过细心研讨和屡次试验,他创造性地提出了“集合诱导发光”概念。

  “有时分,做研讨需求跳呈现有的思想框框,假如你观察到与既有经历不相同的现象,榜首反响不该该是逃避,而应该十分兴奋地去追根溯源。”唐本忠说。

  “天主不会随意打电话。”唐本忠说,“集合诱导发光”现象发现看似偶尔,实际上离不开团队长时刻的研讨堆集。

  为解开某些有机分子在集合态下发光的疑团,那段时刻,唐本忠夜以继日地考虑这个问题。终究,通过许多试验和行之有用的评论,他带领的团队提出了解说模型,即“集合诱导发光”现象的发作是由于分子内运动的受限所构成的,这一解说得到了科学界的遍及认可。

  “集合诱导发光”是我国科学家首要提出的原创性概念,拓荒了发光资料的新范畴。现在,全国际已经有80多个国家和区域逾越1500个研讨单位的科学家进入该范畴。

  酷爱你的作业!做到这点,你就成功了一半

  “原创的科研就像刨一口井,越往下发现的泉眼越多。假如仅仅盯梢而无逾越,思路早晚会干涸”,唐本忠说。现在,唐本忠团队制备了一系列高功用的“集合诱导发光”资料,并与不同范畴科研人员协作,推动这类资料在光电、传感、生物、医疗等许多范畴的运用。

  唐本忠开端的愿望并不是做化学家。中学年代,他酷爱文学,还为校园文工团写过剧本。1977年,在哥哥的主张下,他报考了理工专业。与高分子科学结缘,还缘于他有机化学考得不错,被华南工学院(现华南理工大学)招生的教师看中,然后被招入该校。

  “结业后,我又被国家公派到日本而不是我想去的美国留学,我的人生如同许多时分都是‘被挑选’的。”唐本忠说。面临“被挑选”的人生,唐本忠有自己的心得和理念——“爱上所做的作业”。

  在华南工学院的4年,为挤出更多的时刻学习,唐本忠暑假没有回过一次家,底子在图书馆里度过。在香港科技大学做研讨,他的试验室常常深更半夜都灯火通明。

  曾有人问唐本忠做出好研讨的窍门,他的答复是:“酷爱你的作业!做到这点,你就成功了一半。”

  在唐本忠看来,现在青年人学习环境和条件比曾经好多了,应该集中精力打牢根底。“一些科研人员寻求‘短、平、快’的抢手研讨,难以有时刻静下心来考虑严峻的科学问题,然后难以真实做出具有严峻含义的科研作用。青年人要有做原创研讨的自觉和胆略,全社会也要营建杰出的立异文明。”唐本忠说。本报记者 喻思南

  国家天然科学奖一等奖获得者李家洋

  要有应战难题的勇气

  立异感言:搞科研,一是要有应战科学难题的勇气和精力,不要由于他人处理不了,就觉得自己必定也处理不了,要勇于应战,要有决心。二是要有一个十分好的团队,这十分要害。三是要有锲而不舍的精力,在困难的时刻不动摇,能够一向坚持下去。四是要具有敏锐性,假如没有敏锐性,你底子不知道一项科学研讨最重要的要害点在哪里。

  获奖项目:水稻高产优质性状构成的分子机理及种类规划

  长江中下游稻区是我国水稻主产区之一,前史上一向是水稻育种水平缓生产水平十分高的区域。但近20年以来,该区域水稻产值进入一个缓慢增加时刻,存在着质量较差、抗病性弱、主栽种种类退化严峻等问题,由此也带来了抗生素和农药乱用等一系列问题。在这种状况下,科学家们一向在思索:能否找到水稻质与量的“完美和谐”,让其归纳才干到达最佳?

  通过多年的尽力,以我国科学院院士李家洋领衔的研讨团队总算找到了这个“完美和谐点”。他们运用分子规划育种的理念和技能,通过精心的杂交“规划”,育成了具有抱负株型及超高产、早熟和抗稻瘟病等优异基因的水稻新种类。

  日前,这一打破性作用也因具有引领作用,对辅导未来作物遗传改进、保证国家粮食安全具有严峻战略含义,摘得2017年度国家天然科学奖一等奖桂冠。

  “分子规划”育种技能能够准确改进水稻缺陷

  在曩昔半个世纪里,我国的水稻育种完结了两次重要打破,成为国际规模内榜初次“绿色革命”的2017年国家科技奖获奖项目巡礼:解密立异之路重要组成部分。

  榜初次是上世纪60年代矮化育种的成功,把水稻产值进步了20%—30%;第2次是上世纪70年代中期杂交水稻的研讨成功,水稻产值在矮秆良种的根底上又增加20%左右。

  两次打破很好处理了我国等开展我国家的温饱问题。如安在吃饱的一同又能吃好,让水稻既高产又优质?

  1994年,在美国完结博士后学业之后,李家洋马上回到国内,为完结这一方针开端尽力。李家洋挑选了“分子规划”育种技能为研讨方向。“‘分子规划’育种技能是国际作物遗传改进范畴最先进的技能。它能够完结基因的直接挑选和有用聚合,也便是说能够准确改进缺陷,聚合多个长处,不光有望完结水稻既高产又优质,一同还能大幅度进步育种功率,缩短育种年限,并且完结‘准确育种’。”

  研讨进程反常困难,没有先例可循

  大都农作物的经济性状,比方高产、稳产、优质、高效等,都受到多个基因的调控,并具有“模块化”特性。

  “水稻也相同。所以,在这个进程中咱们需求首要了解清楚水稻不同基因对应的不同性状,以及不同基因耦合或许发作的性状,解析它们表达调控机制、互相作用的形式。然后将这些基因依据需求进行相对准确的重新组合,得到咱们需求的种类,让杂交、选种进程变得有方针、可预见。”李家洋说,“这就像搭积木,咱们有针对性地挑选需求的积木,更快更好地搭建出需求的修建。”

  但是,“搭积木”的进程并不简单。

  李家洋坦陈,最困难的时期便是研讨的起步阶段。“在国际上这也是个巨大应战,没有先例可循。咱们只能自己探索研讨,树立一套图位克隆水稻基因的系统。”李家洋说。

  终究,通过8年的尽力攻关,李家洋团队成功树立了一套图位克隆水稻基因系统。“有了这个系统,咱们就能够克隆水稻的一切基因。”

  “最让我快乐的是,之后的研讨中咱们成功找到了最要害基因。”李家洋说,这种名为抱负株型的基因能够让株型更优。“茎秆更粗大健壮,穗子大、谷粒大,这是高产最重要的性状。”

  除了让水稻能既高产又优质外,“分子规划”育种技能还能让育种时刻大大缩短。惯例育种需求7—8年才干选出育种资料,“分子规划”育种技能能将其缩短到4—6年乃至更短,育种周期缩短为本来的1/2至1/3。

  李家洋说:“在惯例育种中,杂交后的新稻株要比及在田里生长后,科学家才干用肉眼‘海选’出想要的性状植株。但在分子模块规划育种中,哪怕仍是小苗,只需做一次基因检测,就能‘承认’想要的那一棵。”本报记者 吴月辉

  国家技能创造奖一等奖获得者贾振元

  我便是个干活的

  立异感言:做科研要找对路子。吃苦的人许多,要害在于找准方向。道走对了或许事半功倍;道走错了,你费大力气、绕大圈子也纷歧定能成功。

  获奖项目:高功用碳纤维复合资料构件高质高效加工技能与配备

  “我便是个干活的”——碰头握手时,贾振元这样“自报家门”。

  本年54岁的贾振元是大连理工大学长江学者特聘教授,国家973计划项目首席科学家,国家万人计划当选者,2017年度国家技能创造奖一等奖项目榜首完结人。

  个头不高、头发灰白的他对记者说:“农人要种好地、多打粮食,工人要把工做好、拿出好产品,咱们搞工程科学的就要把问题弄懂、把技能弄通,争夺处理实际问题、满意国家严峻需求。”

  贾振元干的这个活,是国际性难题——碳纤维增强树脂基复合资料(以下简称“碳纤维复合资料”)构件的高质高效加工。

  瞄准限制职业开展的卡脖子问题

  从博士结业留校任教至今,贾振元在机械工程精细加工范畴干了将近30年。“咱们做工程科学的,总期望自己做的工作能有含义,把自己的研讨和国家需求结合起来,瞄准高校有优势、企业无法处理、限制职业开展的卡脖子问题。”

  碳纤维复合资料的高质高效加工,便是这样的“卡脖子”问题。

  航空、航天、交通等范畴的高端配备,质量越轻跑得越快、飞得越远,有用载荷也越大。贾振元介绍,这些配备的分量一般按“克”核算,飞机结构分量每下降1%,油耗能够削减3%—4%;高铁减重1%,能耗可削减6%—7%。

  减轻分量有两种途径:一是规划奇妙,二是资料轻质。现在既轻盈又有刚度、强度的资料,当属碳纤维复合资料。并且它易完结资料与结构全体同步制作,已成为高端配备减重增效的优选资悦动料。

  “但光有好资料还不可,加工技能有必要跟得上。”贾振元说,只需先通过切边、制孔等系列机械加工,复合资料构件才干衔接安装、用到高端配备上。让企业头疼的是:复合资料构件加工进程中很简单发作毛刺、撕裂、分层等损害。这些加工损害会影响构件的承载功用、疲惫寿数和可靠性。

  2003年,科研团队在与企业协作时发现了这个“卡脖子”问题后,下决心霸占这一难关。

  贾振元告知记者,碳纤维复合资料多层叠加、多相混合、各向异性,与金属等均质资料彻底不同,是典型的难加工资料。

  “有必要从根子上处理问题。”贾振元为团队承认了研发途径:从运用根底研讨动身,从构成机理上弄清楚构成碳纤维复合资料加工损害的本源,然后再从工程实践中提炼出处理共性问题的理论方法。

  凭着“蚂蚁啃骨头”的精力,他们总算获得多项严峻打破:探明晰碳纤维复合资料去除机理和加工损害构成机制,提出了针对碳纤维复合资料加工的切削理论,树立了切削力和切削进程动态仿真模型。

  在此根底上,研发团队用理论辅导实践,提出“微元去除”和“反向剪切”加工损害按捺原理,先后创造三大类、9个系列的制孔、铣削等刀具。研发团队还开发了负压逆向冷却和具有自风冷排屑功用的系列加工工艺,研发了13台套数控加工工艺配备。

  自2010年起,贾振元团队研发的新式刀具和技能配备投入运用,把碳纤维复合资料的加工损害操控在0.1毫米内。

  最喜欢他人叫我贾教师

  从2005年至今,贾振元四次荣获国家技能创造奖。这期间,他也由机械工程学院院长升至机械工程与资料动力学部部长,并于2015年起担任大连理工大学副校长。

  “其实我最喜欢他人叫我‘贾教师’。”他坦陈,“我给自己的界说便是教师,教学是本分,科研是本分。我当院长、部长许多年,行政和科研不能说没有抵触,要害是你怎么分配好时刻、进步功率。”

  贾振元是怎么做到的?

  搭档的答案是“三不会”。团队主干高航教授说:“贾教师一不会打麻将,二不会打扑克,三不会歌唱,简直没什么业余爱好。”

  贾振元的窍门,是三个“一瞬间”:早上早到一瞬间,正午少歇息一瞬间,下班往后再多干一瞬间。

  “其实贾教师搞科研不止三个‘一瞬间’。”团队成员王福吉教授介绍说,贾振元简直没有节假日,工作桌上满是书,一有空就看资料、研讨问题。“有一次星期天我到工作楼处理点事,通过贾教师工作室时,瞅见他正低着头、细心揣摩手里的刀具。”赵永新 吕东光

  国家科学技能进步奖特等奖获得者李兰娟

  满意大众需求是我的愿望

  立异感言:我从小依托国家的助学金完结学业,是党和国家培育我一步步生长至今,我当过赤脚医师,深知老大众对医疗服务的需求,这也是我从医、从教、从事科学研讨的初心。这次咱们拿了医疗卫生系统的榜首个国家特等奖,并且是新发突发流行症防控系统的立异与打破,我将持续带领团队一同为“健康我国”献计献力。

  获奖项目:以防控人感染H7N9禽流感为代表的新发流行症防治系统严峻立异和技能打破

  创立并引领救治患者的“我国技能”

  回忆起2013年的春天,我国工程院院2017年国家科技奖获奖项目巡礼:解密立异之路士、流行症诊治国家重点试验室主任李兰娟形象最深的是与时刻赛跑的紧张感。

  2013年4月,男性患者曹某呈现发热症状,体温高达39.5摄氏度,住进杭州某医院。12日,病况开端加剧,咳嗽咳痰,呈现显着气急。经确诊,曹某是人感染H7N9禽流感患者,呈现呼吸困顿归纳征,血压下降、呈现休克状况。会诊医师向李兰娟陈述,这个患者抢救过来的期望迷茫,是否还要转院?李兰娟考虑,患者起病只需6天,正是患者细胞因子风暴顶峰严峻损害肺部的时期,而其时国际上还没有有用针对细胞因子风暴的救治方法。

  “患者这么年青,虽然期望迷茫,但只需有百分之一的期望,就要做百分之百的尽力!”在归纳剖析重症感染患者病况发展规则后,李兰娟依据自己创立的李氏人工肝技能能铲除患者体内炎症因子的原理,抓住时机,决定将人工肝支持系统运用于救治呼吸功用衰竭,阻断细胞因子风暴。她告知会诊医师,保护好患者血压和充分给氧,保护好生命体征,立行将患者转运至浙江大学隶属榜首医院用人工肝技能进行抢救医治。

  公然,这一技能医治计划获得了显着的作用,2个小时往后患者的血压开端安稳,细胞因子炎症介质敏捷下降。通过5天5夜的抢救,曹某奇迹般地渡过了器官功用衰竭的生命难关。而在这5天里,李兰娟也没有睡过一个囫囵觉,不断2017年国家科技奖获奖项目巡礼:解密立异之路总结救治计划,构成了严格操控抗生素和激素的运用,选用抗病毒、抗低氧血症和多脏器功用衰竭、抗休克、抗继发感染(“四抗”),保持水电解质平衡和微生态平衡(“二平衡”)的医治战略。

  成功防控人感染H7N9禽流感病毒疫情

  那一年的春天,像这样的不眠之夜还有许多。H7N9疫情突发后,项目组在5天内就承认了新式H7N9的病原,向全国际发布全基因序列,为全球应对这一新发流行症赢得了时刻。李兰娟说,这是让我国医学界都感到意气昂扬的工作。“SARS最沉痛的经验便是长时刻无法承认病原。”项目组创立了深度测序和高通量数据剖析为中心的新发突发流行症监测网络,可在72小时内完结300余种病原剖析,为前期发现新病原、监控病原变异供给了要害技能。

  找到病原,仅仅疫情防控的榜首步。李兰娟团队创立了以分子分型和溯源为特征的新发流行症猜测预警技能系统和防控形式,初次说明该疫情的流行病学特征和规则。团队还从流行病学、血清学和分子病毒学方面证明了活禽商场是人感染H7N9禽流感病毒的源头,初次证明晰封闭活禽商场能够显着下降病毒从禽到人的传达危险。

  为了使更多的新发流行症得到有用确诊,李兰娟团队创立了我国新发流行症确诊试剂高效快速研发渠道。H7N9病原发现后,2天内成功研发检测试剂,3天推行至我国31个省市区,5天至周边各国,7天由国际卫生组织向全球推行,标志着我国在该范畴的技能到达并引领国际先进水平。团队还使用反向遗传技能成功研发了我国首个人感染H7N9禽流感病毒流感疫苗种子株,一举打破了我国流感疫苗株有必要依靠外国供给的前史。

  这是我国科学家在新发流行症防控史上榜初次使用自主创立的技能系统,成功防控了在我国本乡发作的严峻新发流行症疫情,不只避免了相似SARS的状况重演,还在操控中东呼吸归纳征冠状病毒MERS、寨卡等流行症的输入和帮助非洲抗击埃博拉疫情中获得了杰出成效。国际卫生组织曾这样评述:“我国对人感染H7N9禽流感疫情的危险评价和循证应对可作为往后相似事情应急呼应的模范。”(本报记者 谷业凯)