由教育部科學技術(shù)委員會組織評選的2014年度“中國高等學校十大科技進展”，日前在京揭曉。經(jīng)過形式審查、學部初評、主任辦公（擴大）會終評和項目公示，燕山大學主持的具有極高硬度和穩(wěn)定性的納米孿晶金剛石等10個高?？萍柬椖浚@評本年度高?？萍际筮M展。

       據(jù)介紹，“中國高等學校十大科技進展”評選自1998年開展以來，至今已舉辦17屆。這項評選活動對提升高等學?？萍嫉恼w水平、增強高校的科技創(chuàng)新能力發(fā)揮了積極作用，并產(chǎn)生了較大的社會影響，贏得了較高的聲譽。

       2014年度“中國高等學校十大科技進展”入選項目介紹

       一、單個納米顆粒光學檢測新原理研究

       納米尺度顆粒的快速檢測在環(huán)境監(jiān)測、惡性腫瘤早期篩查和國家安全方面具有十分重要的意義?；谖⒓{光學的傳感技術(shù)擁有無標記和抗電磁干擾等優(yōu)勢，為上述應用提供了新的機遇,但在快速探測和超高靈敏度方面仍面臨挑戰(zhàn)。為此，急需提出新的光學傳感原理，突破傳統(tǒng)檢測極限，獲得分辨單個納米級顆粒的檢測能力。北京大學龔旗煌院士和肖云峰研究員等制備出超高品質(zhì)因子固態(tài)光學微腔器件，極大地增強了光與物質(zhì)的相互作用，并實現(xiàn)超低閾值微腔拉曼激光發(fā)射。在此基礎(chǔ)上，他們提出利用微腔拉曼激光模式劈裂來檢測單納米尺度顆粒的新方法。實驗上，他們在液體環(huán)境下證明了新方法檢測單個20納米尺度顆粒的能力。這一方法的實現(xiàn)既可顯著降低實驗難度，又具有良好的抗噪聲能力。同時，他們還與浙江大學童利民教授等合作，研制出納米光纖陣列傳感器，可快速檢測單個百納米尺度顆粒，并測定尺寸。這些新的原理和技術(shù)將推進光學傳感的檢測極限達到單分子水平，并具有實時便捷等優(yōu)勢。

       研究成果分別發(fā)表在《美國科學院院刊》和《先進材料》（封面文章）上。工作得到國際學術(shù)界的重視，被多家國際科技媒體專題圖文報道，并引起了大眾媒體的關(guān)注。

       二、網(wǎng)構(gòu)軟件理論、方法與技術(shù)

       互聯(lián)網(wǎng)正在逐步演化成一個全球泛在的計算平臺，其開放、動態(tài)和難控的特性對軟件技術(shù)提出了一系列重大挑戰(zhàn)。以北京大學梅宏院士和南京大學呂建院士領(lǐng)銜的團隊從2000年開始率先從軟件角度探討互聯(lián)網(wǎng)計算，提出一種互聯(lián)網(wǎng)軟件新范型——網(wǎng)構(gòu)軟件，并在國家973計劃連續(xù)兩期項目的支持下，建立了一套網(wǎng)構(gòu)軟件技術(shù)體系，取得一系列重要突破：構(gòu)造了一個開放、協(xié)同的網(wǎng)構(gòu)軟件模型，用以描述和規(guī)約自主性、協(xié)同性、演化性、情境性、涌現(xiàn)性和可信性等互聯(lián)網(wǎng)應用新特性；提出了支持按需協(xié)同和在線演化的容器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及相關(guān)機制，支持系統(tǒng)自治管理，設(shè)計實現(xiàn)了網(wǎng)構(gòu)軟件的運行時支撐平臺；提出了全生命期軟件體系結(jié)構(gòu)驅(qū)動的網(wǎng)構(gòu)軟件開發(fā)和演化方法。

       作為中國學者自主提出的學術(shù)理念，網(wǎng)構(gòu)軟件研究整體處于國際先進水平，在軟件構(gòu)件、軟件體系結(jié)構(gòu)、軟件自適應等技術(shù)上處于國際領(lǐng)先行列。在軟件領(lǐng)域頂級國際會議和期刊發(fā)表近百篇學術(shù)論文，十多次入選最佳／優(yōu)秀／亮點論文，數(shù)十次在國際會議上做主題/特邀報告；獲得一批中國發(fā)明專利，形成多項國際、國家和行業(yè)標準；研制的工具和系統(tǒng)在國內(nèi)外眾多大中型信息系統(tǒng)中得到應用；多次獲得國家和部委級科技成果獎。

       三、免疫細胞分化發(fā)育與功能調(diào)控新機制研究

       免疫系統(tǒng)為什么能夠精確地感知外界病原體侵襲，并及時啟動能夠清除病原體的免疫應答反應？這是免疫學領(lǐng)域前沿性重大科學問題。目前認為具有“哨兵”功能的樹突狀細胞起了關(guān)鍵性作用，但對于樹突狀細胞為什么具有這樣的特殊免疫功能尚不十分清楚。第二軍醫(yī)大學醫(yī)學免疫學國家重點實驗室曹雪濤課題組從表觀遺傳和蛋白質(zhì)修飾的新角度，研究了樹突狀細胞分化發(fā)育的分子機制，發(fā)現(xiàn)了一種樹突狀細胞選擇性高表達并對于樹突狀細胞發(fā)育成熟至關(guān)重要的以前未見報道的新長鏈非編碼RNA（將之命名為樹突狀細胞長鏈非編碼RNA，lnc-DC），對于為什么lnc-DC能夠決定樹突狀細胞的發(fā)育成熟進行了機制研究，首次提出了胞漿中的lnc-DC能夠直接結(jié)合磷酸化蛋白信號分子STAT3而起關(guān)鍵性作用，此作用方式對于研究其他生命科學現(xiàn)象及其RNA與蛋白質(zhì)相互作用機理有重要的啟示與借鑒意義。此外，對于如何控制樹突狀細胞不過度活化以避免機體發(fā)生自身免疫性疾病，該課題組發(fā)現(xiàn)了一個名為Rhbdd3的蛋白質(zhì)分子，能夠抑制樹突狀細胞成熟和分泌炎癥因子，阻止了自身免疫性疾病發(fā)生。

       該研究豐富了對免疫細胞分化發(fā)育與參與自身免疫病機制的認識，對疫苗研發(fā)和疾病免疫治療探索有指導作用。研究結(jié)果分別發(fā)表于今年《Science》和《Nature Immunology》。

       四、快舟星箭一體化飛行器技術(shù)及應用

       該項成果是在國家863計劃重點支持下取得的一項原創(chuàng)性成果。針對突發(fā)災害應急監(jiān)測和搶險救災信息支持的迫切需求，在國際上首次提出并實現(xiàn)了星箭一體化設(shè)計的理念和方法，解決飛行器快速研制、快速發(fā)射、快速應用的核心技術(shù)問題，實現(xiàn)了我國固體運載器機動發(fā)射衛(wèi)星首次成功，創(chuàng)造了我國遙感衛(wèi)星最快成像紀錄。項目總體指標國內(nèi)領(lǐng)先、國際先進，開辟了我國快速響應空間技術(shù)發(fā)展的新途徑，取得了重大的經(jīng)濟和社會效益。

       利用該成果研制的快舟一號衛(wèi)星于2013年9月25日成功發(fā)射，在巴基斯坦阿瓦蘭地震、臺灣花蓮地震、新疆于田地震、四川冕寧縣森林火災、霍尼亞拉洪災、馬航MH370客機失聯(lián)、中國科考船“雪龍?zhí)?rdquo;破冰支援等災害發(fā)生后，及時實施了災情監(jiān)測，快速獲取了災害信息。特別是在云南魯?shù)榈卣鹁仍陂g，快舟一號是我國唯一一顆實現(xiàn)針對災區(qū)連續(xù)15天重訪成像的高分辨率遙感衛(wèi)星，及時提供了高分辨率的震區(qū)影像，為及時全面了解災情、災情評估、搶險救援指揮決策等提供了有力信息支撐。

       快舟一號作為我國首顆具有快速響應能力的衛(wèi)星，還在工程建設(shè)、土地利用、采礦區(qū)開采、水文、環(huán)境等實時監(jiān)測應用方面，為國內(nèi)19個省份61家用戶單位提供了高質(zhì)量遙感影像。

       五、水稻矮化多分蘗基因DWARF 53的圖位克隆和功能研究

       水稻秈粳亞種間存在強大雜種優(yōu)勢，但秈粳交雜種普遍存在株高超高的問題，利用部分顯性矮桿基因可克服株高超高，有效利用秈粳雜種優(yōu)勢。獨腳金內(nèi)酯是2008年發(fā)現(xiàn)的調(diào)控植物分枝的第三種激素，對植物株型起著至關(guān)重要的調(diào)控作用，但其信號傳導途徑卻知之甚少。本研究利用一個水稻部分顯性矮桿突變體dwarf 53(d53)，通過圖位克隆獲得D53基因，它編碼一個新的在結(jié)構(gòu)上與I類Clp ATPase類似的核蛋白。分析發(fā)現(xiàn)，在獨腳金內(nèi)酯存在條件下，D53蛋白可與兩個已知的獨腳金內(nèi)酯信號分子D14、D3互作，形成D53D14SCFD3蛋白復合體，使D53蛋白泛素化，進而被蛋白酶體特異降解，誘導下游目標基因表達，使獨腳金內(nèi)酯信號響應。該結(jié)果首次在遺傳和生化層面上證實了D53蛋白作為獨腳金內(nèi)酯信號途徑的抑制子參與調(diào)控植物分枝（蘗）生長發(fā)育，具有重要科學意義。不僅為水稻株型改良提供重要理論基礎(chǔ)，也為秈粳交雜種優(yōu)勢利用提供有用的基因和材料。

       該結(jié)果以Article Research形式在2013年12月26日《Nature》上正式發(fā)表，目前已被SCI他引31次。該雜志同期News & Views欄目為本研究發(fā)表了專題評述，認為“D53蛋白的發(fā)現(xiàn)為研究獨腳金內(nèi)酯和其他激素信號途徑提供了積極幫助，并對調(diào)節(jié)植物營養(yǎng)分配與利用具有深遠的影響”。

       六、高溫氣冷堆主氦風機工程樣機研制

       高溫氣冷堆主氦風機工程樣機項目由國家科技重大專項支持，集合高校與企業(yè)力量協(xié)同創(chuàng)新，并已經(jīng)取得重大成果。成功研制的高溫氣冷堆主氦風機，無論功率還是技術(shù)水平都屬于世界領(lǐng)先，是世界高溫氣冷堆先進核電技術(shù)研發(fā)中的主要技術(shù)難關(guān)。該成果是我國自主創(chuàng)新在先進核能核心裝備技術(shù)上的重大突破,對于我國自主創(chuàng)新的高溫氣冷堆示范電站建設(shè)具有重大意義。

       主氦風機是高溫氣冷堆核電站的心臟裝備。在研制過程中解決了多個重大技術(shù)問題，如主氦風機整機總體設(shè)計，大型氦氣置入式立式高速電動機的研制，電磁懸浮軸承支撐的轉(zhuǎn)子動力學分析，高性能葉輪的研制，大電流、高壓差、高電壓一回路邊界電氣貫穿件的研制等。

       主氦風機的轉(zhuǎn)子采用現(xiàn)代最新科技成果電磁軸承進行支撐。風機轉(zhuǎn)子重量約4噸，完全采用電磁懸浮軸承支撐，實現(xiàn)了非接觸無磨損運行，不需要潤滑油系統(tǒng)。這是電磁軸承技術(shù)在世界上首次用于反應堆設(shè)備。

       主氦風機工程樣機由清華大學核能與新能源技術(shù)研究院負責總體技術(shù)并提供電磁軸承，同時負責整機調(diào)試及試驗，佳木斯電機負責電機，上海電氣鼓風機廠負責葉輪及整機總裝和試驗平臺，中核能源公司負責項目管理和質(zhì)保。它的研制成功也是先進核能技術(shù)協(xié)同創(chuàng)新的重大成果。

       七、具有極高硬度和穩(wěn)定性的納米孿晶金剛石

       天然金剛石一直被認為是自然界中最硬的材料。自從1955年人類成功合成金剛石起，合成出比天然金剛石更硬的材料就成為科學界和產(chǎn)業(yè)界的共同夢想。燕山大學田永君教授領(lǐng)導的中外研究團隊，在建立的多晶共價材料硬化模型指導下，采用洋蔥碳為前驅(qū)體，成功合成出具有極高硬度和熱穩(wěn)定性的納米孿晶金剛石，孿晶的平均厚度僅為5納米。納米孿晶金剛石的維氏硬度可達200GPa，是天然金剛石的2倍，實現(xiàn)了人類合成比天然金剛石更硬材料的夢想；其韌性也比金剛石單晶提高了一倍，且抗氧化溫度比天然金剛石高出200攝氏度以上。硬度、韌性和熱穩(wěn)定性三大指標的顯著提高將使這類超硬工具的壽命成倍提高。

       本成果發(fā)表在2014年6月的《Nature》雜志上，雜志封面和目錄頁分別進行了導讀，題為“極致的金剛石：納米孿晶合成將其硬度及熱穩(wěn)定性推至頂峰”和“硬科學：合成的金剛石日漸強大”，雜志同期的News & Views欄目刊文“金剛石變得更硬”也詳細介紹了該項工作。本成果引起了學術(shù)界的廣泛關(guān)注和高度評價，Nano Today、Materials Today等雜志以及科技日報、參考消息、赫芬頓郵報、芝加哥論壇、洛杉磯時報等新聞媒體和科學網(wǎng)站都進行了報道。

       八、肝硬化中腸道菌群的改變的研究

       2014年7月，浙江大學李蘭娟院士領(lǐng)銜的團隊，首次通過腸道微生態(tài)宏基因組技術(shù)，確定了肝硬化腸道微生物組的特征，成果發(fā)表在《Nature》雜志。

       該研究從中獲得269萬個非冗余的人體腸道微生物菌群的基因集，首次建立了世界上第一個肝硬化腸道菌群基因集，包含269萬個基因，其中36.1%即97萬個為首次發(fā)現(xiàn)的基因；同時，闡明了肝硬化腸道菌群的結(jié)構(gòu)變化；并通過基因標記物的聚類分析，發(fā)現(xiàn)了28種細菌與肝硬化密切相關(guān)，其中多個細菌是在肝硬化患者中首次發(fā)現(xiàn)，38種與健康人密切相關(guān)。此外，首次發(fā)現(xiàn)肝硬化患者口腔菌侵入到腸道，而健康人中沒有此現(xiàn)象，可能對肝硬化發(fā)生發(fā)展產(chǎn)生重要影響；還發(fā)現(xiàn)了15個高特異性和靈敏性的微生物基因，建立了預測疾病的模型，今后不僅有助于肝硬化診斷，還能用于肝硬化療效的評估。

       這是李院士領(lǐng)銜的科研團隊20年肝病微生態(tài)研究的結(jié)晶，他們對微生態(tài)在肝病發(fā)生發(fā)展中的作用機制做了大量艱苦的研究，取得了系列原創(chuàng)性成果，具有重大國際影響力。2013年9月，李蘭娟院士當選為第五屆國際人體微生物組聯(lián)盟（IHMC）主席，成為首個在該組織擔任主席職務(wù)的中國人。同時將作為大會主席舉辦2015年盧森堡國際人類微生態(tài)大會，引領(lǐng)國際微生態(tài)的學科發(fā)展方向。

       九、全球變暖減緩的特征與機制

       過去十幾年間，人為溫室氣體加速排放，但全球表面溫度上升速度卻明顯減緩。這些現(xiàn)象導致有些人開始質(zhì)疑人類活動對全球氣候變暖的影響作用。而氣候?qū)W家則一直致力于尋找現(xiàn)象背后的物理本質(zhì)。中國海洋大學陳顯堯教授和美國華盛頓大學Ka-Kit Tung教授的最新合作研究結(jié)果表明，全球氣候變暖的步伐并沒有減緩，只是熱量在氣候系統(tǒng)各組成部分中的分配發(fā)生了變化。過去十幾年間，大洋熱鹽環(huán)流將氣候系統(tǒng)吸收的熱量更多地輸送至深層海洋，從而減緩了地球表面溫度上升的速度。

       大西洋表面熱鹽環(huán)流可以把熱帶高溫高鹽水輸送到北大西洋北部，在那里海水向大氣失熱，變得更重而沉入深海，并形成北大西洋深層水向南輸送。通過分析觀測數(shù)據(jù)，陳顯堯和Ka-Kit Tung發(fā)現(xiàn)上世紀90年代后期，北大西洋北部海水溫度—鹽度持續(xù)上升，由此推測大洋熱鹽環(huán)流的下沉分支可能變強，從而向深層海洋輸送了大量熱量而減緩表面溫度上升。分析表明類似現(xiàn)象曾發(fā)生在上世紀50—70年代，北大西洋0—1500米層海洋的溫度和鹽度具有顯著并同步的多年代際振蕩特征。

       這一成果說明了海洋在氣候變暖的進程中起著至關(guān)重要的調(diào)控作用，也凸顯了加強海洋觀測模擬和分析對提高氣候預測能力的重要性和緊迫性。

       十、復合離子液體碳四烷基化生產(chǎn)高品質(zhì)清潔汽油新技術(shù)

       環(huán)保要求日益嚴格呼喚更清潔的汽油。碳四烷基化汽油具有高辛烷值、無硫、無烯、無芳等優(yōu)點，是最理想的清潔汽油調(diào)和組分。傳統(tǒng)工藝以濃硫酸或氫氟酸為催化劑，存在嚴重的設(shè)備腐蝕及潛在的環(huán)境污染與人身危害等重大問題，其工業(yè)應用受到了越來越大的挑戰(zhàn)。因此，環(huán)境友好的碳四烷基化技術(shù)的開發(fā)一直是世界煉油工業(yè)的焦點。

       中國石油大學（北京）徐春明教授和劉植昌教授所帶領(lǐng)的研究團隊，創(chuàng)新性地開發(fā)成功兼具高活性和選擇性的復合離子液體催化劑；開發(fā)成功復合離子液體碳四烷基化新工藝，發(fā)明了催化劑活性監(jiān)測方法和再生技術(shù)；開發(fā)成功管道反應器、旋液分離器等專用設(shè)備，建成世界首套“10萬噸/年復合離子液體碳四烷基化工業(yè)裝置”。工業(yè)運行結(jié)果表明，產(chǎn)品辛烷值高達97以上，噸烷油催化劑當量消耗5公斤，噸烷油能耗157kgEO。中國石油和化學工業(yè)聯(lián)合會成果鑒定認為“該技術(shù)具有自主知識產(chǎn)權(quán)，總體技術(shù)處于國際領(lǐng)先水平，具有廣闊的應用前景和推廣價值”。該技術(shù)的成功應用，為我國乃至世界商品汽油的清潔化和全面質(zhì)量升級提供了一種嶄新的解決方案。

       該技術(shù)獲17項國際發(fā)明專利、10項中國發(fā)明專利，發(fā)表論文30余篇。于2014年9月獲得中國石油和化學工業(yè)聯(lián)合會唯一的技術(shù)發(fā)明特等獎。