教育部2014年度高校十大科技进展揭晓

新华社北京12月23日电(记者柴伟)由教育部科学技术委员会主办的2014年“中国高等学校科技发展十大”近日在北京揭晓。经过正式评审、部门初步评审、主任办公(扩大)会议最终评审和项目宣传，包括北京大学主办的单纳米粒子光学探测新原理研究在内的10个大学科技项目被评为今年大学科技十大进步。

据报道，“中国高等学校十大科技进步”评选自1998年启动以来，已经举行了17次。此次评选活动对提高高校科技整体水平，增强高校科技创新能力起到了积极作用。它产生了更大的社会影响，赢得了更高的声誉。

2014年“中国高等学校十大科技进步”入选项目简介

一、单个纳米粒子光学检测新原理的研究

纳米粒子的快速检测对环境监测、恶性肿瘤的早期筛查和国家安全具有重要意义。基于微纳光学的传感器技术具有无标记和抗电磁干扰的优点，为上述应用提供了新的机遇，但在快速检测和超高灵敏度方面仍面临挑战。因此，迫切需要提出一种新的光学传感原理来突破传统的检测极限，获得区分单个纳米粒子的检测能力。北京大学龚院士和肖云峰研究员研制了超高品质因数固态光学微腔器件，大大增强了光与物质的相互作用，实现了超低阈值微腔拉曼激光发射。在此基础上，他们提出了一种通过微腔拉曼激光模式分裂检测单个纳米尺度粒子的新方法。在实验中，他们证明了新方法在液体环境中检测单个20纳米尺度粒子的能力。该方法的实现不仅大大降低了实验难度，而且具有良好的抗噪声能力。与此同时，他们还与浙江大学的童立民教授等合作开发了一种纳米纤维阵列传感器，该传感器能够快速检测出100纳米大小的单个颗粒并测量其大小。这些新的原理和技术将把光学传感的检测极限推到单分子水平，并具有实时方便的优点。

研究结果发表在《美国科学院和高级材料杂志》(封面文章)上。这项工作受到了国际学术界的关注，被许多国际科技媒体以专题图片和文字进行了报道，并引起了大众媒体的关注。

二、网络软件的理论、方法和技术

互联网正逐步演变成一个全球无处不在的计算平台。它的开放性、动态性和不可控性给软件技术带来了一系列重大挑战。自2000年以来，北京大学梅红院士和南京大学陆健院士领导的团队率先从软件的角度探讨了互联网计算，提出了互联网软件的新范式——网构软件。在国家973计划连续两个阶段的支持下，建立了一套网构软件技术体系，并取得了一系列重要突破:构建了一个开放、协作的网构软件模型，用以描述和规范互联网应用的自主性、协同性、进化性、情境性、涌现性和可信性等新特征。提出了支持按需协作和在线演化的容器系统结构和相关机制，以支持系统的自主管理，并设计和实现了网络软件运行时支持平台。提出了全生命软件架构驱动的网络软件开发和演化方法。

作为中国学者自主提出的学术概念，网络软件的研究在全球处于领先水平，在软件构件、软件架构、软件自适应等技术方面处于领先地位。在软件领域的*国际会议和期刊上发表近100篇学术论文，评选出10多篇最佳/优秀/亮点论文，并在数十场国际会议上做专题/特邀报告。获得多项中国发明专利，形成多项国际、国家和行业标准；所开发的工具和系统已经在国内外许多大中型信息系统中得到应用。他多次获得*和部级科技成果奖。

三、免疫细胞分化发育和功能调节的新机制

为什么免疫系统能准确地感觉到外来病原体的入侵，并启动免疫反应，及时消除病原体？这是免疫学领域的前沿科学问题。目前，具有“哨兵”功能的树突状细胞被认为发挥了关键作用，但尚不清楚树突状细胞为何具有如此特殊的免疫功能。第二军医大学医学免疫学国家重点实验室曹雪涛课题组从表观遗传学和蛋白质修饰的新角度研究了树突状细胞分化和发育的分子机制，发现了一种新的长链非编码核糖核酸(称为树突状细胞长链非编码核糖核酸，lnc-DC)，它由树突状细胞高度选择性表达，对树突状细胞的发育和成熟至关重要。lnc-DC决定树突状细胞发育和成熟的机制已被研究。首次提出细胞质中的lnc-DC能直接结合磷酸化蛋白信号分子STAT3发挥关键作用。这种作用方式对研究其他生命科学现象和RNA与蛋白质的相互作用机制具有重要的启示和借鉴意义。此外，关于如何控制树突细胞不被过度激活以避免自身免疫性疾病，研究小组发现了一种称为Rhbdd3的蛋白质分子，其可以抑制树突细胞成熟和分泌炎症因子，从而预防自身免疫性疾病。

该研究丰富了对免疫细胞分化和发育机制以及参与自身免疫性疾病的认识，对疫苗研发和疾病免疫治疗的探索具有指导作用。研究结果分别发表在今年的《科学》和《自然免疫学》杂志上。

四.快艇、星箭一体化飞机技术及应用

这项成果是在国家863计划的支持下取得的原创性成果。为应对突发灾害应急监测和抢险救灾信息保障的迫切需要，世界上首次提出并实施了星箭一体化设计的概念和方法，解决了飞行器快速发展、快速发射和快速应用的核心技术问题，实现了中国固体运载卫星首次成功移动发射，创造了中国遥感卫星最快成像记录。该项目的总体指标在国内外领先，为中国快速应对空间技术发展开辟了新的途径，取得了显著的经济效益和社会效益。

利用这一成果开发的快速船1号卫星于2013年9月25日成功发射。巴基斯坦阿瓦兰地震、*花莲地震、*玉田地震、四川冕宁县森林火灾、霍尼亚拉洪灾、马航MH370客机失去联系、中国科研船“龙雪”破冰支援等灾害发生后，灾害监测及时实施，灾害信息迅速获取。特别是在云南鲁甸地震救援期间，fast boat-1是我国唯一一颗连续15天对灾区进行复检和成像的高分辨率遥感卫星，能够及时提供地震灾区的高分辨率图像，为及时全面了解灾情、灾害评估、应急救援指挥和决策等提供有力的信息支持。

作为中国第一颗具有快速响应能力的卫星，快船1号还为中国19个省的61个用户单位提供实时监测应用方面的高质量遥感图像，如工程建设、土地利用、矿区采矿、水文、环境等。

V.水稻矮多分蘖基因矮53的定位克隆及功能研究

籼粳亚种间存在很强的杂种优势，但籼粳杂种普遍存在株高问题。部分显性矮秆基因可以克服株高，有效利用籼粳杂种优势。Strigolactone是2008年发现的第三种调节植物分枝的激素，它在调节植物类型中起着至关重要的作用，但其信号转导途径鲜为人知。在本研究中，利用水稻中的一个部分显性矮秆突变体矮秆53(d53)通过图谱克隆获得d53基因，该基因编码一个结构类似于第一类Clp ATPase的新核蛋白。分析表明，在strigolactone的存在下，D53蛋白可以与两个已知的strigolactone信号分子D14和D3相互作用，形成D53D14SCFD3蛋白复合物，该复合物使D53蛋白泛素化，然后被蛋白酶体特异性降解，诱导下游靶基因的表达，并使strigolactone信号应答。该结果首次在遗传和生化水平上证实D53蛋白作为strigolactone信号通路的抑制剂，参与调节植物枝条(分蘖)的生长发育，具有重要的科学意义。这不仅为水稻株型改良提供了重要的理论依据，也为籼粳交杂种优势利用提供了有用的基因和材料。

该结果于2013年12月26日以文章研究的形式在《自然》杂志上正式发表，被SCI引用31次。该杂志的新闻与观点专栏同时对此研究发表了特别评论，称“D53蛋白的发现为研究strigolactone等激素信号通路提供了积极帮助，对调节植物营养分配和利用具有深远影响”。

六、高温气冷堆主氦风机工程样机研制

高温气冷堆主氦风机的样机项目得到国家重大科技项目的支持，汇聚了高校和企业的力量进行协同创新，取得了显著成效。成功研制的高温气冷堆主氦风机在功率和技术水平上处于世界领先地位，是世界高温气冷堆先进核电技术研发的主要技术难点。这一成果是我国自主创新先进核能核心设备技术的重大突破，对我国自主创新高温气冷堆示范电站建设具有重要意义。

主氦风机是高温气冷堆核电站的核心设备。在开发过程中，解决了许多重要的技术问题，如主氦风机的总体设计、大型氦内置式立式高速电机的开发、电磁悬浮轴承支持的转子动力学分析、高性能叶轮的开发、大电流、高压差动和高压一次回路边界电气贯穿件的开发等。

主氦风机的转子由电磁轴承支撑，这是最新的科技成果。风机转子重量约4吨，完全由电磁悬浮轴承支撑，无需润滑油系统，实现非接触、无磨损运行。这是世界上首次将电磁轴承技术应用于反应堆设备。

主氦气鼓风机项目的原型由清华大学核能与新能源技术研究所提供，负责整体技术和电磁轴承，以及整机的调试和测试。佳木斯电机负责电机，上海电动鼓风机厂负责叶轮和整机的组装和测试平台，CNEEC负责项目管理和质量保证。其开发的成功也是先进核能技术协调创新的一大成就。

七、具有极高硬度和稳定性的纳米孪晶金刚石

天然钻石一直被认为是自然界中最坚硬的材料。自1955年人类成功合成金刚石以来，合成比天然金刚石更硬的材料已经成为科学界和工业界的共同梦想。燕山大学田永军教授领导的中外研究团队，在已建立的多晶共价材料硬化模型的指导下，以洋葱碳为前驱体，成功合成了硬度和热稳定性极高的纳米孪晶金刚石，孪晶平均厚度仅为5纳米。纳米孪晶金刚石的维氏硬度可达200GPa，是天然金刚石的两倍，实现了人类合成比天然金刚石更硬材料的梦想。其韧性是金刚石单晶的两倍，抗氧化温度比天然金刚石高200℃以上。硬度、韧性和热稳定性的显著提高将使这种超硬工具的使用寿命延长一倍。

研究结果发表在2014年6月的《自然》杂志上。该杂志的封面和目录页分别以“极限钻石:纳米孪晶合成将其硬度和热稳定性推向顶峰”和“硬科学:人造钻石变得更强”为导向。该杂志同期的新闻与观点专栏也发表了一篇名为《钻石变得更难》的文章，详细介绍了该作品。这一成就引起了学术界的广泛关注和高度评价，并被《今日纳米》、《今日材料》等杂志以及《科学日报》、《参考新闻》、《赫芬顿邮报》、《芝加哥论坛》、《洛杉矶时报》等新闻媒体和科学网站报道。

8.肝硬化时肠道菌群变化的研究

2014年7月，浙江大学李兰娟院士领导的团队首次通过肠道微生态宏基因组技术鉴定了肝硬化肠道菌群的特征。结果发表在《自然》杂志上。

该研究获得了269万个非冗余人类肠道菌群基因集，并首次建立了世界上第一个肝硬化肠道菌群基因集，包含269万个基因，其中36.1%或97000个是首次发现的基因。同时阐明了肝硬化时肠道菌群的结构变化。通过基因标记的聚类分析，发现28种细菌与肝硬化密切相关。其中，许多细菌首次在肝硬化患者中发现，有38种与健康人密切相关。此外，这是肝硬化患者首次出现口腔细菌侵入肠道，而健康人则没有，这可能对肝硬化的发生和发展产生重要影响。还发现了15个具有高度特异性和敏感性的微生物基因，并建立了疾病预测模型，这不仅有助于肝硬化的诊断，也可用于肝硬化疗效的评价。

这是李院士领导肝病微生态研究20年的结晶。他们对微生态在肝病发生发展中的作用机制做了大量细致的研究，取得了一系列具有国际影响的原创性成果。2013年9月，李兰娟院士当选为第五届国际人类微生物学联合会(IHMC)主席，成为第一位担任该组织主席的中国人。同时，作为会议主席，将于2015年召开卢森堡国际人类微生态学会议，引领国际微生态学的学科发展方向。

九.减缓全球变暖的特点和机制

在过去的十年里，人为温室气体排放加速，但全球地表温度上升的速度却显著放缓。这些现象导致一些人质疑人类活动对全球变暖的影响。然而，气候学家一直试图找到这一现象背后的物理本质。中国海洋大学的陈先尧教授和美国华盛顿大学的董家杰教授的最新合作研究结果表明，全球变暖的速度没有减缓，但气候系统各组成部分的热量分布发生了变化。在过去十年中，海洋温盐环流将气候系统吸收的更多热量转移到深海，从而减缓了地球表面的升温速度。

大西洋表层温盐环流可以将热带高温高盐水输送到北大西洋北部，在那里海水向大气散热，变得更重并沉入深海，在北大西洋形成深水，然后向南输送。根据对观测资料的分析，陈先尧和董家杰发现，北大西洋北部海水的温度和盐度在20世纪90年代后期持续上升，从而推测海洋温盐环流的下沉分支可能变得更强，从而将大量热量输送到深海，减缓了表层温度的上升。分析表明，类似的现象发生在20世纪50-70年代。北大西洋0-1500米层海洋的温度和盐度具有显著的同步多十年振荡特征。

这一结果表明，海洋在气候变暖过程中起着至关重要的作用，突出了加强海洋观测模拟和分析以提高气候预测能力的重要性和紧迫性。

X.复合离子液体C4烷基化生产优质清洁汽油新工艺

环保要求越来越严格，要求更清洁的汽油。C4烷基化汽油具有高辛烷值、无硫、无烯烃、无芳烃等优点。它是清洁汽油最理想的混合组分。传统工艺使用浓硫酸或氢氟酸作为催化剂，存在设备腐蚀严重、潜在环境污染、人身伤害等重大问题。其工业应用日益受到挑战。因此，发展环境友好型C4烷基化技术一直是世界炼油工业的焦点。

中国石油大学徐春明教授和刘志昌教授领导的研究团队创造性地开发了一种高活性、高选择性的复合离子液体催化剂。成功开发了复合离子液体C4烷基化新工艺，发明了催化剂活性监测方法和再生技术。管道反应器和水力旋流器等专用设备已经成功开发，世界上首个“10万吨/年复合离子液体C4烷基化工业装置”已经建成。工业运行结果表明，产品辛烷值高达97以上，每吨石蜡油催化剂当量消耗量为5 kg，每吨石蜡油能耗为157kgEO。对中国石油化学工业联合会成果的评价认为，“该技术具有自主知识产权，整体技术处于国际领先水平，具有广阔的应用前景和推广价值”。该技术的成功应用为我国乃至世界商品汽油的清洁化和整体质量升级提供了全新的解决方案。

该技术已获得17项国际发明专利和10项中国发明专利，发表论文30多篇。2014年9月，他被中国石油化工联合会授予唯一的技术发明特别奖。(原题:2014年高校科技发展十大排行榜)