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克隆猴破世界難題 領跑多項國際大科學計劃

據新華社1月25日報道,中國首次成功培育出體細胞克隆猴「中中」和「華華」,鞏固了中國科學家主導「靈長類全腦介觀神經聯接圖譜」國際大科學計劃的地位。2月6日,中國主導全球最大射電望遠鏡首台天線樣機在河北石家莊正式啟動,用世界最大的天線陣列射電望遠鏡探秘宇宙。此次SKA首台天線樣機啟動,也意味著中國將會越來越多地參與國際大科學計劃,並發揮重要作用。

記者梳理髮現,上世紀90年代以來,具有代表性的大科學國際合作研究計劃大約有51項,大多數由發達國家發起。我國作為合作成員參加的約有21項,佔總數的41.2%,主要集中在全球變化、生態、空間物理、生命科學和地學領域。

參與由國際眾多科學家們合作的科學研究計劃是一個國家科學實力的標誌。近年來,越來越多的科研項目已在我國萌芽。我國的科技研究正努力從「跟跑」轉向「並跑」與「領跑」,開始在某一領域洞察先機,提出世界科學家共同關注的問題,進入到「牽頭者」或「參與主導」的新階段。

6日,國家重點研發計劃大科學裝置前沿研究重點專項「緻密天體觀測研究」項目首席科學家、中國科學院粒子天體物理重點實驗室主任張雙南接受長江日報記者採訪。他介紹,可以將大科學研究分為兩類:第一類是「大科學工程」,需要巨額投資建造、運行和維護大型研究設施的「工程式」的大科學研究。比如國際空間站計劃、歐洲核子研究中心的大型強子對撞機計劃、Gemini望遠鏡計劃等。第二類是「分散式」的大科學研究,需要跨學科合作的大規模、大尺度的前沿性科學研究項目,比如人類基因圖譜研究、全球變化研究。

從運行模式來看,大科學研究計劃通常是國際合作。因為許多科學問題的研究範圍、規模、成本和複雜性遠遠超出一個國家的能力。國際合作主要分為三個層次:科學家個人之間的合作、科研機構或大學之間的對等合作(一般有協議書)、政府間的合作(有國家級協議)。合作方式主要有:人員互訪、專題研討會、代培研究生、學術進修、合作研究、技術轉移、設備維護與運行等。

我國參與和主導的國際大科學計劃 (部分)

全球變化研究計劃

中國貢獻:發起者之一,參加佔總數84%的工作

作用:指導合理自然資源,為人類健康提供決策依據

亮點:規模最大、範圍最廣的國際合作

地球環境科學

全球變化研究計劃始於1989年,是迄今規模最大、範圍最廣的國際合作研究計劃之一。研究熱點包括:大氣組成、生態系統變化、全球碳循環、全球人文、全球水循環等。全球變化研究為全世界帶來可觀的效益,地球環境的自然波動和人類活動對環境影響的科學數據可以指導合理利用水、食物、網路等自然資源、生態環境和人類健康提供決策依據。

中國是全球變化國際研究計劃的發起者之一,對WCRP和IGBP計劃作出了重要貢獻。在全球變化研究的19個核心計劃中,中國參加了16個,佔總數的84%。中國政府十分重視全球變化研究,中國不少學者在國際全球變化有關科學委員會中任職,對相應計劃的制定提出了一些非常有益的學術思想和科學建議。

綜合大洋鑽探計劃

中國貢獻:成立了中國綜合大洋鑽探計劃委員會

作用:了解海底的秘密,獲得地球的演化過程和變化趨勢

亮點:規模更加宏大、科學目標更具挑戰性

地域領域

綜合大洋鑽探計劃由美國、歐洲和日本主導,是一個規模更加宏大、科學目標更具挑戰性的新的科學大洋鑽探計劃。中國於2004年加入該計劃,並成立了中國綜合大洋鑽探計劃委員會。該計劃主要通過研究海底岩石和沉澱物所包含的大量地質和環境信息,獲得地球的演化過程和變化趨勢。計劃的基礎設施主要包括擁有20多條船的美國科學考察船隊,數架研究飛機,樣本存放設施,格陵蘭和秘魯的太空觀測站。

通過大洋鑽探計劃,人們可以了解海底的秘密:發現了新的、更好的能源——天然氣水合物及深海石油;發現了形形色色的海底微生物,為生物學及古海洋學的研究提供了寶貴資料;解開了一些世界之謎,如沉沒的亞特蘭蒂斯城。神秘的海底還隱藏著很多的秘密,等待人們去探索、去發現。中國從正式加入國際大洋鑽探計划到2008年的5年期間,國內有10多個實驗室積極投身到大洋鑽探採樣和資料分析。

國際人類肝臟蛋白質組計劃

中國貢獻:由中國科學家領導並實施,承擔了30%以上的研究任務

作用:助推重大肝病預防、診斷、治療和新葯研發

亮點:規模更加宏大、科學目標更具挑戰性

國際人類表型組

研究的國際合作計劃

中國貢獻:由中國科學家發起並領銜

作用:破解人類生老病死的奧秘

亮點:繼人類基因組計劃後的又一戰略制高點

生命科學領域

這一工程由中國科學家牽頭執行,也是我國科研人員第一次領導重大國際寫作計劃。中國科學家領導並實施的「人類肝臟蛋白質組計劃」是第一個關於人類組織/器官的蛋白質組計劃。它的目標是揭示並確認肝臟的蛋白質,為重大肝病預防、診斷、治療和新葯研發的突破提供重要科學基礎。

人類肝臟蛋白質組計劃於2004年在中國北京正式啟動,該計劃總部設在北京。中國科學家承擔了30%以上的研究任務,成為推進該計劃的主力。中國科學家已經成功測定出6788個高可信度的中國成人肝臟蛋白質,系統構建了國際上第一張人類器官蛋白質組「藍圖」。目前,參與這項計劃的國家有中國、美國、加拿大、法國等18個國家和地區的100多個實驗室的數千名科技工作者。

2017年3月,一項由中國科學家發起並領銜的國際大科學研究計劃———國際人類表型組研究的國際合作計劃正進入全面啟動前的最後階段。該研究項目有數百位全球科學家參與,被認為將破解人類生老病死的奧秘。

人類表型組學研究作為繼人類基因組計劃後的又一戰略制高點,已經成為生物醫學研究新的突破口。人類的健康和疾病都可以通過基因表型找到根源。表型組是基因與環境相互作用產生的所有個體表徵,繼人類基因組之後,被國際科學界認定為是解決人類生老病死、實施精準醫療的一個新途徑。我國科學家從上世紀80年代就開始了表型組研究,最近幾年,我國又加大了對這一領域的投入。

地球空間雙星探測計劃

中國貢獻:我國第一次以自己提出的空間探測計划進行國際合作的項目

作用:為空間活動、維護人類生存環境提供科學數據和對策

亮點:中國與歐洲合作的第一個科學探測衛星項目

空間物理學領域

地球空間雙星探測計劃是我國第一次以自己提出的探測計劃開展國際合作的重大空間探測項目。雙星與歐洲空間局星簇衛星計劃的四顆衛星相配合,首次形成了地球空間的「六點探測」。

中科院空間中心於1997年提出「地球空間雙星探測計劃」。該計劃主要用於研究太陽活動,行星際擾動觸發磁層空間暴和災害性地球空間天氣的物理過程,進而建立磁層空間暴的物理模型、地球空間環境動態模型和預報方法,為空間活動以及維護人類生存環境提供科學數據和相應對策。雙星計劃將有力地促進中國空間物理學科的發展,推動中國在國際空間領域與其他國家的進一步合作,標誌著中國地球空間探測水平又邁上了一個新台階。

國際熱核實驗反應堆計劃

(ITER)

中國貢獻:助燃「小太陽」,承擔建造總費用的10%

作用:極大地改善國際能源安全,大幅減少空氣污染和溫室氣體排放

亮點:世界主要核國家和科技強國共同參與

大型強子對撞機(LHC)

中國貢獻:中國科學家承擔了其中兩個大型探測設備的部分研製工作

作用:尋找一種希格斯粒子

亮點:尋找「上帝粒子」也有「中國造」

高能物理與核物理領域

國際熱核實驗反應堆計劃工程設計於2001年完成。2003年,中國正式加入了該計劃,承擔建造總費用的10%,平等參與該項目的實施。它也是迄今中國參加的規模最大的、影響最深遠的國際科技合作計劃。

國際熱核聚變實驗反應堆,也叫ITER裝置,是一個幾層樓高的「火爐」,在它內部,一顆小小的太陽短暫地燃燒和放電。人們希望它能夠為利用不竭的核聚變能源提供啟示。

ITER計劃吸引了包括中國、歐盟、印度、日本、韓國、俄羅斯和美國等世界主要核國家和科技強國共同參與。該計劃能極大地改善國際能源安全,大幅減少空氣污染和溫室氣體排放,對促進經濟發展和保護環境具有重要意義。

歐洲核子研究中心正在運行的大型強子對撞機是目前世界上最高能量的質子對撞機,它於2009年11月20日重新啟動,實現質心系能量高達14萬億電子伏特的質子-質子對撞。建造LHC的重要目標是尋找一種希格斯粒子,找到它對驗證目前物理學的基本理論很有幫助。而中國製造的儀器,也在幫助LHC執行它的任務。

我國政府非常重視與CERN的合作與交流。到目前為止,中國科學家承擔了大型強子對撞機的兩個大型高能物理實驗探測設備CMS和ATLAS的部分研製工作,目前已經取得階段性重要成果。

(長江日報)

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