克隆猴破世界难题 领跑多项国际大科学计划

据新华社1月25日报道,中国首次成功培育出体细胞克隆猴“中中”和“华华”,巩固了中国科学家主导“灵长类全脑介观神经联接图谱”国际大科学计划的地位。2月6日,中国主导全球最大射电望远镜首台天线样机在河北石家庄正式启动,用世界最大的天线阵列射电望远镜探秘宇宙。此次SKA首台天线样机启动,也意味着中国将会越来越多地参与国际大科学计划,并发挥重要作用。

记者梳理发现,上世纪90年代以来,具有代表性的大科学国际合作研究计划大约有51项,大多数由发达国家发起。我国作为合作成员参加的约有21项,占总数的41.2%,主要集中在全球变化、生态、空间物理、生命科学和地学领域。

参与由国际众多科学家们合作的科学研究计划是一个国家科学实力的标志。近年来,越来越多的科研项目已在我国萌芽。我国的科技研究正努力从“跟跑”转向“并跑”与“领跑”,开始在某一领域洞察先机,提出世界科学家共同关注的问题,进入到“牵头者”或“参与主导”的新阶段。

6日,国家重点研发计划大科学装置前沿研究重点专项“致密天体观测研究”项目首席科学家、中国科学院粒子天体物理重点实验室主任张双南接受长江日报记者采访。他介绍,可以将大科学研究分为两类:第一类是“大科学工程”,需要巨额投资建造、运行和维护大型研究设施的“工程式”的大科学研究。比如国际空间站计划、欧洲核子研究中心的大型强子对撞机计划、Gemini望远镜计划等。第二类是“分布式”的大科学研究,需要跨学科合作的大规模、大尺度的前沿性科学研究项目,比如人类基因图谱研究、全球变化研究。

从运行模式来看,大科学研究计划通常是国际合作。因为许多科学问题的研究范围、规模、成本和复杂性远远超出一个国家的能力。国际合作主要分为三个层次:科学家个人之间的合作、科研机构或大学之间的对等合作(一般有协议书)、政府间的合作(有国家级协议)。合作方式主要有:人员互访、专题研讨会、代培研究生、学术进修、合作研究、技术转移、设备维护与运行等。

我国参与和主导的国际大科学计划 (部分)

全球变化研究计划

中国贡献:发起者之一,参加占总数84%的工作

作用:指导合理自然资源,为人类健康提供决策依据

亮点:规模最大、范围最广的国际合作

地球环境科学

全球变化研究计划始于1989年,是迄今规模最大、范围最广的国际合作研究计划之一。研究热点包括:大气组成、生态系统变化、全球碳循环、全球人文、全球水循环等。全球变化研究为全世界带来可观的效益,地球环境的自然波动和人类活动对环境影响的科学数据可以指导合理利用水、食物、网络等自然资源、生态环境和人类健康提供决策依据。

中国是全球变化国际研究计划的发起者之一,对WCRP和IGBP计划作出了重要贡献。在全球变化研究的19个核心计划中,中国参加了16个,占总数的84%。中国政府十分重视全球变化研究,中国不少学者在国际全球变化有关科学委员会中任职,对相应计划的制定提出了一些非常有益的学术思想和科学建议。

综合大洋钻探计划

中国贡献:成立了中国综合大洋钻探计划委员会

作用:了解海底的秘密,获得地球的演化过程和变化趋势

亮点:规模更加宏大、科学目标更具挑战性

地域领域

综合大洋钻探计划由美国、欧洲和日本主导,是一个规模更加宏大、科学目标更具挑战性的新的科学大洋钻探计划。中国于2004年加入该计划,并成立了中国综合大洋钻探计划委员会。该计划主要通过研究海底岩石和沉淀物所包含的大量地质和环境信息,获得地球的演化过程和变化趋势。计划的基础设施主要包括拥有20多条船的美国科学考察船队,数架研究飞机,样本存放设施,格陵兰和秘鲁的太空观测站。

通过大洋钻探计划,人们可以了解海底的秘密:发现了新的、更好的能源——天然气水合物及深海石油;发现了形形色色的海底微生物,为生物学及古海洋学的研究提供了宝贵资料;解开了一些世界之谜,如沉没的亚特兰蒂斯城。神秘的海底还隐藏着很多的秘密,等待人们去探索、去发现。中国从正式加入国际大洋钻探计划到2008年的5年期间,国内有10多个实验室积极投身到大洋钻探采样和资料分析。

国际人类肝脏蛋白质组计划

中国贡献:由中国科学家领导并实施,承担了30%以上的研究任务

作用:助推重大肝病预防、诊断、治疗和新药研发

亮点:规模更加宏大、科学目标更具挑战性

国际人类表型组

研究的国际合作计划

中国贡献:由中国科学家发起并领衔

作用:破解人类生老病死的奥秘

亮点:继人类基因组计划后的又一战略制高点

生命科学领域

这一工程由中国科学家牵头执行,也是我国科研人员第一次领导重大国际写作计划。中国科学家领导并实施的“人类肝脏蛋白质组计划”是第一个关于人类组织/器官的蛋白质组计划。它的目标是揭示并确认肝脏的蛋白质,为重大肝病预防、诊断、治疗和新药研发的突破提供重要科学基础。

人类肝脏蛋白质组计划于2004年在中国北京正式启动,该计划总部设在北京。中国科学家承担了30%以上的研究任务,成为推进该计划的主力。中国科学家已经成功测定出6788个高可信度的中国成人肝脏蛋白质,系统构建了国际上第一张人类器官蛋白质组“蓝图”。目前,参与这项计划的国家有中国、美国、加拿大、法国等18个国家和地区的100多个实验室的数千名科技工作者。

2017年3月,一项由中国科学家发起并领衔的国际大科学研究计划———国际人类表型组研究的国际合作计划正进入全面启动前的最后阶段。该研究项目有数百位全球科学家参与,被认为将破解人类生老病死的奥秘。

人类表型组学研究作为继人类基因组计划后的又一战略制高点,已经成为生物医学研究新的突破口。人类的健康和疾病都可以通过基因表型找到根源。表型组是基因与环境相互作用产生的所有个体表征,继人类基因组之后,被国际科学界认定为是解决人类生老病死、实施精准医疗的一个新途径。我国科学家从上世纪80年代就开始了表型组研究,最近几年,我国又加大了对这一领域的投入。

地球空间双星探测计划

中国贡献:我国第一次以自己提出的空间探测计划进行国际合作的项目

作用:为空间活动、维护人类生存环境提供科学数据和对策

亮点:中国与欧洲合作的第一个科学探测卫星项目

空间物理学领域

地球空间双星探测计划是我国第一次以自己提出的探测计划开展国际合作的重大空间探测项目。双星与欧洲空间局星簇卫星计划的四颗卫星相配合,首次形成了地球空间的“六点探测”。

中科院空间中心于1997年提出“地球空间双星探测计划”。该计划主要用于研究太阳活动,行星际扰动触发磁层空间暴和灾害性地球空间天气的物理过程,进而建立磁层空间暴的物理模型、地球空间环境动态模型和预报方法,为空间活动以及维护人类生存环境提供科学数据和相应对策。双星计划将有力地促进中国空间物理学科的发展,推动中国在国际空间领域与其他国家的进一步合作,标志着中国地球空间探测水平又迈上了一个新台阶。

国际热核实验反应堆计划

(ITER)

中国贡献:助燃“小太阳”,承担建造总费用的10%

作用:极大地改善国际能源安全,大幅减少空气污染和温室气体排放

亮点:世界主要核国家和科技强国共同参与

大型强子对撞机(LHC)

中国贡献:中国科学家承担了其中两个大型探测设备的部分研制工作

作用:寻找一种希格斯粒子

亮点:寻找“上帝粒子”也有“中国造”

高能物理与核物理领域

国际热核实验反应堆计划工程设计于2001年完成。2003年,中国正式加入了该计划,承担建造总费用的10%,平等参与该项目的实施。它也是迄今中国参加的规模最大的、影响最深远的国际科技合作计划。

国际热核聚变实验反应堆,也叫ITER装置,是一个几层楼高的“火炉”,在它内部,一颗小小的太阳短暂地燃烧和放电。人们希望它能够为利用不竭的核聚变能源提供启示。

ITER计划吸引了包括中国、欧盟、印度、日本、韩国、俄罗斯和美国等世界主要核国家和科技强国共同参与。该计划能极大地改善国际能源安全,大幅减少空气污染和温室气体排放,对促进经济发展和保护环境具有重要意义。

欧洲核子研究中心正在运行的大型强子对撞机是目前世界上最高能量的质子对撞机,它于2009年11月20日重新启动,实现质心系能量高达14万亿电子伏特的质子-质子对撞。建造LHC的重要目标是寻找一种希格斯粒子,找到它对验证目前物理学的基本理论很有帮助。而中国制造的仪器,也在帮助LHC执行它的任务。

我国政府非常重视与CERN的合作与交流。到目前为止,中国科学家承担了大型强子对撞机的两个大型高能物理实验探测设备CMS和ATLAS的部分研制工作,目前已经取得阶段性重要成果。

(长江日报)

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