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項目成果/簡介:動物門類在前寒武紀至寒武紀過渡時期(約5.6-5.2億年前)首次在地球上大量出現，這一重大生命演化事件被稱為寒武紀大爆發：在不到地球歷史1%的時間里，誕生了絕大多數動物門類。早在達爾文時代，科學家們就已經認識到動物門類在寒武紀突然出現的現象，1948年P.E. Cloud將之定性為爆發式演化事件，直至今天，寒武紀大爆發仍然是自然科學領域的前沿課題。2015年，英國經濟學人雜志發表重大科學

本成果分為葉片害蟲檢測和葉片傷害程度檢測，害蟲檢測通過研究的圖像建模及形態學處理等相關方法對農作物葉片上昆蟲位置進行快速檢測，并通過模式統計和分類識別方法精確計算害蟲數量和識別類型，每張圖片（參考分辨率 2448*3264）處理速度小于 1 秒（和害蟲的數量相關），速度遠高于人眼。葉片傷害檢測通過圖像處理方法將圖像進行背景、葉片、斑紋分割，通過統計像素，集合斑紋形狀進行定級評價，每張圖片（參考分辨率 2448*3264））進行自動檢測和分析，處理速度 2 秒左右（和圖像中葉片的數量相關），經過人工核

本成果分為葉片害蟲檢測和葉片傷害程度檢測，害蟲檢測通過研究的圖像建模及形態學處理等相關方法對農作物葉片上昆蟲位置進行快速檢測，并通過模式統計和分類識別方法精確計算害蟲數量和識別類型，每張圖片（參考分辨率2448*3264）處理速度小于1秒（和害蟲的數量相關），速度遠高于人眼。葉片傷害檢測通過圖像處理方法將圖像進行背景、葉片、斑紋分割，通過統計像素，集合斑紋形狀進行定級評價，每張圖片（參考分辨率2448*3264））進行自動檢測和分析，處理速度2秒左右（和圖像中葉片的數量相關），經過人工核對，檢測精

該成果突破了作物生長監測、診斷、調控一體化精確化技術，實現了傳統農業向現代農業的技術升級；并且促進了農學與遙感、信息、工程、物聯網等多學科的交叉融合，開創了作物精確栽培與智慧農業的新領域；形成了一系列農業信息化自主知識產權成果，提升了農業產業化水平和核心競爭力。同時，培養了一批高素質人才，帶動了現代農業相關領域的創新研究與開發應用。 一、項目分類 關鍵核心技術突破 二、成果簡介 高產、優質、高效、生態、安全作物生產是我國農業產業發展的主要目標，快速無損地監測作物生長狀況，并根據實時監測結果對肥水管理方案進行定量調控，是實現這一目標的關鍵技術環節。南京農業大學曹衛星教授團隊將定量光譜分析方法與作物生理生態原理相結合，通過實施不同生態點、不同品種、不同管理措施下多年的田間試驗，構建了作物冠層和葉片水平的反射光譜庫，著重解析了不同條件下的作物高光譜響應模式和時空變化規律，提取了作物主要生長指標的特征光譜波段和敏感光譜參數，構建了葉片、冠層、區域等多尺度的作物生長指標光譜監測模型；同時，定量研究了不同產量水平下作物生長指標的動態變化模式，構建了基于產量目標的生長指標適宜時序動態模型，進一步耦合實時苗情信息，綜合利用養分平衡原理、氮營養指數法、指標差異度法等，集成建立了多路徑的作物生長實時診斷與定量調控技術；將上述監測診斷技術與軟硬件工程相結合，研制開發了面向多平臺的作物生長監測診斷裝置和基于遙感的作物生長監測診斷系統等簡便適用的軟硬件產品，進而形成了基于反射光譜的作物生長指標快速監測與定量診斷技術體系，實現了作物生長的實時監測、精確診斷和智慧管理。 該成果突破了作物生長監測、診斷、調控一體化精確化技術，實現了傳統農業向現代農業的技術升級；并且促進了農學與遙感、信息、工程、物聯網等多學科的交叉融合，開創了作物精確栽培與智慧農業的新領域；形成了一系列農業信息化自主知識產權成果，提升了農業產業化水平和核心競爭力。同時，培養了一批高素質人才，帶動了現代農業相關領域的創新研究與開發應用。 已授權國家發明專利25項、實用新型專利5項，登記國家計算機軟件著作權20多項；發表學術論文160多篇，其中SCI/EI論文60多篇；出版專著1部。成果先后得到國內外專家同行的充分肯定，2011年的成果鑒定認為（羅錫文院士主鑒），該研究整體居國際先進水平。同時作為稻麥精確管理關鍵技術，入選江蘇省主要農作物2014~2015年“四主推”推介名錄，團隊起草的《稻麥生長指標無損監測診斷技術規程》入選2014年江蘇省地方標準項目。技術成果已在江蘇、河南、江西、安徽、河北、浙江等水稻和小麥主產區進行了大面積示范應用，表現為明顯的節氮和增產作用，取得了顯著的社會經濟效益，對于推進精確農業和智慧農業的發展具有重大意義和良好的應用前景。

開展巖石裂紋擴展與連接機理的研究，對于預測巖 石（體）工程的失穩破壞以及提高油氣產量與效率具有重要的理論意義和應用價 值。主要取得的科學發現點如下：（1） 在試驗研究方面，研發了適用于裂隙巖石的高精度數字量測技術，發 現了非連續巖石材料中的裂紋擴展與連接規律，建立了非連續巖石材料應力跌落 與裂紋演化規律之間的聯系，揭示了巖石材料中的裂紋演化規律，為理論和數值 研究裂紋演化規律提供了技術支撐。（2） 在理論研究方面，利用內變量熱力學理論和偽力法，揭示了裂隙巖體 的損傷局部化機理，建立了巖石（體）損傷局部化分叉模型；基于斷裂力學原理, 提出了巖石（體）的非線性強度準則，為開展復雜應力狀態下裂紋演化過程的數 值模擬奠定了理論基礎。（3） 在數值方法方面，提出了連續-非連續數值模擬方法，編制了廣義粒子 動力學多線程高效并行計算程序，成功實現了二維和三維裂紋演化過程的數值模 擬，揭示了復雜應力狀態下裂紋演化的細觀機理，為巖體工程穩定性分析提供了 計算平臺。(4) 在工程應用方面，實現了錦屏I級水電站深埋地下洞室非連續圍巖損 傷破壞過程的數值模擬，結合現場監測數據，闡釋了地下洞室非連續圍巖的破裂 發展規律，揭示了深埋地下洞室圍巖的損傷失穩機制。

雙幻核132Sn（Z=50，N=82）附近由于實驗數據缺乏，人們對該區域殼結構是否會發生變化一直存在著爭論。因此，實驗上進一步研究該區域的殼演化特征，探討殼演化內在機制是一個非常重要而有趣的課題，對理解核天體物理中的快中子俘獲過程也有重要意義。圖1. 奇質量Ag同位素第一個1/2-態和9/2+態 圖2. (a) 理論計算的質子有效單粒子能能級差的系統性演化 曲線。(b) 中子在h11/2軌道的占據 近期，核物理與核技術國家重點實驗室的李智煥、華輝課題組和合作者在日本理化學研究所開展了對123Pd和125Pd核的β衰變實驗研究，首次在衰變子核123Ag和125Ag 的低激發能區發現了具有β放射性的同核異能態。利用新發現的同核異能態，討論了奇質量Ag同位素中由πg9/2 和 πp1/2兩個軌道形成的Z=40次閉殼能隙在N=82附近的演化（見圖1）。研究表明在N=82處，Z=40次閉殼能隙可能存在明顯的減小。為了進一步了解殼演化的微觀機制，使用包含了張量力的殼模型計算了這個質量區單粒子軌道的演化，結果顯示相比于N=50處，Z=40次閉殼能隙在N =82處存在明顯的減小，張量力對 Ag 同位素中πg9/2 和 πp1/2 軌道以及 Z=40 次閉殼能隙在接近 N=82 時的演化起到非常重要的作用（見圖2）。

（2018年度高等學校科學研究優秀成果獎（自然科學獎）一等獎） 成果簡介：巖石（體）是一種復雜的天然介質，在漫長的地質構造作用過程中，內部孕 育了各種規模和尺度的缺陷（如節理、裂隙和斷層等），這些缺陷的空間位置與 分布規律顯著影響其力學響應，進而對斷續裂隙巖體工程的穩定與安全產生重要 影響。另一方面，在頁巖氣與煤層氣等開采過程中，往往需要人為制造裂縫網絡 來實現壓裂增滲增產。因此，開展巖石裂紋擴展與連接機理的研究，對于預測巖 石（體）工程的失穩破壞以及提高油氣產量與效率具有重要的理論意義和應用價 值。主要取得的科學發現點如下： （1） 在試驗研究方面，研發了適用于裂隙巖石的高精度數字量測技術，發 現了非連續巖石材料中的裂紋擴展與連接規律，建立了非連續巖石材料應力跌落 與裂紋演化規律之間的聯系，揭示了巖石材料中的裂紋演化規律，為理論和數值 研究裂紋演化規律提供了技術支撐。 （2） 在理論研究方面，利用內變量熱力學理論和偽力法，揭示了裂隙巖體 的損傷局部化機理，建立了巖石（體）損傷局部化分叉模型；基于斷裂力學原理, 提出了巖石（體）的非線性強度準則，為開展復雜應力狀態下裂紋演化過程的數 值模擬奠定了理論基礎。 （3） 在數值方法方面，提出了連續-非連續數值模擬方法，編制了廣義粒子 動力學多線程高效并行計算程序，成功實現了二維和三維裂紋演化過程的數值模 擬，揭示了復雜應力狀態下裂紋演化的細觀機理，為巖體工程穩定性分析提供了 計算平臺。 (4)    在工程應用方面，實現了錦屏I級水電站深埋地下洞室非連續圍巖損 傷破壞過程的數值模擬，結合現場監測數據，闡釋了地下洞室非連續圍巖的破裂 發展規律，揭示了深埋地下洞室圍巖的損傷失穩機制。

建立基于多智能體的軟件動態體系結構模型，采用模型驅動的軟件構造方法，敏捷構造開放環境下軟件系統；研究變化建模、層次感知、智能決策等技術方法，實現軟件結構、行為等多方面的動態演化。 主要技術指標 從環境感知、數據分析、通信機制等多個方面，提升了面向動態環境的復雜軟件系統持續性演化能力。 支持軟件系統在運行過程中靈活調整、柔性適變。 相關成果 （1）基于多智能體的軟件動態演化支撐環境； （2）自適應軟件體系結構建模工具； （3）基于Agent自適應動態集成演化平臺； （4）面向動態演化的集成規則設計工具軟件。

“NMT界喬布斯”許越先生推薦創新平臺 中關村NMT產業聯盟推介成員單位創新產品 “生物安全，人人有責” 推出背景： 在國際競爭白熱化，戰爭形態多樣化的今天，生物安全已成為國家安全的重要組成部分，為積極應對這一挑戰，2019年10月，生物安全法草案于首次提請十三屆全國人大常委會第十四次會議審議。本次新冠肺炎疫情的爆發，讓各界更加意識到，生物安全對于確保國家安全、保障社會穩定、人民群眾生命安全和身體健康的重要性。 國家安全就是國家競爭，歸根結底又是科技實力的競爭！因此，作為中國的高新技術企業，中關村NMT聯盟的會員單位，旭月（北京）科技有限公司利用20多年的技術積累，以NMT：非損傷微測技術為底層核心技術，迅速推出了與國家生物安全相關多種檢驗，監測儀器設備，以及適用于多個學科及領域的研發平臺： 《NMT生物安全創新平臺》特制系列產品！ ? 應對挑戰： 1）簡單化：病毒與宿主之間相互作用的過程非常復雜，通過NMT檢測宿主生理指標的動態數據，展示病毒入侵宿主內部的過程。 2）宿主細胞原位檢測：NMT不僅可以檢測單細胞，還可以實現對細胞的原位檢測，結果更貼近體內的真實情況。 分類及用途： 1）《病毒與宿主互作研究NMT工作站》（型號：NMT-VHI-100） 基于底層核心NMT技術，以及成熟的技術解決方案，讓科研人員可以馬上投入相關科研創新工作。 ? 2）《病毒與宿主互作研究NMT工作站》（型號：NMT-VHI-200） 基于底層核心NMT技術，結合自身科研興趣，以及其它相關技術參數，在我方技術人員協助下形成技術解決方案，讓科研人員建立更具獨有創新特色的實驗平臺。 ? 《病毒與宿主互作研究NMT工作站》（型號：NMT-VHI-100） 應對挑戰： 1）簡單化：病毒與宿主之間相互作用的過程非常復雜，通過NMT檢測宿主生理指標的動態數據，展示病毒入侵宿主內部的過程。 2）宿主細胞原位檢測：NMT不僅可以檢測單細胞，還可以實現對細胞的原位檢測，結果更貼近體內的真實情況。 用途： 基于底層核心NMT技術，以及成熟的技術解決方案，讓科研人員可以馬上投入相關科研創新工作。 ? 參數： 1.基本功能： 1.1針對病毒與宿主互作研究設計 1.2活體、原位、非損傷檢測 1.3可檢測指標：H+、K+、Na+、Ca2+、Mg2+、Cl-、O2、H2O2 2.性能： 2.1自動化操作 2.2長時間實時和動態監測 2.3無需標記 2.4立體3D流速檢測 3.軟件： 3.1imFluxes智能軟件，可直接檢測、輸出離子分子的濃度與流速 《病毒與宿主互作研究NMT工作站》（型號：NMT-VHI-200） 應對挑戰： 1）簡單化：病毒與宿主之間相互作用的過程非常復雜，通過NMT檢測宿主生理指標的動態數據，展示病毒入侵宿主內部的過程。 2）宿主細胞原位檢測：NMT不僅可以檢測單細胞，還可以實現對細胞的原位檢測，結果更貼近體內的真實情況。 用途： 基于底層核心NMT技術，結合自身科研興趣，以及其它相關技術參數，在我方技術人員協助下形成技術解決方案，讓科研人員建立更具獨有創新特色的實驗平臺。 ? 參數： 1.基本功能： 1.1針病毒與宿主互作研究和研發設計 1.2活體、原位、非損傷檢測 1.3可檢測指標：H+、K+、Na+、Ca2+、Mg2+、Cl-、O2、H2O2 1.4可實時監測和記錄檢測時的環境參數：溫度、濕度、大氣壓、海拔、經緯度 1.5配備新指標拓展功能 2.性能： 2.1自動化操作 2.2長時間實時和動態監測 2.3無需標記 2.4立體3D流速檢測 3.軟件： 3.1imFluxes智能軟件，可直接檢測、輸出離子分子的濃度與流速，以及檢測時的環境參數

利用豐富的、開再生的玉米秸稈、麥稈、稻草等農作物秸稈原料生產燃料乙醇，是當前世 界生物能源產業的前沿技術領域，是未來替代石油能源的主要技術路線。本技術的產業化實施 可以高效率進行農作物廢棄物的資源化利用，對傳統農業的可持續發展和產業更新換代具有重 大的提升作用，并大幅減少因秸稈焚燒帶來的霧霾等大氣污染因素。然而，高額生產成本嚴重 阻礙了本技術的產業化進程。目前，秸稈燃料乙醇的生產成本具體表現在過程的高能耗、大量 廢水排放、纖維素酶成本等環節上。 本項目的農作物秸稈原料生產燃料乙醇成套技術采用華東理工大學研發的干法生物煉制技 術。該技術主要包括干法稀酸預處理、固態生物脫毒、高固體含量糖化與發酵等主要工序。其 中，干法稀酸預處理技術使用新型的螺帶攪拌式預處理反應器，實現了過程零廢水排放，新鮮 水和蒸汽用量比典型的預處理技術降低80%以上；固態生物脫毒則采用生物降解方法脫除預處 理原料中所含的各種有毒物質，實現過程的零水耗和零能耗；高固體含量糖化與發酵技術則通 過自主研發的螺帶型反應器處理固體含量達40%以上的纖維素底物進行同步糖化與發酵生產乙 醇，與常規發酵反應器相比，電耗可以降低80%以上，纖維素酶用量大幅降低。整個農作物秸 稈原料生產燃料乙醇成套技術可以得到不低于8% (v/v) 的高濃度乙醇發酵液，纖維素轉化率可 達75%以上。本技術的采用將會大大降低纖維素乙醇的生產成本或環境成本，為即將商業化運 作的燃料乙醇工廠中的技改提供技術儲備。