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高等教育領域數字化綜合服務平臺
水質安全評價及預警關鍵技術研究與應用
項目針對現有水質監測預警系統存在系統開環運行、預警功能單一、環境適應性差、檢出污染物有限等問題，通過基礎研究、技術開發、系統集成和示范應用，取得以下創新成果：1）提出基于事件驅動和風險評估的水質安全預警控制技術體系，突破水質安全評價、水質組合預測、水質事件檢測、動態風險預警等系列關鍵技術，自主研發完成具備高集成度、可擴展性的城市飲用水水質安全預警系統平臺；2）提出包括 126 項水質指標的飲用水水質安全指標體系和基于水廠工藝處理能力的原水水質安全評價關鍵技術，實現綜合考慮水質狀況、水廠工藝和調度能力等因素的本地差異化水質安全評價系統；3）提出基于不確定性原理的突發水質事件動態風險預警方法，研發完成支持多任務運行的突發水質污染事故模擬仿真服務系統；4）研制完成多種新型水質在線監測預警儀器及裝備，包括發光菌法在線水質綜合毒性監測儀、免試劑多參數在線水質分析系統、移動水質采樣監測系統等。由吳澄院士等專家組成的成果鑒定委員會認為本項目成果具有普適性和可擴展性，整體上達到國際先進水平，在預警系統集成、全流程水質評價、動態風險預警方面達到國際領先水平。
浙江大學
2021-04-11
農業物聯網關鍵技術研究與應用示范
項目通過研制和深化集成各類農業智能傳感器、無線傳感網節點、應用系統平臺，構建一體化的農業物聯網服務平臺。項目部分成果已在北京、天津、遼寧、山東、江蘇、安徽、湖北、浙江、福建、廣東、廣西、海南等地進行推廣應用示范。 項目來源：中國教育部物聯網發展專項資金項目技術推廣意向：可具體推廣應用于大田種植、設施園藝、畜禽養殖、水產養殖等多種農業生產領域。 現狀特點：已將多項科研成果產品化，包括12種農業傳感器、10種采集器、8種無線網關、6種控制器、4類應用平臺。并在江蘇、山東、天津、新疆、河北、上海、北京、湖北、江西、浙江、海南等省市建立了水產養殖、農田灌溉、設施溫室、畜禽養殖和土壤墑情監測等應用示范基地。 技術創新：將各種農業生產環境智能檢測技術及裝備、設施化農業生產智能控制技術及裝備、以及農業環境信息無線傳輸網絡、種植養殖信息智能處理模型及方法、農業生態凈化技術整合為一個有機整體。通過對環境參數的準確檢測，數據的可靠傳輸，信息的智能處理以及控制機構的智能控制，實現了農業環境信息智能在線監測控制、種植養殖管理科學決策的數字化、網絡化、智能化，有效提高了我國農業信息化水平，為我國農業生產的精細化管控提供了切實可行的技術手段。 成果所處研究階段：產品總體處于深化研發、繼續完善功能、提高性能階段,部分產品已達到中試或推廣應用階段。
江蘇師范大學
2021-04-11
巖石材料裂紋演化機理及非連續數值方法研究
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。
重慶大學
2021-04-11
關于細菌群體趨化運動的“逃逸相變行為”的研究
在反向不同引誘物濃度梯度下，細菌首先趨向聚集于強引誘物而少營養的一端， 但當細胞密度超過一個閾值時，細菌群落部分“逃逸”強引誘物濃度場，游向趨化因子相對弱但可代謝物質富集的一端。這一現象被刻畫為細菌群體運動的“逃逸相變行為”。羅春雄研究組通過與美國IBM沃森研究中心的涂豫海教授（北大定量生物學中心資深訪問學者）合作，對此現象涉及的趨化受體間的協作行為進行了系統細致的理論分析和實驗論證，發現營養物質通過數量較少的Tap趨化受體進行了響應行為，而且在較大的一個趨化響應參數空間均會出現由細菌密度超過臨界密度而產生的逃逸條帶（“Escape Band”）行為，該行為可以使得細菌群落在復雜的趨化物濃度場中獲得更好的生長優勢。細菌群體趨化運動的“逃逸相變行為”
北京大學
2021-04-11
在原子核殼演化研究上的新進展
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）。
北京大學
2021-04-11
巖石材料裂紋演化機理及非連續數值方法研究
（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。
重慶大學
2021-04-11
非接觸電能雙向推送系統關鍵技術研究
圍繞非接觸電能雙向推送系統關鍵技術進行研究，項目組在原理方面， 提出一種適用非接觸電能雙向推送模式的雙向電能變換拓撲，并構建了基于 能量注入與自由振蕩的雙工作模式，實現了電能的動態雙向轉換。在此基礎上， 進一步提出一種基于調幅控制的高頻電能變換拓撲，實現了面向負載電能形式需 求的電能直接變換，減少了中間能量變換環節，有效提升了系統效率及功率密度。 在實現方法上，提出一種基于磁共振陣列電磁耦合機構，解決了傳統磁共振耦合 模式下的調諧困難問題，有效提高了能量傳輸穩定性。在控制方法方面，提出基 于能量反反射阻抗的負載辨識方法反激磁電流控制方法，解決了負載動態變化條 件下的系統參數及負載特性的動態獲取問題，并進一步構建了電能動態推送機制。 提出針對頻率不確定性的系統魯棒控制及優化方法，解決了存在頻率漂移及開 關非線性情況下系統不確定性建模及控制問題，保證了系統在負載擾動條件下 能量傳輸的穩定性與魯棒性。在實驗系統研究方面，通過綜合利用本項目的研 究成果，開發了 1KW量級非接觸電能雙向推送系統，在傳輸距離為50厘米條件 下，系統總體能量傳輸效率85%。
重慶大學
2021-04-11
抗骨肉瘤候選藥物及新靶點發現研究
骨肉瘤（osteosarcoma）是一種惡性罕見腫瘤，也叫成骨肉瘤，較常見發生在20歲以下青少年或兒童的一種惡性骨腫瘤，是兒童和青少年惡性腫瘤死亡率第二高的疾病，僅次于血液疾病。骨肉瘤雖然是一種小眾惡性腫瘤，卻有40多個亞型，發病機制復雜，發病原因不清，藥物靶點未知，臨床表現為成熟的成骨細胞無法正常生長為組織骨細胞而發生癌變。骨肉瘤最早的治療手段是外科手術，采取截肢保命進行治療，也有采取化療和放療方法，但5年生存率都極差。目前，國內外最先進的骨肉瘤治療方法通常采用手術聯合化療，可使病人治療后5年生存率有極大改善，提高至60-70%，但治療后極易復發，且癌癥轉移率高達80%（其中90%為肺部轉移），這導致一旦病人復發預后極差。在過去二十多年里，盡管通過增加化療劑量、變更次數以及建立美、日、歐多國協同診療機制（中國未受邀參與此計劃）等調整治療方法，但生存率并沒有進一步提高。一些新興療法，如基因和免疫療法等，由于個體差異和生物安全性等原因，目前也不能滿足臨床治療要求。因此，本項目針對骨肉瘤開發小分子靶向藥物，在實驗室所構建的自有知識產權的結構多樣性立體共價鍵抑制劑庫基礎上，通過表型篩選發現系列新型高選擇性、高親和性骨肉瘤共價鍵抑制劑分子，目前已開發針對不同亞型骨肉瘤細胞系SASJ-1，143B， MG63， MMNG/HOS和HOS的選擇性抑制劑，其中一個系列完成動物實驗水平的藥效學和初步毒性評估，顯示出良好的體內有效性和低毒，獲得了與現有上市藥物索拉菲尼（用于轉移性腎癌的多把點藥物）在骨肉瘤上更好的藥效（52.9%的體內抑制效果）和藥物耐受性，而且還可以進一步抑制骨肉瘤的腫瘤遷移。
骨肉瘤約占骨惡性腫瘤的33%，美國每年新增患者約1500名，中國每年新增患者約5000名。
多發于十幾歲及以下的青少年
發病隱匿，發現疼痛或者腫塊時已是中晚期
預后極差，診斷時出現轉移的患者存活率低于30%轉移率高達80%
華東師范大學
2021-05-10
奶牛性控關鍵技術研究集成與示范應用
本成果創建了良種奶牛高質量高活率性控凍精生產技術體系，改進優化了奶牛精子分離技術工藝，建立了性控精液低劑量人工授精技術，完善了性控胚胎體內外生產技術程序，研制了同期發情、超數排卵藥物配方，建立了胚胎移植技術體系。本成果將生產成本降低15％，母牛情期受胎率提高5％；犢牛性別控制準確率達95.2％以上，人工授精時母牛的總妊娠率達到87.5％，鮮胚移植成功率60.95％，凍胚移植成功率50.35％。該體系打破了國外對奶牛性控關鍵技術的壟斷，破解了我國奶牛良種率低、擴繁速度慢等難題。技術/產品輻射到全國14個省、市、區，社會經濟效益顯著。
西北農林科技大學
2021-05-11
西安交大在磁場傳感器研究方面取得重要進展
磁場傳感器是探測磁場強度或其變化并將其轉換成電信號輸出的裝置，基于磁場傳感器可開發多種傳感功能，包括電流、功率、位置、距離、速度、角度等，在工業制造、精密測量、國防與航空、醫療、地理等領域已經獲得了廣泛應用。其中，磁場角度傳感器在航空航天、衛星姿態調整、航海導航、GPS定位、飛機導航等領域有巨大的應用需求。 現有的磁場角度傳感器，如AMR、磁敏二極管、霍爾傳感器、磁通門磁強計等能夠實現對磁場方向或強度的探測，但存在局限性，例如，AMR磁場角度傳感器測量精度低，需要配套的校準算法；磁通門磁強計體積較大，成本高；磁敏二極管的靈敏度低，信號輸出大約只有0.05 mV/Oe，需要匹配信號放大等模塊。因此，開發高精度、低成本、信號強度大、驅動方式簡單的磁場角度傳感器已成為傳感器領域的重要研究方向。 近日，電子科學與工程學院劉明教授課題組設計了一種基于“磁扭電”效應的新型磁場傳感器，該傳感器采用了一種全新的力-電耦合結構，能夠將磁扭矩轉化成應力，并施加在壓電材料上，實現了磁場作用下電信號的輸出。該器件的結構通過有限元仿真軟件優化后，可以有效去除干擾信號，顯著提高輸出信號的純度；同時，力-電耦合結構可顯著改善輸出信號對探測方向的敏感性，理論上，磁敏感方向與非敏感方向的輸出信號強度比值可以為“無窮大”倍。基于“磁扭電”效應，課題組開發了可用于二維平面磁場大小和方向探測的磁電羅盤，該傳感器可同時測量面內交流磁場的強度和方向，強度精度為0.01 Oe（約為地磁場大小的1/50~1/60），方向的角度精度為±0.2o，解決了如何同時高精度地測量磁場的強度和方向這個難點問題，在工業設備的磁場測定、校準、監測中具有巨大的應用前景。此外，該器件是一種理想的無源器件，無需供電、無需偏置磁場、無需校正算法、無需信號放大模塊，驅動簡單，幾乎無能耗，精度高，靈敏度高（輸出可以達到幾十到幾百mV/Oe），結構強度高，工作頻率范圍廣（幾Hz到幾百Hz），成本優勢明顯，有望在工業生產、國計民生、電力系統、物聯網等領域獲得大規模應用。
西安交通大學
2021-04-10