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  12月2日,中国科学院2020年科技合作与区域创新发展交流会在湖北武汉召开。中科院副院长、党组成员张涛出席会议。  会上,中科院科技促进发展局重点介绍了未来科技合作工作围绕“国家重要、地方需要、院所必要”集聚集约发展的原则,以及按照“地方出卷、我院答卷、市场阅卷”模式凝炼重点任务,部署区域重点项目的总体思路和工作安排。参会的各分院、代表性研究所和地方政府代表报告了“十三五”工作亮点和发展经验,以及“十四五”区域创新发展工作思路。会议重点围绕贯彻党的十九届五中全会精神,在“十四五”期间进一步拓展和深化区域科技合作和协同创新,推动科技成果转移转化等问题进行了深入研讨。  张涛在总结发言中充分肯定了全院科技合作与区域创新发展工作的积极进展。他指出,中科院作为国家的战略科技力量,在新时期开展科技合作既要重视在战略层面上的思考,也要重视在战术层面的落实。一是在战略层面,要进一步关注国家区域发展战略的重点领域、国民经济主战场中的主要方面,区域发展中的核心问题,坚持有所为有所不为,实现抓大放小,以点带面。在科技成果转移转化的产出目标上,在追求经济效益产出的同时,要进一步重视生态可持续绿色发展等方面的产出,实现从单纯追求传统的GDP(国内生产总值),到兼顾考虑GEP(生态系统生产总值)的转变,不断提升区域可持续发展能力和成果产出综合影响力。二是在战术层面,各个分院要进一步开放包容,打破区域藩篱,在深入了解区域经济社会发展核心关键需求基础上,调动研究所积极性,通过需求牵引面向全院引导创新资源布局,实现协同攻关,共赢发展。三是要进一步加强院内科技合作相关工作的统筹,实现科创中心建设、成果转移转化等区域协同创新链条不同环节的上下游衔接,同时要充分发挥中科院科技成果转移转化母基金的作用,形成发展合力。  会议由中科院科发局局长文亚主持。湖北省、湖南省、云南省、福建省、吉林省、海南省、河南省、广西壮族自治区、内蒙古自治区、西藏自治区、天津市、重庆市等省市区科技管理部门,中科院有关部门、分院及研究所等有关同志参加了会议。会议现场

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图为12月3日,在北京航天飞行控制中心拍摄的嫦娥五号上升器飞行过程。新华社记者金立旺摄嫦娥五号上升器在月面点火。国家航天局供图  记者从国家航天局获悉,12月3日23时10分,嫦娥五号上升器3000牛发动机工作约6分钟,成功将携带样品的上升器送入到预定环月轨道。这是我国首次实现地外天体起飞。  与地面起飞不同,嫦娥五号上升器月面起飞不具备成熟的发射塔架系统,着陆器相当于上升器的“临时塔架”,上升器起飞存在起飞初始基准与起飞平台姿态不确定、发动机羽流导流空间受限、地月环境差异等问题。另外由于月球上没有导航星座,上升器起飞后,需在地面测控辅助下,借助自身携带的特殊敏感器实现自主定位、定姿。  点火起飞前,着上组合体实现月面国旗展开以及上升器、着陆器的解锁分离。此次国旗展开是我国在月球表面首次实现国旗的“独立展示”。点火起飞后,上升器经历垂直上升、姿态调整和轨道射入三个阶段,进入预定环月飞行轨道。随后,上升器将与环月等待的轨返组合体交会对接,将月球样品转移到返回器,后者将等待合适的月地入射窗口,做好返回地球的准备。

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嫦娥五号探测器在月球表面自动采样。国家航天局供图  据国家航天局消息,嫦娥五号探测器经过约19小时月面工作,于12月2日22时顺利完成月球表面自动采样,并已按预定形式将样品封装保存在上升器携带的贮存装置中。  自动采样是此次任务的核心关键环节之一。嫦娥五号通过机械臂表取、钻具钻取,通过深钻、浅钻、铲土、挖土、夹土等各种方式,实现了多点、多样化自动采样。目前,它已经把样品打包装好,准备背着它们离开月球。  这么复杂的工作,它是怎么完成的?  嫦娥的“手臂”指哪挖哪  挖土无疑是件挥汗如雨的体力活。嫦娥五号挖土的画风又是如何?  在月面超过100摄氏度的高温考验下,它克服了测控、光照、电源等方面的条件约束,舒展长臂,高高举起了挖土铲……  此处需注明的是,嫦娥五号的挖土铲,可跟咱们在生活中用到的不一样。这台设备一头是一个小铲子,一头是浅表钻,可以360度无死角可视化操作,能轻松完成铲挖、浅钻、拾取这些动作。  嫦娥五号的“手臂”纤细、白皙,却结实有力。如果说人的手臂力量来自肱二头肌、肱挠肌、掌肌等,这条集高颜值、高科技于一体的机械臂,各个关节的力量来自安装在关节处的电机。这就是由中国航天科技集团四院401所研制的表采关节臂电机组件。  关节臂电机有两种,重的不到1斤,轻的不到半斤,个头不大、力气不小,而且灵活机动,精度可达1度以内,能让嫦娥五号指哪挖哪。  这些电机装在机械臂各个关节附近,暴露于月表环境中,意味着它们要耐受太阳直射下超过130摄氏度的高温,以及比地球上大得多的辐射,还要承担真空环境下难以散热而带来的性能衰减。好在,研制团队已经解决了这些环境适应性问题。  如果电机在工作中坏掉或没电了怎么办?为了保证任务完成,研制团队在一个电机壳体中塞了两台电机,提供双重保障;同时还增加了突然断电情况下对机械臂的位置保持功能,防止机械臂因“没劲”而落在月面上“摔伤”,可以说是很贴心了。  怎样将脚下的样品举到头顶?  针对钻取任务,航天科技集团五院529厂为嫦娥五号提供了一套“金刚钻”。  这套钻取子系统具备钻进能力强、排粉能力强、月壤适应性强三大基本功。  嫦娥五号不能移动,落到哪就得在哪钻,这对钻取适应性提出很高要求。研制团队开展了上千次地面钻取试验,积累形成了不同工况的钻取参数数据库;通过在轨预编程自主控制,实现了钻取子系统“回转”“冲击”和“回转+冲击”三种模式,以及不同参数的自由切换,以适应多种月壤工况。  为了让嫦娥五号拥有百里挑一的独创钻头,科研团队选用了双排钻牙阶梯构型,经过“千锤百炼”,保证钻进过程顺畅可控,具备对8级硬度岩石的钻进能力。他们还为双排出刃设计了多个切削面,使其能够拨动、突破临界颗粒与颗粒集群,以便应对危险工况、处理大颗粒。  同时,科研团队对钻头采用渐阔的锥形排粉槽通道,与钻杆排粉槽连接相通,形成一体排粉通道,并通过钻杆模型的匹配和参数优化,使系统的排粉能力大幅提高。  “取得着、封得住”是钻取子系统的核心技术之一。为保证取得的岩芯在提出过程中不会掉落,系统采用开放式构型的“8”字形超弹性合金丝作为封口方案,与取芯软袋末端进行一体化缝合,依靠弹性收缩力来实现简单可靠的封口。  嫦娥五号钻取的样品封入软袋后,将被装进环形封装容器,再运送到上升器顶端。月球表面坑洼不平,如果嫦娥五号着陆时站得不正,有可能影响到样品的传送。  针对低重力下着陆姿态角度对样品传送的不利影响,研制团队设计了具有碰撞自适应能力的传送方案。通过弹性驱动为月壤封装容器提供初始速度,再借助重力,将含有三级导向锥角的封装容器沿固定导向结构传送到上升器内。该方案不需要续送机构,简单可靠,可以在不同着陆姿态下,实现封装容器精准传送。  样品打包、拆封都是高科技  据国家航天局消息,为确保月球样品在返回地球过程中保持真空密闭以及不受外界环境影响,嫦娥五号在月面对样品进行了密封封装。  记者从航天科技集团五院510所了解到,相比月面极高真空环境,地球大气中不仅有气体成分,还漂浮着各种固体颗粒,月球样品接触到这些物质就会被污染,科研价值将大打折扣。  为此,该所给嫦娥五号研制了专用打包装置——密封封装子系统。它能自动承接、封装月球样品,并妥善密封保存。  该系统装在嫦娥五号最顶端,由主体框架、密封容器组件、盖体组件和开合机构组件等组成。镂空的主体框架上分布着用于转移的棘齿和导向条,钛合金和铝合金材料能保证其结构强度和刚度,并最大限度减轻重量。  在月面工作阶段,该系统根据预先设定的指令开始工作,先解除盖体锁定,让盖体竖直抬升、转动一定角度,将容器口完全敞开;待所有样品装入容器后,盖体原路返回,通过火工组件锁紧并进行高真空密封。  等嫦娥五号返回地面后,月球样品可不是轻易就能从密封装置中取出来的。解铃还须系铃人。510所研制的月球样品解封分装操作台可以胜任此项工作,在高纯氮气环境下对月球样品进行收集、登记、描述等处理,最大限度保证样品少受地球外部环境影响。

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  据最新一期《自然》杂志报道,加拿大萨斯喀彻温大学领导的国际团队在一项对全球小麦生产具有里程碑意义的研究——10+基因组计划中,对代表全球育种计划的15个小麦品种的基因组进行了测序。这将使科学家和育种人员能够更快地识别出具有影响力的基因,从而提高小麦产量、害虫抗性和其他重要的农作物性状。  小麦是世界上种植最多的谷类作物之一,在全球粮食安全中发挥着重要作用,约占全球人类热量摄入的20%。据估计,到2050年,小麦产量必须增长50%以上,才能满足不断增长的全球需求。  研究人员称,有史以来最全面的小麦基因组序列图集的问世,将帮助解决庞大的小麦泛基因组这一巨大难题,并为小麦发现和育种开辟一个新时代。预计全球小麦界的科学团体将使用新资源来鉴定与需求性状相关的基因,这将使人们能够更精确地控制育种,提高小麦改良的速度,从而使农民和消费者受益,并满足未来的粮食需求。  新研究将小麦基因组序列的解码数量增加了10倍以上,使科学家能够通过对比使每个品种独一无二的遗传差异的全部细节,鉴定出小麦品系之间的遗传差异。  10+基因组计划是一项由全球10个国家95名科学家组成的小麦联合研究计划,目标是破译小麦的数千个基因组序列,包括从小麦野生亲缘种带来的遗传物质。这些小麦野生亲缘种已被育种人员用来改善小麦的抗病性和抗逆性。  研究发现的一个小麦野生亲缘种DNA片段,含有抗病基因且能提供针对多种真菌疾病的保护。试验证明,该片段可将小麦产量提高10%之多。研究人员称,了解这样的致病基因可以改变育种的游戏规则,例如只需通过简单的DNA试验而不是人工田间试验就能更有效地选择出抗虫性品种。

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内华达上空的气球 图片来源:LOON  现在,人工智能有了新本领:放气球。  根据《自然》12月3日发表的一篇论文,一种人工智能控制器能让平流层的气球一连数周待在原地。该研究结果代表了深度强化学习向现实世界应用迈出了非常难得的一步,提高了全自动环境监测变为现实的可能性。  填充氦气的“超压”气球常被用来在高层大气中开展实验,比如气象监测。如果被风吹偏了航道,它们就要返回驻点。深度强化学习可以训练人工智能系统进行决策;对于超压气球来说,这些决策包括采取哪些行动来保持它们的位置不变。  加拿大蒙特利尔谷歌研究院的MarcBellemare和同事训练了一种人工智能控制器,这种控制器能根据风的历史记录、预报、局地风观测和其他因素(如氦气损失和电池疲劳),决定是否要移动气球。他们利用一种数据增强算法解释数据中的空白。作者将这种名为StationSeeker的技术应用到分布在全球各地的Loon气球上,包括一项在太平洋上空进行的为期39天的受控实验。受到StationSeeker控制的气球能成功实现自主导航,一旦被吹偏航道,它们能比传统控制器控制的气球更快回到驻点。  深度强化学习的应用此前已在受控环境(如电脑游戏)中得到了演示——受控环境拥有完整的数据集和明确定义的参数。但现实世界的可预测性较差,如关于环境中风的数据就不完整,因而很难采取最优调整,让气球保持在原位。英国牛津大学的ScottOsprey在同期发表的点评文章中写道,该成果代表了增强学习在现实世界应用的一次巨大进步。  相关论文信息:https://doi.org/10.1038/s41586-020-2939-8

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