7月3日报道 澳媒称,美国的基础科学研究以很大优势领先于其他所有国家。不过数据也显示,美国正在迅速败退。过去几年来,美国科学家对主要科学刊物的贡献量一直在稳步减少,而中国的贡献量却在增加。如果此消彼长的趋势持续下去,中国的科研贡献量将在7年后超过美国。
据澳大利亚《宇宙杂志》7月2日报道,二战后,随着冷战在西方出现,基础科学研究成为美国的当务之急。美国政府成立了国防部和国家科学基金会,其研究投入从1953年的2.65亿美元增加到2015年的大约350亿美元——扣除通货膨胀因素后增加了15倍。根据《自然》杂志收集的数据,这些投资得到了不错的回报。
过去三年来,《自然》杂志指数统计出各国和各机构对82种自然科学领域最有声望的出版物的贡献量。2017年的数据于6月份公布,结果显示,美国继续以很大优势领先于其他所有国家,这与一个世纪里大部分时间的情况是一样的。中国、德国和英国紧随其后,这3个国家去年对科研的总贡献量仍少于美国。
但是,美国国家科学院、国家工程院和医学研究所在2007年发布一份联合报告,警告说随着中国的经济发展,美国在科技方面的影响力正在减弱。
报道称,随后在2010年,一份类似但更为肯定的报告得出了同样的结论,即由于美国在科学前沿的影响力在减弱,“美国似乎走上了一条将导致我们子孙后代的生活水平下降而不是增长的道路”。报告的作者建议对科学、技术、工程、数学等学科的教育和研究经费进行20项具体投资,促进技术进步并避免这种情况出现。
报道称,如果美国没有注意到这些建议,那么显然中国注意到了。
根据2014年发表在美国《国家科学院学报》上的一项研究,推动中国迅速崛起并在科学领域取得领先地位有4大因素。
首先,中国人口众多。这意味着它在科学和工程行业拥有巨大的劳动力增长能力。虽然中国在科学和工程领域从事工作的人的比例要低于美国,但其绝对数量是不相上下的,因为中国的人口比美国大4倍。
其次,中国科学家和工程师的人数正在增加。自1999年以来,中国在扩大教育方面进行了大量投资,因而在之后的10年里使高等教育机构的数量翻了一番。
随着学校的增加,学习科学、技术、工程、数学等学科的中国学生也在增加。2010年,44%的中国大学生主修科学或工程学,而美国只有16%。这一部分是经济造成的。在中国,科学家比医生和律师赚得更多。与此同时,美国的情况正好相反。在美国,相对于在其他需要类似培训量的职业里工作的专业人士,科学家已经陷入相对贫困。
第三,中国积极从海外招募知名华裔高级科学家回国。2008年,作为“千人计划”的一部分,中国政府启动了海外高层次人才引进计划,旨在吸引杰出的华裔学者放弃他们在国外一流研究机构的职位。受这些计划以及随之而来的丰厚薪酬和创业安排的吸引,不少美籍华裔科学家离开了美国精英大学的院系并把他们的才华带到中国。
最后一点,中国正在增加对科学的投入。1991年,中国将其国内生产总值的0.7%用于研发。到2016年,这项投资增长了两倍,达到2.1%。与此同时,美国的研发总投入自1991年以来一直徘徊在2.4%到2.9%之间。尽管中国仍然在这一领域落后,但它正在迅速赶上。
报告的作者称,虽然中国的崛起意味着一定会有所变化,但这并不意味着美国或其他任何国家的崩溃是必然。
他们得出结论说:“今天科学界的最大特点可能是多个优秀科学中心遍布全球。当中国和其他快速发展的国家在科研领域有了改善时,科学将得到极大的发展,从而加速科学发现,使全人类受益。”(编译/涂颀)
在西昌卫星发射中心总装车间,科研人员正在交接产品(2009年8月9日摄)。 新华社发
【延伸阅读】中国科研团队创暗物质探测灵敏度国际最高水平
新华社北京6月19日电(樊攀、魏梦佳)记者从清华大学获悉,由清华大学主导的中国暗物质实验合作组(CDEX)利用一种国际首创的高纯锗探测系统,在一定范围内将暗物质直接探测灵敏度提高到目前国际最高水平。相关研究成果已在线发表于国际物理学顶级期刊《物理评论快报》。
据介绍,暗物质是指宇宙中那些既不发射光也不吸收和反射光的物质。暗物质广泛分布在宇宙的各个角落,在物质起源和宇宙演化过程中具有十分重要的地位。
长期从事暗物质理论研究的中国科学院理论物理研究所研究员周宇峰认为,此次中国暗物质实验合作组(CDEX)利用独特的高纯锗探测系统在4-5个千兆电子伏特能量范围内给出暗物质自旋无关散射截面的最新上限,这是当前正式发表的该能区世界最好结果。
论文通讯作者、清华大学工程物理系教授岳骞介绍,高纯锗是一种纯度非常高的半导体材料,国际上若干实验组把高纯锗晶体作为靶材料和探测器进行暗物质直接探测实验。
岳骞说,中国暗物质实验合作组于2010年起在中国锦屏地下实验室开展暗物质直接探测研究,目前已经进行到了第二阶段CDEX-10实验,这项实验成果是CDEX-10实验的第一个物理成果。
【延伸阅读】记者调查:基因编辑小猪“见证”中国科研竞争力提升
新华社北京8月21日电 记者调查:基因编辑小猪“见证”中国科研竞争力提升
新华社记者黄堃、林小春、岳冉冉
近日,世界首批内源性逆转录病毒灭活猪诞生,从根本上解决了猪器官用于人体移植的异种病毒传播风险,对未来人类健康有着重要意义。
这一全球科学界关注的重大突破,由美国生物技术企业eGenesis公司领衔发表。但鲜为人知的是,这批小猪其实诞生在中国云南的西南生物多样性实验室。
新华社记者在实验室看到,才几个月大的小猪们活泼好动,外表黑白相间、非常干净。它们是先由美方科学家使用基因编辑技术,随后由中方团队通过克隆技术培育获得的。
为什么美方会找中国科研机构合作?“中国有世界上最好的猪克隆平台和技术人员”,eGenesis公司科学家这样回答。此外,中国日趋上升的科研竞争力让全世界科研人员争相寻求合作,中国在国际科研合作中的地位日趋重要。
“去毒”小猪解决医学难题
据不完全统计,每年全世界大概有200万人需要器官移植,但器官捐献的数量远低于需求。猪器官的大小和功能与人类器官类似,又易于获取,在上世纪90年代曾成为尝试移植的对象。
但试验发现,猪基因组里含有内源性逆转录病毒,移植到人体后可能有“毒性”。世界卫生组织等机构因此明令,在找到解决办法之前,停止一切异种器官移植的临床试验。
“我们的工作从根本上解决了异种器官移植中异种病毒传播的风险问题,”eGenesis公司联合创始人和首席科学执行官杨璐菡告诉新华社记者。
她说,本月10日在美国《科学》杂志发表的这项研究包含两个部分:首先,用基因编辑技术和小分子药物在猪的原代纤维细胞中实现了25个基因位点的同时打靶,即在猪基因组中去除内源性逆转录病毒;然后,像克隆羊多利一样,用基因编辑后的猪纤维细胞克隆出猪胚胎,植入母猪体内,并最终诞生出世界首批对器官移植而言“无毒”的小猪。
早在2015年,时为哈佛大学博士后的杨璐菡和导师乔治·丘奇等人使用基因编辑技术,已经可以成功敲除猪基因组中所有可能有害的病毒基因。新成果建立在此基础上,eGenesis公司也是由这个哈佛团队建立,上述成果也属于这家美国公司。
在这项可获“世界首次”荣誉的突破性研究中,美方在拥有第一步核心技术的情况下,为何选择中国同行来进行第二步的克隆小猪呢?杨璐菡回答:“中国有世界上最好的猪克隆平台和技术人员,我们和云南农大的魏老师有紧密的学术合作关系。”
中国克隆猪技术领先
杨璐菡所称的“魏老师”正是云南农业大学魏红江教授。他自我介绍说:“我们团队拥有国内较大的猪基因编辑和体细胞克隆技术平台,在猪体细胞克隆方面具有高效性和规模性。”
在克隆猪领域,魏红江团队已创造了多个“世界第一”:2010年,获得世界第一头版纳微型猪近交系体细胞克隆猪;2014年,获得世界第一头孤雌生殖克隆猪;今年,又与美方合作在世界上首次获得了内源性逆转录病毒灭活的克隆猪。
“首批获得的37头内源性逆转录病毒灭活猪,目前存活15头,”魏红江介绍说,“它们最大的四个多月,最小的一个多月,每天都能得到精心护理。因为不少刚断奶,它们都得吃营养均衡的高蛋白饲料。”
新华社记者在位于昆明的西南生物多样性实验室看到了这批小猪。由于它们是医用的,对卫生、环境要求很高,记者也未被允许接近它们。远远望去,小猪们头和臀部是黑色,背腰部是白色,外表颜色和大熊猫大致相反。它们活泼好动、非常干净,惹人喜爱。
对这些小猪的检测显示,它们基因组中的内源性逆转录病毒确实完全消失,而与普通小猪相比并未发现生理上的区别。这意味着它们除了“无毒”,还可产生“正常”的器官。
当然,要真正实现猪器官移植于人体,还有许多问题要解决。比如器官移植中常见的免疫排异反应问题。魏红江说,科研团队计划在这批猪的基础上继续改造基因组,以解决免疫排异问题,争取早日实现异种器官移植的临床应用。
开放合作提升科研实力
杨璐菡和魏红江两个团队的合作产生了世界前沿的突破成果,这个“双赢”也是近年来中外科研合作的成功案例。今年7月,中国国家科技评估中心发布《中国国际科研合作现状报告》显示,中国2015年国际合作论文发文量已达7.1万篇,是2006年的4.4倍,上升至全球第三位。
“中国的国际合作论文的质量与数量齐升,”国家科技评估中心研究员杨云说,“2006年至2015年十年间,国际合作论文的平均引文影响力达到1.5,高于全球论文平均被引表现的1.0水平。”
英国《自然》杂志出版方5月份发布的“自然指数”也显示,中国科研的国际合作程度持续提升。2016年,这一指数追踪的全球68份顶级刊物上的中国论文中,超过50%是由中国学者与国际同行合作完成的。
杨云认为,中国科研国际合作的规模和影响力不断提高,原因除了中国自身的科研实力日益增强外,也得益于国家的相关政策。《“十三五”国家科技创新规划》中明确指出,“着力扩大科技开放合作”。中国领导人也强调,要深化国际交流合作,充分利用全球创新资源,在更高起点上推进自主创新。这将在未来进一步推动国际科研合作向纵深发展。
世界首批内源性逆转录病毒灭活猪诞生在中国,就是这样一个良好范例,中国发挥了克隆猪技术上的特长,同时也可学到对猪进行基因编辑的先进方法。杨璐菡说:“我们希望在不久的将来,在中国建立中国人自主研发的机构,致力于为中国的病人研发异种器官移植的治疗手段。”
【延伸阅读】中国科研人员将从深海珊瑚化石分析古代气候
新华社“科学”号8月11日电(记者张旭东)全球气候在漫长地质年代中曾有多次冷暖变化,深海在其中扮演重要角色,如何了解几万年前深海对气候的影响并为研究未来气候变化提供参考?中国科研人员将从深海珊瑚化石中寻找线索。
南京大学地球科学与工程学院教授陈天宇正搭乘“科学”号科考船前往西太平洋,希望从那里的深海珊瑚化石中得到若干古海洋和古气候问题的答案。科学家利用深海珊瑚化石研究古海洋和古气候问题始于21世纪初,而对西太平洋深海珊瑚化石的地球化学研究尚未起步。
陈天宇说,深部大洋是全球海洋与大气系统的主要碳储库,同时深部洋流能影响地球表面热量的分配,因而理解大洋在不同时间尺度中的洋流变化能让气候预测更为可靠。要研究过去的大洋环境变化,就要获取当时海水中的化学信息,而深海珊瑚在生长过程中形成的骨骼就记录了当时海水的化学信息。
那如何确定一块深海珊瑚化石的年龄?原来,一些深海珊瑚化石中具有较高的铀含量,适合用铀系放射性同位素进行高精度定年以测出珊瑚年龄。陈天宇说,通过高精度铀系绝对定年获得的珊瑚年龄,其误差可以低于千分之三,这是通过沉积物等方式测年所无法比拟的巨大优势。
近2万年来,地球的气候系统经历了剧烈的变化,大气中二氧化碳浓度大约上升了90ppm(1ppm为百万分之一),同时伴随着不同地区不同幅度的增温,海平面上升了120米。冰芯数据表明,在1.8万年至1.1万年前末次冰消期,大气中二氧化碳浓度上升并不是线性的,存在3次百年尺度的突然升高。
科学界一般认为,冰消期南大洋深水上涌会将冰期深海中存留的碳释放到大气中,从而使得大气中二氧化碳浓度升高。但迄今,人类对海洋内部变化历史与碳循环过程的认识还存在着很大不确定性。陈天宇说:“基于珊瑚化石样品,可以重建末次冰消期以来的古深水环境变化。”
“本航次中,通过西太平洋珊瑚化石样品的研究,可以分析西太平洋中低纬深水石珊瑚在最近几万年的分布与大西洋地区的分布是否存在关联性,以及太平洋深水流通在冰消期如何响应千年尺度的气候事件等。”
【延伸阅读】港媒称重奖让中国科研论文数量激增:18年增16倍
7月18日报道 港媒称,对发表学术论文给予金钱奖励的制度有助于提升中国在全球科学界的形象。然而,最新研究质疑这是否也导致了科学家们更多地关心让自己的腰包鼓起来而不是核查其研究成果的准确性。
据香港《南华早报》网站7月17日报道称,南京理工大学经济管理学院的陈必坤牵头开展了上述研究,其团队调查了中国100所大学在过去17年里的奖励政策。本月早些时候发布的调查结果显示,从1999年到2016年,中国的大学教师在国际公认期刊上每发表一篇论文可获奖励30美元至16.5万美元不等,平均奖励金额在过去十年里显著上升。例如,在《自然》或《科学》杂志上发表文章的平均奖金从2008年的26212美元上升到去年的43783美元,涨幅达67%。调查报告称,最高数字相当于一位大学教授年薪的20倍左右。
上个月,一个研究团队因在学术期刊《细胞》上发表了一篇关于“稻瘟病”潜在防治方法的论文而获得200万美元的奖励,中国的论文现金奖励政策受到愈发密切的关注。这笔钱发给了四川农业大学教授陈学伟和他的同事,以奖励他们在水稻抗稻瘟病的研究方面所取得的突破。尽管这个团队的研究工作真实可信,但奖励金额成为世界各大报纸的头条新闻,引发一些人质疑像这样巨资奖励科学家的研究成果是否符合道德准则。
报道称,根据陈必坤的研究,中国的金钱奖励论文制度是江苏省南京大学在1990年前后率先实行的。
虽然那时候的奖励金额只有区区25美元,却导致了该校教师发表的论文数量激增,整整十年在全国排名第一。其他大学迅速效仿,纷纷推出自己的奖励办法。根据统计,从1996年到2014年,中国学者在境外发表的论文数量增加了16倍,从13134篇上升到232070篇。
陈必坤的调查报告指出,尽管这种奖励制度有一些负面影响,但它有助于提升中国科学家在世界舞台上的形象是毋庸置疑的。
《麻省理工学院技术评论》上周发表评论文章称:“这让西方科学家们感到惊讶。”
【延伸阅读】美媒:中国科研投入2022年将超过美国 撼动美科技霸主地位
6月17日报道 美媒称,美国仍然在科学研究领域居于世界领先地位,至少它在顶级期刊上发表的生物医学研究最多,并且在研发上投入的资金也最多。
据美国趣味科学网站6月15日报道,但一些科学家今天在《临床检查杂志·观察》上称,这种情况可能不会持续很久。
这些研究人员发现,美国在科学界的支配角色正在慢慢削弱,这主要是因为中国近二十年来在科学上投入了大笔资金。研究人员称,2015年,以在六家顶级期刊上发表的新发现总数来看,中国的生物医学研究队伍在前十名中排在第四位。研究人员称,2000年,中国甚至没有进入前十(排在第14位)。
此外,研究人员称,中国2015年在研发上的投入是美国的75%。2000年,中国的投入只有美国的12%。
然而,研究的未来可能是协作。研究人员称,更多来自美国和世界各地的科学家正通过与国际伙伴合作而取得新的发现和进步。
报道称,为更好了解在科学领域居于领先地位的国家,研究人员浏览了2000年到2015年的六家顶级期刊(《美国医学会杂志》、《柳叶刀》、《新英格兰医学杂志》、《细胞》、《自然》和《科学》)和四家中级期刊。研究人员还分析了这一时期每个国家的研发投入。
研究人员发现,近15年来,美国、加拿大、澳大利亚、英国和其他欧洲国家的研究经费停滞不前,而中国的资金大幅增加。
2015年,在较高档次期刊上发表生物医学研究论文数量排在前十名的国家有美国、英国、德国、中国、法国/日本、瑞士、加拿大、荷兰、澳大利亚、韩国/瑞典/意大利。
与此同时,生物医学研发投入最多的15个国家包括美国、中国、日本、德国、法国、英国、加拿大、澳大利亚、意大利、西班牙、荷兰、瑞典、瑞士、韩国和新加坡。
研究人员称,这些分析表明韩国和新加坡的排名也在缓慢上升。
研究人员称,研究结果表明,美国有朝一日可能会失去它在科学和医学研究领域的领导地位。
他们在研究中发现,虽然在中国出生、在美国学习的科学家过去常常留在这里工作,但现在他们会在完成学业后回到中国。
不过,美国仍然拥有一项竞争优势。研究人员称,多亏国会两党的支持,当前的2017年联邦财政预算增加了对美国国家卫生研究院的资金支持。
但研究人员称,当前有关2018年预算的辩论令人担忧,因为有人主张削减资金。与此同时,中国的研发投入预计到2022年将超过美国。(编译/李莎)
资料图片:中国自主研制的世界上首颗空间量子科学实验卫星“墨子号”与阿里量子隐形传态实验平台建立天地链路。新华社记者 金立旺 摄
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